關於HD規格的相關知識

 [ HDTV的起源 ]
        隨著時代的進步(好老套-.-),我們舊有的電視系統也已經不能滿足我們的視覺,就如一出生就玩過3D遊戲以後,2D已經不能滿足大部分的小朋友(不要離題!),不同於以往的NTSC和PAL系統的全新下一代電視系統HDTV的時代已經悄悄到來,雖然台灣老是喊的速度比跟近的速度還快,永遠就是追不上…但是相信年輕人還是會自己追求這種影響視覺於樂的高(or新)規格,所以更不能不知道關於HD相關的知識
        HDTV全名實在有夠簡單…就是High-Definition TV(高畫質電視…夠白了吧),HDTV是採用1080條有效掃描線,是目前現有廣播電視系統的2倍(NTSC系統為480條,PAL和SECAM系統為576條),也因此畫面更為清晰,即使在40吋以上的大螢幕或投影來看都能不失真(當然投影還是要看流明度跟投影距離)。而以人類的視覺角度來說,16:9的比例延伸了左右可視角,能讓觀看更沉浸在畫面中,而以拍攝的角度來說,適當運用左右可視角會讓畫面更吸引人,這都是有學理根據的唷。
       HDTV的研究最早始於1960年日本的NHK Science and Technical Research Laboratories (簡稱NHK STRL)。目的是為了為加強畫面的真實性,起初開發重點在於觀賞角度與aspect ratio,之後逐漸延伸發展至螢幕尺寸、掃描線數、以及觀賞者與螢幕應保持的標準距離等…研。NHK STRL於1984年設立了MUSE系統,這是依據其研究所發展出來一種類比式HDTV系統。
[ 規格的整合和統一 ]
        我們知道傳統的電視系統有NTSC以及PAL和SECAM三種,不同的掃描線數,造成不同的解析度跟FPS(每秒張數),但是這樣一來不同地區的廣播電視錄製就必須使用不同的規格,而當影片要外銷或者拿到其他不同系統區域播放的時候就還要去解決轉檔的問題(雖然現在有電腦可以轉很方便,但是如果規格統一不就沒事了),為了避免基於這種現象產生的不良後遺症在次上演,所以建議當時的 CCIR(Comité Consultatif International Radiophonique),也就是現在的ITU-R(International Telecommunications Union-Radiocommunication Sector)應該為HDTV訂定一個國際通用的標準規格。  雖然專業級廣播設備的HDTV格式標準已經於1990年建立,但是對於諸如掃描線數…等問題未能達成共識,但最後也終於在2000年時達到共識(其間歷經了4個規格版本的變更)。
        而隨著1982年NHK STRL開始發展廣播設備數位化概念,加上1980年後期,數位化的廣播資料壓縮以及校正…等基本技術已發展成熟,HDTV技術隨之發展數位化,今日HDTV技術也是全部採用數位化方式,其目前主要的HDTV廣播系統有三:包含日本所成立的ISDB(Integrated Service Digital Broadcasting)格式、歐洲的DVB(Digital Video Broadcasting)格式、以及美國的 ATSC(Advanced Television System)格式,此三種格式皆採用電視台製播標準所訂定的掃描線數。
 
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講這麼多,其實就是…我想買HD攝影機阿阿阿!(翻滾),可是我沒有錢Q_Q(搥牆)…關於HDV就接下來解說
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[ HDV ]
        HDV格式是由Canon、Sharp、Sony以及JVC等四家(吸血…)公司,於2003年9月30日所正式對外共同發表。HDV的概念主要是讓家庭用數位攝影機也可以擁有高畫質,並讓HD高畫質影像可以紀錄在現有的DV帶中,其攝影長度和主要攝影的機制與原本DV標準皆相同。HDV使用MPEG2壓縮格式,可提供有效壓縮並同時保留高品質的HD影像,所以即使使用目前的DV標準,也同樣可以錄製HD影像。但是使用MPEG2的編碼壓縮方式,比起原本DV標準壓縮下的影像資料流失的風險來的大,為了避免壓縮時所產生的訊號流失,HDV格式額外被設計含有更正編碼錯誤的功能,此外,原先DV的修正方式是在磁軌中修正,HDV則改成在multiple tracks間修正,除了使編碼錯誤修正能力大幅提昇外,因磁粉脫落而導致資訊流失的現象也得到了補強。在聲音壓縮部分則以MPEG-1 Audio Layer II作為聲音壓縮的紀錄格式,聲音品質可以媲美CD音軌。 
        目前的HDV規格有兩種,一種是720p循序掃描的訊號格式,採用720p的循序掃描方式,垂直掃描1280個畫素(1280X720)。另外一個系統1080i交錯掃描,則是採用1080點有效掃描,1440個垂直畫素(1440X1080)。有人可能會問為什麼1080i不是1920X1080(Full HD)的解析度,其實這是記錄方式的不同,雖然HDV1080的”紀錄”有效像素是1440X1080,但是播放或擷取至電腦的時候是”還原”成1920X1080,為什麼呢,請看下面的換算解釋:
一開始我們來看看,ccd(cmos)原始像素960X1080 此時像素(pixel)寬高比為2:1
經過pixel offset tech.技術,橫向像素放大1.5倍所以變成 (960*1.5)X1080=1440X1080
此時pixel寬高比(2/1.5):1=1.3333:1,這是記錄到磁帶時的影像比例跟像素
最後擷取或撥放時,回復像素寬高比為1:1所以(1440*1.33333)X1080=1920X1080 此時像素(pixel)寬高比1:1

        好!有的人可能看得懂有的人可能看不懂,但是…如果你跟我一樣對於高畫質非常的幢景,可是你可能跟我一樣沒有錢,或者沒有勇氣敗下去,或不知道是不是時候,其實可以由幾個地方來自由判斷,首先如果你是居住在台灣,很抱歉HDTV要普及可能要等上一陣子,而使用一般電視來播放HDV的影片就像殺雞用牛刀整個浪費掉了,如果你是要在家欣賞HDV拍攝出來的影片,那你必須先擁有一台HD解析度的播放器材,可能是HDTV,液晶螢幕或者投影機…只要你有錢應該不是問題(像我就沒有…電腦液晶螢幕要上1920X1080也要到24吋+),再來就是你如果想要後製剪輯HDV的影片,嘿嘿嘿…你的電腦不能太普通,上至CPU/RAM/主機板頻寬/硬碟速度,下至顯示卡以至於你所使用的剪輯或後製軟體,絕對不是一般一萬多兩萬多的主機想輕鬆剪就可以輕鬆剪的,前者影響你運算的速度,後者影響你顯示的速度(顯示卡要播的順HD的就已經不能太差)跟格式相容性(並不是所有影片處理軟體都已經支援到HD),而且對於想製作影片的人來說,我想影片的魅力還是來自內容,高畫質只是輔助包裝,如果有了包裝結果只有你家可以看也是挺遺憾,就算有電腦可以看的到接近解析度的品質,畢竟也不是每個人家裡都有這樣的電腦,像現在主流20吋~22吋液晶也只能到1680,要24吋以上才有到1920的解析度,為此你可能必須被迫向下壓並轉檔,那何必當初用HDV搞自己呢?
        說到轉檔,HDV雖然可以運用上述的機制得到播放1920X1080解析度的影像,但跟動輒兩三百萬的Full HD比起來還是有他的差異在,除了鏡頭(家用機通常鏡頭比較小,替換空間也比較有限)以外,Full HD擁有的是1920X1080的原生像素,而且如果已經要求到要拍電影或者暗部明部層次要無限大的,恐怕除了Film(膠卷)拍攝以外你沒有其他更好的選擇,也因此在這裡順帶一提,膠卷拍攝的機器不但貴,移動等都比數位的HD還要麻煩,所以在好萊屋如果有一些必須時拍的危險鏡頭,例如從高樓大廈墜下,或者車內炸彈爆炸的鏡頭,就有可能使用HD(當然是Full HD)攝影機,然後用纜線直接將數位訊號儲存到磁碟陣列裡的方式,讓攝影機去摔去詐,反正到攝影機爆銷前1/24秒(或更短)的畫面都會完整的拍到硬碟裡去,如果是把film攝影機這樣丟下去,膠卷也一起毀了就白拍了,這是順帶一提國外在拍攝特殊需求鏡頭的時候有可能是以這種方是用到HD,但絕大部分都還是使用35mm的film來拍攝,畢竟原始素材細節越多要後製的可能性更大,畢竟還是那一句…garbage in,garbage out!
以下是傳統DV跟HDV(1080及720P)比較圖供參考

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