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解密高清技术

来源:数字音视工程网     作者:疾风    编辑:数字音视工程    2011-01-20 00:00:00     加入收藏

解密高清技术

  经过几年密集的宣传攻势,“高清”已经成了一个家喻户晓的词汇。但如果你随便问起身边的人究竟什么是高清、我们身边有哪些高清产品、高清对于最终用户又有何种意义,恐怕大部分人都无法给出令人满意的答案。

  不同的厂家从最有利于自己的角度去宣传高清,用户缺乏真正了解、体验高清产品技术的机会,完整的高清应用环境迟迟没有完善……种种原因导致高清对于普通用户而言更多地是一个虚无飘渺的名词,而不是身边某个确实存在的事物。

  高清技术标准

  我们身边充斥着各种有关高清的声音,特别是在电视市场上,几乎每款产品都会和高清牵扯上或多或少的关系,但从技术角度而言,高清有着明确的定义。

  电视行业公认画面宽高比为16:9,垂直方向像素数高于720的视频为高清视频。我们平时可以接触到720p 、1080i 和1080p 这样几种说法,它们描述的是视频的分辨率、扫描方式和刷新速率。720p 是逐行扫描,每帧图像1280×720像素,1080i 采用2:1隔行扫描,把1920×1080像素的一帧分成两场扫描,而1080p 也是逐行扫描,每帧画面都有1080线。

  按照这种标准,垂直像素数超过720的显示设备都可以显示高清视频,HDV 和AVCHD 两种普及型高清摄像机规格的分辨率达到了1440×1080,完全可以满足高清的标准。当然,我们需要保证在整个的流程中每个环节都符合高清标准,例如,我们用高清摄像机拍摄的视频,如果编辑成DVD 的格式,在高清电视上播放,画面就失去了高清的质量。

  2006年,中国公布了自己的高清标准。基本的认证依据是:高清显示器的图像清晰度大于等于720电视线。这个标准从最后的视觉效果来衡量一台显示设备是否达到高清,因此,也让1366×768这个分辨率成为目前中国高清标准的门槛。

  以1080i 模式的高清视频为例,其有效扫描行是传统制式的2倍(在NTSC 制式下为480行,而在PAL 和SECAM 制式下为576行),图像信息量则是传统标清视频的5至6倍,可以实现清晰、漂亮的画面。同时,高清标准采用16:9的画面比例,更符合人类的视觉习惯,让观众很容易在大屏幕上体验到身临其境的感觉。

  同时,我们常常会很自然地把高清和高清电视机划上等号,实际上高清是一个完整的技术概念,包括 从拍摄、制作、存储、播出或发行、显示的完整流程,高清电视机只是其中的一个环节,只有这个完整的环节才能让我们享受到真正的高清效果。

  高清技术的发展历程

  对高清晰电视的研究在20世纪60年代始于日本的NHK 科技研究实验室(NHK STRL )。NHK STRL 提出了“Hi-Vision ”一词,成为高清晰电视的流行叫法。

  在20世纪80年代末,广播数字化的一些基本技术,如数据压缩和纠错技术,都已比较成熟。高清晰电视技术也是数据技术,必须在数字电视发展的基础上实现。目前,主要的数字高清晰电视广播体系包括日本开发的ISDB 制式、欧洲开发的DVB (数字视频广播)制式、以及美国开发的ATSC (高级电视体系委员会)制式。

  就像其他领域技术的发展一样,高清也是从专业端开始自己的足迹。时至今日,专业领域的高清技术和应用已经日趋成熟。在高清走向广泛应用的关键时刻,无数的眼光关注着这个领域。对普通用户而言,这意味着家庭视频观赏和拍摄的革命,对于相关的企业而言,这则是千载难逢的商机。

  在美国,目前黄金时段播放的电视节目中,约有70%是高清节目,在日本,高清节目已经占据了NHK电视台所有节目数量的80%。全球的高清电视保留量也保持了迅猛的增长。根据市场调查机构DisplaySearch发布的数据,2007年全球液晶电视出货量达到近8千万台,较2006年大幅增长73%。值得注意的是,2007年中国大陆液晶电视的出货量超过日本成为西欧、北美之后的第三大消费市场,占全球比例从2006年的10.4%增长到了11%。预计到2010年,平板电视的市场份额将达到68%,真正主导整个电视产业的发展。同时,到2010年,具备1080p全高清分辨率的高清电视将占据40英寸以上电视的62%。

  在广电行业,截至2007年4月,索尼在世界范围内销售的高清摄录一体机、录像机设备已经超过31,000台,演播室、转播车使用的高清摄像机4,300台。日本NHK 等电视台所有的新闻制作都已经开始全部使用HDCAM 。一些没有高清播出平台的电视台,也开始采用高清采集和记录素材,一方面高质量地专为标清播出,另一方面也为日后的高清制作播出积累了素材和经验。

  除了在电视拍摄领域的应用,高清也在电影制作领域蚕食传统胶片的地盘。很多电影开始采用高清设备拍摄,把传统的胶片流程抛在脑后。

  让高清设备在数字电影拍摄中站稳脚跟的应该算是乔治 卢卡斯的《星战前传》系列。他对高清摄像机的质量非常满意,因为电影的宽银幕是2.35:1,高清的16:9画面还需要上下剪裁一点儿。在最后磁转胶转换成宽银幕电影时,图像还是保持了足够的清晰度和信息量。影片后期工作人员甚至表示,在制作过程中,如果不满意某个镜头的构图,还可以把原始图像放大一点儿,也不会明显影响最终的效果。由此可见,高清技术在图像质量上已经具备了相当大的余量。

  目前,已经有大量的电影采用高清摄像机拍摄,然后转入数字制作流程,最后在普通影院或数字影院通过胶片或数字放影机放映。此举不仅大大降低了电影的制作成本,而且让导演们拥有了更加广阔的创作空间。

  高清电视的历史

  1964 日本的NHK 科技实验室开始研究高清晰电视。
  1984 NHK STRL 建立了模拟的多重亚取样编码(MUSE) 高清电视播出体系
  1985 NHK STRL 将“Hi-Vision ”宣布为高清晰电视的名称
  1990 国际电信联盟——无线通信部(ITU-R )批准了高清电视的演播室标准
  1993 建立了数字视频广播(DVB )项目
  1996 BskyB 在英国利用DVB 体系启动了卫星广播
  1997 ETSI 批准了DVB-T 地面数字广播标准
  1997 FCC 批准了ATSC ( 高级电视系统委员会) 地面数字广播标准
  1998 日本的电信技术委员会(TTC )批准了ISDB-S 卫星数字广播标准
  1998 英国开始利用DVB 体系进行地面数字广播
  2000 第四版本的高清晰电视演播室标准得到批准,该标准统一了扫描行的数量
  2000 日本开始利用ISDB-S 体系进行卫星数字广播。
  2001 韩国开始利用ATSC 体系进行地面数字广播。
  2003 日本开始利用ISDB-T 体系进行地面数字广播。
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