标清电视规格
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美国消费电子协会将数字电视分为高清晰度电视(HDTV)、增强清晰度电视(EDTV)和标准清晰度电视(SDTV)三大类。
其中高清晰度数字电视水平分辨率应至少达到720线,屏幕宽高比应为16:9,这与我国的国家标准草案的要求一致。
所谓分辨率指的是,电视机的显示图像由许多像素点构成,屏幕上像素点越多,则称为分辨率越高。
如果一个屏幕分辨率为1024×768,则其每行有1024个像素点,每列有768个像素点。
传统标准清晰度的显示器,点的像素为
720×576,高清晰度的显示器点的像素为1920×1080,也就是常说的720线。
高清是什么概念?
高清究竟指的是什么?是清晰的画面,还是记录的格式?720p、1080i、还是1080p?这些不同的指标让普通用户根本无法去区分,现在有很多用户还停留在有线电视和DVD的阶段,殊不知,他们都只是支持到500多线的标清信号源。
高清,一个凌驾于传统720×576分辨率标清信号的指标,它将500多线的视频画面提升到1080线的清晰度,加上高清的16:9宽屏幕模式,意味着能看到6倍于原标清节目的细节。
1080i是国际认可的数字高清晰度电视标准,图象质量超过DVD的两倍。
时机已到 HDV标准登场
既然高清电视将来会走入千家万户,也是大势所趋,而配套的高清产品也应该是时候登场了,拍摄用的摄像机、高清视频采编器材,都是迎面而来的潮流风。
2003年9月3日,Canon、Sharp、Sony 及JVC四家公司联合宣布了HDV标准。
HDV 标准的概念是要开发一种家用便携式摄像机,它可以方便录制高质量、高清晰的影像。
HDV标准可以和现有的DV磁带一起使用,以其作为记录媒介。
这样,通过使用数字便携式摄像机,可以降低开发成本,提高开发效率。
高清晰度数码摄像机可以保证“原汁原味”,播放录像的时候不降低图象质量。
按
照该标准,可以在常用的DV带上录制高清晰画面,音质也更好。
清电视
高清电视,又叫“HDTV”,是由美国电影电视工程师协会确定的高清晰度电视标准格式。
一般所说的高清,代指最多的就是高清电视了。
电视的清晰度,是以水平扫描线数作为计量的。
以下是几种常见的电视扫描格式:
D1为480i格式,和NTSC模拟电视清晰度相同,525条垂直扫描线,483条可见垂直扫描线,4:3 或16:9,隔行/60Hz,行频为15.25KHz。
D2为480P格式,和逐行扫描DVD规格相同,525条垂直扫描线,480条可见垂直扫描线,4:3 或16:9,分辨率为640×480,逐行/60Hz,行频为31.5KHz。
D3为1080i格式,是标准数字电视显示模式,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线,16:9,分辨率为1920×1080,隔行/60Hz,行频为33.75KHz。
D4为720p格式,是标准数字电视显示模式,750条垂直扫描线,720条可见垂直扫描线,16:9,分辨率为1280×720,逐行/60Hz,行频为45KHz。
D5为1080p格式,是标准数字电视显示模式,1125条垂直扫描线,1080条可见垂直扫描线,16:9,分辨率为1920×1080逐行扫描,专业格式。
此外还有576i,是标准的PAL电视显示模式,625条垂直扫描线,576条可见垂直扫描线,4:3或16:9,隔行/50Hz,记为576i或625i。
高清电视,就是指支持1080i、720P和
1080P的电视标准。
现在的大屏幕液晶电视机,一般都支持1080i和720P,而一些俗称的“全高清”(Full HD),则是指支持1080P输出的电视机。
目前的高清电视数字信号,最高支持720P,还没有能够支持1080P的。
高清设备
对于DVD播放机、摄像机、投影仪和显示器等显示设备来说,所谓的“高清”,一般就不仅仅是“720P”了,而是指“全高清”,也就是支持1920*1080分辨率的视频输出。
这些设备,通常价格昂贵。
高清格式
由于高清视频数据传输量巨大,所以需要有新的压缩算法。
现在的高清视频格式,主要有:H.264、WMA-HD、MPEG2-TS、MPEG4和VC-1等。
其中,
H.264格式目前最为流行。
所以,再购买高清碟机或者显卡的时候,一定搞清楚,设备是否支持H.264。
比如Nvidia的8400G显卡就不支持H.264,而8400GS 则支持。
高清电影
所谓的高清电影,就是指以高清视频格式制作的全高清(1920*1080)视频文件。
比如蓝光DVD的视频文件,就是以h.264格式压缩的。
现在的高清视频播放,通常是通过计算机进行。
由于高清视频文件的算法复杂,计算量巨大,所以对CPU 和显卡有比较高的要求。
通常情况下,一台播放高清视频的电脑,必须配备内置了硬件高清解码功能的显卡,因为完全的软解压对CPU的要求太高了。
全高清
从技术上讲,全高清的显示屏整体物理分辨力要达到1920×1080P,也就是水平方向的分辨力要达到1920个像素,垂直分辨力要达到1080条扫描线。
符合全高清标准的液晶电视,在其面板附近将会以标签或者作为电视机设计的一部分,用“FULL HD”标示出其显示屏的物理分辨率满足1920×1080P的全高清标准。
目前市场上有许多液晶电视产品只达到1366X768的高清标准,但在说明书或者机身上,我们经常能看到“全面支持1080P高清显示”的标示,但这不是真正的能达到全高清标准,只是说能显示1080P的图像,但画面已经大打折扣。
一年来,通过多次研讨节目生产业务子系统间互联互通的成功案例,我们已得到的共识是将信息技术更紧密地融合于
广电技术、服务于电视节目生产,实现节目生产全程文件化已成为广电行业的发展趋势。
本文所探讨的“从标清到高清,从约定到标准,从互联到整合”正是这个大趋势中的三个热门话题。
一.从标清到高清
标准清晰度电视(本文以下简称标清)是指现在我们家庭里广泛收看的电视制式,其图象分辨率为720×576,而高清晰电视(本文以下简称高清)是下一代新的电视制式。
本文主要从三个方面进行阐述:标准向高清的发展趋势;高清时代带来的业务变化;高清电视的技术准备状况。
1.标准向高清的发展趋势
大家都知道,世界普遍采用的高清电视制式是1080i,其分辨率为
1920*1080,这种16:9的高清晰画面不仅适配了人眼的视觉习惯,而且信息更丰富,画面更锐利,色彩更鲜艳,再搭
配上立体声或5.1环绕声音效,对观众具有很强的吸引力当然就不难理解了。
我们国家数字电视发展了好几年了,但普及程度并不令人满意,有一个很重要的原因是没有卖点,有理由相信高清电视会是数字电视的重要推动力。
正因为高清电视较标清电视有许多方面的市场优势,人们对它的期盼就非常高。
2004年的雅典奥运会已可提供大部分赛事的高清信号转播,2008年举办的北京奥运会当然不会落后,我国已承诺采用数字高清进行信号的录制和传送,这是科技奥运最重要的体现。
从当前的全球情况上看,美国市场90%的电视台开始制作高清节目,播出节目中的55%是高清节目,其中黄金时段高清节目的播出占到85%;欧洲高清虽还未普及,但也已大规模制作高清节目,播出了多个高清频道;日本2006年将在新闻和体育节目上开始全面实现高清播出。
在中国,2006年被定义为高清启动年,中央电视台和上海文广在2006年1月1日正式开播高清电视频道“高清影视”和“新视觉” ,被评为2005年广电行业十大新闻事件。
通过几年来的努力实践,中央台等多个电视台已在高清节目摄录、高清演播室建设、高清播出及信号传送等高清电视技术和设备方面积累了丰富的经验,现在我国在高清节目制作方面的标准已全部确定,传输方面的标准也会在今年全部确定,传输平台也已具备。
所有这些都说明,高清电视方面的技术已经成熟,制约高清电视发展的主要原因是内容问题。
而要解决这个问题,我们应该从两方面入手:一方面从现在开始,有意识地去制作一些高清节目,掌握高清节目在制作过程中的摄录技巧、画面修正技巧、音频效果调试技巧、演播室建设技巧等等,积累丰富的高清节目制作经验,也积累一些高清节目和素材;另一方面,应该着手去
了解高清时代所带来的一些业务变化,为频道开播进行准备。
2.高清时代带来的业务变化
那么高清时代带来的变化有哪些呢?我们认为至少下面七个方面是需要我们进行关注的:
◇数字化、网络化
应该说最近的十年,中国的广电行业充分地将信息技术与广电技术进行融合,使我国广电行业的数字化、网络化进程走向了世界的先进行列。
进入至高清时代,我们应继续发扬光大,继续走数字化、网络化道路。
所以我们应尽可能选择数据化的摄录介质和设备;应引用非线性编辑技术进行节目的视音频编辑;应充分利用网络资源共享,提高效率,降低成本;应考虑在最适合的工作节点进行节目信息编目,利于资料的保存和再利用。
◇音频处理
目前世界上主要三大HDTV的标准(欧洲、美国、日本)中均采用了全数字的视音频技术,声音方面采用
48KHz,16bit量化电平,多声道环绕声压缩编码,其中美国的ATSC选定杜比数字(AC-3)作为声音标准。
我们在高清节目制作中,对音频处理至少应为立体声或5.1声道环绕声制作,应采用数字调音台及数字音频工作站,应考虑音频的数字同步和数字延时问题,同时还应该关注对杜比E和DTS的支持。
大规模的音频制作如果仅考虑音频工作站进行音频处理是不现实的。
一方面是制作时效和成本问题,另一方面是视音频同步问题。
音频工作站处理音频,非线性编辑工作站处理视频,然后将二者进行同步处理输出将会降低工作效率,而且资料保存也会有一定障碍。
所以我们应该提升非线性编辑系统对音频的处理能力。
例如:支持更多的声音文件格式,可利用多声道混音器进行混
音,以及可将多轨声音或环绕声在空间和时间上进行精确控制。
如果非线性编辑系统能同步地处理视音频的编辑处理,高清节目的制作效率将会大大提高,但这将是对电视节目编辑人员的一个考验。
◇图文和视音频的分离制播
电视台的优势是拥有许多珍贵的
节目资源,保存和再利用是一个永恒的话题。
对于需要进行节目交换,有再利用价值和要重新播出的节目都有保存和再利用的需求。
高清节目素材是更珍贵的资源,在保存和再利用上当然要更加重视。
但是传统图文制作模式却会影响整个节目进行交换、重新播出等利用价值,这主要是因为传统图文制作模式在节目制作过程中完成非节目内容的图文字幕信息与视频内容的叠加,无法获得Clean Feed母版节目。
若通过两次输出获得母版和播出版则不仅制作效率受到
影响,而且存储开销也会增加。
所以我们应考虑一种新的图文制作模式。
在新的图文制作模式中,我们将电视字幕划分为三大类,即属于节目内容部分的图文字幕为第一大类,如片头、片尾、人物介绍、内容提要等;与节目内容相关的图文字幕为第二大类,如节目logo、对白、标题字幕等;与节目内容不相关的图文字幕为第三大类,如滚动信息、播出状态等。
从电视字幕的三种划分上看,第二类和第三类字幕是影响节目再生价值的主要原因,第三类字幕可在播出域上进行制作和播出,也不存在审核、修改等问题,但第二类字幕却必须在制作域与视音频和第一类字幕进行同步制作,便于审核和调整,甚至在交换、播出和将来再利用时有进行修改的需求,所以这就要求新的图文制作模式要考虑将第二类电视图文字幕与第一类电视图文字幕与视音频同步制作,
再分离保存,并与第三类电视图文字幕进行组合分离播出。
图(一)比较形象地描述了这种新的图文制播模式。
第二类电视图文字幕与第一类电视图文字幕和视音频在非线性编辑系统中进行一体化编辑制作,并在制作完成后一体化打包提交审核,审核通过后分离为第二类电视图文字幕序列和第一类电视图文字幕与视音频组合序列,分别打包后就形成可交换的节目图文矢量文件和视音频图象文件,此视音频图象文件即为Clean Feed母版,可用于节目交换和再利用。
这二类文件分别送至图文播出服务器和视音频播出服务器中,控制端控制这二类服务器播出时,第二类电视图文字幕与视音频键叠加使播出的节目就是编辑审核时的节目效果。
当然,第三类电视图文字幕也可在播出端制作并参与到播出端的键叠加过程。
第二类电视图文字幕形成的文件可在播出端进行修改,并可在媒资系统
中与视音频文件关联保存,方便以后再利用。
第一类电视图文字幕信息在向播出端提交打包播出时已嵌入至视频画面中,不分离保存,而第三类电视图文字幕不需要与视音频文件关联保存和再利用。
总之,新的电视图文制作模式所采用的同步制作、分离保存播出的方法可最大限度保障节目的节目价值,提高制作效率,这种模式的理念在国外的标清时代就被广泛采用。
就我们而言,考虑到制作习惯和效率等原因,标清时代我们不一定严格图文字幕与视音频的制作播出流程,但高清时代,想逃避是肯定不行的了。
通过这种方式不仅为节目价值再生奠定了基础,同时也保证了制作播出效率。
◇节目的流发布
高清电视的播出肯定会采用数字
电视的方式进行,其节目播出形式有流复用和信号编码两种。
所谓流复用即采用流文件在流播出服务器复用后播出,方便EPG信息复用;而信号编码就是高清信号经过高清编码器输出ASI流再复用播出,这二种方式在播出端存在巨大的构架和成本差异,需要仔细考量。
以后的高清节目其发布的形式会
更丰富,例如:高标清的上下制式转换,多种编码格式,DVB,IPTV,手机电视等多种应用,这么多的发布形式会影响节目制作和存贮的手段。
现在,编码标准还存在未知数,MPEG2,MPEG4,H264,JPEG2000,AVS都是可能的选择,在这种情况下,母带的保存显得特别重要。
◇高标清兼容
尽管标清向高清过渡的趋势不可阻挡,但高、标清频道同时并存的局面将持续一段时间,现阶段我们选购设备时,最好是高清标清兼容的设备,这样不仅设备的利用率高,而且符合发展趋势,尽管也可考虑高标清信号的上下变换,但由于高标清电视节目显示的宽高比不同,不同的变换方式总会存在信息损失或图像变形等现象,这种变换会对接收端产生许多困惑,需要认真考虑。
高标清兼容的设备可分为二个层面:第一个层面就是通过简单的配置使设备分别工作于标清或高清状态,两个状态是切换关系,不相互影响;第二个层面就是标/高清状态同时存在,例如同时输出标清和高清信号,标清素材也可在高清编辑环境以变换或填充方式进行使用等。
这两个层面上的标/高清兼容设备在第一个层面上使用很简单,第二个层面上就需要考虑上下变换带来的影响了。
◇电影资料的利用
为了应对高清频道中的节目资源
问题,将丰富的电影资料转化为高清电视节目是一个很好的办法,电影转换过来的高清节目质量有保障,不存在劣化问题,但电影和电视的色度空间有差异,颜色校正是这个转化过程的关键技术环节。
这个转化过程包括:胶片的胶转磁处理和录音带信号采集;数据的拼接和同步处理;字幕对白的转换与同步等。
◇高清节目的版权保护
由于高清电视的高质量,其版权保护更显重要。
不管广播也好,播放也好,记录也好,都需要相应的版权保护机制,对内容的版权保护主要有授权、接入控制、通信安全、数据的保密性、数据的完整性、可得权、私密性、防否定等8个方面,但对高清节目的版权保护而言,要用到这8个方面是困难的,也是不完整的,但我们从这三方面入手还是必须的,那就是录制介质的统一管理;节目
创作者信息的录入及其授权;节目授权在节目制播流程中的控制。
总之,在从标清时代走向高清时代的过程中,我们的业务模式和技术手段都会发生许多变化,上面八个方面应该不是很全面的,这需要我们在这个过程中不断探索和总结。
3.高清电视的技术准备状况
前面我们已经提到高清电视方面的技术已经成熟,但要完全说明这个话题需要很大的篇幅,本文仅从以下话题做一个最简单的描述。
◇摄录及演播室等传统电视设备
几年前,索尼和松下就推出了应用于高清信号摄录的高清摄像机和录像机,现在高清摄录设备在校色、取景、聚焦等方面的使用更方便和自动化。
摄录信号记录格式从高质量的HDCAM SR、HD-D5到中等质量的HDCAM、DVCproHD、HDV 等都比较齐全,记录
介质也从磁带不断发展为蓝光盘、P2、硬盘等新记录介质,性价比也会不断提高。
高清的周边处理设备不仅配套完整,而且价格也不断下降。
如高清切换台、矩阵、IO接口设备、数字调音台及音频录放设备等不仅性能稳定可靠,价格成本也已与标清设备无特别大差距。
从中央台等多家电视台搭建高清
转播车和高清演播室的成功经验上看,周边设备的选择并不是非常的困难,重要的是观念的改正和经验上的积累了。
◇节目的采集和编辑
尽管高清节目的数据量是标清节
目的五倍或更高,但随着信息技术的发展、CPU+GPU以及一些硬件加速器的引用,现在高清节目采用非线性技术进行编辑和播出已能够胜任。
高清节目不仅可以不压缩方式进行8/10 bit数据化,还可用MPEG4进行无损压缩,用
MPEG2、HDV、DVCproHD、
JPEG2000、AVS等格式进行压缩编码。
例如中科大洋的高标清兼容字幕机
D3-CG HD可完成标清字幕机绝大部分功能,可完成满屏动画制作播放,可支持多种复杂的三维字幕实时特技;而其高标清非线性编辑系统D3-EDIT HD可实时信号采集多种压缩格式数据文件,可实现MPEG2-IBP下长GOP的
15Mb/s至120Mb/s实时压缩采集,编辑上支持压缩二层、非压缩三层视频、二层图文、十二轨以上音频,以及每层的三维特效的实时编辑和播放,并可实现实时调整5.1环绕声混音处理;这充分说明现在的非线性处理技术已支持高清节目的制作需求。
◇共享存储和网络化处理
在标清时代数字化网络化技术被
普遍采用,2Gb SAN或千兆到桌面的单网和双网系统规模越来越大,最近新的4Gb FC技术和更高性能存储产品可提
供更大的网络带宽、存储带和存储容量,这些都为建立高清非线性网络系统提供了可靠的平台。
以中科大洋公司测试的网络环境为例,采用4Gb FC环境和SDD 9500 存储体,在200Mb/s的单流压缩状态下至少可支持30多个站点的
网络编辑环境。
如果采用双网结构和双码流技术,网络规模可以建的更大。
◇资料保存及利用
高清环境下的节目资料保存和再
利用非常重要。
在现有的技术条件处理比标清数据量大几倍的高清数据文件是能够信任的,但节目资料可能关联保存高清、标清、流及多轨、多语言音频文件需要更精细的文件组织管理结构;在巨大容量文件超过一盘数据流磁带容量时可采用数据流磁带RAID技术;在高带宽需求下,可考虑RAID6技术和新型电源管理的虚拟带库技术。
这些技术已成熟,大量应用于其它行业。
◇播出及发布
高清节目如果采用流播出服务器
的形式发布,那么38M的单频点数据带宽至少可支持两路15Mb/s的高清节目流复用发布,其技术与标清一样,现有的发布环境可完全支持。
如果采用信号加编码器方式其技术也是成熟的,有多种产品支持高清节目的实时编码,视音频服务器也有多种品牌支持多个高清信号的采集和播出。
例如中科大洋公司的视频服务器产品Vips-HD支持四路高清信号的解码播出,支持信号的实时上下变换。
在2006年的CCBN展会上我们看到许多高清机顶盒产品,其质量和价格都应该比较容易被家庭接受。
高清时代正轰轰烈烈向我们走来,这基于强烈的市场需求和技术推动力。
如果此时我们去建设一个新系统或改造旧系统时,就应该考虑去建设一个高标清兼容的系统,以适应未来发展的需要;如果考虑到即将开播的高清频道,那我们现在就要考虑内容的准备了。
高清时
代会给我们带来许多业务模式和业务管理方面的变革,我们应该从现在开始进行业务和技术的准备,迎接这一新的挑战。