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公司 2013-3-08 19:21

4K 技术的“伴奏”——HDMI 1.4 和 H.265

朱晨旭 朱晨旭
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最近,4K 电视被炒得火热,这也是新技术暂露头角时必然会出现的旋律。

旋律之下还有伴奏,这些伴奏也许不像歌唱者的嗓门那样引人注目,但却至关重要。这些伴奏就是基础科技。

它们不是产品,它们是产品的血与骨;它们不是玩家,却是每一个玩家必须遵守的游戏规则。在 4K 电视揭竿而起的关节,如何从根本上推动分辨率的升级,如何利用底层的技术支撑 4K 电视的应用和整个技术生态的进化,才是真正有价值的。

如果想真正了解 4K 电视,而不是仅仅知道它的价格与尺寸,那么你必须知道这两个概念——HDMI 1.4 和 H.265。

HDMI 1.4

先了解一下何为 HDMI

HDMI 翻译过来是指“高清晰度多媒体接口”,是一种全数字化图像和声音传送接口,可以同时传送无压缩的音频和视频信号,一条 HDMI 缆线可以取代最多 13 条模拟传输线,从而简化了系统的安装。

HDMI 可以满足高分辨率的视频信号传输,还能支持数字音频格式,支持八声道 96kHz 或立体声 192kHz 数码音频传送。因为支持 EDID 和 DDC2B,因此 HDMI 设备可以让信号源和显示设备自动进行匹配,使用最合适的视频/音频格式。

HDMI 组织的发起者包括各大消费电子产品制造商,如日立、松下电器、Quasar、飞利浦、东芝、Silicon Image等。此外,HDMI 也得到了多家电影公司、消费电子产品制造商和有线电视提供商的支持。

使用 HDMI 规格需缴付版权费。版权费分为年会费和产品销售费。

HDMI

而 HDMI 1.4 这个概念的全称应该是 ——HDMI 1.4 版本规范

我们可以将不同的版本理解为 HDMI 接口的不同更新,每一次更新都会在其传输性能上进行一定的优化。

HDMI 1.4 相比前作有了以下更改:

  • 增加了一条数据通道,支持高速双向通讯;
  • 添加音频回授通道(ARC);
  • 支持 3D 图像;
  • 支持更高的分辨率;
  • 拓展支持色彩空间;
  • 新增 Micro HDMI 迷你接口;
  • 新增汽车连接系统(ACS),这是一种为车载高清内容传输设计的线缆规范。

另外,用户可以用高配置电脑和 quick time 专业版软件播放 4K 文件,但显卡需带 HDMI 1.4 接口。

H.265

H.265 是目前最新的视频编码标准,全称为高效视频编码(High Efficiency Video Coding)

H.265 能够让我们在有限带宽下传输更高质量的网络视频——只需原先的一半带宽即可传输相同质量的视频。它也同时支持 4K(4096×2160) 和 8K(8192×4320) 像素的超高清视频。

4K 的数据量是高清的 4-8 倍,需要更高效率的压缩编码算法,而由 MPEG 工作组不久前发布的 H.265(HEVC) 编码效率为“前辈” H.264 的 2 倍

H.265/HEVC 的架构大致上和 H.264/AVC 相似,主要包含帧内预测、帧间预测、转换、量化、去区块滤波器、熵编码等模块。不同的是,HEVC 整体被分成了编码单位、预测单位和转换单位这三个部分。

比起 H.264/AVC,H.265/HEVC 可以使用多种方式降低码率。举例:在 H.264 标准下的每个宏块(marcoblock/MB)大小都是固定的 16×16 像素,而 H.265 的编码单位可以在 8×8 和 64×64 之间自由选择。

在信息量不大的区域中划分的宏块较大,编码后的码字相对较少,而信息量多的地方划分的宏块就相应的小而多一些,编码后的码字较多。这种灵活的编码方式降低了整体的码率,提高了编码效率。

defi

同时,H.265 的帧内预测模式支持 33 种方向,而 H.264 只支持 8 种,此外 H.265 还提供了更好的运动补偿处理和矢量预测方法。

在相同的图象质量下,通过 H.265 编码的视频大小相比 H.264 将减少大约 39-44%。在码率减少 51-74% 的情况下,肉眼观测 H.265 编码的视频质量与 H.264 编码视频近似甚至更好,也可以说 H.265 的信噪比(PSNR)比预期的要好。

2

目前,多数有线电视和数字电视广播主仍旧采用的是 MPEG-2 标准。H.265 的出现似乎可以打破这个现状——同样的内容,使用 H.265 标准进行传输可以减少 70-80% 的带宽消耗。

H.265 标准虽然高效,但内容拥有者们还没有一个统一的方式来传送内容。这也就是我在之前的文章中提到的“路线之争”的内容。

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