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【摘要】:传统广播电视面临着巨大的生存压力,电视数字化是广播电视发展的必然趋势,是继黑白电视到彩色电视后的又一次革命,本文介绍了数字电视的现状,对国内数字电视的发展前景提出了自己的观点。
【关键词】:数字电视;模拟电视;高清晰电视;机顶盒;
当今世界,信息化、网络化是现代社会显著标志之一,而广播电视数字化则是信息化的主要组成部分。数字电视以其高清晰、高保真、低能耗、抗干扰、频道利用率高、功能多样性以及保密性好等多重优点,受到业者和受众的普遍推崇。因此以有线、卫星、地面数字电视为先导的广播电视数字化得到各国政府和市场的推动得以迅猛的发展。
一
模拟电视简称为ATV,现有主要用于地面波电视广播的NTSC、PAL、SECAM 和用于卫星电视广播的MAC等四种制式,已有半个世纪以上的历史。四种制式的主要区别只是彩色信号的处理方式不同。从扫描格式上分,只有525行60场隔行扫描和625行50场隔行扫描两种扫描方式,各种制式的视频带宽基本相同。现行的模拟电视,由于信号的产生、传输、接收、信号处理一直到图像的重现,整个过程都是在模拟信号的体制下完成的,这种体制采取时间轴取样,每帧都是在垂直方向取样,以残留边带调幅制传送图像信号,为压缩频带,将每一帧分为奇,偶两场,接收端采用隔行扫面方式重现图像等。因此,现行的模拟电视存在先天不足。
有线数字电视是相对于模拟电视而言的,数字电视又称数码电视,它是指从电视摄(信号源)开始,就将视频信号数字化,而后发射、传输、接收、整个系统处理的都是数字信号。几件根据MPEG-2标准,采用了数字图像压缩编码和数字伴音压缩编码技术、信道纠错编码(FEC)技术、数字多路复用技术及适用于各种传输信道(卫星、电缆、地面辐射)的调制解调技术等。它和传统的模拟电视相比,其优点占绝对优势,信号是以二进制编码的“0”或“1”形式出现,因此,不受电源波动和器件非线性影响,除了信号稳定型以外,还有很多优点
二
这里所说的数字电视,包括数字式高清晰电视(HDTV,1000线左右的分辨率)、数字化的常规标准清晰度电视(SDTV,5000线左右的分辨率)以及VHS质量的家用低清晰度电视(LDTV)。在美国统称先进电视(ATV),在欧洲称为数字电视广播(DVB)。
目前还没有国际统一的HDTV通用标准。美国、加拿大、韩国、台湾、阿根廷等同意使用一种由ATSC工业集团建议的制式。欧洲国家和澳大利亚则使用另一种称为DVB-T的系统。两者的信号传输方式和编码方式均不相同,相互之间是不兼容的。而日本又另起炉灶,他们自1989 年以来已开始播放了一种完全不同的模拟HDTV,但在1997 年又决定实行数字化,日本的HDTV系统到2003年将会改为导DVB-T相似但却不完全一样的制式。
美国在数字电视系统方面的研究起步最早,投入的科技力量也很大,1982年有5个工业学术社团组织(EIA、IEEE、NAB、NCTA、SMPIE)共同建立了“先进制式委员会”,简称ATSC,1996年12月26日美国联邦通信委员会(FCC)批准了由ATSC制定的主要用于数字电视地面广播的标准,简称ATSC 8VSB。1997年4月,FCC为全美1650个电视台指派了用于数字电视广播的频道,1998年圣诞接就有电视台开始正式的数字电视地面广播(HDTV和SDTV)。美国的ATSC标准包括视频编码、输入格式、扫面格式和预处理、视频编码压缩及参数,音频编码、输入格式和预处理、编码压缩及参数,服务业务服用,传输层特性及规范等此标准参数共有18中(表1)。可见, ATSC 标准应用面较广,不但用于HDTV 数字电视系统、SDTV 数字电视系统, 而且还包含了电脑画面的规格, 这样, 就要彼此兼顾, 加之高清晰度数字摄像及演播设备都十分昂贵, 其普及速度不如单独的数字电视系统标准, 尽管如此, 美国数字电视的发展速度并未减慢。目前, 美国的数字电视覆盖率达到了70 %以上, 每家电视台至少开播一个数字电视频道。到2006 年停止模拟NTSC 制电视广播, 全部改为ATSC 制数字电视广播。对于非商业性的广播在2003 年5月1 日前全部实现数字化。
三
数字电视是高科技的产物,数字电视是指电视节目的采集、制作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字技术。与模拟电视相比,数字电视在技术上具有以下优势和特点:现有模拟电视频道带宽为8 MHz,只能传送1套普通的模拟电视节目。采用数字电视后,1个频道内就能传送1~8套数字电视节目(随着编码技术的改进,传送数量还会进一步提高),电视频道利用率大大提高;清晰度高,音频效果好,抗干扰能力强。在同样覆盖范围内,数字电视的发射功率要比模拟电视小一个数量级;可以实现移动接收、便携接收及各种数据增值业务,实现视频点播等各种互动电视业务,实现加密/解密和加扰/解扰功能,保证通信的隐秘性及收费业务;系统采用了开放的中间件技术,能实现各种交互式应用,可与计算机网络及互联网等互通互连;易于实现信号存储,而且存储时间与信号的特性无关,易于开展多种增值业务;由于保留了现有模拟电视视频格式,用户端仅需加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目,利于系统的平稳过渡,减少消费者的经济负担。
早在1996年,我国便开始了数字电视的研究工作,数字电视被列人原国家科委“八五”重大科技产业工程项目,并成立了数字高清晰度电视的总体组。1999年10月,高清晰度方案被成功用于国庆50周年大典的数字电视现场直播。后国家将数字电视发展计划纳入“十五”高新技术的12个重大专项之列,数字电视研究工作全面启动。为此,制定了适合我国使用的数字电视的标准。
信源编码技术标准:中国的数字音视频编解码标准工作组制定了面向数字电视和高清激光视盘播放机的AVS标准。该标准与MPEG-2标准完全兼容,也可以兼容MPEG-4AVC/H.264国际标准基本层,其压缩水平可达MPEG-2标准的2-3倍。 信道传输技术标准:中国的卫星数字电视标准采用欧洲DVB—S标准。中国有线数字电视的标准还在报批过程中,大中型城市有线电视台多采用欧洲的DVB-T标准在试播。中国的地面数字电视标准方案目前还在制定过程之中。
条件接收系统标准(CA)、用户管理系统(SMC)已制定完成。
四
数字电视和现行的模拟电视最大的区别是数字电视的图像清晰而稳定,在覆盖区域内图像质量不会因信号传输距离的远近而变化,在信号传输整个过程中外界的噪声干扰都不会影响电视图像。而模拟电视会随着信号传输距离越远,图像质量越差。近年来,技术开发实力较强的企业开始在视频处理电路中采用数字技术处理信号,提高了模拟电路的性能。例如:使模拟电视的行频、场频提高,实现逐行扫描和倍场(100HZ)扫描,以消除闪烁和提高图像质量。但是这同前面提到的数字电视在工作原理上是完全不同的,其效果还是比数字电视差很多。例如:高清晰度电视的显示格式1920×1080i图像像素密度可达135电影胶卷的图像质量。数字电视还具有多种清晰度等级不同的图像显示格式。我国的高清显示格式为1920×1080i/50HZ隔行扫描,而美国的高清晰度电视显示格式有1920×1080i/60Hz隔行扫描,1280×720P/60Hz逐行扫描,标准清晰度显示格式有720×480P/60Hz逐行扫描,这些都是模拟电视所没有的。
数字电视就是拍摄、编辑、制作、播出、传输、接收等电视信号播出和接收的全过程都使用数字技术。数字高清晰度电视是数字电视(DTV)标准中最高级的一种,简称为HDTV。
数字电视具有优质的音响系统,在接收模拟电视时,具有高、低调整、左右声道平衡,环绕声、等响度控制开关等功能。在有丽音广播的地区,可由遥控器控制,设为自动丽音状态,此时可根据电视的广播自动识别有无丽音。
数字电视包括数字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为高清晰度电视的简称,图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平;SDTV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。
我国已于1999年10月1日进行过建国50大庆阅兵的数字高清晰电视节目试播。开发适合我国国情的HDTV已成为彩电行业的当务之急。
总而言之,数字电视就是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的,数字信号的传播速率是每秒19.39兆字节,如此大的数据流的传递保证了数字电视的高清晰度,克服了模拟电视的先天不足。同时还由于数字电视可以允许几种制式信号的同时存在,每个数字频道下又可分为几个子频道,从而既可以用一个大数据流--每秒19.39兆字节,也可将其分为几个分流,例如4个,每个的速度就是每秒4.85兆字节,这样虽然图像的清晰度要大打折扣,却可大大增加信息的种类,满足不同的需求。例如在转播一场体育比赛时,观众需要高清晰度的图像,电视台就应采用每秒19.39兆字节的传播;而在进行新闻广播时,观众注意的是新闻内容而不是播音员的形象,所以没必要采用那么高的清晰度,这时只需每秒3兆字节的速度就可以了,剩下16.39兆字节可用来传输别的内容。
在数字化电视快速发展的这几年,国内各大彩电巨头迫不及待地纷纷出笼产品战略规划,爆发了一场"数字高清"大战。围绕数字电视展开的争夺,彩电厂商从抽象概念炒作走向具体技术的大比武,"数字高清"正成为彩电市场的主导概念和风向标,
高清电视的诞生和普及,被视为和二十年前出现的彩色电视一样,是第二场电视革命。而随着央视高清在2005年9月的试播,以及2006年元旦央视"高清影视"及上海文广的"新视觉"正式播出,我国的高清电视真正的拉开了大幕,高清电视(HDTV)成为传媒产业值得一书的话题,它正以蓬勃的姿态朝着我们迎面走来。
对于每一个拥有高清电视机的家庭,要收看真正意义上的高清电视,必须具备四个条件:高清电视节目内容、高清节目传输系统、高清机顶盒和高清电视机。高品质的节目内容需要通过精密的高清技术传播系统传送到用户,并最终通过符合技术标准的高端接收设备--高清电视机和机顶盒,才能让观众真正领略到高清电视的魅力。所以,光有高清电视机是不够的,必须要电视台制作高清节目,有线网络公司传输数字高清信号,用户购买高清机顶盒和高清电视机,才能真正享受高清电视。物理设备一应俱全后,才可以采取按月付费的方式收看到高清电视节目。也就是说,仅仅靠高清电视机去收看模拟电视节目(就是现在的免费电视节目),事实上看到的根本不是“高清电视”。
【关键词】:数字电视;模拟电视;高清晰电视;机顶盒;
当今世界,信息化、网络化是现代社会显著标志之一,而广播电视数字化则是信息化的主要组成部分。数字电视以其高清晰、高保真、低能耗、抗干扰、频道利用率高、功能多样性以及保密性好等多重优点,受到业者和受众的普遍推崇。因此以有线、卫星、地面数字电视为先导的广播电视数字化得到各国政府和市场的推动得以迅猛的发展。
一
模拟电视简称为ATV,现有主要用于地面波电视广播的NTSC、PAL、SECAM 和用于卫星电视广播的MAC等四种制式,已有半个世纪以上的历史。四种制式的主要区别只是彩色信号的处理方式不同。从扫描格式上分,只有525行60场隔行扫描和625行50场隔行扫描两种扫描方式,各种制式的视频带宽基本相同。现行的模拟电视,由于信号的产生、传输、接收、信号处理一直到图像的重现,整个过程都是在模拟信号的体制下完成的,这种体制采取时间轴取样,每帧都是在垂直方向取样,以残留边带调幅制传送图像信号,为压缩频带,将每一帧分为奇,偶两场,接收端采用隔行扫面方式重现图像等。因此,现行的模拟电视存在先天不足。
有线数字电视是相对于模拟电视而言的,数字电视又称数码电视,它是指从电视摄(信号源)开始,就将视频信号数字化,而后发射、传输、接收、整个系统处理的都是数字信号。几件根据MPEG-2标准,采用了数字图像压缩编码和数字伴音压缩编码技术、信道纠错编码(FEC)技术、数字多路复用技术及适用于各种传输信道(卫星、电缆、地面辐射)的调制解调技术等。它和传统的模拟电视相比,其优点占绝对优势,信号是以二进制编码的“0”或“1”形式出现,因此,不受电源波动和器件非线性影响,除了信号稳定型以外,还有很多优点
二
这里所说的数字电视,包括数字式高清晰电视(HDTV,1000线左右的分辨率)、数字化的常规标准清晰度电视(SDTV,5000线左右的分辨率)以及VHS质量的家用低清晰度电视(LDTV)。在美国统称先进电视(ATV),在欧洲称为数字电视广播(DVB)。
目前还没有国际统一的HDTV通用标准。美国、加拿大、韩国、台湾、阿根廷等同意使用一种由ATSC工业集团建议的制式。欧洲国家和澳大利亚则使用另一种称为DVB-T的系统。两者的信号传输方式和编码方式均不相同,相互之间是不兼容的。而日本又另起炉灶,他们自1989 年以来已开始播放了一种完全不同的模拟HDTV,但在1997 年又决定实行数字化,日本的HDTV系统到2003年将会改为导DVB-T相似但却不完全一样的制式。
美国在数字电视系统方面的研究起步最早,投入的科技力量也很大,1982年有5个工业学术社团组织(EIA、IEEE、NAB、NCTA、SMPIE)共同建立了“先进制式委员会”,简称ATSC,1996年12月26日美国联邦通信委员会(FCC)批准了由ATSC制定的主要用于数字电视地面广播的标准,简称ATSC 8VSB。1997年4月,FCC为全美1650个电视台指派了用于数字电视广播的频道,1998年圣诞接就有电视台开始正式的数字电视地面广播(HDTV和SDTV)。美国的ATSC标准包括视频编码、输入格式、扫面格式和预处理、视频编码压缩及参数,音频编码、输入格式和预处理、编码压缩及参数,服务业务服用,传输层特性及规范等此标准参数共有18中(表1)。可见, ATSC 标准应用面较广,不但用于HDTV 数字电视系统、SDTV 数字电视系统, 而且还包含了电脑画面的规格, 这样, 就要彼此兼顾, 加之高清晰度数字摄像及演播设备都十分昂贵, 其普及速度不如单独的数字电视系统标准, 尽管如此, 美国数字电视的发展速度并未减慢。目前, 美国的数字电视覆盖率达到了70 %以上, 每家电视台至少开播一个数字电视频道。到2006 年停止模拟NTSC 制电视广播, 全部改为ATSC 制数字电视广播。对于非商业性的广播在2003 年5月1 日前全部实现数字化。
三
数字电视是高科技的产物,数字电视是指电视节目的采集、制作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字技术。与模拟电视相比,数字电视在技术上具有以下优势和特点:现有模拟电视频道带宽为8 MHz,只能传送1套普通的模拟电视节目。采用数字电视后,1个频道内就能传送1~8套数字电视节目(随着编码技术的改进,传送数量还会进一步提高),电视频道利用率大大提高;清晰度高,音频效果好,抗干扰能力强。在同样覆盖范围内,数字电视的发射功率要比模拟电视小一个数量级;可以实现移动接收、便携接收及各种数据增值业务,实现视频点播等各种互动电视业务,实现加密/解密和加扰/解扰功能,保证通信的隐秘性及收费业务;系统采用了开放的中间件技术,能实现各种交互式应用,可与计算机网络及互联网等互通互连;易于实现信号存储,而且存储时间与信号的特性无关,易于开展多种增值业务;由于保留了现有模拟电视视频格式,用户端仅需加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目,利于系统的平稳过渡,减少消费者的经济负担。
早在1996年,我国便开始了数字电视的研究工作,数字电视被列人原国家科委“八五”重大科技产业工程项目,并成立了数字高清晰度电视的总体组。1999年10月,高清晰度方案被成功用于国庆50周年大典的数字电视现场直播。后国家将数字电视发展计划纳入“十五”高新技术的12个重大专项之列,数字电视研究工作全面启动。为此,制定了适合我国使用的数字电视的标准。
信源编码技术标准:中国的数字音视频编解码标准工作组制定了面向数字电视和高清激光视盘播放机的AVS标准。该标准与MPEG-2标准完全兼容,也可以兼容MPEG-4AVC/H.264国际标准基本层,其压缩水平可达MPEG-2标准的2-3倍。 信道传输技术标准:中国的卫星数字电视标准采用欧洲DVB—S标准。中国有线数字电视的标准还在报批过程中,大中型城市有线电视台多采用欧洲的DVB-T标准在试播。中国的地面数字电视标准方案目前还在制定过程之中。
条件接收系统标准(CA)、用户管理系统(SMC)已制定完成。
四
数字电视和现行的模拟电视最大的区别是数字电视的图像清晰而稳定,在覆盖区域内图像质量不会因信号传输距离的远近而变化,在信号传输整个过程中外界的噪声干扰都不会影响电视图像。而模拟电视会随着信号传输距离越远,图像质量越差。近年来,技术开发实力较强的企业开始在视频处理电路中采用数字技术处理信号,提高了模拟电路的性能。例如:使模拟电视的行频、场频提高,实现逐行扫描和倍场(100HZ)扫描,以消除闪烁和提高图像质量。但是这同前面提到的数字电视在工作原理上是完全不同的,其效果还是比数字电视差很多。例如:高清晰度电视的显示格式1920×1080i图像像素密度可达135电影胶卷的图像质量。数字电视还具有多种清晰度等级不同的图像显示格式。我国的高清显示格式为1920×1080i/50HZ隔行扫描,而美国的高清晰度电视显示格式有1920×1080i/60Hz隔行扫描,1280×720P/60Hz逐行扫描,标准清晰度显示格式有720×480P/60Hz逐行扫描,这些都是模拟电视所没有的。
数字电视就是拍摄、编辑、制作、播出、传输、接收等电视信号播出和接收的全过程都使用数字技术。数字高清晰度电视是数字电视(DTV)标准中最高级的一种,简称为HDTV。
数字电视具有优质的音响系统,在接收模拟电视时,具有高、低调整、左右声道平衡,环绕声、等响度控制开关等功能。在有丽音广播的地区,可由遥控器控制,设为自动丽音状态,此时可根据电视的广播自动识别有无丽音。
数字电视包括数字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为高清晰度电视的简称,图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平;SDTV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。
我国已于1999年10月1日进行过建国50大庆阅兵的数字高清晰电视节目试播。开发适合我国国情的HDTV已成为彩电行业的当务之急。
总而言之,数字电视就是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的,数字信号的传播速率是每秒19.39兆字节,如此大的数据流的传递保证了数字电视的高清晰度,克服了模拟电视的先天不足。同时还由于数字电视可以允许几种制式信号的同时存在,每个数字频道下又可分为几个子频道,从而既可以用一个大数据流--每秒19.39兆字节,也可将其分为几个分流,例如4个,每个的速度就是每秒4.85兆字节,这样虽然图像的清晰度要大打折扣,却可大大增加信息的种类,满足不同的需求。例如在转播一场体育比赛时,观众需要高清晰度的图像,电视台就应采用每秒19.39兆字节的传播;而在进行新闻广播时,观众注意的是新闻内容而不是播音员的形象,所以没必要采用那么高的清晰度,这时只需每秒3兆字节的速度就可以了,剩下16.39兆字节可用来传输别的内容。
在数字化电视快速发展的这几年,国内各大彩电巨头迫不及待地纷纷出笼产品战略规划,爆发了一场"数字高清"大战。围绕数字电视展开的争夺,彩电厂商从抽象概念炒作走向具体技术的大比武,"数字高清"正成为彩电市场的主导概念和风向标,
高清电视的诞生和普及,被视为和二十年前出现的彩色电视一样,是第二场电视革命。而随着央视高清在2005年9月的试播,以及2006年元旦央视"高清影视"及上海文广的"新视觉"正式播出,我国的高清电视真正的拉开了大幕,高清电视(HDTV)成为传媒产业值得一书的话题,它正以蓬勃的姿态朝着我们迎面走来。
对于每一个拥有高清电视机的家庭,要收看真正意义上的高清电视,必须具备四个条件:高清电视节目内容、高清节目传输系统、高清机顶盒和高清电视机。高品质的节目内容需要通过精密的高清技术传播系统传送到用户,并最终通过符合技术标准的高端接收设备--高清电视机和机顶盒,才能让观众真正领略到高清电视的魅力。所以,光有高清电视机是不够的,必须要电视台制作高清节目,有线网络公司传输数字高清信号,用户购买高清机顶盒和高清电视机,才能真正享受高清电视。物理设备一应俱全后,才可以采取按月付费的方式收看到高清电视节目。也就是说,仅仅靠高清电视机去收看模拟电视节目(就是现在的免费电视节目),事实上看到的根本不是“高清电视”。