全面解读显卡HDTV应用方案

wancc77

前言: 　　HDTV是当今最热门、最吸引人的高清视频技术，其画面质量让人惊叹，曾经号称拥有高清画面的DVD在HDTV面前只能用粗糙来形容。HDTV是今后数字电视技术发展的必然趋势，因为它所提供的画质实在太过于诱人，用“毫发毕现”来形容是绝不为过的。然而，HDTV对于大多数电脑使用者来说，毕竟是一个平时少有接触的事物，甚至可以用“陌生”来形容.为了让大家能够对HDTV有一个全面、清晰地认识，我们今天向大家介绍一下显卡的HDTV解决方案，也希望能让更多的电脑用户走进HDTV的世界，欣赏到当今最为清晰的各种影片和电视节目。
　　什么是HDTV?
　　HDTV(全称Hign Definition Television)即“高清晰度电视”，它采用了数字信号传输，即从电视节目的采集、制作到电视节目的传输，以及到用户终端的接收全部实现数字化，因此HDTV给我们带来了极高的清晰度。　　

HDTV

　　要了解HDTV我们先来了解一下DTV，DTV数字电视(Digital TV)就是拍摄、编辑、制作、播出、传输、接收等电视信号播出和接收的全过程都使用数字技术。由二进制数字0和1所构成的数据流来完成的，由于用0和1及校验码，所以可以说数字信号是无损的，也就不会出现要调整天线或是检查闭录电视线来解决模似电视有杂讯的问题。只有两个DTV图像扫描率1080(1080i/1080P)和720逐行(720p)被认为是HDTV高清晰度电视(1920*1080I、1280*720P这些都是指高清电视机的显示格式，一般简称为1080I和720P，I=Interlace，即隔行扫描，P=Progressive，即逐行扫描。)。HDTV的高清晰度主要表现在它支持1280*720逐行扫描、1920*1080隔行扫描，1920*1080逐行扫描三种显示模式。而传统电视的解晰度仅仅是300线而已，HDTV相当于传统电视解晰度三四倍的图像质量。
　　其中在HDTV标准中，1080P无疑是图像质量最好的，但在实际使用中使用1080i或720P更常见。在1080i系统中，1080根图像扫描线是从顶部到底部按照隔行场来扫描的，540根线在第一个场中，另外540根线在第二个场中，在每根线上有1920个像素。因此整个图像的分辨率是1920*1080，也就是超过200万个像素。而720p系统在1/60秒钟从顶部到底部扫描720根图像线，它消除了闪烁。在每根线上有1280个像素，导致了整个图像的分辨率为1280*720，也就是921600像素。　　

HDTV

　　1080I和720P两个规格各有优劣和优缺点，隔行扫描的方式在显示静止画面时存在缺陷，有轻微的闪烁和爬行现象。720P逐行扫描解决了闪烁现象，对静止画面的表现力更强，但是720P的图像有效利用率低，因为它消耗了过多的像素在行场消隐期间，而1080I则有更多像素用来表现图像。在表现普通电视节目、电影等慢速视频镜头时，1080I更好些;而在表现体育节目等快速运动的视频镜头时，720P更优。
　　除此之外，HDTV的视角也由原先的4:3变成了16:9大比率宽屏，同时由于运用了数字技术，信号抗噪能力也大大加强。在声音系统上，HDTV更是支持Dolby Digital(杜比数码)5.1影院级的多声道，带给人Hi-Fi级别的听觉享受。
　　HDTV标准的各大规格点评
　　目前HDTV视频格式主要有H.264、WMA-HD、MPEG2-TS以及MPEG4四种。
　　MPEG2-TS格式主要用于实时传送节目，MPEG2-TS格式的HDTV文件在网上也比较常见。一般采用.mpg、.tp和.ts为后缀;MPEG4多用于HDTV-Rip上，它把原有的HDTV文件按照比例缩小到一定的尺寸，以减少文件的大小，同时画面效果不低于DVD效果，这样来寻求一个画面效果和文件尺寸的平衡。采用MPEG-4压缩的HDTV视频文件一般以.avi为后缀，很容易与微软的AVI格式混淆，不容易直接从后缀名辨认，只能通过解码器来识别。
　　WMV-HD则是由软件业的巨头微软公司所创立的一种视频压缩格式。其压缩率甚至高于MPEG-2标准，同样是2小时的HDTV节目，如果使用MPEG-2最多只能压缩至30GB，而使用WMV-HD这样的高压缩率编码器，在画质丝毫不降的前提下都可压缩到15GB以下。尽管WMV-HD是微软的独有标准，但因其在操作系统中大力支持WMV系列版本，从而在桌面系统得以迅速普及。　　
　　H.264是由国际电信联盟(ITU-T)所制定的新一代的视频压缩格式。H.264最具价值的部分无疑是更高的数据压缩比。在同等的图像质量条件下，H.264的数据压缩比能比当前DVD系统中使用的 MPEG-2高2-3倍，比MPEG-4高1.5-2倍。正因为如此，经过H.264压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。在 MPEG-2需要6Mbps的传输速率匹配时，H.264只需要1Mbps-2Mbps的传输速率，应用范围从3G手机、iChat AV视频会议、HD广播、HD DVD等等，目前H.264已经获得DVD Forum与Blu-ray Disc Association采纳，成为新一代HD DVD的标准，不过H.264解码算法更复杂，计算要求比WMA-HD还要高。我们知道ATi目前X1000系列、NVIDIA的GF7000系列均加入对H.264硬解码的支持。与MPEG-4一样，经过H.264压缩的视频文件一般也是采用.avi 作为其后缀名，同样不容易辨认，只能通过解码器来自己识别。
　　从系统要求来看，MPEG2-TS因为压缩比率最低，文件容量最大，所以对于系统要求也最低;而微软wmv格式的HDTV的播放就需要更高的系统要求，H.264对系统的要求最高。
　　怎么看HDTV影片?
　　目前大多数人看HDTV影片往往是在电脑上通过软件播放，毕竟目前电脑普及率已经相当高，而且HDTV影片在网上大多数电影论坛都可以下载。网上的HDTV主要以两类文件的方式存在，一类是经过MPEG2—TS标准压缩过的.tp和.ts 文件，一类是经过WMV-HD标准压缩过的.wmv文件。
　　要在电脑上通过软件播放，对于wmv文件，只要系统安装了Windows Media Player 9 或更高版本就可以正常播放。当然，一些别的播放软件的最新版本已经开始支持WMV-HD(如WINDVD6可以直接播放HDTV)。对于以.tp和.ts 为后缀的MPEG-2 TS视频，因为文件中分别包含有AC3音频和MPEG2视频信息，必须有一个支持MPEG2-TS格式的分离器(如Elecard MPEG 2 Player)。分离器的作用就是识别文件真正的格式，将其中的视频流、音频流数据分离出来，并发送给解码器进行解码处理，大家比较认可有月光三套件，Gabest(Mpeg2分离器)，WinDVD、NVIDIA、CyberLink(Mpeg2视频解码器)，WinDVD、AC3Filter (Mpeg2音频解码器)等。
　　对于支持DVI输入方式的电视机，我们可直接将显卡的DVI信号通过延长的DVI-I Dual数字视频连接线，将DVI信号输出到电视机的DVI接口上。如果你的显示器是D-SUB接口，可直接连接显卡D-SUB端口。然而，当显示器和电视机均为DVI接口时，那么可在支持双DVI输出端口的显卡上，用一根DVI-I Dual数字视频连接线来连接电视机的DVI端口。DVI接口分DVI-D和DVI-I两类，相互之间不能直接通用。如果你的显卡采用的是DVI-D接口，而你的液晶电视是DVI-I接口，那么你还需要另配一个DVI-D转DVI-I的转接头或转接线才能正常连接，反之亦然。　　

显卡上YPbPr接口采用9针扩展S端子接口

　　此外，你也可以利用显卡输出的色差信号与电视机的色差分量端口进行连接。具有色差(YPbPr)输出功能的显卡，通常要通过显卡上九针的视频输出端口用专门的连线转接为S端子、RCA和色差端子。色差端子采用三条分离的信号线传输信号。另外，有些显卡没有专门的九针视频输出端口，而是用专用转接线将D-SUB(或DVI接口)转换成YPbPr接口。目前主流的色差输出(YPbPr)端口是将模拟的Y、PB、PR信号分开，使用三条线缆来独立传输，目前几乎所有大屏幕电视都支持色差输入。
　　一般来说，NVIDIA GF6***系列、7***系列及ATI X800、X1000系列显卡只要有一根九针的视频专用连线，即可实现HDTV高清信号的输出。目前，多数显卡都附带了这根九针的视频专用连线。
HDTV对硬件的要求
　　许多朋友下载完HDTV节目之后，播放的时候傻了眼。以往播放各种MPEG、AVI、RM视频异常流畅的电脑播放起HDTV节目时简直和幻灯片没有任何区别。为什么?显然是PC的性能无法满足HDTV的播放需要。
　　HDTV对显卡的要求较高。如果没有合适的显卡(比如集成显卡)，只让电脑进行软件解码的话，即使是P4 3.0G的CPU，对于1080P的HDTV处理也显得很吃力，不仅不够流畅，而且系统资源往往在播放时占用率非常高，那电脑就无法进行多任务处理了。要流畅的播放HDTV，显卡是否支持MPEG2—TS或WMA视频格式的硬件解码尤为重要。目前ATI、NVIDIA两大图形芯片厂商都推出了自家的HDTV硬件解码加速方案。
　　1、 NVIDIA显卡的高清解决方案
　　在NV40之前，NVIDIA产品在视频处理方面也是通过软实现来解决。针对MPEG1、2编码、解码，NVIDIA 从GeForce2 起就引入优化的动态补偿引擎，使用硬件子像素Alpha通道混合对MPEG-1、2解码，利用GPU的像素填充率性能来对像HDTV之类模式画面随意缩放，而不影响画面质量。但NVIDIA并没有在其产品中引入反分离余弦转换技术，这使得基于NVIDIA GPU的显卡往往需要通过一个附加芯片来要实现反离散余弦变换、MPEG-1、2编码功能。　　

nVIDIA

　　随着HDTV时代的到来，NVIDIA在NV40发布之时推出了HDTV硬件视频解码方案-----“PureVideo”。 高画质的影片回放功能是PureVideo最主要的技术核心，它可以支持到MPEG-2/DVD/WMV-HD的硬件解码功能，使得支持PureVideo技术的NVIDIA显卡能够对采用MPEG2和WMV-HD格式的HDTV进行硬件解码。PureVideo技术需要结合内建PureVideo技术的显卡以及配合安装“NVIDIA DVD Decoder”解码软件才能使用，能在任何显示装置上呈现惊人的影片质量。目前PureVideo技术已经整合至GeForce 6、7系列显卡之上(注:除了早期原生支持AGP、通过桥接方式实现的PCI-E版6800显卡均不支持WMV HD 硬件加速解码功能)。需要注意的是，对于价格相对便宜的GeForce 6200 TurboCache系列显卡，由于没有内建足够容量的显存空间，所以对于720p以上的MPEG-2 TS、WMA-HD格式HDTV不能提供硬件加速解码支持。
　　2、ATI显卡的高清解决方案
　　不同于NVIDIA，ATI一直比较注意自家产品在视频处理方面的应用。早从Rage128开始，ATi就为其加入了“Hardware DVD video playback”功能，将视频处理工作部分由“Hardware DVD video playback”来完成，这样可以降低在回放DVD视频时的CPU占用率。因此，当时基于ATI GPU的显卡在播放DVD或图像文件时，画质一向为人所称道。但令人意外的是，自Radeon时代开始，ATI在其产品中去除了“Hardware DVD video playback”电路，而引入称为“Video Immersion ”的技术来负责视频处理方面的工作，并内建硬件加速MPEG 2解码功能来以提供DVD播放与录制能力。
　　到了R300时代，ATI在其产品中引入了全新的Videoshader技术，来取代Video Immersion ”来负责视频处理提供对MPEG1、2级别的编码以及解码功能的支持。但与Rage128中所提供的“Hardware DVD video playback”硬解决方案不同，无论是Video Immersion，还是Videoshader均属于软件解决方案。从“Videoshader”的字眼“视频着色引擎”就可以看出，Videoshader所负责的视频处理业务是由像素着色引擎来完成的。虽然在X9800时引入的Videoshader HD版本增加了对MPEG4硬件级别的编码以及解码的支持。不过，无论是MPEG1、2，还是MPEG4，这一切属于软编码、解码，还没有脱离借助CPU利用软件计算的编码功能来实现MPEG硬编码以及解码。不过凭借ATI强大的视频加速技术，CPU占用率被控制得很好，在P4 3.0G的平台上播放1080i的影片时CPU占用率控制在50%左右，与纯粹采用CPU进行解码的100%的CPU占用率相比，采用VIDEOSHADER HD技术的CPU占用率大大降低。　　

ATI的高清解决方案

　　目前VIDEOSHADER HD技术已经被应用在RADEON X全系列产品上，而且不需要搭配特别的软件即可实现。值得一提的是，在发布X1000系列时，ATI在产品之上引入了视频处理功能更齐全的AVIVO视频解码技术，AVIVO支持H.264、VC-1、WMV9、WMV9 PMC、MPEG-2、MPEG-4和DivX格式。　　
　　除NVIDIA、ATI外，S3在其最新DeltaChrome S8 系列显卡也推出了“Chromotion 视频引擎”的技术，用以实现对HDTV解码加速技术的支持。
　　除了显卡外，HDTV规格对电脑其它配件也有的要求，比如要流畅播放HDTV，最低要求电脑具备256M容量以上内存、1.2G频率以上 CPU(目前主流P4、Celeron D、Athlon XP、Athlon 64等都能满足要求)，对于WMA-HD格式，对系统的要求会更高一些，基本上要流畅播放的话需要 P4 2.4G级别以上的CPU，建议使用 P4 3.0G以上处理器，而且根据微软的说法建议配备 512 MB 内存进行播放，同时具备128 MB 显存的显卡也是必须的。H.264格式要求更高。当然，如果你能使用1GB内存那更好。同时支持杜比AC-3硬解码播放、实现5.1声道以上的多声道的声卡及相关音箱、大屏幕LCD显示器、海量硬盘也是必不可少的。
　　如何开启显卡的HDTV硬件加速功能?
　　针对目前不少HDTV电视的上市，不少显卡均提供了HDTV的支持，不过并不意味着你在播放HDTV时就可以享用HDTV硬件加速，因为这也要软件充分支持。比如你要为你的显卡安装最新的驱动程序，比如NVIDIA只有ForceWare 83.70版本以上驱动程序及安装PureVideo软件才支持H.264硬件解码，而ATI的X1000显卡也需要配合支持H.264硬件解码的催化剂5.13以上版本驱动才可以完全享用HDTV功能。除此之外，你要安装DirectX 9.0c，否则一些播放软件，比如WinDVD 6是无法正常播放HDTV电影的。在一些准备就绪之时，大家还要在还需要在驱动选项及播放器选项中开启硬件加速功能。下面我们就以GF6600GT来举例说明:首先下载PureVideo解码器并安装:　　

安装PureVideo

　　安装PureVideo之后，任何播放器调用NVIDIA解码器播放视频的时候PureVideo的图标会出现，双击即可进行视频和音频方面的设置:　　

设置

　　在视频选项卡中，一般需要设置是硬件加速和反交错控制。将反交错控制设置为“精灵”的话则由程序自动选择启用反交错或是IVTC功能，设为“自动”的话则关闭IVTC。

设置

　　然后在播放器选项中也开启硬件加速功能!这时你就可以享用显卡的HDTV硬件加速功能了!