数字电视标准

*高清视频标准:什么是高清电视？

HDTV是最高的DTV标准，即高清晰度电视，缩写为HDTV，具有最好的视频和音频效果。数字电视是一种数字电视技术，是传统模拟电视技术的继承者。所谓数字电视，是指从演播室到传输、发射和接收过程的所有环节都使用数字电视信号，或者说所有传输到系统的信号都是由二进制数字组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，其水平分辨率为250线以上，分辨率为340×255，幅型比为4: 3，主要对应现有VCD的分辨率。标清电视(SDTV)的水平分辨率为500-600线，最低为480线，分辨率为720×576。长宽比为4: 3，主要对应现有DVD的分辨率。目前，在广播级后期制作中使用的视频标准主要是SDTV和HDTV。与模拟电视相比，数字电视具有许多优点，如高清晰度的画面，高保真的立体声，电视信号可以存储，多媒体系统可以用计算机完成，频率资源可以充分利用。

高清电视规定视频至少要有720行非隔行扫描(720p，常称为逐行扫描)或1080行隔行扫描(1080i，常称为隔行扫描)(DVD标准是480行)，屏幕长宽比为16:9。音频输出为5.1声道(杜比数字格式)，同时可以接收其他格式更低的信号并进行数字化处理和回放。

高清电视有三种显示格式，分别是:720P(1280×720，非隔行，场频24、30或60)，1080 I(1920×1080，隔行，场频60)，以及。对于一台真正的高清电视来说，决定清晰度的标准只有两个:分辨率和编码算法。其中网上流传最多的是720P和1080 i，而微软的WMV-HD网站上1080P的样品相对较多。

美国高清标准主要有两种格式，分别是1280×720p/60和1920× 1080i/60。欧洲倾向于1920×1080 I/50；以720p为最高格式，要求的线频支持为45kHz，而1080i/60Hz的线频支持只有33.75kHz，1080i/50Hz的线频要求更低，只有28.125kHz。

高清信号的三种格式中，1080i/50Hz和1080i/60Hz都采用隔行扫描方式，虽然扫描线数已经超过1000。1080行由两次扫描完成，实际每场扫描行数只有一半，即1080。因为一张完整的图片需要显示两次，所以由于这种隔行扫描技术在原理上的限制，在显示精细图片，尤其是静止图片时，还是会有轻微的闪烁和爬行现象。但720p/60Hz不一样，它采用逐行扫描模式，一次可以显示一幅完整的画面，单次扫描的行数可以达到720，水平扫描可以达到1280点。同时由于场频为60Hz，画面稳定清晰，不闪烁。

我们经常会看到1280×720和1920×1080的高清电视分辨率，这对于现在的显示器来说确实是一个很大的考验。如果分辨率进一步提高，在现有的显示器上就很难获得更好的画质，因为此时的瓶颈在于显示设备。另外可以肯定的是，1920×1080的分辨率已经基本达到了人眼对于动态视频清晰度的分辨率极限，也就是说，再高的分辨率也只能在大屏幕显示器上显示优势。

除了分辨率是高清电视的关键，编码算法也是一个不可忽视的环节。高清电视基本可以分为三种算法:MPEG-2-TS、WMV-HD和H.264不同的编码技术自然在压缩比和画质上有差异。相对来说，MPEG2-TS的压缩比较差，而WMV-HD和H.264更先进。压缩比差的编码技术对解码环境的要求更低，也就是说可以降低对硬件设备的要求，这是非常好理解的。

*揭秘*高清电视的技术参数。

好了，现在让我们来关注一下HDTV这个新时代的宠儿，它融合了各种高科技。在了解了高清电视令人兴奋的特性后，你真的想近距离触摸一下这个神秘而聪明的“未来男孩”吗？别急，我们需要对实物有一个全面的了解，才能真正的感知。

像素

屏幕能够显示的像素数量可以反映一台电视机的图像表现能力。比如最高规格的高清电视机，可以显示1920×1080像素，即拥有207万像素，远远超过普通模拟电视机不到9万像素的水平(以分辨率340×255为例)。

点距

根据电视屏幕与清晰度的关系，我们很容易知道，在显示最高规格的1920×1080的高清电视节目时，由于屏幕尺寸的不同，网点间距也会有所不同。一般来说，如果要显示最高规格为1920×1080的高清电视节目，32英寸高清电视机的点距应不超过0.38mm，36英寸高清电视机的点距应不超过0.43mm，才能完美诠释高清图像。

但根据我国规定，水平分辨率大于700线时，很多电视机也可以称为高清电视机。但这些电视的点距只有0.55mm~0.65mm左右(仅指32寸和36寸电视)。理论上他们的最高清晰度可以达到800线，也算是达到我们国家的标准了。

视频带宽

对于特定的显示图像，不同的分辨率对应于可接受的最小带宽。如果带宽小于此分辨率的可接受值，显示的图像将会失真或根本无法显示。所以，如果你想让图像达到一定的分辨率水平，也就是想让图像清晰到一定的程度，那么就必须有一个可以接受的带宽范围，否则名义上的分辨率只会是一句空话。

PAL和NTSC系统

PAL是相变线的缩写。国内使用的PAL制主要标准是每帧扫描625行，每秒25帧。

NTSC是国家电视标准委员会的缩写，规定每帧扫描525行，每秒扫描30幅画面。可以说NTSC彻底消除了人眼可见的扫描线、线、字的闪烁现象。

帧频

我们知道，动态电影放映的基本原理是快速播放一系列画面。当播放这个画面的速度超过人眼能够分辨的范围时，我们看起来的形象就会“动”起来。在这个过程中，我们把每张图片称为一个“帧”，每秒播放的帧数就是我们所说的帧率。

帧率主要用来衡量视频信号传输的速度，单位是每秒帧数(fps)。显然，帧率越快，我们看到的运动就越平滑、越连续，这也是衡量动态图像质量的重要指标之一。

扫描频率

显然，需要一个参数来衡量电子束扫描的速度，这样电视才能流畅连续地观看动态图像。所以习惯上把单位时间内(通常以秒为单位)电子枪扫描屏幕的次数称为扫描频率。由于电子枪工作特性的限制，扫描频率包括行频和场频两个概念。

场频:又称“垂直扫描频率”或“刷新率”，是指单位时间内电子枪扫描整个屏幕的次数(以秒为单位)，通常用赫兹(Hz)表示。以60Hz刷新率为例，意味着显像管显示的内容每秒刷新60次。我国规定的高清电视场频标准是50Hz。

行频:又称“水平扫描频率”，指电子枪每秒在屏幕上扫过的水平线数，单位为KHz。行频值越大，显像管能提供的分辨率越高，稳定性越好。我国规定的高清电视的行频标准是28125Hz。

清晰度/清晰度

我国高清电视的行扫描频率设置为28125Hz，对应的扫描周期为35.6微秒。如果有效显示时间为30微秒，则1920行对应的视频带宽应为64MHz，相当于现有PAL制带宽的10倍。但在实际应用中，当视频带宽大于32MHz，即水平分辨率大于1，000线，垂直分辨率可达1，080线时，此时的画质中规中矩，因此32MHz的视频带宽是我国高清电视的基本要求。

但是，即使是32MHz的带宽，相比之前的6MHz带宽，也已经是一个巨大的数字了。为了节省资源(卫星传输节目所用的带宽是有限的)，采用压缩技术传输高清电视信号显得尤为重要。目前主要采用MPEG-2格式进行压缩(即DVD使用的压缩格式标准)，从而保证卫星频道资源的最大化利用。

根据带宽、行频、场频之间的关系可知，在带宽一定的情况下，场扫描频率会增加，清晰度会降低。所以我国发布的高清电视技术标准只选择50Hz场频(隔行)和28125Hz行频。

对于基于液晶显示技术的HDTV电视机，其原理与传统CRT有很大不同，但其基本原理和清晰度水平与LCD显示器基本相同，在此不再赘述。

隔行扫描

水平和垂直扫描线是图像生成的基础。以NTSC制为例。虽然规定每张图片要扫描525行，但是图像扫描分为两步:第一个六十秒扫描262.5行，另一个六十秒扫描另一半。在第一次扫描中，从上到下水平扫描奇数行，在第二次扫描中扫描偶数行。这样，由两次扫描产生的场被组合成一个完整的图像。

因为扫描是奇数和偶数扫描线交替交错进行的，所以这种扫描方式称为隔行扫描。显然，隔行扫描容易造成图像扫描线抖动和图像闪烁。

连续扫描

顾名思义，逐行扫描的原理是从第一行扫描到最后一行连续扫描屏幕图像，而不是先扫描奇数行再扫描偶数行。逐行扫描可以消除隔行扫描造成的闪烁等现象，因为与隔行扫描相比，逐行扫描在同一时间内扫描两次。例如，普通的高清电视机在隔行扫描中每秒只扫描30幅完整图像，而在逐行扫描中，相当于每秒扫描60幅完整图像。

比特率

比特率是数字多媒体压缩效率的参考指标，表示每秒记录数字多媒体数据所需的平均比特值。通常，我们使用Kbps作为单位。

在HDTV等压缩数字多媒体文件中，比特率直接关系到片源的质量。虽然高清电视的码率一般在1MBps以上，但在高动态画面的情况下，低码率下容易出现马赛克，会严重影响观看效果。

*HDTV的几种分辨率标准

根据不同国家使用的电视制式不同，不同国家和地区定义的高清电视的标准分辨率也不同。具体来说，目前的高清电视有三种显示分辨率格式，分别是:720P(1280×720，逐行)、1080 I(1920×1080，隔行)和1080p (1080p)。

两种常见的显示模式是720P和1080i。1080i是目前大多数国家(包括中国)广泛使用的一种模式。其分辨率为1920×1080，207.3万像素。在最初采用NTSC制的国家，如美国、日本、韩国，他们的1080i仍然使用60Hz的场频，主要是为了符合其以前的标准；在国内，1080i的场频为50Hz，与PAL制相同。

在1080i显示模式下，屏幕分辨率可达1920×1080，采用隔行扫描模式，即电子枪先扫描540行，再扫描另外540行，两者叠加形成成品屏幕。对于普通消费者来说，540线的垂直分辨率水平，显示效果已经中规中矩，也可以说达到了高清电视高画质的要求。

从技术上来说，开发720P显示分辨率显然比开发1080i更复杂，因为它提供的是1280×720的分辨率，也就是926.5438+060万像素。最重要的是720P采用逐行扫描，也就是说需要同时达到720行的垂直分辨率水平，而不是1080i的两倍扫描540行，所以会涉及到更高的行频输出，对显像管的要求太高。目前，这项技术主要应用于采用NTSC制式的美国和日本。自然，他们使用60Hz的场频率。

目前高清电视的片源主要来源于网络和电视台，其中网上流传最多的是720P和1080i，在微软的WMV-HD网站上可以找到一些规格最高的1080P的样片。

最后再来看看最高规格的1080P，提供1920×1080逐行输出，但提供24Hz、25Hz、30Hz多种场频。

因为电影是以每秒24张的模式播放的，所以以1080P/24Hz模式拍摄的数字图像可以传输到DLP等数字电影放映机上播放，所以1080P/24Hz可以说是专门为电影准备的格式。

但是，如果高清内容是以1080P/25Hz格式拍摄的，那么完整的1080P图像的每一帧都可以很容易地拆分成两个交错的1080i图像。这样1080P/25Hz的格式就变成了1080i/50Hz的图像，便于应用到欧洲和中国的数字高清电视上。

同样，1080P/30Hz也可以在拍摄后转换成1080i/60Hz的图像，方便在美国、日本等国家使用。

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信源编码标准（Audio Video coding Standard的缩写）

AVS是我国拥有自主知识产权的第二代信源编码标准。顾名思义，“信源”就是信息的“来源”，信源编码技术解决的关键问题是海量数字音视频数据(即初始数据和信源)的编码和压缩，所以也叫数字音视频编解码技术。显然，它是数字信息传输、存储和回放的前提，所以它是数字音视频产业的基本标准。

国际音视频编解码标准主要有两大系列:ISO/IEC JTC1制定的MPEG系列标准；国际电联为多媒体通信制定的H.26x系列视频编码标准和G.7系列音频编码标准。1994 MPEG-2由MPEG和ITU联合制定，是第一代音视频编解码标准的代表，也是目前国际上最流行的音视频标准。

经过十几年的演进，音视频编码技术本身和行业应用背景都发生了明显的变化，后起之秀大量涌现。目前音视频行业可以选择的信源编码标准有四种:MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4 AVC(也简称JVT和H.264)和AVS。前三个标准由MPEG专家组完成，第四个标准由我国自主制定。从发展阶段来看，MPEG-2是第一代信源标准，其他三个是第二代标准。对比主要技术指标——编码效率:MPEG-4是MPEG-2的1.4倍，AVS和AVC相当，都是MPEG-2的两倍以上。

可以推测，MPEG-2由于技术过时，费用高昂，很快就会退出历史舞台。MPEG-4推出的新专利许可政策被认为过于苛刻，难以接受，导致被众多运营商围攻，无法从产业化和前途未卜的泥潭中自拔。AVS是基于中国创新技术和部分开放技术的自主标准。其编码效率比MPEG-2高2-3倍，与AVC相当。而且其技术方案简单，芯片实现复杂度低，达到了第二代标准的最高水平。而且AVS通过简单的一站式授权政策解决了AVC的专利授权问题，是开放的国家和国际标准，易于推广。另外，AVC只是视频编码标准，而AVS是包括系统、视频、音频、媒体版权管理在内的完整标准体系，为数字音视频行业提供了更全面的解决方案。综上所述，AVS堪称二代源标准的首选。

AVS标准是“信息技术高级音视频编码”系列标准的简称。AVS标准包括系统、视频、音频和数字版权管理等四个主要技术标准，以及一致性测试等支撑标准。在2003年6月5438+2月18-19举行的第七次会议上，工作组完成了AVS标准第一部分(系统)和第二部分(视频)的最终草案(FCD)，支持提交草案的验证软件也已完成。2004年2月29日，65438，全国信息技术标准化技术委员会组织评审，通过了AVS标准视频草案。2005年6月5438+10月，AVS工作组向信息产业部提交了草案。3月30日，信息产业部初审通过，标准草案视频部分进入公示期。2004年第一季度(八中全会)，《数字版权管理与保护》标准的制定工作正式启动，目前已接近尾声。2005年初(第65438次+02次全体会议)，起草了第三部分(音频)。

2005年4月30日，AVS标准视频部分通过宣传在标准道路上迈出了决定性的一步。2006年2月22日，国家标准化管理委员会发布通知:《信息技术高级音视频编码》第二部分视频于2006年3月1日开始实施。AVS的视频部分正式成为国家标准，成为震动业界的大事。国家和部委领导纷纷发来贺信和题词，对AVS的工作给予了高度评价，并鼓励工作组再接再厉，再创辉煌。接下来，标准的其他部分将继续工作，陆续进入标准审批和审核程序。

AVS的产业化前景

据预测，2008年数字音视频产业将超过通信业，成为2010年国民经济第一大产业。AVS作为数字视听产业的基础标准，为我国构建“技术→专利→标准→芯片和软件→整机和系统制造→数字媒体运营和文化产业”的产业链提供了难得的机遇。

数字电视接收机制造业采用AVS非常简单。无论AVS标准还是其他标准，物理实现都是一个解码芯片。该芯片与整机其他部分的接口可以统一，即一台数字电视接收机可以通过更换解码芯片来支持不同的信源标准。因此，采用AVS标准进行替换或更换，成本并不昂贵。

AVS对数字电视运营具有重要意义。数字电视运营系统包括制作、播出和传输三个主要环节。其中制作(电视演播室)和传输(数字电视传输网络)是最昂贵的部分，但这两者都与用于播放节目的格式无关，因此采用AVS并不影响这些设备的现有投资。AVS唯一的要求就是增加编码器，AVS的回报远大于更换编码器的投入:至少可以节省一半的传输带宽资源，为标清业务部署的传输系统可以直接提供高清业务。从电视网来看，传输节目的容量翻了一番。从国有资源的角度来说，在地面广播中节省一半的无线频谱资源意义重大。

中国正在开发自己的光盘和光盘播放器技术和标准，红色光学伺服系统和光盘是实用的，但需要三张或更多光盘才能存储一部MPEG-2编码的高清电影。因为AVS压缩高清节目的效率是MPEG-2的三倍，一张光盘可以装一部电影。AVS标准和光盘标准的结合，可以在新一代高清激光视盘市场上开辟一片新天地。在片源方面，实际上是节目提供者希望在不同地区发行不同格式(DVD被强行划分为不同地区版本)的东西，在中国市场发行AVS格式光盘有利于中国音像发行行业和高清CD播放机行业的健康发展。

AVS的产业化在标准制定过程中就已经开始，目前正处于大规模产业化的启动期。

AVS产业化的主要产品形式包括:

1)芯片:高清/标清AVS解码芯片和编码芯片。未来十年，国内芯片需求将达到每年4000万片以上。

2)软件:Linux和Window平台上基于AVS标准的AVS节目制作和管理系统、流媒体播放、点播和回放软件；

3)整机:AVS机顶盒、AVS硬盘播出服务器、AVS编码器、AVS高清激光视盘播放器、AVS高清数字电视机顶盒及接收机、AVS手机、AVS便携式数码产品等。

简而言之，AVS最直接的产业化成果就是未来10年中国需要的3-5亿块解码芯片，最直接的收益就是节省了超过10亿美元的专利费。AVS最大的应用价值在于，可以利用标清数字电视传输系统直接提供高清服务，利用当前的光盘技术制造新一代高清激光视盘机，为我国数字音视频产业的跨越式发展提供了难得的机遇。在标准工作组的基础上，AVS将联合家电、IT、广电、电信、音频等领域的芯片、软件、整机、媒体运营等有实力的企业，共同开创中国数字音视频产业的美好未来。

AVS有三个特点:

1.技术先进的第二代信源编码标准，由中国领先；

2.引领国际潮流的专利池管理方案，标准工作组的完整法律文件——autonomy；

3.制定过程是公开的，对国际开放的；