全面挺进高清时代:高清硬件选配白皮书

HiFi秀 | 2016-12-14

前言:这是个“高清”横行的时代,高清概念已经在许多人的脑海里烙下了很深的印象。高清带给我们无与伦比的画面质量:从高清电视到高清投影仪,从高清数码相机到高清DV,高清已经彻底颠覆了传统视觉享受的概念,以毫发必显的品质带来一场视觉革命。对于PC用户而言,享受高清意味着从CPU、显卡、显示器等全方位做好准备。而在LCD显示器与电视逐渐融合的年代,整个数字家庭的构成方案更是随着高清时代的到来而悄然发生变化。

高清时代让我们的眼球真正享福了

一、解码高清视频——PC究竟需要多强?

DVD的视频质量显然并不能满足用户的需求,毕竟这项技术已经使用多年,即便其性能依旧出色,但是市场永远需要新技术作为推动力,因此新一代的高清视频标准呼之欲出。说到高清视频,很多朋友的第一反应便是HDTV(High Definision TV)。微软在发布WMV HD高频视频格式之后,一直不遗余力地宣传高清晰视频的优越性。在其官方网站上,一些高清晰视频至今仍可下载,不少用户也提前感受到那种“毫发必现”的视觉震撼。但是,当我们PC解码WMV HD像幻灯片一样时,大家都开始惊呼:该为高清时代而升级PC了!

1.CPU性能要求有多高?

高清视频对CPU性能的要求到底是多少?其实,现在不少朋友都存在认识上的误区,甚至部分媒体也在误导大家。一般而言,我们看到只1080p规格并且基于H.264格式编码的视频就认为是当前HDTV高清应用的典型高端代表,因此只要能够顺利解码就意味着CPU满足需求要求。那么这种认识到底对不对呢?

在很多高清论坛中,我们经常发现不少用户发帖询问:为什么自己的配置和其他人几乎一样,CPU、显卡、内存和硬盘都是同档次的,但是别人解码H.264@1080p很流畅,而自己却在忍受幻灯片的折磨?其实,之所以出现这种情况绝不仅仅是解码器设置的因素,而是涉及到高清视频的编码速率。目前,有的H.264@1080p高清视频编码速率高达20Mbps以上,而有些则只有5Mbps,这对于CPU负荷量来说可谓是天壤之别。

H.264@1080p在20Mbps编码速率下的效果

我们可以做这样一个很简单的测试。在合理设置播放器、分离器和解码器的情况下,Athlon 64 3000+配合512MB内存以及GeForce 6600GT显卡就可以很流畅地解码10Mbps的H.264@1080p高清视频。但是,当我们换成平均25Mbps的H.264@1080p高清视频之后,这套配置明显变得吃力起来。其实,这个例子已经给给了我们一个很好的答案。在应付90%以上的高清视频时,目前几乎任何一款主流CPU都足以胜任,因为真正高于10Mbps编码速率的H.264@1080p高清视频很少见,除非是一些发烧友才会下载。而如果大家已经对高清视频“走火入魔”,那么在配置CPU时选择双核是必备的,并且购买Core 2 Duo或者高频Athlon 64 X2也并不会显得浪费,毕竟现在CPU依然是解码超高清HDTV的性能瓶颈之一。

现在使用AMD与Intel入门级双核CPU是比较实惠的选择

2.显示器多大才够用?

我们经常看到的HDTV分辨率是1280×720和1920×1080,这对于如今的显示器而言的确是不小的考验,如果分辨率进一步提高,那么将很难在现有的显示器上获得更加出现的画质,因为此时的瓶颈在于显示设备。另外也可以肯定的是,对于32英寸以下的屏幕而言,1920×1080分辨率基本已经达到人眼对动态视频清晰度的分辨极限,也就是说再高的分辨率也只有在大屏幕显示器上才能显现出优势。

1080p标准的HDTV视频

除了分辨率是HDTV的关键,编码算法也是不可忽视的环节。HDTV基本可以分为MPEG2-TS、WMV-HD和H.264这三种算法,不同的编码技术自然在压缩比和画质方面有着不小的区别。相对而言,MPEG2-TS的“压缩比”较差,而WMV-HD和H.264更加先进一些。十分容易理解的是,“压缩比”较差的编码技术对于解码环境的要求也比较低,也就说并不需要高性能的硬件设备。但是,无论如何压缩,其实视频分辨率依然和显示设备分辨率有着对应关系。

17英寸LCD就足够应付720p高清了

现在,拥有1680×1050分辨率的20英寸LCD几乎是玩转高清视频的最低要求。720p标准的高清已经有落伍之嫌,用户使用17英寸LCD就足够应付。此外,考虑到性价比因素,我们认为当前也只有22英寸的宽屏LCD才值得推荐。作为明智的消费者,现在不应该拘泥于面板、真彩、接口等技术指标,拥有22英寸的大视野才是实现良好高清视频应用的前提。而至于24英寸LCD,这可谓是最佳的选择,因为它能真正与1080p标准对应分辨率,那种没有分辨率拉丝的感觉的确是非常爽的。可惜的是,现在24英寸LCD还没有降价到位,因此22英寸绝对是当前最理想的过渡之选。

DELL 2407WFP让人眼馋

3.存储系统如何搭建?

很多HDTV发烧友总是非常强调硬盘的速度,但其实我们只要很简单地进行计算就可以发现,当前主流IDE硬盘的内部传输了绝对可以满足高编码速率的HDTV要求。因此,某些高手号称需要配备高转速SCSI硬盘纯粹是误导,大容量的高性价比SATA硬盘才是首选。至于RAID0等加速效果的磁盘阵列,其实意义也并不大。由于PC用户使用的RAID控制卡较为低端,甚至是南桥芯片所集成的,因此实际应用中的CPU占有率并不能忽视,有可能反而起到相反的效果。

至于容量方面,当然是越大越好。即便是很很多发烧友小巧的WMV HD格式,一般来说60秒的1080p质量的WMV HD格式文件是60MB左右,一部三小时的电影,就得占掉10GB的容量。因此,一个200GB以上的硬盘是绝对必不可少的。如果有条件,配备320GB的硬盘有着最好的容量价格比。

大容量SATA硬盘最实惠

对于很多高清发烧友而言,如何存储视频成为一大难题。客观而言,DVD刻录机依然是缓解硬盘存储压力的最佳选择,尤其是D9刻录可以有效解决一些大容量视频文件的存储难题。至于蓝光刻录机与HD DVD,目前相关设备和刻录盘的价格实在太高,甚至还不如购买多个大容量硬盘来得实惠。

蓝光还是无法在价格上平易近人,放弃!

 

4.显卡HDMI接口是否必要

尽管DVI数字接口的出现一度让我们高呼高清时代的到来,但是由于缺少音频传输以及线缆传输距离有限,因此新兴的HDMI接口很快获得业界的垂青。微软XBOX360以及索尼PS3相继支持HDMI令其赚足了人气。在PC应用领域,支持HDMI的显卡也相继出炉,部分大尺寸宽屏LCD也具备了HDMI接口。可惜,HDMI接口现在俨然是一幅“贵族”姿态,不仅成本较高,而且真正具备HDMI接口的设备还不够普及。因此,越来越多的用户开始质疑HDMI接口。

事实上,我们可以把HDMI理解为“加强型的DVI+音频传输”,这项技术最大的贡献在于简化连接线缆,让视频传输和音频传输合二为一。而且,目前HDMI还略显超前,特别是高接口带宽实际上并不能起到实质性作用,而音频传输也在PC多媒体平台遇到不少助力,其发展势头肯定不如HiFi家庭影院领域那么顺利。当然,我们并不能彻底否认HDMI的先进性,只是希望大家暂时保持一份理智,而不用对HDMI技术趋之若鹜。

HDMI接口不必强求

二、什么样的显卡适合高清时代

如今很多显卡都号称具备HDTV功能,那么究竟哪一种显卡的性能更加出色呢?在回答这个问题之前,我们很有必要先了解一下显卡的工作原理。GPU显示芯片处理完的资料会全部传送到显存,然后进入极为关键的RAMDAC单元(Digital Analog Converter)。RAMDAC单元所需要完成的任务便是数模转换,因为显卡芯片处理的是数字信息,而普通显示器接收的都是模拟信息,所以这一步是必不可少的。RAMDAC的转换速率以MHz表示,它还决定了刷新频率的高低,其工作速度越高,频带越宽,高分辨率时的画面质量越好.该数值决定了在足够的显存下,显卡最高支持的分辨率和刷新率。如果要在1024×768的分辨率下达到85Hz的分辨率,RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344(折算系数)/106=90MHz。虽说如今显卡的RAMDAC都至少达到250MHz,但是这在几年前却是一个可望而不可即的数字。

事实上,显卡技术发展初期的焦点并非是显示芯片,也不是RAMDAC,而是像夹心饼干一样的显存。显示芯片与RAMDAC是两个非常忙碌的高速设备,而显存必须随时受它们两个差遣。每一次当显示屏画面改变,显示芯片就必须更改显存里面的资料,而且这一动作是连续进行的。同样的,RAMDAC 也必须不断地读取显存上的资料,以维持画面的刷新。分辨率越高,从芯片传到显存的资料也就越多,而RAMDAC从显存读取资料的速度就要更快才行,为此显存必须在容量以及速度方面达到一定的要求,其中前者更加重要。

大容量显存的中低端显卡终于在HDTV应用时发挥作用

对于3D游戏,我们几乎都知道显存的容量并非十分重要,对于显存带宽的需求更加迫切。而在HDTV应用时,由于画面的分辨率实在太高了,因此显存数量变得十分有用。如今解码高分辨率的WMV-HD以及H.264时,128MB显存几乎是必须的,如果能够达到256MB将更好一些。那么显卡的GPU核心对于HDTV应用效果到底有影响吗?以ATi的X1000系列为例,无论是X1300还是X1600或是X1800系列,都支持AVIVO技术,此时不同的显卡是不是解码效果不同?其实这个问题应该比较客观地看待,因为即便是该系列中最低端的X1300在配合高性能CPU时也能比较流畅地解码H.264。而如果是CPU和内存配置相对较弱,那么就需要档次更高的显卡。ATi本来的官方规格是,X1300系列只能对480p的H.264进行硬件加速,而X1600系列则可以对720p的H.264进行硬件加速,只有X1800/1900系列才可以对1080p的H.264进行硬件加速。但是实际上这仅仅是ATi的一种建议,在最新版本驱动的支持下,X1300系列也能很好地帮助CPU进行720p甚至1080p的H.264硬件解码。对于显卡的解码技术功能而言,并非是很多用户想象中的纯硬件模块,实际上也是利用软件解码,只不过由GPU主动担负这项工作,因此拥有像素填充率优势的显卡会有着更加出色的表现。

ATi X1000系列显卡的AVIVO技术

此外,如果大家希望将HDTV视频在PC上解码并输出到电视机,那么有必要特别关注一下视频输出部分。显卡在视频输出时画质信号损失必须降低到足够低的程度。毫无疑问,普通的S-Video甚至AV接口已经无法胜任,此时VGA或是DVI接口才是首选,而这些已经成为新一代电视机的标准配置。在nVIDIA和ATi显卡中,暂时还没有为传输过程进行优化,此时很有可能丢失视频细节。而在S3 Chromotion视频引擎中,Pure HDTV技术可以将从端口输来YUV数据直接传送到TV/HDTV内部的DAC设备中去,此时高清晰度电视从GPU得到的数据没有受到任何处理或干扰,从而表现出更为完美的画质。

S3 Pure HDTV技术直接传输YUV数据

三、视频回放质量:关注色彩表现的奥秘

对于显卡技术而言,3D速度已经不是唯一的发展目标,带来出色的2D画质与视频功能同样十分重要。如果说2D画质基本取决于显卡做工与低通滤波电路,那么视频功能则还是需要依靠强大的GPU来实现。如今nVIDIA和S3都在其最新产品线中融入了视频优化引擎,ATi也有相应的动作,这将直接给用户的各种视频应用带来好处,更让我们体验到显卡技术的另一面。

1.为什么不同显卡的色彩表现会有差异

理论上说,在纯2D应用中,不同显卡不会存在任何色彩表现的差异,唯一的不同便是Gamma值的调整。但是在视频应用中,不同显卡的表现就不尽相同了。随着HDTV以及在线视频VOD点播的普及化应用,视频回放能力越来越受用户重视,显示芯片厂商对于视频能力的宣传也不遗余力。

视频文件的分辨率不可能正好等于显示器的分辨率,因此存在一个缩放的过程。然而视频缩放的时候容易出现马赛克。举一个最简单的例子:打开一张图片后用ACDsee放大了看,倍数越高则马赛克越明显。在视频编码里的去马赛克是针对编码中的损失的修正,不是缩放的修正;在缩放的时候就得靠软件或者硬件来对马赛克进行插值补偿了,方法有不少,一般是用类似模糊,柔化的方法。

2.Overlay和VMR

提到插值就不能忽视Overlay和Video Mixing Renderer (VMR)了。前者被称为“视频覆盖”或者重叠,是通过相关硬件进行视频缩放,色域转换(RGB和YUV的互相转换),亮度,Gamma,色彩饱和度的调节等等,老显卡的视频都是通过Overlay处理后再“显示”出来的。Overlay对于视频放大所产生马赛克通过过滤器进行插值补偿,达到消除马赛克的效果。过滤器通常有水平5级和垂直3级之类的规格,比较出色的显卡会有10级过滤。由于Overlay是硬件播放和缩放,对于配置比较低的机器而言,用Overlay Mixer是首选。

VMR(Video Mixing Renderer )则是Windows 中默认的播放选择,直接支持了DirectX视频加速,兼容性比较好,但是对显示芯片有特殊要求。此后,VMR技术发展到VMR9,对应DirectX 9.0,目前所有主流显卡都支持这项技术。但是需要注意的是,VMR并不意味着视频显示完全依赖于GPU芯片的计算,它也需要进行色域转换和过滤器的马赛克消除步骤。因此不同显卡的VMR效果并不相同,只是差距不同Overlay方式下那样明显。

在影音风暴软件中可以设定不同的视频渲染方式

不要简单地认为VMR一定比Overlay先进,因为在实际使用中,Overlay画面更加柔和自然,很适合看一些动画片或是生活片。相对而言,ATI显卡的色域转换和Gamma调节更加迎合东方人的习惯,因此一直被认为是很适合看电影的显卡。而nVIDIA似乎是背上了不应该有的骂名,因为其Overlay部分的过滤器也达到10级,并且亮度、Gamma以及色彩饱和度的调节都十分细致,只是因为整体色彩偏冷色调而让国内用户感觉有些不爽,再加上以往nVIDIA的确在这方面存在“不良历史”,所以出现如今的局面也就不令人感到奇怪了。

3.HDTV应用:究竟谁才是王者

HDTV已经是当前呼声最高的视频标准,此时所带来的画质将远远超越现有的DVD视频。对于很多消费者而言,选购显卡都已经开始为HDTV准备。事实上,我们认为大家大可不必对此太过在意,对于厂商的技术抄作应该“冷眼相看”。如今的HDTV其实本质也就是硬件解码补偿,因为CPU无法应对如此高要求的解码任务。对于显卡而言,只要能够支持解码补偿,那么基本的流畅度就能够保证,至于画质表现是否出色,那完全是另一回事了。

之所以说是“另一回事”,主要是这基本取决于显卡的视频效果优化技术。以nVIDIA PureVideo技术为例,其实实现H.264或是WMV HD解码并非是最重要的,特殊的视频效果优化才是关键。事实上,几乎所有的主流显卡都具备视频效果优化技术。以目前S3显卡的Chromotion视频引擎为例,Edge Enhancement技术可以更加广泛地适用于克服各种视频边缘锯齿。

Edge Enhancement技术以强化边缘来消除锯齿

此外,Chromotion视频引擎所实现的视频优化功能还不仅仅是抗锯齿,其自动调整功能延伸到视频降噪、YC分离优化、对比度调节、白平衡处理、锐化视频等都十分实用。当然,nVIDIA和ATI显卡也具备相应的功能,但是这些技术实际都仅仅是建立在硬件工作基础上的软件算法,真实的技术含量并不高。简单而言,我们建议大家不要将HDTV看得太过凝重,由于WMV HD和MPEG2-TS的解码负担还不算很大,只要显卡GPU支持H.264解码,那么这就基本满足的需求。而且毫无疑问的是,支持H.264解码的GPU肯定还有一些其它视频效果优化技术,只是其优劣很难一概而论,毕竟视频风格是一个见仁见智的问题。

Chromotion视频引擎中效果十分明显的降噪功能

四、投入高清世界:无处不在的高清

1.轻松易得的高清:高清液晶电视

并不是所有采用LCD或是PDP技术的电视机就一定属于高清。高清技术说复杂也复杂,但是说简单也十分简单。直观理解,高清便是以高分辨率传输的视频,此时对编码解码以及高分辨率显示提出极高的要求。现在,很多40英寸以上的液晶电视号称高清,但是分辨率只有1366×768,显然属于720p级别的产物,应对1080p总有些力不从心。因此,选择拥有1920×1080分辨率的高清液晶电视是很有必要的。至于能够达到这种分辨率的产品,我们反倒不用过于关注可视角度、对比度以及响应时间等指标,因为高分辨率的新一代液晶面板在综合品质上肯定比较让人放心。对于理智的消费者,我们认为现在国产高清液晶电视显然有着更好的性价比。

1920×1080超高分辨率的高清液晶电视

2.自娱自乐的高清: HDV与高清投影仪

拿起DV自己当导演已经成为一种时尚。然而在体验数字化影像的同时,我们也不免对传统产品感到些许遗憾,毕竟DV的清晰度并不能满足高端用户的需求。在高清数字电视以及大屏幕LCD的普及趋势下,DV已经成为最大的瓶颈。为了改变这一现状,多次参与DV标准制定的索尼又一次站在改革前端,率先推出HDV1080i标准的新款HDR-FX1 Handycam,随后又推出了HC1E,将个人数码摄影带向全新的高度,真正实现电影级效果的自娱自拍。此外,JVC以及佳能也陆续推出了HDV1080i标准的高清DV,将高清画面捕捉与高清画面回放有机地结合在一起。

与专业级DV相比,个人用户所采用的MiniDV标准实在存在太大的差距。对于绝大多数DV用户而言,甚至采集后整体画质只能达到VCD级别的水准,即便是少数高端机型也只能达到普通DVD水准,与真正的高清画面相去甚远。是什么阻碍了我们的应用?感光器技术仅仅是一个方面,存储技术与标准才是关键!HDV1080i标准的视频可以达到1440×1080分辨率,远远高于普通DV可怜的720×576(PAL)分辨率。索尼HDV最终可以与高清电视或是PC显示器相结合,再加上16:9的宽屏拍摄模式,高清画面也能轻轻松松地DIY。投影仪也逐渐成为家庭AV设备之一。在高清电视普及的年代,人们自然开始对投影仪提出了高清化的需求。以索尼为例,现在推出了VPL-VW100高清投影仪,并且达到了1080p高清标准。VPL-VW100配备了ADVANCED IRIS技术,对比度高达15000:1,亮度为800流明。当然,松下、JVC、夏普等品牌的高清投影仪也是很不错的选择。

高清投影仪让家庭影院又多了一种选择

3.无处不在的高清:数码与PC产品

在数码和PC领域,我们也已经有了丰富的高清应用。以佳能数码相机为例,其感光器已经达到600~1000万像素,而且支持16:9宽屏拍摄,分辨率也已经超越1080i标准,此时配合高清电视无疑是及其美妙的视觉享受。部分时尚的用户喜欢使用数码相机捕捉生活,然后与家人一起在高清液晶电视上分享,这已经成为一种时尚。对于喜欢个人世界的用户而言,索尼VAIO VGN-A系列笔记本无疑是最好的高清空间。通过简单易用的DVGate Plus视频采集软件,用户在家里就可以自己随心所欲制作高清影片。当然,如今HDTV也已经是潮流所趋,VAIO笔记本则是播放高清媒体的重要设备。通过WINDVD 7等高清播放软件,VAIO用户可以轻松播放储存在电脑硬盘里的高清影片或进行高清画质的游戏。通过接驳高清液晶电视,还可以与家人或朋友一起分享高清影院级的影音效果。

4.全家人的高清:高清影院

在近期举行的“索尼高清数码节活动”上,索尼(中国)有限公司消费电子营业本部副总经理奥田利文先生向大家介绍了索尼的“高清世界”战略:索尼已经将高清链条中的每个终端连接在了一起。事实上,索尼的HD World的确已经迈开坚实的脚步,以各个领域的先进技术带给用户极佳的视觉享受。喜欢玩游戏的孩子将能在PS3游戏机中体验到高清游戏的魅力,通过HDMI高清接口连接高清液晶电视,这是何等美妙的享受;作为蓝光存储领域的主力推广厂商,索尼的蓝光影碟机也即将普及,届时配合高清液晶电视又将是一对绝佳的组合;高清影院也依然是全家人周末放松的最佳方式之一,完美的音响效果结合震撼的高清画面,这又将是新一代家庭影院的标准。

PS3游戏主机也是高清应用的典型代表

写在最后:

高清所带来的并不只是电视画面,全方位的视频革命才是高清的魅力所在。从广义的角度来看,我们可以将高清分解为两个环节:视频回放设备和视频制作技术。高清还涉及到用户自己产生的视频源,譬如DV和投影机,甚至包括游戏机等。因此,高清是一场视频的革命,而不仅仅是条条框框的标准。高清产业链的联动效应已经让业界为之振奋,消费者的需求也无疑刺激了高清技术与产品的快速普及。

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