【转帖】HDTV及相关概念

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HDTV的概念

  HDTV即High-Definition TV ，高清晰数字电视。这个概念其实可以非常简单地表达出来。所谓“数字”，是相对于原来的“模拟”而言，是指拍摄、编辑、制作、传输、接收等全过程都使用数字技术的电视系统。所谓“高清晰”，则是相对于“标清”（标准清晰度,SDTV）而言。什么才算“高清晰”呢，目前就是三种模式：
1280×720(非交错式，场频为24、30或60)，也即我们平常说的720P。
1920×1080(交错式，场频60)，也即我们平常说的1080I。
1920×1080(非交错式，场频为24或30)，也即我们平常说的1080P。

1080/720的HDTV和DVD在分辨率上差别的示意图如下。



  HDTV的视频信号采用MPEG2进行压缩，音频信号则采用AC3压缩。CHD提供的HDTV精加工作品，通常会用效果更好的DTS等音轨替代原始的AC3音轨，以求得更出色的效果；或者添加不同语言的音轨，制作成双音轨或多音轨版本。

  DVD也是采用MPEG2进行视频压缩的，但这并不意味着能播放DVD的软件就可以播放HDTV。因为DVD采用的MPEG2-PS格式，即MPEG2 Program Stream，主要用来存储固定时长的节目。而HDTV采用的是MPEG2-TS格式，即MPEG2 Transport Stream，是一种视频流格式，主要用于实时传送节目。因此，要播放HDTV视频源，不仅需要播放器有MPEG2-TS解码器，而且还必须有专门的HDTV分离器。从网上下载的HDTV文件，许多是带.tp或.ts扩展名的，要播放它们，首先必须有一个支持MPEG2-TS格式的分离器(Splitter Filter)。分离器的作用就是识别文件真正的格式，将其中的视频流、音频流数据分离出来，并发送给解码器进行解码处理。尽管DirectX里提供了MPEG2格式分离器，但DirectX8以上的版本已取消了对TS流的支持，因此必须另外安装HDTV格式分离器方可。

HDRIP的概念

  HDRip 是HDTVRip的缩写，是用DivX/XviD/x264等MPEG4压缩技术对HDTV的视频图像进行高质量压缩,然后将视频、音频部分封装成一个.avi或.mkv文件，最后再加上外挂的字幕文件而形成的视频格式。实际上是对HDTV的2次压缩，将原来的MPEG2编码重编码为MPEG4编码。

HDTV、HDRIP的相关概念

MPEG 2
  MPEG的全称是运动图像专家组(Moving Picture Experts Group)。MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的、基本方法是——在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。 MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩，其平均压缩比可达50：1，压缩率比较高，且又有统一的格式，兼容性好。
  MPEG-2标准是在继以VCD和MP3为代表的MPEG-1产品成功受到到肯定后，于1994年所推出压缩标准，以实现视/音频服务与应用互操作的可能性。MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，编码码率从每秒3兆比特～100兆比特，标准的正式规范在ISO/IEC13818中。MPEG-2不是MPEG -1的简单升级，MPEG-2在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善。MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为SDTV和HDTV的编码标准。DVD影碟就是采用MPEG-2压缩标准。
  一般采用.mpg、.tp和.ts为后缀的HDTV文件就是采用的MPEG-2压缩的。

 

MPEG4
  近年来，MPEG-4悄悄地在市场上崭露头角，在最新出品的DV（数码摄像机）、PDA、手机，以至于视频点播、卡拉OK、监控系统等产品说明上，都陆续出现“MPEG-4”字眼，一场取代MPEG-2的市场大战似乎即将打响。
  MPEG-4于2000年经国际标准组织ITU和ISO审核后，成为国际视频压缩标准之一。MPEG-4压缩采用了MPEG-4的视频压缩方式，配上 MPEG-1的音频压缩方式（MP3），生成了图像质量接近DVD，声音质量接近CD，却有着更高的压缩比。与以往的“老前辈”MPEG-2相比，MPEG- 4除了具有惊人的数据压缩比，经过MPEG-4的压缩的文件尺寸可以达到MPEG-2的1/3，而仍然保有极佳的音质和画质。可以用最少的数据获得最佳的图像质量，因此满足了低码率应用的需求。
  但是由于MPEG-4标准派生出各种规格，例如DivX、XviD等等，代表着不同规格利益的商业集团和一些支持免费共享资源的技术团体相互争斗的结果，导致各种MPEG-4规格的兼容性很差。在播放MPEG-4压缩的视频文件时，往往让人们不知道如何选择。
  采用MPEG-4压缩的视频文件的视频文件一般后缀名为.avi，很容易与微软的AVI格式混淆，不容易直接从后缀名辨认，只能通过解码器来识别。

WMV-HD
  WMV-HD是由软件业的巨头微软公司所创立的一种视频压缩格式。其压缩率甚至高于MPEG-2标准，同样是2小时的HDTV节目，如果使用MPEG-2最多只能压缩至30GB，而使用WMV-HD这样的高压缩率编码器，在画质丝毫不降的前提下都可压缩到15GB以下。
  WMV-HD，基于WMV9标准，是微软开发的视频压缩技术系列中的最新版本，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，从而在桌面系统得以迅速普及。在性能上，WMV-HD的数据压缩率与H.264一样，两者的应用领域也极其相似，因此在新一代主流视频编码标准霸主地位的争夺之中，双方展开了针锋相对的斗争，而斗争的焦点集中在下一代光盘规格“HD DVD”和数字微波广播电视等领域。
  一般采用.wmv为后缀的HDTV文件就是采用的WMV-HD压缩的。
  目前DVD论坛已经初步批准将微软的MPEG-2、H.264和WMA-HD作为下一代DVD即HD－DVD技术的强制执行标准。

H.264
  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最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。在同等的图像质量条件下，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。
  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。
 
x264
x264是一个基于h.264的免费开源的视频Codec，属于后起之秀，已经受到众多Riper的青睐，但是与Xvid相比，其在解码时对硬件的要求更高。

DivX
  DivX 是一项由 DivXNetworks公司发明的，类似于MP3的数字多媒体压缩技术。DivX基于MPEG-4标准，可以把MPEG-2格式的多媒体文件压缩至原来的10%,更可把VHS格式录像带格式的文件压至原来的1%。通过 DSL或cable Moden等宽带设备，它可以让你欣赏全屏的高质量数字电影。无论是声音还是画质都可以和DVD相媲美。同时它还允许在其他设备（如安有机顶盒的电视、PocketPC）上观看。由于Divx后来转为了商业软件，其发展受到了很大限制，表现相对欠佳，在竞争中处于了劣势。今年6月，DivXNetworks公司推出了最新的Divx6，有一定提高。CHD新近制作的一部分HDrip就采用了这一最新的编码技术。

Xvid
  XviD是一个开放源码的MPEG-4 多媒体解码器，它是基于OpenDivX而编写的。XviD是由一群原OpenDivX义务开发者在OpenDivX于2001年7月停止开发后自行开发的。XviD支持多种编码模式，量化 (Quantization) 方式和范围控，运动侦测 (Motion Search) 和曲线平衡分配 (Curve)，动态关键帧距 (I-frame interval)，心理视觉亮度修正，演职员表选项，外部自定义控制，运动向量加速 (Hinted Me) 编码，画面优化解码等众多编码技术，对用户来说功能十分强大。这也是目前被Riper使用最为广泛的编码技术。

AVI
  是一种视频文件的封包格式,可以理解为容器。AVI——Audio Video Interleave，即音频视频交叉存取格式。1992年初Microsoft公司推出了AVI技术及其应用软件VFW（Video for Windows）。在AVI文件中，运动图像和伴音数据是以交织的方式存储，并独立于硬件设备。这种按交替方式组织音频和视像数据的方式可使得读取视频数据流时能更有效地从存储媒介得到连续的信息。所有的AVI文件都包括两个必须的LIST块。这些块定义了流和数据流的格式。AVI文件可能还包括一个索引块。 只要遵循这个标准，任何视频编码方案都可以使用在AVI文件中。这意味着AVI有着非常好的扩充性。这个规范由于是由微软制定，因此微软全系列的软件包括编程工具VB、VC都提供了最直接的支持，因此更加奠定了AVI在PC上的视频霸主地位。由于AVI本身的开放性，获得了众多编码技术研发商的支持，不同的编码使得AVI不断被完善，现在几乎所有运行在PC上的通用视频编辑系统，都是以支持AVI为主的。AVI的出现宣告了PC上哑片时代的结束，不断完善的AVI格式代表了多媒体在PC上的兴起。

MKV
  MKV是Matroska的一种媒体文件， Matroska是一种新的多媒体封装格式，它可将多种不同编码的视频及16条以上不同格式的音频和不同语言的字幕流封装到一个Matroska Media文件当中!
 
多媒体封装格式
  也称多媒体容器 (Multimedia Container)，它不同于DivX、 MP3这类编码格式，它只是为多媒体编码提供了一个“外壳”，常见的AVl、VOB、 MPEG格式都是属于这种类型。但这些封装格式要么结构陈旧，要么不够开放，正因为如此，才促成了Matroska这类新的多媒体封装格式的诞生。
  Matroska媒体定义了三种类型的文件：MKV是视频文件，它里面可能还包含有音频和字幕；MKA是单一的音频文件，但可能有多条及多种类型的音轨；MKS是字幕文件。这三种文件以MKV最为常见。


AC-3
　1994年，日本先锋公司宣布与美国杜比实验室合作研制成功一种崭新的环绕声制式，并命名为“杜比AC-3”(Dolby Surround Audio Coding-3)。1997年初，杜比实验室正式将“杜比AC-3环绕声”改为“杜比数码环绕声”(Dolby Surround Digital)，我们常称为Dolby Digital。
　杜比AC-3提供的环绕声系统由5个全频域声道和1个超低音声道组成，被称为5.1声道。5个声道包括左前、中央、右前、左后、右后。低音声道主要提供一些额外的低音信息，使一些场景，如爆炸、撞击等声音效果更好。除了超重低音部分外,其余皆是全频段Stereo声道,48KHz,16bit,且现场拍摄时每个声道皆是独立麦克风来录制,所以AC-3的后环绕声道拥有完整的定位能力。
　AC-3发展当初是为了应用在电影院上的,AC-3音效因为胶卷的空间实在有限,所以AC-3音效的数据是存放在胶卷上,齿孔与齿孔的中间,这部分的空间实在太小了,所以杜比的工程师只好将他们认为人耳听不到的地方加以删除,藉以节省空间,这种破坏性的压缩还是会造成失真的,但是为了迁就原有器材上的限制,这也是逼不得已的做法
　AC-3数据的流量,两声道是192Kbps,大约是未压缩数据的8分之一大小,5.1声道的流量是384Kbps~448Kbps,最高可提升到640Kbps,越大的数据流量代表越小的压缩比例,音质相对的会更好,可听到的细节也会多,但Dolby AC-3将S/N比控制的很好,所以影响的重点就是可听到的细节多寡与否了.

DTS
为 Digital Theatre System 的缩写，即数码影院系统。它是1996年底推出的一种源自剧院模式开发的数码环绕声系统。DTS 系统不仅具有 AC-3 相似功能，更加强了其纵深定位交叉效果。DTS 芯片容量为 1536kbps，压缩传输比为 4:1；而 AC-3 芯片容量为 448kbps，压缩比为 10:1。正是由于DTS 信息容量的增加，音色更加优美，不但可以聆听 Hi-Fi 音乐，同时也可以欣赏爆棚影视软件。
　由于DTS 以 20bit 在 48kHz 的频率中工作，提供 6 声道信息，它所创造出的音域环绕声效果，能满足众多AV 发烧友最挑剔的要求。听音者完全被这种气势所包围，真正体验360 度数码环绕音响效果。　　
　DTS 和杜比数字在音质上有着明显的不同，前者声音力度强劲，声音的上升和切入都很尖锐，音场的透明感清晰可闻，尤其是丰富的低音效果表现得更加激烈火爆。后者在低音方面缺少丰富的力度，声音的上升和切入就显得有些暧昧。也就是说DTS 在某些细节和分辨力方面比AC-3还略胜一筹。它的另一个特点是能重放发烧友追求的HDCD，这就意味着DTS的声音表现能显著地超越目前任何最好的CD 录音。目前市面上已经有不少DTS格式的CD出品了。
从技术上讲，DTS与包括Dolby Digital在内的其它声音处理系统是完全不同的。Dolby Digital是将音效数据存储在电影胶片的齿孔之间，因为空间的限制而必须采用大量的压缩的模式，这样就不得不牺牲部分音质。DTS公司用一种简单的办法解决了这个问题，即把音效数据存储到另外的CD-ROM中，使其与影像数据同步。这样不但空间得到增加，而且数据流量也可以相对变大，更可以将存储音效数据的CD更换，来播放不同的语言版本。