استفاده از فناوری‌های نوین در جعبه جادویی/ تحول در تماشای تلویزیون

به گزارش خبرنگار حوزه علم، فناوري و دانش‌بنيان گروه دانشگاه خبرگزاري آنا، نزدیک به پانزده سال از اولین پخشِ تلویزیونی برنامه‌های با وضوح بالا موسوم به HD در جهان می‌گذرد. پیشگام این فناوری در جهان کانال اسکای بود. تفاوت کلیدی فناوری HD نسبت به نسل قبل خود یعنی SD تلویزیون افزایش  وضوح تصویر بود.

از آن برهه تاکنون، فناوری‌های تلویزیونی پیشرفت چشم‌گیری داشته‌اند و برخورداری از کیفیت‌های بالاتر برای عموم فراهم شده است. به مناسبت روز جهانی تلویزیون در این یادداشت به سراغ فناوری‌های کلیدی رفتیم که تجربه تماشای تلویزیون را بازتعریف کرده‌اند!

رزولوشن 4K Ultra HD و فراتر از آن

حدوداً پانزده سال پیش، صنعت صدا و سیما در سطح بین‌المللی به تدریج از فناوری رایج SD  به HD  مهاجرت کرد. در SD، تصاویر با فرمت تصویر ۴۸۰ و نسبت تصویر ۴ به ۳ ارائه می‌شوند. هدف افزایش رزولوشن و افزایش خطوط پیکسل از 480 به 720 و 1080 بود. همچنین فناوری ویدئو مشبک(interlaced) جای خود را به ویدئوهای متوالی (progressive) داد و تلویزیون‌های HD 1920 × 1080p ساخته شد.

پیشرفت فناوری در خلال سال‌های اخیر ادامه یافت و امروزه به سادگی شاهد کیفیت با رزولوشن 3840 × 2160 یعنی دو برابر خطوط افقی و عمودی و چهار برابر از نظر پیکسل در قیاس با HD هستیم. به این فناوری UHD یا 4K Ultra HD گفته می‌شود.

دستگاه‌های تلویزیونی‌ Ultra HD از سال 2013 عرضه‌ شدند و به دلیل عادت مستمر مردم در خریداری صفحات نمایش با ابعاد بزرگتر عمومیت یافتند. تلویزیون‌های پشتیبانی‌کننده از 4K  از هر نظر نسبت به سایر تلویزیون‌ها برتری داشتند، اما این برتری گاهی اوقات به اندازه‌ای نیست که در صفحه نمایش‌های کوچک قابل تشخیص باشد. با توجه به اینکه استفاده از تلویزیون‌های 3 بعدی مورد استقبال قرار نگرفت، بسیاری از شرکت‌های بزرگ در محصولات جدیدشان از آن پشتیبانی نمی‌کنند. در این اواخر فناوری‌های 8K و 16K نیز عرضه شدند و حتی صحبت از عرضه فناوری‌های 32K است.

 دامنه دینامیک بالا (HDR یا High Dynamic Range)

مسئله مهم دیگری در پیشرفت‌های تلویزیونی، دامنه دینامیک بالا یا HDR است. کاربرد فناوری HDR در تلویزیون برای پخش تصاویری با سفیدی روشن‌تر، و تیرگی تاریک‌تر و دامنه رنگ‌های بیشتر است. به عبارت دیگر بالا بردن «دامنه دینامیک» به تکنیک‌هایی گفته می‌شود که دامنه بین نقاط تاریک و روشن را افزایش می‌دهد. هدف اصلی از به کارگیری فناوری HDR نشان دادنِ بهتر دامنه شدت‌های نور در مناظر طبیعی است. برای پیاده‌سازی HDR راهکارهای مختلفی وجود دارد که از جمله آنها می‌توان به HDR10، Dolby Vision، Hybrid Log Gamma (HLG) اشاره کرد. در این میان HDR10 از بقیه شناخته‌شده‌تر است.

 اتصالات HDMI

همیشه یکی از مشکلات پخش تصویر این بود که کابل‌ها به درستی و با کیفیت مورد نظر ویدئو را منتقل نمی‌کردند، بدین منظور چند غول فناوری دور هم نشستند و HDMI را به عنوان یک واسط انتقال ویدئو مطرح کردند. HDMI به طور مشترک توسط شرکت‌های سونی، پاناسونیک، فیلیپس، هیتاچی، سیلیکون ایمیج، توشیبا و تامسون توسعه پیدا کرد و امروزه به عنوان استاندارد فیزیکی بلامنازع پخش تصویر شناخته می‌شود.  ویژگی کلیدی کابل‌ HDMI این است که در پخش صدا و تصویر، مصلحت‌اندیشانه برخورد نمی‌کند و محتوا را با حفظ کیفیت در دستگاه‌هایی مانند گیرنده دیجیتال، تلویزیون، کنسول‌های بازی و... انتقال می‌دهد.

 HDMI 2.0 اولین بار در سال 2014 معرفی شد و ظرفیت پخش 4K را به 60 فریم در ثانیه ارتقا داد. در سال 2017، فناوری  3HDMI یا 48G عرضه شد و از 4K، 5K،8K ،10K  در بازه 120 Hz پشتیبانی می‌کرد. خوشبختانه بسیاری از تلویزیون‌ها از نسخه‌های جدید HDMI نیز پشتیبانی می‌کنند و از طریق آپدیت نرم افزاری در دسترس هستند.

فشرده‌سازی

در فناوری‌های صوتی و تصویری از فرایندی به نام فشرده‌سازی استفاده می‌شود تا حجم ویدئو کاهش پیدا کند. در فشرده‌سازی داده‌هایی حذف می‌شوند که که redunt هستند یا به عبارت دیگر اضافی تلقی می‌شوند. به همین دلیل، هر چند کیفیت نهایی ویدئو فشرده شده چندبرابر کمتر است اما از نظر کیفیت، فرق ناچیزی با محتوای اصلی دارد.

با فشرده‌سازی ویدئو، انتقال و دانلود ویدئو بهینه خواهد شد. استانداردهای فشرده‌سازی گوناگونی وجود دارد. در Ultra HD همزمان با افزایش پیکسل، تلاش شده است استاندارد فشرده‌سازی رایج MPEG-4 AVC(مشهور به H.264) به استاندارد جدیدتر و کارآمدتری به نام HEVC (یا H.265) تبدیل شود.

هدف اصلی فشرده‌سازی این بود تا پخش‌کنندگان، اپراتورهای ماهواره‌ای و کابلی بتوانند از پهنای باند محدودی که دارند بهترین استفاده را کنند. استانداردهای فشرده‌سازی هنوز به توافقی عمومی دست نیافته است و برای مثال گوگل در سرویس ویدئویی خود یعنی یوتوب از استاندارد فشرده‌سازی آزاد VP9 و AV1 استفاده می‌کند. 

دامنه گستره رنگ (WCG یا Wide Colour Gamut)

تنوع رنگ مسئله مهم دیگری است که در فناوری‌های تازه مورد توجه قرار گرفته است. دامنه گستره رنگ یا WCG به معنی پذیرشِ استانداردِ استفاده از فضای رنگ بیشتری نسبت به تلویزیون‌های نسل قبل یعنی FULL HD است. استاندارد تازه فضای رنگ در 4K را BT.2020 (یا Rec.2020) می‌نامند. این استاندارد حدود رنگ گسترده‌تر و میزان خلوص رنگ بهتری را در قیاس با استاندارد پیشین که Rec.709 نام داشت ارائه می‌کند. نسل بعدی Rec. 2100 حتی این طیف را گسترش داد. 

تلویزیون‌های با استاندارد HDR همراه با فناوری‌های WCG، عرضه می‌شود. بنابراین همه تلویزیون‌های فناوری‌های 8K و 16K موجود در بازار از WCG نیز پشتیبانی می‌کنند، هر چند شاید  روی بسته‌بندی محصول اشاره‌ای به آن نشده باشد.  

میزان فریم بالا (High Frame Rate  یا HFR )

هر ویدئو در حقیقت از تعدادی تصویر ساخته شده است که پشت سر هم به نمایش در می‌آیند. اما این اتفاق اینقدر سریع رخ می‌دهد که بیننده متوجه نمی‌شود. به طور سنتی استاندارد تعداد تصویر(فریم) در هر ثانیه 24 تا بوده است. اما در فناوری‌های جدید این تعداد به 60 فریم افزایش پیدا کرد که به میزان فریم بالا یا HFR مشهور است.

تعداد فریم در تلویزیون‌های 8K و 16K به میزان 100 الی 120 فریم در ثانیه افزایش پیدا کرده است. هر چه تعداد فریم بالاتر باشد احساس آهسته بودن تصویر کمتر می‌شود و ویدئو روان‌تر به نظر می‌رسد. تلویزیون‌های نسل قبلی(حتی 4K) نیز از 120 فریم در ثانیه پشتیانی نمی‌کنند بنابراین برای تماشای بیشترین تعداد فریم باید از بالاترین فناوری ویدئویی بهره برد.

صفحه نمایش انعطاف‌پذیر و شفاف

چرا باید همیشه تلویزیون‌ها را در گوشه‌ای نصب کرد؟ در آینده نه چندان دور صفحات انعطاف‌پذیر، صفحات قابل لوله شدن، و صفحات شفاف و... عرضه خواهد شد. برای مثال  پانل‌های فوق نازک OLED راه‌های خلاقانه‌تری برای نمایش ارائه می‌دهند. برای مثال صفحه نمایش‌های OLED خم شو با نام تجاری  Wallpaper  TV با ضخامت 5 میلی متری عرضه شده است. 

برخی از شرکت‌ها محصولاتی را توسعه داده‌اند که شفافند و تنها از طریق عینک قابل تماشا هستند. برخی محصولات دیگر با دکور منزل تلفیق می‌شوند. احتمالاً در زمان کوتاهی این دسته از فناوری‌ها به منازل‌مان راه پیدا می‌کند. البته باید امیدوار باشیم که در نهایت برای مصرف کنندگان با قیمت مناسب تری عرضه شوند.

انتهای پیام/پ