前言
尽管电视机的尺寸越来越大,但传统640x480分辨率的屏幕却远远无法满足人们愈发挑剔的眼光。于是,消费电子厂商们绞尽脑汁推陈出新挖掘市场潜力,一时间背投、LCD、等离子等新鲜名词鱼贯而出。无论是真正提高了的屏幕分辨率,还是仅仅依靠大尺寸屏幕“欺骗”了你的眼睛,用户希望从这些大家伙身上得到的东西都只有一个,那就是更加美妙的视觉效果。不过,对于国内的用户而言,在电视上收看实时的HDTV节目并不现实,因为HDTV电视信号的普及程度相当可怜,另外,能够符合HDTV标准的电视机往往也售价不菲;于是,普及率很高的PC被开发成了HDTV的第二战场。尽管与家庭影院相比,PC无论从显示系统还是音响系统上都受到更大的局限,但较家庭影院而言,在PC上欣赏HDTV的实现成本的确更容易让人接受。
什么是HDTV?
HDTV是DTV的一种,全称为High Definition TV。DTV即数字电视,其所有电视信号的传输和接收环节都通过二进制数字流来完成。由于DTV的数字信号传输速率远远高于传统的模拟电视信号,因此DTV可以提供传统模拟电视无法比拟的高清晰度。不过,由于HDTV电视目前并未在国内推广,因此希望尝鲜的爱好者们大多采取了从网络资源中下载HDTV文件,然后在本地电脑上进行播放的方式。
HDTV规定了视频必须至少具备720线非交错式(即720p)或1080线交错式隔行(即1080i)扫描,屏幕纵横比为16:9。音频方面,必须具有5.1声道杜比数字格式的音频输出水准,并能同时兼容接收其它较低格式的信号并对其进行数字化处理重放。我们日常经常使用的DVD盘片标准为480线,不难想象,HDTV的视频质量非常值得期待。
HDTV有三种显示格式,分别是:720P(逐行扫描,分辨率为1280×720),1080 i(隔行扫描,分辨率为1920×1080),1080P(逐行扫描,分辨率为1920×1080)。网络资源中的HDTV文件以两种类型为主,,一类是以MPEG-2标准压缩、扩展名为“.tp”和“.ts”的视频流文件;另一类是用WMV-HD(Windows Media Video High Definition)标准压缩的wmv文件。此外,也有部分AVI和MPG文件同样符合HDTV标准,从压缩方式上与上文提到的WMV文件类似。而互联网上流行的这些视频资源,大多都是720P和1080i格式的;关于WMV HD,微软在其官方站点上提供了名为“WMV HD Content Showcase”的专属页面(http://www.microsoft.com/windows/windowsmedia/content_provider/film/ContentShowcase.aspx),并提供 了一些样片下载,这些样片大多都是720P和1080P格式的。
HDTV文件都比较大,以一部普通电影的时间长度来计算,TP和TS文件容量能达到8GB以上,有的甚至超过20GB。而WMV HD的文件尺寸相对较小,因为去掉了一些无关紧要的帧,并改用较低的扫描率(TS文件的标准逐行扫描率为60Hz,而WMV HD为24Hz)。一部WMV HD格式的普通电影的文件容量大概在4GB左右。因此,根据影片的时间长短以及文件的容量大小,同样可以推测是否属于HDTV。
由于WMV HD在压缩技术上的优化过程,使得它在PC平台上相对于TS文件拥有巨大的优势。在不对画质进行妥协的前提下,很好的控制了文件容量,同时,由于标准统一(通过录制国外卫星电视节目获取的HDTV片源会由于供应商之间的个体差异而存在规范不统一的问题,这对使用PC播放视频的普通用户而言非常不便),用户操作起来也更为得心应手。
逐行和隔行是什么?
逐行和隔行:根据肉眼成像原理,至少需要每秒播放24帧才能使画面连贯。我们在视频格式中经常见到的“I”是“Interlaced”的缩写,即是指隔行扫描:将一幅画面分为两帧扫描,第一帧扫描奇数行,第二帧扫描偶数行,两帧合成的一个画面称之为场。按照这种速率,每秒至少需要48帧即24场才能达到连贯画面的要求。一般隔行扫描的频率为50Hz和60Hz,分别能达到25和30 fps,这里的fps指的是field per second(场速率)而非frame per second(帧速率)。相应的,P是“Progressive”的缩写,即指逐行扫描。相对于隔行扫描而言,它的优势在于一帧时间内扫描完整幅画面,而无需引入“场”的概念,而这里涉及到的fps值为frame per second(帧速率)。不难得知,在普通电视机60Hz的刷新率下,逐行扫描视频能获得60fps的画质,而隔行扫描的画质仅为30 fps,因此相比之下逐行扫描的画面质量要高得多。
纵横比 (aspect ratio) : HDTV的纵横比规范值为16:9,但是由于片源、供应商和转录者的原因,目前常见的AR值有好几种,其中包括整画面16:9和带黑边画面16:9,单从分辨率上看他们都是符合HDTV规范的,但是后者的有效画面并不包括黑边。另外,有的片源采用了1280x1080分辨率,其纵横比为4:3,这种视频需要指定纵横比为16:9才能正常播放。
比特率(bitrate):比特率是直接关系到画质优劣的重要因素,HDTV的bit rate一般都在1MBps(也就是8000kbps)以上。不过,由于HDTV视频信号供应商方面的问题,会在卫星电视信号传输率上进行一些限制,从而导致HDTV的比特率达不到较高的水平。而在一些高动态画面情况下,较低的比特率会使影片充满马赛克,严重影响了影片的观赏性。国外的几个HDTV电视台在控制比特率上存在不同的做法,从而导致了用户在录制HDTV的时候得到的影片质量良莠不齐。
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收看HDTV的最佳平台是什么?
就国内目前各方面的状况而言,HDTV对于大多数用户而言还是海市蜃楼,部分抱着“尝鲜”态度的爱好者在这方面也是浅尝辄止。HDTV片源的获取手段十分苛刻。一般来说,用户有两种手段获取HDTV片源:一种是现成影片,例如HDTV电视台播放的电视节目;另一种则是自己利用支持高清视频的DV动手拍摄。显然,由于地域和其他条件的限制,能在国内轻松获得国外HDTV电视节目片源的人并不多;而一台高清DV摄像机那数万元的购置成本也让绝大多数个人用户望而却步。由于无法方便获取到第一手的高清素材,因此所谓的高清视频制作对于国内用户而言多少显得有些有名无实。
因此,当我们谈论起HDTV的时候,更多的话题是围绕着“欣赏”二字展开的。由于我们能获取的所有HDTV片源都是通过PC播放的,一台性能出色的PC便成为了播放质量的关键。
处理器:作为PC的大脑,CPU在任何应用环境中的地位向来都是举足轻重。无论视频制作还是HDTV的播放,处理器面临的都是大量的解码编码运算,因此,PC系统在多媒体编码方面的能力就成为视频播放过程是否流畅的决定因素。因此,在涉及到音视频编码处理的时候,你在系统配置上的关注重点更要放在处理器上。
内存:内存的作用相当于公路,公路越宽、限速越高、车流量自然就越大,内存的工作原理也是如此。双通道内存的出现和内存工作频率的不断提升,使PC的处理效能得到了大幅度飞跃。对于使用Windows XP操作系统的用户而言,512MB的内存容量算是比较中庸的配置水平,如果还想进行一些音视频处理或者其他高级应用的话,最好能进一步升级内存容量。由于内存频率和规格受到处理器和主板的限制,因此,如果希望从这些方面升级内存,需要考虑的因素自然也就更多一些。另外,在升级双通道内存的时候,一定要将相应DIMM插槽上的内存准确配对(品牌、规格等都要尽量相同),并且避免使用单数内存。
硬盘:硬盘,对于喜爱HDTV的朋友们而言是一个敏感的词语。前文已经提到,由于HDTV视频质量出色,因此其文件尺寸惊人。以一部普通电影的时间长度来计算,TP和TS文件容量能达到8GB以上,有的甚至超过20GB;WMV HD的文件尺寸相对较小,文件容量大概在4GB左右。经典的电影是值得收藏的,在享受经典的同时,你的硬盘也被悄悄蚕食了。当然,我们还有外接硬盘,还有DVD刻录机,有无数可行的解决办法帮助我们扩展存储空间。不过,并没有人会拒绝节省硬盘空间,因此,在文件尺寸上占有优势的WMV HD就成为了香饽饽。
显卡:游戏市场的“N”“A”之争如火如荼、由来已久,而显卡在视频回放方面的性能却在近一年内才开始得到人们的重视,这当然与HDTV的方兴未艾不无关系。显卡GPU对硬件解码的支持至关重要。尽管在视频编码解码方面,CPU主动承担了绝大部分的工作,但显卡在这方面所提供的硬件支持可以减少CPU占用率,从而从一定程度上解放CPU,也适当降低了系统对CPU的苛刻要求。除了硬件方面,nVidia和ATi也希望通过驱动软件来改善显示核心在视频编码方面的能力,例如通过改进矢量自适应交错算法来提升提升降噪能力,从而改进硬件MPEG-2回放性能和质量。
当你在播放HDTV的发现自己的PC已经心有余而力不足的时候,就有必要对PC进行升级了。一般来说,升级CPU是最为复杂的,由于受到接口类型和前端总线限制,要想让升级后的CPU充分发挥性能水平,往往需要同时更换主板,而这就意味着一笔不小的开销。而硬盘方面,几乎没有人会将升级后替下的主硬盘雪藏起来。转速更高、缓存更大的硬盘可以作为主硬盘安装操作系统,而换下的旧硬盘则可以提供理想的存储空间。相比之下,升级内存是性价比最高的方案,在同样的升级成本下,升级内存对系统性能的影响最为明显。当然,内存同样也受到了主板规格的限制,在升级前首先需要明确自己的主板对内存的支持情况再做决定。至于显卡,也许nForce系列显卡在游戏应用中的优异表现在你心目中已经先入为主,但鉴于欣赏HDTV更多涉及的是2D场景表现而非3D渲染,选择一块ATi显卡显得更为理智,A卡在视频播放方面的优势是有目共睹的。当然,nVidia对于视频市场不会置若罔闻,近期更新的Forceware驱动已经加入了众多关于高清视频的细节,力图通过软件支持来改善N卡在视频处理方面的疲软状态。另外,出于经济条件的考虑,你甚至可以选择购买一块二手的Matrox G400。尽管对现今游戏的支持显得非常落伍,但G400在2D画质上的表现仍然堪称经典。唯一的担忧是二手商品一贯面临的质量保障问题。
Forceware 84.21驱动更新细节
1.增加对GeForce 7900 GTX、GeForce 7900 GT、GeForce 7600 GT显卡的支持。
2.对nVIDIA PureVideo功能进行了升级和增强。
3.GeForce 6/7系列GPU加入高清H.264硬件解码加速支持。
4.支持高清MPEG-2 Inverse Telecine(可以有效的消除影片的隔行扫描现象)。
5.支持高清MPEG-2时空反交错处理。
6.支持不同厂商显卡的SLi。
7.SLi模式下支持TV-Out/HD-out。
8.SLi模式下支持Direct3D游戏的VSync。
9.支持微软DirectX 9.0c和OpenGL 2.0。
升级配件对系统带来什么影响?
那么,升级不同的配件,究竟会对系统性能带来怎样的影响呢?让我们引用来自《个人电脑》的一组测试数据来进行一些简短说明。
在这里,测试人员利用视频编缉软件Ulead VideoStudio9和视频压缩软件TMPGEnc 3.0 Xpress分别对一个WMV HD文件和一个原始AVI文件进行处理,来模拟系统在播放视频时所进行的编码运算过程。为了考察CPU、内存、显卡等不同因素分别对系统性能造成的影响,测试人员在相同的测试环境下分别更换上述配件,并进行相同的测试内容。
更换CPU
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测试平台采用了Intel 945PLRN主板(945PL芯片组)、GeForce 6600显卡、Seagate ST380817AS硬盘以及双通道DDR2-533 256MB内存作为基准配置,分别搭载Pentium 4 506、Pentium 4 520、Pentium 4 630和Pentium D 805处理器并运行相同的测试项目。其得分情况如上图所示。
两个测试项目的得分均为压缩过程所耗时间,时间越短,则系统性能越好。可以看到,随着CPU主频和二级高速缓存的提升,单核CPU的测试耗时逐渐缩短;而当系统采用了英特尔新推出的大众版双内核处理器Pentium D 805后,尽管CPU主频下降,但测试成绩却有升无减。可见双内核处理器在视频解码/编码方面的确有着独到之处。
更换主板
由于Pentium D 805处理器自身特点和市场定位的特殊性,英特尔不仅考虑到中高端用户的应用需求和消费水平,拟定了Pentium D 805+945PLRN的配置方案,还特意将865芯片组(新款865芯片组支持英特尔双内核处理器)重新推向市场,意欲借助865芯片组在零售市场的号召力和Pentium D 805的性价比来打造一个强势的主流双核平台。由于865芯片组提供对DDR内存和AGP显卡的支持,因此升级后用户也可以将以前的内存和显卡物尽其用。
需要说明一点的是,两个945平台采用了GeForce 6600显卡和双通道DDR2-533 512MB内存,而865平台则使用双通道DDR-400 512MB内存和板载显示核心,因此尽管都采用了Pentium D 805处理器,但测试成绩之间还是存在一定差距,如果配备一块主流独立显卡,相信这个差距会进一步缩小。当然,Pentium D 805+i865(Dual-core supported)的硬件搭配主要还是以性价比说话。
更换显卡
测试平台采用了Pentium D 805处理器、Intel 945PSN主板(945P芯片组)、Seagate ST380817AS硬盘以及双通道DDR2-533 256MB内存作为基准配置,分别搭配ATi X550XT、GeForce 6600、GeForce 6800Ultra和GeForce 7800GTX显卡。其得分情况如上图所示。
视频压缩的主要负载都在CPU上,因此更换显卡后的测试成绩变动并不大。不过,通过一定的软件设置,我们可以更多的利用GPU参与解码编码,从而降低CPU负载(后文会有详细介绍)。鉴于这种做法可以很大程度上降低HDTV播放对系统配置水平的要求,因此越来越多的个人用户有机会一睹HDTV的风采了。
更换内存
测试平台采用了Pentium D 805处理器、Intel 945PLRN主板(945PL芯片组)、Seagate ST380817AS硬盘以及GeForce 6600显卡作为基准配置,分别在双通道DDR2-533 512MB和双通道DDR2-533 256MB的内存配置下进行测试。其得分情况如上图所示。
可以看到,内存容量的翻倍增长对系统在视频解码/编码方面带来的影响并不如想象中显著。事实上,这类多媒体处理应用对内存容量的要求并不高,而关键在于前端总线频率和内存频率。更高FSB频率及相应的内存频率可以提供更高的数据吞吐量,从而满足在一定的比特率下进行解码编码的数据交换要求。鉴于目前不同频率规格内存之间的价格差异并不明显,所以用户在购买内存时,在符合自身经济条件的基础上,最好能将起点定得稍高一些,这样也便于日后的进一步升级,从而降低拥有成本。
为什么要用英特尔双核?
从曾经的主频至上,到如今的功能为本,英特尔在处理器研发和改善系统平台性能上下了不少功夫。放弃了以攀升主频和二级高速缓存为主要手段的性能提升途径,转而采用新处理器架构来改善系统整体性能,同时进一步扩展处理器的功能性,英特尔的这种策略不仅成功的让系统平台性能获得了质的飞跃,大大提高了系统平台的功能性和可管理性,同时也获得了良好的市场反响以及消费者的一致认同。
Intel Pentium D双内核处理器正是这场处理器架构变革中石破惊天的一个角色。与超线程技术出现的历史背景有着惊人的一致,英特尔双内核平台的问世同样是为了解决PC系统在面临多任务处理环境和高强度运算任务时表现疲软的燃眉之急。双内核处理器之所以能够提供比超线程技术更为出色的运算和处理能力,是因为它在一颗处理器中集成了两个独立的物理执行内核,而超线程技术仅仅是通过模拟逻辑双核来实现系统在多线程应用时的效能提升。与超线程技术相比,基于双内核架构的新一代处理器能为用户带来更多的资源和更高的计算吞吐率,应用体验也更为流畅。
2005年6月推出的第一代Intel Pentium D双内核处理器包括Pentium D 840(3.2GHz)、Pentium D 830(3.0GHz)和Pentium D 820(2.8GHz)三种不同规格;而2006年1月新一代的Intel Pentium D双内核处理器命名上则以9开头,包括Pentium D 950(主频3.4GHz)、Pentium D 940(主频3.2GHz)、Pentium D 930(主频3GHz)、Pentium D 920(主频2.8GHz)4种不同规格。除此之外,英特尔还针对主流市场推出了Pentium D 805处理器,也使得双内核处理器的产品线更为丰富。随着8系列双核处理器的价格下调,以及具有很高性价比的Pentium D 805处理器问世,“双核”对于普通用户也不再是一个遥远的梦了。
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英特尔双内核处理器的技术特点如下:
双内核:在一颗处理器中集成了两个完整而独立的处理内核,并在相同的频率下同时运行。第一代Pentium D 8XX双内核处理器以及Pentium D 805双内核处理器的每个内核分别具有1MB二级高速缓存,而Pentium D 9XX系列双内核处理器的二级高速缓存则提升了一倍,达到了2MB x2总计4MB。尽管两个处理内核共享芯片组存储界面,但在工作中他们是完全独立的。双核技术是解决性能输出和平衡功耗的一个两全其美的方案。
Intel增强型Speedstep技术:简称EIST技术。这种创新技术可以动态调整处理器的电压和核心频率,从而减小平均能耗和发热,也从很大程度上缓和了散热设备的压力。功耗和热量的降低不仅可以降低主机在运行中所产生的噪音,工程师们也可以利用散热方面的优势设计出更小巧的部件。在与现有的节能特性结合的基础上,增强型Speedstep技术能很好权衡PC的能耗需求,从而在用户需要的时候提供强劲动力,在PC闲置的时候节省资源和电力消耗。
一级缓存:Pentium D处理器提供了两个16KB的数据缓存,除此之外,每个处理核心都包含一个Execution Trace Cache(跟踪执行缓存),可以根据运行程序的顺序存储12KB大小的解码微指令。这种做法可以很大程度上提高缓存的利用效率,从而进一步改善系统性能。
二级高速缓存:基于90纳米制造工艺的Pentium D 8XX处理器为每个处理核心配备了1MB的二级高速缓存,总容量为2MB,而基于65纳米制造工艺的Pentium D 9XX处理器的二级高速缓存则为4MB。更高容量的二级高速缓存可以让系统能更快捷的对更多常用数据进行访问。
Intel EM64T:对于Intel的32位架构来说,EM64T技术通过允许处理器访问更多容量的内存来增强原有的系统性能。
Execute Disable Bit:该特性需要特殊操作系统支持,可以将内存标示为“可执行”和“不可执行”两类,如果试图利用不可执行内存运行代码,处理器就会对操作系统发出错误提示。
Intel Virtualization Technology(英特尔虚拟化技术):英特尔虚拟化技术可以让用户在不同的硬盘分区上分别运行多个操作系统或应用程序,在虚拟化技术的支持下,一个PC系统可以实现多个“虚拟”系统的功能。在处理器和I/O设备的增援下,现今基于软件的虚拟机解决方案可以更好的发挥其性能方面的优势。目前只有采用65纳米制造工艺的Pentium D 9XX系列双内核处理器才支持该项技术。
(处理器规格对比表格)
如何解决HDTV播放时高CPU占用率的问题
CPU占用率过高是大部分HDTV爱好者经常遇到的问题。除了播放过程的不流畅严重影响了用户的心情,过高的CPU占用率也令你的PC分身无术,无法在播放HDTV影片时再处理额外的工作。
解决CPU占用率过高的问题,最简便快捷的办法就是更换一颗更为强劲的CPU。如果你感到自己的经济实力无法负担一颗更快的CPU,那么可以考虑如何充分发掘现有的系统资源。通常的做法是改变播放软件只由CPU进行解码的状况,而充分利用显卡GPU所提供的硬件解码加速功能,从而缓解CPU负载过高的症状,达到流畅播放HDTV视频的目的。
要调用GPU对视频进行解码,首先需要显卡提供相应的硬件解码支持。目前市面上销售的显卡中,大部分都提供MPEG-2硬件解码加速功能,你几乎不用担心自己购买到的显卡是否支持这种功能。如果使用的老款显卡,不妨仔细阅读一下显卡说明书,或是访问厂商官方网站,以确定这款产品究竟是否支持MPEG-2硬件解码加速。
名词解释
DirectShow:微软开发的一种多媒体编程接口。作为在DirectX之上的媒体层,它支持来自本地或网络的各种视频/音频压缩格式的媒体文件的解码和回放,可以从设备上捕捉多媒体流,也可以处理各种压缩算法的流媒体。
DxVA:DirectX Video Acceleration的简称,是微软推出的一种DirectX视频加速标准。在Windows XP系统中的WHQL(Windows Hardware Quality Labs)支持下,DxVA可以调用显示驱动程序中的图像解码器,使GPU和CPU共同参与视频解码,从而寻求较佳的影片播放品质。
VMR:Video Mixing Renderer的简称,目前只能在Windows XP操作系统下使用。这种基于DirectShow的应用程序可以让用户使用 Direct3D 提供的所有处理转换来获得自定义的视频效果。另外,VMR-9还可以使用Direct3D 表面来呈现视频帧,将视频与 3D 图形进行组合,以便制作动态和交互的视频剪辑。
下面,我们就目前流行的播放软件KMPlayer来看一个通过开启显卡硬件加速功能来实现降低CPU占用率的实例。
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首先,安装另一个媒体播放器Cine Player。Cine Player本身具有强大的流媒体播放能力,不过在这里,我们仅仅需要借用它内建的一个解码器。
(图1)图注:进入Cine Player的设置页面,选择使用VMR并开启DxVA硬件加速。
其次,安装KMPlayer,并进入KMPlayer的设置页面,在“滤镜控制”栏中的“解码器应用”一项中,找到“内部视频解码器”,并将所有解码器反选。
随后,进入“外部解码器”一项,点击“外部解码器搜索”按钮。在接下来的窗口中,选择“扫描后添加”选项,将搜索到的外部解码器添加进选择列表。
(图3,4)图注:通过搜索外部解码器来调用方才启用的Cine Player解码器
回到上一个窗口中,在MPEG-2 Video一旁的下拉菜单中,选中“Sonic Cinemaster DS Video Decoder”。
(图5)图注:选择“Sonic Cinemaster DS Video Decoder”。
接下来,在Impossible Playback一项中选择Gabest MPEG-1/2 Splitter作为分离器。分离器的作用是将HDTV视频文件中的视频流和音频流数据分离出来,并发送给相应解码器进行处理。
(图6)图注:选择“Gabest MPEG-1/2 Splitter”。
经过上述的设置,我们在播放一段HDTV影片的时候成功的将CPU占用率控制在了40%左右,当然,系统配置水平的高低仍然是直接决定CPU占用率多少的因素。用户可以通过搜索引擎在互联网上获取更多关于使用显卡硬件解码加速来改善CPU占用率的解决方案,如果尝试了多种方案之后,PC的HDTV播放质量仍然无法让你满意,那么便是时候考虑对PC配件进行大换血了。
责任编辑:lmtwadmin
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