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HDTV

Yesky产品库频道 2012. 08. 16 作者:kaka 责编:苗苗
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  HDTV是High Definition Television的简称,翻译成中文是“高清晰度电视”的意思,HDTV技术源之于DTV(Digital Television)“数字电视”技术,HDTV技术和DTV技术都是采用数字信号,而HDTV技术则属于DTV的最高标准,拥有最佳的视频、音频效果。

  什么是HDTV?

  我们知道DVD给了我们VCD时代所无法比拟的视听享受,但随着技术的进步和人们需求的不断跟进,人们对视频的各项品质提出了更高的要求:屏幕要更宽、画质要更高!于是,HDTV就孕育而生了。

  高清晰度电视是一种新的电视业务,国际电联给出的定义:“高清晰度电视应是一个透明系统,一个正常视力的观众在距该系统显示屏高度的三倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表演时所得到的印象”。目前水平和垂直清晰度是常规电视的两倍左右,配有多路环绕立体声。

  HDTV与当前采用模拟信号传输的传统电视系统不同,HDTV采用了数字信号传输。由于HDTV从电视节目的采集、制作到电视节目的传输,以及到用户终端的接收全部实现数字化,因此HDTV给我们带来了极高的清晰度,分辨率最高可达1920×1080,帧率高达60fps,是足够让目前的DVD汗颜的。除此之外,HDTV的屏幕宽高比也由原先的4:3变成了16:9,若使用大屏幕显示则有亲临影院的感觉。同时由于运用了数字技术,信号抗噪能力也大大加强,在声音系统上,HDTV支持杜比5.1声道传送,带给人Hi-Fi级别的听觉享受。和模拟电视相比,数字电视具有高清晰画面、高保真立体声伴音、电视信号可以存储、可与计算机完成多媒体系统、频率资源利用充分等多种优点,诸多的优点也必然推动HDTV成为家庭影院的主力。

  HDTV也是DTV标准中的一种,拥有最佳的视频、音频效果。DTV是一种数字电视技术,是目前传统模拟电视技术的接班人。所谓的数字电视,是指从演播室到发射、传输、接收过程中的所有环节都是使用数字电视信号,或对该系统所有的信号传播都是通过由二进制数字所构成的数字流来完成的。

  此外DTV技术还可分为LDTV(Low Definition Tele Vision)低清晰度电视,其图像水平清晰度大于250线,分辨率为340×255,采用4:3的幅型比,主要是对应现有VCD的分辨率量级;标准清晰度电视(SDTV Standard Definition TeleVision)其图像水平清晰度为500--600线,最低为480线,分辨率为720×576,采用4:3的幅型比,主要是对应现有DVD的分辨率量级。目前应用于广播级的后期制作中的视频标准主要是SDTV及HDTV。和模拟电视相比,数字电视具有高清晰画面、高保真立体声伴音、电视信号可以存储、可与计算机完成多媒体系统、频率资源利用充分等多种优点。

  SHV是一种特高清晰度电视(Ultra High Definition Television)系统标准,采用比现有的高清电视(HDTV)和数字电影更高的分辨率7680×4320和50/60fps的帧率进行视频的采集、传输、存储和显示,除了在视频分辨率定义之外,SHV还定义了22.2多声道音频系统标准。

  鉴于1920×1080已成为高清通用图像格式(HDCIF),而且UHDTV是一种旨在表现影视、戏剧、综艺、体育赛事、音乐会等节目的数字视频系统,因此UHDTV的图像格式要高于现有HDCIF的质量。UHDTV的图像格式分为UHDTV1(3840×2160)与UHDTV2(7680×4320)两个层次,支持50Hz、60Hz及59.94Hz等几种帧率,系统采用逐行扫描。 由于采用正交采样,因此UHDTV图像的像素横纵比(PAR)为1:1,显示横纵比(DAR)为16:9。为了保持与现有HDTV系统的兼容性,除上述两种图像格式的像素数量分别为HDCIF的4倍与16倍之外,UHDTV系统的基色坐标、标准白、光电转换函数、亮度/色差分量方程等色度学指标都与ITU-R BT.709、SMPTE RP177等现有标准兼容。UHDTV图像的数字表示形式与相关采样结构为R’G’B’(4:4:4)或Y’CB’CR’(4:4:4/4:2:2/4:2:0),每个分量的量化位数皆为10或12 bit,不过R’G’B’/Y’CB’CR’分量并未全部占用1024或4096个可用码值。

  HDTV规定了视频必须至少具备720线非交错式(720p,即常说的逐行)或1080线交错式隔行(1080i,即常说的隔行)扫描(DVD标准为 480线),屏幕纵横比为16:9。音频输出为5.1声道(杜比数字格式),同时能兼容接收其它较低格式的 信号并进行数字化处理重放。

  HDTV有三种显示格式,分别是:720P(1280×720,非交错式,场频为24、30或60),1080 i(1920×1080,交错式,场频60),1080P(1920×1080,非交错式,场频为24或30),不过这从根本上说也只是继承模拟视频的算法,主要是为了与原有电视视频清晰度标准对应。对于真正的HDTV而言,决定清晰度的标准只有两个:分辨率与编码算法。其中网络上流传的以720P和1080 i最为常见,而在微软WMV-HD站点上1080P的样片相对较多。

  美国的高清标准主要有两种格式,分别为1280×720p/60和1920×1080i/60;欧洲倾向于1920× 1080i/50;其中以 720p为最高格式,需要的行频支持为45kHz,而1080i/60Hz的行频支持只需33.75kHz,1080i/50Hz的行频要求就更低了,仅为28.125kHz。

  在高清信号的三种格式中,1080i/50Hz及1080i/60Hz虽然在扫描线数上突破了1000线,但它们采用的都是隔行扫描模式,1080线是通过两次扫描来完成的,每场实际扫描线数只有一半即1080/2=540线。由于一幅完整的画面需要用两次扫描来显示,这种隔行扫描技术原理上的限制,在显示精细画面尤其是静止画面时仍然存在轻微的闪烁和爬行现象。但720p/60Hz不同,它采用的是逐行扫描模式,一幅完整画面一次显示完成,单次扫描线数可达720线,水平扫描达到1280点;同时由于场频为60Hz,画面既稳定清晰又不闪烁。

  我们经常看到的HDTV分辨率是1280×720和1920×1080,这对于如今的显示器而言的确是不小的考验,如果分辨率进一步提高,那么将很难在现有的显示器上获得更加出色的画质,因为此时的瓶颈在于显示设备。另外也可以肯定的是,对于32英寸以下的屏幕而言,1920×1080分辨率基本已经达到人眼对动态视频清晰度的分辨极限,也就是说再高的分辨率也只有在大屏幕显示器上才能显现出优势。

  除了分辨率是HDTV的关键,编码算法也是不可忽视的环节。HDTV基本可以分为MPEG2-TS、WMV-HD和H.264这三种算法,不同的编码技术自然在压缩比和画质方面有着区别。相对而言,MPEG2-TS的“压缩比”较差,而WMV-HD和H.264更加先进一些。而十分容易理解的是,“压缩比”较差的编码技术对于解码环境的要求也比较低,也就说在硬件设备方面的要求可以降低。

  HDTV的几种分辨率标准

  根据各个国家使用电视制式的不同,各国家和地区定义的HDTV的标准分辨率也不尽相同。具体来说,目前的HDTV有三种显示分辨率格式,分别是:720P(1280×720,逐行)、1080i(1920×1080,隔行)和1080P(1920×1080,逐行),其中P代表英文单词Progressive(逐行),而i则是Interlaced(隔行)的意思。

  常见的两种显示模式是720P和1080i。1080i是目前大多数国家普遍采用的一种模式(也包括我国),它的分辨率为1920×1080,拥有207.3万像素。在原本采用NTSC制式的国家如美日韩,他们规定的1080i仍然采用60Hz场频,这主要是为了与其以前的标准接轨;而我国规定1080i采用的是50Hz场频,也与以前PAL制式的场频相同。

  在1080i显示模式下,屏幕分辨率可以达到1920×1080,采用隔行扫描方式,也就是说:电子枪首先扫描540行,再扫描另一个540行,两者叠加构成完成画面。而对于一般消费者来说,540行的垂直分辨率水平,显示效果已经相当令人满意了,也可以说是达到了HDTV的高画质的要求。

  从技术上说,开发720P这种显示分辨率明显比开发1080i更加复杂,因为它提供分辨率为1280×720,也就是92.16万像素。最重要的是,720P采用的是逐行扫描,也就是说在同一时间需要达到720线的垂直清晰度水平,而不是像1080i那样一次扫描540线经过两次叠加,因此将牵涉到更高的行频输出,对显像管的要求太高。目前主要是使用NTSC制式的美国和日本在使用此技术。自然,它们使用了60Hz的场频。

  目前HDTV的片源主要来自于网络和电视台,其中网络上流传的片源也以720P和1080i最为常见,最高规格的1080P的样片可在微软WMV-HD站点找到一些。

  如果采用1080P/25Hz格式拍摄高清晰度内容,可以方便地将每一帧完整的1080P图像拆成两帧隔行扫描的1080i图像。这样1080P/25Hz格式就变成了1080i/50Hz的图像,这样就方便应用于欧洲和中国这些原PAL制国家的数字高清晰度电视。

  同理,1080P/30Hz上也可以在拍摄完毕后方便地转换为1080i/60Hz的图像,方便应用于美国和日本等国家。

  HDTV格式

  从网络上我们可以下载到的HDTV影片主要TS、WMV、XVID、DIVX、MKV、H.264等编码,它们各有长处,也各有缺点,其中H.264由于得到了NVIDIAAti两家公司的支持所以最近比较火爆,相对于其他编码方式来说,H.264拥有了很多新特性,这些特性决定了H.264前途更为光明。

  H.264(ITU-T命名),或称之为MPEG-4 AVC(ISO/IEC命名),是一种由ITU-T与ISO/IEC正在联合进行开发的视频编解码方案,即将成为MPEG-4标准的第10部分(ISO MPEG-4 Part 10)。关于该技术的视频编码方案,现在正式命名为ITU-T H.264或“JVT/AVC草案”。H.264/MPEG-4 AVC作为MPEG-4标准的扩展(MPEG-4 Part 10),充分利用了现有MPEG-4标准中的各个环节。H.264/MPEG-4 AVC就在现有MPEG-4 Advanced Simple Profile的基础之上进行发展的。

  H.264/MPEG-4 AVC的编解码方案流程主要包括如下5个部分:亚像素级运动估计与帧内估计(Estimation)、变换(Transform)及逆变换、量化(Quantization)及逆量化、环路滤波器(Loop Filter)、熵编码(Entropy Coding)。

  标准选择Advanced Video Coding(高级视频编码)(AVC)作为“官方”名 - 因为对应视频的音频格式是Advanced Audio Coding(先进音频编码)(AAC)。

作者:kaka责任编辑:苗苗)
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