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高清显示技术漫谈

2010-06-29 16:50:12   来源:www.ele169.com    查看次数:2596         
简介:随着生活水平的提高,人们对电视或者DVD等音视家电的欣赏要求也越来越高,不仅要求大屏幕,而且希望显示的图像清晰逼真,声音和图像具有立体感。当前家电领域“高清电视”或“高清显示技术”就是一个与此相关的 ...

随着生活水平的提高,人们对电视或者DVD等音视家电的欣赏要求也越来越高,不仅要求大屏幕,而且希望显示的图像清晰逼真,声音和图像具有立体感。当前家电领域“高清电视”或“高清显示技术”就是一个与此相关的热门话题。

一、  电视扫描技术原理

电视机屏幕显示的图像是由摄像机将光信号转换成电信号再通过同轴电缆传输到电视接收机,或者由电视信号发射塔将信号发送到空间,由电视接收机将其转换成图像信号。在电视信号发送端是将代表图像的像素按预定顺序一个一个地传送,由于人眼存在视觉惰性,即只要信息传送的速度足够快,人眼就会感觉不出像素的传输过程,而是以为图像是完整的在同时发亮。在电视技术中,将这种传送图像显示信号的方式称为扫描。

图像扫描方式分逐行扫描和隔行扫描两种。像素以电子束的形式从左至右、从上而下逐行依次扫描的方式称为逐行扫描。逐行扫描形成的光栅示意图如图1所示。

1逐行扫描示意图                       2逐行扫描帧扫描逆程示意图

 

电子束沿水平方向的扫描称为行扫描。其中从左至右的扫描称为行扫描正程,简称行正扫,如图1中的实线所示。从右至左的扫描称为行扫描逆程,简称行回扫。如图1中的虚线所示。对于每一幅图像来说,扫描行数越多,对图像的分解力越高,图像越细腻;但同时电视信号的带宽也就越宽。电子束沿垂直方向的扫描称为帧扫描。其中从上至下的扫描称为帧扫描正程,简称帧正扫,从下至上的扫描称为帧扫描逆程,简称帧回扫。图1同时也表示为帧扫描正程的扫描轨迹,图2为帧扫描逆程的回扫轨迹。实际上,行扫描和帧扫描是同步进行的,即在水平方向扫描的同时又在垂直方向移动,运动轨迹为水平和垂直两个方向的合运动。由于水平方向的扫描速度远大于垂直方向的速度,导致在荧光屏上形成了一条条略微斜向下的水平亮线,几百行密集的扫描亮线构成一个发光面。逐行扫描满一个屏幕即为一帧,又称为一场。

隔行扫描是将一帧图像分成两场来扫描,第一场扫奇数行(如图3的左图),第二场再扫偶数行,二场的图像叠合在一起构成幅完整的图像,如图3所示。

 

 

3隔行扫描图像示意图 

  

隔行扫描的光栅示意图见图4所示,电子束扫完第1行后回到第3行开始的位置接着扫,如图4 (a)所示;奇数行扫完后接着扫偶数行(图4b)所示),这样就完成了一帧的扫描(图5)。由此可以看到,隔行扫描的一帧图像由两部分组成:奇数场和偶数场,两场合起来组成一帧。因此隔行扫描形式显示的一幅图像实际上是扫描两遍完成一幅完整的图像。

隔行扫描为了使传送的活动图像有连续感而不产生闪烁,需每秒扫描50场,即场频为50Hz。而两场为一帧,则每秒扫描25帧画面,即帧频为25Hz,因此采用隔行扫描的方式可以降低帧频,因此压缩了图像信号频带宽度。

二、  高清(HD)视频

人们常讲的高清显示,英文为“High Definition”,即“高分辨率”,它包含:高清电视、高清设备、高清格式和高清电影四个方面。高清电视,又叫“HDTV”,是美国电影电视工程师协会(SMPTE)确定的高清晰度电视标准格式。电视的清晰度,是以水平扫描线数来表征的,常见的电视扫描格式有:

1480i格式,525条水平扫描线,480条垂直扫描线,屏幕比例43 169,隔行扫描,帧频60Hz,行频15.25KHz,清晰度和NTSC制的模拟电视相同。

2480P格式,525条垂直扫描线,480条垂直扫描线,屏幕比例43 169,分辨率为640×480,逐行扫描,帧频60Hz,行频31.5KHz。清晰度和逐行扫描的DVD相同(简称标清格式)。

31080i格式, 1125条水平扫描线,1080条垂直扫描线,屏幕比例169,分辨率为1920×1080,隔行扫描,帧频60Hz,行频33.75KHz。标准数字电视显示格式(简称高清格式)。

4720P格式, 750条水平扫描线,720条垂直扫描线,屏幕比例169,分辨率为1280×720,逐行扫描,帧频60Hz,行频为45KHz。标准数字电视显示格式(简称高清格式)。

51080P格式,1125条水平扫描线,1080条垂直扫描线,屏幕比例169,分辨率为1920×1080,逐行扫描,是标准数字电视的专业显示格式(简称全高清格式)。

目前商场出售的平板大屏幕电视包括液晶和等离子电视,一般均能支持上述高清电视信号播放,但实际显示的图像是否能达到分辨率1920×1080,则取决于屏的性能,为此有些电视机标出“全高清”(Full HD)以示区别,表示能实现支持物理分辨率为1920×1080的全高清标准图像。

三、  高清电视的现状与发展

高清电视(HDTV)在20世纪90年代问世以来,以其高分辨率、环绕立体声和影院效果的享受成为电视技术发展的热点,并已经在部分发达国家开始普及。譬如美国75%以上的家庭通过有线电视收看高清频道,90%的电视台播出节目中55%是高清节目,黄金时段高清节目占85%;欧洲国家也已经从2004年开播高清节目;日本和韩国在高清电视方面也已经进入普及阶段。全球高清电视用户数到2012年达到1.8亿户(见表1所示),与此相配套的高清电视机产量在近年来也有较大的增长,2007年全球生产1.96亿电视机,其8300万台是高清,占42%,2012年全球高清电视的产量预计将达到2.4亿台。

                   1全球高清电视用户数预测

时 间

2007

2008

2009

2012

全球高清电视用户数(百万)

24.5

43.5

69.3

178.6

我国也是从20世纪90年代开始关注“HDTV”的发展,在2001年试播数字高清电视节目,2008年我国开播地面高清电视节目,根据广播影视科技“十一五”规划的要求,2010年我国达到10套以上高清节目制作能力,2015年将停止模拟电视播出,实现数字广播电视的全国覆盖,具体发展进程见表2所示。

               2中国数字高清电视发展时间表

时 间

2008

2009

2010

2015

发展要求

8个奥运城市开播地面高清

37个省会城市,254个地级城市开播国标地面高清

2477个县级城市开播国标地面广播

关闭模拟电视

 

 

  高清电视得以发展的基础是数字电视,就全国来说,数字电视的市场还有待培育和开发,而且我国各地区的经济发展水平、地域情况差别较大,数字高清电视的发展策略也不同,表3是针对我国不同地区的数字高清电视的发展的市场情况和发展策略。

       3 我国不同地区数字高清电视发展策略

数字电视应用市场

信号传输方式

目前的应用情况

拟采用的接收

显示装置类型

农村、郊区、

小城市

无线传输

共计3.3亿用户,只有100万数字用户,3亿多用户只能收看有限的模拟电视节目

数字电视机顶盒

大、中城市

无线传输/同轴电缆

1.25 亿电视用户,其中数字用户已达到4600万,8000万户需要数字化转换

平板数字电视

数字机顶盒

新开发应用媒体

无线传输

便携移动设备有3000万潜在用户

 

手持、 USB接收设备

 

四、  观看高清视频节目途径

观看数字高清节目的途径或方法有很多,除了通过数字高清视频广播、宽带网络电视IPTV)外,还可以采用蓝光DVD以及高清硬盘播放器等。下面对此作一简单介绍。

1)蓝光DVD播放器用于播放高清视频节目(图6),蓝光DVD光盘尺寸与普通DVD相同,

           6 蓝光DVD播放器

但存储容量是普通DVD5倍,它支持1920×1080 Full HD画面以及7.1声道的HD环绕声,一张蓝光DVD光盘可以让您欣赏2个小时的高清视频或11个小时的标清视频,也能播放CDDVD蓝光DVD碟片的价格目前基本在80100/片。

2)硬盘高清播放器用于播放高清视频节目,高清播放器采用专用的信号处理芯片,可以支持多种高清音视频格式的高清节目,目前比较常见的高档硬盘高清播放器有TVX HD M-6600N处理芯片REALTEK RT1283)(图7所示)、亿格瑞EG-M31(处理芯片Sigma SMP 8635)等,中档硬盘播放器有天敏DMP550(处理芯片AML8 626 H)以及汤姆逊L6(处理芯片AML7228)(图8所示)等。

 

  7 TVX HD M-6600N播放器                     8汤姆逊L6 播放器

硬盘播放器一般均支持高清视频播放,常见视频编码有H.264VC1WMVMPEG1/2/4DivxXvid等,视频文件格式有:MKVTSTPAVIMPGM2TSVOBMOVMP4ASFDAT等,支持显示的分辨率为:480i/576i/480P/576P/720P/1080i/1080P,提供的视频信号输出接口有:HDMI(V1.3)、色差输出(Y/Pb/Pr)和复合视频输出(Composite),提供的视频信号输入接口有:USB2.0、硬盘ESATA端口(或者可以内置硬盘)以及10/100M网络接口,支持局域网络视频共享和从因特网BT下载高清视频片源。由于可以从网络下载高清视频或者拷贝到硬盘,片源成本相对比较低,因此是一种比较经济和便捷的观看高清视频的方法。

3)带高清视频播放卡的台式电脑(HTPC),利用电脑观看高清视频,优点是无需另外增添专用播放设备,但缺点也比较明显:第一,功耗高,电脑的功耗绝对高于一般的播放器;第二,体积大,HTPC的体积跟目前的高清播放机无法相比较;第三,观看效果差,目前的高清播放机大多是用平板电视机作为图像显示器,而HTPC是采用电脑显示器观看高清视频,因此直接的观看效果还不能与前者相比较,而且地面数字电视接收之类的功能也是目前的HTPC所不具有的。

4)带USB接口的平板电视机播放高清节目(见图9),可以选购带有USB接口的平板电视,譬如海信V67PK等,他们支持播放H.264视频,还支持AViRMVBMPEG2MPEG4等多种格式的文件播放,同时还可以直接播放音乐、图片和文本。

 

9 USB接口平板电视机示意图

 

 

通过前面的介绍可见,数字电视(包括高清)产业目前正面临一个蓬勃发展的阶段,随着媒体和娱乐等产业的不断发展,数字高清视频正逐步成为大众重要的娱乐方式之一,数字高清视频产业的巨大潜力已经显现。数字电视和高清是在市场需求的推动下兴起的,随着网络环境的改善和高清片源成本的降低,消费者对大屏高清的需求必将促进数字高清产业的快速发展。我们有理由相信,数字高清电视的未来市场前景非常美好。

责任编辑: admin

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