高清视频HDTV技术标准简介

发布:2011-09-06 | 作者: | 来源: tangyaohua | 查看:303次 | 用户关注：

一、高清视频标准：何谓HDTVHDTV是DTV标准中最高的一种，即HighDefinisionTV，缩写为HDTV，拥有最佳的视频、音频效果。DTV是一种数字电视技术，是目前传统模拟电视技术的接班人。所谓的数字电视，是指从演播室到发射、传输、接收过程中的所有环节都是使用数字电视信号，或对该系统所有的信号传播都是通过由二进制数字所构成的数字流来完成的。此外DTV技术还可分为LDTV（LowDefinitionTeleVision）低清晰度电视，其图像水平清晰度大

一、高清视频标准：何谓HDTV 

HDTV是DTV标准中最高的一种，即 High Definision TV，缩写为HDTV，拥有最佳的视频、音频效果。DTV是一种数字电视技术，是目前传统模拟电视技术的接班人。所谓的数字电视，是指从演播室到发射、传输、接收过程中的所有环节都是使用数字电视信号，或对该系统所有的信号传播都是通过由二进制数字所构成的数字流来完成的。 

此外DTV技术还可分为LDTV（Low Definition Tele Vision）低清晰度电视，其图像水平清晰度大于 250线，分辨率为 340× 255，采用4：3的幅型比，主要是对应现有 VCD的分辨率量级；标准清晰度电视（SDTV Standard Definition TeleVision）其图像水平清晰度为500--600线，最低为480线，分辨率为720×576，采用4：3的幅型比，主要是对应现有DVD的分辨率量级。目前应用于广播级的后期制作中的视频标准主要是SDTV及HDTV。和模拟电视相比，数字电视具有高清晰画面、高保真立体声伴音、电视信号可以存储、可与计算机完成多媒体系统、频率资源利用充分等 多种优点。

HDTV规定了视频必须至少具备720线非交错式（720p，即常说的逐行）或1080线交错式隔行（1080i，即常说的隔行）扫描（DVD标准为 480线），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 信号并进行数字化处理重放。 

HDTV有三种显示格式，分别是：720P（1280×720，非交错式，场频为 24、30或60），1080 i（1920×1080，交错式，场频60），1080P（1920×1080，非交错式，场频为24或30），不过这从根本上说也只是继承模拟视频的算法，主要是为了与原有电视视频清晰度标准对应。对于真正的HDTV而言，决定清晰度的标准只有两个：分辨率与编码算法。其中网络上流传的以720P和1080 i最为常见，而在微软 WMV-HD站点上1080P的样片相对较多。 

美国的高清标准主要有两种格式，分别为1280×720p/60和1920×1080i/60；欧洲倾向于1920× 1080i/50；其中以 720p为最高格式，需要的行频支持为45kHz，而1080i/60Hz的行频支持只需33.75kHz，1080i/50Hz的行频要求就更低了，仅为28.125kHz。 

在高清信号的三种格式中，1080i/50Hz及1080i/60Hz虽然在扫描线数上突破了 1000线，但它们采用的都是隔行扫描模式，1080线是通过两次扫描来完成的，每场实际扫描线数只有一半即1080/2=540线。由于一幅完整的画面需要用两次扫描来显示，这种隔行扫描技术原理上的限制，在显示精细画面尤其是静止画面时仍然存在轻微的闪烁和爬行现象。但720p/60Hz不同，它采用的是逐行扫描模式，一幅完整画面一次显示完成，单次扫描线数可达720线，水平扫描达到1280点；同时由于场频为60Hz，画面既稳定清晰又不闪烁。 

我们经常看到的HDTV分辨率是1280×720和1920×1080，这对于如今的显示器而言的确是不小的考验，如果分辨率进一步提高，那么将很难在现有的显示器上获得更加出色的画质，因为此时的瓶颈在于显示设备。另外也可以肯定的是，对于32英寸以下的屏幕而言，1920×1080分辨率基本已经达到人眼对动态视频清晰度的分辨极限，也就是说再高的分辨率也只有在大屏幕显示器上才能显现出优势。 

除了分辨率是HDTV的关键，编码算法也是不可忽视的环节。HDTV基本可以分为MPEG2-TS、WMV-HD和H.264这三种算法，不同的编码技术自然在压缩比和画质方面有着区别。相对而言，MPEG2-TS的“压缩比”较差，而WMV-HD和H.264更加先进一些。而十分容易理解的是，“压缩比”较差的编码技术对于解码环境的要求也比较低，也就说在硬件设备方面的要求可以降低。 

二、HDTV文件格式 

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MPEG-1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。 

MPEG 4 

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 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。 

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。 

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。 

三、HDTV解码补偿：WMV-HD催生新格局 

视频解码以往一直是显卡的发展方向之一，当年VCD和DVD解压甚至都曾依赖专业解压卡来实现。不过随后编码技术发展的滞后让显卡迅速减负，显卡的这些相关技术特性也逐渐淡出视野。然而不得不指出的是，即便有了强大的 CPU，MPEG2解码依然会占用大量系统资源，此时显卡进行解码加速将显得十分有必要。更为重要的是，应用MPEG2的不仅仅是现有的DVD-Video。以索尼的HDV标准以及部分HDTV为例，同样是MPEG2编码，由于分辨率大幅度提高，因此对于解码环境的要求也相应提升。此外，当3D游戏运用MPEG2编码视频的时候，这种硬件解码技术有助于通过减小CPU占用率而带来更好的性能，同时也非常适合那些需要多头显示并且一边看HDTV一边上网或是工作的用户。

[转自http://www.hqew.com/tech/sheji/498149.html]