Descriptorul de format de aspect AFD este utilizat pe scara larga in interiorul infrastructurilor de televiziune pentru identificarea raportului de aspect. AFD elimina limitarile semnalelor WSS si VI.
Asa cum s-a mentionat in articolul anterior despre informatiile de semnalizare a raportului de aspect al imaginii, semnalele de tip WSS si VI au doua mari limitari:
- nu pot fi folosite decat pentru semnale standard definitie SD
- nu furnizeaza informatii despre continutul imaginii active (aria ocupata in ecran). WSS si VI sunt in esenta doar semnalizatoare de schimbare a raportului de aspect.
In ultimii ani, mai ales in urma inceperii implementarii in tara noastra a transmisiilor de canale in HD (simultan cu transmiterea acelorasi programe si in SD), au inceput sa apara pe ecranele telespectatorilor tot felul de imagini latite, turtite, alungite ce nu au nimic in comun cu raportul de aspect initial al transmisiei si fac cel putin neplacuta vizionarea programului respectiv.
Cauzele acestor probleme sunt:
- diversitatea de materiale video: materiale SD cu rapoarte de aspect 4:3 si 16:9, materiale HD cu raport de aspect implicit 16:9, alte materiale provenite din cinematoagrafie cu raport de aspect specific de 2.35:1 (care este mai mare decat 16:9). Utilizarea acestui amestec de materiale va genera cu siguranta probleme in cazul in care acestea nu sunt insotite de o informatie referitoare la starea initiala a materialului si schimbarile suferite in procesele de conversie din infrastructurile de televiziune.
- diferite rapoarte de aspect ale receptoatelor TV (4:3 si 16:9). Nu trebuie neglijat faptul ca exista inca in exploatare o multitudine de receptoate TV 4:3 care nu vor disparea intr-un interval scurt de timp.
Exemple de cazuri nedorite:
In conluzie este necesara o solutie care sa indeplineasca urmatoarele cerinte:
- sa optimizeze afisarea imaginii pe receptorul TV tinand cont pe de o parte de multiplele rapoarte de aspect ale materialelor rezultate in procesul de productie video, iar pe de alta parte de cele 2 rapoarte de aspect ale receptarelor TV
- sa furnizeze informatii privitoare la raportul de aspect pentru procesele de up/down conversie din infrastructurile de televiziune
- minimizarea modificarii imaginilor create in materialul original (rezultat in procesul de productie video)
- evitarea pierderii de portiuni din imagine cu continut video important (nu este recomandata decuparea unor portiuni din imagine)
Pentru indeplinirea tuturor acestor cerinte s-a introdus informatia de AFD.
I. Definitie
AFD (Active Format Descriptor) – in traducere descriptor de raport de aspect – este o informatie de identificare a raportului de aspect atat a materialelor video HD cat si SD. Aceasta informatie este inserata in portiunea de stingere digitala pe verticala ce poarta denumirea de VANC (Vertical Ancillary Data Space).
AFD este in conformitate cu standardul SMPTE 2016-1 (care defineste structura de date a AFD-ului) si SMPTE 2016-3 (care specifica locul in care este inserata info de AFD in intervalul de stingere VANC pentru semnale SD-SDI si HD-SDI).
II. Conceptul de descriptor de raport de aspect
AFD-ul introduce 2 elemente importante din punct de vedere al raportului de aspect:
- raportul de aspect al rastrului (ecranului) de display (in engleza “coded frame”)
- raportul de aspect al imaginii active, adica al materialului video initial (in engleza “active image”)
AFD-ul furnizeaza astfel informatii atat despre raportul de aspect al materialului video sursa, cat si despre modul cum trebuie afisata imaginea. O alta observatie importanta este ca AFD-ul este independent de rezolutia imaginii.
III. Mecanismul de actiune al AFD-ului
AFD-ul este inserat in general in etapa de ingestare a materialelor in sistem. Astfel, informatia AFD va tranzita tot sistemul (de la intrare pana la iesirea din lant). Echipamentele de distribuitie si router-ele doar transfera AFD-ul prin sistem. Echipamentele de procesare cum ar fi up/down/cross convertoarele, frame synchronizer-ele, serverele video si encoder-ele vor lua insa decizia corecta privind modificarea raportului de aspect conform AFD-ului primit si modifica la randul lor valoarea acestuia dupa efectuarea unei conversii.
Efectul utilizarii AFD-ului
IV. Inserarea informatiei de AFD in semnalele serial digitale SD-SDI si HD-SDI
|
Pentru semnalele SD-SDI, AFD-ul se insereaza in intervalul de stingere digitala VANC. Tot in VANC se insereaza si metadata pentru sunet Dolby (conform standardului SMPTE 2020). VANC-ul include si echivalentul digital al stingerii pe vertical VBI (Vertical Blanking Interval), zona in care se poate insera informatia de Closed Captioning* si informatiile de WSS si VI (detalii in articolul anterior despre WSS).In intervalul de stingere digitala pe orizontala HANC se introduc canalele audio embedded * informatia de closed captioning este de obicei o transcriere in timp real a canalului audio ce insoteste imaginea (ce contine atat elemente verbale cat si sunete) necesare persoanelor cu deficiente auditive, spre deosebire de subtitrarea teletext care presupune ca spectatorul aude continutul programului, dar nu intelege limba utilizata). |
 |
|
Pentru semnalele HD-SDI exista 2 intervale de stingere HANC si VANC (o pereche pentru luminanta HANC-Y si VANC-Y si o pereche pentru crominanta HANC-C si VANC-C. Informatia de AFD se insereaza in intervalul de stingere VANC-Y. Tot aici se pot insera si informatia de Closed Captioning si metadata Dolby. |
 |
IV. Coduri AFD
| Cod AFD | Rastru (ecran) 4:3 (in engl. coded frame 4:3) | Rastru (ecran) 16:9 (in engl. coded frame 16:9) |
| 0000 | AFD nedefinit; info de AFD nu este prezenta. Imaginea activa este interpretata ca fiind identica cu rastrul in privinta raportului de aspect | AFD nedefinit; info de AFD nu este prezenta. Imaginea activa este interpretata ca fiind identica cu rastrul in privinta raportului de aspect |
| 0001 | Rezervat | Rezervat |
| 0010 |  Imagine activa 16:9 pozitionata sus (“top”) intr-un rastru cu raport de aspect 4:3. Cod nerecomandat din punct de vedere ergonomiei vizuale. |
- |
| 0011 |  Imagine activa 14:9 pozitionata sus (“top”) intr-un rastru cu raport de aspect 4:3. Cod nerecomandat din punct de vedere ergonomiei vizuale. |
- |
| 0100 |  Imagine activa cu raport de aspect >16:9 centrata pe verticala “letterbox” intr-un rastru 4:3. Materialul provine din cinematografie (unde raportul de aspect poate lua valori cuprinse intre 2.35:1 si 2.38:1) |
 Imagine activa cu raport de aspect >16:9 centrata pe verticala “letterbox” intr-un rastru 16:9. Materialul provine din cinematografie (unde raportul de aspect poate lua valori cuprinse intre 2.35:1 si 2.38:1) |
| 0101 | Rezervat | Rezervat |
| 0110 | Rezervat | Rezervat |
| 0111 | Rezervat | Rezervat |
| 1000 |  Imagine activa 4:3 ce ocupa complet rastrul cu raport de aspect tot 4:3 (imagine activa cu raport de aspect identic cu rastrul) |
 Imagine activa 16:9 ce ocupa complet rastrul cu raport de aspect tot 16:9 (imagine activa cu raport de aspect identic cu rastrul) |
| 1001 |  Imagine activa 4:3 ce ocupa complet rastrul cu raport de aspect 4:3 |
 Imagine activa 4:3 centrata pe orizontala “pillarbox” intr-un rastru cu raport de aspect 16:9 |
| 1010 |  Imagine activa 16:9 centrata pe verticala “letterbox” intr-un rastru 4:3 |
 Imagine activa 16:9 ce ocupa complet rastrul cu raport de aspect 16:9 ; toata aria imaginii este protejata |
| 1011 |  Imagine activa 14:9 centrata pe verticala “letterbox” intr-un rastru 4:3 |
 Imagine activa 14:9 centrata pe orizontala “pillarbox” intr-un rastru cu raport de aspect 16:9 |
| 1100 | Rezervat | Rezervat |
| 1101 |  Imagine activa 4:3 cu o regiune de interes (“alternative center”) cu raport de aspect 14:9. Imaginea 4:3 ocupa complet rastrul 4:3 |
 Imagine activa 4:3 cu o regiune de interes (“alternative center”) cu raport de aspect 14:9 centrata pe orizontala “pillarbox” intr-un rastru 16:9 |
| 1110 |  Imagine activa 16:9 cu o regiune de interes (“alternative center”) cu raport de aspect 14:9. Imaginea 16:9 este centrata pe verticala “letterbox” intr-un rastru cu raport de aspect 4:3 |
 Imagine activa 16:9 cu o regiune de interes (“alternative center”) cu raport de aspect 14:9. Imaginea 16:9 ocupa complet rastrul cu raport de aspect 16:9 |
| 1111 |  Imagine activa 16:9 cu o regiune de interes (“alternative center”) cu raport de aspect 4:3. Imaginea 16:9 este centrata pe verticala “letterbox” intr-un rastru cu raport de aspect 4:3 |
 Imagine activa 16:9 cu o regiune de interes (“alternative center”) cu raport de aspect 4:3. Imaginea 16:9 ocupa complet rastrul cu raport de aspect 16:9 |
* “alternative center” area = regiune de interes unde continutul imaginii este important. Este similara ca concept cu “safe area” de la camerele video, insa pe langa elemente importante din imagine contine si logo-ul statiei de emisie si eventual grafica suplimentara suprapusa peste imagine.
Coduri AFD frecvent utilizate
- pentru rastru 4:3: AFD 1000, AFD 1010
- pentru rastru 16:9: AFD1000, AFD 1010, AFD1001, AFD 1111
Cazuri particulare: AFD insotit de “Bar Data”
Bar Data este informatia care descrie cele 2 perechi de bare orizontale sau verticale. Barele pot fi de latimi diferite. Una din bare poate avea latimea zero, cu exceptia barei verticale stanga.
Informatia Bar Data este descrisa de standardul SMPTE2016-5. Principalele caracteristici ale Bar Data sunt:
- se foloseste cand imaginea activa nu are niciunul din rapoartele de aspect 4:3, 14:9 sau 16:9
- AFD-ul poate fi insotit de informatie bar data numai pentru codurile AFD 0100 (imagine activa cu raport de aspect >16:9) si AFD 0000 (imagine activa cu raport de aspect <16:9)
Raportul de aspect 14:9
Acest raport de aspect nu este utilizat in productia video. Se foloseste cu scop de “safe area” sau regiune de interes “alternative center” pentru rapoarte de aspect 4:3 si 16:9. Ofera un compromis astfel incat incadrarea in rastrul 4:3 sau 16:9 sa se faca cu pierderi minime.
V. AFD-ul in sisteme de tip file-based si semnale video broadband
Fiindca infrastructurile de televiziune utilizeaza si materiale video sub forma de fisiere (servere video, statii grafice) si materiale video cu compresie, era necesara implementarea AFD-ului si in aceste cazuri (care nu fac subiectul acestui articol). AFD-ul pentru sisteme de tip file-based si semnale video broadband este in conformitate cu standardele SMPTE2016-5 si ETSI TS101 154.
VI. Considerente privind implementarea AFD-ului
AFD-ul este folosit in interiorul infrastructurilor de televiziune. Singurele locuri unde nu exista inca implementare pentru info de AFD sunt capetele lantului, si anume:
- la achizitia imaginii (camere video de teren si majoritatea VTR-urilor). De aceea insertia AFD-ului se face in etapa de ingestare a materialelor in sistem
- catre receptoarele TV ale telespectatorilor. Pana in momentul de fata, set-top box-urile si receptoarele TV nu interpreteaza informatia de AFD. Daca insa raportul de aspect este transferat corect prin tot lantul de televiziune datorita AFD-ului (inclusiv transmisie), receptoarele vor putea in cele mai multe cazuri afisa corect imaginea pe ecran. Astfel, in cazul transmisiei HD, daca AFD-ul a determinat un raport de aspect corect pana la iesire, toate receptoarele HD vor afisa corect imaginea (raportul de aspect implicit 16:9). In cazul transmisiilor SD vor exista insa 2 situatii distincte (receptoare cu ecrane 4:3 si 16:9). In aceasta situatie trebuie inserat la iesire, inainte de transmisie, un cod WSS sau VI care este interpretabil de catre receptoare si care determina comutatrea automata a raportului de aspect.
VII. Concluzii si recomandari
1. In viitorul apropiat se preconizeaza ca toate echipamentele de receptie de larg consum (receptoare satelit, televizoare LCD) sa fie “AFD ready”, avand posibilitatea de a citi informatia AFD si de a schimba in mod corespunzator raportul de aspect, completand astfel lantul de implementare al AFD.
2. In infrastructurile de televiziune, insertia AFD-ului se face la ingest. Odata ce un material video are inserata info de AFD este important ca acesta informatie sa fie propagata in intreg sistemul (sa nu existe pe traseul lantului echipamente care sa taie aceasta informatie).
3. Datorita faptului ca standardul SMPTE2016-3 permite inserarea AFD-ului pe cateva linii din intervalul de stingere VANC, este recomandat sa se utilizeze aceeasi linie pentru transmisia AFD-ului. In acelasi context, trebuie evitata introducerea de mai multe codiuri de AFD in acelasi semnal.
4. Pentru semnale HD-SDI se recomanda inserarea info AFD pe linia 11.
