Глубокие цветные проблемы
Журнал MediaVision №4 (34) 2013

Обсуждение проблем, связанных с передачей сигналов HDMI при использовании высоких разрешений и глубокого цвета (Deep Color)
3 Мая 2013
     Порой непредсказуемо работает аппаратура с интерфейсом HDMI, хотя уже много лет прошло после появления её на рынке ProAV. Что работало с одним дисплеем, не хочет дружить с другим. Отчего с этим источником сигнала кабель длиной 15 м работает, а с другим не работает? Список проблем бесконечен, и подобные вопросы давно никого не удивляют в мире HDMI, но все же — почему? Ясности не добавляют и объяснения вида «Проигрыватели BluRay бывают разные, у них разная сила сигнала на выходе». Правда ли это может быть причиной проблем? Мы не всегда сможем точно указать такую причину, однако предсказуемость нашей системы возрастет, если мы уясним, как тихо и незаметно меняется наш HDMI-сигнал в зависимости от глубины цвета.    

  Что такое глубина цвета (Color Depth)?

      Любой сигнал HDMI имеет определенную глубину цвета. Этой глубиной определяется, сколько разных цветов и оттенков может быть представлено каждым пикселем изображения. Обычный сигнал имеет глубину в 8 битов на каждую цветовую компоненту. Часто это называется 24-битным цветом (т. к. имеются 3 цветовых компоненты, R, G и B, по 8 бит на каждую). Число двоичных битов определяет максимальное число цветов в сигнале. Например, для 24-битного цвета получаем: 111111111111111111111111(двоичное) = 16 777 215 = 16,7 миллионов оттенков.

    Глубина цвета играет для HDMI-сигнала важную роль, поскольку чем она больше, тем более высокочастотным становится сигнал.

  Глубокий цвет (Deep Color)

    С выходом стандарта HDMI 1.3 сигнал может быть не только 24-битным, но и более «глубоким», с глубиной цвета 30, 36 и даже 48 бит. Эти глубины позволяют источникам сигнала посылать на дисплеи больше оттенков, чем способен различить человеческий глаз. В некоторых особых случаях, когда для различения некоторых деталей изображения не хватает «обычных» оттенков, это по идее должно позволить избежать появления артефактов в виде ложных контуров на плавных градиентах.  
Число оттенков  
30 бит: 1 миллиард
36 бит: 68,7 миллиардов
48 бит: 281474 миллиардов
Скорость передачи данных в HDMI    Любое оборудование с интерфейсом HDMI имеет ограничения по скорости передачи данных. Важно уметь вычислять, какую скорость требует тот или иной сигнал, чтобы убедиться, что он «пройдет» по всем компонентам системы. Скорость будет определяться разрешением, кадровой частотой и глубиной цвета сигнала. 
       Сначала рассчитаем частоту пикселей для данного сигнала. Каждую секунду источник должен выдавать именно это количество пикселей: Частота_пикселей = всего_пикселей_в_строке * всего_пикселей_по_кадру * частота_кадров * K, где коэффициент К около 1,2 и может несколько отличаться для разных видеорежимов.    
Примеры стандартных частот пикселей  
1080p@60Hz: около 148,5 МГц
1080p@24Hz: около 74,25 МГц
1080i@60Hz: около 74,2 МГц
720p@60Hz: около 74,2 МГц
Когда частота пикселей известна, скорость передачи данных выводится по формуле:Скорость = частота_пикселей * (глубина цвета + 2), где глубина цвета может быть 8, 10, 12 или 16 бит (это соответствует 24-, 30-, 36- или 48-битному цвету).    
Примеры скорости передачи данных  
720p/1080i@60Hz — 24 бит: 0,74 Гбит/с; 36 бит: 1,04 Гбит/с; 48 бит: 1,34 Гбит/с
1080p@24Hz — 24 бит: 0,74 Гбит/с; 36 бит: 1,04 Гбит/с; 48 бит: 1,34 Гбит/с
1080p@60Hz — 24 бит: 1,48 Гбит/с; 36 бит: 2,07 Гбит/с; 48 бит: 2,7 Гбит/с

Глубокий цвет и BluRay-проигрыватели  

Если не все, то большинство современных BluRay-плееров, спутниковых ресиверов, а также телевизоров поддерживают передачу Deep Color по выходам и входам. Такой проигрыватель сначала определяет, можно ли выдать глубокий цвет в дисплей, или нет (считывая и анализируя EDID дисплея). В простой системе типа домашнего кинотеатра здесь обычно проблем не возникает, однако в мире ProAV это может быть опасным. Все оборудование ProAV имеет свои ограничения по скорости передачи данных, а также по-разному передает информацию EDID.


Пример проблемы

Желаете передать сигнал HDMI по линии витой пары на удаленный HDMI-дисплей. Все подключаете по инструкции (используются приборы Kramer PT-571 и PT-572+), используете рекомендованную производителем витую пару (BC-DGKat623) и разъемы, однако картинки нет. Почему возникла проблема?

    Приборы для передачи сигнала по витой паре рассчитаны на максимальную скорость данных 1,65 Гбит/с (по паспорту). Эти приборы, как и большинство подобных удлинителей, передают данные EDID от дисплея к источнику сигнала как есть, без какой-либо обработки. Поскольку и дисплей, и BluRay-проигрыватель оба поддерживают глубокий цвет, и такая поддержка записана в EDID дисплея — проигрыватель со спокойной совестью переходит в режим Deep Color. Для режима 1080p@60Hz с 36-битным цветом требуется более 2 Гбит/с, а витая пара передает только 1,65 Гбит/с. Картинки нет.

Возможные решения     Несколько путей решения отличаются друг от друга удобством или затратностью.

1. Подавляющее большинство фильмов, записанных на дисках BluRay, представлены там в формате 24-битного цвета, и к тому же записаны в режиме 1080p@24Hz. Повышенная глубина цвета и кадровая частота создаются искусственно внутри проигрывателя, что, естественно, нисколько не улучшает картинку. Меню некоторых проигрывателей позволяет выключить Deep Color (например, изменить настройку с Auto на Off). При этом цвет становится опять 24-битным, а скорость передачи данных для сигнала 1080p@60Hz снижается до 1,48 Гбит/с.

 2. Аналогичного эффекта можно добиться, понизив кадровую частоту с 60 до 24 или 30 Гц (например, включив режим Native 24fps). Почему-то малоизвестен тот факт, что именно 24 Гц — оптимальная частота на выходе проигрывателя, поскольку именно так записана программа на диске. Если на выходе появляется частота 60 Гц, то это результат малоосмысленного пересчета программы внутри проигрывателя. Качество этого пересчета может быть разным, так что всегда выгоднее лишний раз не портить материал обработкой. Для 3D-программ при этом можно добиться частоты 2х24 или 2х30 Гц (по 24 или 30 Гц на каждый глаз). Такая кадровая частота в сочетании с 24-битным цветом позволит и 3D-сигнал транслировать по «узким» каналам, не рассчитанным на повышенные (сверх 1,65 Гбит/с) скорости данных.

3. Наконец, если возможности отключить Deep Color или снизить кадровую частоту нет (поскольку многие модели проигрывателей в этом деле всецело полагаются на EDID и не предлагают пользователю настроек), остается только использовать эмулятор EDID сразу после выхода проигрывателя. Надо отметить, что такие эмуляторы уже встроены по все усилители-распределители и коммутаторы от Kramer, если проигрыватель подключается к такому устройству, ничего больше покупать не надо. Также выпускаются и отдельные приборы-эмуляторы, например Kramer VA-2H. Достаточно считать в такой эмулятор блок данных EDID из другого дисплея, не поддерживающего режим Deep Color, и проблема с глубоким цветом будет решена.

      Кстати говоря, прибор VA-2H позволяет также (с помощью компьютера и специального ПО) вручную корректировать EDID, считанный из телевизора. Разумеется, нужна определенная квалификация и знание параметров, заключенных в EDID, однако для опытного инсталлятора появляется возможность отключать любые «вредные» возможности (типа глубокого цвета, старших видеорежимов, поддержки «лишних» аудиоформатов в звуковом тракте), что может быть жизненно важным при запуске особо капризных систем. С учетом того, что прибор способен на 1 минуту «снять» кодирование HDCP на своем выходе, диагностика систем с HDCP (не менее проблемной технологии) также серьезно облегчается.

 Итоги      

Прежде, чем рассуждать о «силе» выходов разных BluRay-проигрывателей, убедитесь, что не сравниваете яблоки со слонами. Разные аппараты могут по-разному трактовать глубокий цвет, и это может создать иллюзию, что один лучше другого; на самом деле просто один из них дает гораздо более высокочастотный сигнал, чем другой. При выводе сигнала одинакового формата и с одной скоростью передачи данных любой проигрыватель должен вести себя примерно как и все остальные. Совсем другие, зачастую непредсказуемые, проблемы могут возникать из-за особенностей микросхем и электронных компонентов, выбранных производителем проигрывателя, а также качества программирования им всего этого хозяйства; это, однако, выходит далеко за рамки данного обсуждения.

Авторы: Том Копин (Kramer USA), Сергей Дмитренко.

    < Пред. Вернуться к списку    



Логин:
Пароль:
Контакты | ISO | Гарантия
Copyright © Kramer Electronics LTD. 1981—2017.
Yandex.Metrica