2013年11月1日

高畫質數位電視

今年是台灣進入「高畫質數位電視」的週年,可是你對「高畫質數位電視」有多少的認知呢?怎麼在高畫質電視裡,有時人物反而變胖了呢?

作者/賴昭正(前清大化學系教授)

經過多次及多年的拖延,美國已於2009 年6 月12 日正式取消無線類比電視廣播,全面改用數位電視。就筆者所知,台灣也已於2012 年7 月全面廢除無線類比電視廣播,為我國電視傳播歷史開啟了新的一頁:定2012 年為「台灣高畫質數位電視元年」。在慶祝「台灣高畫質數位電視」誕生周年的此時,讀者除了知道舊有之陰極射線管電視機,除非接上一稱為「數位機上盒」的信號轉換器,再也無法使用外,你對所謂的「高畫質數位電視」的認知,又有多少呢?如果你也像筆者一樣,「被迫」將好好的舊有電視機棄之如敝屣,買了個平面高畫質電視機,心中一定存了不少疑問,到底做了一個怎麼樣的「投資」呢?怎麼在高畫質數位電視裡,有時人都變胖了呢?

類比電視

與類比電視相比,數位電視確實是有些優點(例如干擾及錯誤訊息之偵測與修正等);可是如果讀者認為類比電視無法做到「高畫質」,那可是大錯特錯了!因為事實上早在1981 年,在數位電視還沒影子時,美國就已展示了高畫質類比電視的可行性。到了1987 年,此一可行性突破臨界點,58 個廣播組織及公司聯合向美國通訊委員會(Federal Communication Commission)提出探討高檔電視技術,並成立了高檔電視系統委員會(Advanced Television
System Committee, ATSC) 來去腐存菁25 個當時被提出的體系。可是到了1993 年,由於數位技術軟、硬體成本的急速下降,以及容量的飛快增加,ATSC 終於改變主意,正式提出新的高畫質電視系統應為數位的建議:為類比電視的將來注定了被淘汰的命運。

數位電視的畫面是由一點又一點的畫素(pixel)組成的,一般的類比電視則是用電子槍連續掃描塗有螢光粉之畫面來顯像的;因此類比電視的「解析度」(resolution)原則上是可以達到數位電視的解析度的!傳統的陰極射線管電視之所以為「低畫質」,完全是受制於1941 年電視剛出現時所訂之「規格」的人為關係,而不是技術上的問題。

當年美國通訊委員會授權國家廣播公司(NBC)及哥倫比亞廣播公司(CBC), 以每秒30 次,每次525 條水平線掃描的「標準」,開始商業電視的廣播。這525 條水平掃描線中,事實上只有大約480 條是「看得見」的──即用於顯示影像。這些掃描線如果每秒出現30 次,則我們的視覺將可察覺到中間的「空白」(暗),讓我們感覺到螢幕在閃耀。要避免此一閃耀,每秒出現的次數必須在40以上,可是如此一來則需要增加傳播的頻寬〔註四〕。在無法兩全其美下,美國通訊委員會決定採用隔行交叉(interlace)的掃描方式。當然,天下沒有白吃的飯,這每秒60 次,但每次只有262.5 條的平行掃描線,雖然解決了螢幕閃耀的問題,卻犧牲了「解析度」!平行掃描線的線數,事實上正是代表了垂直方向的解析度(垂直方向的「畫素數」)。我們現在稱此70 多年前的電視規格為「標準畫質電視」(standard-definition TV, SDTV):螢幕寬高之比為4:3,(垂直)解析度為480i(i 代表隔行交叉)。

高畫質數位電視

如果讀者也升級買了個高畫質數位電視機,相信你首先注意到的是體積變小及寬度加大了!體積變小了是因為新的電視機都已不再使用陰極射線管的原因〔註五〕;螢幕變寬則是新的電視機規格標準:寬與高的比為16:9。前面提過數位電視機的畫面是由一點又一點的畫素組成的,因此每台電視機均有其內建的畫素點。要成為「高畫質」,則垂直點數不但要在720點以上,其「掃描」方式也必須是逐行(progressive),不能隔行交叉──我們稱此一解析度為720p。因新規格電視的寬、高比為16:9,故我們可以輕易地算出其水平畫素應有1280 點。

較高檔點、且已非常普遍化的高畫質數位電視之垂直解析度為1080p。索尼最近推出一款稱為4K 的電視,其垂直解析度高達2160 畫素!這些較高檔的電視均有向下的可容性──例如內建1080p 的電視機,可以毫無問題地播放1080i、720p、480p及480i 的影視。此一向下的可容性雖然是必要的──否則許多舊的DVD 或VCR 均要變成廢物,但也造成許多迷惑。例如某些電視台雖然也改用數位傳播(詳後),但其解析度還是480i的規格;在此情況下,如果你使用16:9 之全螢幕去看它,則所有的事物──包括人──均將變胖:因為需要將4:3 的影像左、右拉寬到16:9 之故!

因影視DVD(DVD-video)的規格是用於標準畫質電視上播放的(因制定此規格時,高畫質電視尚未普及),所以如果使用高畫質數位電視之寬螢幕來欣賞,有些──尤其是非電影的──也會有人物變胖的問題。但那些註有「寬螢幕」或「16:9」等的DVD,則無此問題:因為它們在製作過程中,原來寬螢幕的影視(寬高比一般為1.85或2.35)已先被左、右壓縮到720×480 的DVD 解析度後再儲存,然後於播放時再將它們拉回到原來的寬度──當然,天下沒有白吃的飯,壓縮時我們得丟失一些訊息。【更詳細的內容,請參閱第527期科學月刊】

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