Методы формирования изображения: чересстрочная и прогрессивная развертка

Прогрессивная и чересстрочная развертки – это методы отображения изображения на экране монитора или его формирования в видеокамере. За одну секунду на экране телевизора «пробегает» 25* кадров в секунду, метод формирования каждого и которых определяет прогрессивная или чересстрочная развёртки. Аналоговые камеры и мониторы используют метод чересстрочной развертки.

Чересстрочная развертка.
Рассмотрим принцип формирования обыкновенного телевизионного кадра. ТВ кадр состоит из 625 строк, 576 из которых являются видимыми (несущими информацию об изображении), а 49 – служебными. Строки выводятся (отображаются) на экран не последовательно (1-я, 2-я, 3-я и т.д.), как естественно было бы предположить, а через одну – в начале выводятся четные строки (2-я, 4-я, 6-я и т.д.), а затем нечетные (1-я, 2-я, 3-я и т.д.), что называется чересстрочной разверткой. Таким образом кадр делится на два полукадра состоящих из четных и нечетных строк. Каждый такой полукадр называется полем. Причем, поле, состоящее из нечетных строк, называется нечетным или верхним, а поле, состоящее из четных строк – четным или нижним.

Т.е. телевизионное изображение обновляется не 25 раз в секунду (частота кадров), а 50 раз в секунду. Теперь мы подошли к самому главному. Видеокамеры снимают 50 полей (полукадров) в секунду и кадр формируется путем сложения обоих полей. Т.е. каждую 1/50 секунды с матрицы видеокамеры считываются и записываются по переменно четные и нечетные строки. Рассмотрим процесс видеосъемки подробнее. При перемещении объекта слева направо в первый момент времени видеокамера фиксирует на матрице изображение и считывает четные строки, формируя нижнее поле. Через 1/50 секунды видеокамера считывает нечетные строки, формируя верхнее поле. Сложим два поля – получим кадр.

За 1/50 секунды объект успел переместиться относительно положения зафиксированного в нижнем поле и верхнем поле оказался правее. Кадры, снятые аналоговой камерой, выводятся без искажений на аналоговый монитор, который также работает в режиме чересстрочной развертки. Сейчас совместно со стандартными аналоговыми камерами, в псевдоцифровых системах видеонаблюдения (на базе DVR или плат видеозахвата), используются мониторы с прогрессивной разверткой, в результате на изображении возникает эффект «гребенки» на границах движущихся объектов.

С появлением цифровых устройств отображения на смену чересстрочной приходит  альтернативный метод формирования изображения - построчная или прогрессивная развертка.

Построчная развертка.
Прогрессивная развертка , или прогрессивное сканирование, является системой формирования видеоизображения, при которой каждая строка изображения передается одна за другой. Как правило, этот режим воспроизведения сигнала противопоставляют традиционному - чересстрочному (interlace). Таким образом прогрессивная развертка должна заведомо обеспечивать более четкое изображение, поскольку при ней кадр рисуется полностью за один проход, а не состоит из двух полукадров, как при чересстрочной развертке. Вместе с тем прогрессивное сканирование позволяет избежать эффекта гребенки, который возникает при горизонтальном перемещении объектов, а также наблюдаемого на экране дрожания тонких горизонтальных линий. Ему свойственны высокое разрешение по вертикали и более гладкая передача вертикального движения.. Такой метод сканирования дает наилучший эффект при использовании монитора высокого качества.

Для сравнения, выше приведены изображения движущегося автомобиля в формате JPEG, записанные двумя камерами с использованием построчной и чересстрочной развертки. Стоит обратить внимание на следующие детали:
· Обе камеры хорошо отображают задний план
· При использовании чересстрочной развертки появляется эффект «гребенки»
· Разглядеть водителя возможно только при прогрессивной развертке

Все современные фиксированные камеры Axis используют метод прогрессивного сканирования при формировании изображения

* Значения скорости передачи кадров даны для системы PAL