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半码高清

时间:2011-02-21 12:47:55  来源:  作者:网络转载

大家知道,高清视频压缩,主要有三大标准,MPEG2、H.264(MPEG4)、VC-1(WMV-HD)。由于卫星、有线、无线传输都没有使用VC-1,所以我们只讨论前两者。

关于全码或半码,需要找一个参考标准,先看看蓝光。MPEG2的视频码流(以下简称码流)蓝光用40M,而H.264的码流用26M,它们两者正好是1.5倍。换句话说,由于H.264压缩算法的先进性,在同样的画质下,比MPEG2节约码流五成。要特别指出,这个1.5不是我说的,而是国际上顶尖的权威,根据各种数据综合而得,把这1.5叫做“铁律”是正确的,它是我们下面讨论的基础。

要强调一点。我们是一群高清发烧友,我们要站在自己的角度来审视这个问题。但广播商的角度和我们不同,对于高清资源,能省就省,能降就降,我们不能被他们忽悠。如果我们不出声,今天他们降一点,明天又降一点了。因此,呼吁高码流,声讨低码流,是我们高清发烧友的本分,我们一定要坚持。

看看实际的硬件资源。卫星的标准转发器是36M带宽,有线或无线只有8M带宽。所以,卫星可以用调频,有线无线只能是调幅。从有模拟电视以来一直都是这样,数字时代也是如此。有线无线的问题,我另外撰文讨论。

对于DVB-S广播来说,如果用MPEG2,一个标准转发器的有效码流只有35M,连传一个蓝光电影也不行。而卫星转发器租金昂贵,广播商希望能传输两套高清,那么每套高清的码流只能是17M,典型的例子是6B卫星的CCTV-HD和CCTV1-HD。

如果想进一步提高码流,需要DVB-S2帮忙,它的8PSK调制可以增加带宽三成,使有效码流提高到51M,这样就可以把一个转发器中的两套高清码流,每套提高到24M左右,典型的例子是BSD。注意,ISDB-S也是一种8PSK调制。

一个转发器中挤进两套高清,上面的17M和24M几乎是铁定不能动的。你想弄出两套28M是不行的,搞成15M又有点浪费。而17M和24M,基本上只相当于蓝光的一半码流。因此,相对于蓝光来说,卫星上的MPEG2高清,天生就是半码频道。

现在撇开蓝光,重新定义高清广播的标准,把17-24M码流定义为全码,因为这已经是高清广播的最高码流了。这样就把蓝光和高清广播区分开来,蓝光走高画质路线,高清广播走多样化路线,这也是行业分工所必须的。

如果把压缩换成H.264,能在51M码流中挤进3套高清,每套17M。可惜亚洲的高清广播商还是认为太奢侈了,最好能挤进4套,过度压缩之后,每套11M左右。为了防止码流过低,把分辨率缩水到1440*1080,典型的例子就是日本Sky Per,这就是半码频道的由来。

半码高清,是一个笼统的概念,并非码流正好是全码的50%。我认为只要比全码缩水三成以上,就可以定义为半码。现在Sky Per既减低码流,又降低分辨率,说它是半码高清,名符其实。

根据对人眼分辨特性的研究,发现对水平分辨率比较迟钝,对垂直分辨率比较敏感,这就是1440水平分辨率的理论依据。大家知道,国际高清广播的标准中,只有1920*1080i或者1280*720P两种。一帧1920*1080的高清画面,具有210万像素,而1440*1080却只有155万像素,少了三成。但由于上述人眼的特性,实际观看效果没有少三成那么严重。

有人说,Sky Per很先进,BSD早已落伍。是的,BSD是1993年规划的,那时候连DVD还没出现。但Sky Per也并非现在的产物,它是2002年规划的。在那个时代,日本半数以上的家庭还在用高清CRT观看高清广播,屏幕水平分辨率不会超过900点。考虑到BSD机器的录像规格也都是1440*1080,所以Sky Per才定下这个规格。当今Full HD平板已成主流,海量硬盘的价格也一落千丈,和越南高清及艺华高清相比,显然Sky Per的规格也已落伍。

现代的大容量卫星,开始流行54M的宽带转发器,比传统的36M宽1.5倍。那么,用一个54M的宽频转发器,采用8PSK调制,实际的有效码流可以提高到77M,如果再加上H.264压缩,可以打包10个高清,典型的例子是越南高清和艺华高清。

但是,这样打包之后,即使去掉AC3以及EPG等冗余的服务,容易算出每个高清平均分得的码流也不到8M,显然画质会有影响。这让我们想到了一个古老的技术,90年代末期,发明了MPEG2标清的动态打包,它能在包内合理分配码流,让缓慢移动的频道分配较少码流,给剧烈运动的频道分配较多码流,并且时刻都在变化。

而今,到了H.264编码的时代,依然可以做到动态码流。目前H.264的编码器,可以选择四个层次:baseline、extended profile、main profile、high profile,层次越高,效率也越高。效率最高的编码是H.264 high profile,典型的应用是日本Sky Per,越南VTC,香港艺华等等。

例如,Sky Per如果使用固定码流,上面谈到每套高清的码流不能超过11M。现在用了high profile动态编码之后,实际的码流最低3M,最高17M。对于相对静止的画面,3M足够了。对于剧烈运动的画面,17M的画质已经超过CCTV-HD(H.264对比MPEG2)。因此high profile会给画质带来好处,但它平均码流依然是11M,只是分配更加合理。

high profile也帮助了其他半码广播,如越南高清和艺华高清,动态码流的范围是4-13M,比Sky Per要差,但肯定比固定的8M码流要好。

有人以为动态码流是H.164先进性的标志,那就错了。MPEG2也可以搞动态的,上面谈到,在90年代的标清时代,就已经有了,我但是还把自己的发现撰文刊登在《卫视周刊》上。

high profile也有致命弱点。上冲到17M的码流从何而来?不是凭空产生,而是剥削了包内其他频道的码流。试想,如果包内其他频道某一时刻也正好需要大码流,系统就无所适从了,只好平均分配。严重时甚至会出现卡帧、出马等恶劣情况,如越南高清和艺华高清。正是由于high profile的这个弱点,就要求包内的频道越多越好,这样才有更多机会去剥削其他频道的码流,从这点来看,越南高清和艺华高清就比Sky Per先进。

动态码流究竟给画质带来多少帮助,我还没见到量化的数据。但有一点是肯定的,不管是采用什么新技术,利用人眼特性,还是8PSK、H.264,或者是high profile,每一项都只能提高有效码流三成到五成。有人过分强调这些新技术的好处,把人眼特性的水平分辨率降到1280(LUXE-HD),甚至960(3D);或者把平均码流降到4M以下(108.2的hbo-HD),那就不是半码的问题了,而是1/4码了,我们应该加以抵制并坚决反对。

对于高清电视来说,码流是王道。不管是Sky Per,还是越南高清或艺华高清,比起高高在上的蓝光26M的H.264码流,都是非常可怜的。为了获得更好的画质,我们需要更大的码流,虽然达不到蓝光的效果,但至少能尽量接近它,而不是和它越来越远,例如上面谈到的4M码流。

回到文章的开头,MPEG2和H.264的1.5铁律是不能被打破的,超过2的话就已经是红线了。我们是高清发烧友,我们要站在观众的立场,而不是从广播商的角度出发,为我们争取更大的码流!


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