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数字电视相关技术及应用(一)
作者:佚名  文章来源:不详  点击数2022  更新时间:2007-5-18 2:51:35  文章录入:啊祖  责任编辑:啊祖

>  前 言

   数字HDTV是继黑白模拟电视、彩色模拟电视之后的第三代电视,其图象清晰度在水平和垂直方向比现行电视提高一倍以上,象素和信息量比现行电视增加约5倍。采用30英寸以上的16:9宽高比的大屏幕显示器观看,图象细腻逼真,在视觉效果上达到或接近35mm宽银幕电影的水平,并配以多路环绕立体声音响,有很强的临场感。

   数字高清晰度电视集成了近年来高速发展的超大规模集成电路、高分辨率大屏幕显示器件、高密度数字记录、计算机多媒体技术、数字通讯与传输技术、数字压缩与解压缩技术、激光技术、数模转换技术等方面的最新成就,使电视生产技术更趋向于数字化、集成化、模块化,是电视技术领域内由模拟技术全面转向数字技术的一场革命。数字高清晰度电视的产业化将带动我国微电子制造业、电信业、电视系统、计算机软硬件、影视业等行业的发展,从而有力地拉动电子信息及相关产业的腾飞。

   一、各类电视有关概念的对比

   1.模拟传输与数字传输

   数字(Digital)在英语中原本是手指脚趾(Digit)这一名词的形容词形式,表示的"数值"或"离散值"等含意,例如:0,1,……。模拟(Analog)这个词的意思是指相似物或类似物,有"连续的数值"的含意。

   由上述词源可知,在传输方式上,模拟传输是把信息作为"连续值"处理;数字传输是把信息作为"数值"处理。即:在振幅调制和频率调制这样的模拟传输方式中,是让载波的振幅和频率等参数与所有发送信息成比例的变化,以此来实现信息的传输;而在数字传输方式中,通常是采用载波,但也会用脉冲串取代载波,并根据脉冲的有无来实现信息的传输。所以在传输中,数字信号比模拟信号抗干扰能力强。

   2.模拟电视与数字电视

   数字高清晰度电视作为一种全数字电视,实现了电视节目摄、录、播、发、输、收整个系统的数字化,是对现有电视广播系统的整体变革。具体来讲,数字高清晰度电视采用数字摄像机、数字录像机等数字设备完成节目的制作和编排,电视台发射传输和电视接收机接收到的载波信号均为数字载波信号,电视接收机内部则全部采用数字信号处理电路。数字电视与模拟电视的最大区别在于:数字电视载波传输的为数字信号,模拟电视载波传输的为模拟信号。因此,数字电视与传统模拟电视系统和近年来市场上出现的载波仍然传输模拟信号、仅在电视接收机内部信号处理电路上作部分数字化处理的数字化彩电相比有了质的变化。

  
模拟电视数字电视
描述采用模拟信号传输电视图象、伴音、附加功能等信号采用数字信号传输电视图象、伴音、附加功能等信号
信源编解码因为信号数据量不大,所以不存在信息编码压缩问题电视信号数字化后,其信号的数据传输率很高,可达1Gbit/s,因而必须具有良好的数据编码压缩技术,这是数字电视首要技术难点
复用无复用器,视频、音频信号分别传输将编码后的视频、音频、辅助数据信号分别打包后复合成单路串行的比特流,这使数字电视具备了可扩展性、分级性、交互性、与网络互通性的基础
信道编解码调制解调图象信号按行、场排列,并具有行、场同步信号、前后均衡脉冲等,并对视频信号有补偿处理。调制方式一般采用调频或调幅因为有压缩及复用,因而传送时的信号不再有场 、行标志及概念。通过纠错、均衡来提高信号抗干扰能力,调制采用QAM、COFDM等新方法。而且同一种调制方法随着技术的改进,传输效率会得到大幅提高,每套节目所占的带宽会越来越小
特点信号数据量少,技术成熟,价格便宜信号不易在传输中失真,清晰度高。占用频带窄,例如PAL信道可播放四套标准格式数字电视。数字电视信号可方便地在数字网络中传输,与计算机具有良好接口,或许数字电视今后象计算机一样具有插板结构、可进行系统升级。

   3.数字化电视与数字电视

   所谓数字化电视就是在现有模拟彩色电视机体制下,充分利用目前数字图象处理和微电子技术的成果,对模拟的彩色电视信号图象进行数字化的处理,以求获得更好的图像重现的效果。从本质上讲,数字化电视仍属于模拟电视的范畴。

   数字化电视与数字电视二者之间最大的区别是数字化电视的图象、伴音传输信号仍为模拟信号,数字电视的图象、伴音传输信号是数字信号;二者的共同之处在于在电视接收机的信号处理上都不同程度地采用了数字处理技术。

   数字化电视与模拟电视的最大区别是信号处理方法的不同。 显然数字化电视是从模拟电视至数字电视的一种过渡性产品,按一台电视机10年的使用奉命寿命计,在实现全数字电视之前,我国现有的电视至少还要更新一次。与数字电视相比,数字化电视便宜得多;与模拟电视相比,数字化电视有以下优点:(1)采用双倍扫描技术,清除了目前50场/秒扫描带来的大面积闪烁感,对眼睛有益;(2)实现了逐行显示的标准VGA图象,可成为计算机终端显示器;(3)数字降噪技术可减轻画面噪点;(4)数字梳状滤波器使亮色完全分离,消除串扰;(5)易于实现多视窗、画中画、画外画、视窗放大、静止画面等功能。

   4.普通电视与高清晰度电视

   随着社会的发展,普通电视的显示效果已逐渐不能满足人们的需求,人们追求的目标是增强观看电视的真实感,也就是要使观看者有身临其境的感觉。有关人员研究的结果表明必须增加图象的宽度,使它和人的视觉系统的视场相适应,这就要使图象的总面积增加。可以通过改善普通电视的宽高比和增加屏幕尺寸来实现这个目标,但仅采取这个措施是不行的,这样会使观看者感到图象的分解力下降,并使行的结构明显。要避免这一点,就需采用有能产生更多扫描线的新的扫描格式,同时在模拟电视情况下,传输带宽就要增加以便容纳更高的水平分辨力和更宽的图象格式。

   一般来说,高清晰度电视系统的设计要求是需达到观看者在图象高度的大约3倍距离处能看到或接近看到图象清楚细节的程度,使视力正常的观看者具有看原始景物的感觉,图象质量的视觉效果可达到或接近35mm宽银幕电影的水平。高清晰度电视具有以下鲜明的特点:(1)图象清晰度在水平和垂直方向上均是普通电视的2倍以上。(2)扩大了彩色重显范围,使色彩更加逼真,还原效果好。(3)画面宽高比从普通电视的4:3变为16:9,符合人眼的视觉特性。(4)具有高保真多声道环绕立体声。(5)具有大屏幕显示器。

   从高清晰度电视的发展过程来看,高清晰度电视有模拟高清晰度电视及数字高清晰度电视。但目前全数字化是各国电视发展的统一趋势,因而现在一般所说的HDTV应该特指数字高清晰度电视。

   5.数字SDTV与数字HDTV

   数字电视(Digital TV)包括数字HDTV、数字SDTV和数字LDTV三种。三者区别主要在于图像质量和信道传输所占带宽的不同。从视觉效果来看,数字 HDTV(1000线以上)为高清晰度电视(High Definition Television)的简称,图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平;SDTV(500-600线)即标准清晰度电视,主要是对应现有电视的分辨率量级,其图象质量为演播室水平;LDTV(200-300线)即普通清晰度电视,主要是对应现有VCD的分辨率量级。因为电视全数字化是今后的趋势,所以目前提HDTV以及SDTV、LDTV如无特别说明,均指全数字体制。

   采用MPEG-1标准的VCD将逐渐被采用MPEG-2标准的DVD所替代,因而LDTV将被逐渐淘汰。SDTV与HDTV&9;均符合MPEG-2标准。虽然数字高清晰度电视是世界电视发展的趋势,但对于我国来说,在HDTV普及之前,至少还有10年以上的过渡期,这为SDTV的应用提供了条件。数字SDTV的接受将主要通过普通电视上增加机顶盒的方式来实现,这将使用户充分利用现已购买的普通模拟电视的资源。

   数字SDTV与普通模拟电视的图象显示行数一样,那么为什么还用机顶盒来接收SDTV呢?原因是数字信号的抗干扰能力强,标准格式(SDTV)的数字电视机提供的影像、声音质量均超过现有电视机的水平。用户对目前的模拟电视显示效果不满意,一个重要的原因不是显示器分辨率不够,而是模拟信号抗干扰能力差,造成了雪花、噪声、重影、闪烁等不良后果。应用数字SDTV可以最大限度地发挥现有电视的显示效果。此外,虽然数字SDTV与普通模拟电视的图象显示行数一样,但可以带来多样性的服务,如交互式电视教育、视频点播等,为"三机合一"、"三网融合"提供了技术上的可能性。

   概括起来说,模拟电视是目前常用电视,数字化电视及数字SDTV是过渡性产品,数字HDTV是今后的发展方向。

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