基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的HDTV顯示技術(shù)

 摘要: 高清晰度數(shù)字電視( HDTV) 技術(shù)源之于數(shù)字電視( DTV) 技術(shù),HDTV 技術(shù)和DTV 技術(shù)都是采用數(shù)字信號(hào),而HDTV 技術(shù)則屬于DTV 的最高標(biāo)準(zhǔn),擁有最佳的視頻、音頻效果?；诖?首先簡(jiǎn)單介紹了HDTV 的定義;然后,詳細(xì)論述了HDTV 的各種顯示技術(shù),分別是: 1080i( 隔行掃描,清晰度1920 × 1080) 、720p( 逐行掃描,清晰度1280 × 720) 和1080p( 逐行掃描,清晰度1920 × 1080,) ,以及各種顯示技術(shù)之間的聯(lián)系與區(qū)別; 最后,總結(jié)全文使讀者正確認(rèn)識(shí)和理解HDTV 及其相關(guān)技術(shù),概括得出有利于HDTV 發(fā)展的結(jié)論。

0 引言

高清定義各不相同。一提到HDTV,很多人非常簡(jiǎn)單的以為,不就是1080i、720p 嗎,最多不過(guò)是1080p 罷了。許多關(guān)于高清的概念都是以訛傳訛,甚至對(duì)于1080i、720p 和1080p 的認(rèn)識(shí)都是錯(cuò)誤的。首先,論文簡(jiǎn)單介紹了HDTV 的概念; 然后,詳細(xì)論述了HDTV 的各種顯示技術(shù)及具體到各種顯示技術(shù)之間的聯(lián)系與區(qū)別,包括1080i、720p、1080p; 最后,總結(jié)全文,從我國(guó)的國(guó)情出發(fā)得出有利于HDTV 發(fā)展的結(jié)論。

1 各種HDTV 顯示技術(shù)及區(qū)別與聯(lián)系

數(shù)字電視按清晰度的不同可以分為低清晰度數(shù)字電視( LDTV,圖像水平清晰度大于250 線) 、標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視( SDTV,圖像水平清晰度大于500 線) 、高清晰度數(shù)字電視( HDTV,圖像水平清晰度大于800 線)。下面我們將詳細(xì)論述關(guān)于高清晰度數(shù)字電視的各種顯示技術(shù)及各種顯示技術(shù)之間的聯(lián)系與區(qū)別。

1. 1 HDTV 的定義

我們知道DVD 給了我們VCD 時(shí)代所無(wú)法比擬的視聽(tīng)享受,但隨著技術(shù)的進(jìn)步和人們需求的不斷跟進(jìn),人們對(duì)視頻的各項(xiàng)品質(zhì)提出了更高的要求: 要更寬的屏幕、要更高的畫質(zhì)等! 于是,HDTV 就孕育而生了。

高清晰度數(shù)字電視( HDTV,High Definition Television) 是一種新的電視業(yè)務(wù),國(guó)際電信聯(lián)盟( ITU) 給出的定義是: “高清晰度電視應(yīng)是一個(gè)透明系統(tǒng),一個(gè)正常視力的觀眾在距該系統(tǒng)顯示屏高度的三倍距離上所看到的圖像質(zhì)量應(yīng)具有觀看原始景物或表演時(shí)所得到的印象”。目前HDTV 水平和垂直清晰度是常規(guī)電視的兩倍左右,配有多路環(huán)繞立體聲。

1. 2 詳述HDTV 各顯示技術(shù)

通俗地說(shuō),我們可以把電視上的畫面以水平方向分割成很多很多掃描線,分得越細(xì),這些畫面就越清楚,而水平線數(shù)的掃描線數(shù)量也就越多。電視的畫面清晰度是以水平清晰度作為單位的。以日本數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)為例,按照顯示格式的不同,共分為以下5 種規(guī)格,如表1 所示。

此外還有576i,是標(biāo)準(zhǔn)的PAL 電視顯示模式,圖像寬高比為4∶ 3 或16∶ 9,隔行/50Hz,記為576i 或625i。

其中,D1 和D2 標(biāo)準(zhǔn)是一般模擬電視的最高標(biāo)準(zhǔn),并不能稱得上高清; D3 的1080i 標(biāo)準(zhǔn)是高清晰度電視的基本標(biāo)準(zhǔn),它可以兼容720p 格式; 而D5 的1080p 只是專業(yè)上的標(biāo)準(zhǔn),并不是民用級(jí)別的,上面所給出的60Hz 只是理想狀態(tài)下的場(chǎng)頻,實(shí)際在專業(yè)領(lǐng)域里1080p 的場(chǎng)頻只有24Hz、25Hz 和30Hz。

HDTV 標(biāo)準(zhǔn)是高品質(zhì)視頻信號(hào)標(biāo)準(zhǔn),包括1080i /p、720p。也就是說(shuō)D3、D4、D5 屬于HDTV 標(biāo)準(zhǔn),但目前支持480p 也大概稱為支持HDTV。要注意的是,對(duì)于電視機(jī)的處理能力( 例如帶寬) 的要求則是480i < 480p < 1080i < 720p <1080p。

如果大家希望將HDTV視頻在PC上解碼并輸出到電視機(jī),那么有必要特別關(guān)注一下視頻輸出部分。顯卡在視頻輸出時(shí)畫質(zhì)信號(hào)損失必須降低到足夠低的程度。毫無(wú)疑問(wèn),普通的AV 接口甚至S – Video 已經(jīng)無(wú)法勝任,此時(shí)VGA 或是DVI 接口才是首選,而這些已經(jīng)成為新一代電視機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置。

需要指出的一點(diǎn)是,DVI 接口是日本獨(dú)有的特殊接口,國(guó)內(nèi)電視幾乎沒(méi)有帶這種接口的,最多的是YCbCr 接口( 色差接口) ,而YCbCr 接口最多支持到D4,理論上肯定沒(méi)有HDMI 接口( 純數(shù)字信號(hào)接口,支持到1080p) 所支持的最高清晰度高,但在1920 × 1080 以下分辨率的電視機(jī)上,一般也沒(méi)有很大差別。

1. 3 HDTV 各顯示技術(shù)之間的區(qū)別與聯(lián)系

目前高清晰度數(shù)字電視的片源主要來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)和電視臺(tái),其中網(wǎng)絡(luò)上流傳的最為常見(jiàn)的片源也以720p 和1080i居多,最高規(guī)格的1080p 樣片可以在微軟WMV – HD 站點(diǎn)找到一些。

1. 3. 1 區(qū)別

HDTV 在拍攝的時(shí)候就分為隔行掃描和逐行掃描兩種形式,而且?guī)l( 每秒鐘顯示的逐行圖像數(shù)量) 或場(chǎng)頻( 每秒鐘顯示的隔行圖像數(shù)量) 也不相同。高清節(jié)目都是數(shù)字信號(hào),因此只要以分辨率表示就可以了。

1280 × 720 有5 種幀頻,分別為60p、50p、30p、25p、24p,可簡(jiǎn)稱為720p,又可分別表示為720 /60p( 美國(guó)ABC 電視臺(tái)采用) 、720 /50p、720 /30p、720 /25p、720 /24p( FOX 臺(tái)) 。其中的720 /50p、720 /25p 原本并沒(méi)有,后來(lái)德國(guó)在選擇高清圖像標(biāo)準(zhǔn)時(shí),曾有意選擇720p 系統(tǒng),考慮到德國(guó)傳統(tǒng)上是50Hz系統(tǒng)國(guó)家,因此一些廠家推出了支持720 /50p、720 /25p 的攝像機(jī),但是目前還沒(méi)有任何國(guó)家選擇這種標(biāo)準(zhǔn),至多是個(gè)議題而已。

對(duì)于1920 × 1080,情況更加復(fù)雜: 隔行的表示為1080i,逐行的表示為1080p。在美國(guó)、日本場(chǎng)頻為60Hz,可表示為1080 /60i,在我國(guó)、歐洲、澳大利亞,則為1080 /50i,這兩種格式都可稱為1080i。此外,為了方便高清節(jié)目的制作和交換,世界范圍內(nèi)統(tǒng)一采用了1080 /24p 的標(biāo)準(zhǔn),這種標(biāo)準(zhǔn)還被作為數(shù)字電影攝像機(jī)的標(biāo)準(zhǔn),著名的《星戰(zhàn)前傳》就是用1080 /24p 攝像機(jī)拍攝的,很多高清電視劇,比如《大宅門》也是1080 /24p 的,簡(jiǎn)稱為1080p。

但是1080p 的全部?jī)?nèi)涵遠(yuǎn)不止這些。對(duì)于平板電視,實(shí)際上可以認(rèn)為沒(méi)有1080i 和1080p 的區(qū)別,因?yàn)槟壳皥D象處理電路技術(shù)發(fā)展非?？?運(yùn)算速度非?？?處理能力非常強(qiáng),均具有倍線技術(shù)。所謂倍線技術(shù)就是把隔行的1080i 的圖象處理成逐行的1080p 的圖像,可以把1080 /50i 完美處理成1080 /50p, 1080 /60i 處理成1080 /60p,包括1080 /24p 的節(jié)目,更可非常輕松地處理為1080 /50p 或1080 /60p。而且任何一臺(tái)平板電視都有這種電路,稍微高檔的平板電視處理效果都不錯(cuò)。

1. 3. 2 聯(lián)系

D5 規(guī)格的1080p 則作為高級(jí)的專業(yè)模式,普遍應(yīng)用于電視臺(tái)、電影制作。電視臺(tái)發(fā)送的1080i 和720p 電視信號(hào)都是由1080p 信號(hào)源轉(zhuǎn)換播出的。

如果采用1080p /25Hz 格式拍攝的高清晰度內(nèi)容,則可以方便地將每一幀完整的1080p 圖像拆成兩幀隔行掃描的1080i 圖像。這樣1080p /25Hz 格式就變成了1080i /50Hz 的圖像,方便應(yīng)用于歐洲和中國(guó)這些原PAL 制國(guó)家的數(shù)字高清晰度電視。同理,1080p /30Hz 上也可以在拍攝完畢后方便地轉(zhuǎn)換為1080i /60Hz 的圖像,方便應(yīng)用于美國(guó)ATSC 和日本ISDB 等原NTSC 制模擬電視國(guó)家。

1080p 轉(zhuǎn)換為720p 的圖像則更加簡(jiǎn)單,只需要在每三個(gè)像素行中去掉一行,每三個(gè)像素列中去掉一列,1080p 的三分之二正好是720p。

1080p 帶來(lái)的高畫質(zhì)給消費(fèi)者帶來(lái)的是真正的家庭影院的視聽(tīng)享受,由于它向下全面兼容其它高清格式,通用性非常強(qiáng),保證了在未來(lái)十幾年的時(shí)間里產(chǎn)品不會(huì)過(guò)時(shí),具有很好的超前性。隨著1080p 片源的不斷涌現(xiàn), 1080p 產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)。

2 結(jié)論

( 1) 720p 和1080p /i 的概念對(duì)于高清節(jié)目已經(jīng)沒(méi)有實(shí)際意義了。以720 代表1280 × 720, 1080 代表1920 × 1080 就可以了,因?yàn)榧词故?080i( 隔行掃描) 的電視圖像,平板電視也可處理成1080p( 逐行掃描) 的。

( 2) 720p 和1080p /i 對(duì)于平板電視更沒(méi)有意義。平板電視可以認(rèn)為全部是逐行掃描的,清晰度高低由分辨率決定,按照高清國(guó)標(biāo)要求至少要達(dá)到1280 × 720,當(dāng)然物理分辨率是1920 × 1080 的最佳了,但是這和1080i、720p 和1080p 已經(jīng)沒(méi)有什么關(guān)系了。

( 3) 通過(guò)實(shí)際的測(cè)試: ①你會(huì)發(fā)現(xiàn)一臺(tái)47 英寸1080p 液晶電視的像素大小和一臺(tái)32 ~ 37 英寸1366 × 768 分辨率的機(jī)器像素大小類似。所以實(shí)際上可以認(rèn)為,基本上32 英寸的720p 分辨率是等同于47 英寸的1080p 清晰度的。所以購(gòu)買一臺(tái)42 英寸以下的主流尺寸電視機(jī)型的話,選購(gòu)1080p基本上意義不大,除非是專門拿來(lái)做顯示器用。②如果在3米外的距離來(lái)看720p 和1080p 高清電視的清晰度,用肉眼幾乎難以分別。哪怕距離電視很近都很難辨別1080p 的清晰度,這里我們所指的是視頻分辨率,而并非連接PC 所開啟的分辨率。

綜上所述,如果你本身對(duì)高清不發(fā)燒,只是喜歡嘗鮮,在這種情況下購(gòu)買的1080p 高清電視很可能會(huì)遺憾的浪費(fèi)在手中。因?yàn)橐阅壳暗膰?guó)情來(lái)看, 1080p 高清晰度數(shù)字電視的可利用率相當(dāng)?shù)牡?而我們?nèi)粘Ｉ钪幸磺械囊曇纛l享受需求720p 的電視產(chǎn)品就已經(jīng)足以滿足。