HTPC(Home Theater Personal Computer)
就是一部预装各种多媒体应用程序,用来对应于当今消费类电子设备如HDTV、等离子显示器、投影机以及音频解码器等的视频和音频数字格式进行解码的个人电脑。HTPC的主要用途就是用不断改进的MPEG-2解码软件来播放DVD,目前最流行的DVD播放软件有WinDVD和PowerDVD。
谈到数字视频,我们不妨先了解一下动态视频的MPEG相关编码。MPEG是活动图像专家工作组的简称,这个工作组是国际标准组织和国际电工技术委员会联合设立的,专门研究数字视频的解决方案和技术标准。MPEG-1和MPEG-2是活动图像专家工作组创立的活动视频压缩标准中的主流格式。MPEG-1标准在1992年完成草案。它定义了压缩的音频和视频数据比特流,数据传输率为1.5 Mbits/s,适用于CD-ROM和VCD。也可以用其它传输率来生成MPEG-1数据流。MPEG-1标准的正式名称是ISO/IEC 11172。后来又制定了用于传输广播级质量视频图像的MPEG-2标准,其数据传输率为2到10 Mbits/s。这个标准制定得更为"一般",应用范围更广。DVD和各种数字电视系统用的就是这种压缩标准。MPEG-2标准在ISO/IEC 13818文件中发布。MPEG-1和MPEG-2活动视频压缩标准都是基于帧间压缩方式的。这就是说有些帧是根据相对于先前已编码的帧的变化来进行编码的。通常帧间的变化只是一小部分,所以这种方法可以减少要储存的数据量。MPEG数据流可以有三种帧:
- 独立帧(I)
- 预测帧(P)
- 双向插值帧(B)
独立(I)帧是不依赖于其他任何帧而进行编码的。预测(P)帧是根据先前已编码的P帧或I帧进行编码的。预测帧的压缩效率比独立(I)帧要高得多。双向插值(B)帧则既依赖于先前的P或I帧,也依赖于后面的P帧或I帧。双向插值帧的压缩效率最高。每一帧上的最小独立编码矩形成为宏块。它的大小为16X16像素。对P帧或B帧进行编码时,编码器会搜索先前编码帧里所有的宏块,寻找最相似的像素块。这个过程叫做运动估值。结果就是编码器传输代表宏块相对坐标的运动矢量。然后解码器只要传送当前和先前宏块的差异就行了。为了降低数据的空间冗余度,使用了离散余弦变换(DCT)量化和HUFFMAN编码。运动估值是MPEG编码最耗时间的部分。离散余弦变换(DCT)是一种将原始数据以不同频率的基本余弦函数的线性和表示出来的过程。图像的每个像素都有一个亮度信号和两个色度信号。DCT把这些信号变为包含色度和亮度信息的频率系数,这样压缩起来会更容易。量化是用复杂的数学操作来保证人眼比较敏感的图像部分被精确地转换,而无关信息则以较低的精度转换。HUFFMAN编码是根据量化的DCT系数的统计分布来减少转换的数据量。这种方法评估给定值出现的频率和概率。很少出现的值得到长编码,经常出现的值则得到短编码。MPEG文件包括压缩的视频数据,称为视频流,也包括压缩的音频数据,称为音频流。文件里也可以只包括上述数据流中的一种。电脑的本质保证了可以随着竞争激烈的环境下新程序的发布不断升级,提高图像质量。HTPC是家庭影院发烧友们的终极境界。
用HTPC的好处
现在的数字格式不断变化,不升级硬件是难以获得满意效果的。在这个行业里,每一次变化都意味着要花大价钱买新设备才能跟上潮流。虽然对一般的电视和DVD观众来说这不是太重要,但真正的发烧友就总是要面对如何进行下一次升级的困难选择。HTPC可以让这种选择变得简单易行,只要几百块钱就能轻松搞定而不用花费成千上万。HTPC用户经常会遇到和他们家庭影院同样的问题。可以投射大画面的高性能显示设备很容易暴露现在标准视频格式的不足之处。DVD图像包含的像素数还是50年前的标准,对应的是可视面积不超过30英寸的电视机。同样一幅图像在更大的屏幕上显示时--这是大多数家庭影院的标准,画面质量下降得非常厉害。对于高分辨率显示器如大屏幕CRT、等离子电视以及前投的用户来说,他们需要"放大"图像,也就是需要增加组成图像的像素数。现在有很多设备可以完成这个任务,其中也包括HTPC。电脑是可编程的,它的美妙之处就在于可以为每位用户定制。一般用户可以开机点击几下就行了,高级用户可以根据自己的需要定制配置,专家用户可以可以用这个设备来进行更多的工作。可能性几乎是无限的。
另一方面,HTPC的大部分功能都可以用简单的学习型遥控来实现,但是有些动作还是需要用键盘,通常是用红外无线键盘来"教"遥控器学习指令。标准的NTSC或者PAL电视用户不需要HTPC,因为用了也不会提高画面质量,而且电脑输出到老电视上也比较麻烦。要使用HTPC的倍线功能,一台HDTV-ready的电视是最低配置。显示器的分辨率越高,HTPC带来的好处就越大。
同时,HTPC是完美的音频输出设备,因为它可以软件升级。但是它经常受限于DVD音频解码设备,比如杜比数字接收机。DVD机上最常用的音频设备就是S/PDIF输出接口,也称数字同轴。很多人也经常用TOSLINK或光纤来输出音频数字信号。HTPC一般都有同轴,也可能两种接口都有,可以输出兼容市面上接收机和处理器的多声道音频信号。
HTPC还有什么用途?
由于本身就是一台集各种先进的数字视音频和控制技术于一身的高质量多媒体电脑,HTPC的用途不仅仅局限于欣赏电影和音乐,可以同时定制多种用途,而且不需要在家庭影院系统中增加分离的设备。今天的HTPC可以播放很多音乐格式,比如CD音频、DTC CD、MP3,还有高质量的24/96格式。除了DVD和音乐,你还可以上网、收发EMAIL、和朋友聊天、录制观看HDTV、玩3D游戏、刻CD、制作MP3。可能性几乎是无限的。另外,电脑的标准用途如打印、扫描、照片编辑、文字处理都可以实现。接上宽带网,整个世界就尽在你眼前了。玩家庭影院,别忘了还有HTPC。