下一世代的電視:HDTV

你希望可以在家觀賞畫質清晰、深具影音震撼效果、讓你有如身歷其境般的電視畫面嗎?為了達到這樣的夢想,High-Definition TV(HDTV)高畫質電視因此誕生了!HDTV是一個與過去NTSC、PAL、以及SECAM格式截然不同的全新電視廣播標準。

HDTV的誕生是繼1954年彩色電視在美國首次亮相之後,最驚人的劃時代革命之作。其最迷人之處在於,其高畫質影像即使在大於40吋以上的電視上播放,依然完美不失真,而在16:9的寬螢幕上觀賞高畫質影像,更可以感受其驚人的影音震撼力。 

HDTV的優點 

HDTV是採用1080條有效掃描線,比起目前現有廣播電視系統還高出2倍(NTSC系統為480條,PAL和SECAM系統為576條),也因此畫面更為清晰、鮮明。以人類的視覺角度而言,16:9的寬螢幕尺寸擴大了人類的觀賞視野,讓觀賞者如同置身於影像畫面中。 

*1080i HDTV標準是現有的主流規格。 

高畫質電視的歷史 

HDTV的研究最早始於1960年日本的NHK Science and Technical Research Laboratories (NHK STRL)。為加強畫面的真實性,此研究起初著重於觀賞角度與aspect ratio的研究,逐漸發展至螢幕尺寸、掃描線數、以及觀賞者與螢幕應保持的標準距離等研究範疇。NHK STRL於1984年設立了MUSE系統,其乃依據此研究基礎所發展出來的一種類比式HDTV系統。除此之外,NHK STRL亦建議以“Hi-Vision”作為HDTV的通稱。

 

邁向HDTV製播標準的統一之路 

傳統的電視廣播系統,包含北美洲以及日本的所採用的NTSC,英國、德國、以及中國所採用的PAL,還有法國、東歐和俄國所採用的SECAM。這其中的差異性是在於掃描線數的不同,而產生不同的畫面解析度。也因此,各地區的廣播電視在製作內容時,需以當地的標準為主要的拍攝格式,而為了讓所攝製的內容可以在不同國家播映,不同掃瞄格式間的轉換因此變得必要。 

基於上述這種多規格並行的不良經驗,日本擔心當高畫質電視成為市場主流時,同樣的情形會再發生,所以建議當時的Comité Consultatif International Radiophonique (CCIR),也就是現在的International Telecommunications Union-Radiocommunication Sector (ITU-R)應該為HDTV內容的製播,訂定一個國際通用的標準規格。 

雖然專業級廣播設備的HDTV格式標準已經於1990年建立,對於像是掃描線數數量的這個主要爭議點,依舊未達成共識,而經過3種不同版本的研究討論之後,終於在2000年時推出第4個版本之後得到統一。 

目前HDTV的主要廣播格式包含了ISDB、DVB、ATSC,此三種格式皆採用電視台製播標準所訂定的掃描線數,這些將會在後面做更清楚的說明。因此,我們可以說HDTV製播標準的通過提供了HDTV的基礎。 

數位廣播與HDTV的發展與整合 

1982年日本的NHK STRL開始著手規劃,發展廣播設備的數位化概念,而此概念是透過Integrated Service Digital Broadcasting(ISDB)結合了電影、聲音、文字,和照片轉換成數位廣播訊號。在1980年後期,有關數位化的廣播資料壓縮或錯誤校正等基本的技術已臻成熟。今日,廣播技術更發展到全方面的數位化,包含衛星廣播、地面廣播、以及有線電視廣播服務。 

HDTV技術也是全部採用數位化方式,其目前主要的HDTV廣播系統,包含日本所成立的ISDB格式、歐洲的Digital Video Broadcasting(DVB)格式、以及美國的Advanced Television System (ATSC)格式。即使是地面數位廣播服務,包含日本已經有12個國家開始實施,可以預見數位化HDTV的建立已經快速蔓延全球了。 

HDV的主要優勢 

HDV格式是由Canon、Sharp、Sony以及JVC等四家公司,於2003年9月30日所正式對外共同發表。此HDV標準的概念,主要是用來製造可以輕鬆錄製高畫質影像的家用型數位攝錄放影機,並可將高畫質影像儲存在現有的DV帶中,藉由這樣標準的制定,實現了製造成本的減少與效率的提昇。 

1.以DV帶紀錄高畫質(High-Definition)影像

HD影像可以紀錄在現有的DV帶,其紀錄長度亦相同。此外,主要攝影的機制亦與原本的DV標準相同。 

2. 採用MPEG-2主要壓縮編碼

使用於HDV的MPEG2壓縮格式主要是用在數位廣播設備和DVD,可提供有效的壓縮並同時保留高品質的HD影像,因此即使使用目前相同傳輸速度的DV標準,也同樣可以傳輸、錄製或播放HD影像畫面。 

事實上,直接以MPEG2壓縮的高畫質影像檔案,比標準畫質的資料量來得龐大許多,為了讓MPEG2壓縮後的檔案可以直接儲存在原有的DV帶中,必需透過額外的大量訊號處理晶片;也因為這樣先進的半導體和訊號傳輸技術,而使得此壓縮編碼能成為個人用數位攝錄放影機的標準格式。 

3.超強編碼錯誤更正功能

使用MPEG2的編碼壓縮方式,比起原先使用DV標準壓縮模式下的影像資料更容易流失,為了避免MPEG2壓縮時所產生任何的訊號流失,特別為HDV格式額外設計了編碼錯誤的更正功能,以達到比DV格式更為精確的錯誤修正。

此外,從原先使用在DV修正方式上,只在磁軌中修正的功能,轉換成多軌(multiple tracks)間修正的功能,讓整個編碼錯誤修正能力大幅提昇;而因為磁粉脫落(dropouts)而導致磁軌間的資訊流失也同時得到加強。 

4.與CD品質媲美的高音質表現

在聲音壓縮部分則以MPEG-1 Audio Layer II作為聲音壓縮的紀錄格式。 

5.雙格式引向信號滿足消費者需求

HDV格式同時支援市場上兩種主流的高畫質影像信號規格,包含1080i與720p,充分滿足廣大消費者的需求。

 

HDV格式主要規格

目前主要的HDV規格有兩種,第一種是720p循序掃描的訊號格式,主要是採用720p的循序掃描方式是垂直掃描1280個畫素。另外一個系統1080i交錯掃描則是採用1080有效掃描1440個垂直畫素。也因此,高畫質影像錄影及播放系統的建立,真正開啟了HD時代的來臨。

  HDV  1080i HDV  720P DV
Media

DV tape

Video signal 1080 / 50i /60i 720 / 25p / 50p

720 / 30p / 60p 

 576 / 50i  PAL

 480 / 60i  NTSC

Number of Pixels 1440 x 1080 1280x720 720 x 576   PAL

720x 480    NTSC

Aspect ratio

16:9

4:3 (16:9)

Compression (Video)

MPEG-2 Video (MP@H-14)

DV

Sampling frequency for luminance 55.6875 MHz 74.25MHz 13.5MHz
Sampling  format

4:2:0

4:1:1(N)  4:2:0 (P)

Quantization 8 bit
Bit rate after compression (video) 25Mbps 19Mbps 25Mbps
Compression (Audio)

MPEG-1 Audio Layer II

PCM

Sampling  frequency 48 KHz 48 / 44.1/ 32 KHz
Quantization

16 bit

16 bit(2ch) 12 bit(4ch)
Bit rate after compression (Audio)

384 kbps

1.5Mbps

Audio mode

Stereo (2ch)

Stereo (2ch / 4ch)

Data fomat

MPEG-2 system

 
Steam type Packetized elementary stream Transport stream  
Stream interface IEEE1394 (MPEG-2-TS) IEEE1394 (DV)
       

(以上資料提供---台灣   新力國際(股)公司)

 
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