高清视频HDTV技术标准简介

MPEG 4
近年来，MPEG-4悄悄地在市场上崭露头角，在最新出品的DV（数码摄像机）、PDA、手机，以至于视频点播、卡拉OK、监控系统等产品说明上，都陆续出现“MPEG-4”字眼，一场取代MPEG-2的市场大战似乎即将打响。
MPEG-4于2000年经国际标准组织ITU和ISO审核后，成为国际视频压缩标准之一。MPEG-4压缩采用了MPEG-4的视频压缩方式，配上 MPEG-1的音频压缩方式（MP3），生成了图像质量接近DVD，声音质量接近CD，却有着更高的压缩比。与以往的“老前辈”MPEG-2相比，MPEG- 4除了具有惊人的数据压缩比，经过MPEG-4的压缩的文件尺寸可以达到MPEG-2的1/3，而仍然保有极佳的音质和画质。可以用最少的数据获得最佳的图像质量，因此满足了低码率应用的需求。
但是由于MPEG-4标准派生出各种规格，例如DivXDivX、XviD等等，代表着不同规格利益的商业集团和一些支持免费共享资源的技术团体相互争斗的结果，导致各种MPEG-4规格的兼容性很差。在播放MPEG-4压缩的视频文件时，往往让人们不知道如何选择。
采用MPEG-4压缩的视频文件的视频文件一般后缀名为.avi，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。

H.264
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。
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。

WMV-HD
WMV-HD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。
WMV-HD，基于WMV9标准，是微软开发的视频压缩技术系列中的最新版本，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。在性能上，WMV-HD的数据压缩率与H.264一样，两者的应用领域也极其相似，因此在新一代主流视频编码标准霸主地位的争夺之中，双方展开了针锋相对的斗争，而斗争的焦点集中在下一代光盘规格“HD DVD”和数字微波广播电视等领域。
一般采用.wmv为后缀的HDTV文件就是采用的WMV-HD压缩的。
目前DVD论坛已经初步批准将微软的MPEG-2、H.264和WMA-HD作为下一代DVD即HD－DVD技术的强制执行标准。

三、HDTV解码补偿：WMV-HD催生新格局

　　视频解码以往一直是显卡的发展方向之一，当年VCD和DVD解压甚至都曾依赖专业解压卡来实现。不过随后编码技术发展的滞后让显卡迅速减负，显卡的这些相关技术特性也逐渐淡出视野。然而不得不指出的是，即便有了强大的CPU，MPEG2解码依然会占用大量系统资源，此时显卡进行解码加速将显得十分有必要。更为重要的是，应用MPEG2的不仅仅是现有的DVD-Video。以索尼的HDV标准以及部分HDTV为例，同样是MPEG2编码，由于分辨率大幅度提高，因此对于解码环境的要求也相应提升。此外，当3D游戏运用MPEG2编码视频的时候，这种硬件解码技术有助于通过减小CPU占用率而带来更好的性能，同时也非常适合那些需要多头显示并且一边看HDTV一边上网或是工作的用户。

　　如今主流显卡都实现了MPEG2解码补偿，即以GPU来实现部分解码过程。但是此时仅仅是数据流的渲染处理，并未在算法上取代CPU，因此更多的贡献在于提高画质而并非降低CPU占用率。为了改变这一现状，显示核心巨头nVIDIA和ATi分别在最新的显卡中采用补偿技术，做到了MPEG2硬件加速解码，此时CPU的负荷可以更大幅度地下降。而与MPEG2硬件加速解码相比，或许实现WMV9以及WMV-HD硬件解码补偿更为重要。WMV本身就是MPEG4的一种分支，微软甚至已经推出高分辨率版本的WMV-HD。如果大家体验过1600×1200分辨率的WMV-HD格式的话，肯定会为其惊人的效果所折服。但是WMV-HD对于硬件的要求实在很高，至少需要2GHz以上的Pentium4处理器配合64MB独立显存的显卡，而如果需要达到最佳效果的话，CPU频率和内存以及显卡都必须全面提高。不过在GPU的视频优化技术的帮助下，WMV-HD只需要P3与512MB内存环境即可做到流畅播放，同时也有效缓解了多任务处理用户的压力。

　　高分辨率硬件加速解码技术已经在nVIDIA PureVideo和S3 Chromotion中得到实现，而ATi最新的显卡也具备了AVIVO技术加以优化，可以降低解码时CPU的资源占用率。从这一层面来看，我们已经无需为显卡的解码能力而担忧，而且今后的CPU发展势头完全可以跟上得HDTV的普及速度。

　　不过，刚才我们已经提到，主流HDTV分为MPEG2-TS、WMV-HD和H.264这三种算法，而大多数显卡只能支持MPEG2-TS和WMV-HD解码技术，无法支持H.264。目前只有nVIDIA GeForce7系列以及ATi X1000系列能够支持H.264解码，这意味着目前H.264的解码资源还并不怎么丰富，一般在制片过程中并不会贸然采用这种方式。但是从今后的发展趋势来看，H.264将至少与WMV-HD平起平坐，甚至在技术上更有优势。

四、什么样的显卡适合HDTV应用

　　 如今很多显卡都号称具备HDTV功能，那么究竟哪一种显卡的性能更加出色呢？在回答这个问题之前，我们很有必要先了解一下显卡的工作原理。GPU显示芯片处理完的资料会全部传送到显存，然后进入极为关键的RAMDAC单元（Digital Analog Converter）。RAMDAC单元所需要完成的任务便是数模转换，如果你是自动化专业的朋友那么对数模转换原理肯定会非常熟悉，因为显卡芯片处理的是数字信息，而CRT显示器和大多数经济型LCD接收的都是模拟信息，所以这一步是必不可少的。RAMDAC的转换速率以MHz表示，它还决定了刷新频率的高低，其工作速度越高，频带越宽，高分辨率时的画面质量越好。该数值决定了在足够的显存下，显卡最高支持的分辨率和刷新率。如果要在1024×768的分辨率下达到85Hz的分辨率，RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344（折算系数）/106＝90MHz。虽说如今显卡的RAMDAC很容易就达到400MHz，但是这在几年前却是一个可望而不可即的数字。

　　事实上，显卡技术发展初期的焦点并非是显示芯片，也不是RAMDAC，而是像夹心饼干一样的显存。显示芯片与RAMDAC是两个非常忙碌的高速设备，而显存必须随时受它们两个差遣。每一次当显示屏画面改变，显示芯片就必须更改显存里面的资料，而且这一动作是连续进行的。同样的，RAMDAC 也必须不断地读取显存上的资料，以维持画面的刷新。分辨率越高，从芯片传到显存的资料也就越多，而RAMDAC从显存读取资料的速度就要更快才行，为此显存必须在容量以及速度方面达到一定的要求，对画质而言，其中前者更加重要。

　　对于3D游戏，我们几乎都知道显存的容量并非十分重要，对于显存带宽的需求更加迫切。而在HDTV应用时，由于画面的分辨率实在太高，因此显存容量变得十分有用。如今解码高分辨率的WMV-HD以及H.264时，128MB显存几乎是必须的，推荐使用256MB以获得更好效果。