Visualisera att du tar en sjukdag från skolan eller jobbet. I din dvala vrider du på strömbrytaren för första gången på månader. Du hade glömt hur hemskt tv på dagtid är på din bortatid som vuxen. Alla dessa spelshower och såpoperor ser hemska ut, eller hur?
Bakom varje nedslående TV-special finns en historiskt viktig pelare för sändningar: sammanflätning. Det finns en anledning till varför dina favoritfilmer är så mycket mer spännande att se.
Vad är interlacing?
I etermediernas tidiga dagar hade ingenjörer ett helt nytt problem att lösa: att ta reda på det mest ekonomiska sättet att leverera samma sak till en miljon olika hem nationellt.
Branschföregångaren, teaterutställningen, använde fysiska, progressiva bilder istället för sammanflätad video. Många kommer att känna igen dessa bilder som en rulle av diskreta filmceller. Att skicka etermedier via samma metod var inte praktiskt, eftersom det skulle ha inneburit att varje familj i landet skickat ett identiskt fysiskt mediepaket. Detta är motsatsen till avsikten med äkta etermedier, särskilt i dess ursprungliga sammanhang.
Att klippa bort en del av huvuddelen av sändningssignalen underlättar belastningen. Det fördubblar också något som kallas den vertikala repetitionsfrekvensen för videoflödet utan att kompromissa med upplösningen. I alla andra fall skulle de som producerar signalen antingen behöva minska upplösningen av sitt erbjudande avsevärt eller sända ut en mycket större och tyngre signal till att börja med.
Hur fungerar interlacing?
Tänk på det så här: med progressivt visad video består varje bildruta av exakt en bildruta som är värd för en tidsmässig längd. En sammanflätad videoram gör det dock inte. En sammanflätad ram är istället lika med två halvramar; ursäkta oss för att vi skär ner ord, men skillnaden är stor.
Det första fältet i den första ramen matchar det andra fältet i den tidigare visade bilden. Det andra fältet i den första ramen går tillsammans med det första fältet i ramen som kommer omedelbart efter. Båda paren av fält motsvarar exakt en originalbilds bildmaterial.
Varje sammanflätad ram, individuellt, innehåller hälften av de två på varandra följande ramarna som fanns i det ursprungliga, progressiva källmaterialet. Synens ihållande förenar dessa två asynkrona signaler visuellt till våra mänskliga ögon, vilket resulterar i en videokvalitet som tar oss dit samtidigt som vi använder mycket mindre signalbandbredd.
Vad är Interlacing Scan Lines?
Fält ett och fält två i en traditionellt sänd sammanflätad bild.
Signalbandbredd är en term som strikt berör media när den förmedlas; lastens storlek strider mot bredden på tunneln som den är tänkt att färdas genom.
En filmkamera eller en som använder magnetiskt DV-band kommer naturligtvis att producera en hel och kontinuerlig bild per bildruta. För att utrusta den här bilden för transit måste varje sändningsbild delas upp i mindre och enklare bitar, sådana som är lättare att omvandla till en analog signal. Att skicka varje original, samlad ram i sin helhet skulle ha varit logistiskt omöjligt under tidens omständigheter.
Deras lösning: horisontella skanningslinjer. Varje horisontell skanningslinje av bilden skickades till en mottagare, där bilden sedan skulle rekonstrueras på marken.
NTSC-standarden kräver att varje ram ska delas upp i 525 horisontella skanningslinjer, med 262,5 tillhörande varje fält. Fältordning avgör om det jämna fältet eller det udda fältet kommer först. Vanligtvis kommer det jämna fältet att vara det första som genereras vid signalens destination. Detta görs sekventiellt, uppifrån och ner.
När man sänder en progressiv videosignal händer samma sak. Den enda skillnaden är att varje horisontell skanningslinje istället är en del av endast ett enda, kontinuerligt fält; detta fält består av hela bilden.
Vertikal upprepningsfrekvens
En sak som är sant i en allmän mening: transmission är inte billig. Att överföra stora mängder data tar proportionellt sett större mängder resurser eftersom både mängden data som ska flyttas växer och den fysiska bredden av din överföringsomfång vidgas. Sammanflätning är ett sätt att lindra detta problem samtidigt som det tillåter en sändningsbild som är tillräckligt stor för att njuta av.
Flimmereffekten har plågat ingenjörer sedan starten av branschen. Många faktorer bidrar till denna aspekt av tittarens upplevelse, inklusive saker som videons effektiva bildhastighet och till och med omgivande ljusförhållanden i rummet när tittaren konsumerar.
Kvaliteten på videosignalen är naturligtvis där en på andra sidan står för att göra störst skillnad. Ett flimmer-free videosignal kommer vanligtvis att kräva allt från fyrtio till sextio stora ljusblixtar per sekund. Dessa stora ljusblixtar uppstår varje gång en ny ram ersätter den som föregick den på skärmen.
Den vertikala upprepningsfrekvensen beskriver hur många av dessa skakande förändringar som inträffar under en viss tid. Dessa förändringar är ansvariga för att utlösa det biofysiska phi-fenomen som sammanflätad video förlitar sig på.
Som tidigare nämnts begränsades den ursprungliga början av tv av erans teknik. För att hålla sig under gränsen för vad som realistiskt skulle kunna sändas under dessa rudimentära förhållanden, behövde tv-ingenjörer hitta ett sätt att uppdatera bilden oftare utan att öka antalet bildrutor som skickas över ett avstånd.
Fält per sekund vs. bildrutor per sekund
Varje alternerande fältsignal kaskader genom den som följer den. De visas i tandem men förblir helt separata i teknisk mening, istället för två signaler som först renderas tillsammans och sedan visas för att se. Våra ögon uppfattar dessa extra stora blixtar, även när presentationshastigheten förblir densamma.
De som stod i spetsen för denna rörelse förstod att minst fyrahundra skanningslinjer med upplösning per bildruta var nödvändiga för att få ett läsbart videoflöde. I Nordamerika är NTSC den enda typen av analog videosignal som vår infrastruktur kommer att stödja i full skala. Detta beror på hur elektricitet produceras (med en hastighet av 60 Hz) i motsats till större delen av resten av världen (med en hastighet av 50 Hz).
Fysiskt hänför sig dataöverföringshastigheten direkt till den hastighet med vilken kraften som används för att överföra den förbrukas. Det är här både NTSC och PAL hämtar sina karakteristiska bildhastigheter.
Med denna oundviklighet i åtanke kommer en sammanflätad amerikansk signal som sänds vid 60hz att få en effektiv bildhastighet på cirka 29,97 bilder per sekund efter att den har tagits emot. Å andra sidan kommer en sammanflätad PAL-signal att uppfattas av tittaren vid 25 fps.
Skillnaden mellan fält per sekund och bildrutor per sekund har mycket att göra med hur dessa extra stora ljusblixtar särskiljs från de “riktiga” tidsindelningar som skiljer varje videobildruta vid anskaffningstillfället. Som ett resultat blir ögat mer grundligt engagerat av ett videoflöde som verkar vara mycket mer dynamiskt än det faktiskt är.
Även om den verkliga “upplösningen” för varje bildruta som visas på skärmen är exakt hälften av originalbilden, kommer denna förlust inte att påverka publiken i onödan under rätt omständigheter. Tack vare visionens uthållighet fortsätter showen utan att hoppa över ett slag.
Vanliga utmaningar förknippade med sammanflätad video
Scan-linjer är ett uppskattat kännetecken för gammaldags DV-videokameror och arkivmaterial från massmediernas tidiga dagar. Dessa artefakter uppstår när sammanflätade bilder har manipulerats efter att ha syndikerats eller i bilder som har försämrats naturligt i viss utsträckning. Samma sak kan hända när man renderar video digitalt under vissa former av komprimering.
Detta kan resultera i obehagliga “rysningar”, vilket resulterar i att element på skärmen förblir “fångade” visuellt mellan två intilliggande positioner. Effekten blir vanligtvis mycket mer påtaglig när videon utvärderas av ramen. Objekt som rör sig snabbt över ramen är mest benägna att hamna i sådana här artefakter. Detta är särskilt fallet om det rörliga föremålet står i kontrast till bakgrunden bakom det.
Att rekonstruera sammanflätad video för att återställa den till dess tidigare progressiva tillstånd kan resultera i dessa artefakter. En anledning till detta kan vara att återgångsmedlet inte matchade originalsignalens protokoll för fältordning.
När skärande hörn skrivs rakt in i boken
Interlacing är en av dessa inspirerande berättelser om dödlig seger över tyranni av naturens järnstyre. När fysikens lagar säger åt dig att ta det lugnt krävs det en mycket speciell typ av förändringsmakare för att helt enkelt knuffa sin show genom pipelinen ändå. Och hej, det gjorde de någonsin.
Så sällan i livet får vi tillåtelse att dra nytta av genvägar som denna. De många moderna tillämpningarna av sammanflätning är ett bevis på uthållighetskraften hos en verklig lateral tankeavvikelse i alla branscher.
Om författaren
Emma Garofalo (315 artiklar publicerade)
Författare, konstnär och älskare av teknik.
Mer från Emma Garofalo
Prenumerera på vårt nyhetsbrev
Gå med i vårt nyhetsbrev för tekniska tips, recensioner, free e-böcker och exklusiva erbjudanden!
Klicka här för att prenumerera
