解析HDTV——通通透透看高清 - 期刊杂志|免费杂志|电子杂志|杂志下载

HDTV越来越受到广大发烧友的喜爱,而且互联网上的HDTV资源也在不断地增加。在各个BT资源站点中,开始出现各种HDTV的BT下载资源,大家可以下载下来好好地感受一下HDTV影像的震撼了。
目前在网上流传的HDTV文件主要分为两种:一是以TP或者TS为文件名后缀的视频流格式的文件,另一种是经过微软的WMV-HD(Windows Midea VideoHigh Definition)标准压缩的WMV文件。这两种文件都非常巨大,动辄要几个G以上。
HDTV信号源的格式有下面的几种:720p、1080i和1080p等。其中的720p支持1280*720像素的逐行显示,1080i支持1920*1080像素的隔行显示,1080p支持1920*1080的逐行显示。由于1080p为逐行显示方式,这种格式的影像文件更为巨大,常见的格式为720p或者1080i的。
HDTV的系统和结构
1、HDTV系统体系
HDTV和我们目前在卫星和有线电视中接收的数字电视没有本质的区别,都是基于MPEG-2范畴的视频编码格式。MPEG-2是一个家族类的标准,它涵盖了从很低清晰度到HDTV图像的一系列图像编码方式。这里还有一个小小的插曲,原来曾经准备发展MPEG-3标准专门用于高清晰度电视,但是由于MPEG-2标准的发展已很完善,覆盖了高清标准,所以导致MPEG-3标准胎死腹中。现在我们可以见到的标准序列中只有MPEG-1,2,4标准,就是因为这个缘故。
下面的表1是MPEG-2标准的一个类级组合表,简单地讲就是不同清晰度和不同处理方法的组合式。我们目前使用机顶盒接收的有线电视节目属于MPEG-2标准中的MP@ML,其码率大约为5Mbps。而我们在网上找到的大部分HDTV文件属于MPEG-2标准中的MP@HL,其输出码率大约为20Mbps,这样的码率并不是MPEG-2标准中的最高码率,在HP@HL中,其压缩后输出的最大码率可以达到100Mbps,这种码率是相当惊人的。除了在互联网上可以得到各种HDTV影音文件之外,我们国家的深圳、上海等很多城市已经或者正在酝酿开播HDTV的节目。在2008的北京奥运期间,一定会有高清晰度的电视转播为我们呈现精彩的体育赛事,相信我们享受到HDTV震撼影音效果的机会会越来越多。

2、HDTV系统结构
视频和音频数据经过MPEG-2编码后,并不是随意地组织在一起就可以传输和交换了。必须经过打包,形成码流,并且加上包头,以保证传输的正确。图1是MPEG-2的系统的打包结构图,经过打包得到的码流称为节目码流PS或者传输码流TS,这就是我们得到的很多HDTV文件的后缀为TP或者TS的缘故。
解析HDTV
文件下载到硬盘中以后,可以使用各种播放软件进行播放,这在很多的文章中已经有过讨论,不是本文探讨的重点。但是大部分的播放软件没有把视频格式等信息全部显示出来,对于更好地了解HDTV信息有很多的局限。码流分析软件MPEGID可以对码流做相当透彻的分析,是针对MPEG方式压缩后的文件做本地分析的一款专用软件,对了解视、音频信息有非常大的帮助。
下面我们以从韩国网站下载得到的hdtv-demo.tp文件为例来做高清视频文件的码流分析。hdtv-demo文件的播放时间只有短短的29秒,但是文件却有64MB,可见HDTV文件之巨大了。不过这么高的码流速率所带来的是画质的提高,图2是在窗口方式下播放的画面,其画面的清晰度是非常高的。
1、文件的基本信息
用MPEGID软件打开hdtv-demo.tp文件,可以看到文件的大小、播放时间和码流速率等传输流的基本信息(图3)。码流的速率高达19392.65kbps,可见其数据吞吐量是非常巨大的,所以解码的时候对于机器的配置要求是非常高的,尤其对CPU和内存的要求,否则解码会出现丢帧、停顿等现象。
从码流速率和文件大小中,我们可以观察到一个有趣的现象:将文件大小39336kB转换成554668kb,与速率相除得到的播放时间是28.6秒,而不是显示的29秒,可见其所确定的播放时间也不是特别的精确。

2、码流信息
切换到program number 0x0001项下,可以看到码流的PID值(图4)。假如文件中复用了2路或者多路数据的话,可以在MPEGID中看到多个码流的PID值。PID是Program ID的缩写,它是分辨不同结构码流的一个重要的标志。
除了视频流之外,节目流中还包含了很多辅助的数据,PMT表和PCR是其中两种重要的数据,PMT表是Program Mapping Table的缩写,它可以帮助解码器找到相应的视音频数据。PCR是Program Reference Clock的缩写,它用来帮助解码器恢复原来节目码流的时钟,这对于解码是非常重要的,经常接触到卫星接收或者数字机顶盒一类设备的朋友对此肯定不会陌生。

3、视频码流信息
图5是视频码流的信息,从中可以清楚的看到前面所提到的MPEG-2的编码信息,hdtv-demo文件采用的Profile(类)为Main,而Level(级)为High,这就是前面提到的MP@HL,通常称为主类高级,这个组合采用了1920的有效像素格式,美国的高清标准采用的就是这一格式。
这个HDTV文件的水平分辨率为1920,垂直分辨率为1088,采用的是1080i的高清格式。视频的码流速率是17050kbps,帧速率为29.97fps。在整个节目流中,视频的速率是最主要的,这是由于视频信息非常庞大的缘故,其他的速率为音频和部分辅助数据所占用。