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高清入门知识(2009-06-15 10:43:31)

一.1080p和1080i的区别

二,解决方案介绍

三.接口介绍  视频接口介绍&音频接口介绍

四.高清视频的编码格式

 

一.1080p1080i的区别

  720p和1080i是高清内容最初的两个关键标准,Sky HD、HD DVD和Xbox 360都支持这一标准。所有支持720p和1080i的电视都能标上HD Ready支持高清内容的标签。现在我们回过头来看看电视技术的发展,来讲讲是怎么推出这些标准的。
  在一个CRT电视机里,电子枪射出电子,沿着从左到右从上到下的扫描线打到显示屏上。显示屏上涂有荧光粉,当有电子打在上面的时候,就发出光芒。由于采用了扫描的方法,所以限制了所传送的电视信号的带宽,而且必须和电源的工作频率相一致才行(例如,在英国是50Hz,在美国是60Hz)。结果就只能采用隔行扫描的技术。
  所以需要一个减小带宽的方法,因为早期的电视不能在顶部的画面开始消退之前进行全画面的扫描,结果造成画面亮度和光泽不均匀。为了克服这一问题,整个屏幕被划分为两半,每个循环只有一半的扫描线被更新。这样每秒隔行扫描放送全屏刷新。所以,如果隔行扫描每秒进行50次的话,全屏每秒的刷新频率就是25 次。隔行扫描的问题是,当画面运动得非常快的时候,会在偶数和奇数行出现扭曲。
  随着电视屏幕技术的进步,一个被称为Progressive Scan的技术得以推出,这种技术不再把屏幕划分为奇数行和偶数行。而是从上到下的勾勒出整幅画面。这种方法方法有时候被称为“连续扫描”或者“无闪烁”。
现在是时候我们来讨论一下有关电视分辨率的问题了。
  分辨率:支持高清标准的电视需要在新标准的分辨率下显示画面。分辨率刻意被描述为行分辨率,或者像素。在电视上看见的分辨率取决于两个因素,分别是画面的分辨率和视频信号接收的分辨率。因为视频图像总是长方形的,需要考虑把水平分辨率和垂直分辨率都考虑到。
  垂直分辨率:这是一副画面从上到下能显示的水平线数。老的CRT电视能显示576线,而数字高清电视能够显示720或者1080线。对于人眼而言,这是非常重要的分辨率。
  水平分辨率:这是一副画面从一边到另一边能显示的垂直线数。水平分辨率随着数据源而变化。作为水平分辨率的像素数,对于人眼的普通观看并不是特别重要。
  720p:就是1280x720分辨率。这种高分辨率画面是连续显示的。每一线都同时显示在屏幕上,因此比隔行扫描的图像要平滑的多。
      1080i:就是1920x1080分辨率。不过这种高清图像是隔行显示的。每一个奇数行图像都在每一偶数行图像后面显示出来,当然图像就不会那么平滑。1080i适于表现纪录片和野生动物等题材,但是不是那么适合播放运动和电影类的内容。
  1080p:也是1920x1080分辨率。和1080i的区别就在于1080p不是隔行扫描的。每一线都同时表现在画面上,因此比隔行扫描电视更加的平滑。这是最高的高清标准。
  对于HDTV而言,有两个主要的格式标准:720p和1080i。其画面能够达到传统576线电视的4倍。问题是,大多数高清广播都是采用720p或者1080i的标准,所以不支持1080p也算不上什么大问题。不过,如果你是一个游戏玩家的化,最好还是买一个支持1080p的电视,因为 Xbox360和PS3都将支持这一标准。

 

二,解决方案介绍

纵观市场,目前播放器主要有以下几种方案:

1.Sigma Designs方案。

高清发烧友、对高清质量要求高的用户的选择!Sigma8635是目前主流高清播放机所采用的方案。对比而看,画质、音效都是目前市场上最好的,还带有网络功能,一般都带网卡接口。能外挂蓝光光驱、DVD光驱。HDMI 1.3接口有个别厂家的高清播放机可以达到次时代音频输出。

Sigma的86系列多媒体芯片,是如今高清播放器市场的真正的领军产品.它不仅功能强大,能支持大部分高清格式,而且播放速度流畅,支持DTS源码输出,并拥有强大的网络功能,是购买高清播放器的首选.

这个方案的主要缺陷是价格较高,不支持RM/RMVB,RM/RMVB一般也算不上高清。

  2.Mstar方案。

目前新的全格式高清芯片已诞生,改方案不再有优势。高清平民级的选择。MSTAR的方案的优势,在于支持众多格式,而且可以支持RM/RMVB,毕竟在国内,RM/RMVB的受众是庞大的,而且这个方案的能耗较低,加上价格适中,推出后自然受到热捧。不过,这个方案的缺陷也非常明显:1.不支持DTS,不支持VC-1、WMV视频格式,这对于追求高清视觉享受的玩家来说,是不可接受的;2.不支持网络功能,只能播放本地节目。

3.Amlogic方案。

支持通用格式,不支持一些高清电影格式,不支持容量过大的电影,RMVB最大分辨率1024×576,其它格式720×576,最大的优点可以支持RM/RMVB格式,输出达到了720P,满足大部人的要求

 SIGMA不加入RM更多是基于权利金的因素,国外RM/RMVB不流行主要原因在于版权,与国内情况不同,致力于高端的SIGMA应该不会向RM/RMVB妥协的,毕竟他们不代表高清的趋势。

正如没有十全十美的人一样,同样不会有一款十全十美的高清播放器,对于大多数人来说,如果只是想拥有优于DVD的画质,更容易获得片源,Amlogic方案自然是最适合不过的选择。对网络功能不追求,也不苛求高清画质的话,MSTAR将是最理想的选择。当然,如果你想追求的是真正的高清播放器,那么,SIGMA8635将是不二的选择!

另外,

4.C2方案

5.Realtek方案

6.TI方案

7.intel方案

需要说明的是,这些无屏的高清播放器和有屏的高清MP4所采用的芯片是不一样的,高清MP4一般采用华芯飞、瑞芯微芯片,一般太大容量的高清电影是放不了的,效果当然是有非常大的差别。

 

三.接口介绍

(视频接口)

目前家庭影院中视频系统主要有平板电视与投影机两种,如果要达某些清晰度的视频就需要配备相应的接口才能完全发挥其画质,而视频接口的发展是实现高清的前提。以下就是目前家庭影院视频系统中常见接口。

1.TV接口

TV接口又称RF射频输入,这是在电视机上最早出现的接口。TV接口的成像原理是将视频信号CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后输出,然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程输出成像。由于需要较多步骤进行视频、音视频混合编码,所以会导致信号互相干扰,所以它的画质输出质量是所有接口中最差的。

2. 复合视频接口 

复合视频接口采用RCA接口,也称AV 接口。AV接口其实就是TV接口的变种,它是把音频接口和视频接口区别开,可以避免音频与视频互相干扰而导致的画质下降。

3. S端子 

S端子是近几年比较流行一个输入接口,其实是AV接口的变种,它不再将色度与亮度混合输出,而是分离进行信号传输,这样就避免了设备内信号干扰而产生的图像失真,能够有效地提高画质的清晰程度。严格来说,S端子还是存在信号损失的,但在现有的情况AV信号输入为640线,S端子可达到1024线,能够满足DVD信号输入的需求。目前这种接口在DVD、PS2、XBOX、NGC等视频游戏设备上广泛使用。

4、色差分量接口

  色差分量接口又称为分量视频接口,又叫3RCA。它相比过去的AV接口和S端子,将色差信号分为红、绿、蓝三基色来输入,其分辨率可达到600线以上,可以输入多种等级讯号,从最基本的480i到倍频扫描的480P,甚至720P、1080i等等,其画面将更加的清晰、色彩更加逼真,在画质方面要超过S端子。分量视频接口通常采用YPbPr和YCbCr两种标识。

5.VGA接口

VGA接口又称S-Dub, VGA接口上面共有15针空,分成三排,每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型,绝大多数的显卡都带有此种接口,就是双DVI接口的显卡,一般在附件里也带有1-2个DVI转节VGA的转接头。其工作原理是将显存内以数字格式存储的图像(帧)信号在RAMDAC 里经过模拟调制成模拟高频信号,然后再输出到等离子成像,这样VGA信号在输入端(LED显示屏内),就不必像其它视频信号那样还要经过矩阵解码电路的换算。从前面的视频成像原理可知VGA的视频传输过程是最短的,所以VGA 接口拥有许多的优点,如无串扰无电路合成分离损耗等。

6.DVI接口 

以上所说的五个接口都是模拟接口,而DVI就属于数字接口。DVI与VGA都是电脑中最常用的接口,与VGA不同的是,DVI是以全数字传输的接口,DVI数字接口保证了全部内容采用数字格式传输,保证了主机到显示器的传输过程中资料的完整性可以得到更清晰的影像。而传统的VGA接口是先将数字信号转为模拟信号,再将模拟信号传入数字显示器,最后通过数字显示器内部再次转为数字信号。
由于数字显示器 (液晶
投影机、等离子电视、LCD TV等数字显示产品)采用的是纯数字的设备,那么直接通过数字界面输入数字信号当然会更好,对于我们普通用户来说,购买平板电视能配备DVI则最好。对于投影机来说,DVI接口如果在一般的家用投影机上都会使用,同是属于比较高端的输出接口。   

7.HDMI接口

    目前在视频系统接口中,只有DVI与HDMI属于数字接口,而HDMI接口更是目前国际上最先进的数字电视接口标准,又称为高清数字多媒体接口。HDMI接口仅用一条数据线就能接驳1080p/1080i/720p等高清晰数字信号,使声音和图像真正实现从数字到数字的传输。作为最新一代的数字接口,HDMI已经广泛应用于各种数码产品上,不管是平板电视、DVD碟机、高清播放机,还是投影仪数码摄像机液晶显示器,以及蓝光(促销产品 主营产品)DVD和HD DVD,都少不了HDMI数字信号接口的身影。消费者对HDMI接口的优点都非常了解,这里笔者也不准备再多介绍。总的来说,如果你不想你的显示设备在一年后落后淘汰,那么购买HDMI接口是必需的。

8.USB接口

 数字音源以数字方式处理声音讯号或数据,常见的数字音源有CD、MD、LD、DVD、DV、DAT、DCC等,根据需要,这些机器可通过数字输出、输入接口与其它的音响器材作讯号或数据的传输。如在某些CD机上有DIGITAL OUT的端子,便于外接品质较好的DAC(数模转换器)来提升音质;而在大多数的DVD机上会同样的端子,除同样可用于外接高品质DAC外,更重要的是输出Dolby Digital和DTS数字信号,提供给AV功放(或解码器),以获得5.1声道的环绕声音响效果。音响系统接口与视频系统一样,分为数字接口与模拟接口,音响器材所用的数字接口包括HDMI、DVI、数字同轴接口SPDIF、光纤接口Toshiba Link以及AES/EBU接口格式等,模拟接口包括S端子、复合视频接口、色差分量接口等。其中在HDMI、DVI、S端子、复合视频接口、色差分量接口在上面已经介绍过了,如今主要介绍的是音响系统常用的民用数字接口数字同轴接口SPDIF(民用)、光纤接口Toshiba Link(民用)以及AES/EBU(专业)接口格式。

1、光纤线TOSLINK

光纤线TOSLINK全名Toshiba Link。这是日本东芝公司较早开发并设定的技术标准,它是以Toshiba+link命名的,在播放器材的背板上有OPTICAL作标识,这就是光纤输出端子。现在几乎所有的数字影音设备都具备这种格式的接头。     
Toslink光纤曾大量应用在普通的中低档CD、LD、MD、DVD机及组合音响上。Toslink使用光纤传送SPDIF讯号,分两种类型,一般家用的设备都是用标准的接头,而便携式的器材如CD随身听等,则是用与
耳机接头差不多大小的迷你光纤接头mini-Toslink。光纤连接可以实现电气隔离,阻止数字噪音通过地线传输,有利于提高DAC的信噪比。但是光纤连接的信号要经过发射器和接收器的两次转换,因而会产生时基抖动误差,从而影响声音质量。光纤线常用的材料有塑料、石英和玻璃等,其中玻璃光纤线性能最好,但是价格昂贵。

在市面较为常见的光纤发送器和接收器中日本品牌居多,常见的有TOSHIBASONYSHARP等、它们相互间电气性能是一致的,可以通过光纤线互相连接。如果你的CD机或DVD机提供SPDIF的同轴数字输出,而你的MD只有光纤输入,那你就需要一个数码接头转换器DFT(Digital Format Translator,这是由Core Sound公司开发的,另外Audio-Technica也有出类似的产品),通过这种转换器,你可将同轴SPDIF输出转成光纤(Toslink)。

2、同轴线Coaxial

 同轴线Coaxial的接口标准为SPDIF (Sony/Philips Digital InterFace索尼飞利浦数字接口英文缩写),是由SONY公司与PHILIPS公司联合制定的,在器材的背板上有COAXIAL作标识。它的接头又分为RCA和BNC两种。同轴数字传输线标准接头采用仪器上常见的BNC头,其阻抗是75Ω,与75Ω的同轴电缆配合,可保证阻抗恒定,确保信号传输正确。也就是说在传输的线材搭配上,应该是以适用于传输高频率数字讯号的75欧姆同轴线材作为搭配标准。尽可能使用我们一般常说的“数字线”。

 同轴线Coaxial实际上与我们大家都很熟悉的AV线很相似,它的传输频带较宽,数字音频传输效果很好,数字同轴端子输出的数字音频信号质量要比光纤端子输出的数字音频信号质量略高一些。因此,目前市面上许多数字影音设备都使用一种看起来像AV端子的数字接头来代替BNC线,这种做法对于正确还原是极其不利的。因为RCA头接口一般是用来传输频带较窄的音频信号,对数兆赫的数字信号则难以应付。何况本身没有稳定的阻抗特性,随着使用情况的不同其阻抗亦有所不同,对声音的影响就可想而知了。家里的音响数字器材如果没有BNC端子的话,那也可购买BNC端子转换成RCA端子的转换端子,虽然这种东西对数字传导来说,不是很“卫生”的方法,但倒不失为方便的妥协形式。

3、AES/EBU数字音频接口 

AES/EBU是Audio Engineering Society/European Broadcast Union(音频工程师协会/欧洲广播联盟)的简写,通常使用卡农(XRL)连接。其中AES是指AES建议书AES3-1992“双通道线性表示的数字音频数据串行传输格式”,EBU是指EBU发表的数字音频接口标准EBU3250,两者内容在实质上是相同的,但物理上不能互换,后者输入和输出均采用变压器耦合。两者统称为AES/EBU数字音频接口。      

    AES/EBU是一种基于单根绞和线对来传输数字音频数据的串行位传输协议。不均衡传输时的距离可达100 m,如果均衡传输,则距离更远。AES/EBU提供两个信道的音频数据(最高24 bit量化),信道是自动计时和自动同步的。它也提供了传输控制的方法和状态信息的表示及一些误码的检测能力。它的时钟信息是由传输端控制,来自AES/EBU的位流。它的3个标准采样率是33 kHz,44.1 kHz,48 kHz,当然许多接口能够工作在其他不同的采样率上。

    总的来说,光纤线是用用光传输信号,速度比较快,适合看电影。而同轴线是用金属做介质传输信号,速度没光纤快,但声音比较柔和,这两个数字信号传输必须的接口,一般功放和DVD都带的。AES/EBU数字音频接口用于专业机,平时很少见到。

 

四.高清视频的编码格式
高清视频最常用的编码格式是MPEG2-TS、WMV-HD、H.264和VC-1这四种算法,其中MPEG2由于压缩比例较小,视频所占空间太大,目前已经基本被淘汰。而以微软主推的WMV-HD目前已经渐渐被VC-1这种新标准所取代,在最新的高清片源中也很少有采用这种算法的视频。所以,目前最流行的只有H.264与VC-1这两种编码方式。

H.264
H.264是由ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO/IEC运动图像专家组(MPEG)联合组成的联合视频组(JVT,Joint Video Team)提出的高度压缩数字视频编解码器标准。ITU-T的H.264标准和ISO/IECMPEG-4第10部分(正式名称是ISO/IEC 14496-10)在编解码技术上是相同的,这种编解码技术也被称为AVC,即高级视频编码(Advanced Video Coding)。
H.264是ITU-T以H.26x系列为名称命名的标准之一,同时AVC是ISO/IEC MPEG一方的称呼。这个标准通常被称之为H.264/AVC (或者 AVC/H.264 或者 H.264/MPEG-4 AVC or MPEG-4/H.264 AVC)而明确的说明它两方面的开发者。该标准最早来自于ITU-T的称之为H.26L的项目的开发。H.26L这个名称虽然不太常见,但是一直被使用着。有时候该标准也被称之为"JVT 编解码器",这是由于该标准是由JVT组织并开发的(作为两个机构合作开发同一个标准的事情并非空前,之前的视频编码标准MPEG-2也是由MPEG和ITU-T两方合作开发的--因此MPEG-2在ITU-T的命名规范中被称之为H.262)。一般来说,H.264格式以“.avi”、“.mkv”以及“.ts”后缀比较常见。

VC-1
直到去年年初,活动图像和电视工程师协会(SMPTE)才正式颁布了由微软提出并开发的VC-1视频编码标准,为该格式在下一代DVD中的应用铺平了道路,VC-1被颁布为标准后,SMPTE仍会收取授权费,微软则可从专利中获取一定的版税。
微软是在2003年9月递交VC-1编码格式(开发代号Corona)的,目前已经得到了MovieBeam、Modeo等不少公司的采纳,同时也包含在HD DVD和蓝光中,包括华纳和环球等影业公司也有采用这种格式的意向。VC-1基于微软Windows Media Video 9(WMV9)格式,而WMV9格式现在已经成为VC-1标准的实际执行部分。

VC-1是最后被认可的高清编码格式,不过因为有微软的后台,所以这种编码格式不能小窥。相对于MPEG2,VC-1的压缩比更高,但相对于H.264而言,编码解码的计算则要稍小一些,目前来看,VC-1可能是一个比较好的平衡,辅以微软的支持,应该是一只不可忽视的力量。一般来说,VC-1多为“.wmv”后缀,但这都不是绝对的,具体的编码格式还是要通过软件来查询。

总的来说,从压缩比上来看,H.264的压缩比率更高一些,也就是同样的视频,通过H.264编码算法压出来的视频容量要比VC-1的更小,但是VC-1格式的视频在解码计算方面则更小一些,一般通过高性能的CPU就可以很流畅的观看高清视频。相信这也是目前NVIDIA Geforce 8系列显卡不能完全解码VC-1视频的主要原因。

  

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