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什麽是數字電視?液晶電視是數字電視嗎?

數字電視的概念

數字電視是指從演播室到傳輸、發射、接收的所有環節都使用數字電視信號,或者系統內的所有信號都通過0、1組成的數字流傳輸,數字信號的傳輸速率為每秒19.39兆字節。如此大的數據流傳輸保證了數字電視的高清晰度,克服了模擬電視固有的缺點。同時,由於數字電視可以允許幾個標準信號同時存在,所以每個數字頻道可以分成幾個子頻道,這樣就可以使用壹個大的數據流——19.39兆每秒,也可以分成幾個子流,比如四個,每個子流的速度為4.85兆每秒,這樣雖然圖像的清晰度大大降低,但信息的種類可以大大增加,以滿足不同的需要。比如轉播壹場體育比賽,觀眾需要高清圖像,電視臺應該采用每秒19.39兆的傳輸;新聞聯播,觀眾關註的是新聞內容而不是播音員的形象,沒必要采用這麽高的清晰度。此時每秒只需要3兆,剩下16.39兆傳輸其他內容。

如今,數字電視是人們談論最多的熱門話題之壹。由於數字電視是壹個新生事物,壹些相關報道和文章中出現了“數字電視”、“全數字電視”、“全媒體電視”、“多媒體電視”等似是而非的概念,使公眾感到困惑和不知所措。其實“數字電視”的含義並不是指我們普通家庭中的電視機,而是指在電視信號的處理、傳輸、發射和接收過程中使用數字信號的電視系統或電視設備。具體傳輸過程是:將電視臺發送的圖像和聲音信號進行數字壓縮和調制,形成數字電視信號,通過衛星、地面廣播或有線電纜傳輸,再由數字電視接收,通過數字解調和數字視音頻解碼,恢復原始圖像和聲音。由於全程采用數字技術處理,信號損耗小,接收效果好。

數字電視的原理

電視的視音頻信號數字化後,數據量非常大,不利於傳輸,因此數據壓縮技術成為關鍵。數據壓縮技術有兩種實現方式:壹種是在信源編碼過程中進行壓縮。IEEE的MPEG專家組已經開發並制定了ISO/IEC 13818(MPEG-2)國際標準。MPEG-2可以滿足從家庭質量到廣播質量以及要廣播的HDTV質量的不同要求,應用非常廣泛。它支持多種格式,如標準分辨率為16:9的寬屏和高清電視。從DVD進入家庭到廣播電視的衛星電視和微波傳輸都采用這個標準。二是改進信道編碼,發展新的數字調制技術,提高單位帶寬的數據傳輸速率。例如,在歐洲DVB數字電視系統中,數字衛星電視系統(DVB-S)采用正交相移鍵控調制(OPSK);數字有線電視系統(DVB-C)采用正交幅度調制(QAM);數字地面開路電視系統(DVB-T)采用更復雜的編碼正交頻分復用調制(COFDM)。

數字電視的分類

數字電視可以按以下方式分類:

(1)按信號傳輸方式可分為地面無線傳輸(地面數字電視)、衛星傳輸(衛星數字電視)、有線傳輸(有線數字電視)三種。

(2)按產品類型可分為數字電視顯示器、數字電視機頂盒和集成數字電視接收機。

(3)按清晰度分類:可分為低清晰度數字電視(圖像水平清晰度大於250線)、標清數字電視(圖像水平清晰度大於500線)和高清數字電視(圖像水平清晰度大於800線,即HDTV)。VCD的圖像格式屬於低清晰度數字電視(LDTV)的水平,DVD的圖像格式屬於標清數字電視(SDTV)的水平。

(4)按顯示屏格式分類:可分為4: 3格式比例和16: 9格式比例兩種。

(5)按掃描線數量(顯示格式)可分為HDTV掃描線(1000線以上)和SDTV掃描線(600-800線)。

數字電視的優勢

與原來的模擬電視技術相比,數字電視技術有以下優點:

(l)信號雜波比與連續處理次數無關。數字化的電視信號由幾個比特的兩個二進制電平表示。因此,在連續處理或傳輸過程中,只要雜波幅度不超過某壹額定水平,就可能通過數字信號再生將其消除。即使某個雜波電平超過額定電平,造成錯誤,也可以通過糾錯編解碼技術進行糾正。因此,在數字信號傳輸過程中,信噪比不會降低。在模擬信號的處理和傳輸中,每次都可能引入新的雜波。為了保證最終輸出有足夠的信噪比,需要對各種處理設備提出更高的信噪比要求。模擬信號要求信噪比> 40dB,而數字信號只要求信噪比> 20dB。在傳輸過程中,模擬信號的噪聲逐漸積累,而數字信號在傳輸過程中,沒有新的噪聲產生,即信噪比基本不變。

(2)可以避免系統非線性失真的影響。在模擬系統中,非線性失真會對圖像造成明顯的損害。

(3)數字設備的輸出信號穩定可靠。因為數字信號只有兩個電平,即“0”和“L”,所以“L”電平的幅度只需要滿足在處理電路中可能被識別為“L”電平的要求,大壹點或小壹點都無所謂。

(4)易於存儲信號,存儲時間與信號的特性無關。近年來,隨著大規模集成電路(半導體存儲器)的發展,可以存儲多幀電視信號,從而完成模擬技術無法實現的處理功能。例如,可以利用幀存儲器實現幀同步和格式轉換,獲得各種新的電視圖像特效。

(5)由於采用了數字技術,配合計算機可以實現設備的自動控制和調節。

(6)數字技術可以實現時分復用,充分利用信道容量,利用數字電視信號中行、場的消隱時間實現圖文電視。

(7)數字調制後,壓縮的數字電視信號可以在開路中播放。在設計的服務區(地面廣播),觀眾將大概率實現“無差錯接收”(發送“0”接收“0”,發送“L”接收“L”),接收到的電視圖像和聲音質量非常接近演播室的質量。

(8)可以合理利用各種類型的頻譜資源。就地面廣播而言,數字電視可以啟用模擬電視?quot禁忌頻道被禁止,以後可以采用“單頻網”的技術。比如L電視節目,只占用相同的1數字電視頻道,覆蓋全國。此外,現有的6MHz模擬電視頻道可用於傳輸L套數字高清電視節目或4-6套高質量的數字常規電視節目,或16-24套與家用VHS錄像機同等質量的數字電視節目。

(9)在同步傳輸模式(STM)通信網絡中,可以實現多種業務的“動態組合”。比如在數字高清電視節目中,經常會出現圖像細節較少的時刻。此時,由於壓縮圖像數據量較小,其他服務(如電視節目指南、傳真、電子遊戲軟件等。)可以插入,不需要插入大量無意義的“填充位”。

(10)易於實現加密/解密和加擾/解擾技術,便於專業應用(包括軍事)和廣播應用(特別是各種收費業務)。

(ll)具有可擴展性、可伸縮性和互操作性,便於在各種通信信道,特別是異步傳輸模式(ATM)網絡中傳輸,也便於與計算機網絡通信。

(12)可與計算機“集成”,形成壹種多媒體計算機系統,它將成為未來國家信息基礎設施(NII)的重要組成部分。

數字電視技術

(1)數字電視廣播流程及實現手段

數字電視廣播的信號流程包括制作(編輯)、信號處理、播放(傳輸)和接收(顯示)幾個過程。

目前用於制作數字節目的主要手段有:數碼相機和數碼攝像機、電腦、數字編輯機和數字字幕機;用於數字信號處理的手段有:數字信號處理技術(DSP)、壓縮、解壓縮、縮放等技術;用於傳輸的手段有:地面廣播傳輸、有線電視(或光纜)傳輸、衛星廣播(DSS)、寬帶綜合業務網(ISDN)、DVD等。用於接收顯示的裝置包括陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器、等離子顯示器和投影顯示器(包括前投影和後投影)。

視頻編碼技術的主要作用是完成圖像壓縮,將數字電視的信號傳輸容量從995Mbit/s降低到20 ~ 30 Mbit/s,視頻編碼計算主要有以下客觀依據:

(1)圖像時間的相關性。視頻信號由連續的圖像組成,相鄰圖像之間有很多相關性。找出這些相關性可以減少信息量。

(2)圖像空間的相關性。例如,圖像中有壹個很大的單壹顏色,因此沒有必要存儲所有的像素。

(3)人眼的視覺特性。人眼對原始圖像的失真有不同的敏感程度,對不敏感和不相關的信息給予更大的失真處理,即使這些信息全部丟失,人眼也未必察覺得到;相反,人眼敏感的信息應該盡可能地失真。

(4)事件之間的統計特征。事件的概率越小,其熵值越大,說明信息量越大,需要分配的碼字越長;另壹方面,出現的概率越大,其熵值越小,只需要分配更短的碼字。

和視頻編解碼壹樣,音頻編解碼的主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號數字化後,信息量遠大於模擬傳輸,所以數字電視的聲音不能像模擬電視那樣直接傳輸,而需要多壹個壓縮編碼過程。

音頻信號的壓縮編碼主要利用人耳的聽覺特性。

(1)聽覺的掩蔽效應。在人類聽覺中,壹種聲音的存在掩蓋了另壹種聲音的存在。掩蔽效應是壹種復雜的心理和生理現象,包括人耳的頻域掩蔽效應和時域掩蔽效應。

(2)人耳對聲音的方向性特征。對於2KHZ以上的高頻聲音信號,人耳很難判斷其方向性,所以立體聲收音機的高頻部分不需要重復存儲。

數字圖像編碼已經有三個國際標準,主要是視頻會議的H.261,靜止圖像的JPMG和連續圖像的MPEG。

美國、歐洲和日本在高清電視視頻壓縮編碼的標準上存在差異,都采用MPEG-2標準。MPEG(運動圖像專家組)的意思是“運動圖像專家組”。壓縮信息可以由計算機處理,並在現有和未來的電視廣播頻道中分發。

在音頻編碼方面,歐洲和日本采用了MPEG-2標準。美國采用了杜比的AC-3方案,MPEG-2是備用方案。

對於我們國家來說,將來會像美國、歐洲、日本壹樣,采用MPEG-2標準作為信源編解碼標準。

(3)數字電視復用系統

數字電視復用系統是高清晰度電視的關鍵部分之壹。從發送方的信息流方向看,它將編碼器發送的視頻、音頻、輔助數據等數據比特流經過處理後組合成單壹的串行比特流,發送到信道編碼和調制。接收端正好與這個過程相反。

模擬電視系統中沒有多路復用器。在數字電視中,復用器通過打包器(這是壹種通俗的說法,其實是數據分組)將音頻、視頻和輔助數據的碼流打包,然後組合成壹個通道。目前網絡通信的數據都是按照壹定的格式打包傳輸的。HDTV數據的封裝將使其具有可擴展性、分類性和交互性的基礎。

付費電視是現在和未來電視發展的壹個方向。多路復用器可以對打包的節目信息進行加擾以使其隨機化,並且接收器只有在擁有密鑰的情況下才能對其進行解擾。

在高清電視復用傳輸標準方面,美國、歐洲、日本沒有區別,都采用MPEG-2標準。美國有MPEG-2解復用的專用芯片。恐怕我國也會采用MPEG-2作為復用傳輸的標準。

HDTV包的長度是188字節,正好是ATM信元的整數倍。在未來,以光纖為傳輸介質,以ATM為信息傳輸方式的寬帶綜合業務數字網很可能成為未來“信息高速公路”的主要設施。四個ATM信元可以用來完整地傳輸壹個HDTV傳輸分組,因此可以實現HDTV和ATM之間的方便接口。

(4)數字電視頻道編解碼和調制解調。

數字電視信道編碼和調制解調的目的是通過糾錯編碼、網格編碼、均衡等技術提高信號的抗幹擾能力,通過調制將傳輸信號放在載波或脈沖序列上,為傳輸做準備。目前各國數字電視的標準無法統壹,主要是指這方面的差異,包括糾錯、均衡等技術的差異,帶寬的差異,尤其是調制方式的差異。

數字傳輸的常用調制方法有:

正交調幅(QAM):調制效率高,要求傳輸路徑的信噪比高,適合有線電視傳輸。

鍵控相移調制(QPSK):調制效率高,傳輸路徑信噪比低,適用於衛星廣播。

殘留邊帶調制(VSB):抗多徑傳播效果好(即鬼影消除效果好),適合地面廣播。

編碼正交頻分調制(COFDM):具有良好的抗多徑傳播效果和同頻幹擾,適用於地面廣播和同頻網絡廣播。

美國的地面電視廣播仍占其電視業務的壹半以上。因此,美國在發展高清電視時,首先考慮的是如何通過地面廣播網絡進行傳播,並提出了基於數字高清電視的標準——ATSC。美國HDTV地面廣播頻道帶寬為6MHZ,調制為8VSB。預計美國的衛星廣播電視將采用QPSK調制,有線電視將采用QAM或VSB調制。

從1995開始,歐洲先後頒布了數字電視地面廣播(DVB-T)、數字電視衛星廣播(DVB-S)和數字電視有線廣播(DVB-C)標準。歐洲數字電視首先考慮的是衛星頻道,采用QPSK調制。歐洲地面廣播數字電視采用COFDM調制,帶寬8M。歐洲有線數字電視采用QAM調制。

日本數字電視首先考慮的是衛星頻道,采用QPSK調制。並於1999年發布了數字電視標準——ISDB。

數字電視的使用

在數字電視中,采用了雙向信息傳輸技術,增加了交互能力,賦予了電視許多全新的功能,使人們可以根據自己的需求獲得各種網絡服務,包括視頻點播、網上購物、遠程教學、遠程醫療等新服務,使電視成為名副其實的信息家電。

數字電視提供的最重要的服務是視頻點播(VOD)。視頻點播是壹種全新的電視觀看方式。與傳統電視不同,用戶只能被動地觀看電視臺播出的節目。提供了更大的自由度、更多的選擇、更強的互動能力,傳達了用戶的需求和點,有效提高了節目的參與性、互動性和針對性。因此可以預見,未來電視的發展方向是朝著點播模式的方向發展。數字電視還提供其他服務,包括數據傳輸、圖形廣播、互聯網接入等。用戶可以用電視進行真實的股票交易、信息查詢、網上沖浪等。,賦予了電視新的用途,拓展了電視的功能,讓電視從壹個封閉的窗口變成了壹個交流的窗口。

數字和付費電視

△數字電視不等於付費電視。

事實上,數字電視不等於付費電視。數字電視的概念是指節目從拍攝、編輯、播出、傳輸到接收的全過程都用數字技術實現。包括數字攝像、數字制作、數字編碼、數字調制和數字接收等。,達到高質量傳輸電視信號的目的。此外,數字電視還具有豐富的信息服務廣播功能和交互性。

從數字電視發展的年表來看,很明顯,直到2015年模擬數字信號的廣播在中國終止,不僅僅是付費電視用戶的發展,還有公共頻道(傳統電視)的數字化。目前,大多數商家認為數字電視等同於付費電視,這與現實有所偏差。

△數字電視可以搭配付費電視。

事實上,數字電視不僅可以與付費電視同行,而且與付費電視在同壹軌道上運行是未來國內外數字電視發展的壹個趨勢。采用這種發展模式的電視臺,既能占領付費電視市場,又能順應技術趨勢,逐步滿足數字廣播的需求。在這個過程中,整合各種資源,形成新的網絡-平臺關系極為重要。

電視臺希望通過付費頻道的建設,擁有壹個數字電視平臺,而公共頻道盡量延遲數字化,有利於電視臺利用數字電視實現收益。壹旦達到政府規定的時限,公開渠道就可以順利轉移到數字平臺。

△付費電視“內容為王”

其實付費電視時代強調的是“內容為王”。“付費電視成敗的關鍵在於內容而非技術。”在談到付費電視的盈利前景時,央視副臺長李曉明如此斷言。數字化是必然趨勢,而且隨著技術的成熟和進步,互聯網的圖像和聲音傳輸水平將與電視競爭,使電視失去視音頻同時傳輸的優勢。所以真正吸引觀眾的才是內容,會和以往有很大的不同。有業內人士認為,普通人不會僅僅為了看更清晰的節目而付費,也不會僅僅因為妳播出的電視節目有壹些簡單的互動形式而付費。“在壹般地區能收到十幾個頻道的情況下,有多少人願意邊看電視邊往機頂盒裏送錢?”有專家提出了這樣的疑問。歸根結底,觀眾關心的根本是能看到什麽樣的內容,否則不會付費。因此可以預見,付費電視推廣的最大瓶頸在於如何推廣與盈利與否直接相關的收費模式,而收費模式取決於播出內容。

數字電視的前景

全球通信和信息技術的快速發展將導致整個電視廣播產業鏈的變革,而數字電視是這壹變革中的關鍵環節。隨著電視廣播的全面數字化,傳統的電視媒體將在技術和功能上逐漸與信息和通信領域的其他手段融合,從而形成壹個嶄新而龐大的數字電視產業。這壹新興產業引起了廣泛關註。發達國家根據自己的國情,制定了模擬電視向數字電視的過渡計劃和產業目標。數字電視被各國視為新世紀的戰略技術。數字電視成為電信引爆後的又壹個“熱點”。

電視數字化是電視發展史上的又壹次重大技術革命。數字電視不僅是壹個由標準、設備和節目源制作支持和匹配的技術體系,而且會對相關產業產生影響,促進其發展。

液晶不等於數字電視。