全数字显示—写给视频“发烧友”---DVD设备---碟报DVD-DVD光盘，碟报，电影，DVD发烧友

碟报DVD http://www.dbdvd.com

全数字显示—写给视频“发烧友”

加入时间：[2004-4-8]

引子

抄袭某品牌在几年前推出的“全数字电视”的概念，这里来给大家介绍什么是“全数字显示”？而什么又是数字时代的显示方式的终级目标？

经过电视机市场多年的“价格战”和“概念战”之后，我们不仅知道了各种“电视综合症”，也知道了“全数字电视”，这些无非都是各电视机厂家的宣传手段而已。“电视综合症”可以不治而愈，在各厂家治疗“电视综合症”的时候可能还要产生新的“病症”。“全数字电视”也不过是一个嘘头，把模拟电视信号进行数字化处理，所有的倍频/逐行电视机都必须采用类似的“全数字处理”。如果哪一天可以采用“全模拟”来得到倍频/逐行电视机的话，我才会感到大吃一惊，这才是不可能的任务。所以现在你也不会觉得“全数字处理”有多么玄妙，其实不过是极普通的处理方式而已。

废话少说，今天我要讲的“全数字显示”是何方神圣呢？

一、“模拟时代”的显示方式

“模拟时代”的显示方式最好的是什么？高档的“全模拟处理”监视器。注意这里有两个要点：高档和“全模拟处理”。

1、高档

什么样的“监视器”可以称为高档？普通的电视机和“高档监视器”有什么区别？

(1)、监视器和电视机追求的图像效果不同。

高档监视器必须保证最真实的图像还原，最真实的图像对监视器来说就是最好的图像。而电视机则不同，最“好看”的图像是电视机最好的图像。演播室使用监视器的目的是得到最真实的图像，不要经过任何美化处理的图像，这样制作人员才可以看出实际的图像效果并从而加以调整。电视机的画面则要求经过各种美化处理，使图像在家庭环境下看起来更“美”。监视器就好比是只讲究多少营养成份的配制食品，不好吃。而电视机可能是更讲究“色香味”，不仅好吃而且好看。

而在我们普通的电视机中，我们可能需要进行各种美化处理来得到“更好看”的图像。比如速度调制、高频频率提升(清晰度调整)、色温调整、色饱和度调整、倍频/逐行处理等等。

对于监视器来说最重要的是让制作人员“明察秋毫”，因此一般监视器的屏幕尺寸并不大，28"和32"的就算是“大”监视器了。对于电视机来讲，29"、34"、38"，看你房间有多大和使用习惯以及“钱包”的大小。

(2)、针对的信号不同

高档监视器是针对演播室的复合视频信号、S-VIDEO信号、色差信号、RGB三原色信号输入而设计，而电视机是针对射频信号输入而设计。

这些信号的差别是：演播室的信号的是未经处理的信号，即使是复合视频信号它的亮度信号的带宽也可能达到10MHZ甚至更高；而射频信号为了适应传输的需要，只能使用复合视频信号进行传输，而且复合视频信号的带宽一定是6MHZ，这样才可以在有限的频带内传输尽可能多的频道。因此对于监视器来说就要求具有足够的视频信号带宽保证，而对于电视机来说有6MHZ的带宽就足够了。

2、“全模拟处理”

和我们今天讲到的“全数字显示”相对应的是“全模拟显示”。在模拟时代里，最终级的显示方式是“全模拟处理”。在精心设计下，“全模拟显示”监视器可以完美地再现图像，而不会因为任何不当的数字处理而损害图像内容。

电视信号由摄制到处理来讲都是通过模拟信号来完成，只要保证整个视频处理通道上足够的带宽和频率响应保证，就可以得到最好最真的图像。

这是针对演播室而言的，因为只有在演播室才可以保证“整个视频处理通道”上会有足够的带宽和频率响应。到了老百姓家里的信号是射频信号，本身就只有6MHZ的带宽，再好的监视器也无用武之地。虽然有不少“发烧友”都喜欢用监视器来做显示设备，但监视器并不能获得更“好看”的广播电视画面。

家里的6MHZ的视频信号可以通过倍频/逐行处理，得到“更好看”的图像。倍频/逐行处理并不能将图像的内容变好，并不能“无中生有”，但是倍频/逐行处理可以让“显示效果”变好，图像更稳定。

3、模拟显示与数字显示

A、模拟显示设备和数字显示设备

显象管就是典型的模拟显示器件，它的输入信号是模拟视频信号。显象管显示的极限清晰度有显象管的荫罩和荧光屏决定，越高带宽的信号可以获得越清晰的画面。

而LCD、DLP、PDP、D-ILA这些数字显示设备则不同，它们输入的信号是数字视频信号。数字显示设备则只有一个清晰度，这就是显示面板的组成象素，称为显示面板的原始格式(Native Format)。所有不同格式的输入信号都必须要转换到原始格式然后才可以显示出来。

B、模拟信号的显示

对模拟信号来讲，在模拟显示的显象管上面就可以得到最佳的显示效果，并不需要额外的处理过程。

而模拟信号要在数字显示设备上显示出来，当然必须先进行数字化，转换成数字信号之后才能显示出来。这种转化水平的高低将极大地影响最终显示的效果。

C、数字信号的显示

数字信号要在模拟显示设备上显示出来，必须先进行数字-->模拟的转化，这个转换过程也不可避免地可能劣化图像。转化电路的设计也将极大地影响最终显示的效果。DVD就是一种普通的数字信号源，在早期DVD上，通常采用8比特/27MHZ的数字视频信号进行转换，近期的DVD基本上都采用10比特/54MHZ的转换，而在高档DVD上采用12比特/108MHZ甚至14比特/108MHZ的转换。

数字信号要在数字显示设备上显示出来，则不需要额外的转换过程，可以得到最好的再现图像。

二、“全数字显示”

定义：全数字显示

数字信号源通过数字处理在经过数字信号连接然后在数字显示设备上得到图像。

数字信号源、数字处理、数字信号连接、数字显示设备共四个要点，一个都不能少。

(一)、你需要全数字显示吗？

全数字显示和模拟时代的“发烧”一样，并不是普通人可以负担得起的。只不过，全数字显示可以以尽量少的投资获得尽量好的图像。

A.如果你本身对图像没有“发烧”的追求，你不需要全数字显示。

B.全数字显示是数字时代的“发烧”，一样需要投入大笔资金。

通过上面4种情况，我们都可以获得数字视频信号。要得到好的图像对于演播室来讲很简单，专业设备进行转换再在高档监视器上显示出来就好了。如果我们普通老百姓也可以人人一台高档监视器，那也没有问题。问题是我们买不起这些专业的昂贵的高档监视器，如何才可能以最低的成本获得最好的图像呢？这就是我们讲的“全数字显示”。

不少“发烧友”为了获得更好的图像质量，往往舍得花大价钱去买“发烧线”。不管是视频发烧线还是音频发烧线，既然要“发烧”，往往就是这些“发烧线材”就比我们普通人看的电视机还贵了。在“数字时代”里，我们有没有可能让“发烧”成为更多人都可以享受的呢？这就是我们讲的“全数字显示”。

在“全数字显示”里，我们可以以不太多的投资超越模拟时代的“发烧”配置，这就是技术的威力！

(二)、如何实现全数字显示

1、数字信号源

照上面所讲到的来看，高档监视器不就可以得到最真的图像了吗？为什么又讲“全数字显示”呢？

请注意一个前提，高档监视器是在“模拟时代”的终级显示目标，视频信号由摄制到处理再到显示都是模拟信号。

现在大多数的演播室已经(或开始)“数字化”，但是演播室的原始信号仍然来自高级专业模拟摄像机机。虽然演播室的专业设备性能很好，还是可能在处理中造成信号的一点点劣化。也由于演播室的专业设备处理的效果很好，高档模拟显示器仍然是理想配备。

我们这里讲的“全数字显示”是基于这样一些前提：

A.摄像机就是数字摄像机，直接通过感光元件得到数字视频信号，并以数字信号方式存储下来。这种摄像机还不多，只是处于萌芽状态，但是是以后发展的趋势。现在有好几部电影是通过这种方式拍摄的。

B.民用数码摄像机也在逐步走入寻常百姓家。你当然可以象你现在这样将数码录像带转录成模拟录像带，我认为更好的图像是直接将数码录像带转换成DVD的数字视频信号。

C.视频信号是由电脑通过CG制作完成。这更没的说，“真正”的数字信号。

D.你拿到的光碟上记录的是数字信号。虽然这种信号的起源可能仍然是专业模拟摄像机，但是通过专业的转换得到数字信号并存储到光碟上。

E.HDTV广播的数字信号。这对我们中国用户来讲似乎还比较遥远，但数字时代的发展速度，谁说我们不能在短短几年内就开播HDTV？

没有数字信号源就无从谈起全数字显示。现在或不久的将来的最普通数字信号源是DVD、将来的蓝光DVD和HDTV广播。

2、数码电影

数码电影的特征：

1.用数码摄影机拍摄

2.在剪辑等后期制作上采用数码技术进行

3.数码传输：网络、卫星、数码载体

4.采用数码投影机进行播放

轰动一时的《星球大战》第二部《克隆人的进攻》就是大导演乔治.卢卡斯利用索尼HDCAM数码电影摄像机拍摄的，开启了划时代的数码摄影的序幕，宣告了未来电影数码摄影时代的来临。该片后期制作也大量运用了CG技术，是一部真正意义上的数码电影。

这部电影和DVD的制作如下图：

数码电影的优点：

拍摄：

导演可以同步观看拍摄效果并实时做出相应修改。模拟电影必须等胶卷冲印出来才可以观看，如果导演认为不行才进行重拍。数码拍摄可以大大节省重拍的时间。

编辑：

直接用数码技术对影片进行编辑。CG(Computre Graphical)技术在现在的电影里得到越来越多的应用。运用CG技术可以制作以前不可能实现的画面和场景。

保存：

存储在任何数码介质上：硬盘、光盘。而传统电影胶卷如何长时间无损耗保存从来都是一个令电影人头痛的问题。

同步放映：

传统电影：以日本为例，从美国每进口一部影片，拷贝数是200份左右，每份拷贝价格是3000美元。即便如此，假设平均一个电影院用两个拷贝，200个拷贝也只能在100家电影院同时放映。因此一部电影只能从一个地区放到另一个地区。而数码电影的“零”拷贝费用可以保证全球任意多的电影院同时上映。

重播：

传统胶卷电影经过多次播放后影片质量将不可避免地下降。而数码电影则可以无限次同等质量的重播。

我国的数码电影和数码电影院：

《天上草原》、《生活秀》、《冲出亚马逊》、《任逍遥》┉，越来越多的数码电影。

广电集团争取在2005年以前，在全国将建立100家数码电影院。而目前全国各地的数码电影院将突破100家。

从严格意义上来讲，这些都只是“数码”电影院，而不是“数码高清晰”电影院。这些是“商用级”的高级“家庭影院”，并不是专业级的“数码电影院”。

我对真正意义上的数码电影院的定义是：

1.从数码介质播放高清晰电影。很显然，从DVD这种标准清晰度播放的电影肯定不能叫做高清晰电影。

2.三片式专业高清晰投影机。普通投影机或者高级一点的单片式投影机组成的只是“家庭影院”或者“高级家庭影院”，当然不能叫“商业数码电影院”。

3、数字信号连接

要求所有设备之间使用数字视频信号接口，而不必进行何数字-->模拟或者模拟-->数字的转换。从HDTV的机顶盒到投影机，从DVD到投影机等等，都要求使用数字信号接口来直接传输数字信号。

目前商业化的数字视频信号接口是DVI(Digital Visual Interface)，数字音频信号传输是数码光纤或数码同轴，以及2002年底刚刚通过的高清晰度多媒体接口HDMI(High Definition Multimedia Interface)。

还有日本厂家支持的HAVi传输系统，使用IEEE1394。

计算机领域使用的DFP和PD&D也可以完成数字视频信号的传输。

IEEE1394的优点是支持双向传输，但是由于传输带宽的限制，传输的视频信号需要进行MPEG压缩，也不能传输过高规格的视频信号。

DVI和HDMI的优点是支持高清晰度信号的无压缩传输，具有极高的传输速度和带宽。

由于IEEE1394需要比较负责的电路来完成，成本偏高。而DVI和HDMI只需要一粒芯片就可以完成，成本大约在6美元左右，比较容易商业化。

4、数字显示设备

显示器件的输入接口是数字信号的设备。比如LCD面板、PDP面板、DLP面板、DILA/LCOS面板等。这些设备都是以点阵方式，精确对应输入数字信号，实现“点对点”的显示，输入到显示面板的数字视频信号和最终显示的图像“点对点”对应。专业的数码电影院通常使用3片式DLP数码投影机而非通常家用的单片式DLP投影机。三片式DLP数码投影机的高亮度和高对比度使数码电影院成为可能。

5、全数字处理

要求所有的处理环节都是进行数字处理，不能也不必进行任何数字-->模拟或者模拟-->数字的处理。这点是最容易办到的，现在连“全数字电视”里面都是进行数字化处理，对现在大多数的设备来说都可以轻易实现全数字处理。DVD机里面可以直接得到数字信号，投影机也可以直接对数字信号进行处理。

在目前的技术条件下，因为大规模集成电路的应用，全数字处理反而显得相对简单。

三、全数字显示的优点

1、连接方式的简化

从下面两幅图中我们可以看出：

在模拟连接方式里，从DVD机到AV中心、从机顶盒到AV中心、从AV中心到数字电视都各需要3根视频线和6根音频线。算一算有多少根线，如果你都使用“发烧”线又需要多少投资呢？模拟信号的传输最好不要超过10米，否则你需要更高质量的“发烧”线来保证传输质量。

在数字连接方式里，任意两个设备之间只需要一个数字视频/音频线连接。普通数字视频/音频线的连接还可以保证15米的传输距离。

高质量长距离传输对家庭影院来说非常具有吸引力。

模拟连接方式：

数字连接方式：

2、性能的提高--扔掉模拟<-->数字视频转换

每一次这样的转换都将不可避免地损害图像质量。

1.采样频率越高最后保留的图像高频信息越多。ITU601规定的采样频率是13.5MHZ，理论上可以保证6.75MHZ的视频带宽。

2.采样比特数越多最后保留的图像细节越多。ITU601规定的采样比特数是8比特，高级应用方案里使用10比特或者12比特。

3.根据误差累计理论，多次进行模拟<-->数字转换，采样的误差将逐步累计。也就是说，如果从信号源到显示如果有更多的转换，误差也会乘上转换次数。两次8比特的采样精度的转换最后只能获得7比特的精度，更多的转换将导致图像的进一步劣化。

而全数字显示呢？根本不要任何的模拟<-->数字采样，最大程度地保留了图像原始信息。

3、性能的提高--完全避免引入噪声和干扰。

我们都知道，避免在信号处理过程中引入噪声和干扰是非常重要也是非常困难的。而在数字处理中，数字信号只有“高”和“低”，不会受任何噪声的影响。

在传输过程中，为了获得更好的质量，“发烧友”会投入大笔金钱改善传输线，即便如此，也只是尽量减少噪声和干扰的影响，仍然会受到环境电磁波的影响。

而在全数字显示中，数字信号的传输特性得到充分发挥，很难受干扰，随便普通的传输线就可以保证高质量的传输，而不必担心噪声和干扰。

4、性能的提高--完全消除“抖晃”(jitter)

“抖晃”是在大屏幕显示里面最让人头痛也是极难消除的问题。

一幅图像要显示出来，不只是需要视频图像本身，还必须要有同步信号。在图像信号进行采样的时候，相应的同步信号也要进行采样。图像信号进行采样的时候可能会损失图像细节和部份高频信号，而同步信号呢？

由于同步信号的上升特性不可能是完全理想的，总会有一定的上升时间，因此可能导致每一行的起始位置发生变化。这种变化同样也会由于多次模拟<-->数字转换而累计起来。

在显示静态图像时，由于同步信号抖晃的原因，你就看到在大屏幕画面上，图像上出现细小的无规律左右偏移。

对于13.5MHZ采样来说，每一个象素的时间是74纳秒；对于27MHZ采样来说，每一个象素的时间是37纳秒；对于720P和1080I来说，每一个象素的采样时间是13.5纳秒。

要消除采样过程中的抖晃就必须保证同步信号上的抖晃小于每一个象素的采样时间。

对于全数字显示来说，由于根本没有采样，当然就完全消除抖晃。

3、性能的提高--完全避免引入噪声和干扰。

我们都知道，避免在信号处理过程中引入噪声和干扰是非常重要也是非常困难的。而在数字处理中，数字信号只有“高”和“低”，不会受任何噪声的影响。

在传输过程中，为了获得更好的质量，“发烧友”会投入大笔金钱改善传输线，即便如此，也只是尽量减少噪声和干扰的影响，仍然会受到环境电磁波的影响。

而在全数字显示中，数字信号的传输特性得到充分发挥，很难受干扰，随便普通的传输线就可以保证高质量的传输，而不必担心噪声和干扰。

4、性能的提高--完全消除“抖晃”(jitter)

“抖晃”是在大屏幕显示里面最让人头痛也是极难消除的问题。

一幅图像要显示出来，不只是需要视频图像本身，还必须要有同步信号。在图像信号进行采样的时候，相应的同步信号也要进行采样。图像信号进行采样的时候可能会损失图像细节和部份高频信号，而同步信号呢？

由于同步信号的上升特性不可能是完全理想的，总会有一定的上升时间，因此可能导致每一行的起始位置发生变化。这种变化同样也会由于多次模拟<-->数字转换而累计起来。

在显示静态图像时，由于同步信号抖晃的原因，你就看到在大屏幕画面上，图像上出现细小的无规律左右偏移。

对于13.5MHZ采样来说，每一个象素的时间是74纳秒；对于27MHZ采样来说，每一个象素的时间是37纳秒；对于720P和1080I来说，每一个象素的采样时间是13.5纳秒。

要消除采样过程中的抖晃就必须保证同步信号上的抖晃小于每一个象素的采样时间。

对于全数字显示来说，由于根本没有采样，当然就完全消除抖晃。

结语

“数字时代”的浪潮将从各个方面影响我们的生活，技术的不断发展带来更加低价格高质量的产品，这是不可逆转的潮流。

在此，真切期望我国的HDTV早日开始广播。也真心祝愿经济持续健康稳定地发展，我们可以赚到更多的钱，早日实现全数字显示的梦想。