如今，數字電視是人們談論最多的熱鬧話題之壹。由於數字電視是種新鮮事物，壹些相關報道及文章介紹中出現似是而非的概念，諸如“數碼電視”、“全數字電視”、“全媒體電視”、“多媒體電視”等，造成大眾感到困惑，茫然不知所措。其實，“數字電視”的含義並不是指我們壹般人家中的電視機，而是指電視信號的處理、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。其具體傳輸過程是：由電視臺送出的圖像及聲音信號，經數字壓縮和數字調制後，形成數字電視信號，經過衛星、地面無線廣播或有線電纜等方式傳送，由數字電視接收後，通過數字解調和數字視音頻解碼處理還原出原來的圖像及伴音。因為全過程均采用數字技術處理，因此，信號損失小，接收效果好。
數字電視的原理
將電視的視音頻信號數字化後，其數據量是很大的，非常不利於傳輸，因此數據壓縮技術成為關鍵。實現數據壓縮技術方法有兩種：壹是在信源編碼過程中進行壓縮，IEEE的MPEG專家組已發展制訂了ISO/IEC13818(MPEG-2)國際標準，MPEG-2采用不同的層和級組合即可滿足從家庭質量到廣播級質量以及將要播出的高清晰度電視質量不同的要求，其應用面很廣，它支持標準分辨率16:9寬屏及高清晰度電視等多種格式，從進入家庭的DVD到衛星電視、廣播電視微波傳輸都采用了這壹標準。二是改進信道編碼，發展新的數字調制技術，提高單位頻寬數據傳送速率。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)采用正交調幅調制(QAM)；數字地面開路電視系統就(DVB-T)采用更為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幾種方式分類：
(1)按信號傳輸方式分類：可以分為地面無線傳輸(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)三類。
(2)按產品類型分類：可以分為數字電視顯示器、數字電視機頂盒、壹體化數字電視接收機。
(3)按清晰度分類：可以分為低清晰度數字電視(圖像水平清晰度大於250線)、標準清晰度數字電視(圖像水平清晰度大於500線)、高清晰度數字電視(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)水平，DVD的圖像格式屬於標準清晰度數字電視(SDTV)水平。
(4)按顯示屏幕幅型分類：可以分為4：3幅型比和16：9幅型比兩種類型。
(5)按掃描線數(顯示格式)分類：可以分為HDTV掃描線數(大於1000線)和SDTV掃描線數(600～800線)等。
數字電視的優點
數字電視技術與原有的模擬電視技術相比，有如下優點：
(l)信號雜波比和連續處理的次數無關。電視信號經過數字化後是用若幹位二進制的兩個電平來表示，因而在連續處理過程中或在傳輸過程中引入雜波後，其雜波幅度只要不超過某壹額定電平，通過數字信號再生，都可能把它清除掉，即使某壹雜波電平超過額定值，造成誤碼，也可以利用糾錯編、解碼技術把它們糾正過來。所以，在數字信號傳輸過程中，不會降低信雜比。而模擬信號在處理和傳輸中，每次都可能引入新的雜波，為了保證最終輸出有足夠的信雜比，就必須對各種處理設備提出較高信雜比的要求。模擬信號要求 S/N＞40dB，而數字信號只要求S/N＞20dB。模擬信號在傳輸過程中噪聲逐步積累，而數字信號在傳輸過程中，基本上不產生新的噪聲，也即信雜比基本不變。
(2)可避免系統的非線性失真的影響。而在模擬系統中，非線性失真會造成圖像的明顯損傷。
(3)數字設備輸出信號穩定可靠。因數字信號只有“0”、“l”兩個電平，“l”電平的幅度大小只要滿足處理電路中可能識別出是“l”電平就可，大壹點、小壹點無關緊要。
(4)易於實現信號的存儲，而且存儲時間與信號的特性無關。近年來，大規模集成電路(半導體存儲器)的發展，可以存儲多幀的電視信號，從而完成用模擬技術不可能達到的處理功能。例如，幀存儲器可用來實現幀同步和制式轉換等處理,獲得各種新的電視圖像特技效果。
(5)由於采用數字技術，與計算機配合可以實現設備的自動控制和調整。
(6)數字技術可實現時分多路，充分利用信道容量，利用數字電視信號中行、場消隱時間，可實現文字多工廣播(Teletext)。
(7)壓縮後的數字電視信號經數字調制後，可進行開路廣播，在設計的服務區內(地面廣播)，觀眾將以極大的概率實現“無差錯接收”(發“0”收“0”，發“ l”收“l”)，收看到的電視圖像及聲音質量非常接近演播室質量。
(8)可以合理地利用各種類型的頻譜資源。以地面廣播而言，數字電視可以啟用模擬電視?quot；禁用頻道(taboo channel)，而且在今後能夠采用“單頻率網絡”(single frequency network)技術，例如 l套電視節目僅占用同 1個數字電視頻道而覆蓋全國。此外，現有的 6MHz模擬電視頻道，可用於傳輸 l套數字高清晰度電視節目或者 4-6套質量較高的數字常規電視節目，或者 16-24套與家用 VHS錄像機質量相當的數字電視節目。
(9)在同步轉移模式(STM)的通信網絡中，可實現多種業務的“動態組合”(dynamic combination)。例如，在數字高清晰度電視節目中，經常會出現圖像細節較少的時刻。這時由於壓縮後的圖像數據量較少，便可插入其它業務(如電視節目指南、傳真、電子遊戲軟件等)，而不必插入大量沒有意義的“填充比特”。
(10)很容易實現加密／解密和加擾／解擾技術，便於專業應用(包括軍用)以及廣播應用(特別是開展各類收費業務)。
(ll)具有可擴展性、可分級性和互操作性，便於在各類通信信道特別是異步轉移模式(ATM)的網絡中傳輸，也便於與計算機網絡聯通。
(12)可以與計算機"融合"而構成壹類多媒體計算機系統，成為未來"國家信息基礎設施"(NII)的重要組成部分。
數字電視的技術
(1)數字電視廣播流程及實現手段
數字電視廣播，其信號流程包括制作(編輯)、信號處理、廣播(傳輸)和接收(顯示)幾個過程。
目前用於數字節目制作的手段主要有：數字攝像機和數字照像相機、計算機、數字編輯機、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)及寬帶綜合業務網(ISDN)、DVD等；用於接受顯示的手段有：陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器、等離子體顯示器、投影顯示(包括前投、背投)等。
視頻編碼技術主要功能是完成圖像的壓縮，使數字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為20～30Mbit/s。視頻編碼計算時主要有以下客觀依據：
(1)圖像時間的相關性。視頻信號由連續圖像組成，相鄰圖像有很多相關性，找出這些相關性就可減少信息量。
(2)圖像空間的相關性。例如圖像中有壹大塊單壹顏色，那麽不必把所有像素存貯。
(3)人眼的視覺特性。人眼對原始圖像各處失真敏感度不同，對不敏感的無關緊要的信息給予較大的失真處理，即使這些信息全部丟失了，人眼也可能覺察不到；相反，對人眼比較敏感的信息，則盡可能減少其失真。
(4)事件間的統計特性。事件發生的概率越小，則其熵值越大，表示信息量越大，需分配較長的碼字；反之，發生的概率越大，則其熵值越小，只需分配較短的碼字。
與視頻編解碼相同，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號數字化後，信息量比模擬傳輸狀態大得多，因而數字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸，而是要多壹道壓縮編碼工序。
音頻信號的壓縮編碼主要利用了人耳的聽覺特性。
(1)聽覺的掩蔽效應。在人的聽覺上，壹個聲音的存在掩蔽了另壹個聲音的存在，掩蔽效應是壹個較為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)人耳對聲音的方向特性。對於2KHZ以上的高頻聲音信號，人耳很難判斷其方向性，因而立體聲廣播的高頻部分不必重復存貯。
國際上對數字圖像編碼曾制訂了三種標準，主要用於電視會議的H.261，主要用於靜止圖像的JPMG標準，主要用於連續圖像的MPEG標準。
在HDTV視頻壓縮編解碼標準方面，美國、歐洲、日本設有分歧，都采用了MPEG-2標準。MPEG(Moving Picture Expert Group)意思是“運動圖像專家組”，壓縮後的信息可以供計算機處理，也可以在現有和將來的電視廣播頻道中進行分配。
在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2標準；美國采納了杜比公司(Dolby)的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。
對於我國來說，今後信源編解碼標準也會與美國、歐洲、日本壹樣采用MPEG-2標準。
(3)數字電視的復用系統
數字電視的復用系統是HDTV的關鍵部分之壹。從發送端信息的流向來看，它將視頻、音頻、輔助數據等編碼器送來的數據比特流，經處理復合成單路串行的比特流，送給信道編碼及調制。接受端與此過程正好相反。
模擬電視系統不存在復用器。在數字電視中，復用器把音頻、視頻、輔助數據的碼流通過壹個打包器打包(這是通俗的說法，其實是數據分組)，然後再復合成單路。目前網絡通信的數據都是按壹定格式打包傳輸的。HDTV數據的打包將使其具備了可擴展性、分級性、交互性的基礎。
付費電視是現在和將來電視發展的壹個方向。復用器可對打包的節目信息進行加擾，使其隨機化，接收機具有密鑰才能解擾。
在HDTV復用傳輸標準方面，美國、歐洲、日本也沒有分歧，都采用了MPEG-2標準。美國已有了MPEG-2解復用的專用芯片。我國恐怕也會采用MPEG-2作為復用傳輸的標準。
HDTV數據包長度是188個字節，正好是ATM信元的整數倍。今後以光纖為傳輸介質，以ATM為信息傳輸模式的寬帶綜合業務數字網極有可能成為未來"信息高速公路"的主體設施。可用4個ATM信元來完整地傳送壹個HDTV傳送包，因而可達到HDTV與ATM的方便接口。
(4)數字電視的信道編解碼及調制解調
數字電視信道編解碼及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，通過調制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發射做好準備。我們目前所說的各國數字電視的制式，標準不能統壹，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術的不同，帶寬的不同，尤其是調制方式的不同。
數字傳輸的常用調制方式有：
正交振幅調制(QAM)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線電視電纜傳輸。
鍵控移相調制(QPSK)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛星廣播。
殘留邊帶調制(VSB)：抗多徑傳播效應好(即消除重影效果好)，適合地面廣播。
編碼正交頻分調制(COFDM)：抗多徑傳播效應和同頻幹擾好，適合地面廣播和同頻網廣播。
美國地面電視廣播迄今仍占其電視業務的壹半以上，因此，美國在發展高清晰度電視時首先考慮的是如何通過地面廣播網進行傳播，並提出了以數字高清晰度電視為基礎的標準-ATSC。美國HDTV地面廣播頻道的帶寬為6MHZ，調制采用8VSB。預計美國的衛星廣播電視會采用QPSK調制，電纜電視會采用QAM或VSB調制。
從1995年起，歐洲陸續發布了數字電視地面廣播(DVB-T)、數字電視衛星廣播(DVB-S)、數字電視有線廣播(DVB-C)的標準。歐洲數字電視首先考慮的是衛星信道，采用QPSK調制。歐洲地面廣播數字電視采用COFDM調制，8M帶寬。歐洲電纜數字電視采用QAM調制。
日本數字電視首先考慮的是衛星信道，采用QPSK調制。並在1999年發布了數字電視的標準--ISDB
數字電視的用途
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，使人們可以按照自己的需求獲取各種網絡服務，包括視頻點播、網上購物、遠程教學、遠程醫療等新業務，使電視機成為名副其實的信息家電。
數字電視提供的最重要的服務就是視頻點播(VOD)。VOD是壹種全新的電視收視方式，它不像傳統電視那樣，用戶只能被動地收看電視臺播放的節目，它提供了更大的自由度，更多的選擇權，更強的交互能力，傳用戶之所需，看用戶之所點，有效地提高了節目的參與性，互動性，針對性。因此，可以預見，未來電視的發展方向就是朝著點播模式的方向發展。數字電視還提供了其它服務，包括數據傳送、圖文廣播、上網服務等。用戶能夠使用電視現實股票交易、信息查詢、網上沖浪等，使電視被賦予了新的用途，擴展了電視的功能，把電視從封閉的窗戶變成了交流的窗口。
數字和收費電視
△數字電視不等於收費電視
事實上，數字電視不等於收費電視。數字電視的概念是指節目從攝制、編輯、播出、發射到接收的整個過程都是采用數字化技術實現的。包括數字攝像、數字制作、數字編碼、數字調制和數字接收等，達到高質量傳送電視信號的目的。不僅如此，數字電視還具有豐富的信息業務廣播功能，具有可交互性等。
從數字電視發展年表來看，到2015年國內終止模擬數字信號的播放，其間顯然不僅是發展收費電視用戶，公***頻道(傳統電視)的數字化也是必然趨勢。而目前多數商家認為數字電視等同於收費電視，這與現實發展有所背離。
△數字電視可與收費電視同行
事實上，數字電視不僅可與收費電視同行，而且，數字電視和收費電視同軌運行是國內外數字電視未來發展的壹個趨勢。采用這種發展模式的電視臺既可以占領收費電視市場，同時順應技術潮流，逐步達到數字播放的需要。在這壹過程中，整合各類資源形成新的網臺關系極其重要。
電視臺希望通過收費頻道的建設擁有數字電視平臺，而公開頻道則盡力延緩數字化，這有利於電視臺利用數字電視達到收益的目的。而壹旦到達政府規定的時限，公開頻道可以平穩的轉嫁至數字平臺。
△收費電視“內容為王”
實際上，收費電視時代更強調的是“內容為王”。“付費電視成敗關鍵在於內容而非技術。”在談到付費電視這種商業模式的贏利前景時，中央電視臺副臺長李曉明如是斷言。數字化是不可避免的潮流，而且隨著技術的成熟和進步，互聯網的圖像和聲音傳送水平將與電視壹爭高下，如此壹來，電視將失去視、音頻同步傳播的優勢。因此真正能夠吸引受眾的註定是內容，而且將是與以往大不相同的內容。有業內人士認為，老百姓不會僅僅為了收看到更清晰的節目就去付費，也不會僅僅因為妳所播出的電視節目有壹些簡單的交互形式就去付費。“在壹般的地區都能收到十幾個頻道的情況下，有多少人願意壹邊看電視，壹邊往機頂盒上送錢呢？”有專家提出這樣的疑問。觀眾在乎的根源說到底還是他們能看到什麽樣的內容，否則他們不會付費。因此，可以預測，推廣收費電視的最大瓶頸在於如何推廣和贏利與否直接相關的收費模式，而收費模式又取決於播出的內容。
數字電視的前景
世界通信與信息技術的迅猛發展將引發整個電視廣播產業鏈的變革，數字電視是這壹變革中的關鍵環節。伴隨著電視廣播的全面數字化，傳統的電視媒體將在技術、功能上逐步與信息、通信領域的其它手段相互融合，從而形成全新的、龐大的數字電視產業。這壹新興產業已經引起廣泛的關註，各發達國家根據自己的國情，已分別制定出由模擬電視向數字電視過渡的方案和產業目標。數字電視被各國視為新世紀的戰略技術。數字電視成了繼電信引爆IT之後的又壹大“熱點”。
電視數字化是電視發展史上又壹次重大的技術革命。數字電視不但是壹個由標準、設備和節目源生產等多個部分相互支持和匹配的技術系統，而且將對相關行業產生影響並促進其發展。
下壹代數字電視的技術發展方向
隨著美國、歐洲、日本、韓國和中國陸續開播數字電視和強制規定模擬電視終結時間表，數字電視市場正在快速崛起，為了抓住這壹千載難逢的發展機遇，中國主要的數字電視開發商和制造商都在全力設計個性化的高性能數字電視產品，他們的主要努力方向大概可歸結為以下幾類：支持多種數字電視標準、大屏幕、高清化、互聯網DTV、DTV+PVR、支持更豐富的互聯接口，本文將努力從上述幾方面為大家描繪出數字電視的未來發展藍圖。
壹、多標準數字電視
由於目前歐洲、北美、韓國和中國等大多數主要地區仍處於模擬電視與數字電視的轉換過渡時期，因此市場上仍然有不少希望既能接收模擬電視節目又能接收數字電視節目的多功能電視機，當然啦，數字電視開發商和制造商也不壹定非要把這兩項功能都做在壹部電視機中，也就是所謂的數字電視壹體機，他們也可以采用機頂盒+模擬電視的解決方案來實現。具體的解決方案可參閱本數字電視設計專欄的其它部分。
此外，美國市場要求從2007年3月1日起，所有新上市的模擬電視機和電視接收設備均必須安裝數字調諧器，這意味著數字電視壹體機將在美國市場占據統治性地位，而中國的數字電視的增量市場也對壹體機有著巨大的需求。因此，未來數字電視壹體機會占據越來越大的市場份額。
二、大屏幕數字電視
隨著現代人起居室的不斷變大，用戶市場對大屏幕數字電視的需求也在不斷增長。目前，總體上講，LCD數字電視是業界的發展主流。但由於性價比的關系，壹旦尺寸大到某壹限度，LCD屏幕的成本就會急劇上升。傳統上，業界認為40英寸是液晶和等離子電視的分界點，液晶電視更專註於40英寸以下領域，而等離子電視則適合40英寸以上的顯示需求。但隨著技術的進步，近期50英寸有望成為液晶和等離子電視新的分界點。
三、高清化
隨著高清節目源的增多，圖像水平清晰度大於800線的高清數字電視(HDTV)越來越成為數字電視的主流，相應的數字電視機頂盒以及編解碼芯片也要適應這壹發展的要求。
四、互聯網數字電視
數字電視的下壹個重要發展方向就是連接互聯網，未來的消費者不必再為了檢查郵箱、發送電子郵件、在線玩網絡遊戲、下載和播放網絡視頻、甚至收看流媒體視頻（即IPTV），而必須跑到書房去獨自呆在PC或筆記本電腦之前，他將可以直接在客廳舒適的沙發上用無線鼠標或無線鍵盤體驗上述PC的所有功能。
從技術上講，設計師可以考慮采用Wi-Fi、WiMAX、百兆/千兆以太網、xDSL、EPON/GPON等無線或有線技術實現數字電視與互聯網的連接，當然他必須在數字電視中再增加壹塊應用處理器或多媒體處理器（可參閱本專欄相應的TI、NXP、視鼎科技、傑得微電子、Vivace等供應商的相應解決方案）。
五、DTV+PVR
PVR（個人視頻錄像機）也是未來數字電視的下壹個重要發展方向，隨著未來的數字電視集成DSP或多媒體處理器，PVR功能將逐步融合到未來基於硬盤或微硬盤的數字電視產品中。
六、支持更豐富的互聯接口
未來的數字電視還將支持更多的互聯接口，如USB2.0、USBOn-the-Go、SD卡、MMC卡、1394和Wi-Fi等，以無縫實現與數碼相機、數碼攝像機、移動硬盤、PC、筆記本電腦、PMP、智能手機、數碼打印機等數字設備的連接，***享相互之間的音視頻信息。
七、總結
以上是目前數字電視的幾個主要技術發展方向，但實際上，真正的未來數字電視產品很可能是上述幾個技術發展方向的組合或融合。