高清电视HDTV概述(1)

高清电视HDTV概述(1)

一、概念

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均使用数字电视信号，或对该系统所有的信号传播均通过由二进制数字所构成的数字流来完成。

高清电视HDTV是DTV标准中最高的一种，即High Definition Television，

HDTV规定：视频必须具备720线逐行扫描（即720p）或1080线隔行（即1080i）扫描，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对其进行数字化处理重放。

HDTV有三种显示格式，分别是：720P（逐行扫描，分辨率为1280×720P），1080 i（隔行扫描，分辨率为1920×1080i），1080P（逐行扫描，分辨率为1920×1080P）。

二、HDTV来源
当今的HDTV源于日本广播协会NHK的Fujio博士的研究成果。HDTV最初构想是让传统电视能接收两倍的垂直解析度和两倍的水平解析度，画面的水平垂直比例为5:3（后来才发展到16:9），和至少两个通道的CD音质的音频。
Fujio博士设想帧率为23.976Hz或更高，且HDTV的每幅图至少达到75万像素，隔行扫描。然而，目前HDTV系统已发展到逐行扫描。

三、高清视频四种编码

高清视频的编码格式有四种，即H.264、MPEG-4、MPEG-2以及WMV-HD。事实上，网络流传的高清视频主要以两类文件的方式存在：一类是经过MPEG-2标准压缩，以tp和ts为后缀的视频流文件；一类是经过WMV-HD（Windows Media Video High Definition）标准压缩过的wmv文件，还有少数文件后缀为avi或mpg，其性质与wmv是一样的。

(1) H.264编码

H.264是由国际电信联盟（iTU-T）所制定的新一代的视频压缩格式。H.264最具价值的部分是更高的数据压缩比，在同等的图像质量，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的 MPEG-2高2～3倍，比MPEG-4高1.5～2倍。正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要1Mbps～2Mbps的传输速率，目前H.264已经获得DVD Forum与Blu-ray Disc Association采纳，成为新一代HD DVD的标准，不过H.264解码算法更复杂，计算要求比WMV-HD还要高。我们知道ATI目前的Radeon X1000系列显卡、NVIDIA的GeForce 6/7系列均加入对H.264硬解码的支持。与MPEG-4一样，经过H.264压缩的视频文件一般也是采用avi 作为其后缀名，同样不容易辨认，只能通过解码器来自己识别。

(2) MPEG-4编码

MPEG-4是网络上常见的一种视频压缩格式，在用于网络流媒体传输方面效果相当不错。这种编码方式多用于HDTV-Rip上，它把原有的高清视频文件按照比例缩小到一定的尺寸，以减少文件的大小，同时画面效果不差于DVD效果，以此来寻求一个画面效果和文件尺寸的平衡。采用MPEG-4压缩的视频文件一般后缀名为avi，与微软的avi格式很容易混淆，从后缀名来看，无法直解区分二者，只能通过解码器来识别。相对于高清视频来说，MPEG-4格式 还显得有点不够用，因此它也不是主流的高清视频信号来源。

(3) MPEG-2 TS编码

高清视频采用的是MPEG-2 TS格式，这是一种视频流格式，主要用于实时传送节目。MPEG-2 TS格式的高清视频文件在网上很常见，一般采用mpg、tp和ts为后缀。采用MPEG-2 TS格式压缩后的高清视频文件通常都相当大，以一部90分钟的电影为例，文件大小通常都在8GB以上，有的甚至超过15GB。在播放以tp和ts为后缀的高清视频文件时也比较麻烦，因为文件中分别包含有AC’3音频信息和MPEG-2视频信息，需要使用专门的软件来进行播放。

(4) WMV-HD编码
WMV-HD则是由软件业巨头微软公司所创立的一种视频压缩格式，压缩率甚至高于MPEG-2标准，同样是2小时的高清视频节目，如果使用MPEG-2能压缩至30GB，而使用WMV-HD这样的高压缩率编码器，在画质丝毫不损失的前提下可压缩到15GB左右。尽管WMV-HD是微软的独有标准，但因其在操作系统中大力支持WMV系列版本，从而在电脑系统得以迅速普及。
纵上所述，从系统要求来看，MPEG-2 TS因为压缩比率最低，文件容量最大，所以对于系统要求也最低；而微软WMV格式的高清视频的播放就需要更高的系统要求，H.264对系统的要求最高。
目前我们无法仅从文件名称、大小上来判定一个高清视频文件的显示格式是720p还是1080i，或是1080p，但是有不少软件可以在播放时显示影片的图像信息，在软件的控制面板中选择对应的选项就可以看到详细的信息。
 
四、HDTV相关参数

(1) 摄影棚HDTV采样率为74.25MHz，是SDTV Rec.601标准的5.5倍。HDTV的像素率为每秒钟60兆像素。其它的参数与SDTV标准基本相同。1920×1080图像格式有两种帧率，30Hz和60Hz，分别对应隔行扫描和逐行扫描，这种图像格式能分别以24Hz和25Hz的帧率传输。

(2) 要以25Hz的帧率传输1920×1080图像，有两种标准化的方法。第一种是SMPTE274M：屏幕上保留1125行，STL增加到2640。称为1080p25格式，使用1125/25光栅。扫描可以是逐行或隔行。
一些欧洲视频工程师不喜欢1125行，他们对此略作修改，形成标准SMPTE295M：1920×1080图像，1250/25/2：1光栅，2376STL。

总体来说，1125是主流。

(3) 对于24Hz，1125行仍然保留，STL增加到2750以实现25Hz的帧率。这称为1080p24格式，在1125/24光栅。此系统用于数字影院（D-cinema）产品。推荐其变种23.976Hz。

(4) 1035i系统
SMPTE240M代表1125/60.00/2:1 HDTV，1988年采纳。1125/60系统，现在称为1035i30，有1920×1035图像格式。目前逐步被1920×1080所取代。