Rezoluția video reprezintă numărul de pixeli (puncte) din imaginea televizată, de obicei exprimat ca lățime × înălțime. Cu cât sunt mai mulți pixeli, cu atât imaginea poate reda mai multe detalii. Formatele standard de înaltă definiție (HD) au fost stabilite pentru televiziune la valori precum 1280×720 (numit 720p) și 1920×1080 (numit 1080p sau 1080i, în funcție de modul de scanare). De exemplu, un cadru Full HD 1920×1080 conține aproximativ 2,07 milioane de pixeli. Prin contrast, un cadru la 1440×1080 (o rezoluție non-standard folosită uneori) are aproximativ 1,56 milioane pixeli (cu 25% mai puțini), deși tot are 1080 de linii verticale. Iar 960×540 pixeli reprezintă exact un sfert din rezoluția Full HD (jumătate din lățime și jumătate din înălțime), acest format fiind echivalent cu un 540p progresiv. Rezoluțiile neobișnuite precum 1440×1080 sau 960×540 nu se încadrează în profile HD maxime, însă unele canale TV le folosesc intenționat.
Motivele principale pentru care se reduc deliberat rezoluțiile de emisie sunt:
Optimizarea compresiei video (subeșantionare): Reducând numărul de pixeli, fluxul video devine mai ușor de comprimat, minimizând artefactele de imagine. De exemplu, trecerea de la 1920×1080 la 1440×1080 scade volumul de date cu 25%, ceea ce poate îmbunătăți calitatea percepută la același bitrate.
Compatibilitate cu echipamente sau formate mai vechi (extrem de rar în prezent, mai des în trecut): Unele camere, echipamente de studio sau standarde inițiale HD nu folosesc rezoluția 1920×1080, ci formate reduse (ex: HDCAM a înregistrat la 1440×1080). Televiziunile pot păstra rezoluții mai mici pentru a se potrivi cu aceste surse sau cu limitările tehnologiei disponibile.
Rațiuni comerciale mascate tehnic: Economisirea lățimii de bandă este un motiv major. Operatorii pot înghesui mai multe canale HD în același spectru reducând rezoluția fiecăruia. Oficial, decizia este adesea justificată tehnic („diferența de calitate e imperceptibilă”, „echipamentele impun limita”), deși în esență scopul rămâne reducerea costurilor de transmisie.
Ce înseamnă rezoluția video și formatele „standard”
Pentru a înțelege de ce o rezoluție este considerată non-standard, să clarificăm întâi termenii de bază. Rezoluția video indică dimensiunea imaginii digitale în pixeli pe orizontală și verticală. De exemplu, un cadru 1920×1080 înseamnă 1.920 pixeli pe rând (lățime) și 1.080 de rânduri de pixeli pe verticală (înălțime). Acest format 1080p este adesea numit Full HD. Un alt format HD uzual este 1280×720 (720p). În televiziune, 1080i se referă la 1080 de linii întrețesute (interlaced), deci cadrul este transmis în două jumătăți (câmpuri) a câte 540 de linii. Prin contrast, 1080p transmite cele 1080 de linii progresiv (toate deodată), dar majoritatea televiziunilor HD folosesc 1080i sau 720p din considerente de lățime de bandă.
Standardele internaționale precum DVB (în Europa) și ATSC (SUA) au stabilit rezoluțiile uzuale HDTV încă din anii ‘90, concentrându-se pe formatele 1920×1080 și 1280×720. Cu toate acestea, specificațiile permit și rezoluții intermediare sau pixeli care nu sunt stocați logic ca pătrați. De exemplu, formatul 1440×1080 poate fi transmis cu aspect 16:9, caz în care pixelii nu sunt transmiși pătrați, ci ușor dreptunghiulari (imaginea este stocată „îngustată” și apoi întinsă pe orizontală la afișare pentru a acoperi ecranul lat). Practic, 1440×1080 este o versiune anamorphic a Full HD: conține mai puțini pixeli pe linie, dar este etichetată tot 16:9 și raportul de aspect final pe ecran ajunge la lățimea completă. Astfel, pentru privitor, imaginea umple tot ecranul și păstrează corect proporțiile, diferența fiind în finețea detaliilor orizontale (redusă față de un Full HD autentic).
960×540 este exact jumătate din 1920×1080 atât pe orizontală cât și pe verticală (acest raport de reducere 2:1 pe fiecare axă înseamnă că sunt de 4 ori mai puțini pixeli în total). Un cadru 960×540 are aproximativ 518 mii pixeli, față de aproximativ 2.073 mii la 1920×1080. Această rezoluție corespunde neoficial unui 540p și are un raport de aspect tot 16:9 (960 ÷ 540 = 1,78, la fel ca 16:9). Este rar folosită în emisia tv, întrucât standardele HDTV nu au prevăzut explicit un mod 540p. Totuși, 960×540 apare ca rezoluție de compromis în anumite situații (de exemplu la streaming online sau ca rezultat al procesării interne). Un fapt interesant: într-un video 1080i/p standard, componenta de culoare este oricum stocată la rezoluție mai mică, conform schemei de subeșantionare a culorii 4:2:0. Asta înseamnă că informația de crominanță (culoare) are jumătate din rezoluția pe orizontală și verticală față de luminozitate. Concret, fluxul HD 1080 cu 4:2:0 are crominanța la 960×540 pixeli. Cu alte cuvinte, chiar dacă imaginea are 1920×1080 pixeli de luminozitate, culoarea este „mai putin HD”, la aproximativ 960×540, o metodă de a economisi bandă fără a afecta grav percepția (ochiul uman e mai puțin sensibil la detaliile de culoare).
Deci formatele standard HD oferă un cadru de referință (720p, 1080i/p la rezoluții mari), dar există și variante reduse precum 1440×1080 (anamorphic) sau alte combinații.
Optimizarea compresiei
Un motiv esențial pentru care televiziunile folosesc rezoluții non-standard este optimizarea comprimării video. Televiziunea digitală se bazează pe codec-uri (precum MPEG-2 sau H.264/AVC) care comprima semnalul video pentru a-l putea transmite în lățimea de bandă limitată a unui transponder (satelit/cablu) sau canal terestru. Calitatea imaginii reconstituite la recepție depinde mult de rata de biți disponibilă (bitrate) și de eficiența compresiei. Dacă semnalul conține mai multe detalii decât poate duce banda de transmisie, encoder-ul va produce artefacte vizibile (macro-blocuri, imagine neclară etc.).
Una dintre tehnicile de reducere a volumului de date este sub-eșantionarea spațială, adică transmiterea imaginii la o rezoluție puțin mai mică decât cea originală. Ideea este simplă: mai puțini pixeli înseamnă mai puțină informație de encodat, deci calitate mai bună la un bitrate dat. În anii de început ai HDTV, experții au realizat că formatul complet 1920×1080 nu poate fi comprimat eficient cu tehnologiile de atunci în canalul de televiziune standard (de exemplu, în SUA un canal de 6 MHz) fără artefacte serioase. Încă din 1998, un document al rețelei americane ABC recomanda sub-eșantionarea orizontală de la 1920 la 1440 pixeli pentru a reduce artefactele de compresie la 1080i. Practic, encoderele au ales să elimine aproximativ 25% din detaliile pe orizontală înainte de transmisie, considerând că impactul vizual e minim, dar beneficiul în scăderea ratei de biți e semnificativ.
Reducând lățimea la 1440 în loc de 1920, fluxul are mai puține detalii fine de codificat. Acest compromis contraintuitiv poate duce de fapt la o imagine percepută mai bună, deoarece evită pixelizarea și macroblocurile care ar apărea dacă s-ar încerca comprimarea tuturor pixelilor la un bitrate insuficient. Un exemplu clar a fost canalul BBC HD în Marea Britanie, care la lansarea sa transmitea 1440×1080 cu bitrate foarte ridicat (peste 16 Mbit/s). Rezultatul a fost o imagine de calitate excelentă, deși rezoluția orizontală era ușor redusă. Oficialii BBC au menționat că limitarea la 1440 (față de maximul 1920) a fost aleasă tocmai pentru a facilita compresia și a evita artefactele, dat fiind că multe camere HD ale vremii oricum nu atingeau 1920 de pixeli reali pe linie.
Multe televiziuni transmit 1440×1080 anamorphic. Scăderea ușoară a rezoluției orizontale (aproape invizibilă pentru telespectatori pe majoritatea ecranelor, la distanțe de vizionare normale) economisește bitrate, ceea ce face compresia MPEG mai ușoară și deci reduce artefactele de codare. Nu doar BBC face asta, multi o fac, deoarece la bitratele de emisie imaginea arată mai bine astfel. Altfel spus, contraintuitiv, uneori imaginea HD pare mai clară dacă se sacrifică 15-25% din rezoluție, decât dacă s-ar transmite rezoluția maximă cu comprimare agresivă.
Pe lângă subeșantionarea spațială, amintim și subeșantionarea de culoare deja menționată (4:2:0). Aceasta este standard în transmisiile TV și contribuie și ea la micșorarea volumului de date. Culorile sunt oricum transmise la rezoluție mai mică (960×540 pentru un cadru 1080) fără ca publicul să perceapă vreo problemă. Combinând aceste tehnici cu evoluția formatelor de compresie (trecerea de la MPEG-2 la MPEG-4 AVC/H.264, care e aproximativ de două ori mai eficient, și ulterior la HEVC etc.), difuzorii au reușit să ofere conținut HD în benzi de transmisie limitate.
Marele secret este că rezoluția nu e singurul factor al clarității: calitatea compresiei și bitrate-ul contează enorm. O imagine 1440×1080 bine comprimată poate arăta mai bine decât una 1920×1080 forțată în aceeași bandă, dar cu artefacte. Multe teste au arătat că privitorii rar detectează diferența de rezoluție orizontală dacă scăderea e modestă, mai ales pe ecrane de dimensiuni medii și de la distanță normală de vizionare.
Așadar, sub-eșantionarea rezoluției este un truc folosit pentru a maximiza eficiența encoder-ului. Prin reducerea intenționată a numărului de pixeli de transmis, canalul se asigură că pixelii rămași pot primi o atenție mai bună din partea algoritmului de compresie, rezultând o imagine per total mai curată, cu mai puțin „zgomot” de compresie, chiar dacă în teorie are ceva mai puțini pixeli de detaliu. Este un compromis tehnic calculat, care (atunci când este bine implementat) are impact vizual minim, dar impact major în economie de bandă.
Compatibilitate cu echipamente și formate vechi
Un al doilea motiv pentru care întâlnim rezoluții non-standard la unele televiziuni ține de istoricul echipamentelor video și al formatelor de producție. Industria tv a adoptat HD-ul treptat, iar primele camere și formate de înregistrare HD nu stocau imaginea la 1920×1080 complet. De exemplu, standardul Sony HDCAM introdus în 1997 folosea o rezoluție de 1440×1080 pixeli, putând înregistra atât întrețesut (1080i), cât și progresiv, cu subeșantionare de crominanță 3:1:1 și compresie M-JPEG. Așadar, multe producții HD timpurii (filmări pe bandă HDCAM) erau deja „anamorfice” la 1440×1080. Un alt format popular, DVCPRO HD al Panasonic, folosea fie 1440×1080, fie chiar 1280×1080 pixeli pentru conținut 1080i (în funcție de rata de cadre), respectiv 960×720 pentru modul 720p. Iar formatul de cameră HDV (utilizat de multe camere video semi-profesionale și de consum în anii 2000, inclusiv de camcordere Sony și Canon) înregistra tot la 1440×1080/interlaced, comprimând în MPEG-2 pe casete MiniDV. Chiar și unele variante de AVCHD (format de înregistrare pe card SD) au fost limitate la 1440×1080 în modurile lor inițiale.
Toate aceste exemple arată că, la nivel de producție și distribuție internă, 1920×1080 full nu era întotdeauna necesar sau posibil. Dacă un post tv preia conținut filmat sau stocat în astfel de formate legacy, poate considera mai eficient să emită nativ la rezoluția respectivă (1440×1080, de pildă) în loc să facă o conversie la 1920×1080 care oricum nu adaugă informație nouă (doar „umple” pixeli interpolați). De fapt, multe casete master HD în anii 2000 erau 1440×1080; astfel, difuzarea în acest format evita o etapă de upscaling. Așadar, era ceva obișnuit în industrie, deoarece HD nu a însemnat întotdeauna 1920 lățime.
Un alt aspect de compatibilitate ține de echipamentele de emisie și recepție. Primele generații de encoder-e MPEG-2 HD pentru satelit și cablu aveau adesea profiluri și putere de procesare optimizate pentru 1440×1080. De exemplu, în Europa, tranziția la DVB-S2 și MPEG-4 pentru HD (în jurul anilor 2005-2010) a ușurat difuzarea 1920×1080, însă înainte de asta, unele platforme satelit comprimate MPEG-2 practicau 1440×1080 pentru a menține calitatea. În Australia, la începuturi, standardul HDTV transmis era 1440×1080i (cu MPEG-2) deoarece oferea un echilibru mai bun între detaliu și necesarul de bandă. Abia ulterior, odată cu îmbunătățirea codec-urilor, s-a extins utilizarea 1920×1080.
Pe partea de televiziune terestră, sistemul american ATSC a permis 1920×1080 încă de la lansare (folosind MPEG-2), însă recomandarea de a limita orizontala la 1440 pentru a reduce artefactele a fost aplicată indirect de producătorii de echipamente. În Europa, standardul DVB-T2 (cu MPEG-4) a intrat mai târziu în joc și a facilitat transmisii Full HD la bitrate mai mic, dar în primele multiplexuri de test sau emisii experimentale, posturi precum BBC HD Test (Marea Britanie, 2006) au fost transmise 1440×1080i. În România, Pro TV HD a fost emis experimental terestru (DVB-T) în anii 2010 la rezoluție 1440×1080 pixeli, 16:9, cu sunet 5.1, tocmai pentru a se încadra în capacitatea limitată a canalului de test și a coexista cu alte programe SD. Asemănător, canalele HD ale unor operatori de cablu mai vechi erau uneori distribuite la 1440×1080 dacă echipamentele head-end moștenite nu suportau profil Full HD sau dacă sursa furnizată de partener (feed-ul internațional) era la rezoluție redusă.
Deci moștenirea tehnologică a HDTV a lăsat o amprentă asupra rezoluțiilor de difuzare. Posturile au preferat uneori să mențină formatul nativ al conținutului (fie el 1440×1080 din camera originală) pentru a evita conversii inutile și pentru a asigura compatibilitatea cu decodoare/televizoare mai vechi. Din fericire, cele mai multe televizoare HD știu să se descurce cu semnalul anamorphic sau cu pixeli transmiși non-pătrați. De fapt, multe modele „HD Ready” din anii 2000 aveau ecrane de 1366×768 pixeli și oricum afișau prin downscale orice semnal primit. Un televizor HD tipic va afișa corect un 1440×1080 16:9, așa încât utilizatorul nu își dă seama că rezoluția internă e ușor atipică. Nimeni nu vede marginile negre sau proporții deformate pentru că totul este ajustat fie de receptor, fie de tv (care lărgește cadrul la 16:9). În schimb, dacă s-ar fi folosit reducerea verticală (ex. 1080→810 linii), ar fi fost mult mai vizibil și problematic (intercalarea 1080i s-ar strica). De aceea, standardele au preferat tăierea orizontală a rezoluției când a fost nevoie, păstrând intact numărul de linii verticale, o decizie tehnică optimă pentru ecranele CRT de tranziție și modul de afișare interlaced.
Motive comerciale mascate drept decizii tehnice
Al treilea factor (și adesea cel mai sensibil) este reprezentat de motivele economice sau comerciale. Lățimea de bandă de transmisie (fie pe satelit, fie în cablu terestru) este o resursă costisitoare și limitată. Operatorii încearcă să includă cât mai multe canale (inclusiv tot mai multe canale HD) în pachetele lor, fără a depăși capacitatea rețelei. O soluție la îndemână pentru a face loc mai multor canale este sacrificarea parțială a calității fie prin scăderea bitrate-ului, fie prin reducerea rezoluției, sau, de obicei, o combinație a celor două. Oficial, nimeni nu anunță că emite „HD la jumătate de rezoluție” sau cu compresie sporită; în schimb, astfel de decizii sunt prezentate uneori drept optimizări tehnice inofensive. Comunitatea de entuziaști a numit acest fenomen „HD Lite”, referindu-se la HD-ul compromis oferit de unii distribuitori comerciali.
Un exemplu notoriu a fost în Statele Unite, unde marile servicii de satelit și cablu, precum DirecTV și Dish Network, au recurs la reducerea rezoluției pentru a transmite mai multe programe HD simultan. În jurul anului 2007, Dish Network a trecut și ultimele sale canale HD (HBO HD și Showtime HD) de la 1920×1080 la 1440×1080 pentru a economisi lățime de bandă. Practic, toate canalele lor 1080i erau atunci la rezoluție redusă (ceea ce a generat plângeri din partea abonaților mai pricepuți tehnic). DirecTV, la rândul său, a fost subiectul unui proces colectiv intentat de clienți (Cohen vs DirecTV) care acuza compania de publicitate falsă a calității „HD extraordinare” în condițiile în care furniza de fapt un HD comprimat excesiv (inclusiv rezoluție sub-full). Operatorii se apărau susținând că diferența de calitate este insesizabilă pentru majoritatea clienților și că astfel pot oferi mai multe canale HD decât ar fi posibil altfel. În Marea Britanie, după ce BBC HD (canal public, liber la recepție) a demonstrat că se poate transmite 1440×1080 cu o calitate bună, operatori de cablu ca Virgin Media sau platforme satelit ca Sky au adoptat și ei fluxuri HD ușor „light” pentru canalele comerciale, axandu-se pe cantitatea de conținut. Chiar și BB, fiind limitat de spectrul alocat pe satelit, și-a redus în 2009 bitrate-ul mediu al canalului HD de la aproximativ 16 Mb/s la 9.7 Mb/s (odată cu trecerea la codec-uri H.264 mai noi) și a recunoscut public că menține rezoluția 1440×1080 pentru a putea lansa mai multe canale HD în aceasi bandă de transmisie.. Printre justificările oferite de BBC au fost și limitările camerelor HD existente (unele filmau oricum la 1440) și îmbunătățirile de codec, dar motivul economic (dorința de a transmite mai multe programe) a fost esențial.
Un alt caz: în Franța și alte țări europene, unde multiple canale HD împart un multiplex terestru, s-au folosit rezoluții reduse (de exemplu 1440×1080i pe unele stații) pentru a transmite 3-4 programe HD într-un slot DVB-T2 care altfel ar ține doar 2 la calitate maximă. Aceste situații extreme sunt mai rare, deoarece imediat calitatea scade vizibil și ar compromite termenul de „HD”. Totuși, ele există în contexte precum canale locale cu buget mic, unde se preferă un semnal mai slab calitativ decât niciun HD deloc.
Important de menționat este că posturile nu vor evidenția aceste compromisuri. În comunicațiile oficiale se va spune poate că „respectăm standardul 1080i”, ceea ce tehnic poate fi adevărat (1080 de linii, deci HD), fără a preciza dacă se folosesc toți cei 1920 de pixeli pe linie. Pentru consumatorul de rând, atâta timp cât imaginea arată suficient de clară pe televizorul său, subiectul rezoluției interne trece neobservat. Doar pasionații care verifică specificații sau compară direct pot detecta diferența. De altfel, impactul vizual al „HD Lite” a fost deliberat ținut minim: după cum am explicat, pe ecrane obișnuite de până în 40-50 inci, la distanță de 3 metri, ochiul uman abia distinge dacă semnalul e 1440×1080 vs 1920×1080, dacă bitrate-ul și restul parametrilor sunt bine alese. Așa se face că mulți operatori au reușit să introducă canale HD cu rezoluție redusă fără nemulțumiri masive ale publicului, prezentând decizia ca pe o optimizare tehnologică inteligentă. În spatele cortinei însă, rațiunea comercială era clară: transmiterea a, să zicem, 4 canale HD-lite în loc de 3 full HD în același spectru înseamnă un avantaj competitiv (mai multe canale în grilă) și costuri mai mici per canal.
Ca exemple concrete de canale și rețele care au practicat rezoluții non-standard putem sumariza:
BBC HD (UK) a emis la 1440×1080i din 2006 până în 2012, motivând inițial limitări tehnice și nevoia de a asigura calitatea imaginii în MPEG-4. După upgrade-uri și presiuni (unii telespectatori observau ușoare pierderi de detaliu), BBC HD a trecut la 1920×1080 complet în 2012.
Platforme satelit americane (Dish, DirecTV): aproape toate canalele 1080i erau reduse la 1440×1080 în anii 2007-2010, fenomen cunoscut ca HD Lite. Ultimele două canale transmise Full HD pe Dish (HBO și Showtime) au fost și ele reduse la 1440×1080 în 2007. DirecTV a avut o politică similară, ducând la procese colective pentru claritate insuficientă.
Televiziuni australiene (Channel 9,10) în apogeul utilizării MPEG-2, foloseau 1440×1080i pentru canalele HD, constatând că publicul nu percepe diferența față de 1920×1080, dar astfel economiseau bandă. Situația s-a schimbat odată cu adoptarea MPEG-4 și reorganizarea multiplexurilor.
Canale românești în teste DVB-T: Pro TV HD experimental (circa 2010-2012) la 1440×1080i 16:9 (pe lângă TVR HD care a fost Full HD). De asemenea, unele firme de cablu mici au preluat versiuni de canale HD la rezoluții reduse, fie din cauza sursei disponibile, fie din limitări de rețea.
Streaming HD „economic”: Servicii prin internet gratuite sau chiar premium uneori livrează canale lineare la 540p sau 720p în loc de 1080p, dar le numesc tot „HD”, considerându-le suficient pentru majoritatea utilizatorilor pe conexiuni lente. Aici motivația e similară: reducerea consumului de date (cost redus) sub pretextul că „oricum diferența nu se vede”.
În toate situațiile de mai sus, observăm un numitor comun: decizia de a folosi o rezoluție mai joasă este luată conștient și justificată tehnic (subtil sau explicit), dar în esență este vorba de economia resurselor. Fie că e vorba de lățime de bandă limitată, de costuri de satelit, de compatibilitate cu echipamentele existente sau de încercarea de a livra ceva HD acolo unde altfel nu s-ar putea, factorul economic planează în fundal. Nimeni nu reduce rezoluția fără motiv: motivul există, chiar dacă e ambalat frumos.
Pentru publicul larg, astfel de diferențe trec de obicei neobservate, mai ales dacă posturile își ajustează bine parametrii astfel încât calitatea vizuală percepută să rămână ridicată. În spatele camerelor, inginerii știu însă că fiecare pixel costă, și uneori merită să renunțe la unii pixeli în plus de dragul imaginii de ansamblu.
