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解密高清技術

來源:數字音視工程網     作者:疾風    編輯:數字音視工程    2011-01-20 00:00:00     加入收藏    咨詢

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解密高清技術

  經過幾年密集的宣傳攻勢,“高清”已經成了一個家喻戶曉的詞匯。但如果你隨便問起身邊的人究竟什么是高清、我們身邊有哪些高清產品、高清對于最終用戶又有何種意義,恐怕大部分人都無法給出令人滿意的答案。

  不同的廠家從最有利于自己的角度去宣傳高清,用戶缺乏真正了解、體驗高清產品技術的機會,完整的高清應用環境遲遲沒有完善……種種原因導致高清對于普通用戶而言更多地是一個虛無飄渺的名詞,而不是身邊某個確實存在的事物。

  高清技術標準

  我們身邊充斥著各種有關高清的聲音,特別是在電視市場上,幾乎每款產品都會和高清牽扯上或多或少的關系,但從技術角度而言,高清有著明確的定義。

  電視行業公認畫面寬高比為16:9,垂直方向像素數高于720的視頻為高清視頻。我們平時可以接觸到720p 、1080i 和1080p 這樣幾種說法,它們描述的是視頻的分辨率、掃描方式和刷新速率。720p 是逐行掃描,每幀圖像1280×720像素,1080i 采用2:1隔行掃描,把1920×1080像素的一幀分成兩場掃描,而1080p 也是逐行掃描,每幀畫面都有1080線。

  按照這種標準,垂直像素數超過720的顯示設備都可以顯示高清視頻,HDV 和AVCHD 兩種普及型高清攝像機規格的分辨率達到了1440×1080,完全可以滿足高清的標準。當然,我們需要保證在整個的流程中每個環節都符合高清標準,例如,我們用高清攝像機拍攝的視頻,如果編輯成DVD 的格式,在高清電視上播放,畫面就失去了高清的質量。

  2006年,中國公布了自己的高清標準。基本的認證依據是:高清顯示器的圖像清晰度大于等于720電視線。這個標準從最后的視覺效果來衡量一臺顯示設備是否達到高清,因此,也讓1366×768這個分辨率成為目前中國高清標準的門檻。

  以1080i 模式的高清視頻為例,其有效掃描行是傳統制式的2倍(在NTSC 制式下為480行,而在PAL 和SECAM 制式下為576行),圖像信息量則是傳統標清視頻的5至6倍,可以實現清晰、漂亮的畫面。同時,高清標準采用16:9的畫面比例,更符合人類的視覺習慣,讓觀眾很容易在大屏幕上體驗到身臨其境的感覺。

  同時,我們常常會很自然地把高清和高清電視機劃上等號,實際上高清是一個完整的技術概念,包括 從拍攝、制作、存儲、播出或發行、顯示的完整流程,高清電視機只是其中的一個環節,只有這個完整的環節才能讓我們享受到真正的高清效果。

  高清技術的發展歷程

  對高清晰電視的研究在20世紀60年代始于日本的NHK 科技研究實驗室(NHK STRL )。NHK STRL 提出了“Hi-Vision ”一詞,成為高清晰電視的流行叫法。

  在20世紀80年代末,廣播數字化的一些基本技術,如數據壓縮和糾錯技術,都已比較成熟。高清晰電視技術也是數據技術,必須在數字電視發展的基礎上實現。目前,主要的數字高清晰電視廣播體系包括日本開發的ISDB 制式、歐洲開發的DVB (數字視頻廣播)制式、以及美國開發的ATSC (高級電視體系委員會)制式。

  就像其他領域技術的發展一樣,高清也是從專業端開始自己的足跡。時至今日,專業領域的高清技術和應用已經日趨成熟。在高清走向廣泛應用的關鍵時刻,無數的眼光關注著這個領域。對普通用戶而言,這意味著家庭視頻觀賞和拍攝的革命,對于相關的企業而言,這則是千載難逢的商機。

  在美國,目前黃金時段播放的電視節目中,約有70%是高清節目,在日本,高清節目已經占據了NHK電視臺所有節目數量的80%。全球的高清電視保留量也保持了迅猛的增長。根據市場調查機構DisplaySearch發布的數據,2007年全球液晶電視出貨量達到近8千萬臺,較2006年大幅增長73%。值得注意的是,2007年中國大陸液晶電視的出貨量超過日本成為西歐、北美之后的第三大消費市場,占全球比例從2006年的10.4%增長到了11%。預計到2010年,平板電視的市場份額將達到68%,真正主導整個電視產業的發展。同時,到2010年,具備1080p全高清分辨率的高清電視將占據40英寸以上電視的62%。

  在廣電行業,截至2007年4月,索尼在世界范圍內銷售的高清攝錄一體機、錄像機設備已經超過31,000臺,演播室、轉播車使用的高清攝像機4,300臺。日本NHK 等電視臺所有的新聞制作都已經開始全部使用HDCAM 。一些沒有高清播出平臺的電視臺,也開始采用高清采集和記錄素材,一方面高質量地專為標清播出,另一方面也為日后的高清制作播出積累了素材和經驗。

  除了在電視拍攝領域的應用,高清也在電影制作領域蠶食傳統膠片的地盤。很多電影開始采用高清設備拍攝,把傳統的膠片流程拋在腦后。

  讓高清設備在數字電影拍攝中站穩腳跟的應該算是喬治 盧卡斯的《星戰前傳》系列。他對高清攝像機的質量非常滿意,因為電影的寬銀幕是2.35:1,高清的16:9畫面還需要上下剪裁一點兒。在最后磁轉膠轉換成寬銀幕電影時,圖像還是保持了足夠的清晰度和信息量。影片后期工作人員甚至表示,在制作過程中,如果不滿意某個鏡頭的構圖,還可以把原始圖像放大一點兒,也不會明顯影響最終的效果。由此可見,高清技術在圖像質量上已經具備了相當大的余量。

  目前,已經有大量的電影采用高清攝像機拍攝,然后轉入數字制作流程,最后在普通影院或數字影院通過膠片或數字放影機放映。此舉不僅大大降低了電影的制作成本,而且讓導演們擁有了更加廣闊的創作空間。

  高清電視的歷史

  1964 日本的NHK 科技實驗室開始研究高清晰電視。
  1984 NHK STRL 建立了模擬的多重亞取樣編碼(MUSE) 高清電視播出體系
  1985 NHK STRL 將“Hi-Vision ”宣布為高清晰電視的名稱
  1990 國際電信聯盟——無線通信部(ITU-R )批準了高清電視的演播室標準
  1993 建立了數字視頻廣播(DVB )項目
  1996 BskyB 在英國利用DVB 體系啟動了衛星廣播
  1997 ETSI 批準了DVB-T 地面數字廣播標準
  1997 FCC 批準了ATSC ( 高級電視系統委員會) 地面數字廣播標準
  1998 日本的電信技術委員會(TTC )批準了ISDB-S 衛星數字廣播標準
  1998 英國開始利用DVB 體系進行地面數字廣播
  2000 第四版本的高清晰電視演播室標準得到批準,該標準統一了掃描行的數量
  2000 日本開始利用ISDB-S 體系進行衛星數字廣播。
  2001 韓國開始利用ATSC 體系進行地面數字廣播。
  2003 日本開始利用ISDB-T 體系進行地面數字廣播。
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