Full HD的AV技术挑战

在今年的CES中，数字家庭的影音娱乐仍是本次活动的一大主轴，各大厂商仍致力于在TV和PC之间串起一套沟通网络，而这套家庭网络中的中间设备繁多，包括机顶盒(STB)、家庭网关(Residential Gateway，RG)、数字媒体适配器(Digital Media Adaptor，DMA)等等，甚至连Xbox、PS3也来插一脚，让整个架构显得复杂难解。

　　不过，在显示端的发展态势就相当明显。CES的会场到处可见强打"Full HD"或"HDTV/1080p"的产品设备，包括上述的种种设备，HD DVD/Blu-ray、PVR播放器，以及液晶电视(LCD TV)、等离子电视(PDP)和投影机等。很显然地，大家都已有共识要在今年内将视频品质从"HD Ready"再推到更高的一个层次。

　　何谓Full HD？

　　今日的电视画面已进入HDTV的阶段，而依ITU(ITU-R BT.709)的定义，HDTV又可分为720p、1080i和1080p三种，宽屏模式比例皆为16:9；HDTV在音频方面使用Dolby Digital(AC-3)格式，支持5.1环绕音效。在三种规格中，"i"表示交错扫描(interlace)，"p"表示循序扫描(Progressive)，以60Hz的视框速率来说，1080i的HDTV每秒会显示30个完整画面，1080p则每秒显示60个完整画面，所以1080p的画面显示会比1080i更流畅、稳定、不闪烁。

　　图1 各种显示器分辨率比较

　　在过去几年中，能做到HD Ready的产品已算得上是高级产品了。所谓HD Ready是指LCD、PDP等显示器产品至少能支持1280x720的分辨率；在视频接口上则要能支持模拟YpbPr及DVI或HDMI的接口，同时也要支持HDCP的版权保护措施。这些规格已愈来愈普遍，如今在家庭娱乐的境界要进一步走到Full HD的阶段了。

　　所谓的Full HD的影像分辨率为1920×1080，也就是垂直线为1920，水平扫描线数则达到1080条，组成16：9的黄金视觉比例。一般映像管电视(CRT)的扫描线数480条，市面液晶电视最常见的规格扫描条数为768条(1366×768)，而Full HD(1920×1080)扫描条数为1080条，画素达2,073,600，这是720级(1,049,088)的2倍，画质当然更为细腻，展现的细节层次自然也更为丰富。目前包括HD DVD、Blue-ray、X box或PS3等的格式均可以达到1080i，1080p则是新一代产品的支持目标。

　　LCD TV朝倍频发展

　　Full HD会受到注目的原因，一方面是HDTV、HD DVD、Blu-ray Disc、HDV、Xbox或PS3等设备或应用逐渐发展成熟，另一方面则来自于平面显示技术的进步与价格的平民化，尤其是LCD TV的迅速普及。在今年CES中，包括Samsung、Panasonic、Sharp、Philips、LG等大厂纷纷展示其新一代的LCD TV，其中由Sharp所展出的108英寸产品，更是让全场惊艳。这款产品的推出不但创下全球最大尺寸LCD TV的纪录，而且也打破了LCD TV在尺寸上与等离子电视(PDP)的差距，让LCD TV站稳了在大尺寸电视的主流地位。

　　LCD TV能在众多显示技术中脱颖而出，其原因在于其具有高画质、薄型化和量产成本下降空间大等利基。不过，进入高画质的时代，LCD TV在亮度、对比、反应时间、色彩饱和度、视角等技术上所面对的设计挑战仍然不小。以今日LCD TV的市场趋势来看，要达到Full HD的品质，在画面更新的速率上必须从原先的60Hz提升到120Hz的倍频(Double Frame Rate)速率，以让快速的移动呈现更为顺畅。

　　此外，在画质的调校与改善上，牵涉到许多因素，以阶调的呈现来说，采用更高的位数能获得更宽广的灰阶度，进而能提供更细腻的色彩深度，为了要达到此目标，LCD TV的驱动IC已开始采用10-bit以上的技术。与画质提升相关的因素还包括亮度(brightness)、对比(contrast)、色调调整(Hue & Saturation)、噪声消除、黑阶延伸(black-level extension)、锐利度调整(peaking/sharpness)及Gamma修正等等。

编译码规格向上升级

　　想看HDTV节目，不外乎两大管道，一是通过外部的广播或网络来接收HDTV内容，一是通过光盘媒介来储存播放。这两种方式都会遭遇一个主要的问题，那就是HDTV的原始内容太过庞大，很难有足够的频宽来传送，或有足够的空间来做储存。这时唯一的解决方式就是采用压缩编译码技术来降低档案的内容。

　　目前HDTV的制作及广播格式，仍以MPEG-2为主要选择，但已有越来越多的电视及广播公司开始采用或试用H.264/MPEG-4 AVC的先进压缩技术。以MPEG-2和H.264来比较，在传输HDTV内容时，前者需要20Mbps频宽，后者只需8Mbps频宽就能提供相同的画质，两者差了2.5至3倍，而更大的压缩比意味着能储存更多的容量；此外，新的规格也提供了对象导向的互动功能，以及子母分割画面等加值功能。

市场上的视频压缩技术包括MPEG-2、MPEG-4、H.264/MPEG-4 AVC和VC-1等，机顶盒(STB)或数字媒体适配器(DMA)等视频