高清晰度电视


高清晰度电视 (正體)

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高清晰度电视 (HDTV,High Definition Television),中国和香港常称之为高清电视高解像电视,而台湾则常称之为高画质电视,是一种电视业务下的新型产品,原ITU-R给高清晰度电视下的定义是:“高清晰度电视应是一个透明系统,一个正常视力的观众处在距该系统显示屏幕高度的三倍距离上所看到的图像品质,应该得到有如观看原始景物或表演时所得到的印象”。其水平和垂直清晰度是常规电视的两倍左右,并且配有多路环绕声。

高清电视是指传送的电视信号能达到的分辨率高于传统电视信号(NTSCSECAMPAL)所允许的范围。除了早期在欧洲和日本的模拟信号格式之外,高清晰度电视是通过数字信号传送的,因此介绍的时候也会一并介绍数字电视

历史上,“高清电视”这个词曾被用作1930年开发的电视标准,以代替早期的试验系统。虽然在此之后 Philo T. Farnsworth、John Logie Baird和Vladimir Zworkin各自研发出不同的电视系统,但是分辨率并不是区分他们技术的主要指标。在二、三十年代后期给喧嚣的市场带来的只是专利纠纷和诉讼。大多数专利到二战之后基本上都已过期,整个世界没有统一的电视标准,市场一片空白,PAL、NTSC、SECAM和其他一些模拟讯号的标准使用了大半个世纪。

HD-Ready”(已设有高清晰度电视功能)和“HDTV-compatible”(兼容高清晰度电视频号)这两个词语,已为广泛的电子厂商所使用;它们表示该电视或者显示设备可以通过一种新设计的HDMI讯号接口来接收视频;而它的目的是在保护版权之下,确保数字信号只是通过这单一接口进行传输。HD-Ready的电视并不是一定要能够显示1080线的视频,或者是没有经过插补的720线全分辨率高清晰度标准,但另一方面,兼容高清晰度的电视,通常只是一个带有HDMI接口的标准分辨率的电视。因此在使用HD-Ready的高清晰度电视,以及使用HDTV-compatible的高清晰度兼容的电视时,往往很容易使人混淆。

目录

标号

在谈到高清电视的时候,传输格式通常用以下的标号来解释:

  • 显示器分辨率的线数
  • 逐行的帧数(p)或者交织的场数(i)
  • 每秒的帧数或者交织的场数

举例来说,720p60就是1280×720象素,以每秒60帧的速度逐行编码(60赫兹);1080i50就是1920×1080像素,每秒50个场的速度交织编码(25帧)。通常帧和场的速率是不考虑的,常遇到的不是50就是60赫兹,除了1080p例外,一般的高清电视支持1080p24,1080p25或者1080p30。 帧和场的频率也可以没有分辨率来表示,举例来说24p就是每秒24个逐行帧,50i就是每秒25个交织的帧。

标准分辨率

Visual comparison of common TV display resolutions.

图示请参见后述网页[1]

标准帧和场的速率

  • 24p(电影胶片)
  • 25p
  • 30p
  • 50p
  • 60p
  • 50i(PAL)
  • 60i(NTSC)

与标准电视比较

高清电视的分辨率至少是标准电视的两倍,因此和一般的DVD和模拟电视相比,它可以展现更多的细节,而且传输高清电视的技术标准,使得无需使用信箱技术就可以处理16:9的画面,大大提升了显示效果。

图像比较

格式安排

适宜广播的电视格式应是配合记录内容的特性和记录媒介的格式。场频和帧频应该和视频源相吻合,分辨率同样也应吻合。从另一方面来说,高分辨率意味着需要超过已有条件的带宽。有损压缩率在所有数字高清电视系统中使用,但是会产生图像失真。

摄影用胶片是典型的高清晰记录媒介以每秒24帧进行记录。根据现有的带宽和图像中细节和质量的数量,适宜传输视频的格式是720p24或者1080p24,如果在PAL制的国家电视上显示,就要稍微加速4%达到每秒25帧。在NTSC制(60帧/秒)国家,就要使用一种3:2下拉技术。第1个电影帧代表3个视频场(1/20秒),第2个电影帧代表2个视频场(1/30秒),然后重复处理,达到每1/12秒显示2电影帧的正确速率。(参见:电视电影)

(高清电视之前)记录在录像带上老的内容,诸如Betacam SP是以480i60或者576i60记录的。这些需要转化成高清晰度格式(720p)来在电视上播放,但是消除交织以达到通常的720p格式可能会造成图像失真或者滤波影响最终输出的分辨率。(参见:反交织)

非电影的高清电视节目以720p或1080i格式来录制,具体采用那种格式是依据电视台的指定,但是在不同情况下,影响格式选择的因素很多。通常来说,720p更适于快速动作节目因为他使用了逐行的场,相对的1080i使用交织场就会降低快速动作节目的画面质量。而且720p经常作为在因特网上传播的高清视频的格式,因为所有的电脑显示器都是逐行显示的,绝大多数图像卡在实时反交织视频的时候进行优化。720p的视频相对与1080i或者1080p占用更小的存储空间,对解码的要求也较低,而且很少有人能够不使用缩放就可以显示1920×1080的分辨率。720p就可以在普通的1280×1024的LCD显示器上显示最高分辨率,这类显示器的价格低于250美元。而一台能够显示1080i的LCD显示器则要超过400美元。

在北美,FoxABCESPN(ABC和ESPN是迪士尼拥有的)就在播放720p格式的节目,NBC,Universal-HD(通用电器拥有),CBS,HBO-HD,INHD,HDNet和TNT现在播放1080i格式的节目。

有调查资料显示,实际上很多普通消费者并不知道数字电视信号还存在高清与标清之分。美国消费电子协会将数字电视分为高清晰度电视(HDTV)、增强清晰度电视(EDTV)和标准清晰度电视(SDTV)三大类。其中高清晰度数字电视水平分辨率应至少达到720线,屏幕宽高比应为16:9。所谓分辨率指的是,电视机的显示图像由许多像素点构成,屏幕上像素点越多,则称为分辨率越高。如果一个屏幕分辨率为1024×768,则其每行有1024个像素点,每列有768个像素点。传统标准清晰度的显示器,点的像素为720×576,高清晰度的显示器点的像素为1920×1080,也就是常说的1080线。

  而真正的数字电视不仅是电视接收机,还包含了发送、传输和接收的全过程。高清晰电视的节目源分辨率是标准清晰度节目的4倍以上,这就造成了高清信号传输与标清信号传输的带宽不同,“可以传输4套标清节目的带宽现在只能传输一套高清节目。”有关专家介绍道。

技术细节

MPEG-2是最常用的数字高清电视节目的压缩编码,虽然他支持4:2:2YUV色彩二次抽样和10bit量化,然而高清电视传输却使用4:2:0和8bit量化来节省带宽。有些电视台正打算使用MPEG-4作为节目的压缩编码。一些德国电视台已经随DVB-S2一起开始使用MPEG-4(ProSieben, Sat1 和3个新开播的台)。推荐使用的接收器是HUMAX PR-HD 1000,同时其他一些扩展板卡也宣称支持。似乎所有欧洲的高清电视将会使用Mpeg-4,而爱尔兰迄今为止还没有任何数字电视,他们正在考虑对所有陆地电视台的标准清晰度和高清电视节目使用MPEG-4编码。

高清电视能够拥有剧院式的音效是他利用了杜比数字编码格式(AC-3)可以支持5.1环绕声。

原来的高清信号象素屏幕纵横比是1.0,或者是1象素长=1象素宽。新的高清压缩和录制格式(高清录像机)使用矩形象素来取得更大的压缩率,打开高清电视的消费市场。

如欲了解更多技术细节请参看高清录像机,ATSCDVBISDB

非技术语言来表述高清电视的优势

  1. 所有商业化的高清全部是数字格式的,因此信号要么传输的是优质的图像——这个图像由一系列静止的高像素图片组成——要么根本就没有图像。你不会看到飘满雪花,有其他颜色,上下跳动的画面。
  2. 大多数高清节目和电影将会以16:9的比例推出,半宽屏的格式。(虽然一些电影是用更宽的比例(如 2.35:1)制作的,但是还是会在16:9的电视上出现信箱似的黑框)旧的电影和节目仍然是用4:3比例,如果用另外一种信箱格式的版本显示,会在16:9的电视的左右两边出现黑框(对全屏显示这个词的使用不当)或者,可以放大图片来充满整个屏幕,然而这会造成显示失真,画面破损。
  3. 信号更为干净,色彩更逼真。
  4. 全部显示的画面信息将是原来2到5倍。扫描线之间的距离更小,甚至没法发觉。
  5. 在2006年春要发售两种预格式的碟片,一种叫做HD DVD,另一种叫做蓝光光盘。两个系统皆向下兼容,可以播放现有的DVD,并且能够从中截取出接近高清电视质量的图片,但是两种系统原本是不兼容的,不过现在已经有一些厂商生产出可以兼容播放这两种格式碟片的系统。
  6. 更高的透明度,和清晰度使得在大屏幕电视上收看节目更为舒服、惬意。

运用高清技术的立体3维电视还无法实用

一些诸如:"北极特快车",迪士尼的"四眼天鸡"和预计将要在2006年发布的其他6部动画片,将会发售使用可以在家里观看,具有3维效果的碟片,碟片格式尚不定,可能是一种或多种。发现高清频道现在已经播出了少量的3维效果的科学节目。绝大多数3维技术的专家预言随着高清电视的普及视频和动画技术的使用将越来越多。

早期的高清电视系统

法制 755i

MUSE

主条目:Multiple sub-nyquist sampling Encoding

运行的MUSE

HD-MAC

主条目:HD-MAC


现行系统

澳大利亚

巴西

加拿大

欧洲

欧州各国采用 DVB-T标准早已开播高清晰电视节目并已经技术成熟,目前各国电视媒体都在进行高清电视节目的播出。

日本

日本从2000年12月1日开始进行卫星数字电视播出,2003年12月1日开始地面数字电视高清晰节目正式播出并迅速展开.采用的是NHK自主研发的技术,目前全日本所有电视频道都有在播出高清晰电视节目,但因投入较早,设备仍然以数码录相带设备为主.

韩国

韩国文化广播公司的HDTV转播车

自2005年起,韩国采用ATSC标准,每周至少播放10个小时的高清电视节目。至今高清电视节目已成为电视节目的主流。

新加坡

自2006年3月31日开始,新传媒TV HD5采用 Mediacorp (broadcasting HD in DVB-T)和 Starhub CableVision (DVB-C)两种标准开始试播高清晰电视节目。

美国

主条目:ATSC

美国于1983年成立ATSC委员会负责制订美国的HDTV标准,经过多年提案评比与测试,美国联邦通信委员会于1998年正式将ATSC规格完全定案。[1]技术上采用MPEG2-TS数据流并可传送1080p分辨率的讯号。目前除美国本土外,加拿大洪都拉斯巴哈马墨西哥韩国也使用此种规格。

中国

2006年1月1日开始,中国中央电视台(央视)正式利用亚洲四号卫星向全国启播一条高清电视收费频道。央视欲利用此高清频道发送2008年北京奥运赛事,但因收益不佳被迫停止播出收费高清电视节目。另外,上文广和电影频道亦开播有两条收费高清电视频道。

免费地面广播方面,央视在2008年1月1日开播了一套地面高清免费频道,但仅限于北京地区观众通过UHF第33频道进行接收;奥运会期间改用此频道播出了部分赛事,目前已普及到上海天津等奥运协办城市。此外,北京电视台也在同年7月开播了一套免费地面高清电视频道,暂名"BTV奥运高清",利用中央电视塔第14频道播出.

香港

慈云山、青山、金山、九龙坑山、南丫岛、飞鹅山 的数字电视主发射站和其他33个辅助发射站

亚洲电视高清频道的台徽
无线电视高清翡翠台的台徽

免费地面广播方面,两间免费电视台已于2007年12月31日开始高清广播,无线电视推出一条全日广播的高清翡翠台(High Definition Jade);而亚洲电视高清频道(aTV HD)则会每天播放2小时。两者皆向政府承诺投资最少四亿发展数字电视。[2]启播当日,本港只有一半人口可以收看高清电视节目。[3]

初期两台计划采用传送编码并不相同,亚洲电视选用普及多年的MPEG2提供高清节目,而无线电视则主张采用比较先进的H.264,最终于同年10月,亚视决定跟随无线使用H.264制式。[4]

MPEG2优点是技术成熟,但因为数字频道的带宽限制,不能进一步发展1080p等更高清晰度的广播。[5]H.264优点是压缩效率高,只需要一半带宽就能达到MPEG2的相同画质,可在同一条频谱内传送更多频道。另外,H.264还被欧洲广播联盟(EBU)推介的技术标准。[6][5]

而收费电视经营商now宽带电视则早已在2007年8月推出具720p清晰度的足球频道now Sports HD(第660频道),但月费将比標清服务高50%至60%。[7]

澳门

现时大部分澳门市民通过公共天线公司,收看香港两间免费电视台的节目。多间公共天线公司已做好测试的准备,安装了解码器的市民可率先感受数字广播的新体验,包括香港第一条標清二十四小时免费新闻财经频道。[8][9]

澳门广播电视有限公司于2008年7月15日起,对以高清数字广播的澳视高清新频道进内联部测试,并计划于北京奥运期间正式推出。[10]

台湾

台湾公共广播电视集团正在推动其HDTV二年建置计划,从台湾南北两大都会区开始逐步建立发射台,已于2008年5月15日开始工程试播,再逐步建立其他地区的播送能力。根据前项计划之施内联容,台湾将成立第一个无线数字HDTV频道“HiHD”,并采用欧洲规格的DVB-T来传送分辨率为1080i的HD讯号。收视户需具备“内置可接收HDTV数字信号”的电视机并加装 UHF(特高频)天线;或购买“第二代地面波数字电视机上盒”并加装UHF天线,以接收、转换讯号,然后利用HDMI或色差端子讯号线,连接至高画质电视机观赏HiHD频道。 频道节目规划有以下五类:

纪录片:国内外生态纪录片、人文历史、科学探索等。如:公视自制之“福尔摩沙的指环”、“野性兰屿”纪录片

戏剧节目:连续剧、单元剧、电视系列剧。如:《我在垦丁*天气晴》、《实习医生》、《篮球火》。

文化艺术:各类音乐、表演艺术转播。

休闲娱乐:综艺、旅游或美食观光节目等。

运动赛事:运动赛事转播,如2008北京奥运赛事。[11][12]

2008年3月7日中华电信多媒体内容传输平台(MOD)开播HDTV节目(2008年北京奥运棒球“8抢3”资格赛仅限3月7日至3月14日),但收视户必须先安装“光世代”(FTTx)下行10Mbps、上行2Mbps,使用的机上盒必须是“MOD205”,机上盒遥控器必须是“MRC-23”,建议使用支持1080p或1080i节目讯号的电视机,同时必须使用HDMI界面(若使用色差端子,则必须请工程师来更新机上盒轫体);符合上列条件的收视户,不需申请,即可在MOD的“HD高画质”专区直接点选、收看各HDTV节目。[13]

录影、压缩和录影媒体

未来媒体

广播设备

VP6

可式媒体D-VHS 与 蓝光光盘

主条目:D-VHS
主条目:BD


硬盘录影机

一种是改良了的机顶盒,有固定或可以拆除式的内置硬盘,把接收的信号录进硬盘内。

另一种方案是在PC笔记本计算机上安装高清USB手指,是传统内置式的电视卡的进化型。

高清摄影机

高清电视地面广播系统对照表

三个系统主要特点
系统 ATSC DVB-T ISDB-T
讯源编码
图像 Main Profile syntax of ISO/IEC 13818-2 (MPEG-2 – Video)
音频 ATSC Standard A/52 (Dolby AC-3) ISO/IEC 13818-2 (MPEG-2 – Layer II Audio) and Dolby AC-3 ISO/IEC 13818-7 (MPEG-2 – AAC Audio)
传送系统
通道编码
外部编码 R-S (207, 187, t = 10) R-S (204, 188, t = 8)
Outer interleaver 52 R-S block 12 R-S block
内部编码 rate 2/3 trellis code PCC: rate 1/2, 2/3, 3/4, 5/6, 7/8; constraint length = 7, Polynomials (octal) = 171, 133
Inner interleaver 12 to 1 trellis code bit-wise, frequency bit-wise, frequency, selectable time
Data randomization 16-bit PRBS
调变 8-VSB and 16-VSB COFDM
QPSK, 16QAM and 64QAM
Hierarchical modulation: multi-resolution constellation (16QAM and 64QAM)
Guard interval: 1/32, 1/16, 1/8 & 1/4 of OFDM symbol
Two modes: 2k and 8k FFT
BST-COFDM with 13 frequency segments
DQPSK, QPSK, 16QAM and 64QAM
Hierarchical modulation: choice of three different modulations on each segment
Guard interval: 1/32, 1/16, 1/8 & 1/4 of OFDM symbol
Three modes: 2k, 4k and 8k FFT

数据来源

  1. ^ Advanced Television Systems Committee:《history of ATSC》。http://www.atsc.org/fccdtv.html, (英文)
  2. ^ 广播事务管理局秘书处.《《广播事务管理局二零零五年十二月十七日会议:亚视与无线有关数字地面电视节目服务的投资计划》》,广播事务管理局新闻稿,2005年12月17日.于2007年6月4日查阅. 
  3. ^ 明报.《半数市民率先体验 覆盖率明夏增至75%》,雅虎香港新闻,2007年11月27日. 
  4. ^ 香港立法会(2007年11月12日).数字地面电视广播推行进度(PDF).
  5. ^ 5.0 5.1 EBU(2005年5月1日).FUTURE HIGH DEFINITION TELEVISION SYSTEMS(PDF). 技术建议,同时可参阅1080p
  6. ^ 香港特别行政区电讯管理局.《数字地面电视广播服务技术制式(英文)》,香港特别行政区电讯管理局,2006年6月4日.于2007年6月4日查阅. 
  7. ^ 王晨燕(2007年7月20日).香港now宽带下月首播高清英超
  8. ^ 亚洲电视新闻(2007年12月30日).澳门电视观众可收看香港高清及標清频道
  9. ^ 澳门每日时报(2007年12月30日).Digital broadcasting to be available by local Cable TV.
  10. ^ 澳广视对地面数字广播进内联部测试
  11. ^ 台湾公广集团:《高画质电视与第二单频网建置计划》。2007年http://www.pts.org.tw/~web02/2years/hdtv-1.htm, (正体中文)
  12. ^ 《公视新闻稿-新闻局补助、公视建置 台湾第一个高画质无线数字电视频道HiHD开播》2008年5月16日
  13. ^ 中华电信MOD官方网站,进入后在左方菜单上点选“HD高画质”。(正体中文)

参看

外部链接

维基语录上的相关摘录:
高清晰度电视
维基词典,自由的词典中检索HDTV






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