基于计算机技术的HDTV显示技术

摘要: 高清晰度数字电视( HDTV) 技术源之于数字电视( DTV) 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 的标准,拥有的视频、音频效果。基于此,首先简单介绍了HDTV 的定义;然后,详细论述了HDTV 的各种显示技术,分别是: 1080i( 隔行扫描,清晰度1920 × 1080) 、720p( 逐行扫描,清晰度1280 × 720) 和1080p( 逐行扫描,清晰度1920 × 1080,) ,以及各种显示技术之间的联系与区别; ,总结全文使读者正确认识和理解HDTV 及其相关技术,概括得出有利于HDTV 发展的结论。

0 引言

高清定义各不相同。一提到HDTV,很多人非常简单的以为,不就是1080i、720p 吗,多不过是1080p 罢了。许多关于高清的概念都是以讹传讹,甚至对于1080i、720p 和1080p 的认识都是错误的。首先,论文简单介绍了HDTV 的概念; 然后,详细论述了HDTV 的各种显示技术及具体到各种显示技术之间的联系与区别,包括1080i、720p、1080p; ,总结全文,从我国的国情出发得出有利于HDTV 发展的结论。

1 各种HDTV 显示技术及区别与联系

数字电视按清晰度的不同可以分为低清晰度数字电视( LDTV,图像水平清晰度大于250 线) 、标准清晰度数字电视( SDTV,图像水平清晰度大于500 线) 、高清晰度数字电视( HDTV,图像水平清晰度大于800 线)。下面我们将详细论述关于高清晰度数字电视的各种显示技术及各种显示技术之间的联系与区别。

1. 1 HDTV 的定义

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: 要更宽的屏幕、要更高的画质等! 于是,HDTV 就孕育而生了。

高清晰度数字电视( HDTV,High Definition Television) 是一种新的电视业务,国际电信联盟( ITU) 给出的定义是: “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HDTV 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。

1. 2 详述HDTV 各显示技术

通俗地说,我们可以把电视上的画面以水平方向分割成很多很多扫描线,分得越细,这些画面就越清楚,而水平线数的扫描线数量也就越多。电视的画面清晰度是以水平清晰度作为单位的。以日本数字电视标准为例,按照显示格式的不同,共分为以下5 种规格,如表1 所示。

  

  此外还有576i,是标准的PAL 电视显示模式,图像宽高比为4∶ 3 或16∶ 9,隔行/50Hz,记为576i 或625i。

其中,D1 和D2 标准是一般模拟电视的标准,并不能称得上高清; D3 的1080i 标准是高清晰度电视的基本标准,它可以兼容720p 格式; 而D5 的1080p 只是上的标准,并不是民用级别的,上面所给出的60Hz 只是理想状态下的场频,实际在领域里1080p 的场频只有24Hz、25Hz 和30Hz。

HDTV 标准是高品质视频信号标准,包括1080i /p、720p。也就是说D3、D4、D5 属于HDTV 标准,但目前支持480p 也大概称为支持HDTV。要注意的是,对于电视机的处理能力( 例如带宽) 的要求则是480i < 480p < 1080i < 720p <1080p。

如果大家希望将HDTV视频在PC上解码并输出到电视机,那么有必要特别关注一下视频输出部分。显卡在视频输出时画质信号损失必须降低到足够低的程度。毫无疑问,普通的AV 接口甚至S – Video 已经无法胜任,此时VGA 或是DVI 接口才是,而这些已经成为新一代电视机的标准配置。

需要指出的一点是,DVI 接口是日本独有的特殊接口,国内电视几乎没有带这种接口的,多的是YCbCr 接口( 色差接口) ,而YCbCr 接口多支持到D4,理论上肯定没有HDMI 接口( 纯数字信号接口,支持到1080p) 所支持的清晰度高,但在1920 × 1080 以下分辨率的电视机上,一般也没有很大差别。

1. 3 HDTV 各显示技术之间的区别与联系

目前高清晰度数字电视的片源主要来自于网络和电视台,其中网络上流传的为常见的片源也以720p 和1080i居多,规格的1080p 样片可以在微软WMV – HD 站点找到一些。

1. 3. 1 区别

HDTV 在拍摄的时候就分为隔行扫描和逐行扫描两种形式,而且帧频( 每秒钟显示的逐行图像数量) 或场频( 每秒钟显示的隔行图像数量) 也不相同。高清节目都是数字信号,因此只要以分辨率表示就可以了。

1280 × 720 有5 种帧频,分别为60p、50p、30p、25p、24p,可简称为720p,又可分别表示为720 /60p( 美国ABC 电视台采用) 、720 /50p、720 /30p、720 /25p、720 /24p( FOX 台) 。其中的720 /50p、720 /25p 原本并没有,后来德国在选择高清图像标准时,曾有意选择720p 系统,考虑到德国传统上是50Hz系统国家,因此一些厂家推出了支持720 /50p、720 /25p 的摄像机,但是目前还没有任何国家选择这种标准,至多是个议题而已。

对于1920 × 1080,情况更加复杂: 隔行的表示为1080i,逐行的表示为1080p。在美国、日本场频为60Hz,可表示为1080 /60i,在我国、欧洲、澳大利亚,则为1080 /50i,这两种格式都可称为1080i。此外,为了方便高清节目的制作和交换,世界范围内统一采用了1080 /24p 的标准,这种标准还被作为数字电影摄像机的标准,着名的《星战前传》就是用1080 /24p 摄像机拍摄的,很多高清电视剧,比如《大宅门》也是1080 /24p 的,简称为1080p。

但是1080p 的全部内涵远不止这些。对于平板电视,实际上可以认为没有1080i 和1080p 的区别,因为目前图象处理电路技术发展非常快,运算速度非常快,处理能力非常强,均具有倍线技术。所谓倍线技术就是把隔行的1080i 的图象处理成逐行的1080p 的图像,可以把1080 /50i 完美处理成1080 /50p, 1080 /60i 处理成1080 /60p,包括1080 /24p 的节目,更可非常轻松地处理为1080 /50p 或1080 /60p。而且任何一台平板电视都有这种电路,稍微的平板电视处理效果都不错。

1. 3. 2 联系

D5 规格的1080p 则作为的模式,普遍应用于电视台、电影制作。电视台发送的1080i 和720p 电视信号都是由1080p 信号源转换播出的。

如果采用1080p /25Hz 格式拍摄的高清晰度内容,则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,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ATSC 和日本ISDB 等原NTSC 制模拟电视国家。

1080p 转换为720p 的图像则更加简单,只需要在每三个像素行中去掉一行,每三个像素列中去掉一列,1080p 的三分之二正好是720p。

1080p 带来的高画质给消费者带来的是真正的家庭影院的视听享受,由于它向下全面兼容其它高清格式,通用性非常强,保证了在未来十几年的时间里产品不会过时,具有很好的超前性。随着1080p 片源的不断涌现, 1080p 产品的优势已经显现出来。

2 结论

( 1) 720p 和1080p /i 的概念对于高清节目已经没有实际意义了。以720 代表1280 × 720, 1080 代表1920 × 1080 就可以了,因为即使是1080i( 隔行扫描) 的电视图像,平板电视也可处理成1080p( 逐行扫描) 的。

( 2) 720p 和1080p /i 对于平板电视更没有意义。平板电视可以认为全部是逐行扫描的,清晰度高低由分辨率决定,按照高清国标要求至少要达到1280 × 720,当然物理分辨率是1920 × 1080 的了,但是这和1080i、720p 和1080p 已经没有什么关系了。

( 3) 通过实际的测试: ①你会发现一台47 英寸1080p 液晶电视的像素大小和一台32 ~ 37 英寸1366 × 768 分辨率的机器像素大小类似。所以实际上可以认为,基本上32 英寸的720p 分辨率是等同于47 英寸的1080p 清晰度的。所以购买一台42 英寸以下的主流尺寸电视机型的话,选购1080p基本上意义不大,除非是专门拿来做显示器用。②如果在3米外的距离来看720p 和1080p 高清电视的清晰度,用肉眼几乎难以分别。哪怕距离电视很近都很难辨别1080p 的清晰度,这里我们所指的是视频分辨率,而并非连接PC 所开启的分辨率。

综上所述,如果你本身对高清不发烧,只是喜欢尝鲜,在这种情况下购买的1080p 高清电视很可能会遗憾的浪费在手中。因为以目前的国情来看, 1080p 高清晰度数字电视的可利用率相当的低,而我们日常生活中一切的视音频享受需求720p 的电视产品就已经足以满足。