原创 深入浅出讲解高清数字电视

   深入浅出讲解高清数字电视

您知道什么叫高清数字电视吗？高清数字电视信号有几种规格？目前什么样的电视机能支持高清数字电视信号？播放高清数字电视时需要注意哪些地方？CHIP将一一为您解答，带您体验高清数字电视的精彩之处。

    随着3C概念的逐步深入人心，家电、电脑和手机等设备的界限变得模糊起来。有趋势表明，未来的电子产品，将会整合电脑的高显示质量、电视机的操作方便以及通讯设备的高度整合等特点。这些，在本文的主要介绍产品HDTV身上体现得淋漓尽致。

    走进家电专卖店，铺天盖地的HDTV宣传海报一定会吸引您的眼球，商场里的促销人员更是会不遗余力地向您介绍各种规格的“HDTV”电视机。其实，很多时候连他们自己都不一定清楚HDTV的真正含义。

    HDTV的含义

    HDTV，英文全名是High Definition TV，中文名为高清数字电视。从字面上我们就可以看出，HDTV属于数字电视这个大家庭。那么，什么是数字电视呢？数字电视要求从拍摄、编辑、制作到演播室发射、传输、接收过程中的所有环节都使用数字信号。相应地，能够播放这种全数字信号的电视设备便称为数字电视。

    从视频效果来看，由于图像质量和信道传输所占的带宽不同，使得数字电视信号分成了几种不同的标准，即HDTV(高清晰度电视)、SDTV(标准清晰度电视)和LDTV(普通清晰度电视)，不同标准的数字电视信号会存在着一定的差别。从视觉效果来看，HDTV的规格最高，它要求电视节目和接收设备水平分辨率达到1000线以上(分辨率最高可达1920×1080)，其图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平；SDTV的要求就要低一些，水平清晰度达到480线即可(分辨率为720×576)，其图像质量可对应现有DVD电视节目的分辨率水平；LDTV的要求则最低，水平清晰度达到250线即可(分辨率为340×255)，主要是对应现有的VCD分辨率量级。

    从音频效果看，数字电视信号抗噪能力得到了大大加强，HDTV支持杜比5.1声道音频流传送，这将给我们带来Hi-Fi级别的听觉享受。

    由此我们可以看出，HDTV作为数字电视家族中标准最高的规范，要求在节目制作、信号传输、设备接收等三方面都达到数字电视家族中的最高标准，这三个方面如果有任何一个不满足，都不能称为真正的HDTV。

    数字电视与模拟电视的区别

    作为数字电视中级别最高的一种，HDTV带给我们的将是完全不同于传统模拟电视的视听享受。从节目效果来看，数字电视节目的清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强。这是因为数字电视信号的传输过程几乎完全不受噪声干扰，图像质量没有变化，在接收端收看到的电视图像与电视台播出的效果几乎没有差别。此外，数字电视的音频效果很好，可支持杜比数码(AC-3)5.1环绕立体声家庭影院效果。相对来说，我们目前使用的普通电视清晰度差，甚至有时候会出现雪花的困扰，这也是抗干扰能力差的表现。

    从画面质量来看，数字电视的节目质量远远超过了传统的模拟电视。由于HDTV的分辨率基本上相当于传统模拟电视的4倍，因此其画面清晰度、色彩还原度都要远胜过传统的模拟电视。从直观的感觉来看，这种画质的提升就好比从传统的天线收看时代提升到DVD播放时代，在传统模拟电视上可能出现的图像模糊、画面抖动等现象基本消失怠尽，套用现在流行的一句话，那就是“小痘痘全都不见啦”。

    从节目资源来看，数字电视的频道数量将成倍增加。在跟模拟电视频道相同的发射频率条件下，数字电视可传输6~8套DVD质量或15~18套VCD质量的数字电视节目，这无疑将大大丰富节目的可选性。

    从附加功能看，数字电视还可开展多功能业务，实现观众和电视台之间真正的互动。随着有线电视传输和用户接收的数字化，以往用模拟方式无法提供的服务都将变成可能，电视网站、交互电视、实时股票行情与分析、视频点播等新业务的开展将变得更加容易，用户将从被动的收视者变成积极的参与者。

HDTV技术参数揭秘

    好了，现在让我们把眼光聚焦到HDTV这个集各项高技术于一身的新时代宠儿，在了解了HDTV那些令人激动的特性以后，您是不是很想近距离触摸这个神秘而聪明的“未来男孩”呢？别急，在我们对实物进行实质感知以前，我们还需要对它做一番全面的了解。

    像素

    屏幕上能够显示的像素数量可以体现出一台电视机的图像表现能力，比如最高规格的HDTV电视机能够显示1920×1080个像素，也就是具备了207万像素，这远远超过了普通模拟电视机不到9万像素的水平(以分辨率为340×255为例)。

    点距

    根据电视屏幕和清晰度的关系我们很容易地知道，在同样显示最高规格为1920×1080的HDTV格式节目时，由于屏幕尺寸的不同，会造成点距的不同。通常来说，如果要显示1920×1080的最高规格HDTV节目，32英寸HDTV电视机的点距应当不大于0.38mm，36英寸HDTV电视机的点距应当不大于0.43mm，这样才能将高清图像演绎完美。

    但是，根据我国的规定，在水平清晰度大于700线的情况下，很多电视机也可以称为HDTV电视机。而这些电视机的点距仅在0.55mm~0.65mm左右(仅指32和36英寸的电视机)，理论上它们的最高清晰度可以达到800线，也算是达到了我国标准。

    视频带宽

    对于具体显示的图像来说，不同分辨率都对应着一个最小可接收的带宽，如果带宽小于该分辨率的可接收数值，显示出来的图像会失真或根本无法显示。因此，如果想要使图像达到一定水平的分辨率，也就是说，要想使图像的清晰度达到一定水平，那么必然地要有一个可以接收的带宽范围，否则标称的分辨率就只能是一句空话。

    PAL和NTSC制式

    PAL是逐行倒相(Phase Alteration Line)的缩写，我国使用的PAL制式的主要标准是每帧画面扫描625行，每秒扫描25帧画面。

    NTSC是美国国家电视标准委员会(National Television Standards Committee)的缩写，它规定每帧画面扫描525行，每秒扫描30幅画面。可以说，NTSC已经完全消除了人眼可见的扫描线、行间及字间的闪烁现象。
帧速率

    我们知道，动态影片的基本放映原理就是快速地将一张张连续的图片进行播放，当这个图片播放的速度超过了人眼能够分辨的范围，我们看上去的图像就“动”了起来。在这个过程中，我们把每幅图片称为一“帧”，而每秒中播放的帧数，就是我们说的帧速率。

    帧速率主要用于衡量视频信号传输的速度，单位为帧/秒(fps)。显然，帧速率越快，我们看到的动作感觉就越平滑连续，这也是衡量动态图像质量的重要指标之一。

    扫描频率

    显然，需要一个参数对电子束扫描的速度进行衡量，以便使电视机能够达到观看动态图像流畅连续。因此，习惯上将单位时间内(一般以秒为单位)内电子枪扫描屏幕的次数称为扫描频率。由于电子枪工作特点限制，扫描频率包括了行频与场频两个概念。

    场频：又称为“垂直扫描频率”或“刷新率”，是指单位时间(以秒计)之内电子枪对整个屏幕扫描的次数，通常以赫兹(Hz)表示。以60Hz刷新率为例，它表示显像管显示的内容每秒钟刷新60次。我国规定的HDTV的场频标准为50Hz。

    行频：又称为“水平扫描频率”，指电子枪每秒在荧光屏上扫过的水平线的数量，单位为KHz(千赫兹)。行频值越大，显像管可以提供的分辨率越高，稳定性越好。我国规定的HDTV的行频标准为28125Hz。

    清晰度

    我国的HDTV行扫描频率定为28125Hz，对应扫描周期为35.6微秒，如果按有效显示时间为30微秒计算，对应于1920线的视频带宽应该为64MHz，相当于现有PAL制带宽的10倍多。但在实际应用中，当视频带宽大于32MHz时，即水平清晰度达1000线以上，此时垂直清晰度可达1080线，此时的图像质量已经相当令人满意，因此32MHz视频带宽是我国HDTV的基本要求。
然而即使是32MHz带宽，相对于以前6MHz的带宽来说，也已经是一个非常庞大的数字了。为了节省资源(卫星发射节目时使用的带宽是有限的)，使用压缩技术进行HDTV信号的传输显得尤为重要。目前主要是使用了MPEG-2格式进行压缩(也就是DVD使用的压缩格式标准)，这样就保证了卫星频道资源的最大利用。

    而根据带宽、行频和场频的关系我们可以知道：在带宽一定的条件下，场扫描频率提高，清晰度将降低。因此，我国出台的HDTV技术标准只是选用50Hz场频(隔行)和28125Hz行频。

    对于目前出现的以液晶显示技术为基础的HDTV电视机，其原理与传统的CRT有很大不同，但基本原理及清晰度水平与LCD显示器大致相同，这里不再赘述。

    隔行扫描

    水平和垂直扫描线是影像生成的基础，以NTSC制式为例，尽管规定每幅画面扫描525行，但在影像扫描时却分为两步走：第一个六十分之一秒内扫描262.5线，剩下一半在另外一个六十分之一秒时扫描。第一次扫描时，由上而下水平扫描奇数线，第二次扫描时扫描偶数线。这样，两次扫描所生成的图场就结合成一幅完整的图像。

    由于扫描时是以奇数、偶数扫描线做交替隔行扫描，所以这种扫描方式叫隔行扫描。显然，隔行扫描容易造成图像扫描线的抖动和图像闪烁等现象。

    逐行扫描

    顾名思义，逐行扫描的原理是屏幕图像从第一条扫描线一直连续扫描到最后一条，而非先扫奇数条再扫描偶数条。逐行扫描可以消除因隔行扫描而产生的闪烁等现象，这是因为相较于隔行扫描而言，逐行扫描在同样的时间内扫描了2倍。举例来说，一般的HDTV电视机在隔行扫描的状态下，每秒只扫描了30个完整的图像，而在逐行扫描的状态下，相当于每秒可以扫描60个完整的图像。

    比特率

    比特率是一种数字多媒体压缩效率的参考指标，表示记录数字多媒体数据每秒钟所需要的平均比特值，通常我们使用Kbps作为单位。

   在HDTV这种压缩数字多媒体文件中，比特率直接关系片源的好坏。虽说HDTV的比特率一般都在1MBps以上，但是在高动态画面情况下，较低的比特率容易出现马赛克现象，这将严重影响观看效果。

    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。

    最后我们来看一看规格最高的1080P，这个提供了1920×1080逐行输出的高规格却提供了多种场频24Hz、25Hz和30Hz。
由于电影是以每秒24幅画面的方式播放胶片的，以1080P/24Hz方式拍摄的数字图像可以无损地传送到DLP等数字电影投影机上播放，因此1080P/24Hz可以说是专门为电影准备的一种格式。

    而如果采用1080P/25Hz格式拍摄高清晰度内容，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，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。

    我们可以看到，目前1080P的主要场频标准还是远低于50Hz的最低收看标准，因此在观看这几种标准的HDTV节目时，一定会受到电视机闪烁的困扰，也就是说，目前1080P格式的HDTV节目还不是大规模应用的时候。而如果要达到1080P/50Hz场频的要求，则需要电视机的行频非常大，目前只有60英寸以上的超大PDP电视机能达到这个要求，这也是1080P格式普及不了的主要原因，在本文中，1080P格式我们不过多涉及。

    而对于液晶电视机和PDP等离子电视机来说，由于其分辨率都是固定不变的。每一种显示屏都有一个最佳的分辨率，一般普通的15英寸液晶电视分辨率固定为1024×768，任何其他格式的信号都要转换为1024×768来显示。所以，这些数字显示器件播放1080P格式的图像都不是什么难事，只要把1080P这个格式写入软件，能正确的识别和转换就可以了，但最终显示的是该显示设备的固定分辨率