在绝大多数人的生活中，坐在客厅中宽大的沙发椅上，手拿着摇控器，舒舒服服地选择眼前的萤幕频道，或是播放、快转DVD的节目，正是不可或缺的生活娱乐。这样的享受，从黑白到彩色画面，从VHS/Beta到VCD/DVD，从CRT到LCD TV、电浆电视或投影电视，人们对于视听效果的追求一日也没有停下来，而今天，即将进入下一个新的电视时代，也就是高画质电视（High Definition TV；HDTV）。

Full HD的新浪潮

目前主流的中小尺寸电视萤幕为标准画质电视（Standard Definition TV；SDTV），其解析度为720i（1280×720i）以下，新一代的高画质电视则包括三种等级，即720p（1280×720p ）、1080i（1920×1080i）及1080p（1920×1080p）。今日在市场上能支援到720p或180i的的电视或播放器，被称为HD Ready，其视讯介面上需支援类比YPbPr及DVI或HDMI的介面，同时也要支援HDCP的版权保护措施。最新的市场趋势则是开始推出Full HD，也就是1080p的产品。各种显示器解析度的长宽比示意图请参考(图一)。

《图一 各种显示器分辨率比较》

所谓的Full HD的影像解析度为1920×1080，也就是垂直线为1920，水​​平扫描线数则达到1080条，组成16：9的黄金视觉比例。一般映像管电视（CRT）的扫描线数480条，市面液晶电视最常见的规格扫描条数为768条（1366×768），而Full HD（1920×1080）扫描条数为1080条，画素达2,073,600，这是720级1,049,088画​​素的两倍，画质当然更为细腻，而所能展现的细节层次自然也更为丰富。目前包括Blue-ray、HD-DVD、X box或PS3等产品格式均可以达到1080i，1080p则是新一代​​产品的支援目标。

在三种HDTV的规格中，“i”表示交错扫描（interlace），“p”表示循序扫描（Progressive），以60Hz的视框速率来说，1080i的HDTV每秒会显示30个完整画面，1080p则每秒显示60个完整画面，所以1080p的画面显示会比1080i更流畅、稳定、不闪烁。再加上在扫描线数上的增加，让萤幕画质更为细腻，展现的细节层次也更为丰富。

以更大的萤幕来欣赏更生动的画面，自然形成了很大的市场动力。据CEA（Consumer Electronics Association）指出，在美国市场中，到2006年为止全美已有三分之一的家庭拥有HDTV，另有55％的受访者表示将会在今（2007）年添购HDTV 。

不过，这绝不是可以无痛升级的简单差事，而是牵一发而动全身，涉及的层面涵盖电视产业链中相关的各个环节，包括电视机、机上盒、DVD/PVR播放器、缆线、有线/无线传输、编解码、电视系统、内容制播，乃至于PC与家庭网路等等。本文将针对其中的一些关键技术发展现况进行剖析介绍。

LCD TV的画质升级之道

我们且从电视萤幕开始看起。要能分辨出HD与SD的画质差异，显示器的尺寸至少要在40英吋以上才行；足以担当HDTV显示器的产品，包括LCD TV、电浆电视和投影电视。 LCD TV不断地提升其面板尺寸，在今（2007）年的CES秀展中，LCD TV，其中由Sharp所展出的108吋产品，更是让全场惊艳。这款产品的推出不但创下全球最大尺寸LCD TV的纪录，而且也打破了LCD TV在尺寸上与电浆电视（Plasma）的差距，让LCD TV站稳了在大尺寸电视的主流地位。

Sharp总裁Toshihiko Fujimoto在今年CES中分析指出，预计今年LCD TV的出货将可达6900万台，到了2009年时更可望超过1亿台的出货量。 LCD TV能在众多显示技术中脱颖而出，其原因在于其具有高画质、薄型化和量产成本下降空间大等利基。不过，进入HD的高画质时代，LCD TV在亮度、对比、反应时间、色彩饱和度、视角等技术上所面对的设计挑战仍然不小。

就LCD TV在画质上的提升来说，关键的要素包括讯框速度（frame rate）和色深（deep color）。以今日LCD TV的市场趋势来看，要达到Full HD的品质，在画面更新的速率上必须从原先的60Hz提升到120Hz的倍频（Double Frame Rate）速率，它能解决LCD TV为人垢病的动态影像拖影（blur）问题，也就是在每个画面中内插一张运算出来的画面，如此一来，不但能让快速移动的画面显得更为顺畅，而且不会影响发效率。

想要提升色彩的呈现，关键则在于色深，而位元（bit）数的大小会影响色彩阶调的丰富性。今日的LCD TV大多是提供单色达6bits的色深，其色深为218，更高阶的机种可提供8bits的色深，而今年的主流将进入10bits的阶段，能够达到230的色深，也就是能提供高达10亿色的丰富层次，让HDTV的节目能够充分地表现其生动画面优势。

此外，在画质的调校与改善上，牵涉到许多因素，包括亮度（brightness）、对比（contrast）、色调调整（Hue & Saturation）、杂讯消除、黑阶延伸（black-level extension）、锐利度调整（peaking/sharpness）及Gamma修正等等。目前市场上的驱动IC往往只对RGB进行一般性的Gamma调校，但事实上红、绿、蓝光依不同的背光源而有各自的特性，透过个别Gamma值的调校能够为LCD TV提供更纯粹的颜色，也能进行更精确的生产控制。

《图二 透过个别Gamma值的调校来提升画质（数据源：OKI）》

解编码器的影音支援挑战

再来看显示处理的需求，进入HD的时代，LCD TV或播放器在影音处理的能力上必须大幅地提升。以60fps的1080i HDTV内容为例，其解压缩后的视讯数据量是SDTV同样在解压缩后的六倍，因此系统必须具备六倍以上的处理能力和记忆体容量，以及更高的数据传输速率。这对于系统设计和核心的多媒体编解码器来说，都是很大的负担与挑战。

在视讯方面，编解码器必须支援广泛的业界标准。 MPEG-2仍是数位电视和DVD的主流压缩规格，但由于是上一代的规格，在压缩效率上并不佳。以MPEG-2和新一代的H.264/MPEG-4 AVC来比较，在传输HDTV内容时，前者需要20Mbps频宽，后者只需8Mbps频宽就能提供相同的画质，两者差了2.5至3倍，而更大的压缩比意味着能储存更多的容量；此外，新的规格也提供了物件导向的互动功能，以及子母分割画面等加值功能。

目前市场已开始从MPEG-2转向H.264，此外，WMV9/VC-1和中国的AVS也各有其应用的市场。另有一个值得注意的规格，即是由JPEG静态影像压缩标准衍生而来的Motion JPEG 2000，强调能得到比MPEG更佳的视讯品质，市场上主要的推动者为ADI，不过，仍未获得其他编解码器厂商的普遍支援。

不论是LCD TV、机上盒（STB）或播放器，其内部的视讯解码器若要提供Full HD的播放能力，就得在解码规格上做到进一步的提升，例如H.264的支援格式需升级到HP@L4.1，VC-1为AP@L3，MPEG-4为ASP@L5，MPEG-2则为MP@HL。其中在@符号之前的是各种格式的Profile，后者为Level，不同的Profile和Level规格适合不同的视讯内容类型。以H.264来说，不同profile的特性请参考(表一)。

有了动人的影像，还要搭配逼真的环场音效，才能达到视听效果的极致。因此，HDTV不只是要做到大尺寸萤幕及高解像力，还得同时支援先进的多声道音效技术。 HDTV在音讯方面使用Dolby Digital（AC-3）格式，支援5.1环绕音效，市场上更新的规格则是Dolby的TrueHD和DTS-HD Master Audio。 TrueHD和DTS-HD都是无失真的音讯编码格式，被使用在最新的HD-DVD和Blu-ray Disc光碟媒介节目中。

HDMI主导高画质传输介面

以最低阶的720p HDTV内容来说，在传输上就至少需要1.485Gbps的传输率，才能收看解压缩后的影音内容。这么多的传输率对传统的短距离类比传输线来说，会是相当大的挑战，这也造就了HDMI能脱颖而出的环境。

HDMI为高解析度多媒体介面（High-Definition Multimedia Interface），本身即为HD的应用而量身定制。它只需一条缆线，就能同时传输高传真的影音内容，而且是全数位化的讯号传输介面，不需再经过繁复的类比数位转换过程，就能传输未压缩的高容量内容。

近三年来HDMI的技术演进相当快，目前已进入1.3a的规格。它的TDMS时脉速率从165MHz提升到340MHz，其传输率从原先的4.96Gbps倍增到10.2Gbps，能够以一条缆线来完整容纳未压缩的高画质视讯与多轨音讯，因此可减少整个家庭剧院系统所须要的缆线数量。此外，新一代的HDMI将色深支援从24-bit提升到30-bit、36-bit以及48-bit（RGB或YCbCr），具有输出十亿色以上的能力，并大幅增加对比的阶层。

采用HDMI的另一个重点，则是在内容保护上的严谨作法。 HDMI支援HDCP（High-bandwidth Digital Content Protection），目前HDCP的版本是1.2​​版，它能有效保障电影等内容不致于被盗拷外流。在HDMI早先的版本中，与HDCP并非必然得挂勾在一起，但自1.3a版的HDMI推出之后，HDCP的支援就成了不可或缺的相容性基本要件。

无线HD的传输技术竞赛

在家庭剧院中，琳琅满目的设备也意味着复杂的走线及伤脑筋的收线美化工作。无线区域网路（WLAN）虽然已发生多时，但要用于即时性的影音用途，即时速度不断提升，其先天上的技术限制还是让它显得力有未逮。目前开始商业化的UWB短距离无线技术则似乎有机会担当起这个重任。

MB-OFDM UWB可应用的领域极广，其商业化的第一阶段以PC对周边的Wireless USB应用为目标市场，传输的内容主要是大容量、非即时性的数据档案。不过，也有几家UWB晶片的厂商同时或直接锁定视讯传输的用途，包括Tzero、Pulse~Link、WiQuest、Focus和Sigma Design等。以无线方式传输影音即时串流内容，必须满足几项条件，包括即时连结的可靠性（reliability）和可用性（availability），这要从频宽保证、降低封包错误率，以及提升电波干扰的稳定性上来达成，请参考(表二)。

目前HDMI并不像USB一样推出自己的无线规格，因此市场上出现了由个别厂商所推出的Wireless HDMI方案（例如Tzero和Pulse~Link），不过，由于目前UWB的传输速度仅有数百Mbps至1Gbps（规范上的要求速度为470Mbps，Focus加入自己的DS-OFDM技术，能达880Mbps；WiQuest则声称能达1Gbps），因此，想传送HD的内容，还是得经过压缩、解压缩的动作，这样一来，除了容易产生失真外，在显示端的设计上，还得规划足够的缓冲容量。

另一个计画在今年春天推出的新规范是WirelessHD。顾名思义，它是专为无线数位网路所推出的介面规范，推动者包括LG、Matsushita、NEC、Samsung、SiBEAM、Sony和Toshiba等重量级厂商。它的目标是要能传送未压缩的数位HD视讯和音讯信号，也可以说是相容于HDMI的wireless HDMI。

它的第一代规范就能达到2Gbps到5Gbps的高传输率，而其核心技术在理论上的最高数据传输速率可望达到20Gbps，比起现阶段的HDMI是有过之而无不及。 WirelessHD将采用60GHz的频带来运作，但使用这么高的频段会产生波速直视性（line-of-sight；LOS）的收发限制，该组织期望能其最早的产品能满足室内、点对点、非直视性（Non line-of-sight；NLOS）的需求，传输范围在10公尺以内。

虽然前几代的Wi-Fi规格（802.11a/b/g）并不能满足即时影音的需求，但新一代的11n标准即将出炉，draft-n的产品也早已开始抢攻市场，在它的高频宽下，无线影音仍是其主打的应用项目。 11n导入了多项先进的技术，包括更佳的OFDM、MIMO天线、天线分集（Diversity）、封包汇聚和通道汇整等，现阶段的3×3天线架构已可以达到300Mbps的速度，下一代的4 ×4天线则可望将速度提升一倍，达到600Mbps的速度。高频宽再搭配802.11e的QoS规范，11n在影音传输的表现上应该会更佳，或许也将成为HD无线传输上的一项可靠选择。

HANA打造HD家庭影音网路

在HDTV的视讯介面上，另一个值得注意的技术则是1394-over-coax。目前美国联邦通讯委员会（FCC）强制规定未来的HDTV、STB必须支援1394-over-coax的技术规格，也就是透过在同轴电缆上发送1394 基频信号，进而能将各个房间的设备整合连接到1394汇流排上，如此一来，就能利用1394的网路功能来建立一套能共享HD影音节目的家庭网路。此外，1394也能提供内容保护的功能。

为了推动此一愿景，由南韩三星电子（Samsung Electronics）于2005年12月发起成立了HANA（High Definition Audio-Video Network Alliance）联盟，其目标在于制定出AV家电间传送HDTV影像的网路规格。在今年的CES中，HANA宣布有19家新公司加入此联盟，使得会员公司增加到39家，新加盟的公司包括ADI、Tzero、Wisar、Mentor、Intellasys、Dolby、Cablevision Systems等。

HANA主席兼三星执行副总裁Heemin Kwon指出，相较于其对手DLNA，让组织更专注高解析度影音内容在家庭网路中的传输。 HANA起先是以推动1394家用网路为目标，也就是让包括电视机、STB和具有网路连接功能的硬碟等设备能够透过1394而连结在一起；不过从今年起，HANA对高画质内容的传输介面，将不只基于1394，而会进一步延伸支援同轴电缆、无线和电源线等。

HD-DVD vs. Blu-ray DVD

另一个伴随HDTV炒热市场的话题，即是更高储存容量的HD-DVD与Blu-ray DVD规格之争。目前两大阵营不论在技术或业界的支持度上，可说是各擅胜场，谁能胜出还言之过早。 HD-DVD的主导厂商为Toshiba，市场上最有力的背书者即是微软，其Xbox 360游戏机即采用HD-DVD做为储存媒介；Blu-ray的主导者则是Sony，该公司自己即是游戏机（PS3）和内容的制造商，此外，包括Panasonic、Philips和Samsung等大厂都开始生产Blu-ray的播放机。

相较于Blu-ray DVD规格，HD-DVD的优点是与现行的DVD技术相容，所以消费者用HD-DVD播放机也可播放传统的DVD影碟。不过，Blu-ray强调拥有更高的储存容量，它的单层光碟中能储存高达25GB的内容，而其50GB双层光碟也已经问世。

在竞争进入白热化的此刻，有的厂商会选边站，有的则试着想左右逢源。 LG即在CES 2007中隆重推出其BD/HD-DVD 双规的播放机BH-100，它可以播放BD ROM/HD-DVD ROM/HD-DVD +DVD hybrid等最新的格式，也完整支援VC-1 /H.264/MPEG-2等影片格式，并具有HDMI输出端子。不过，市场的评价并不是什高。

《图三 Apple TV其实就是一台DMA（数据源：Apple）》

结语

以上所述，主要围绕着传统电视的消费性影音娱乐产品范畴。然而，在家庭网路实际环境中，其实是更为复杂的一个架构，尤其是当TV遇上PC。在这样的一个网路环境中，就会需要有各种的转换器（Adapter）或闸道器（Gateway）来做桥梁，例如当以PC做为HD内容的来源，又想利用大萤幕的LCD TV来播放时，就会需要透过一台数位媒体转换器（Digital Media Adapter；DMA）。

在今年1月中推出的Apple TV（原称iTV），其实就是一台DMA，它透过HDMI和AV端子来输出到电视，并可采Ethernet或draft-n来进行电脑与Apple TV之间的传输，如(图三)。然而，这类的转换产品除了本身需具备强大的运算能力、支援广泛的影音规格与介面外，还得不断地因应各种标准的变化，因此必须具有极弹性的架构，而且能保证与各种设备的相容性。

从SDTV到720p/1080i/1080p的HDTV转换之路是辛苦的，但也意味着蓬勃的商机。 HDTV也不会是高解析度电视的最终画质，再下一代已设定了2540p和4320p的UHDTV新目标，就如同半导体制程的微缩化，以及处理器效能的提升，电子产品的前进脚步是不会停下来的。当然，只要价格合理，消费者和产业都是双赢。

（作者为电子产业专业自由作家，联络方式：ou.owen@gmail.com）