2010. december

 

Sokan nézik érdeklődéssel a 3D TV-ket és projektorokat, amelyek mostanában jelennek meg a boltokban, és a potenciális vásárlók többsége azt reméli, hogy a 3D élmény érdekében nem lesz szükség teljes video-eszközparkjuk lecserélésére. Felmerül a kérdés: vajon a meglévő készülékekből mit használhatunk majd a 3D filmek vagy TV-műsorok nézéséhez, illetve milyen új 3D berendezéseket vegyünk? Mindezt annak tükrében vizsgáljuk, hogy 2010 márciusában megjelent a HDMI szabvány legújabb, nagyban kibővített 1.4a verziója, amely - egyebek mellett - megalapozza a 3D tartalom átivitelét a HDMI interfészen keresztül.

 

A 3D-kompatibilis video-megjelítők képkockánként váltva jelenítik meg a bal és jobb szemnek szóló képet (L és R, majd ismét L és R stb.) a szinkronban kapcsolgatott LCD szemüvegekkel való megtekintéshez

 

Ezzel együtt a 3D videojel egy kicsit más, mint egyszerűen a 3D kép részkockáinak sorozata. A különféle 3D videoformátumok, illetve “struktúrák”, ahogyan azt a HDMI 1.4a specifikáció leírja, eltérő jelszerkezeteket használnak a 3D videojelek előállítására, rögzítésére és továbbítására az otthonokig. A Blu-ray lemezek, műholdas, kábeles vagy földi digitális műsorszóró állomások, és a játékkonzolok mind különböző 3D videoformátumot használnak, annak megfelelően, hogy egyedi igényeiknek és korlátaiknak melyik felel meg a legjobban.

 

A HDMI 1.4a specifikáció három alapvető 3D videoformátumot (struktúrát) ír le. A használatos videoformátumtól függetlenül gyakorlatilag minden otthoni 3D megjelenítő a beérkező 3D jelet szekvenciális bal-jobb képsorozattá alakítja át, amelyet azután az aktív kitakarásos LCD szemüvegekkel lehet megnézni. (A kivételekről lásd a fenti zárójeles megjegyzést.)

 

A HDMI 1.4a 3D alapformátumok

 

A „Frame Packing” 3D videoformátum két teljes felbontású, azaz 1080p-s videojelet szolgáltat, egyet-egyet mindkét szem számára. Ez a „Full High Definition 3D”, rövidítve FHD3D jel egy 1920×2205 képpont méretű képkockát definiál, amely függőlegesen nagyobb, mint a 2D HDTV 2 db képkockája. A hatalmas terület egy-egy 1920×1080 képpontos képet tartalmaz a bal és a jobb szem számára, plusz egy 45 képpontnyi elválasztó sávot – progresszív megjelenítés esetén –, illetve bal és jobb páros és páratlan félképeket, plusz elválasztó sávokat a teljes, 1920×1080-as képhez – váltott soros megjelenítés esetén. Csak az új, HDMI 1.4a-val felszerelt 3D TV-k, projektorok, Blu-ray lejátszók és játékkonzolok támogatják az FHD3D jelrendszert a teljes, 1920×1080-as felbontással mindkét szem számára.

 

Az egyik alapstruktúra, a Frame Packing videoformátum vázlata: balról a progresszív, jobbról a váltott soros formátum

 

Minden 3D Blu-ray lejátszó kimenete progresszív Frame Packing 3D formátumú, 24 képkocka/s mellett. A legtöbb első generációs FHD3D hagyományos LCD, LED háttérvilágítású LCD és plazma-TV átalakítja ezeket a 3D Blu-ray felvételeket a Frame Packing formátumból egy 120 vagy 240 Hz képfrissítésű szekvenciális képsorozattá, amelyben a bal és jobb szem képkockái felváltva követik egymást, majd az aktív szemüvegeket ezzel szinkronban kapcsolva juttatják el mindkét szemnek külön a 60 vagy 120 képkocka/s-os képsorozatot.

 

A másik két, HDMI 1.4a-ban definiált alap-videoformátum a „Side-by-Side (Half)” és a „Top-and-Bottom” 3D ún. “Frame Compatible” formátum. Ezek a bal és a jobb szemnek szóló képeket szabványos 2D HDTV képkockákká rakják össze. Ez potenciális lehetőséget biztosít arra, hogy a HDMI 1.3 kompatibilis készülékek képesek lehessenek a 3D videó kezelésére. Ehhez szükséges egy firmware frissités. A készülékgyártók igéreteik szerint a jelenleg használt kábel- és műholdvevő beltéri egységeket is ellátják az ehhez szükséges módosításokkal. A szoftver frissítésével a készülékek képesek lesznek a 3D megjelenítéshez szükséges HDMI 3D adatok előállítására. A kompatibilis 3D szabványok nagy előnye, hogy a meglévő infrastruktúra felhasználásával teszik lehetővé a kábeles, műholdas és földi sugárzás számára a 3D videó továbbítását előfizetőikhez, mivel a 3D jel nem igényel nagyobb sávszélességet, mint a hagyományos HD tartalom.

 

A Side-by-Side (Half) struktúra leskálázza a képkockákat, így egy kép 960×1080 képpontos lesz, azaz a 3D kép két fele egy szabványos, 1920×1080 képpont méretű HD képben elfér.

 

A Top-and-Bottom is hasonlóan dolgozik, de ott a függőleges felbontás feleződik, így 1920×540 képpontos “félképekből” áll össze a 3D kép. Mindkét esetben a 3D feldolgozás a kijelzőben a teljes saját felbontásának megfelelő méretre húzza szét a félképeket, majd azokat az aktív szemüvegekkel, szinkronban jeleníti meg a kijelzőn.

 

Egy másik alapstruktúra: a Side-by-Side (Half) formátum – A bal, ill. a jobb szemnek szánt kép felbontása vízszintesen feleződik, majd a két fél képet egymás mellé teszik. Az eredeti függőleges felbontás megmarad

 

 

A harmadik alapstruktúra: Top-and-Bottom – A bal, ill. a jobb szemnek szánt kép felbontása függőlegesen feleződik, majd a két fél képet egymás alá-fölé teszik. Az eredeti vízszintes felbontás megmarad

 

A kábeles, műholdas és földi sugárzással továbbított jelek esetében a kompatibilis 3D formátumok bármelyikének használata azzal jár, hogy a 3D műsorok felbontása csökken a 3D Blu-ray lejátszók által biztosított Full HD 3D 1080p minőségéhez képest.

Az otthoni felhasználásra szánt HD tartalmat a jelforrásnak a HDMI 1.4a szerint kötelezően a leírt három alapformátum valamelyikében kell előállítania. 

 

HDMI 1.4a 3D egyéb formátumok

 

A HDMI 1.4a specifikáció tartalmaz öt további 3D videoformátumot is. Mivel ezek közül említésre méltó érdeklődés csak kettő iránt van, és ezek is inkább csak jövőbeni, lehetséges fejlesztési irányok, mintsem szélesebb körben alkalmazott formátumok, a részletekbe nem megyünk bele, csupán felsoroljuk őket:

- Field alternative

- Line alternative

- Side-by-Side (Full)

- L + depth

- L + depth + graphics + graphics-depth

 

InfoFrame metaadatok

 

A HDMI 1.4a 3D specifikáció másik lényeges aspektusa az InfoFrame információs csomagok elhelyezése a videostreamben, amelyek a 3D tartalom alkotórészeinek azonosítására szolgálnak. A 3D videoformátumot a VIC (Video Identification Code – videoazonosító kód) jelzi az Auxiliary Video Information (AVI) típusú InfoFrame-ben. Ezt egészíti ki a 3D Structure mező a HDMI Vendor Specific InfoFrame-ben. Az InfoFrame adatok tartalmazzák azt az információt, hogy a jelforrás éppen a kép melyik részét továbbítja.

Ha egy 3D videót nézünk, amelyet Side-by-Side 3D formátumban rögzítettek, majd átkapcsolunk egy Top-and-Bottom formátumú tartalomra, a kijelző a streamben érkező InfoFrame adatokból fogja tudni, hogyan kell a videofolyamot átalakítania. Az InfoFrame adatokat képkockánként kétszer továbbítják, és akkor is változhatnak, amikor a sugárzott tartalom megváltozik – pl. reklámok idején, vagy egyik műsorról a másikra váltás esetén.

 

3D HDMI megjelenítők

 

A HDMI 1.4a specifikáció szerint minden 3D kijelzőnek képesnek kell lennie az 1080p24 és a 720p50/60 Frame Packing, az 1080i50/60 Side-by-Side (Half) és az 1080p24, 720p50/60 Top-and-Bottom 3D formátumok kezelésére. Ezek várható jellemző felhasználása az alábbi lesz:

- Blu-ray mozitartalom: 1080p24 Frame Packing

- Játékkonzolok: 720p50/60 Frame Packing

- Kábel, műhold és földi sugárzású tartalom: 1080i50/60 Side-by-Side (Half) (dokumentumfilmek), 1080p24 Top-and-Bottom (mozifilmek) és 720p50/60 Top-and-Bottom (sport).

Az utóbbi időben érezhető egy kis bizonytalanság a 120 és 240 Hz-es 2D kijelzők 3D videotartalommal való kompatibilitása terén. Mivel sok 2D kijelző képes a 120 vagy 240 Hz képfrissítésre, a 3D megjelenítéshez csak arra van még szükség, hogy felismerje a 3D videotartalmat, és átalakítsa azt a megfelelő kimeneti formátumra (a legtöbbször egyszerű szekvenciális megjelenítés, amely vezérli az aktív szemüvegek szinkronizálását). Ha a megjelenítőn nem találjuk a 3D-Ready vagy a 3D-Capable feliratot, akkor valószínűleg nem képes a 120 Hz-es 3D megjelenítésre. Noha a gyártók elvileg képesek arra, hogy frissített firmware-rel egyes 2D kijelzőiket képessé tegyék a 3D formátumok megjelenítésére – és ezt némelyik meg is teszi –, mégsem tűnik úgy, hogy túl sok gyártó szeretne élni ezzel a lehetőséggel.

 

3D HDMI jelforrások

 

A HDMI 1.4a specifikáció szerint, mint említettük, a 3D video-jelforrásoknak kötelező legalább egy 3D alapformátumot támogatni a háromból. Ezzel biztosítják azt, hogy bármely 3D jelforrás képes olyan 3D videoformátumot előállítani, amelyet a 3D kijelzőeszköz biztosan képes lesz megfelelően megjeleníteni. Abban az esetben, ha a 3D jelforrás képes több különféle 3D formátum előállítására is, ellenőriznie kell a kijelző EDID (Extended Display Identification Data) azonosítóját. A HDMI 1.4a szabvány azt mondja ki, hogy „Egy HDMI jelforrás nem küldhet olyan formátumú 3D jelet a fogadónak (kijelző), amelyet az nem támogat.”

 

3D HDMI jelismétlők

A HDMI jelismétlők (AV receiverek, HDMI mátrixkapcsolók, HDMI szétválasztók stb.) a HDMI hálózatban gyakran megtalálható másik készülékcsoport. A HDMI 1.4a specifikáció azt mondja ki, hogy ezeknek transzparens módon át kell engedniük magukon az összes (mind a három) alapformátumot. Ez azt jelenti, hogy nemcsak a 3D videostreamet kell továbbítaniuk, de változtatás nélkül kell átengedniük a 3D InfoFrame adatokat is. Sok HDMI 1.3 jelismétlő képes lehet a videostream továbbítására anélkül, hogy a 3D InfoFrame adatokat felismerné és továbbítaná, hiszen ez nem volt része a HDMI 1.3 szabványnak, amely alapján ezeket készítették. Vagy amikor a 3D kijelző saját EDID azonosítóját küldi el, amellyel FHD3D megfelelőségét közli a jelforrással, a jelismétlő nem fogja felismerni a kódot, csak egyszerűen lekapcsolja a HDMI jelet. Egyes esetekben a gyártói firmware frissítés jelenthet megoldást, hogy legalább egyes 3D formátumokkal kompatibilissé tegyék az eszközt.

A HDMI 1.4-est megelőző HDMI verziók részletes leírása a HDMI: egy digitális csatolófelület sikere c. írásunkban található.

 

3D HDMI kábelek

 

A 3D tartalom készülékek közötti átvitelének másik aspektusa a HDMI kábel maga. A 3D Frame Packing struktúrában a 2D videojelhez képest több mint kétszer annyi adatot (képpont/s) kell átvinni a 2D-hez képest, adott képfrekvenciához. Ez azt jelenti, hogy az 1080p jel 24 képkocka/s mellett a 3D videojel a hagyományos 2D videók 59,4 MHz-es órajele (2200 képpont/sor x 1125 sor/képkocka x 24 képkocka/s) helyett 148,5 MHz-es órajelet igényelne 6,75 Gbit/s adatátviteli sebesség mellett. Ez persze erre alkalmas, magasabb sávszélességre méretezett HDMI kábelezést is kíván.

 

Képes lesz a jelenlegi, HDMI 1.3-nak megfelelő kábel az FHD3D 6,75 Gbit/s adatsebességének kezelésére vagy ki kell cserélni azt? A Category 1 (Standard) HDMI 1.3 kábelek 2,25 Gbit/s jelet kell hogy tudjanak továbbítani, melyet elsősorban a 720p és 1080i 2D jeleknek szántak a műholdas adók, a digitális HD műsorszórás és a felskálázásra képes DVD lejátszók részére. Ezek a kábelek nem fogják tudni kezelni az FHD3D jeleket. A Category 2 (High Speed) HDMI 1.3 kábelek 10,2 Gbit/s sebességre hitelesítettek: ezeknek aligha fog gondot okozni az FHD3D jelek átvitele.

 

Ha sikerrel akarjuk a HDMI videoeszközöket társítani egy megbízható videorendszerben, meg kell értenünk a HDMI és a 3D működésének alapjait. Szükség lehet erre még akkor is, amikor a rendszer nem úgy működik, ahogyan szeretnénk, és rá kell jönnünk, hogy miért nem. Tisztába kell jönnünk eszközeink 3D kompatibilitási képességeivel. Az itt közölt információ csak az első lépés, amely a HDMI 3D videohálózatok világába vezet.

 

Xorn