高清多媒体基础知识.docx

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高清多媒体基础知识

高清多媒体基础知识

DVD给了我们VCD时代所无法比拟的视听享受，但随着技术的进步和人们需求的不断跟进，人们对视频的各项品质提出了更高的要求：

屏幕要更宽、画质要更高！

于是，HD就应运而生了。

什么是HD？

HD是英文表述HighDefinition的缩写。

通常把物理分辨率达到720p以上的格式称作为高清，物理分辨率高达1920×1080逐行扫描即1080p，称作为全高清（FullHD），是目前顶级的高清规格。

什么是HDTV？

HDTV是HignDefinitionTelevision的简称，翻译成中文是“高清晰度电视”的意思，HDTV技术源于DTV（DigitalTelevision）“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的最高标准，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。

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（LowDefinitionTeleVision）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（StandardDefinitionTeleVision）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。

HDTV规定了视频必须至少具备720线非交错式（720p，即常说的逐行）或1080线交错式隔行（1080i，即常说的隔行）扫描（DVD标准为480线），屏幕纵横比为16:

9。

音频输出为5.1声道（杜比数字格式），同时能兼容接收其它较低格式的信号并进行数字化处理重放。

HDTV有三种显示格式，分别是：

720P（1280×720，非交错式，场频为24、30或60），1080i（1920×1080，交错式，场频60），1080P（1920×1080，非交错式，场频为24或30），不过这从根本上说也只是继承模拟视频的算法，主要是为了与原有电视视频清晰度标准对应。

对于真正的HDTV而言，决定清晰度的标准只有两个：

分辨率与编码算法。

其中网络上流传的以720P和1080i最为常见，而在微软WMV-HD站点上1080P的样片相对较多。

美国的高清标准主要有两种格式，分别为1280×720p/60和1920×1080i/60；欧洲倾向于1920×1080i/50；其中以720p为最高格式，需要的行频支持为45kHz，而1080i/60Hz的行频支持只需33.75kHz，1080i/50Hz的行频要求就更低了，仅为28.125kHz。

在高清信号的三种格式中，1080i/50Hz及1080i/60Hz虽然在扫描线数上突破了1000线，但它们采用的都是隔行扫描模式，1080线是通过两次扫描来完成的，每场实际扫描线数只有一半即1080/2=540线。

由于一幅完整的画面需要用两次扫描来显示，这种隔行扫描技术原理上的限制，在显示精细画面尤其是静止画面时仍然存在轻微的闪烁和爬行现象。

但720p/60Hz不同，它采用的是逐行扫描模式，一幅完整画面一次显示完成，单次扫描线数可达720线，水平扫描达到1280点；同时由于场频为60Hz，画面既稳定清晰又不闪烁。

我们经常看到的HDTV分辨率是1280×720和1920×1080，这对于如今的显示器而言的确是不小的考验，如果分辨率进一步提高，那么将很难在现有的显示器上获得更加出色的画质，因为此时的瓶颈在于显示设备。

另外也可以肯定的是，对于32英寸以下的屏幕而言，1920×1080分辨率基本已经达到人眼对动态视频清晰度的分辨极限，也就是说再高的分辨率也只有在大屏幕显示器上才能显现出优势。

除了分辨率是HDTV的关键，编码算法也是不可忽视的环节。

HDTV基本可以分为MPEG2-TS、WMV-HD和H.264这三种算法，不同的编码技术自然在压缩比和画质方面有着区别。

相对而言，MPEG2-TS的“压缩比”较差，而WMV-HD和H.264更加先进一些。

而十分容易理解的是，“压缩比”较差的编码技术对于解码环境的要求也比较低，也就说在硬件设备方面的要求可以降低。

什么是BD（Blu-Ray）？

蓝光（Blu－ray）或称蓝光盘（Blu－rayDisc）缩写为BD，利用波长较短（405nm）的蓝色激光读取和写入数据，并因此而得名。

而传统DVD需要光头发出红色激光（波长为650nm）来读取或写入数据，通常来说波长越短的激光，能够在单位面积上记录或读取更多的信息。

因此，蓝光极大地提高了光盘的存储容量，对于光存储产品来说，蓝光提供了一个跳跃式发展的机会。

目前为止，蓝光是最先进的大容量光碟格式，BD激光技术的巨大进步，使你能够在一张单碟上存储25GB-50GB的文档文件。

这是现有（单碟）DVD的数倍。

在速度上，蓝光允许1到2倍或者说每秒4.5至9兆的记录速度。

蓝光光碟拥有一个异常坚固的层面，可以保护光碟里面重要的记录层。

飞利浦的蓝光光盘采用高级真空连结技术，形成了厚度统一的100µm的安全层。

飞利浦蓝光光碟可以经受住频繁的使用、指纹、抓痕和污垢，以此保证蓝光产品的存储质量数据安全。

在技术上，蓝光刻录机系统可以兼容此前出现的各种光盘产品。

蓝光产品的巨大容量为高清电影、游戏和大容量数据存储带来了可能和方便。

将在很大程度上促进高清娱乐的发展。

2007年底，索尼公司在中国推出第一款配置蓝光DVD的高清播放器：

BDP-S300/BM蓝光播放器，开启了蓝光在中国商业化的运用，在此前的PlayStation3取得的骄人成绩为蓝光与HD-DVD的标准之战奠定了基础，但是，这款DVD高达5000RMB的售价让众多消费者望而却步。

成本的桎梏使得BlueRay普及化还有很长的路要走。

BDP-S300/BM蓝光播放器性能标准：

7.1环绕声道、1080信号输出、每秒24帧的电影般播放帧数、x.v.Colour色域标准、BRAVIATheatreSync影院同步功能。

什么是HDDVD？

HDDVD（或称：

HighDefinitionDVD）是一种数字光储存格式的蓝色光束光碟产品，由HDDVD推广协会（HDDVDPromotionGroup）负责制定及开发。

HDDVD与其竞争对手蓝光光碟（Blu-rayDisc）相似，盘片均是和CD同样大小（直径为120毫米）的光学数字储存媒介，使用405纳米波长的蓝光。

HDDVD由东芝、NEC、三洋电机等企业组成的HDDVD推广协会负责推广，惠普（同时支持BD）、微软及英特尔等相继加入HDDVD阵营，而主流片厂环球影业亦是成员之一。

音响方面，HDDVD支持使用最高双声道24-bit/192kHz或者是最多八声道的24-bit/96kHz编码。

所有HDDVD播放器都必须支持linearPCM（没压缩），DolbyDigitalAC-3，DolbyDigitalEX，DTS,DolbyDigitalPlus和DolbyTrueHD的解码。

如果该HDDVD有第二道声轨的时候，那么该声轨可以使用以上的格式储存，或者是用DTS-HDHighResolutionAudio和DTS-HDMasterAudio。

为了享受最高清晰度的音响，HDDVD生产商可以选用linearPCM，DolbyTrueHD或DTS-HDMasterAudio编码。

虽然如此，因为linearPCM的频宽要求非常高，所以于HDDVD影碟中的无失真音效通常用无失真的DolbyTrueHD格式。

影像方面，HDDVD支持很多不同解像度，由最低的CIF到最高的SDTV，由DVD标准储存影像到高清电视的720p，1080i，1080p。

在编码方面，HDDVD可是使用DVD支持的MPEG2或者是新支持、更有效率的AVC和VC-1。

但在2008年，随着原先支持HDDVD的华纳公司宣布脱离HDDVD，以及美国数家连锁卖场决定支持蓝光产品，东芝公司在2月19日正式宣布将终止HDDVD事业。

这也意味着HDDVD在与BD进行的次时代大战中彻底失败。

HDRIP的概念：

HDRip是HDTVRip的缩写，是用DivX/XviD/x264等MPEG4压缩技术对HDTV的视频图像进行高质量压缩,然后将视频、音频部分封装成一个.avi或.mkv文件，最后再加上外挂的字幕文件而形成的视频格式。

实际上是对HDTV的2次压缩，将原来的MPEG2编码重编码为MPEG4编码。

MPEG2

MPEG的全称是运动图像专家组（MovingPictureExpertsGroup）。

MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的、基本方法是——在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。

MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩，其平均压缩比可达50：

1，压缩率比较高，且又有统一的格式，兼容性好。

MPEG-2标准是在继以VCD和MP3为代表的MPEG-1产品成功受到到肯定后，于1994年所推出压缩标准，以实现视/音频服务与应用互操作的可能性。

MPEG-2标准是针对标准数字电视和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，编码码率从每秒3兆比特～100兆比特，标准的正式规范在ISO/IEC13818中。

MPEG-2不是MPEG-1的简单升级，MPEG-2在系统和传送方面作了更加详细的规定和进一步的完善。

MPEG-2特别适用于广播级的数字电视的编码和传送，被认定为SDTV和HDTV的编码标准。

DVD影碟就是采用MPEG-2压缩标准。

一般采用.mpg、.tp和.ts为后缀的HDTV文件就是采用的MPEG-2压缩的。

MPEG4

近年来，MPEG-4悄悄地在市场上崭露头角，在最新出品的DV（数码摄像机）、PDA、手机，以至于视频点播、卡拉OK、监控系统等产品说明上，都陆续出现“MPEG-4”字眼，一场取代MPEG-2的市场大战似乎即将打响。

MPEG-4于2000年经国际标准组织ITU和ISO审核后，成为国际视频压缩标准之一。

MPEG-4压缩采用了MPEG-4的视频压缩方式，配上MPEG-1的音频压缩方式（MP3），生成了图像质量接近DVD，声音质量接近CD，却有着更高的压缩比。

与以往的“老前辈”MPEG-2相比，MPEG-4除了具有惊人的数据压缩比，经过MPEG-4的压缩的文件尺寸可以达到MPEG-2的1/3，而仍然保有极佳的音质和画质。

可以用最少的数据获得最佳的图像质量，因此满足了低码率应用的需求。

但是由于MPEG-4标准派生出各种规格，例如DivX、XviD等等，代表着不同规格利益的商业集团和一些支持免费共享资源的技术团体相互争斗的结果，导致各种MPEG-4规格的兼容性很差。

在播放MPEG-4压缩的视频文件时，往往让人们不知道如何选择。

采用MPEG-4压缩的视频文件的视频文件一般后缀名为.avi，很容易与微软的AVI格式混淆，不容易直接从后缀名辨认，只能通过解码器来识别。

WMV-HD

WMV-HD是由软件业的巨头微软公司所创立的一种视频压缩格式。

其压缩率甚至高于MPEG-2标准，同样是2小时的HDTV节目，如果使用MPEG-2最多只能压缩至30GB，而使用WMV-HD这样的高压缩率编码器，在画质丝毫不降的前提下都可压缩到15GB以下。

WMV-HD，基于WMV9标准，是微软开发的视频压缩技术系列中的最新版本，尽管WMV-HD是微软的独有标准，但因其在操作系统中大力支持WMV系列版本，从而在桌面系统得以迅速普及。

在性能上，WMV-HD的数据压缩率与H.264一样，两者的应用领域也极其相似，因此在新一代主流视频编码标准霸主地位的争夺之中，双方展开了针锋相对的斗争，而斗争的焦点集中在下一代光盘规格“HDDVD”和数字微波广播电视等领域。

一般采用.wmv为后缀的HDTV文件就是采用的WMV-HD压缩的。

H.264

H.264是由国际电信联盟（ITU-T）所制定的新一代的视频压缩格式。

H.264最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。

在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的MPEG-2高2-3倍，比MPEG-4高1.5-2倍。

正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。

在MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要1Mbps-2Mbps的传输速率。

与MPEG-4一样，经过H.264压缩的视频文件一般也是采用.avi作为其后缀名，同样不容易辨认，只能通过解码器来自己识别。

x264

x264是一个基于h.264的免费开源的视频Codec，属于后起之秀，已经受到众多Riper的青睐，但是与Xvid相比，其在解码时对硬件的要求更高。

DivX

DivX是一项由DivXNetworks公司发明的，类似于MP3的数字多媒体压缩技术。

DivX基于MPEG-4标准，可以把MPEG-2格式的多媒体文件压缩至原来的10%,更可把VHS格式录像带格式的文件压至原来的1%。

通过DSL或cableModen等宽带设备，它可以让你欣赏全屏的高质量数字电影。

无论是声音还是画质都可以和DVD相媲美。

同时它还允许在其他设备（如安有机顶盒的电视、PocketPC）上观看。

由于Divx后来转为了商业软件，其发展受到了很大限制，表现相对欠佳，在竞争中处于了劣势。

今年6月，DivXNetworks公司推出了最新的Divx6，有一定提高。

Xvid

XviD是一个开放源码的MPEG-4多媒体解码器，它是基于OpenDivX而编写的。

XviD是由一群原OpenDivX义务开发者在OpenDivX于2001年7月停止开发后自行开发的。

XviD支持多种编码模式，量化（Quantization）方式和范围控，运动侦测（MotionSearch）和曲线平衡分配（Curve），动态关键帧距（I-frameinterval），心理视觉亮度修正，演职员表选项，外部自定义控制，运动向量加速（HintedMe）编码，画面优化解码等众多编码技术，对用户来说功能十分强大。

这也是目前被Riper使用最为广泛的编码技术。

AVI

是一种视频文件的封包格式,可以理解为容器。

AVI——AudioVideoInterleave，即音频视频交叉存取格式。

1992年初Microsoft公司推出了AVI技术及其应用软件VFW（VideoforWindows）。

在AVI文件中，运动图像和伴音数据是以交织的方式存储，并独立于硬件设备。

这种按交替方式组织音频和视像数据的方式可使得读取视频数据流时能更有效地从存储媒介得到连续的信息。

所有的AVI文件都包括两个必须的LIST块。

这些块定义了流和数据流的格式。

AVI文件可能还包括一个索引块。

只要遵循这个标准，任何视频编码方案都可以使用在AVI文件中。

这意味着AVI有着非常好的扩充性。

这个规范由于是由微软制定，因此微软全系列的软件包括编程工具VB、VC都提供了最直接的支持，因此更加奠定了AVI在PC上的视频霸主地位。

由于AVI本身的开放性，获得了众多编码技术研发商的支持，不同的编码使得AVI不断被完善，现在几乎所有运行在PC上的通用视频编辑系统，都是以支持AVI为主的。

AVI的出现宣告了PC上哑片时代的结束，不断完善的AVI格式代表了多媒体在PC上的兴起。

MKV

MKV是Matroska的一种媒体文件，Matroska是一种新的多媒体封装格式，它可将多种不同编码的视频及16条以上不同格式的音频和不同语言的字幕流封装到一个MatroskaMedia文件当中!

多媒体封装格式

也称多媒体容器（MultimediaContainer），它不同于DivX、MP3这类编码格式，它只是为多媒体编码提供了一个“外壳”，常见的AVl、VOB、MPEG格式都是属于这种类型。

但这些封装格式要么结构陈旧，要么不够开放，正因为如此，才促成了Matroska这类新的多媒体封装格式的诞生。

Matroska媒体定义了三种类型的文件：

MKV是视频文件，它里面可能还包含有音频和字幕；MKA是单一的音频文件，但可能有多条及多种类型的音轨；MKS是字幕文件。

这三种文件以MKV最为常见。

AC-3

1994年，日本先锋公司宣布与美国杜比实验室合作研制成功一种崭新的环绕声制式，并命名为“杜比AC-3”（DolbySurroundAudioCoding-3）。

1997年初，杜比实验室正式将“杜比AC-3环绕声”改为“杜比数码环绕声”（DolbySurroundDigital），我们常称为DolbyDigital。

杜比AC-3提供的环绕声系统由5个全频域声道和1个超低音声道组成，被称为5.1声道。

5个声道包括左前、中央、右前、左后、右后。

低音声道主要提供一些额外的低音信息，使一些场景，如爆炸、撞击等声音效果更好。

除了超重低音部分外,其余皆是全频段Stereo声道,48KHz,16bit,且现场拍摄时每个声道皆是独立麦克风来录制,所以AC-3的后环绕声道拥有完整的定位能力。

AC-3发展当初是为了应用在电影院上的,AC-3音效因为胶卷的空间实在有限,所以AC-3音效的数据是存放在胶卷上,齿孔与齿孔的中间,这部分的空间实在太小了,所以杜比的工程师只好将他们认为人耳听不到的地方加以删除,藉以节省空间,这种破坏性的压缩还是会造成失真的,但是为了迁就原有器材上的限制,这也是逼不得已的做法AC-3数据的流量,两声道是192Kbps,大约是未压缩数据的8分之一大小,5.1声道的流量是384Kbps-448Kbps,最高可提升到640Kbps,越大的数据流量代表越小的压缩比例,音质相对的会更好,可听到的细节也会多,但DolbyAC-3将S/N比控制的很好,所以影响的重点就是可听到的细节多寡与否了。

DTS

DTS为DigitalTheatreSystem的缩写，即数码影院系统。

它是1996年底推出的一种源自剧院模式开发的数码环绕声系统。

DTS系统不仅具有AC-3相似功能，更加强了其纵深定位交叉效果。

DTS芯片容量为1536kbps，压缩传输比为4:

1；而AC-3芯片容量为448kbps，压缩比为10:

1。

正是由于DTS信息容量的增加，音色更加优美，不但可以聆听Hi-Fi音乐，同时也可以欣赏爆棚影视软件。

由于DTS以20bit在48kHz的频率中工作，提供6声道信息，它所创造出的音域环绕声效果，能满足众多AV发烧友最挑剔的要求。

听音者完全被这种气势所包围，真正体验360度数码环绕音响效果。

DTS和杜比数字在音质上有着明显的不同，前者声音力度强劲，声音的上升和切入都很尖锐，音场的透明感清晰可闻，尤其是丰富的低音效果表现得更加激烈火爆。

后者在低音方面缺少丰富的力度，声音的上升和切入就显得有些暧昧。

也就是说DTS在某些细节和分辨力方面比AC-3还略胜一筹。

它的另一个特点是能重放发烧友追求的HDCD，这就意味着DTS的声音表现能显著地超越目前任何最好的CD录音。

从技术上讲，DTS与包括DolbyDigital在内的其它声音处理系统是完全不同的。

DolbyDigital是将音效数据存储在电影胶片的齿孔之间，因为空间的限制而必须采用大量的压缩的模式，这样就不得不牺牲部分音质。

DTS公司用一种简单的办法解决了这个问题，即把音效数据存储到另外的CD-ROM中，使其与影像数据同步。

这样不但空间得到增加，而且数据流量也可以相对变大，更可以将存储音效数据的CD更换，来播放不同的语言版本。

目前已经有五种HD-DVD的候选了，他们分别是：

HD-DVD-9（akaHD-9）

这种技术将使得一部2小时的电影能以6-7Mbps的码率存放在一张DVD-9上面，而且可以达到每秒24帧720线的逐行扫描图像，压缩方式可能是MPEG-2和MPEG-4。

AdvancedOpticalDisc（AOD）.

它也被叫做DVD2。

这种格式是在现有的DVD物理格式上做出修改以达到能够单层储存15G的数据，这种设计主要是为了增大数据的存储量，同时，从理论上来讲，现有的DVD复制设备仍可使用。

Blu-ray（BD）.

蓝光采用一种新的高密度物理格式使得每层能够存储23-27G的数据量，蓝光技术可以录制2小时的数字高清视频或者超过13小时的标准电视广播节目（相当于家用录像系统VHS的质量，数据流约3.8Mbps）

AdvancedOpticalStorageResearchAlliance（AOSRA）,Blue-HD-DVD-1.

AOSRABlue-DVD-DVD-2.

这两种都是2002年11月，由台湾工业技术研究院联合28家公司组成的先进光储存研究联盟（AdvancedOpticalStorageResearchAlliance，简称AOSRA）推出的。

Blue-HD-DVD-1采用两张0.6mm盘片粘贴而成的结构，单面单层的容量为17GB，类似于AODBlue-HD-DVD-2采用1.2mm基板（含0.1mm保护层），单面单层的容量为27GB，类似于蓝光光盘。

不过，由于轨道间距和最小记录点长度等物理参数不同，这两种HD-DVD格式与AOD及蓝光光盘并不兼容。

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虽然DVDForum已经开了好几次的会了，但是仍然没有最后决定下一代DVD的标准。

从目前的情况来看，蓝光和HD-9分别作为家庭录像的格式和预录制电影电视节目的格式，二者将最有希望成为下一代DVD格式之争的胜出者。

然而，未到尘埃落定之时，其他的竞争者也一定不会轻易拱手相让。

具有讽刺意义的是，计算机早于台式播放器支持HDTV，因为2倍速的DVD-rom配之以合适的播放装置和显示硬件就能达到HDTV的19Mbps的码率。

这样就产生了多种的“720pDVD"，就是用现有的DVD格式来储存1280×720@24fps或者[email=1920×1080@24fps]1920×1080@24fps[/email]分辨率的影像。

有可能这些720p的DVD影片能够和现有的播放机相兼容。

注：

现在HDVD是"high-densityvolumetricdisplay"（测定体积内的高密度的显示）的字头缩写了。

也有人提出一种方案，认为一个有着双光头，可以同时读取两面碟的数据的播放器可以使码率加倍，或者提供为HDTV这类的设备提供更好的数据流。

这在目前是不可能的，因为两面数据轨道的方向是相反的（除非四层都用上了）。

即使DVD规格允许，要使两面的数据保持同步，特别是在mpeg-2多变的码率下保持同步，就要求互相独立的两个光头，精确的轨道和数据凹点间距，还有更大的缓冲区。

另一种方案就是用两个光头，同时读取一面的两层数据面，这种方案在技术上是可行的，但是和用两倍速度读一层数据相比并没有多少优点，因为那个更加简单而便宜。

HDDVD是蓝光类光盘中技术趋于成熟的一种高容量光盘。

HDDVD与DVD十分接近，盘片是由两片0.6mm片基黏合而成，光学系统的透镜数值孔径（NA）都是0.65。

与Blu-rayDisc相比，其生产工艺与DVD更为接近。

由于激