1080p و 1080i به چه معنی هستند و کدام یک کیفیت بالاتری دارند؟

تفاوت بین 1080p و 1080i کمی‌گیج‌کننده است و هنوز هم بعضی دقیقا تفاوت بین این دو را نمی‌دانند. از نظر تعداد پیکسل هر دو 1920 در 1080 یا به عبارتی 2073600 پیکسل دارند. از یک منظر 1080i فراتر از بلوری است. ویدیوهای1080p/60 را نیز نمی‌توان از منابعی غیر از پی‌سی و برخی دوربین‌های فیلم‌برداری یا عکاسی تهیه کرد.

قطعاً 1080p و 1080i به یک معنی نیستند و حتی با داشتن‌ اندازه تصویر یکسان، دارای تفاوت‌هایی می‌باشند. بهتر است بحث را شروع کنیم و بررسی کنیم.

با توجه به اینکه دنیای تلویزیون در برخی کشورها بر اساس فرکانس 60 هرتز بنا شده و با توجه به محدودیت پهنای باندی که در انتقال داده از طریق امواج وجود دارد، دو رزولوشن اصلی HDTV را 720p و 1080i تشکیل می‌دهند. به هر حال با استفاده از کُدک MPEG نمی‌توان ویدیوهایی که کیفیت بالاتری دارند را به‌اندازه‌ی کافی فشرده و ارسال کرد.

از 720p شروع می‌کنیم که مفهوم ساده‌تری دارد. 720p از نظر تعداد پیکسل در عرض و ارتفاع به‌ ترتیب 1280 و 720 پیکسل دارد که روی 60 فریم در ثانیه (60 هرتز) کار می‌کند. این فرمت ویدیویی مورد استفاده‌ی شبکه‌های تلویزیونی مثل ABC، Fox و دیگر شبکه‌های مشابه مثل ESPN است.

برخی کاربران از اینکه رزولوشن این شبکه‌ها 720p است، ابراز ناراحتی می‌کنند اما این اظهار نظر به دو دلیل اصلاً عادلانه نیست. اول اینکه در اواخر دهه‌ی 90 هیچ تلویزیونی با روزلوشن 1080p وجود نداشت. در آن زمان همه می‌دانستیم که با پیشرفت تکنولوژی، تلویزیون‌های 1080p هم روانه‌ی بازار خواهند شد اما سال‌ها طول کشید تا این پیش‌بینی به واقعیت تبدیل شد و امروزه اکثر تلویزیون‌ها دارای رزولوشن 1080p هستند.

نکته‌ی دوم مربوط به رشته‌های ورزشی است. هر دو شبکه‌ی تلویزیونی نام برده شده، بخش ورزشی گسترده‌ای وجود دارد و همین موضوع نقش مهمی‌ در انتخاب رزولوشن 720p ایفا کرد چرا که سرعت بالاتر ویدیو برای نمایش حرکات سریع مناسب‌تر است. لذا در این کانال‌ها به جای استفاده از استاندارد 1080i که سرعت 30 فریم بر ثانیه دارد، از رزولوشن پایین‌تر اما با سرعت 60 فریم بر ثانیه استفاده شده است.

همانطور که اشاره شد 1080i از نظر تعداد پیکسل 1920 پیکسل در عرض و 1080 پیکسل در ارتفاع دارد و سرعت ویدیو نیز 30 فریم بر ثانیه است. شبکه‌هایی مثل CBS، NBC و بسیاری از شبکه‌های دیگر از این نوع ویدیو استفاده می‌کنند.

با یک محاسبه‌ی ساده می‌توان نتیجه گرفت که پهنای باند مورد نیاز برای ارسال ویدیوی 720p با سرعت 60 فریم بر ثانیه و ویدیوی 1080i با سرعت 30 فریم بر ثانیه تقریباً برابر است.

شاید می‌پرسید که چطور ممکن است ویدیوهایی با سرعت 30 فریم بر ثانیه را در تلویزیون‌هایی که برای نمایش 60 فریم در ثانیه (60 هرتز) ساخته شده‌اند، نمایش داد؟ امروزه با استفاده از روش‌های پیشرفته‌ی پردازش ویدیویی، سرعت ویدیو چندان مهم نیست اما در سال‌های دهه‌ی 90 وضعیت کمی‌فرق می‌کرد.

ویدیوهای 1080i به صورت مشبک یا Interlaced ارسال و دریافت می‌شوند، حرف i در انتهای عبارت 1080i نیز به همین موضوع اشاره می‌کند. بنابراین با وجود اینکه سرعت ویدیو 30 فریم در ثانیه است، 60 فیلد وجود دارد. منظور از فیلد در عرصه‌ی ویدیو مجموعه‌ای متشکل از خطوط افقی فرد یا زوج یک فریم می‌باشد. در حقیقت هر فریم تصویر از دو فیلد تشکیل شده و لذا در ویدیوهای 1080i هر کدام از فیلدها رزولوشنی برابر با 1920 در 540 پیکسل دارند و نصف یک فریم کامل را تشکیل می‌دهد. با داشتن 60 فیلد، 30 فریم کامل ایجاد می‌شود و تلویزیون‌ها با‌ ترکیب 60 فیلد، ویدیوهای 1080i را نمایش می‌دهند. از همین خاصیت برای نمایش ویدیوها در تلویزیون‌های 60 هرتزی استفاده می‌شود. البته باید اعمال پردازشی خاصی روی ویدیو صورت بگیرد تا کاربر تصویر را به شکل صحیحی مشاهده کند.

در واقع Interlace تکنیک مناسبی است برای انتقال تصاویر با کیفیت بدون نیاز به پهنای باند زیاد، چون تصویر در دو مرحله شکل می‌گیرد و در هر مرحله نصف پهنای باند مورد نیاز برای هر فریم استفاده می شود. Interlace در ابتدا برای تلویزیون های CRT طراحی شد.

پس از حل مشکل پهنای باند و بوجود آمدن تصاویر HD روش Progressive Scan جای Interlace را گرفت.

تلویزیون‌های 1080p امروزی انواع و اقسام ویدیوها را نمایش می‌دهند. در واقع توانایی تبدیل انواع ویدیو با رزولوشن‌ها و سرعت‌های مختلف را به تصویری با 1920 پیکسل در عرض و 1080 پیکسل در ارتفاع را دارند. وقتی چنین فرآیندی روی ویدیوهایی که رزولوشن پایین‌تری دارند، صورت می‌گیرد به آن آپ‌کانورژن می‌گویند.

اگر برای تلویزیون شما ویدیویی با رزولوشن 1080i ارسال شود، فرآیند دیگری به نام دی‌اینترلیسینگ صورت می‌گیرد. در این فرآیند برای ایجاد یک فریم می‌بایست دو فیلد‌ ترکیب شوند. اگر کار به درستی ادامه پیدا کند، نتیجه ایجاد ویدیویی با سرعت 60 فریم بر ثانیه از منبع 30 فریم بر ثانیه‌ای است. اگر دی‌اینترلیسینگ به درستی صورت نگیرد، تلویزیون شما تنها اطلاعات را دو برابر می‌کند و در واقع فیلدها را به درستی‌ترکیب نمی‌کند. این مشکل در بسیاری از تلویزیون‌های 1080p که در ابتدا عرضه می‌شدند، وجود داشت اما امروزه دیگر چنین مشکلی وجود ندارد.

اما یک مشکل دیگر! همان مثال ویدیوهای ورزشی را در نظر بگیرید. ABC و Fox در انتخاب رزولوشن 720p هوشمندانه عمل کردند. همان‌طور که قبلاً اشاره شد، مشکل فقط مربوط به محدودیت‌های فنی یا ارزانی نبود. علت این انتخاب این بود که در مورد ویدئوهای ورزشی، ویدیوهای 1080i کیفیت پایین‌تری نسبت به ویدیوهای 720p دارند.

در ویدیوی 720p، دوربین در یک ثانیه 60 تصویر کامل گرفته و ذخیره می‌کند اما در ویدیوی 1080i در هر ثانیه یک فیلد یا نیمی‌ از تصویر کامل گرفته می‌شود. اگر موضوع ویدیو عمومی باشد مشکلی نیست، تلویزیون‌ها به‌ ترکیب فیلدها پرداخته و ویدیو را نمایش می‌دادند. اما فرض کنید یک بازیکن با سرعت زیاد می‌دود. در یک لحظه دوربین یک فیلد از او ثبت کرده و در یک‌شصتم ثانیه بعد، فیلد دیگری را ثبت می‌کند. این دو فیلد را به‌ ترتیب A و B می‌نامیم. با توجه به سرعت بالای ورزشکار، تفاوت بین دو فیلد زیاد است. حالا اگر تلویزیون دو فیلد را در یک فریم نمایش دهد به نظر می‌رسد که ویدیو دنده دنده شده و مخصوصاً لبه‌ی اجسام شبیه شانه به نظر می‌رسد.

بهتر است با تصویر مسأله را بررسی کنیم. به دو تصویر زیر که فیلی را در دو فریم متوالی نشان می‌دهد نگاه کنید و تفاوت‌ها را بررسی کنید. در تصویر بعدی‌ترکیبی از دو فیلد فرضی نمایش داده شده است.

توجه کنید که تصاویر فوق تنها برای درک مفهوم ‌دی‌اینترلیسینگ ارائه شده و در عمل فیل کوچک ما این قدر سریع حرکت نمی‌کند که در دو فریم متوالی، تفاوتی در این حد ایجاد شود.

تلویزیون‌ها باید تفاوت بین فیلدها را بررسی کرده و تغییرات را تشخیص دهند. پس از آن می‌بایست تصویر را طوری دستکاری کنند که مشکلی در ویدیو دیده نشود. البته توجه کنید که با دستکاری ویدیو، رزولوشن موثر آن کاهش می‌یابد. اما در نهایت باید گفت: تلویزیون‌های امروزی تنها به میانگین‌گیری ساده بین فیلدها نمی‌پردازند و دی‌اینترلیسینگ را به نحو احسن انجام می‌دهند.

حالا مزیت ویدیوهای 1080p مشخص می‌شود. یک ویدیوی 1080p که سرعت آن 60 فریم بر ثانیه است، از 60 فریم کامل تشکیل شده که حرکات را با دقت بیشتری نسبت به ویدیوی 1080i نمایش می‌دهد. با این وجود بیشتر افراد تفاوتی بین این دو نوع ویدیو را حس نمی‌کنند. در واقع اعمالی مثل بهبود کیفیت لبه‌ها یا کاهش و حذف اشکالات ویدیو در بهبود کیفیت ویدیو نقش مهم‌تری نسبت به دی‌اینترلیسینگ دارد.

در نهایت ذکر این نکته هم مهم است که در مورد فیلم‌ها یا ویدیوهایی که حرکت سریع در آن کمتر دیده می‌شود، استفاده از 1080p باز هم کم‌اهمیت‌تر می‌شود و پهنای باند کمتری که 1080i نیاز دارد بیشتر جلب توجه می‌کند.

اگر بخواهیم جمع‌بندی کنیم، در 1080i یا بطور کل روش اینترلیس، هر فریم از تصویر به دو قسمت تقسیم شده و ارسال می‌شود یعنی پهنای باند مورد نیاز برای هر فریم از تصویر نصف می‌شود اما رزولوشن حفظ می‌گردد، سپس هر دو فریم دریافت شده با یکدیگر ترکیب شده و یک فریم کامل را شکل می‌دهند. در این روش پهنای باند مورد نیاز نصف 1080p و معادل 720p است.

امروزه بیشتر فیلم‌ها با سرعت 24 فریم بر ثانیه منتشر می‌شوند. در آینده هم احتمالاً همین سرعت پرکاربردتر از باقی سرعت‌ها خواهد بود. مطمئناً کارگردانان بزرگی مثل جیمز کامرون، پیتر جکسون و حتی راجر ایبرت دوست دارند فیلم‌هایی با سرعت بالاتر تهیه کنند اما این رقابت کلی نیست و در مورد بهترین‌ها مصداق دارد. مردم از دیدن فیلم‌هایی با سرعت 24 فریم بر ثانیه، همان حس دنیای واقعی را دارند و چندان به جادوی فیلم‌هایی که سرعت بالاتری دارند، علاقه نشان نمی‌دهند و در نهایت تغییر دادن نظر مردم به سادگی تغییر تنظیمات دوربین فیلم‌برداری نیست! به همین علت است که تقریباً تمام فیلم‌های بلوری بازار به صورت 1080p/24 یا در واقع فیلم با رزولوشن 1920 در 1080 پیکسل و با سرعت 24 فریم بر ثانیه عرضه شده‌اند.

از نظر پهنای باند مشخص است که چنین ویدیوهایی نسبت به رزولوشن مورد استفاده از شبکه‌های تلویزیونی که از 1080i استفاده می‌کنند، کیفیت پایین‌تری دارند اما در عمل با توجه به فاکتورهایی مثل کاهش اشکالات ویدیو و غیره، کیفیت نمایش تصاویر بهتر است.

نکته‌ی دیگر این است که بلوری هنوز هم قابلیت نمایش ویدیوهایی 1080p/60 را ندارد و تنها به 1080i محدود می‌شود. ممکن است از طریق پی‌سی و دوربین‌های فیلم‌برداری یا عکاسی جدید بتوان ویدیوهایی با کیفیت 1080p/60 تهیه کرد اما در نهایت نمی‌توان آن را برای تماشا کردن روی بلوری رایت کرد.

یک سوال دیگر! چطور ویدیوهایی با سرعت 24 فریم بر ثانیه در تلویزیون‌های 60 هرتزی نمایش داده می‌شوند؟ پاسخ دنباله‌ی 2:3 فریم‌ها است که به آن "3:2" هم می‌گویند. فرض کنید 5 فریم متوالی ویدیو با نام‌های A ،B ،C ،D ،E را داریم، تلویزیون فریم‌ها را به صورت زیر نمایش می‌دهد:

AA BBB CC DDD EE

در واقع فریم اول را دو بار تکرار می‌کند، دومی‌ را سه بار، دوباره سومی را دوبار و به همین‌ ترتیب ادامه می‌دهد، در نهایت 5 فریم مذکور به 12 فریم تبدیل شده‌اند. با کاربرد این روش لرزشی عجیب در ویدیو حس می‌کنیم مخصوصاً اگر حرکت دوربین به صورت افقی باشد، در واقع به نظر می‌رسد که دوربین لرزش دارد.

یکی از مزایای تلویزیون‌هایی که فرکانس 120 یا 240 هرتز دارند، همین جا روشن می‌شود. در واقع در تلویزیون‌های 120 هرتزی، هر فریم 5 بار نمایش داده می‌شود و در مورد تلویزیون‌های 240 هرتزی نیز هر فریم 10 بار، لذا لرزشی که در اثر تکرار نامساوی فریم‌های مختلف پیش می‌آمد، دیگر قابل مشاهده نیست. البته متأسفانه تمام تلویزیون‌های 120 و 240 هرتزی هم چنین قابلیتی ندارند. بعضی تلویزیون‌های پلاسما نیز مجهز به این قابلیت هستند، اما تصویری لرزان با فرکانس 48 هرتز ارائه می‌کنند. البته در مدل‌های درجه یکی که فرکانس 96 هرتز دارند وضعیت بهتر است.

تلویزیون‌های فرکانس بالا برای نمایش ویدیوهایی که سرعت پایین دارند، فریم‌های اضافی ایجاد کرده و بین فریم‌های اصلی نمایش می‌دهند. در نتیجه حرکات بسیار روان به نظر می‌رسد. افراد مختلف ممکن است دو نظر در مورد این شیوه‌ی نمایش داشته باشند، عده‌ای موافق هستند و عده‌ای از آن راضی نیستند. در واقع پدیده‌ای که آن را اصطلاحاً افکت نمایش احساسی بی‌ارزش یا Soap Opera می‌گویند، از نظر بعضی افراد بسیار ناراحت‌کننده است.

بیشتر بازی‌ها با رزولوشنی که سازنده اعلام می‌کند، عرضه نمی‌شوند. بیشترشان با رزولوشن پایین‌تری رندر شده و به رزولوشن بالاتر تبدیل می‌شوند. ممکن است کنسول بازی Xbox 360 یا PS3 را به تلویزیون فول‌ اچ‌دی متصل کنیم و به نظر برسد که کنسول بازی را با رزولوشن 1080p اجرا می‌کند، اما در حقیقت این‌طور نیست. دقت واقعی همان رزولوشنی است که بازی توسط کنسول رندر می‌شود. مثلاً بازی مسابقات اتوموبیل‌رانی Gran Turismo 5 را در نظر بگیرید، این بازی با رزولوشن 1280 در 1080 پیکسل رندر می‌شود، دقتی که 50 درصد بیشتر از رزولوشن 720p اما باز هم کمتر از 1080p است.

آپ‌کانورژن رزولوشن را افزایش می‌دهد اما کیفیت ویدیو یا بازی را افزایش نمی‌دهد. اگر از بازی‌خورهایی هستید که به پی‌سی علاقه‌مندند، می‌توانید کیفیت 1080p/60 را تجربه کنید چرا که در کامپیوترها بازی با همان رزولوشنی رندر و اجرا می‌شود که کارت گرافیک به صورت خروجی برای نمایشگر ارسال می‌کند.

رزولوشن ویدیوهای 1080p و 1080i یکسان است ولی سرعت ویدیو متفاوت است و ضمناً دومی‌ به صورت درآمیخته (Interlaced) می‌باشد. به جز بازی‌های کامپیوتری نمی‌توان ویدیوهای 1080p را در بازار تهیه کرد. تمام فیلم‌ها و ویدیوها یا به صورت 1080i هستند و یا فیلم‌هایی با رزولوشن 1080p/24 می‌باشند. در کنسول‌های بازی هم آپ‌کانورژن صورت می‌گیرد و معمولا کیفیت واقعی تصاویر 1080p نیست.

نکته‌ی دیگر این است که ویدیوهای 1080p و 1080i از نظر کیفیت تفاوت زیادی ندارند و اگر 1080p را تجربه نکنید، چیز زیادی را از دست نداده‌اید.