2008年12月7日 星期日

超高清電視7680X4320分辨率的UHDTV

從技術的角度看,電視系統的發展歷經了黑白電視、彩色電視和數字電視三個歷史階段,目前,第四代電視技術——高清晰度電視正在全球範圍內蓬勃發展。 从图像格式的角度看,现有电视分为50万像素(720×576或720×480)、1百万像素(1280×720)与2百万像素(1920×1080)三个级别,其中前者称作标准清晰度电视(SDTV),而后两者统称为高清晰度电视(HDTV)。從圖像格式的角度看,現有電視分為50萬像素(720×576或720×480)、1百萬像素(1280×720)與2百萬像素(1920×1080)三個級別,其中前者稱作標準清晰度電視(SDTV),而後兩者統稱為高清晰度電視(HDTV)。 相关研究表明,人在观看图像时,更宽的视角可带来更强的真实感。相關研究表明,人在觀看圖像時,更寬的視角可帶來更強的真實感。

从历史的角度看,电视技术一直有追踪电影技术的趋势。從歷史的角度看,電視技術一直有追踪電影技術的趨勢。 经过多年的研究与试验,目前在全球获得认可的数字电影放映图像格式为2k(2048×1080)与4K(4096×2160),实际上,上述两种数字放映图像格式都是参考高清电视的图像格式制定的,只是电影行业想让数字电影的起点更高、走得更远一点。經過多年的研究與試驗,目前在全球獲得認可的數字電影放映圖像格式為2k(2048×1080)與4K(4096×2160),實際上,上述兩種數字放映圖像格式都是參考高清電視的圖像格式製定的,只是電影行業想讓數字電影的起點更高、走得更遠一點。 当然,电视人并未就此止步,由NHK STRL(科学与技术研究实验室)提出的面向未来的Super Hi-Vision(SHV)正是这样一种可产生、传输、存储、显示高帧频、高清晰度图像及多通道伴音的超高清电视系统。當然,電視人並未就此止步,由NHK STRL(科學與技術研究實驗室)提出的面向未來的Super Hi-Vision(SHV)正是這樣一種可產生、傳輸、存儲、顯示高幀頻、高清晰度圖像及多通道伴音的超高清電視系統。



UHDTV描述

2006 年发布的ITU-R BT.1769建议书《用于制作和国际节目交换的大屏幕数字成像(LSDI)图像格式的扩展体系参数值》对SHV系统的图像格式进行了标准化,同时, NHK也于不久前向SMPTE I23工作组提交了超高清电视(UHDTV)的图像格式草案《Ultra-high definition television – Image parameter values for program production》。 2006年發布的ITU-R BT.1769建議書《用於製作和國際節目交換的大屏幕數字成像(LSDI)圖像格式的擴展體系參數值》對SHV系統的圖像格式進行了標準化,同時, NHK也於不久前向SMPTE I23工作組提交了超高清電視(UHDTV)的圖像格式草案《Ultra-high definition television – Image parameter values for program production》。 实际上,上述的LSDI与UHDTV描述的都是SHV,因此以下暂用UHDTV来指代SHV。實際上,上述的LSDI與UHDTV描述的都是SHV,因此以下暫用UHDTV來指代SHV。

鉴于1920×1080已成为高清通用图像格式(CIF),而且UHDTV是一种旨在表现戏剧、演出、体育赛事、音乐会等节目的数字成像系统,因此UHDTV的图像格式要高于现有高清CIF的质量。鑑於1920×1080已成為高清通用圖像格式(CIF),而且UHDTV是一種旨在表現戲劇、演出、體育賽事、音樂會等節目的數字成像系統,因此UHDTV的圖像格式要高於現有高清CIF的質量。 UHDTV的图像格式分为UHDTV1(3840×2160)与UHDTV2(7680×4320)两个层次,支持50 Hz、60 Hz及(60/1.001)Hz等几种帧频,系统采用逐行扫描。 UHDTV的圖像格式分為UHDTV1(3840×2160)與UHDTV2(7680×4320)兩個層次,支持50 Hz、60 Hz及(60/1.001)Hz等幾種幀頻,系統採用逐行掃描。


採用正交採樣

由于采用正交采样,因此UHDTV图像的像素宽高比为1:1,图像幅形比为16:9。由於採用正交採樣,因此UHDTV圖像的像素寬高比為1:1,圖像幅形比為16:9。 为了保持与现有HDTV系统的兼容性,除上述两种图像格式的像素数量分别为CIF的4倍与16倍之外,UHDTV系统的基色坐标、标准白、光电转换函数、亮度/色差分量方程等色度学指标都与ITU-R BT.709、SMPTE RP177等现有标准兼容。為了保持與現有HDTV系統的兼容性,除上述兩種圖像格式的像素數量分別為CIF的4倍與16倍之外,UHDTV系統的基色坐標、標準白、光電轉換函數、亮度/色差分量方程等色度學指標都與ITU-R BT.709、SMPTE RP177等現有標準兼容。 UHDTV图像的数字表示形式与相关采样结构为R’G’B’(4:4:4)或Y’CB’CR’(4:4:4/4:2:2/4:2:0),每个分量的量化位数皆为10或12bit,不过R’G’B’/Y’CB’CR’分量并未全部占用1024或4096个可用码值。 UHDTV圖像的數字表示形式與相關採樣結構為R’G’B’(4:4:4)或Y’CB’CR’(4:4:4/4:2:2/4:2:0) ,每個分量的量化位數皆為10或12bit,不過R’G’B’/Y’CB’CR’分量並未全部佔用1024或4096個可用碼值。

一 段长度为1分钟的UHDTV2格式的图像需占用194 GB的存储空间,为了将UHDTV的4倍或16倍于HD CIF的原始信息量压缩至可接受的水平,NHK采用多个编解码器并行工作的方法,过去的展示曾采用MPEG-2,在今年的Open House活动中,NHK展示了与富士通实验室联合研制的基于MPEG-4 AVC/H.264的实时编解码器样机,可将UHDTV高达24 Gbit/s的原始速率压缩至原来的1/100至1/200,而后通过一个利用21GHz频带的宽带传送系统通过超高速数据通信卫星转发至千家万户。一 段長度為1分鐘的UHDTV2格式的圖像需佔用194 GB的存儲空間,為了將UHDTV的4倍或16倍於HD CIF的原始信息量壓縮至可接受的水平,NHK採用多個編解碼器並行工作的方法,過去的展示曾採用MPEG-2,在今年的Open House活動中,NHK展示了與富士通實驗室聯合研製的基於MPEG-4 AVC/H.264的實時編解碼器樣機,可將UHDTV高達24 Gbit/s的原始速率壓縮至原來的1/100至1/200,而後通過一個利用21GHz頻帶的寬帶傳送系統通過超高速數據通信衛星轉發至千家萬戶。 2005年11月,NHK还曾利用密集波分复用技术,进行了通过光纤网络传送24 Gbit/s原始数据流的实验,传送距离达到了260千米。 2005年11月,NHK還曾利用密集波分複用技術,進行了通過光纖網絡傳送24 Gbit/s原始數據流的實驗,傳送距離達到了260千米。


800萬像素傳感器

为了产生UHDTV所需的超高清晰度图像,NHK曾采用富士能公司设计的4通道分光棱镜和4枚美光科技生产的800万像素传感器,其中两片感应绿光并进行斜向像素偏移,另外两片分别感应红光与蓝光,通过与池上通信机株式会社的合作,设计出UHDTV摄像机。為了產生UHDTV所需的超高清晰度圖像,NHK曾採用富士能公司設計的4通道分光棱鏡和4枚美光科技生產的800萬像素傳感器,其中兩片感應綠光並進行斜向像素偏移,另外兩片分別感應紅光與藍光,通過與池上通信機株式會社的合作,設計出UHDTV攝像機。

在 今年的Open House,NHK还展示了2.5英寸、3300万像素CMOS影像传感器的样品,在综合考虑镜头解析度与尺寸、传感器灵敏度与动态范围后,NHK决定将 像素尺寸控制为3.8微米,并采用低电压差分方式,以满足UHDTV摄像机对高速传输与低功耗的需求.为了还原UHDTV图像,NHK还与JVC合作,设 计出了对比度达1000000:1的UHDTV投影机,同时在100英寸以上的等离子显示器上显示UHDTV图像的研究也在进行中。在今年 的Open House,NHK還展示了2.5英寸、3300萬像素CMOS影像傳感器的樣品,在綜合考慮鏡頭解析度與尺寸、傳感器靈敏度與動態範圍後,NHK決定將 像素尺寸控制為3.8微米,並採用低電壓差分方式,以滿足UHDTV攝像機對高速傳輸與低功耗的需求.為了還原UHDTV圖像,NHK還與JVC合作,設 計出了對比度達1000000:1的UHDTV投影機,同時在100英寸以上的等離子顯示器上顯示UHDTV圖像的研究也在進行中。

此外,为配合UHDTV系统开发的22.2声道音响系统,通过位于观众前后左右上下的22个音源以及2个低频效果音源,可营造出一个比现有5.1或7.1环绕声系统更加逼真的声场。此外,為配合UHDTV系統開發的22.2聲道音響系統,通過位於觀眾前後左右上下的22個音源以及2個低頻效果音源,可營造出一個比現有5.1或7.1環繞聲系統更加逼真的聲場。


UHDTV體驗

NHK的SHV系统已在2005年日本爱知世博会、NAB 2006、IBC 2006、CEATEC 2006、NAB 2007以及由NNK STRL举办、一年一度的Open House等场合多次进行公开演示,并于2009年实现商用。 NHK的SHV系統已在2005年日本愛知世博會、NAB 2006、IBC 2006、CEATEC 2006、NAB 2007以及由NNK STRL舉辦、一年一度的Open House等場合多次進行公開演示,並於2009年實現商用。 期待在不久的未来能有机会置身于一个300英寸银幕前,在0.75倍于屏幕高度的距离现场感受接近100度的水平视角以及22.2声道的环绕声音响带来的UHDTV体验。期待在不久的未來能有機會置身於一個300英寸銀幕前,在0.75倍於屏幕高度的距離現場感受接近100度的水平視角以及22.2聲道的環繞聲音響帶來的UHDTV體驗。

NHK 发布超高清电视广播,7680X4320分辨率UHDTV震撼上演日本NHK科学技术研究实验室(Science and Technical Research Laboratories, STRL)日前演示了超高清(UHD)电视的卫星广播,据称其分辨率将是目前的高清电视的16倍。 NHK發布超高清電視廣播,7680X4320分辨率UHDTV震撼上演日本NHK科學技術研究實驗室(Science and Technical Research Laboratories, STRL)日前演示了超高清(UHD)電視的衛星廣播,據稱其分辨率將是目前的高清電視的16倍。


Super HiVision

NHK将该技术称为“Super HiVision”,具有7680X4320像素的分辨率,逐行扫描速度为每秒60帧。 NHK將該技術稱為“Super HiVision”,具有7680X4320像素的分辨率,逐行掃描速度為每秒60幀。 STRL是NHK旗下的中心实验室,它在上月于拉斯维加斯举行的NAB展会上进行了图像演示,利用光纤传输。 STRL是NHK旗下的中心實驗室,它在上月於拉斯維加斯舉行的NAB展會上進行了圖像演示,利用光纖傳輸。 通过在模拟卫星广播中检验信号传输和在实验室中加以演示,研究人员使这项技术更加接近成为现实。通過在模擬衛星廣播中檢驗信號傳輸和在實驗室中加以演示,研究人員使這項技術更加接近成為現實。

日本获得了21GHz频段用于将来的卫星广播。日本獲得了21GHz頻段用於將來的衛星廣播。 如果开始UHDTV广播,由于可以获得较宽的带宽,卫星播放是可行的。如果開始UHDTV廣播,由於可以獲得較寬的帶寬,衛星播放是可行的。 UHDTV信号经过压缩、调制和经过一个上行转换器,然后发送到一个实验性21GHz频段卫星收发器。 UHDTV信號經過壓縮、調製和經過一個上行轉換器,然後發送到一個實驗性21GHz頻段衛星收發器。 随后信号被传送到一个下行转换器,经过解调和解码后显示出来。隨後信號被傳送到一個下行轉換器,經過解調和解碼後顯示出來。

HK还没有为这种下一代广播系统制订规格,但正在使用Super HiVision作为研究基础。 HK還沒有為這種下一代廣播系統制訂規格,但正在使用Super HiVision作為研究基礎。 目前Super HiVision基带信号的数据率为每秒24Gbit,而HDTV基带信号的目前数据率为1.5Gbit。目前Super HiVision基帶信號的數據率為每秒24Gbit,而HDTV基帶信號的目前數據率為1.5Gbit。




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