数字电视工作原理

8/8数字电视工作原理整理：MarshallBrain（本文为博闻网版权所有，转载必须注明出处。）本文包括：1.

引言2.

了解模拟电视3.

模拟电视怎么了？4.

电视走向数字化5.

数字压缩6.

购买数字电视机7.

了解更多信息8.

阅读所有家庭影院类文章只要最近在任何大型电子产品零售商处留心一下电视机，您便知道当前在美国数字电视或DTV是一件大事。大多数商店整场都摆放着数字电视。您也时常听到关于以下其他四个主题的大量信息：高清电视和高清电视播放数字卫星服务数字有线电视DVD和DVD播放机在美国，虽然DTV电视的宣传攻势日益凶猛，但他们依然只是电子产品弄潮儿的选择。大部分民众的客厅中摆放的仍然是不时髦但可以称得上好用的普通模拟电视。多数人在面对这种产品扩张时只是会问“这究竟是怎么回事？！”在本文中，我们将探索数字电视领域，让您能够准确了解这种媒介的工作原理！要了解数字电视，了解模拟电视是有帮助的，这样您可以看到二者的差别。（如果您已经阅读了电视工作原理，那么您便知道了模拟电视的工作原理，您可能想跳过这一部分。）本部分简要概述了模拟电视的工作原理。基础知识

模拟电视标准已经在美国使用了大约50年。为了快速进行回顾，下面介绍了播放模拟电视的基础知识：摄像机拍摄一组镜头。它以每秒30帧的帧速拍摄。摄像机对画面进行光栅化处理。也就是说，摄像机将画面转换为由称为像素的各个点构成的行。并为每个像素分配了颜色和亮度。像素行与称为行同步信号和场同步信号的同步信号合成，这样，电视机内部的电子元件便知道如何显示这些像素行。包含像素行中每个像素的颜色和亮度的最终信号以及行同步和场同步信号称为复合视频信号。声音是完全分开的。在VCR的后部，你会看到一个黄色的复合视频插头。音频插头是一个白色插头（对于不处理立体声声音的VCR）或是一个红色插头和一个白色插头（对于处理立体声的VCR）。使用信号

您可以使用多种不同方式处理复合视频信号和声音信号。下面只介绍其中几种：可以将它们作为无线电波播送。当你将室内电视天线放在电视机上并且收到免费的当地电视台时，你是在接收当地电视台播放的电视节目。可以使用VCR录制它们。可以通过有线电视系统将它们与数以百计的其他复合信号一起传送。多种不同类型的设备都能识别复合视频信号。播送电视信号

通过电视台的无线电波播送复合视频信号时，信号在一个特定的频率上传输。在美国，我们知道这些频率是甚高频(VHF)信道2至13以及超高频(UHF)信道14至83。在这些信道上，复合视频信号作为调幅(AM)信号传送，声音作为调频(FM)信号传送。有关传送的详细信息，请参见电视机工作原理，有关AM和FM的详细信息，请参见无线电工作原理。联邦通信委员会(FCC)指定了无线电频谱中的三个频带，并将它们分割成6-MHz的频段来容纳这些电视信道：54至88MHz用于信道2至6174至216MHz用于信道7至13470至890MHz用于UHF信道14至83有关详细信息，请参见无线电工作原理。当VCR要在普通模拟电视上显示其信号时，正如电视台那样，它读取磁带上的复合视频信号和声音信号，然后对这些信号进行调制，使它们位于60-MHz（信道3）或66-MHz（信道4）载波上。但是，VCR并不播送这些信号，而是直接将它们发送到电视中。有线电视盒或卫星电视盒执行同样的操作。此刻，您听说了大量有关“数字卫星系统”和“数字有线电视系统”的信息，但它们不是DTV。机顶盒确实从卫星或电缆接收数字信号，但在接收后，信号就转换为模拟信号并发送到模拟电视上的信道3或4。这不是“数字电视”，它是供模拟电视使用的普通复合视频信号，转换成数字格式进行传送，然后转换回模拟信号进行显示。另一方面，真正的数字电视是完全数字化的，它涉及：数字摄像机，工作时分辨率比模拟摄像机高很多数字传送数字显示，分辨率高很多在下一节，您将了解分辨率的差别。如果您目前有一台模拟电视，并且它可以很好地处理广播电视、有线电视、VCR、卫星电视、摄像机等信号，那么一个显而易见的问题则是“模拟电视怎么了？主要问题是分辨率。电视的分辨率控制你看到的画面的细腻度和清晰度。分辨率取决于屏幕上的像素数。模拟电视机的分辨率为每三十分之一秒显示525条水平线。然而，实际上模拟电视在六十分之一秒显示这些线数的一半，然后在下一个六十分之一秒显示另一半线数，因此整个帧每三十分之一秒更新一次。这一过程称为逐行扫描。多年以来这一切都相当不错。但是现在我们已经习惯于使用计算机显示器，而且分辨率越高，我们感觉越舒服。分辨率最低的计算机显示器显示640x480像素。由于逐行扫描，电视机屏幕的有效分辨率可能是512x400像素，例如，当MSNTV（原来的WebTV）盒试图在模拟电视机屏幕上显示网页时，它能显示大约512x400像素。这样，可以买到的最差计算机显示器的分辨率也高于最好的模拟电视机；而最好的计算机显示器可以显示的像素数是上述电视机的10倍。计算机显示器与模拟电视在清晰度、细腻度、图像稳定性和色彩方面不存在可比性。如果你在工作时一整天都盯着计算机显示器，然后回到家中看电视，电视可能看起来非常模糊。计算机显示器的高细腻度和清晰度给人们感官上的享受加强了人们对数字电视的渴望。如果您曾经看过在一台好数字电视机上显示的纯数字电视信号，您肯定可以理解为什么数字电视看上去如此出色！不存在可比性。屏幕上超过10倍的像素数，并且显示时都具有数字化精度，这使得画面难以置信地清晰和稳定。看到差别

如果不进行实际演示，很难讲清楚DTV信号与模拟信号之间的差别，然而下面的静态比较可以帮助您理解这种观念。下面是一幅里程表的画面：这是一幅精致、细腻的画面。假定此画面在好的数字电视上显示，这样这就是您实际看到的画面。下面的照片显示的是您将在模拟电视上看到的画面：可以看到，模拟电视画面比数字电视图像模糊得多。例如，请看一下齿轮上的齿。画面品质之间存在着明显差别，当图像移动时这种差别会更明显。正是这种量化的差别驱使着人们将目光投向数字电视。而且似乎这种令人惊奇的画面还不够，数字电视还提供了更加出色的声音。现在，根据交谈对象的不同，术语“数字电视”以多种不同的方式在使用。还有一个术语“高清电视”，它是在美国使用的最先进的数字电视。数字电视让人误解的原因是，在美国数字电视混合了三种不同的概念。本部分将解释这三种概念。数字信号

对于数字电视，第一个新概念是数字信号。模拟电视开始时是广播媒体。电视台安装天线，向各社区播送无线电信号。您可以在电视机上放置一对室内电视天线，然后免费接收信道2至83。前面介绍过，您接收的是单一的模拟复合视频信号和单独的声音信号。数字电视开始时也是免费的广播媒体。举例来说，在加州圣何塞市，如果有数字电视接收器和一个天线，你可以收到十多个不同的商业数字电视台。FCC为电视广播公司提供了一个新频率让它们进行数字播送，因此现在每个广播公司都有一个模拟电视信道和一个数字电视信道。数字信道可以传送19.39兆比特/秒(Mbps)的数字数据流，数字电视接收这些数据流并对其进行解码。每个广播公司都有一个数字电视信道，但是如果广播公司选择，一个信道还可以承载多个子信道。其工作原理如下：每个广播公司在其数字信道上发送19.39Mbps的数字数据流。广播公司可以通过几种不同的方式使用此数据流。例如：广播公司可以19.39Mbps的速度发送一个节目。广播公司可将该信道分割为几个不同的数据流（可能是四个数据流，每个流为4.85Mbps）。这些数据流称为子信道。例如，如果数字电视信道是信道53，则53.1、53.2和53.3是该信道上的三个子信道。每个子信道可以传送不同节目。格式

广播公司可以创建子信道的原因是，数字电视标准允许使用几种不同的格式。广播公司可以在下列三种格式之间进行选择：480i——画面是704x480像素，以每秒60个隔行帧的速度发送（每秒30个完整帧）。480p——画面是704x480像素，以每秒60个完整帧的速度发送。720p——画面是1280x720像素，以每秒60个完整帧的速度发送。1080i——画面是1920x1080像素，以每秒60个隔行帧的速度发送（每秒30个完整帧）。1080p——画面是1920x1080像素，以每秒60个完整帧的速度发送。（“p”和“i”命名分别代表“逐行”和“隔行”。对于逐行格式，每六十分之一秒对整幅画面更新一次。对于隔行格式，每六十分之一秒对半幅画面更新一次。）480p和480i格式称为SD（标准清晰度）格式，480i基本上等同于普通模拟电视的画面。当对模拟电视节目进行提升转换并在数字电视台播放时，它们以480p或480i格式播放。720p、1080i和1080p格式是HD（高清晰度）格式。当您听到“高清电视”时，正在讨论的是720p、1080i或1080p格式的数字信号。长宽比

需要提到的最后一点是，数字电视的HD格式具有不同于模拟电视的长宽比。模拟电视的长宽比为4:3，即屏幕长为4个单位，宽为3个单位。例如，“对角尺寸为25英寸”的模拟电视为38厘米宽，51厘米长。数字电视的HD格式的长宽比为16:9，如下所示：在美国，从模拟电视向数字电视转换的过程中，信号类型、格式和长宽比都发生了变化。在19.39Mbps的数据流内发送多个节目这一概念是数字电视独有的，采用的数字压缩系统使它成为可能。为了压缩图像进行传送，广播公司使用MPEG-2压缩技术，MPEG-2允许您在对节目进行编码时选择屏幕尺寸和比特率。广播公司可以选择三种分辨率中任何一种之内的各种比特率。您总是在提供流式视频的网站上看到MPEG-2。例如，如果访问iFilmaaa，便会发现您可以欣赏56千比特/秒(Kbps)、200Kbps或500Kbps的流式视频。MPEG-2允许技术人员在对文件进行编码时选择任何比特率和分辨率。许多可变因素决定着以给定的比特率播放时画面看起来如何。例如：如果电视台要以1080i播放体育赛事（镜头中有大量运动），则需要使用整个19.39Mbps信道来获得高品质图像。另一方面，显示播音员头部的新闻播报可以使用低得多的比特率。广播公司可以用480p分辨率和3Mbps比特率来播送新闻播报，将16.39Mbps的空间留给其他子信道。广播公司很可能在白天使用三个或四个子信道播送，而在夜间改为播送使用整个19.39Mbps信道的单个高品质节目。一些广播公司还在尝试使用1Mbps或2Mbps的数据信道发送信息和网页以及一个提供其他信息的节目。如果您现在去电子产品商店买一台新电视机，将发现货架上有四种类型的电视机：模拟电视机准数字电视机——应该将它们称为标准清晰度电视机(SDTV)。通常，这些电视机带有480p显示屏并且内置有模拟调谐器（用于普通信道2至83）。这些电视机的问题是，它们的最大分辨率是较低的480pSD分辨率，这会去除HD分辨率，并且如果您打算观看高清电视节目这种分辨率会让电视机黯然失色。准高清电视机——这些电视机基本上是具有16:9的