高清视频HDTV技术标准简介
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高清视频HDTV技术标准简介
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發布:2011-09-06 | 作者: | 來源:?tangyaohua?| 查看:303次 | 用戶關注:
一、高清視頻標準:何謂HDTVHDTV是DTV標準中最高的一種,即HighDefinisionTV,縮寫為HDTV,擁有最佳的視頻、音頻效果。DTV是一種數字電視技術,是目前傳統模擬電視技術的接班人。所謂的數字電視,是指從演播室到發射、傳輸、接收過程中的所有環節都是使用數字電視信號,或對該系統所有的信號傳播都是通過由二進制數字所構成的數字流來完成的。此外DTV技術還可分為LDTV(LowDefinitionTeleVision)低清晰度電視,其圖像水平清晰度大 一、高清視頻標準:何謂HDTV?HDTV是DTV標準中最高的一種,即High?Definision TV,縮寫為HDTV,擁有最佳的視頻、音頻效果。DTV是一種數字電視技術,是目前傳統模擬電視技術的接班人。所謂的數字電視,是指從演播室到發射、傳輸、接收過程中的所有環節都是使用數字電視信號,或對該系統所有的信號傳播都是通過由二進制數字所構成的數字流來完成的。?
此外DTV技術還可分為LDTV(Low Definition Tele Vision)低清晰度電視,其圖像水平清晰度大于250線,分辨率為340×255,采用4:3的幅型比,主要是對應現有VCD的分辨率量級;標準清晰度電視(SDTV Standard Definition TeleVision)其圖像水平清晰度為500--600線,最低為480線,分辨率為720×576,采用4:3的幅型比,主要是對應現有DVD的分辨率量級。目前應用于廣播級的后期制作中的視頻標準主要是SDTV及HDTV。和模擬電視相比,數字電視具有高清晰畫面、高保真立體聲伴音、電視信號可以存儲、可與計算機完成多媒體系統、頻率資源利用充分等多種優點。
HDTV規定了視頻必須至少具備720線非交錯式(720p,即常說的逐行)或1080線交錯式隔行(1080i,即常說的隔行)掃描(DVD標準為 480線),屏幕縱橫比為16:9。音頻輸出為5.1聲道(杜比數字格式),同時能兼容接收其它較低格式的 信號并進行數字化處理重放。?
HDTV有三種顯示格式,分別是:720P(1280×720,非交錯式,場頻為24、30或60),1080 i(1920×1080,交錯式,場頻60),1080P(1920×1080,非交錯式,場頻為24或30),不過這從根本上說也只是繼承模擬視頻的算法,主要是為了與原有電視視頻清晰度標準對應。對于真正的HDTV而言,決定清晰度的標準只有兩個:分辨率與編碼算法。其中網絡上流傳的以720P和1080 i最為常見,而在微軟WMV-HD站點上1080P的樣片相對較多。?
美國的高清標準主要有兩種格式,分別為1280×720p/60和1920×1080i/60;歐洲傾向于1920× 1080i/50;其中以 720p為最高格式,需要的行頻支持為45kHz,而1080i/60Hz的行頻支持只需33.75kHz,1080i/50Hz的行頻要求就更低了,僅為28.125kHz。?
在高清信號的三種格式中,1080i/50Hz及1080i/60Hz雖然在掃描線數上突破了1000線,但它們采用的都是隔行掃描模式,1080線是通過兩次掃描來完成的,每場實際掃描線數只有一半即1080/2=540線。由于一幅完整的畫面需要用兩次掃描來顯示,這種隔行掃描技術原理上的限制,在顯示精細畫面尤其是靜止畫面時仍然存在輕微的閃爍和爬行現象。但720p/60Hz不同,它采用的是逐行掃描模式,一幅完整畫面一次顯示完成,單次掃描線數可達720線,水平掃描達到1280點;同時由于場頻為60Hz,畫面既穩定清晰又不閃爍。?
我們經常看到的HDTV分辨率是1280×720和1920×1080,這對于如今的顯示器而言的確是不小的考驗,如果分辨率進一步提高,那么將很難在現有的顯示器上獲得更加出色的畫質,因為此時的瓶頸在于顯示設備。另外也可以肯定的是,對于32英寸以下的屏幕而言,1920×1080分辨率基本已經達到人眼對動態視頻清晰度的分辨極限,也就是說再高的分辨率也只有在大屏幕顯示器上才能顯現出優勢。?
除了分辨率是HDTV的關鍵,編碼算法也是不可忽視的環節。HDTV基本可以分為MPEG2-TS、WMV-HD和H.264這三種算法,不同的編碼技術自然在壓縮比和畫質方面有著區別。相對而言,MPEG2-TS的“壓縮比”較差,而WMV-HD和H.264更加先進一些。而十分容易理解的是,“壓縮比”較差的編碼技術對于解碼環境的要求也比較低,也就說在硬件設備方面的要求可以降低。?
二、HDTV文件格式?
MPEG 2?
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MPEG的全稱是運動圖像專家組(Moving Picture Experts Group)。MPEG壓縮標準是針對運動圖像而設計的、基本方法是——在單位時間內采集并保存第一幀信息,然后就只存儲其余幀相對第一幀發生變化的部分,以達到壓縮的目的。 MPEG壓縮標準可實現幀之間的壓縮,其平均壓縮比可達50:1,壓縮率比較高,且又有統一的格式,兼容性好。?
MPEG-2標準是在,繼MPEG-1以VCD和MP3為代表的MPEG-1產品成功受到到肯定后,于1994年所推出壓縮標準,以實現視/音頻服務與應用互操作的可能性。MPEG-2標準是針對標準數字電視和高清晰度電視在各種應用下的壓縮方案和系統層的詳細規定,編碼碼率從每秒3兆比特~100兆比特,標準的正式規范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG -1的簡單升級,MPEG-2在系統和傳送方面作了更加詳細的規定和進一步的完善。MPEG-2特別適用于廣播級的數字電視的編碼和傳送,被認定為SDTV和HDTV的編碼標準。DVD影碟就是采用MPEG-2壓縮標準。?
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一般采用.mpg、.tp和.ts為后綴的HDTV文件就是采用的MPEG-2壓縮的。?
MPEG 4?
近年來,MPEG-4悄悄地在市場上嶄露頭角,在最新出品的DV(數碼攝像機)、PDA、手機,以至于視頻點播、卡拉OK、監控系統等產品說明上,都陸續出現“MPEG-4”字眼,一場取代MPEG-2的市場大戰似乎即將打響。?
MPEG-4于2000年經國際標準組織ITU和ISO審核后,成為國際視頻壓縮標準之一。MPEG-4壓縮采用了MPEG-4的視頻壓縮方式,配上 MPEG-1的音頻壓縮方式(MP3),生成了圖像質量接近DVD,聲音質量接近CD,卻有著更高的壓縮比。與以往的“老前輩”MPEG-2相比,MPEG- 4除了具有驚人的數據壓縮比,經過MPEG-4的壓縮的文件尺寸可以達到MPEG-2的1/3,而仍然保有極佳的音質和畫質。可以用最少的數據獲得最佳的圖像質量,因此滿足了低碼率應用的需求。?
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但是由于MPEG-4標準派生出各種規格,例如DivX DivX、XviD等等,代表著不同規格利益的商業集團和一些支持免費共享資源的技術團體相互爭斗的結果,導致各種MPEG-4規格的兼容性很差。在播放MPEG-4壓縮的視頻文件時,往往讓人們不知道如何選擇。?
采用MPEG-4壓縮的視頻文件的視頻文件一般后綴名為.avi,很容易與微軟的AVI格式混淆,不容易直接從后綴名辨認,只能通過解碼器來識別。?
H.264?
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H.264是由國際電信聯盟(ITU-T)所制定的新一代的視頻壓縮格式。H.264最具價值的部分無疑是更高的數據壓縮比。在同等的圖像質量條件下,H.264的數據壓縮比能比當前DVD系統中使用的 MPEG-2高2-3倍,比MPEG-4高1.5-2倍。正因為如此,經過H.264壓縮的視頻數據,在網絡傳輸過程中所需要的帶寬更少,也更加經濟。在 MPEG-2需要6Mbps的傳輸速率匹配時,H.264只需要1Mbps-2Mbps的傳輸速率。?
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與MPEG-4一樣,經過H.264壓縮的視頻文件一般也是采用.avi 作為其后綴名,同樣不容易辨認,只能通過解碼器來自己識別。?
WMV-HD?
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WMV-HD是由軟件業的巨頭微軟公司所創立的一種視頻壓縮格式。其壓縮率甚至高于MPEG-2標準,同樣是2小時的HDTV節目,如果使用MPEG-2最多只能壓縮至30GB,而使用WMV-HD這樣的高壓縮率編碼器,在畫質絲毫不降的前提下都可壓縮到15GB以下。?
WMV-HD,基于WMV9標準,是微軟開發的視頻壓縮技術系列中的最新版本,盡管WMV-HD是微軟的獨有標準,但因其在操作系統中大力支持WMV系列版本,從而在桌面系統得以迅速普及。在性能上,WMV-HD的數據壓縮率與H.264一樣,兩者的應用領域也極其相似,因此在新一代主流視頻編碼標準霸主地位的爭奪之中,雙方展開了針鋒相對的斗爭,而斗爭的焦點集中在下一代光盤規格“HD DVD”和數字微波廣播電視等領域。?
一般采用.wmv為后綴的HDTV文件就是采用的WMV-HD壓縮的。?
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目前DVD論壇已經初步批準將微軟的MPEG-2、H.264和WMA-HD作為下一代DVD即HD-DVD技術的強制執行標準。?
三、HDTV解碼補償:WMV-HD催生新格局?
視頻解碼以往一直是顯卡的發展方向之一,當年VCD和DVD解壓甚至都曾依賴專業解壓卡來實現。不過隨后編碼技術發展的滯后讓顯卡迅速減負,顯卡的這些相關技術特性也逐漸淡出視野。然而不得不指出的是,即便有了強大的CPU,MPEG2解碼依然會占用大量系統資源,此時顯卡進行解碼加速將顯得十分有必要。更為重要的是,應用MPEG2的不僅僅是現有的DVD-Video。以索尼的HDV標準以及部分HDTV為例,同樣是MPEG2編碼,由于分辨率大幅度提高,因此對于解碼環境的要求也相應提升。此外,當3D游戲運用MPEG2編碼視頻的時候,這種硬件解碼技術有助于通過減小CPU占用率而帶來更好的性能,同時也非常適合那些需要多頭顯示并且一邊看HDTV一邊上網或是工作的用戶。
[轉自http://www.hqew.com/tech/sheji/498149.html]
總結
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