Yüksek Tanımlamalı Görüntü Yayıncılığının Tarihçesi

Televizyon kameraları ve fotoğraf makinelerinin görüntü kalitesi, her bir resim karesinde kaç milyon benek (pixel) bulunduğunu ifade etmektedir.

20. yüzyılın başlarında üretilen görüntünün bir karesinde yaklaşık olarak 50 satır vardı. Bir başka deyişle her kare 50 satırdan oluşmaktaydı. Bir süre sonra satır sayısı 250’ye çıktı. 250 satırlık görüntü 50 satırlık görüntüye göre Yüksek Tanımlamalı olarak kabul edilmekteydi.

Film kameraları ile alınan görüntüler film tekniği ile kimyasal olarak üretilmekteydi. Film kareleri yüzey olarak televizyona göre daha fazlaydı. Ayrıca filmin çözünürlüğü televizyona göre daha fazlaydı. Üretilen filmler ancak sinema salonlarında, film oynatıcılar ile gösterilmekteydi. Analog Televizyonda en-boy oranı 1.33:1 iken, sinemada en-boy oranları 1.66:1 Geniş Ekran, 1.85:1 Standart Geniş Ekran ve 2.35:1 Sinemaskop geniş ekran olarak tanımlanmıştır. Bu nedenle film telesine ile televizyon standardına göre dönüştürülürken hem resim alan kayıpları hem de çözünürlük kayıpları olmaktaydı.

Dünya genelinde uzun yıllardır kullanılan üç analog renkli televizyon sistemi vardır: NTSC, PAL ve SECAM. Avrupa Birliği’nin aldığı bir kararla analog televizyon yayınlarının 2014 yılına kadar Avrupa Birliği üye ülkelerinde sona erdirilmesi planlanmıştır. ASO (Analogue Switche Off) olarak tanımlanan bu karar sonucunda birlik üyesi ülkelerde yayınlar Sayısal (Digital) olacaktır. Uydu ve kablo üzerinden yapılan yayınların çoğu sayısaldır. Amaç, karasal yayınların sayısal olarak yapılabilmesidir.

Kitabınızın (S:81, Tablo 4.1)’de görüleceği üzere, bu analog sistemlerin ortak özellikleri beş tanedir:

1) Bir resim karesinin eni 4 birim, yüksekliği 3 birimdir. Bu oran 4:3 (1.33) olarak ifade edilmektedir.

2) En ve boy birimleri birbirine yakın olduğu için ekrandaki görüntü 10 derecelik açı ile seyredilmektedir ve seyretme açısı dardır.

3) Ekrandaki görüntünün iyi algılanabilmesi için seyretme mesafesinin ekran yüksekliğinin 7 katı bir mesafe olması gerekir.

4) Televizyon yayınında ses tek kanaldır. Stereo özelliğine sahip değildir.

5) Çözünürlük NTSC: 720 benek X 480 aktif satır = 345.600 benek (0.35 Megapixel) Çözünürlük PAL: 720 benek X 576 aktif satır = 414.720 benek (0.41 Megapixel).

Analog televizyon sistemleri, gelişen sayısal iletişim tekniklerindeki gelişmeler ve izleyici beklentileri karşısında yeterli olamamaktadır. Bu durum aşağıda belirtilen iki önemli nedenle gündeme gelmiştir:

1) Görüntü kalitesi yeterli değildir. Çözünürlük düşüktür. NTSC sisteminde 0.35 Milyon Benek/Kare (0.35 Megapixel), PAL sisteminde 0.41 Milyon Benek/Kare (0.41 Megapixel) vardır.

2) Çoğalan yayınlar nedeniyle kanal sayısı ihtiyacı artmıştır. Analog görüntü tekniği ile bu iki sorunun çözülmesi olanaksızdır. NTSC 525 Satır, 60Hz ve PAL 625 Satır, 50Hz özelliğine sahip sistemlerdir. Standartlara göre televizyon yayınlarının yapılacağı frekans aralığı bellidir. Eğer bir bölgede çok sayıda karasal yayın talebi varsa, bazı televizyon kuruluşlarına karasal yayın izni verilememektedir. Belirlenen her analog televizyon kanalından sadece bir televizyon yayını yapılabilmektedir. Bu özellik zaten dar olan frekans spekturumu nedeniyle televizyon kuruluşlarına yayın sınırlılığı getirmektedir. Kısaca Analog yayın teknikleri ile bu sorunun çözümü olanaksızdır.

Kitabınızın (S:82, Tablo 4.2)’de görüleceği üzere, HDTV sisteminin özellikleri şöyledir:

1) Bir resim karesinin eni 16 birim, yüksekliği 9 birimdir. Bu oran 16:9 (1.78) olarak ifade edilmektedir ve Geniş Ekrandır (Wide Screen).

2) Ekrandaki görüntü 30 derecelik açı ile seyredilmektedir ve seyretme açısı geniştir.

3) Ekrandaki görüntünün iyi algılanabilmesi için seyretme mesafesinin ekran yüksekliğinin 3 katı bir mesafede olması gerekir.

4) Televizyon yayınında ses 5.1 altı kanal, bir başka deyişle stereodur. Ekranın ortasında bir, sağ ve solunda iki, izleyicinin arka yanlarına iki ve ayrıca düşük frekanslı sesleri almak için bir adet olmak üzere toplam altı hoparlör yer alır.

5) Çözünürlük 1920 benek X 1080 aktif satır = 2.073.600 benek (2.1 Megapixel).

6) Resim kalitesi 35mm film kalitesine yakındır.

Yüksek tanımlamalı televizyon çalışmaları gelişmiş ülkelerde uzun yıllardır devam etmektedir. Bu alandaki ilk örnek NHK (Nippon Hoso Kyokai) Japon Yayın Kuruluşu’nun HDTV projesidir. Projenin amacı geleceğin televizyon sistemlerinin geliştirilmesine yöneliktir. Geliştirilen sistemle 1970’li yıllarda, NTSC sistemindeki 525 satırın üzerine çıkılarak 1125 satıra ulaşılmıştır. Böylece satır sayısı iki kat artmıştır.

Benzer çalışmalar 1980’li yıllarda Avrupa’nın değişik ülkelerinde yapılmıştır. 1980’li yıllarda PAL sistemindeki 625 satırın üzerine çıkılarak 1250 satıra ulaşılmıştır.

Günümüzde HD görüntü çözünürlüğü 2.1 Milyon Benek/Kare (2.1 Megapixel)dir. Bir resim karesindeki satır sayısının artması, çözünürlüğün de artması demektir.

1) Televizyon yayınları: Karasal yayın, uydu yayını, kablolu yayın, mobil yayın.

2) İnternet üzerinden yapılan yayınlar: Televizyon yayınları, hareketli görüntü, resimler, animasyon, görüntülü konferans.

3) Elektronik görüntü işleme: Bilgisayarla animasyon, grafik ve poster hazırlama.

4) Sanal müze uygulamaları: Uzaktan veya yerinde müze ziyaretleri.

5) Kuramsal ve uygulamalı eğitim: Eğitimin her alanında görsel materyal kullanımları.

6) Sağlık alanında: Eğitim ve hastalıkların belirlenmesinde kullanımlar.

7) Basım ve yayım alanında: Her türlü basılı materyal hazırlanması.

8) Fotoğraf uygulamaları: Her türlü fotoğraf çekimi ve çoğaltılması.

• Japonya’da Yüksek Tanımlamalı Televizyon çalışmalarına başlanması tarihi 1960’lı yıllara dayanır. 1964 yılında NHK Japon Yayın Kuruluşu, Bilim ve Teknik Araştırma Laboratuarları, geleceğin televizyon sistemleri için araştırmalar başlattı.
• 1975 yılında 1125 satır ve 60Hz’lik sistem ortaya çıktı.
• 1980’li yılların başında HDTV için gerekli kamera, kayıt, stüdyo ve izleme cihazları geliştirildi.
• NHK 1981 yılında ABD’de SMPTE (Society of Motion Picture and Television Engineers) ve CBS (Colombia Broadcasting System) ile 1982 yılında Avrupa’da EBU (European Broadcasting Union) ile birlikte denemeler yaptı.
• NHK 1983 yılında MUSE (Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding) yayın sistemini geliştirdi.

MUSE sistemi bir analog yayın sistemidir. Toplam 1125 satır, 1035 aktif satıra sahiptir ve geçmeli tarama (interlaced scanning) özelliklerine sahiptir. İki veya dört kanal ses yayını vardır. MUSE-6 ve MUSE-9 yayınları mevcut NTSC alıcıları ile uyumlu olarak alınırken Narrow MUSE ile yapılan yayınlar mevcut NTSC alıcıları ile alınamıyordu.

NHK’nın geliştirdiği HDTV sistemine Hi-Vision adı verilmektedir. Sistem üzerinde çalışmalara 1964’te başlanmıştır. Deneme yayınları 1989’da, uydu üzerinden yayın 2000’de yapılan bu sistemde karasal yayın 2003’te gerçekleştirilmiştir.

NHK Hi-Vision sistemini geliştirdi ve yeni sisteme Super Hi-Vison (SHV) adı verildi. 1995’te sistem üzerinde çalışmalara başlanmış olup deneme yayınları 2015’te gerçekleştirilmiştir. Super Hi-Vison (SHV) yayınlarının 2025’te başlaması planlanıyor.

Kitabınızın (S:84, Tablo 4.3)’te görüleceği üzere, Süper Hi-Vision (SHV) sisteminin özellikleri şunlardır:

1) Bir resim karesinin eni 16 birim, yüksekliği 9 birim (1.78) olarak ifade edilmektedir.

2) Ekrandaki görüntü 100 derecelik açı ile seyredilmektedir ve seyretme açısı daha da genişlemiştir.

3) Ekrandaki görüntünün iyi algılanabilmesi için seyretme mesafesinin ekran yüksekliğinin 0.75 katı bir mesafede olması gerekir.

4) Televizyon yayınında ses 22.2, toplam yirmi dört kanaldır. Hoparlörler izleme odasında üç katmanda yer alır. Odanın üstünde dokuz hoparlör, ortasında on hoparlör, altında üç hoparlör ve düşük frekanslar için de iki hoparlör yerleştirilmiştir. Bu yöntemle sesler doğal ortamda nasılsa, odada da aynı açılardan dinlenir.

5) Çözünürlük 7680 benek X 4320 aktif satır = 33.177.600 benek (33.2 Megapixel)

6) Resim kalitesi 70mm filmin iki katı.

1960’lı yıllardan bugüne kadar Avrupa’nın değişik ülkelerinde PAL ve SECAM sistemleri kullanılmaktadır. Japonya’nın 1125/60Hz’lik HDTV sistemi ile yarışabilmek için Avrupa ülkeleri bir araya gelerek EUREKA-95 veya EU-95 projesini başlattılar. Amaç Avrupa’nın kendisine ait olan bir HDTV sistemini geliştirmekti.

1986 yılında EU-95 Projesi çerçevesinde başlatılan çalışmalar sonucunda, Avrupa’da yayın yapan ve yayın cihazı üreten firmaların işbirliği ile bir Avrupa HDTV sistemi geliştirilmiş oldu.

1980’li yılların sonuna gelindiğinde var olan NTSC, PAL/SECAM sistemi için üretilen analog görüntüler, sayısal görüntülere çevrilebiliyordu. Ayrıca sayısal görüntü alan, kaydeden ve üreten cihazlar da geliştirilmişti. Üretilen sayısal görüntüler SD (Standart Definition)- Standart Tanımlamalı olarak ifade ediliyordu. SD’nin görüntü kalitesi HD’den düşüktür.

Gerek SD gerekse HD kalitesinde üretilen sayısal görüntülerin televizyon ile izleyicilere yayınlanması gerektiğinden bir yayın sistemine ihtiyaç vardı. Bu amaçla Avrupa’da MAC (Multiplexed Analogue Components) yayın ailesi geliştirildi. MAC sistemi ile yapılan yayınlar, PAL/SECAM alıcılarına yerleştirilen dönüştürücüler ile izlenebilmekteydi.

SD yayınları için C-MAC, D-MAC ve D2-MAC; HD yayınları için HD-MAC uygun hale getirildi. Yayınlar ancak yüksek güçlü DBS (direct Broadcast Satellite)- Doğrudan Yayın Uyduları ile yapılmaktaydı.

HD-MAC yayınları 1992 yılında Fransa ve İspanya’da, 1994 yılında ise Norveç’deki etkinliklerde başarı ile gerçekleştirildi. Buna rağmen MAC sistemleri teknik, ticari ve programlama gibi çeşitli nedenlerden dolayı devam ettirilemedi.

PALplus 1989 yılında Avrupa’da, PAL sisteminden geliştirilen ve görüntü kalitesi iyileştirilmiş bir yayındır. Amaç, mevcut PAL vericileri üzerinden 16:9 geniş ekranlı yayın yapmaktır. PALplus yayınları sırasında 576 aktif satır, 432 satır ve 144 satır olarak ayrılır ve işlem görür. 144 satıra Helper adı verilir ve bu satırlara 16:9 ekran özelliği yüklenir.

Bu yayınların alınabilmesi için PALplus alıcıları geliştirilmişti. PALplus alıcı, yayını geniş ekranlı ve 576 satır olarak alır.

PALplus yayınları, 4:3 en boy oranlı PAL alıcılarla da alınabilir. Fakat içlerinde 144 satıra yerleştirilmiş geniş ekran özelliğini çözen bir dönüştürücü olmadığı için sadece 432 satırı alabilir. 16:9 özellikli yayın 4:3 özellikli alıcıda Letter Box formatında izlenebilir. 144 satır alınamadığı için ekranın üst ve altında siyah boşluklar oluşur. Letter Box format, ekranın üstünde ve altında siyah boşlukların oluşmasıdır.

İskandinav Karasal HDTV Projesi olarak tanımlanan, Avrupa’nın ilk sayısal dar bantlı HDTV sistemi olan ve İsveç’te geliştirilen HD-DIVINE’nın özellikleri şöyledir:

1) Sistem 1250 satır, 50Hz ve 2:1 geçmeli tarama, 4X128 kbit/s ses ve 64kbit/s veri iletme özelliklerine sahiptir.

2) Görüntü ve ses, karasal verici ile UHF (Ultra High Frequency) bandından yayınlanmaktadır.

3) Yayınlar UHF çatı anteni ile alınarak televizyon alıcılarında izlenebilmektedir.

Kitabınızın (S:87, Tablo 4.4)’te görüleceği üzere, ATSC’nin belirlediği standartlar şöyledir:

Benek Sayısı: 1920, 1280, 704 ve 640.

Satır Sayısı: 1080, 720 ve 480.

En -Boy Oranı: 16:9, 4:3 ve 4:3-16:9.

Tarama Türü: Ardışık ve Geçmeli ya da sadece Ardışık

Resim Frekansı: 60, 30 ve 24 Hz.