在絕大多數人的生活中，坐在客廳中寬大的沙發椅上，手拿著搖控器，舒舒服服地選擇眼前的螢幕頻道，或是播放、快轉DVD的節目，正是不可或缺的生活娛樂。這樣的享受，從黑白到彩色畫面，從VHS/Beta到VCD/DVD，從CRT到LCD TV、電漿電視或投影電視，人們對於視聽效果的追求一日也沒有停下來，而今天，即將進入下一個新的電視時代，也就是高畫質電視（High Definition TV；HDTV）。

Full HD的新浪潮

目前主流的中小尺寸電視螢幕為標準畫質電視（Standard Definition TV；SDTV），其解析度為720i（1280×720i）以下，新一代的高畫質電視則包括三種等級，即720p（1280×720p）、1080i（1920×1080i）及1080p（1920×1080p）。今日在市場上能支援到720p或180i的的電視或播放器，被稱為HD Ready，其視訊介面上需支援類比YPbPr及DVI或HDMI的介面，同時也要支援HDCP的版權保護措施。最新的市場趨勢則是開始推出Full HD，也就是1080p的產品。各種顯示器解析度的長寬比示意圖請參考(圖一)。

《圖一　各種顯示器解析度比較》

所謂的Full HD的影像解析度為1920×1080，也就是垂直線為1920，水平掃描線數則達到1080條，組成16：9的黃金視覺比例。一般映像管電視（CRT）的掃描線數480條，市面液晶電視最常見的規格掃描條數為768條（1366×768），而Full HD（1920×1080）掃描條數為1080條，畫素達2,073,600，這是720級1,049,088畫素的兩倍，畫質當然更為細膩，而所能展現的細節層次自然也更為豐富。目前包括Blue-ray、HD-DVD、X box或PS3等產品格式均可以達到1080i，1080p則是新一代產品的支援目標。

在三種HDTV的規格中，“i”表示交錯掃描（interlace），“p”表示循序掃描（Progressive），以60Hz的視框速率來說，1080i的HDTV每秒會顯示30個完整畫面，1080p則每秒顯示60個完整畫面，所以1080p的畫面顯示會比1080i更流暢、穩定、不閃爍。再加上在掃描線數上的增加，讓螢幕畫質更為細膩，展現的細節層次也更為豐富。

以更大的螢幕來欣賞更生動的畫面，自然形成了很大的市場動力。據CEA（Consumer Electronics Association）指出，在美國市場中，到2006年為止全美已有三分之一的家庭擁有HDTV，另有55％的受訪者表示將會在今（2007）年添購HDTV。

不過，這絕不是可以無痛升級的簡單差事，而是牽一髮而動全身，涉及的層面涵蓋電視產業鏈中相關的各個環節，包括電視機、機上盒、DVD/PVR播放器、纜線、有線/無線傳輸、編解碼、電視系統、內容製播，乃至於PC與家庭網路等等。本文將針對其中的一些關鍵技術發展現況進行剖析介紹。

LCD TV的畫質升級之道

我們且從電視螢幕開始看起。要能分辨出HD與SD的畫質差異，顯示器的尺寸至少要在40英吋以上才行；足以擔當HDTV顯示器的產品，包括LCD TV、電漿電視和投影電視。LCD TV不斷地提升其面板尺寸，在今（2007）年的CES秀展中，LCD TV，其中由Sharp所展出的108吋產品，更是讓全場驚豔。這款產品的推出不但創下全球最大尺寸LCD TV的紀錄，而且也打破了LCD TV在尺寸上與電漿電視（Plasma）的差距，讓LCD TV站穩了在大尺寸電視的主流地位。

Sharp總裁Toshihiko Fujimoto在今年CES中分析指出，預計今年LCD TV的出貨將可達6900萬台，到了2009年時更可望超過1億台的出貨量。LCD TV能在眾多顯示技術中脫穎而出，其原因在於其具有高畫質、薄型化和量產成本下降空間大等利基。不過，進入HD的高畫質時代，LCD TV在亮度、對比、反應時間、色彩飽和度、視角等技術上所面對的設計挑戰仍然不小。

就LCD TV在畫質上的提升來說，關鍵的要素包括訊框速度（frame rate）和色深（deep color）。以今日LCD TV的市場趨勢來看，要達到Full HD的品質，在畫面更新的速率上必須從原先的60Hz提升到120Hz的倍頻（Double Frame Rate）速率，它能解決LCD TV為人垢病的動態影像拖影（blur）問題，也就是在每個畫面中內插一張運算出來的畫面，如此一來，不但能讓快速移動的畫面顯得更為順暢，而且不會影響發效率。

想要提升色彩的呈現，關鍵則在於色深，而位元（bit）數的大小會影響色彩階調的豐富性。今日的LCD TV大多是提供單色達6bits的色深，其色深為218，更高階的機種可提供8bits的色深，而今年的主流將進入10bits的階段，能夠達到230的色深，也就是能提供高達10億色的豐富層次，讓HDTV的節目能夠充分地表現其生動畫面優勢。

此外，在畫質的調校與改善上，牽涉到許多因素，包括亮度（brightness）、對比（contrast）、色調調整（Hue & Saturation）、雜訊消除、黑階延伸（black-level extension）、銳利度調整（peaking/sharpness）及Gamma修正等等。目前市場上的驅動IC往往只對RGB進行一般性的Gamma調校，但事實上紅、綠、藍光依不同的背光源而有各自的特性，透過個別Gamma值的調校能夠為LCD TV提供更純粹的顏色，也能進行更精確的生產控制。

《圖二　透過個別Gamma值的調校來提升畫質（資料來源：OKI）》

解編碼器的影音支援挑戰

再來看顯示處理的需求，進入HD的時代，LCD TV或播放器在影音處理的能力上必須大幅地提升。以60fps的1080i HDTV內容為例，其解壓縮後的視訊數據量是SDTV同樣在解壓縮後的六倍，因此系統必須具備六倍以上的處理能力和記憶體容量，以及更高的數據傳輸速率。這對於系統設計和核心的多媒體編解碼器來說，都是很大的負擔與挑戰。

在視訊方面，編解碼器必須支援廣泛的業界標準。MPEG-2仍是數位電視和DVD的主流壓縮規格，但由於是上一代的規格，在壓縮效率上並不佳。以MPEG-2和新一代的H.264/MPEG-4 AVC來比較，在傳輸HDTV內容時，前者需要20Mbps頻寬，後者只需8Mbps頻寬就能提供相同的畫質，兩者差了2.5至3倍，而更大的壓縮比意味著能儲存更多的容量；此外，新的規格也提供了物件導向的互動功能，以及子母分割畫面等加值功能。

目前市場已開始從MPEG-2轉向H.264，此外，WMV9/VC-1和中國的AVS也各有其應用的市場。另有一個值得注意的規格，即是由JPEG靜態影像壓縮標準衍生而來的Motion JPEG 2000，強調能得到比MPEG更佳的視訊品質，市場上主要的推動者為ADI，不過，仍未獲得其他編解碼器廠商的普遍支援。

不論是LCD TV、機上盒（STB）或播放器，其內部的視訊解碼器若要提供Full HD的播放能力，就得在解碼規格上做到進一步的提升，例如H.264的支援格式需升級到HP@L4.1，VC-1為AP@L3，MPEG-4為ASP@L5，MPEG-2則為MP@HL。其中在@符號之前的是各種格式的Profile，後者為Level，不同的Profile和Level規格適合不同的視訊內容類型。以H.264來說，不同profile的特性請參考(表一)。

有了動人的影像，還要搭配逼真的環場音效，才能達到視聽效果的極致。因此，HDTV不只是要做到大尺寸螢幕及高解像力，還得同時支援先進的多聲道音效技術。HDTV在音訊方面使用Dolby Digital（AC-3）格式，支援5.1環繞音效，市場上更新的規格則是Dolby的TrueHD和DTS-HD Master Audio。TrueHD和DTS-HD都是無失真的音訊編碼格式，被使用在最新的HD-DVD和Blu-ray Disc光碟媒介節目中。

HDMI主導高畫質傳輸介面

以最低階的720p HDTV內容來說，在傳輸上就至少需要1.485Gbps的傳輸率，才能收看解壓縮後的影音內容。這麼多的傳輸率對傳統的短距離類比傳輸線來說，會是相當大的挑戰，這也造就了HDMI能脫穎而出的環境。

HDMI為高解析度多媒體介面（High-Definition Multimedia Interface），本身即為HD的應用而量身定製。它只需一條纜線，就能同時傳輸高傳真的影音內容，而且是全數位化的訊號傳輸介面，不需再經過繁複的類比數位轉換過程，就能傳輸未壓縮的高容量內容。

近三年來HDMI的技術演進相當快，目前已進入1.3a的規格。它的TDMS時脈速率從165MHz提升到340MHz，其傳輸率從原先的4.96Gbps倍增到10.2Gbps，能夠以一條纜線來完整容納未壓縮的高畫質視訊與多軌音訊，因此可減少整個家庭劇院系統所須要的纜線數量。此外，新一代的HDMI將色深支援從24-bit提升到30-bit、36-bit以及48-bit（RGB或YCbCr），具有輸出十億色以上的能力，並大幅增加對比的階層。

採用HDMI的另一個重點，則是在內容保護上的嚴謹作法。HDMI支援HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection），目前HDCP的版本是1.2版，它能有效保障電影等內容不致於被盜拷外流。在HDMI早先的版本中，與HDCP並非必然得掛勾在一起，但自1.3a版的HDMI推出之後，HDCP的支援就成了不可或缺的相容性基本要件。

無線HD的傳輸技術競賽

在家庭劇院中，琳瑯滿目的設備也意味著複雜的走線及傷腦筋的收線美化工作。無線區域網路（WLAN）雖然已發生多時，但要用於即時性的影音用途，即時速度不斷提升，其先天上的技術限制還是讓它顯得力有未逮。目前開始商業化的UWB短距離無線技術則似乎有機會擔當起這個重任。

MB-OFDM UWB可應用的領域極廣，其商業化的第一階段以PC對周邊的Wireless USB應用為目標市場，傳輸的內容主要是大容量、非即時性的數據檔案。不過，也有幾家UWB晶片的廠商同時或直接鎖定視訊傳輸的用途，包括Tzero、Pulse~Link、WiQuest、Focus和Sigma Design等。以無線方式傳輸影音即時串流內容，必須滿足幾項條件，包括即時連結的可靠性（reliability）和可用性（availability），這要從頻寬保證、降低封包錯誤率，以及提升電波干擾的穩定性上來達成，請參考(表二)。

目前HDMI並不像USB一樣推出自己的無線規格，因此市場上出現了由個別廠商所推出的Wireless HDMI方案（例如Tzero和Pulse~Link），不過，由於目前UWB的傳輸速度僅有數百Mbps至1Gbps（規範上的要求速度為470Mbps，Focus加入自己的DS-OFDM技術，能達880Mbps；WiQuest則聲稱能達1Gbps），因此，想傳送HD的內容，還是得經過壓縮、解壓縮的動作，這樣一來，除了容易產生失真外，在顯示端的設計上，還得規劃足夠的緩衝容量。

另一個計畫在今年春天推出的新規範是WirelessHD。顧名思義，它是專為無線數位網路所推出的介面規範，推動者包括LG、Matsushita、NEC、Samsung、SiBEAM、Sony和Toshiba等重量級廠商。它的目標是要能傳送未壓縮的數位HD視訊和音訊信號，也可以說是相容於HDMI的wireless HDMI。

它的第一代規範就能達到2Gbps到5Gbps的高傳輸率，而其核心技術在理論上的最高數據傳輸速率可望達到20Gbps，比起現階段的HDMI是有過之而無不及。WirelessHD將採用60GHz的頻帶來運作，但使用這麼高的頻段會產生波速直視性（line-of-sight；LOS）的收發限制，該組織期望能其最早的產品能滿足室內、點對點、非直視性（Non line-of-sight；NLOS）的需求，傳輸範圍在10公尺以內。

雖然前幾代的Wi-Fi規格（802.11a/b/g）並不能滿足即時影音的需求，但新一代的11n標準即將出爐，draft-n的產品也早已開始搶攻市場，在它的高頻寬下，無線影音仍是其主打的應用項目。11n導入了多項先進的技術，包括更佳的OFDM、MIMO天線、天線分集（Diversity）、封包匯聚和通道匯整等，現階段的3×3天線架構已可以達到300Mbps的速度，下一代的4×4天線則可望將速度提升一倍，達到600Mbps的速度。高頻寬再搭配802.11e的QoS規範，11n在影音傳輸的表現上應該會更佳，或許也將成為HD無線傳輸上的一項可靠選擇。

HANA打造HD家庭影音網路

在HDTV的視訊介面上，另一個值得注意的技術則是1394-over-coax。目前美國聯邦通訊委員會（FCC）強制規定未來的HDTV、STB必須支援1394-over-coax的技術規格，也就是透過在同軸電纜上發送1394 基頻信號，進而能將各個房間的設備整合連接到1394匯流排上，如此一來，就能利用1394的網路功能來建立一套能共享HD影音節目的家庭網路。此外，1394也能提供內容保護的功能。

為了推動此一願景，由南韓三星電子（Samsung Electronics）於2005年12月發起成立了HANA（High Definition Audio-Video Network Alliance）聯盟，其目標在於制定出AV家電間傳送HDTV影像的網路規格。在今年的CES中，HANA宣佈有19家新公司加入此聯盟，使得會員公司增加到39家，新加盟的公司包括ADI、Tzero、Wisar、Mentor、Intellasys、Dolby、Cablevision Systems等。

HANA主席兼三星執行副總裁Heemin Kwon指出，相較於其對手DLNA，讓組織更專注高解析度影音內容在家庭網路中的傳輸。HANA起先是以推動1394家用網路為目標，也就是讓包括電視機、STB和具有網路連接功能的硬碟等設備能夠透過1394而連結在一起；不過從今年起，HANA對高畫質內容的傳輸介面，將不只基於1394，而會進一步延伸支援同軸電纜、無線和電源線等。

HD-DVD vs. Blu-ray DVD

另一個伴隨HDTV炒熱市場的話題，即是更高儲存容量的HD-DVD與Blu-ray DVD規格之爭。目前兩大陣營不論在技術或業界的支持度上，可說是各擅勝場，誰能勝出還言之過早。HD-DVD的主導廠商為Toshiba，市場上最有力的背書者即是微軟，其Xbox 360遊戲機即採用HD-DVD做為儲存媒介；Blu-ray的主導者則是Sony，該公司自己即是遊戲機（PS3）和內容的製造商，此外，包括Panasonic、Philips和Samsung等大廠都開始生產Blu-ray的播放機。

相較於Blu-ray DVD規格，HD-DVD的優點是與現行的DVD技術相容，所以消費者用HD-DVD播放機也可播放傳統的DVD影碟。不過，Blu-ray強調擁有更高的儲存容量，它的單層光碟中能儲存高達25GB的內容，而其50GB雙層光碟也已經問世。

在競爭進入白熱化的此刻，有的廠商會選邊站，有的則試著想左右逢源。LG即在CES 2007中隆重推出其BD/HD-DVD 雙規的播放機BH-100，它可以播放BD ROM/HD-DVD ROM/HD-DVD +DVD hybrid等最新的格式，也完整支援VC-1/H.264/MPEG-2等影片格式，並具有HDMI輸出端子。不過，市場的評價並不是甚高。

《圖三　Apple TV其實就是一台DMA（資料來源：Apple）》

結語

以上所述，主要圍繞著傳統電視的消費性影音娛樂產品範疇。然而，在家庭網路實際環境中，其實是更為複雜的一個架構，尤其是當TV遇上PC。在這樣的一個網路環境中，就會需要有各種的轉換器（Adapter）或閘道器（Gateway）來做橋樑，例如當以PC做為HD內容的來源，又想利用大螢幕的LCD TV來播放時，就會需要透過一台數位媒體轉換器（Digital Media Adapter；DMA）。

在今年1月中推出的Apple TV（原稱iTV），其實就是一台DMA，它透過HDMI和AV端子來輸出到電視，並可採Ethernet或draft-n來進行電腦與Apple TV之間的傳輸，如(圖三)。然而，這類的轉換產品除了本身需具備強大的運算能力、支援廣泛的影音規格與介面外，還得不斷地因應各種標準的變化，因此必須具有極彈性的架構，而且能保證與各種設備的相容性。

從SDTV到720p/1080i/1080p的HDTV轉換之路是辛苦的，但也意味著蓬勃的商機。HDTV也不會是高解析度電視的最終畫質，再下一代已設定了2540p和4320p的UHDTV新目標，就如同半導體製程的微縮化，以及處理器效能的提升，電子產品的前進腳步是不會停下來的。當然，只要價格合理，消費者和產業都是雙贏。

（作者為電子產業專業自由作家，聯絡方式：ou.owen@gmail.com）