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高畫質視訊發展新里程
一切就從HD開始

【作者: 王岫晨】   2008年06月20日 星期五

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過去幾年來,或許台北街頭的消費者對於高掛在101大樓上,Sony的「Full HD」廣告標語都非常印象深刻。從當時開始,Full HD就像是烙印一樣深深刻畫在每個路過的消費者心中,既使他們渾然不知到底什麼是Full HD。


或許對於過去那些尺寸不大的電視畫面,或者PC、NB顯示器來說,Full HD還真的有點無用武之地。但是隨著家庭劇院應用逐漸擴大,大尺寸LCD電視普及率越來越高,以及越來越多消費者購買使用更大畫面的投影機,此時Full HD也終於可以大顯身手了。尤其過去LCD電視被拿來與CRT電視相比時,常常為人所詬病的解析度問題,終於可以藉由高畫質畫面的問世,而稍微出一口氣。


應用起飛 解析度一路標高

根據市調機構DisplaySearch的研究報告指出,自從2006年二線LCD電視廠商吹起價格戰的號角,讓LCD電視落入無止盡降價的紅海深淵之後,一線LCD電視廠商為了求得市場生存,只得將戰線拉往M型化市場的右端,也就是發展更高品質的LCD電視。而其中的發展重點,當然就是HD高畫質。當然搭配得上高畫質的顯示器,並不單只LCD電視而已,只不過LCD電視近年來發展快速,價格不斷壓低且尺寸不斷提高,加上高畫質視訊技術的加持,比起PDP電視、背投影電視或投影機等產品,普及速度更快,且更容易在30~40吋等級的顯示器市場打入一般消費者家庭,因此LCD電視也成了一般消費者最為熟知的大尺寸顯示器產品。而一線LCD電視廠商為了與二線廠商的低價商品做出區隔與差異化,便致力於發展高畫質解析度。從2006年的720p開始,解析度一路標高到1080i與1080p。2008年又正值多項全球性體育賽事的重要年度,例如北京奧運將在8月展開,為大尺寸高畫質的視訊應用帶來不小的商機。也因此,近期市場上所發表的顯示器產品,如果無法支援1080p解析度,相形之下便顯得落伍許多。


這種所謂的1080p,也就是消費者隨處可見到的Full HD廣告標語,指的是水平解析度能夠達到1920p,而垂直解析度達到1080p。換句話說,其總畫素必須達到207萬3600,且畫面必須採用逐行掃描(Progressive)或者120Hz的交錯掃描,也就是每秒60個1920×1080的完整畫面,才是能稱得上是Full HD。目前市場上已有許多LCD電視以及投影機達到這樣的解析度標準。


1080p的高解析度,所帶來的好處在於,過去在SD解析度僅支援480i和480p,許多影像的細節例如髮絲、物體表面的細緻紋理等,不是出現鋸齒就是模糊不清。而HD可支援至1080i,甚至1080p解析度,與SD訊號相比,解析度高了6倍以上,能呈現更為真實細膩的影像。


解決HDTV設計挑戰

要能夠享受HD高畫質的視訊體驗,當然得有適當的顯示技術才能匹配了,這其中又以HDTV的市場成長與普及最為快速。根據DisplaySearch研究公司的資料,HDTV的單位銷售量在2005年至2010年之間預期將會以44個百分比的複合年成長率(CAGR)增加,當然這同時也將會產生出許多在標準解析度電視的設計上從未遇到過的挑戰。這些挑戰包括:數位內容的保護、複雜的HD信號路由、更大更平面的螢幕、7.1通道環繞音效的音訊,以及因為更長的纜線長度與新的介面標準所產生之連線方面的問題等。


ADI美商亞德諾先進電視部門總監Bill Bucklen說明,ADI所認為的先進電視(Advanced TV;ATV)在視訊、音訊、以及顯示處理方面所使用的IC對於性能方面的需求,很明顯的比標準解析度電視還要高,因此ADI透過先進電視生態系統(ecosystem),包括高解析度DVD播放器、數位錄影機(DVR)、音視訊接收器(AVR)以及HD攝錄影機等電子技術,以及當內容被傳送至家庭中各處還能夠維持HD信號保真度的連結技術,來解決這些設計挑戰。


ADI以Advantiv的品牌名稱,針對這些有其需求的應用裝置開發了最佳化的產品,其中包括有NSV、Wavescale壓縮技術、以及HDAnywhere網路化娛樂參考設計。Advantiv先進電視解決方案產品線擁有廣泛的類比、數位與混合信號解決方案,能夠解決最為困難之多重格式ATV的設計挑戰。


Bill Bucklen表示,隨著數位化的革命以及HDTV技術的興起,消費者對於家庭娛樂裝置的期望也有了相當大的改變。目前的電視正快速的朝向1080p的標準,用以定義1920x1080影像的發展,同時也正在從5.1聲道環繞音效往7.1聲道音訊推進當中。而這些類型的音訊與視訊處理的創新會對現今用來連結家庭娛樂系統裝置的多媒體介面形成負擔。ADI的ATV技術能夠改善介面,並針對不恰當的纜線連結進行補償,使數位媒體得以發揮其全部的潛能。


其實,消費者對於家庭娛樂的定義,早已跟高畫質(HD)數位電視技術劃上等號,然而這些消費者未必知道,在廣泛的AV系統中,主要仍是以類比技術來創造接近真實生活之高畫質體驗。正因如此,ADI積極與全球知名的數位電視與HD家庭劇院設備生產廠如LG、Panasonic、Philips、Samsung、Sharp、Sony以及Toshiba等廠商密切合作,共同設計提供HDTV體驗所需的視訊、音訊與連線之建構區塊以及系統層級的創新想法。ADI的先進電視解決方案Advantiv產品線,可藉由提供高性能音訊、視訊、顯示、以及適用於HDMI介面的連線解決方案,協助消費性設備生產廠商排除設計障礙。


HD視訊體驗新革命

恩智浦(NXP)家庭娛樂事業部大中華區區域市場經理Alun Whittington Jones指出,大螢幕HDTV上的模糊影像已經成為消費者長期以來的煩惱,而電視製造商也一直無法找到有效的解決方案。隨著全球數位電視的逐步開播,加上即將到來的2008年北京奧運所引爆的運動賽事轉播風潮,恩智浦(NXP)正積極推動電視觀賞的革命性體驗。由於HD高畫質電視、大螢幕電視以及PCTV的日漸普及,消費者對於電視的高畫質的標準更加嚴苛,因此恩智浦也針對這波電視觀賞體驗革命推出一系列解決方案,包括視訊後端處理器技術以及個人媒體錄製解決方案等產品。


恩智浦的PNX5100視訊後端處理器的技術,結合了影像抖動消除(Movie Judder Cancellation)、動態銳利度(motion sharpness)與逼真的色彩管理,能夠成功消除高速移動鏡頭中的可見光暈和模糊污點,協助電視製造商大幅提升液晶電視上動態影像的畫質,並讓消費者在欣賞體育節目和動作電影時能夠享受更佳的觀賞體驗。


Jones表示,恩智浦的移動精確影像處理科技採用了升級轉換(up-conversion)技術,以及三格畫面高畫質影像抖動消除,和完整的動態補償升級轉換至1920X1080p解析度及120Hz影格速率。自動影像控制(Automatic Picture Control;APC)功能能夠動態地調整處理參數,以在每一格畫面輸出中得到最佳化的改善。PNX5100能夠讓電視製造商充分利用最新的1080p解析度、120Hz影格速率並具有廣闊色域的電視面板的優勢,提升影像銳利度、豐富的色彩、動態移動以及深度對比等視覺要求。


而在擁有了高畫質視訊節目之後,讓消費者隨時隨地輕鬆地觀賞視訊節目似乎也成了另一個附帶的應用需求。恩智浦與Streaming Networks因此共同發表了個人媒體錄製器iRecord Pro,可將視訊和音樂內容轉錄到可攜式媒體播放器(PMP)上。該產品以恩智浦Nexperia媒體處理技術為基礎,透過標準的音訊/視訊(AV)連接電視、機上盒(STB)、數位視訊錄影機(DVR)、攝影機、VCR、DVD播放器、卡帶或幾乎所有類似的音訊和視訊來源。iRecord Pro更增加了直接將節目錄製到電腦硬碟,以及在無需電腦的情況下將既有的內容轉換到PMP格式等功能。


HDMI擁有優勢

針對HD高畫質的應用,當然無法再像過去一樣使用舊式的訊號傳輸線了,也因此才有了HDMI介面規格的問世。Silicon Image以其PinnaClear SiI9223四埠接收器,以及SiI9127雙埠接收器等兩款新HDMI整合型接收器提供先進的HDMI 1.3高畫質電視功能,包括1080p色深技術和x.v.Color擴展色域。SiI9223 整合型接收器支援Silicon Image可攜式高畫質連接(MHL)技術。Silicon Image並運用MHL技術推出三款VastLane產品,讓行動裝置能直接連結數位電視。


VastLane SiI9220與SiI9222為低接腳數之數位媒體傳輸器,提供高品質的個人化內容及優質服務。VastLane SiI9290 MHL轉HDMI橋接晶片為相容於HDMI介面的擴充基座與小型裝置提供低成本的解決方案。


此外Silicon Image採用創新的輸入處理器架構,推出支援HDTV的四埠輸入處理器PinnaClear SiI9155。此款新輸入處理器架構把主要HDTV電子元件分割成兩個高度整合元件,也就是輸入處理器與顯示處理器。運用這個新架構,消費性電子產品製造商能更快且獨立地增加創新功能,不須再受供應商的影音處理器產品線限制。


當然,HDMI在市場已發展多年,面對其他競爭技術如DisplayPort的崛起,HDMI Licensing, LLC總裁Steve Venuti說明,消費電子市場並不再尋求新的連接介面。自高畫質多媒體介面HDMI在5年前推出之後,已經為840多家生產廠商所採用,其使用安裝基礎將在2010年達到約10億個裝置。假如將與HDMI完全相容的數位視訊介面一起算進去,則在2010年底,整體的安裝基礎可達15億個應用裝置。面對一個使用全球性相互連結標準介面的市場,生產廠商不會考慮使用其他不具新功能且缺乏差異性的選擇。


因此,對於另一項標準連結DisplayPort介面,也許有一些特定的商用個人電腦專屬應用,但對於消費電子組件來說卻沒有前景。這個產品至今已被討論了許多年,直有到最近市場上才出現了極少數的DisplayPort接頭產品(其中也有替代的HDMI接頭)。讓整個產業共同支持一種接頭標準不是一件容易的事,高畫質多媒體介面提供消費者電子與個人電腦不中斷的數位連結,並且在市場上締造口碑。此種狀況下,使用另一種接頭來造成客戶的困擾與額外的成本非但沒有必要,而且根本缺乏動機。


滿足各種HD應用

隨著高畫質視訊逐漸成為各種消費電子設備的主流應用,德州儀器(TI)也早就做好了準備。早在2007年1月,德州儀器便推出整合式TVP9010高畫質電視處理器與開發平台,以提供Full HD高畫質視訊處理能力。TVP9010高畫質電視處理器是德州儀器支援ATSC與DVB-T廣播標準解決方案的一部份,採用精密的視訊處理技術及混合訊號系統單晶片設計,可呈現高品質的full HD 1080p畫質。此外,德州儀器並推出以TVP9007為基礎的ATSC至NTSC轉換器開發平台。這是TVP9x系列的另一款處理器,內建8-VSB/QAM解調器與TVP9x高畫質電視處理器。


TVP9010視訊處理技術為德州儀器的TVP9x高畫質電視產品線帶來更高效能。德州儀器開發的先進視訊處理技術能產生清晰銳利的動態影像、鮮明活潑的色彩、超高對比和真實的皮膚色調,呈現栩栩如生的視訊畫面。先進影像濾波與修正技術可大幅降低畫面雜訊,已通過實際驗證的高品質3D Y/C複合視訊輸入解碼則能將類比輸入訊號轉換成令人驚豔的數位輸出。


德州儀器亞洲區市場開發經理李松青說明,為了讓消費者能夠透過不同的終端視訊產品觀看各種視訊內容,德州儀器也利用DaVinci技術發表多款數位媒體處理器。TMS320DM6467處理器便是以DSP為基礎的系統單晶片,擁有完整的開發工具和數位媒體軟體,專門支援即時多格式高畫質視訊轉碼,可提供媒體閘道器、多點控制裝置、數位媒體轉接器、視訊保全數位錄影機和網路機上盒等裝置所需的視訊轉碼功能。


此外,越來越多消費者要求能夠在行動中觀看視訊內容、並從各種裝置存取不同格式的視訊檔案,因此應用產品必須支援各式壓縮格式之間的轉碼作業,以便使資料量龐大的高畫質視訊儲存於不同媒體,並能夠透過支援不同格式的播放裝置播放這些檔案。應用系統需要比現有產品擁有更高的效能和記憶體才能執行這些高畫質視訊檔案,編解碼演算法也必須滿足更多新需求,才能確保多格式轉碼後的畫質。


也正由於這樣的需求,使得行動高畫質視訊處理技術也成為客廳之外,另一個重點發展的領域。德州儀器為推動新一代可攜式高畫質視訊產品市場發展,同時發表一款具備ARM主機控制功能的TMS320DM355新型DaVinci處理器和完整的應用開發工具,低成本卻可提供強大的高畫質視訊效能,並能加倍延長現有高畫質行動裝置的電池壽命。


Full HD顯示器

接著本文也將觀察在支援Full HD技術顯示器之發展進度。台灣自家也是全球最大的LCD顯示器製造商友達光電,在各式顯示器的開發與生產上一直不落人後。友達早於2007年便發表了商品化的65吋Full HD LCD顯示器,在近期所發表的全系列16:9資訊顯示器液晶面板中,也包括了全球第一片21.5吋Full HD高畫質桌上型顯示器面板,預計將加速未來數位應用內容的普及化。


友達光電資訊顯示器事業群總經理蔡國新表示,16:9面板是資訊顯示器的發展趨勢,也是此次展覽中產品區的重點之一,目前由16:10轉換到16:9的市場趨勢相當的快。為順應此潮流,友達在2008年第一季推出市場第一片24吋16:9 Full HD超薄面板,第二季又陸續推出三款,至2008底預計推出27吋面版為止,友達的16:9桌上型顯示器面板產品線將全數到位,而未來機種更會導入LED背光之環保商品化來提升附加價值。友達在16:9資訊顯示器面板市場的佈局,讓消費者可及早迎接藍光DVD、數位電視等高畫質數位內容時代的來臨。


友達所發表的65吋直立式Full HD LCD面板是目前台灣最大的LCD面版,屬於公眾顯示器應用(Public Information Display;PID),採用專屬的直立式背光模塊,呈現700nits高亮度,特別適合用於廣告招牌。目前友達Full HD產品線包括32至65吋,此外第三代AMVA超高對比技術的52吋LCD面板,對比度高達3500:1。而42至65吋系列產品均內建120Hz改善動態影像技術,可有效解決液晶電視殘影問題。


友達為因應數位多媒體的快速成長,陸續發表之16:9系列商品,包括24吋Full HD、21.5吋Full HD、18.5吋、15吋等四款「Moni TV」產品,以及15.6吋、14吋等兩款LED筆記型電腦應用產品,針對不同市場區隔提供完整的解決方案。而四款桌上型顯示器中,21.5吋產品為友達產品線尺寸最小的1080p Full HD高畫質桌上型顯示器面板,具備1000:1高對比、5毫秒快速反應速率等高規格,可滿足觀看數位多媒體內容之畫質需求。


結語

或許有些消費者會問,那麼的1080P之後呢,會有更高畫質的視訊技術問世嗎?答案當然是肯定的,其實在其他領域的應用,例如軍事國防用途上,老早存在更高視訊解析度的應用,例如監視衛星等等。儘管針對消費市場,這些更高畫質的視訊技術可以應用的領域尚不明確,然而,市場技術推陳出新的速度是不會減緩的。相信Full HD所代表的1080p解析度很快就會被更高的解析度所取代,而一旦商品化,且價格容易被消費市場所接受之後,高畫質視訊產品的普及率將會更為提升。最後,有個問題也許讀者會有興趣思考。最近看到某家電信營運商的廣告中指出,除了高畫質電視之外,還要有高畫質的內容,才能真正享受高畫質。高畫質內容似乎一直趕不上高畫質顯示器的發展速度,這個問題若能夠順利解決,相信「高畫質電視能拿來做什麼」這個疑惑也將不會存在了。


《圖一 ADI先進電視部門總監Bill Bucklen說明,隨著數位化的革命以及HDTV技術的興起,消費者對於家庭娛樂裝置的期望也有了相當大的改變。》
《圖一 ADI先進電視部門總監Bill Bucklen說明,隨著數位化的革命以及HDTV技術的興起,消費者對於家庭娛樂裝置的期望也有了相當大的改變。》
《圖二 NXP家庭娛樂事業部大中華區區域市場經理Alun Whittington Jones指出,恩智浦針對這波電視觀賞體驗革命推出一系列解決方案,包括視訊後端處理器技術以及個人媒體錄製解決方案等產品。》
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《圖三 PNX5100視訊後端處理器技術創造完美高畫質電視觀賞體驗》
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《圖四 iRecord Pro讓消費者隨時隨地輕鬆地觀賞視訊節目》
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《圖六 HDMI Licensing, LLC總裁Steve Venuti表示,假如將與HDMI完全相容的數位視訊介面一起算進去,則在2010年底,將會有15億個應用裝置內建HDMI介面。》
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《圖七 德州儀器亞洲區市場開發經理李松青》
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《圖八 德州儀器的TMS320DM355新型DaVinci處理器和完整的應用開發工具,低成本卻可提供強大的高畫質視訊效能,並能加倍延長現有高畫質行動裝置的電池壽命。》
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