对视频图像及其显示的浅见
     
      什么是高清晰度电视机?根据这几年媒体的不断宣传,在绝大多数人心目中已经形成了一种定势:点距小到零点三几的、在水平方向分辨率达到1920线的、或者清晰度在1000线以上的才是真正的高清晰度电视机。如果有人将低于这个标准的称为高清电视机,那么人们就会认为这是厂家的误导宣传,是媒体在跟着炒作。很少有人怀疑以上这种看法的正确性,但事情果真如此吗?我们不妨通过本文先进行一些分析,然后再下结论。

    一、 高清电视机的清晰度

        所谓高清电视,也就是人们常说的HDTV,CCIR(国际无线电咨询委员会)是这样定义的:“当观看距离约为屏幕高度的3倍时,该系统能使显像的实际效果等于或接近于由视力正常的观众观看原始景物或表演时所取得的印象。”可以看出,与现有电视系统相比,高清电视概念的核心在于清晰度得到大幅提升,观赏效果已经达到或接近于35毫米银幕影片首轮放映的画面观看效果。在讨论高清电视机的清晰度时,我们从最高清晰度、起码高清晰度和现有较小点距电视机的清晰度说起。

    高清电视机的最高清晰度

        在这里我们先来讨论:显像管式CRT电视机在显示HDTV时,最高能获得多高的水平清晰度,为了获得这么高的清晰度需要什么样大小的荧光粉点距。

        HDTV的扫描格式共有3种,即1280×720p、1920×1080i和1920×1080p,我国采用的是1920×1080i/50Hz。有人考虑到美国既采用了1920×1080i格式,又采用了1280×720p格式,今后的许多美国电影大片必然也会用1280×720p格式来制作,因此,建议我国也需要将这种格式纳入本国的标准中。因此,在讨论高清电视机的最高清晰度时,应当从1920×1080和1280×720两种格式出发。

        其次,作为扫描式的电视机,必然存在“过扫描”问题。由于过扫描的存在,使图像信号在显象管中扫描时,有一部分扫到电视机屏幕有效范围以外去了,使图像信号的有效像素减少,与此相对应的是,电视机荧光粉的点数也可以减少。如果过扫描以一个不算大的量10%(单面取5%)来计算,那么上述两种高清扫描格式的水平像素照样应当减少10%才是需要显示的像素,这样就使1920减少为1728,1280减少为1152。

        根据以上情况,我们用早已上市的32英寸和36英寸16:9宽屏幕电视机为例,按照在前篇文章中已经介绍过的方法,可以计算出电视机的有效屏幕宽度、可以显示的最高水平清晰度和对应的最小点距来。计算过程从略,现将计算结果列于表1。

        从表1可以看出,如果考虑必不可少的过扫描后,HDTV从理论计算来说,1920×1080格式的图像最高只可以有1296线水平清晰度,1280×720格式的图像最高只可以有864线水平清晰度。

        从表1还可以看出,即使不考虑过扫描,在需要完全显示出两种HDTV分辨率格式提供的所有扫描点而获得制式所决定的最高清晰度时,对32英寸电视机来说,在显示1280×720时点距只需0.52㎜,在显示1920×1080时点距只需0.35㎜ 同理,对36英寸电视机来说,在显示1280×720时点距只需0.59㎜,在显示1920×1080时点距只需0.39㎜。实际上电视机总是有过扫描的,这样一来,扣除过扫描损失的像素而使图像中间部分扫在屏幕上的水平像素点,才是真正需要对应的荧光粉点的最大数量,这时显示1152和1728两种HDTV水平分辨率像素的荧光粉点距,32英寸电视机分别只需0.57㎜和0.38㎜,36英寸电视机分别只需0.65㎜和0.43㎜。
    从以上计算和分析,不难得到以下两点看法:

    (1)在显示1920×1080这种最高分辨率格式图像时,如果要充分发挥图像信号的分辨率优势,确实需要细点距的电视机,这时32英寸电视机的点距应当不大于0.38㎜,36英寸电视机的点距应当不大于0.43㎜。从这2个数据可以看出,这种结果并不符合我们经常听到的“高清晰度电视机的点距必须小到零点三几”的说法,如果认为“高清晰度电视机的点距最好小到零点四左右”,应当比较符合实际。

    (2)如果今后我国也将1280×720格式纳入我国的高清晰度电视标准中,那么,有些点距大一些的电视机,虽然在显示1920×1080格式图像时不能充分发挥出图像信号提供的最高清晰度,但对显示1280×720格式的图像来说,点距即使大到0.57㎜(32英寸)和0.65㎜(36英寸),却是可以胜任的。那么从这个意义来说,点距为0.55㎜~0.65㎜左右的电视机也可以认为是高清晰度电视机。

    高清电视机的最大点距

        上面分析的是在显示HDTV所能达到的最高清晰度时所需的点距,即高清电视机的起码最小点距。但是,如果点距大了一些,虽然不能显示HDTV的“最高清晰度”图像,但能显示行业规定的“起码高清晰度”图像,这时的点距就应当是高清电视机可以允许的最大点距。这种点距会有多大呢?    国际上使用和推广HDTV的各个国家,并没有对高清晰度电视机需要达到的最高清晰度制定标准,而对高清晰度电视机需要达到的起码清晰度制定了标准。无论哪个国家的起码高清晰度标准都远低于由图像信号换算出的理论清晰度1440线,根据各自情况的不同,各国的HDTV起码清晰度标准值也不尽一样,有的国家规定为≥600电视线,有的国家规定为≥700电视线。据了解,2001年我国信息产业部在上海召开的数字电视产业化协调会议上曾提出,拟将我国的标准清晰度电视SDTV的图像清晰度规定为≥500电视线,将高清晰度电视HDTV的图像清晰度规定为≥700电视线。

        这样说来,具有能够显示700线以上水平清晰度的电视机,就应当列入高清电视机行列。那么,荧光粉点距起码要小到什么尺寸才能获得这种清晰度呢?我们同样以32英寸和36英寸宽屏幕电视机为例,利用已经介绍过的计算方法,可以很快计算出它们这时所需的点距来,结果见表2。

        从表2可以看出,如果仅仅为了能够显示出700线的起码高清晰度电视,对32英寸和36英寸电视机来说,分别只需要0.70㎜和0.80㎜就可以了。这个结果同那种认为凡是高清电视机,在32英寸和36英寸时必须分别具备0.30㎜和0.37㎜以下点距的看法相差甚远。

    点距为0.6㎜的电视机不能是高清的吗?

        前面第1个问题说明了在充分显示1920×1080和1280×720格式时电视机所需的点距(起码最小点距),第2个问题说明了在显示HDTV起码高清晰度700线时电视机所需的点距(允许最大点距)。这样一来,似乎应当没有必要再来单独讨论点距为0.6㎜的电视机是不是高清电视机的问题了。但是,因为对这个问题看法不一,一直很有争议,所以我们不得不为此专门多说几句。

        我国有几个电视机生产企业前几年就向市场上推出了点距为0.6㎜档次的16:9宽屏幕电视机,如厦华的HT-3281D、HT-3681D,TCL的HiD宽屏系列 ,海尔的G5宽屏系列等。这些电视机的显象管使用了东芝、松下等公司的宽屏幕小点距显象管,其中32英寸的点距为0.60㎜~0.63㎜,36英寸的为0.65㎜~0.67㎜。这类实际上是中等点距的电视机,被厂家宣传为“数字高清晰度电视(Ready)”,这种做法从一开始就受到媒体的激烈批评。由于这种电视机不具备数字电视信号的接收和解码功能,只具备把来自于机顶盒的高清图像信号进行显示的功能,所以注明是Ready,即备用显示的意思,以此区别于真正的数字高清晰度电视机。因此,在这里我们也同争论的焦点一样,只就显示图像的清晰度来说,这类电视机能否够得上是高清晰度的。

        要解决这个问题并不难,将点距为0.60㎜~0.63㎜的32英寸和点距为0.65㎜~0.67㎜的36英寸宽屏幕电视机可以显示出的水平清晰度计算出来就行了,计算结果见表3。

        从表3可以看出,如果只从理论计算来看,无论32英寸的还是36英寸的电视机,在它们实际使用的0.6㎜点距级别的显像管时,都可以显示出800线级别的水平清晰度来,达到了≥700线的要求。

        这种电视机可达800线级别的水平清晰度只是一个理论计算结果,实际上能达到多高的清晰度呢?有资料报道,信息产业部广播电视产品检测中心的技术人员,对点距为0.65㎜的DPPT彩色显象管(细点距多媒体显象管),用宽频带视频放大器输入图像信号,测量屏幕中心的图像水平清晰度,结果显示已经超过700线。
    因此,理论计算和实际测量都说明,32英寸和36英寸0.6㎜点距级别的宽屏幕显像管是可以达到水平清晰度≥700线要求的,配备这种显像管的电视机,是可以将它们列入高清晰度电视机范围的。


    窄屏幕高清电视机的点距

        HDTV只有16:9宽屏幕格式,没有4:3窄屏幕格式,但如果经过幅型处理后,或者利用信箱显示格式,用普通4:3窄屏幕电视机也可以高清格式图像。如果用窄屏幕电视机来显示1280×720和1920×1080格式图像的话,画面宽度为电视机屏幕的有效宽度,画面高度减小了25%,测量清晰度的观看距离也要减小,要求的点距自然就会随之减小。这时,在显示最高水平清晰度时所需的最小点距,以及显示下限清晰度时可以允许的最大点距也是可以计算出来的。经过计算,其结果如表4。表中同一格中出现的两个数字是表示“不计入过扫描/计入过扫描”的情况。

        从表4可以看出,为了获得1728像素的最高清晰度,29英寸、34英寸和38英寸电视机的最小点距分别为0.32㎜、0.38㎜和0.42㎜左右;在只要求达到起码高清晰度700线显示时,允许的最大点距分别为0.64㎜、0.70㎜和0.78㎜,这组数字也相当大,可能也让人很难接受。

        实际上,34英寸的窄屏幕电视机的有效宽度650㎜与32英寸宽屏幕电视机的有效宽度660㎜相当,38英寸窄屏幕电视机的有效宽度730㎜与36英寸宽屏幕电视机的有效宽度750㎜相当,因此计算出来的点距也相当。

    二、液晶电视和等离子电视的清晰度

    液晶电视和等离子电视的图像显示特点

        上面谈到的高清电视机是指采用电子束扫描显示图像的显示设备,现在要谈的液晶电视和等离子电视与它们不同,后者不用显象管进行扫描显示,而是一种平板显示器。这种显示器在平板上沿水平和垂直方向排列了成千上万的像素点,数字处理器将处理好的图像信号,在对显示板上的每一个像素点进行“寻迹”找到它在板上的位置后,输入对应图像电平的电信号,所有像素都如此寻迹和显示,从而显示出整个屏幕上的图像来。正因为如此,这种显示方法俗称“点对点”显示。这种方法显示的图像结构准确,没有几何失真,是一种十分先进的图像显示技术。

        液晶电视和等离子电视的另一个显示特点是,由于它的图像处理系统只有数字处理器,没有显象管那一套阴极、调制极、栅极、阳极、偏转线圈和荫罩孔板等,没有了因扫描和会聚系统产生的图像失真和清晰度下降。因此,与传统电视机相比,这种点对点的显示技术可以保持更高的图像质量,在同时都使用与显示屏分辨率相同的信号源的情况下,可以看到液晶电视和等离子电视的图像更加稳定清晰。当然,液晶电视和等离子电视也有它们自身的一些技术局限,从图像的综合品质来看,目前还难以超过显象管电视机。

    液晶电视和等离子电视实际图像清晰度特点

        液晶电视和等离子电视显示板上的像素排列和数量构成了它的自身分辨率,这种分辨率又叫固有分辨率或物理分辨率。由于这种分辨率与处理器接收的图像信号分辨率不会总是一样的,就带来了对不同输入信号实际显示的图像清晰度究竟有何不同的问题。

        目前的计算机液晶显示器和小型液晶电视大多为4:3窄屏幕的,其物理分辨率有640×480、800×600、1024×768等几种。而20英寸以上的液晶电视和几乎所有等离子电视均为16:9宽屏幕的,其物理分辨率有852×480、1280×720、1280×768和1366×768等几种。

        宽屏幕分辨率格式看起来比较陌生,其实宽屏幕分辨率格式就是从窄屏幕分辨率格式直接转换过来的。转换的方法很简单,就是利用在前一篇文章中介绍过的幅型比系数B=0.75,将窄屏幕规格的水平像素除以0.75,就得到了宽屏幕的水平像素,垂直像素保持不变,就得到了宽屏幕分辨率格式。比如窄屏幕规格的640×480,因为640÷0.75=852,因此在宽屏幕分辨率时就成了852×480。作为宽屏幕分辨率格式的代号,在窄屏幕规格名称前加一个字母“W”就行了,以表示是宽(Wide)的意思。如窄屏幕规格为VGA 640×480,宽屏幕规格则为 W VGA 852×480。常见窄屏幕和宽屏幕液晶电视和等离子电视的分辨率规格见表5。

    日期:2012/9/11 阅读:3945次

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