目前市场上高清晰度电视机铺天盖地,种类多多,价格各异,尤其是产品介绍中出现生疏的技术术语,使消费者一头雾水,只得听信推销员的侃侃而谈,对产品的许多功能不了解、不会用。应读者要求,本文将高清晰度电视机的基本概念和技术术语作一简单的介绍,希望对消费者选购有所帮助。
电视机的清晰度
按清晰度来划分电视机,有普通清晰度的普通模拟电视机、标准数字电视机(SDTV)和高清晰度数字电视机(HDTV)。增强清晰度数字电视机(EDTV)为过渡产品。
1.电视机图像清晰度的计算
最大垂直清晰度由垂直扫描总行数所决定。我国使用PAL彩色电视制式,一帧图像的总行数为625,隔行扫描,其中25行作场回扫,不传送图像,因此有效扫描行数为575行。由于采用隔行扫描,还要把有效扫描行数乘以一个Kell 系数0. 75,即垂直清晰度为电视有效行数的0.75倍。
我国现行电视标准的垂直清晰度为:575 ×0. 75 = 431 TVL/ PH。
电视机的水平清晰度为图像上可以分清的垂直线条数,简单用公式表示:
水平清晰度TVL/ PH=有效行时间(μs)×2×视频带宽(MHz)÷宽高比系数
我国电视标准规定行周期为64μs,有效行时间为52.2μs,标称视频带宽为6 MHz,所以我国现行电视标准的普通水平清晰度为普通标准水平清晰度为52 (μs) ×2 ×6 (MHz)÷(4/ 3)= 468 TVL/ PH。
2.电视机图像清晰度的实际测量
通常我们使用标准圆形测试卡来测量清晰度,普通模拟电视机的清晰度一般300~400线。初期大屏幕电视机为提高图像清晰度采用了许多新器件、新技术,如数字式梳状滤波器、动态扫描速度调制器、边缘校正电路、细节校正电路等,电视信号射频输入时,清晰度可达400线以上,但这仍属于普通清晰度范畴。
3.标准数字电视机(SDTV)的定义
按照国际无线电咨询委员会CCIR(后更名为无线电通信部门ITU-R)-601定义,标准数字电视机(SDTV)参数,每一扫描行有720个有效像素,而每一帧的有效扫描行数对于525行/60 Hz(NTSC)及625行/50 Hz(PAL)两种制式分别为480行及576行,即720×480(NTSC)及720×576(PAL)。标准数字电视机(SDTV)清晰度可达500线以上。由此也可得到这样一个概念,数字电视机不一定就是高清晰度电视机。
4.高清晰度数字电视机(HDTV)的定义
国际无线电咨询委员会CCIR对高清晰度电视机(HDTV)也有定义,高清晰度电视机应是这样一个系统,即一个具有正常视觉的观众在距该系统显示屏高度的3倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表演时所得到的质量。这就要求HDTV图像的水平与垂直分解力较常规电视机都提高1倍以上,图像有效扫描线在1000行以上,每行有效像素数达1920个,信息是常规电视机的5倍多。显示屏幕宽高比为16:9,水平视角30度,更符合人们的视觉特性。图像质量可与35mm电影首映质量媲美,伴音则采用多个声道,如可采用5个声道(左、中、右、左后、右后),具有环绕立体声效果,并可加一个重低音声道,每个声道的收听质量与激光唱盘(CD)相当。
我国即将出台的高清晰度数字电视机标准,根据业内权威人士透露,其中包括:能接收地面接收标准的射频、水平和垂直清晰度不小于720线、图像格式为1920×1080i、宽高比为16:9、向下兼容标准数字电视机(SDTV)、可以解码数字电视声音等。
目前市场上普通模拟电视机的清晰度一般300~400线,大屏幕改进型彩电射频输入时清晰度可达400线以上,标准数字电视机(SDTV)清晰度应在500~600线之间,增强清晰度数字电视机(EDTV) 清晰度应在700线以上,高清晰度数字电视机HDTV 清晰度至少应在1000线左右。
国产电视机提高清晰度技术发展过程
目前我国市场上的高清晰度电视机,大多是模拟电视播送体制下对部分电路做了数字化处理的普通高清晰度电视机,离HDTV还有距离。我们抛开这些数字化电视机的名分问题,来讨论它们的品质高低。
要提高电视机图像的清晰度,第一要减小图像像素,第二要提高图像像素的密度。减小像素起决定作用的是显像管,同样尺寸的显像管,像素点距越小越好,不同尺寸的显像管,不能用同一像素点距衡量。14英寸CRT显像管点距在1mm量级,而14英寸计算机显示管点距为0.39mm、0.28mm,清晰度要高得多。显像管像素越小,制造工艺越复杂,成本越高。为提高大屏幕电视机的清晰度,国内整机生产厂家厦华称采用了纯平精密显像管,海信称采用了多媒体高清晰显像管,TCL称采用了MMT超精细数字多媒体显像管,长虹称采用了东芝细节距显像管,创维称采用了超精细晶丽细节距显像管等等,不好说哪个更好,但都比普通显像管减小了像素点距。高清液晶电视、高清背投电视、高清等离子电视也是一样的。照数字电视机的分辨率线数来计算,29英寸显像管的粉点节距(即荧光点的大小),在SDTV时≤0.8mm,在HDTV时≤0.33mm。
提高像素密度是由电路决定的,从前述清晰度计算公式中得出,这要求整机提高电视信道的频道带宽和增加扫描行数。隔行扫描的模拟电视的频道带宽是8MHz,逐行扫描的模拟电视的频道带宽是16MHz,数字高清晰电视的带宽应为30MHz以上才能保证其图像质量。
我国彩电为了增加扫描线数(行频),先后采用了倍频、变频扫描技术,形成了几代变频彩电。
第一代:“数码100”。第一种方式为100 Hz隔行扫描,通过数码储存技术,将场频由原来50 Hz变为100 Hz,实现了倍频扫描。这种扫描方式虽然能减少画面的大面积闪烁,但不能解决行间闪烁问题。第二种方式为50 Hz逐行扫描,一般都具有倍线功能,即将每帧画面625扫描行变换为1250行。这种方法可以消除静止画面的行间闪烁现象,但对存在高速运动物体的画面则会产生不自然的感觉。有些电视机同时具有两种方式可供选择,个别厂家由此标注“100 Hz/逐行扫描”,实际上是不能同时实现的。这种彩电中的逐行扫描刷新率是50Hz,与人眼对闪烁的敏感频率比较接近,推销时放映NTSC制式(场频60 Hz)DVD碟片,效果尚可,观看PAL制式(场频50 Hz)电视节目时,人眼会感觉到大面积闪烁,在屏幕上出现亮色画面时闪烁尤其明显。
第二代:在第一代的基础上,采用逐行扫描精密显像技术,不仅将场频提高到100 Hz或增加扫描线行数到1250行,还将每一行的水平像素数增加一倍,有的还把灰度等级从256级增加到512级。为了使画面中的运动物体看上去更加自然,这类彩电会利用机内的电脑芯片对图像的变化进行检测,并对画面进行必要的修改和补偿。经过补偿后的快速运动图像自然流畅,不再有细微的抖动现象。
第三代:既变频又逐行扫描彩电,如60Hz 、75Hz 、85 Hz、100 Hz逐行扫描彩电,它的最大特点就是彻底摒弃了隔行扫描方式,又提高了场频,进一步提高画面的垂直分辨率,还能消除画面的大面积闪烁及行间闪烁,使画面更加清晰、稳定,特别适合收看PAL制节目。
现在国内有些厂家在尝试,不再纠缠隔行、逐行扫描,推出逐点扫描技术,“逐点清晰”,修复并优化每一点的质量,消除图像边缘模糊现象,提高细节部分的锐利度,图像更加清晰,更富层次感和真实感。而摒弃传统的线性扫描,采用逐点成像技术,“逐点清晰”,是高清数字电视机将来的发展方向。
有些高清晰度电视机同时具有多种扫描方式供选择,对不同的信源应根据说明书选择正确的方式收看,才能发挥其优势。
高清晰度电视机要能接收各种图像格式的电视节目,对应不同的图像格式时,扫描频率也不相同。如行频为31.5kHz时只能显示640×480/60Hz格式,要接收1920×1080逐行扫描图像,行频要在64kHz以上。在图像格式变化时,要求电视机同时要改变扫描频率,这就是“变频”的含意。
电视机能够兼容多少种扫描显示格式是区别高清晰度电视机档次的主要标准之一。因为只能显示一两种图像格式(单频技术)或几种图像格式(双频技术)的电视机和显示十几种图像格式(变频技术,最高档的为15kHz~64kHz连续可变)的电视机,无论在设计水平、生产水平和成本上都有很大的区别。
据报道,虽然目前国内高清晰度电视机号称兼容多种HDTV图像格式,但多数产品的图像清晰度都在600~800线之间,相当于国外的EDTV、SDTV等级,可见制造水平达到HDTV的要求还有一段距离。
数字高清晰度电视机的分类及图像格式
目前全球有三个高清晰度数字电视机(HDTV)标准:美国的ATSC、欧洲DVB、日本ISDB。DVB中DVB-S为数字卫星电视接收机,DVB-C为数字有线电视接收机,DVB-T为数字地面广播电视接收机,三者可合而为一。我国基本采用DVB标准。
高清晰度电视机能够支持的图像格式标准非常多,ATSC标准支持的具体图像格式,共有18种(HDTV 6种、SDTV 12种),其中14种采用逐行扫描方式。在描述图像格式时,i(Interlace Scan)表示隔行扫描;P(Progressive Scan)表示逐行扫描。H为每行水平有效像素数,V为垂直有效像素数,“/”号下面是帧频。
(1)HDTV,宽高比16:9:
1920 (H)×1080i (V)/ 60Hz,
1920 (H)×1080P(V)/ 30Hz,
1920 (H)×1080P (V)/ 24Hz,
1280 (H)×720P(V)/ 60Hz,
1280 (H)×720P(V)/ 30Hz,
1280 (H)×720P(V)/ 24Hz,
(2)SDTV,16:9或4:3宽高比:
704×480i/ 60Hz,
704×480P/ 60Hz,
704×480P/ 30Hz,
704×480P/ 24Hz,
4:3宽高比:
640×480i/ 60Hz,
640×480P/ 60Hz,
640×480P/ 30Hz,
640×480P/ 24Hz,
另外,ATSC还开发并通过了可为采用50Hz帧频的国家使用的另行标准。HDTV格式的像素阵列相同,但帧频为25Hz和50Hz。
国产高清晰度电视机产品标注的规格令人眼花缭乱,其实记住简单几点即可。
1920×1080P是目前高清晰度电视机最顶尖的显示格式,其最大优势在于它不仅代表了数字电视技术的未来发展趋势,而且向下兼容1080i和720P等高清格式。
1920×1080i是我国将采用的高清晰度数字电视机图像格式。完整的描述即:像素数为1920 ×1080(宽高比16:9);隔行扫描:每帧扫描行数为1125。并不是达到顶尖的显示格式就可以向下兼容一切格式,兼容的格式越多,功能才越强,因为电视机已经成为一个多媒体的显示终端,必须考虑信号源的格式,目前720P格式被美、日多家数字电视台采用,也是数字摄录设备和今后存储设备的主流格式。应同时记住1080i和720P。
通常用图像格式表示数字电视等级主要有:HDTV(1080i,720P)、EDTV(480P)、SDTV(480i)等。
有些厂家将帧频也用24P、30P、50P、60P、50i、60i等表示,来区分逐行和隔行扫描。
有些厂家将图像格式写为1920 ×1250,这里1250不是像素数,也不是有效扫描行数,而是倍线扫描行数,是一种扫描方式的描述。
高清晰度电视机的一些参数和外接端子
电视机技术参数、格式的选择都有其特定意义,如场频与本国的市电电源频率一致,可减少交流干扰,我国为50Hz,美国为60Hz;帧频24P正好与电影每秒24格的速度对应;1920×1080的像素正好和数字影院格式对应,HD节目可以方便地转化为35mm胶片和数字影院节目,还可以方便地变换为标准PAL/NTSC节目;DVB标准的数字电视图像压缩格式为MPEG2,与DVD一样,这就是有些高清电视机收看DVD比收看PAL模拟电视节目清晰的原因。
高清电视机作为多媒体显示终端,支持计算机VGA(640×480 )/SVGA(800×600)/XGA(1024×768)显示格式是其重要功能。这里显示分辨率是指显示屏上能够显示出的像素数目,在计算机中可人为选择,而图像分辨率是指组成一幅图像的像素密度的度量方法,不是一个概念。作为多媒体显示终端高清电视机有如下几种主要接口:
RF:
射频输入接口。
RCA:
标准视频输入接口,也称AV 接口,传输的是模拟复合视频信号CVBS,其亮度信号和色度信号通过频谱间置迭加在一起。与RF相比,减少了图像与伴音的相互干扰和其它高频干扰,提高了图像稳定性。
S-video端子:
亮度与色度信号(Y/C)分离传输,由两路视频亮度信号Y、两路视频色度信号C和一路公共屏蔽地线五芯组成,减少了视频亮度与色度信号的串扰,提高了图像清晰度,用于接入DVD等信源设备。
YUV 模拟分量接口:
不但亮度与色度信号分离(Y、C分离),色度信号进一步分离用U、V分量传输,效果更好。
色差信号分量输入接口:
美国、中国的数字标准视频接口,“Y CB CR”表示可接收隔行色差信号,“Y PB PR”表示逐行色差信号或者HDTV色差信号,“Y CB /PB CR /PR”表示可自动识别隔行/逐行色差信号。亮度信号和色差信号分开传输,比S-video的合成C信号传输要好,但要注意与DVD等信源信号的隔行、逐行方式选对才显优势。它用于与DVD、高清数字设备连接。
标准VGA接口:
15针接口,传输视频RGB基色信号、行场同步信号等,用于与计算机连接。
DVI输入接口:
可以接收数字视频信号和模拟视频信号,它支持的分辨率比标准VGA接口高,可以达到1280×1024以上。
SCART接口:
欧洲的标准视频接口,传输CVBS信号、隔行RGB基色信号。由于三基色信号分开传输,因此在色度方面表现非常出色。SCART现在只有传输480i/576i隔行信号的标准。
D端子:
日本的标准视频接口。从D1到D5,依次支持480i、480P、720P、1080i、1080P信号。
(文/李向荣)