【摘要】電視可能擁有很多發展方向，但前提必須是極其優質的畫面、極佳的觀賞效果。如果一味地追求智能化，而忽視了其本質的功能，這不是電視。電視最本質的功能在于為消費者提供“視聽”的感官體驗，脫離了這些，電視產品的升級和突破將失去正確的發展方向。本文運用《電視原理》知識，就目前市場上出現的高清、全高清和超高清電視，從電視圖像指標變化和發展的方向這一角度，進行分析和論述，以提高業內人士的關注。

　　【關鍵詞】CES-2013 視網膜屏幕 SDTV HDTV Full HD UHDTV

一.序  論

　　在經歷了互聯網電視、智能電視、云電視等發展熱潮后，全球各大彩電企業終于達成共識，不論是3D，還是智能，其實最終都繞不過圖像的質量。不管打什么旗幟，最核心的圖像質量永遠無法忽視。雖然，目前超高清的4K電視在應用上還存在挑戰，但在2013-CES（2013年國際消費電子產品展）上，4K電視可講是轟轟烈烈、大出風頭。全球沒有哪個廠商愿意停下腳步，因為誰更貼近這個趨勢，誰就將占據領導地位。

　　的確，在智能電視風行的今天，人們始終沒有停止對電視圖像質量的追求。從模擬到數字，從標清到高清，從高清到全高清、再到超高清，人們期待著電視圖像也能像蘋果iphone 4手機一樣，擁有視網膜屏幕的顯示技術……

二.數字圖像的相關概念

　　1.Ppi

　　Ppi是數字圖像分辨率的單位，是英文Pixels per inch的縮寫，其意是“每英寸所擁有的Pixel（像素）數”。因此要提高Ppi，一是縮少屏幕的尺寸；二是提高屏幕的分辨率。

　　一個分辨率為960×640的屏幕，其Ppi的計算，可由勾股定理算出對角線的像素數，再除以3.5得出。

　　2.Dpi

　　Dpi是打印或沖印設備輸出分辨率的單位，是英文Dots per inch的縮寫，其意是“每英寸所擁有的Dots（點）數”。 

　　Dpi與Ppi意義一樣，只是叫法不同，PC（個人電腦）市場營銷人員就喜歡用Dots來表示Pixel。

　　3.Pixel（像素）

　　Pixel是由 Picture（圖像）和 Element（元素）兩個單詞的字母組成，故稱為“圖素”或“像素”，是用來計算數字圖像的一種單位”。

　　像素又分為有效像素和CCD像素兩種，目前常講的像素是指有效像素，即“基本原色素及其灰度的基本編碼”。

　　像素最初是指CCD/CMOS上光電感應元件的數量，一個感光元件經過感光、光/電和A/D轉換等步驟后，在輸出的圖像或照片上就形成一個點，若把它放大數倍，會發現它在屏幕上的顯示，是一個染色的點，它是構成圖像或照片的最小單位。

　　數字電視的圖像也是如此，一幅圖像通常包含成千上萬個像素，每個像素都有自己的顏色信息，它們緊密組合在一起。由于人眼的錯覺，被當成了一幅完整的圖像。圖像內的像素越多，擁有染色的點也就越豐富，就越能表達顏色及細節的真實感，也就越接近原始圖像。

　　像素有多種表示方法，如：點、字節、比特、采樣點、畫素、斑、超集、三合點、條紋集、窗口、圖形單元等等。

　　像素常用分辨率（又稱解析度）來描述。

　　4.分辨率

　　分辨率是指單位長度中，所表達或擷取像素的數目。

　　一臺分辨率800×600的17英寸顯示器，表示在17英寸屏幕上，有800乘以600也就是48萬個像素。因此，相同分辨率的17英寸和29英寸顯示器，前者的圖像看上去細一些，后者則粗一些。

　　分辨率也分很多種，如：影像分辨率（又稱最大分辨率）、打印分辨率、顯示器分辨、屏幕字型分辨率，當然還會有其他輸出設備的分辨率。由于種類繁多，在此不詳細說明，感興趣者可以網上查閱。

　　5.分辨率和像素的關系

　　分辨率是圖像的密度；像素是圖像的單位，并組成了圖像的分辨率。

　　像素和分辨率成正比關系，像素越多，分辨率也就越高；分辨率越高，像素也就越多。

　　6.視網膜（Retina）與視覺

　　人眼視網膜上面有許多感光細胞，當受到光的刺激后，由視覺神經傳到大腦即形成了視覺。

　　人的視覺水平是有限的，正常人能分辨出的最大分辨率是300 Dpi，超過這個分辨率，人也看不出差別，也就是說300 Dpi和600 Dpi在人眼看來是一樣的。這也是目前沖印設備最大設計輸出分辨率為300 Dpi的原因所在。一般來說，當達到200 Dpi時，就能讓大家滿意了，當然每個人的視覺水平及分辨率也不一樣。

　　7.視網膜屏幕

　　視網膜屏幕是蘋果公司近年來在部分移動產品中應用的一種顯示技術。

　　在2010年6月8日的iPhone 4發布會上，喬布斯首次提出了“視網膜屏幕”概念：當屏幕距離你10～12英寸（約25～30cm）時，屏幕的分辨率只要達到300 Ppi以上，你的視網膜就無法分辨出像素點了，超過300 Ppi的屏幕都可稱為“視網膜屏幕”。

　　隨后，一些專家、學者，從人眼的視力水平、觀看距離，以及iPhone 4屏幕等方面，進行了驗證和分析，其結論是：

　　（1）iPhone 4屏幕的像素達到326 Ppi，是常用PC分辨率72 Ppi的4倍多。

　　（2）蘋果公司是以一個“1.0”視力的“標準人”，作為iPhone 4的使用者，得出300 Ppi“視網膜屏幕”概念。當一個人的視力為“2.0”時，其視網膜分辨能力的極限將會提升，遠不止300 Ppi。

　　（3）大部分人眼的實際分辨能力應該高達450 Ppi以上。

8.Full HD全高清超極屏幕

　　“視網膜屏幕”概念，確實影響了人們的認知。但提供屏幕元件的生產廠商在技術研制上并沒有停滯不前。2013年元月開賣的國產OPPO Find5手機，其屏幕像素密度高達441 Ppi，分辨率達到1920×1080 Full HD級別。

　　Full是全部、完整的意思；HD是High Definition的簡寫，是高清的意思；Full HD即為全高清。是指分辨率高達1920×1080屏幕，包括能顯示數字電視1080i和1080p等圖像節目的電視機及顯示屏幕。

三.電視圖像的顯示模式

　　1.高清電視標準的主要內容

　　高清電視的全名為高清晰度彩色電視，英文名是High Definition Television，如今專指數字電視方式，簡寫為HDTV。

　　HDTV標準是一個模糊的概念，可分為制作標準、顯示標準和傳輸標準三個；其中的傳輸標準又可再細分為無線傳輸標準、有線傳輸標準和衛星傳輸標準三種。

　　ITU（國際電信聯盟）在其801報告中明確：“HDTV是一個系統，即一個具有正常視覺的觀眾，在距該系統顯示屏高度的三倍距離上所看到的圖像質量，應具有觀看原始景物或表演時的質量。HDTV圖像的水平分辨率與垂直分辨率較常規電視都提高一倍以上，視頻必須至少具備1080i或720p電視線。其顯示屏寬高比為16∶9，水平視角30度。信息量是常規電視的五倍多。圖像質量可與35mm電影首映質量媲美。伴音則采用多個聲道，如：采用五個聲道（左、中、右、左后、右后），具有環繞立體聲效果，并可加一個重低音聲道，每個聲道的收聽質量與CD（激光唱片）相當。” 

　　國家廣電總局在《高清晰度電視節目圖像、制作及交換標準》（GY/T 155-2000）中，明確規定了我國HDTV節目的圖像、制作及交換的“圖像分辨率為1920×1080，頻率為24p、25p和50i三種。” 

　　國家數字電視接收設備和性能標準制定工作組，在《高清電視接收機的要求及規范》中，也明確：“能接收地面HDTV的射頻信號，其圖像的垂直分辨率不小于720線、圖像顯示模式為1920×1080i、寬高比為16∶9、向下兼容SDTV（標準清晰度彩色電視）等。” 

　　國家信息產業部在《數字電視接收設備 —— 顯示器標準》中，也明確了“等離子和液晶電視的圖像垂直清晰度和水平清晰度必須達到720線以上才算高清電視”。 

　　可見，國內各主管部門所明確規定的HDTV標準的圖像顯示模式、電視線、分辨率等主要指標與ITU基本相同。

2.HDTV圖像的顯示模式

　　幾乎在HDTV概念出現的同時，1080i、720p和1080p就像影子一樣跟著出現。這里的i是Interlace的簡寫，稱為隔行掃描方式，是交錯的意思；p是Progressive的簡寫，稱為逐行掃描方式，是進步或非交錯的意思。這兩個名詞，源自《電視原理》的CRT（陰極射線管即顯像管）電視技術系統。

　　傳統的CRT電視工作原理，是通過電子束在顯像管屏幕上一行行地掃描所發出的光點來顯示圖像的，電視信號在傳輸過程中，由于受帶寬及當時技術條件的限制，只能傳遞隔行掃描的信號。

　　隔行掃描和逐行掃描的基本方式如下：

　　以我國模擬彩色電視制式 —— PAL（相位逐行倒相制）為例，其圖像掃描過程是把一幅625行的電視圖像分成兩場來掃，第一場稱奇數場，只掃描625行中的奇數行（即：依次掃描1、3、5 …… 行）；而第二場稱偶數場，只掃描625行中的偶數行（即：依次掃描2、4、6 …… 行）；通過兩場的掃描來完成原來一幀圖像掃描的行數，這就是隔行掃描方式。

　　這樣，PAL制電視中的一幅圖像625行掃描線，以及每秒50場圖像，若采用隔行掃描方式，可表示為625i或50i；若采用逐行掃描方式，就表示為625p或50p。NTSC（正交平衡調幅制）電視的一幅圖像中的525行掃描線，以及每秒60場圖像，若采用隔行掃描方式，可表示為525i或60i；采用逐行，就表示為525p或60p。

　　簡要地講：隔行掃描方式就像百葉窗，是不完整的圖像，是由兩次掃描來顯示一幅完整的圖像。而逐行掃描方式才是一次掃描來顯示一幅完整的圖像。

　　在HDTV系統中，同樣存在著隔行和逐行兩種掃描方式以及由其產生出的兩種圖像顯示模式，這就使得HDTV標準在具體的應用中，出現了目前的1080i、720p和1080p。1080、720則代表圖像垂直方向所能達到的分辨率，但千萬不能認為1080i會完全比720p好，盡管1080i可以提供更高的像素（1920×1080＝207萬），比720p的像素（1280×720＝92萬）高出不少。但從圖像畫面的穩定度來講，720p更具有優勢。當然，1080p是目前HDTV中最高規格的圖像顯示模式。

3.圖像顯示模式的線與電視線

　　（1）線與電視線不是一回事

　　按照要求“HDTV圖像的垂直清晰度和水平清晰度必須達到720電視線以上”。對于圖像垂直清晰度，比較好理解，如平板式（液晶、等離子）電視，其垂直方向上有多少像素數，就可認為圖像垂直清晰度是多少線，但不能認為是多少電視線。

　　《電視原理》中明確“線與電視線不是一回事”，如今在一些文獻以及技術刊物中，不夠明晰。垂直方向上的像素數并不能代表相應的電視線，只有在最理想的情況下才能達到。對于電視的圖像清晰度而言，垂直清晰度并不重要，可不予計較。

　　（2）圖像垂直清晰度的單位是線

　　一臺圖像分辨率為852×480的平板式電視，852為圖像水平方向上的像素數，480為圖像垂直方向上的像素數，我們可以認為其圖像垂直清晰度是480線；若圖像分辨率為1024×768時，其圖像垂直清晰度就是768線。

　　線是垂直清晰度的單位。一般來講，垂直清晰度，都可達到HDTV的要求，而水平清晰度是很難達到要求的。

　　（3）圖像水平清晰度的單位是電視線

　　圖像水平清晰度這個概念比較復雜，電視原理中解釋為：“圖像水平方向上的像素數量，并不代表水平清晰度，水平清晰度的單位是電視線”，對于HDTV中16∶9的平板式電視而言，其圖像水平清晰度的電視線數值為：

　　圖像水平方向上的像素數 ÷ 1.78

　　這樣，一臺圖像分辨率1366×768的平板式電視，水平清晰度為1366÷1.78＝768電視線，高于720電視線，但不能說：“圖像水平方向上有1366個像素，清晰度一定可以達到768電視線”；只能說：“水平清晰度最高不可能超過768電視線”。

　　對于42英寸的等離子電視而言，圖像分辨率有852×480、1024×768、1024×1024、1024×1080等幾種，852×480的圖像清晰度為852÷1.78＝479電視線，也就是說852×480的等離子電視的圖像水平清晰度，最高不可能超過479電視線；而1024×768、1024×1024、1024×1080三種等離子電視，其圖像水平清晰度最高也不可能超過576電視線。因此，42英寸的等離子電視，圖像清晰度都達不到720電視線，都不算HDTV。

　　而50英寸以上的等離子電視，圖像分辨率一般為1366×768，水平清晰度為1366÷1.78＝768電視線，最高可達到768電視線，符合HDTV的要求。因此，只有50英寸以上的等離子電視，才能達到HDTV標準圖像的顯示要求。

　　對于液晶電視而言，在圖像分辨率上要比等離子電視具有優勢。26英寸以上的液晶電視，其圖像分辨率一般為1366×768，符合HDTV的要求。而且37、42、47英寸的液晶電視，圖像分辨率很多達到1920×1080，遠遠高出HDTV的顯示標準。

四.1080i、720p和1080p含義及應用

　　1080i、720p和1080p是ITU根據HDTV圖像節目的掃描方式的不同，制定的格式標準。

　　由于HDTV的圖像節目都是數字信號，因此有時只要用分辨率表示就可以了。但在HDTV節目拍攝時，也要分隔行和逐行兩種掃描方式，因為他們的場頻（每秒鐘顯示的隔行圖像數量）或幀頻（每秒鐘顯示的逐行圖像數量）也不相同。

1.1080i

　　1080i分為1080i/50Hz和1080i/60Hz兩種，對于使用PAL電視制式的國家來說，應采用1080i/50Hz格式標準，因為1080i/50Hz的場頻同PAL模擬電視相同，對于使用NTSC（正交平衡調幅制）電視制式的國家來說，應采用1080i/60Hz格式標準，因為1080i/60Hz的場頻同NTSC模擬電視相同。

　　1080i是世界各國快速建立HDTV系統的最佳方案，全球應用情況見表1所示。

　　1080i/50Hz和1080i/60Hz雖然在掃描線數上突破了1000線，但由于它們采用的都是隔行掃描方式，都是通過兩次掃描來完成1080線，因此，每場實際掃描線數只有一半，即1080÷2=540（線）。

　　這樣，每秒鐘在奇數行和偶數行交錯提供25幅或30幅畫面，這將在顯示精細畫面尤其是顯示靜止畫面時出現輕微的閃爍和爬行現象（由于多數時候電視圖像都是動態畫面，隔行掃描的缺點并不明顯）；另外更重要的原因是早期電視技術的限制，采用逐行掃描方式將大大提高電視技術難度和建設成本，以至在上世紀80年代早期的高清電視標準研發中，專家學者首先提出的還是（只有）隔行掃描方式的1080i。

　　1080i電視圖像節目在編、播中比較煩雜，如果是50i的節目，只能在1080/50i的電視系統播出，如果是60i的節目，只能在1080/60i的電視系統播出。

2.720p 

　　720p是PC制造商和網絡經營商，為了能更深地滲透到數字電影領域，“孕育”出的，隨后被數字電視技術引用的顯示技術標準。

　　720p最初是以高清電影及HDTV光盤為載體，在影碟播放機領域拓展地盤；近幾年進入電視領域。目前全球除美國之外（世界上只有美國有一些電視臺在使用），還沒有一個國家采用720p的標準。

　　720p是一個統稱，其格式標準分60p、50p、30p、25p、24p五種幀頻，以適應不同領域和系統平臺，分別表示為720/60p（美國ABC電視臺采用）、720/50p、720/30p、720/25p 、720/24p（FOX電視臺采用），電視掃描頻率一律為60Hz。

　　由于720p采用的是逐行掃描的圖像顯示模式，一幅完整畫面一次顯示完成，單次掃描線數可達720線，水平掃描達到1280點畫面既穩定清晰又不閃爍。

　　720p雖有很多優勢，在國內很少得到廠家全面支持，國外也只有SONY公司提供720p圖像顯示模式的支持。這是因為720p原本只應用在PC領域，在電視機上的實現有很大的技術難度，運作成本較高。

　　隨著社會的進步，人們逐漸對HDTV的靜止圖像畫面也提出了需求，導致了消費電子與PC領域的技術融合，作為PC顯示基礎的逐行掃描圖像顯示模式，也被吸納到HDTV標準中來。

　　實際上720p是HDTV第一次使大動態運動畫面和高清晰靜止畫面兩方面的顯示都達到了完美的平衡。 B&P

(未完待續)