我国数字电视的发展现状与前景展望

1、 我国数字电视的发展现状与前景展望 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优点、关键技术及数字电视在发展进程中遇到的问题进行了分析并提出了解题思路，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；一、我国数字有线电视的发展背景 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

2、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，比如：（1） 在模拟电视信号的传输过程中很容易产生噪声积累，使图像上产生雪花点。（2） 由于残留边带调幅制是将图像信号载到载波上，传输系统非线性也很容易产生微分增益（DG）失真和微分相位（DP）失真，影响图像得色饱和度和色调（3） 由于色度信号（

3、C）是载到亮度信号（Y）上，所以亮、色相互串扰，行闪烁、行蠕动、图像大面积闪烁、垂直边缘锯齿化等。 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： （1）

4、图像质量可以提高，数字滤波器能很干净的进行两（Y）、色（C）分离，减少了他们之间的相互干扰；横向滤波器大大减轻了重影；数字轮廓校正器改善了图像的清晰度；数字噪声抑制器提高了信噪比；非隔行扫描能减少闪烁效应。 （2）功能增多，数字电视接收机内安装有一个可控制所有数字内部件的单片微型计算机，又称中央控制单元（CCU），很容易实现红外遥控自动操作。若加上图像存储器，即可实现画中画（PIP）电视。还可以实现频道号、时钟等新型数字显示。 （3）接口功能增强，数字电视接收机容易和电视文字广播、个人计算机、直播卫星系统和各种数字视频设备连接。 （4）不通电视制式的自动转换。 （5）采用微机自动诊断法补偿显像

5、管老化和其他元件参数变化，可延长电视接收机的寿命。 总之，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，广播电视有史以来，最理想的就是数字电视或者数字高清晰度电视（HDTV）。二、数字电视的发展现状 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

6、家和澳大利亚则使用另一种称为DVBT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DVBT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 8V

7、SB。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

8、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。在美国的带动下, 欧洲DVB 标准也加紧研究。它借鉴了美国ATSC 的经验, 立足于只为数字电视广播建立一套相关技术框架和标准。和美国的ATSC 标准相比, 美国的ATSC标准是一个长期的高科技系统, 而欧洲的DVB 标准则是更加实用的一种高科技系统。它是以欧洲为主、兼顾世界范围的一个数字电视广播标准, 因此, 世界上200 多个组织参加了研究和开发。DV

9、B 标准以其周全的计划及广泛的共识, 成功地完成了一套完整地、适合于不同媒介的数字电视广播标准。它是用ISO/ IECMPEG- 2 标准作为音频和视频编码压缩方式, 对信源编码(Source Coding) 进行统一, 然后对MPEG- 2 进行打包形成传输流(TS) ,多个传输流复用, 最后通过卫星、有线电视及地面广播等不同媒介进行传输。日本在高清晰度电视研究上起步较早, 但对数字电视准备不足, 采取的是观望态度,但目前迫于国际形式的压力, 将原定于2005 年用( ISDB - T) (接近DVB 标准) 试播的数字电视地面广播提前到了2000 年开始试播。在这之前, 1996 年10

10、月名为PerfecTV的卫星数字电视广播已经开始, 并计划2000 年发射数字电视广播卫星BS - 4 , 进入全数字电视时期不落后于其他动手早的国家。 表1 ATSC 标准规格 画质标准高(扫描线)宽(像素点)）宽高比画面图框( I)/图场速率(P)应用场合HDTV1080 条1920个16960I隔行扫描HDTV30P逐行扫描HDTV24P逐行扫描HDTVHDTV720 条1280个16960P逐行扫描HDTV30P逐行半速扫描HDTV24P逐行扫描HDTVSDTV480条720个16960P逐行扫描HDTV60I逐行扫描HDTV30P逐行半速扫描SDTV24P逐行扫描传送169 电影节目

11、SDTV480条720个16960I隔行扫描SDTV60P逐行扫描SDTV30P逐行半速描SDTV24P在SDTV 上播放电影节目SDTV480条640个16960P逐行扫描传送能与电脑VGA 画面兼容的电视节目60I隔行扫描传送能与电脑VGA 画面兼容的电视节目30P逐行半速扫描传送能与电脑VGA 画面兼容的电视节目24I在电脑VGA 画面上播放电影节目总之, 目前全数字电视广播有3 个相对成熟的标准制式: 美国的ATSC、欧洲的DVB和日本的ISDB , 其中欧洲的DVB 和美国的ATSC 占主导地位, DVB 的应用最广泛、最灵活。因为它包括数字卫星电视(DVB - S) 、数字有线电视

12、(DVB - C) 和数字地面广播电视(DVB - T) 三个传输标准, 并且三个标准的信源编码方式相同, 都是MPEG- 2 的复用数据包, 其中DVB - S 和DVB - C 是全球性的标准, 世界各国都可以采用。根据国际电信联盟( ITU) 无线通信部的规定, 数字电视系统可有3 个子系统组成, 各种传输系统所采用的标准不同, 如表2 所示。我国对数字电视广播也很重视, 1995 年中央电视台就引进了美国通用仪器(GI) 公司的加密的数字电视设备, 1996 年广电部颁布了广播电视数字传输技术体制, 决定试行采用DVB - S 标准, 并且引进了美国科学亚特兰大(S - A) 公司的用

13、于卫星电视广播的数字压缩设备。从1997 年1 月开始, 先后有广东、广西、湖南、湖北、河南、福建、江西、辽宁、内蒙(两套) 、青海、陕西、江苏、山西等省份用MPEG- 2 数字压缩技术, 通过卫星传输数字电视信号, 到1998 年底, 有30 多套节目上星, 到1999 年数字电视卫星广播基本上全国已普及。 表2 三种传输系统所采用的标准 传输系统美国地面广播电视欧洲DVB - T欧洲DVB - C 欧洲DVB - S日本卫星电视视频编码MPEG- 2MPEG- 2MPEG- 2MPEG- 2MPEG- 2视频编码AC - 3MPEG- 2MPEG- 2MPEG- 2MPEG- 2多路复用M

14、PEG- 2MPEG- 2MPEG- 2MPEG- 2MPEG- 2调制方式8VSBCOFDMQAMQPSKQPSK频带宽度6 MHz8 MHz27 MHz 高清晰度数字电视功能样机系统的开路演示试验, 是1998 年9 月完成的, 1999 年10月1 日的国庆阅兵式盛况, 中央电视台首次采用了“中国HDTV”制式的数字高清晰度电视系统进行了地面实况转播。国产的81cmHDTV 数字高清晰度彩色电视作为该节目的接收显示器, 其图象清晰度比现行的模拟电视提高了6 倍, 细腻逼真的观感接近35mm 宽银幕电影效果。此后的澳门回归, 中央电视台也用了数字高清晰度电视系统进行了实况转播。至此我国的数

15、字高清晰度电视进入了实用阶段。我国数字高清晰度电视采用的是自己的制式, 接近DVB 标准。3、 现有的模拟电视接收机如何接收数字电视节目 数字电视的发展十分地迅速, 我国原计划到2020 年再取消PAL 制的模拟电视, 模拟电视和数字电视共存20 年, 迫于形式, 笔者认为最晚2010 年也会取消模拟电视。这样以来模拟和数字电视共存时间只有10 年左右。那么, 大量的模拟电视接收机用户如何接收数字电视节目呢? 现有模拟电视接收机接收数字电视信号的方法, 根据数字电视信号的传输渠道不同有所不同。目前, 数字电视的传输方式有三种: 卫星传输、有线传输、地面开路传输。若接收卫星上转发下来的直接到户(

16、DTH) 的数字电视信号, 就要在模拟电视接收机上, 加一个接收卫星数字电视信号的附加器, 通常称综合接收解码器, 用IRD 表示。用IRD 来完成数字信号的解码任务; 若接收有线电视(CATV) 及地面电视广播传输的数字电视信号,就要加一个与以上不同的附加器, 多称为“机顶盒” (STB) 。用STB 来完成数字信号的解码任务。机顶盒又称顶置盒, 是广播媒介实现数字化后接收端的重要设备, 它们与模拟电视机组合便构成一台完整的数字电视接收机。 值得注意的是, IRD 和STB 目前还不能通用, 即便是在同一个国家、同一种制式下,也不一定通用。也许是因为有些有线电视台或者卫星上转发下来的有加密或

17、加扰的信号,其目的无非是为了保护本台的经济利益。目前各个国家都存在这个问题, 这是消费者不好接受的。为此, 欧美一些国家对于硬件标准如何统一, 统一到什么程度上, 正在进行着激烈的争论。笔者认为我们国家有关部门也应该干预, 尽快排除保护部门利益的做法。通过协商讨论, 制定出国家的统一标准, 这样对于大量生产接收机的部门更有实际意义, 也能促进民族工业的发展。四、数字电视的发展前景 随着科学技术的飞速发展, 数字电视以卓越的画质和音响、多功能、多用途及与信息高速公路互联互通的特点, 取代模拟电视已是大势所趋, 通过前面分析, 用于数字电视的制式标准大不相同, 实现的难易程度也大不相同, HDTV

18、 比SDTV 实现起来技术上难度要大的多。即便是HDTV 的大国美国, 虽然各大电视台都已经开播了HDTV 节目, 但由于HDTV 接收机价格太高(一台HDTV 接收机要6000 美元左右) , 所以也难形成市场。上面提到的美国数字电视普及率达70 %以上, 主要还是SDTV。而2006 年取消模拟电视取而代之的也不都是HDTV。估计SDTV、HDTV 共存的时间会很长, 至少要十年左右。根据我国的国情, HDTV 进入普通百姓家庭, 估计要15 年左右。因此, 近一阶段数字电视的市场主要是SDTV , 而且是DVB 标准。建议商家以SDTV 且DVB - S 为着眼点进行技术操作,肯定会有很

19、好的回报。数字HDTV 毕竟是高科技的产物, 它取代SDTV 和LDTV 是必然, 只是一个时间问题,相信在20 年内一定能普及到千家万户。五、下一代数字电视的技术发展方向 随着美国、欧洲、日本、韩国和中国陆续开播数字电视和强制规定模拟电视终结时间表，数字电视市场正在快速崛起，为了抓住这一千载难逢的发展机遇，中国主要的数字电视开发商和制造商都在全力设计个性化的高性能数字电视产品，他们的主要努力方向大概可归结为以下几类：支持多种数字电视标准、大屏幕、高清化、互联网DTV、DTV+PVR、支持更丰富的互联接口，本文将努力从上述几方面为大家描绘出数字电视的未来发展蓝图。 （1）多标准数字电视 由于目

20、前欧洲、北美、韩国和中国等大多数主要地区仍处于模拟电视与数字电视的转换过渡时期，因此市场上仍然有不少希望既能接收模拟电视节目又能接收数字电视节目的多功能电视机，当然啦，数字电视开发商和制造商也不一定非要把这两项功能都做在一部电视机中，也就是所谓的数字电视一体机，他们也可以采用机顶盒+模拟电视的解决方案来实现。具体的解决方案可参阅本数字电视设计专栏的其它部分。 此外，美国市场要求从2007年3月1日起，所有新上市的模拟电视机和电视接收设备均必须安装数字调谐器，这意味着数字电视一体机将在美国市场占据统治性地位，而中国的数字电视的增量市场也对一体机有着巨大的需求。因此，未来数字电视一体机会占据越来越

21、大的市场份额。 （2）大屏幕数字电视 随着现代人起居室的不断变大，用户市场对大屏幕数字电视的需求也在不断增长。目前，总体上讲，LCD数字电视是业界的发展主流。但由于性价比的关系，一旦尺寸大到某一限度，LCD屏幕的成本就会急剧上升。传统上，业界认为40英寸是液晶和等离子电视的分界点，液晶电视更专注于40英寸以下领域，而等离子电视则适合40英寸以上的显示需求。但随着技术的进步，近期50英寸有望成为液晶和等离子电视新的分界点。 （3）数字电视高清化 随着高清节目源的增多，图像水平清晰度大于800线的高清数字电视(HDTV)越来越成为数字电视的主流，相应的数字电视机顶盒以及编解码芯片也要适应这一发展的要求。 （4）互联网数字电视 数字电视的下一个重要发展方向就是连接互联网，未来的消费者不必再为了检查邮箱、发送电子邮件、在线玩网络游戏、下载和播放网络视频、甚至收看流媒体视频（即IPTV），而必须跑到书房去