高清电视机论文

高清电视机论文 高清数字电视 摘要:文章介绍了高清数字电视的定义以及各项技术参数～从其音频、视频效果、扫描格式等介绍高清数字电视所采 用的技术～指出数字电视是指系统～高清晰度是指系统内的业务。高清数字电视的成功研制不仅代表着电视的发展方向～而 且是现代科技的结晶。 随着人们欣赏水品的不断提高以及电视领域的扩展～对电视质量的要求也日趋提高～高清晰度电视的研制成功～3G概念 的逐步深入人心～家电、电脑和手机等设备的界限变得模糊起来。有趋势表明～未来的电子产品～将会整合电脑的高显示质 量、电视机的操作方便以及通讯设备的高度整合等特点。这些～在本文中主要介绍产品HDTV身上体现得淋漓尽致。 关键词:HDTV，分辨率，像素，扫描 Abstract This paper introduces the definition of high-definition digital television and the various technical parameters, its audio and video effects, scan HDTV format describes the technology used, that means the system of digital TV, high-definition refers to the system operational. Successful development of high-definition digital TV not only represents the development direction of television, but also the crystallization of modern technology. As people enjoy the water, the continuous improvement of products and the expansion of television, television quality also is rising, the successful development of high-definition television, 3G concept gradually enjoys popular support, home appliances, computers and mobile phones and other equipment, the limits of Biande blurred. A trend that future electronic products will be integrated with high display quality computer, television and communication equipment to facilitate the operation of the high integration and so on. These products in this article introduces HDTV embodied most vividly. Keywords: HDTV, resolution, pixels, scanning 一、HDTV 概述及含义 HDTV是High Definition Television的简称，翻译成中文是“高清晰度电视”的意思，HDTV 技术源之于DTV(Digital Television)数字电视技术，HDTV技术和DTV技术都是采用数字信号， 而HDTV技术则属于DTV的最高，拥有最佳的视频、音频效果。HDTV与当前采用模拟信号传输的传统电视系统不同，HDTV采用了数字信号传输。由于HDTV从电视节目的采集、制作到电视节目的传输，以及到用户终端的接收全部实现数字化，因此HDTV给我们带来了极高的清晰度，分辨率最高可达1920×1080，帧率高达60fps，是足够让目前的DVD汗颜的。除此之外，HDTV的屏幕宽高比也由原先的4:3变成了16:9，若使用大屏幕显示则有亲临影院的感觉。同时由于运用了数字技术，信号抗噪能力也大大加强，在声音系统上，HDTV支持杜比5.1声道传送，带给人Hi-Fi级别的听觉享受。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，诸多的优点也必然推动HDTV成为家庭影院的主力。 HDTV也是DTV标准中最高的一种，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。 二、从视频效果来看 由于图像质量和信道传输所占的带宽不同，使得数字电视信号分成了几种不同的标准，即HDTV(高清晰度电视)、SDTV(标准清晰度电视)和LDTV(普通清晰度电视) 不同标准的数字信号会存在着一定的差别。从视觉效果来看，HDTV的规格最高，它要求电视节目和接收设备水平分辨率达到1000线以上(分辨率最高达1920*1080)， 其图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平;SDTV的要求就要低一些，水平清晰度达到480线即可(分辨率720*576)，其图像质量可对应现有DVD电视节目的分辨率水平;LDTV的要求则最低，水平清晰度达到250线即可(分辨率为340*255)，主要是对现有的VCD分辨率量级。 三、从音频效果看 数字信号在进行伴音处理时，数字信号只有0、1两个电平，只需要识别1的电平的幅度大小，利用数字信号处理技术降低噪声电平，又有纠错，解码技术，因此信号的信噪比高，动态范围大。其音频信噪比可以达到80dB以上，抗噪能力得到了大大加强，HDTV支持杜比5.1声道音频流传送，在音质上HDTV具有5个独立的声道真正体现了环绕声的效果伴音的质量也将达到CD机高保真水平，这将给我们带来Hi-F级别的听觉享受。 四、HDTV技术参数 (一)像素 屏幕上能够显示的像素数量可以体现出一台电视机的图像表现能力，比如说最高规格的HDTV电视机能够显示1920*1080个像素，也就是具备了207万像素，这远远超过了普通模拟电视机不到9万像素的水平(以分辨率为340*255为例)。 (二)点距 根据电视屏幕和清晰度的关系我们容易知道，在同样显示最高规格为1920*1080的HDTV格式节目时，由于屏幕尺寸的不同，会造成点距的不同。通常来说。如果要显示1920*1080的最高规格HDTV节目，32英寸HDTV电视机的点距应当不大于0.38mm，36英寸HDTV电视机的点距应当不大于0.43mm。这样才能将高清图像演绎完美。 但是，根据我国的规定，在水平清晰度大于700线的情况下，很多电视机也可以称为HDTV电视机，而这些电视机的点距仅在0.55~0.65mm左右(仅指32和36英寸的电视机)，理论上它们的最高清晰度可以达800线，也算是达到了我国标准。 (3)视频带宽 对于具体显示图像来说，不同分辨率都对应一个最小可接收带宽。如果带宽小于该分辨率的可接收值，显示出来的图像会失真或根本无法显示。因此，如果想要使图像的清晰度达到一定的水平，那么必然地要有一个可以接受的带宽范围，否则标称的分辨率只能是一句空话。 (四)帧速率 我们知道，动态影片的基本放映原理就是快速地将一张张连续的图片进行播放，当这个图片播放速度超过了人眼能够分辨的范围，我们看上去的图像就动了起来。在这个过程中，我们把每幅图片称为一帧，而每秒钟播放的帧数，就是我们说的帧速率。帧速率主要用于衡量视频信号的传输的速度，单位为帧/秒(fps)。显然，帧速率越快，我们看到的动作感觉就越平滑连续，这也是衡量动态图像质量的重要指标之一。 (五)扫描频率 显然，需要一个参数对电子束扫描的速度进行衡量，以便使电视机能够达到观看动态图像流畅连续。因此，习惯上将单位时间内(一般以秒为单位)内电子枪工作特点限制，扫描屏幕的次数称为扫描频率。由于电子枪工作特点的限制，扫描频率包括行频和场频两个概念。 场频:又称为“垂直扫描频率”或“刷新率”，是指单位时间(以秒计)之内电子枪对整个屏幕扫描次数，通常以赫兹(HZ)表示，以60HZ刷新率为例，它表示显像管显示的内容每秒钟刷新60次。我国规定的HDTV的场频标准为50HZ。 行频:又称为“水平扫描频率”，指电子枪每秒在荧光屏上扫过的水平线的数量，单位为KHZ。行频值越大，显像管可以提供的分辨率越高，稳定性越好。我国我国规定的HDTV的行频标准为28125HZ。 (六)清晰度 我国的HDTV扫描频率为28125HZ，对应扫描周期为35.6微秒，如果按有效显示时间为30微秒计算，对应于1920线的视频带宽为64MHZ，相当于现有PAL制带宽的10倍多。但在实际应用中，当视频带宽大于32MHZ时，即水平清晰度达一千线以上，此时垂直清晰度可达1080线，此时的图像质量已经令人相当满意，因此32MHZ视频带宽是我国HDTV的基本要求。而根据带宽、行频和场频的关系我们可以知道:在带宽一定的条件下，场扫描频率提高，清晰度将降低。因此，我国出台的HDTV技术标准只是选用50HZ场频和28125HZ的行频。 (七)逐行扫描 顾名思义，逐行扫描的原理是屏幕图像从第一条扫描线一直连续扫描到最后一条，而非先扫奇数条再扫偶数条。逐行扫描可以消除因隔行扫描而产生的闪烁灯现象，这是因为相对于隔行扫描而言，逐行扫描在同样的时间里扫描了2倍。举例来说，一般的HDTV电视机在隔行扫描的状态下，相当于每秒可以扫描60个完整图像。 (八)隔行扫描 它是显示器扫描的一种方式。隔行扫描指显示屏在显示一幅图像时，先扫描奇数行，全部完成奇数行扫描后再扫描偶数行，因此每幅图像需扫描两次才能完成，造成图像显示画面闪烁较大。 因此该种扫描方式较为落后，通常用在早期的显示产品中。隔行扫描就是每一帧被分割为两场，每一场包含了一帧中所有的奇数扫描行或者偶数扫描行，通常是先扫描奇数行得到第一场，然后扫描偶数行得到第二场。由于视觉暂留效应，人眼将会看到平滑的运动而不是闪动的半帧半帧的图像。但是这时会有几乎不会被注意到的闪烁出现，使得人眼容易疲劳。当屏幕的内容是横条纹时，这种闪烁特别容易被注意到。 (九)比特率 比特率是一种数字多媒体压缩效率的参考指标，表示记录数字多媒体数据每秒钟所需要的平均比特值，通常我们使用Kbps作为单位。 在HDTV这种压缩数字多媒体文件中，比特率直接关系片源的好坏。虽说HDTV的比特率一般都在1MBps以上，但是在高动态画面情况下，较低的比特率容易出现马赛克现象，这将严重影响观看效果。 (十)HDTV的几种分辨率标准 根据各个国家使用电视制式的不同，个国家和地区定义的HDTV的标准分辨率也不尽相同。具体来说，目前的HDTV有三种显示分辨率格式，分别是720p(1280*720，逐行扫描)、1080i(1920*1080，隔行扫描)和1080p(1920*1080，逐行扫描)，其中p代表英文单词Progressive(逐行)，而i则是Interlaced(隔行)。 常见的两种显示模式是720p和1080i。1080i是目前大多数国家普遍采用的一种模式，它的分辨率为1920*1080，拥有207.3万像素。在原本采用NTSC制式的国家如美日韩，他们规定的1080i仍然采用60HZ场频，这主要是为了与以前的标准接轨;而我国规定1080i采用50HZ场频，也与以前PAL制式的场频相同。 在1080i显示模式下，屏幕分辨率可以达到1920*1080，采用隔行扫描方式，也就是说， 电子枪首先扫描540行，在扫描另一行540行，两者叠加构成完美的画面。而对于一般消费者来说，540行的垂直分辨率水平，显示效果已经相当令人满意了，也可以说达到了HDTV的高画质的要求。 从技术上说，开发720p这种显示分辨率明显比开发1080i更加复杂，因为它提供分辨率为1280*720，也就是92.16万像素。最重要的是，720p采用的是逐行扫描，也就是说在同一时间需要达到720线垂直清晰度水平，而不是像1080i那样一次扫描540线经过两次叠加，因此将涉及到更高的行频输出，对于显像管的要求太高。目前主要是使用NTSC制式的美国和日本在使用此技术。自然，它们使用了60HZ的场频。 最后我们来看一看规格最高的1080p，这个提供了1920*1080逐行输出高规格却提供了多种场频24HZ、25HZ和30HZ。 由于电影是以每秒24幅画面的方式播放胶片的，以1080p/24HZ方式拍摄的数字图像可以无损地传送到DLP等数字电影投影机上播放，因此1080p/24HZ可以说是专门为电影准备的一种格式。而如果采用1080p/25HZ格式拍摄高清晰度内容，则可以方便地将每一帧完整的1080P图像拆成两帧隔行扫描的1080i图像。这样1080P/25Hz格式就变成了1080i/50Hz的图像，这样就方便应用于欧洲和中国这些原PAL制国家的数字高清晰度电视。同理，1080P/30Hz上也可以在拍摄完毕后方便地转换为1080i/60Hz的图像，方便应用于美国和日本等国家。我们可以看到，目前1080P的主要场频标准还是远低于50Hz的最低收看标准，因此在观看这几种标准的HDTV节目时，一定会受到电视机闪烁的困扰，也就是说，目前1080P格式的HDTV节目还不是大规模应用的时候。而如果要达到1080P/50Hz场频的要求，则需要电视机的行频非常大，目前只有60英寸以上的超大PDP电视机能达到这个要求，这也是1080P格式普及不了的主要原因，在本文中，1080P格式我们不过多涉及。 而对于液晶电视机和PDP等离子电视机来说，由于其分辨率都是固定不变的。每一种显示屏都有一个最佳的分辨率，一般普通的15英寸液晶电视分辨率固定为1024×768，任何其他格式的信号都要转换为1024×768来显示。所以，这些数字显示器件播放1080P格式的图像都不是什么难事，只要把1080P这个格式写入软件，能正确的识别和转换就可以了，但最终显示的是该显示设备的固定分辨率。 五 数字电视与模拟电视的区别 作为数字电视中级别最高的一种，HDTV带给我们的将是完全不同于传统模拟电视的视听享受。从节目效果来看，数字电视节目的清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强。这是因为数字电视信号的传输过程几乎完全不受噪声干扰，图像质量没有变化，在接收端收看到的电视图像与电视台播出的效果几乎没有差别。此外，数字电视的音频效果很好，可支持杜比数码(AC-3)5.1环绕立体声家庭影院效果。相对来说，我们目前使用的普通电视清晰度差，甚至有时候会出现雪花的困扰，这也是抗干扰能力差的表现。 (1)从画面质量来看，数字电视的节目质量远远超过了传统的模拟电视。由于HDTV的分辨率基本上相当于传统模拟电视的4倍，因此其画面清晰度、色彩还原度都要远胜过传统的模拟电视。从直观的感觉 来看，这种画质的提升就好比从传统的天线收看时代提升到DVD播放时代，在传统模拟电视上可能出现的图像模糊、画面抖动等现象基本消失怠尽。 (2) 从节目资源来看，数字电视的频道数量将成倍增加。在跟模拟电视频道相同的发射频率条件下，数字电视可传输6~8套DVD质量或15~18套VCD质量的数字电视节目，这无疑将大大丰富节目的可选性。 (3 ) 从附加功能看，数字电视还可开展多功能业务，实现观众和电视台之间真正的互动。随着有线电视传输和用户接收的数字化，以往用模拟方式无法提供的服务都将变成可能，电视网站、交互电视、实时股票行情与、视频点播等新业务的开展将变得更加容易，用户将从被动的收视者变成积极的参与者，成为名副其实的信息家电的重要组成部分。 因此高清数字电视不仅给人们提供一种更高的文娱享受，而且在电影制作、电子印刷、出版、艺术教育、医疗、电视会议、多媒体显示终端等非广播领域有极其广阔的应用前景，引起世人瞩目。 六 高清电视HDTV常识 1、高清电视机?高清电视 高清电视机只是收视高清频道的设备之一。用户仅购买高清电视机，并不能保证收视到高清频道，因为收视高清频道还需要一台高清机顶盒。只有用高清机顶盒，收视高清频道时，高清电视机才能派得上用场，否则，高清电视机只是客厅里的一个摆设。 2、高清频道?标清频道 高清频道是一种对现场的还原，具有革命性、颠覆性的视听升级。标清频道是对公共频道的延伸和补充，它的内容更丰富，广告更少，高清频道与标清频道各有优势。高清电视机可以收视标清频道，但仅仅收视标清频道，是对高清电视机的浪费。只有用高清电视机收视高清频道，才能让高清电视机有用武之地。 3、真正的高清电视=高清电视机+高清机顶盒+高清频道 真正意义上的高清电视，必须具备高清电视机、高清机顶盒和高清频道三个条件，三者缺一不可。用高清机顶盒接受信号，用高清电视机显示出高清频道的效果，才能看上真正的高清电视。 4、真高清和伪高清的差别 真高清是指通过高清电视机和机顶盒等设备把有线网络中传输的高清视音频信号如实的还原出来。例如:如果一个用户家中有高清电视机和支持5.1声道的音响设备。如果购买了我们的高清产品，通过安装机顶盒设备后，可以把在有线网络中传输的CHC高清频道完整的呈现出来，用户不仅可以看到1920*1080显示的画面，而且可以体会到5.1声道的音响效果。 如果用户直接使用家中的高清电视机和支持5.1声道的音响设备收看普通的有线电视节目，由于节目本身只有720*576的分辨率和单声道的音源，所以用户看到的是通过电视机本身处理过的伪1920*1080图 象，而且用于播出5.1声道的,个环绕音响也只能同时播出一样的声音，因此这样的设备和内容的不匹配是一种极大的浪费。 七 高清电视在安装和播放过程中遇到的问题及其解决 HDTV有三种显示格式，分别是:720P(1280×720P，非交错式)，1080 i(1920×1080i，交错式)，1080P(1920×1080p，非交错式)，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。 1 如何收看HDTV节目, 目前有两种方式可欣赏到HDTV节目。一种是在电视上实时收看HDTV，需要满足两个条件，首先是电视可接收到HDTV信号，这需要额外添加相关的硬件，其次是电视符合HDTV标准，主要是指电视的分辨率和接收端口而言。 另一种是在电脑上通过软件播放。目前我国只有极少部分地区可接收到HDTV数字信号，而且HDTV电视的价格仍高高在上，不是普通消费者所能承受的。因此，在网络中找寻HDTC源，下载后在个人电脑上播放，成了大多数HDTV迷们的一个尝鲜。 2 哪些是可用于电脑播放的HDTV文件, 网络中流传的HDTV主要以两类文件的方式存在，一类是经过MPEG-2标准压缩，以.tp和.ts为后缀的视频流文件，一类是经过WMV-HD (Windows Media Video High Definition)标准压缩过的.wmv文件，还有少数文件后缀为.avi或.mpg，其性质与.wmv是完全一样的。 HDTV文件都比较大，即使是经过重新编码过后的.wmv文件也非同小可。以一部普通电影的时间长度来计算，.wmv文件将会有4G以上，而同样时间长度的.tp和.ts文件能达到8G以上，有的甚至达到20多G。因此，除了通过文件后缀名，还可以通过文 件大小来判断是否为HDTV文件。 3 如何在个人电脑上播放HDTV节目, 对于.wmv文件，只要系统安装了Windows Media Player 9 或更高版本，就可以正常播放，一些播放软件的最新版本已经开始支持WMV-HD，如WINDVD6等，也可以直接使用这些软件播放HDTV。有些HDTV文件在压缩过程中采用了其它标准的编码格式，就需要安装对应的解码器，遇到Windows Media Player 9 不能正常播放时，可以再安装ffdshow，它带有各种最常用的解码器。 播放以.tp和.ts为后缀的视频流文件要稍微麻烦一点，因为文件中分别包含有AC3音频信息和MPEG-2视频信息。好在现下有已经不少专门播放.tp 和.ts文件的软件问世了，Moonlight-Elecard MPEG Player 就是其中一款比较常见的支持HDTV播放的软件，目前最新的版本为2.x。安装完后，也可以运行其它播放软件来调用Moonlight- Elecard MPEG Player的解码器进行播放。 4 如何鉴别HDTV的显示格式, 目前我们无法仅从文件名称、大小上来判定一个HDTV文件的显示格式是720P还是1080i，或是1080P，但是有不少软件可以在播放时显示影片的图像信息，如WINDVD、zplay等，在软件的控制面板中选择对应的选项就可以看到详细的信息。 5 为什么我只能看到图像，却听不到声音, 这是因为未安装AC3音频解码器，导致HDTV文件中的音频信息不能被正确识别的原因。解决的方法是下载并安装对应的音频解码器，常用的有AC3Filter，这些音、视频解码器只需安装一次即可，播放HDTV文件时系统会自动调用，而不必每次播 放的时候都打开其控制界面。 6 为什么我播放HDTV时会出现丢帧现象, 在家用电脑上播放HDTV，对其硬件配置要求较高，主要是与CPU、显存、内存紧紧相关，如果这三样中有一样性能过低，就会产生一些播放问题。播放 HDTV时会出现丢帧现象是显存容量不够造成的，尤其是在播放1080 i格式HDTV的时候，1920×1080的像素量，需要足够大的显存才能满足其数据吞吐，因此显存至少需要64M以上，建议128M。由于是2D显示，所以对显卡核心的运算能力要求反而不是很高。 7 为什么播放HDTV时画面和语音停顿, 一些采用了WMV-HD重新编码的HDTV文件，因为有着较高的压缩率，在播放时就需要非常高的CPU运算能力来进行实时解码，一般来说P4 2.0G/AMD 2000+ 以上及同级别的CPU可达到这个要求。同时，由于HDTV的数据流较大，需要足够的内存来支持，推荐在256M以上。如果你的电脑满足不了这样的配置，就可能会在播放过程中产生画面与语音不同步、画面经常停顿、爆音等现象。严重的话甚至无法顺利观看。如果 这种现象不太严重，则可以通过优化系统和一些小技巧来改善。 8 如何优化系统以保证顺利地播放HDTV, 除非你的电脑硬件配置的确很强，否则就很可能需要对系统进行一些优化，以便可以顺利地播放HDTV。首先是在播放HDTV前关闭所有没有用的后台程序或进程，尽量增加系统的空闲资源为播放HDTV服务;其次是选择一款占用系统资源较低的软件来播放HDTV 。Windows Media Player、WINDVD等软件占用系统资源较多，在硬件配置本就不高的系统上会影响HDTV的播放效果，这时可以选择使用BSPlayer。BSPlayer是一款免费软件，最大的特点就是占用系统资源很小，尤其在播放HDTV文件时，与其它几个资源占用大户相比效果更为明显。另外，运行播放软件后立即打开任务管理器(仅在Windows 2000/XP中有效)，将播放软件的进程级别设置为最高，这样也可以为HDTV的播放调用更多的系统资源。除此之外，安装更高版本的 DirectX，也能更好地支持HDTV的播放。 9 要真正享受HDTV 烧钱才是硬道理 如果你的PC可以流利地播放HDTV，那么你唯一会感到遗憾的，可能就是抱怨显示器太小和音箱太不够劲了。音箱的问题没有好的方法可以解决，必竟PC音箱和家庭影院的音箱两者是不可同比的，然而我们可以通过调高显示器的分辨率来提高画面的清晰度和细节感。现在主流的显示器为17寸纯平CRT(因为改变标准分辨率只会给LCD带来负面影响，因此这种方法只针对普通的CRT显示器)，中低档的17寸显示器很难达到1600×1200以上的分辨率，即使达到了其水平扫描率也在60Hz以下，但是请不要忘了，电视 信号的水平扫描率也就是在这个水平上。720P的水平扫描率为60Hz，1080i则有50Hz和60Hz两种，分别为我国和美国地区的标准。也就是说，即使你在显示器水平扫描率为60Hz的状态下全屏观看HDTV或DVD等其它视频，你是感觉不到晃眼的 ，这主要是由于人眼对于动态和静态物体的感应不同造成的。因此你可以在观看HDTV的时候，放心地将显示器水平扫描率设为60Hz，进而将分辨率调高，平时使用再调回标准分辨率即可。 参考文献 [1] 张锟生 杨怀祥 彩色电视机原理 东南大学出版社 2008 [2] Jerry Whitaker(杰里.惠特克) 数字电视接收技术 2003 [3] 张晓林 数字电视原理 2008 [4] 国内著名HDTV技术论坛 [5]