您当前的位置:五五电子网电子知识电子学习基础知识无线电-电子技术知识模拟电视的缺陷和数字电视概述 正文
模拟电视的缺陷和数字电视概述

模拟电视的缺陷和数字电视概述

点击数:7344 次   录入时间:03-04 11:38:25   整理:http://www.55dianzi.com   无线电-电子技术知识
    模拟电视广播始于1936年,当时英国广播公司BBC开播黑白电视,在二次世界大战后,电视得到快速进展,在世界各国开播了十多种黑白电视制式,到了1956年美国首先在IRE杂志上全面详述了NTsc制的彩色电视系统,随后在其他国家制定了PAL和SECAM彩电制式。鉴于电视接收机屏幕越来越大,要求更高的分辨率才能满足用户的需要。同时人们迫切要求接收世界各地至少本国各地方台的电视节目,所以必须建立一套完整的电视信息传输系统,其中包括通过卫星直播或转播,通过微波接力或光缆和同轴线传送多至上百路电视信号。这就给电视科研人员带来了一个十分棘手的课题,就是要解决好频带和清晰度的关系,不同的传输方式和频带的关系,同一路能传送多项电视节目的问题,以及电视信息的存储、加工、切换、合成等等特技。人们把信息压缩和数字电视开始提到历史日程,没有数字信息压缩和相应的数字调制方式就不可能实现标准清晰度数字电视SDTV和高清晰度数字电视HDTv的开播。数字信息压缩技术包括图像信号压缩和声音信号压缩,到了1993~1994.年才开始制定了相应标准,即目前广为使用的MPEG标准,其中MPEG一2标准既适用于SDTV又适用于HDTv,因此被世界各国作为压缩信息的标准引用到数字电视中去。随着数字通信包括计算机通信的飞速发展,数字调制方式得到广泛研究,特别是在同一带宽下能传送信息量的多少,以及在相同的低误码率下可降低发射功率的多少和相应的传输环境(卫星空间、地面广播和有线传送)进行对比中选择了不同调制方式,目前应用最广泛的是正交相移键控QPSK、多电平正交幅度调制M-QAM、采用格状编码的残留边带调制TEM—VSB以及编码正交频分复用COFDM等四种调制方式。在我国已对上述四种调制进行了广泛实验对比,QPSK早已在1996~1997年期间用于卫星转播的电视节目传输,目前我国已有36座地方台和中央台采用卫星数字转播方式。数字视频的地面广播DVB—T和有线电视广播DVB—c也相应建立了实验台,并对TEM—VSB、M-QAM和COFDM等调制方式的各项实测指标作了权衡和对比,相信在第十个五年计划内会在我国建立并推广自已的数字电视体制和确立相应策略。国家计委先后安排了近二十亿元的国债资金来促进数字电视发展,到2008年北京奥运会将实现以数字高清晰度方式向世界转播。

www.55dianzi.com

1.模拟电视的缺陷

(1)现有体制的模拟电视每帧扫描行数为525行/625行,而用于显示图像的有效行仅为480行/576行,加上信号传输、转接等多方面的影响,实际在收看时的主观评价清晰度(以测试图为准)约在320线到360线之间,对于中、小屏幕电视机来说基本上满足人们的观赏要求,但随着屏幕尺寸增加,光栅扫描线分得越来越清楚,直接影响收看的效果。

(2)现有的模拟电视采用隔行扫描,其目的是为了降低图像信号的频带,但却导致帧频下降到每秒25帧/30帧,低于人眼的视觉暂留时间,引起闪烁等现象,使观众长期看电视时觉得疲劳,虽然电影每秒仅放映24张,但每张胶片曝光两次,实际上每秒闪光达到48次,高于人眼的临界闪烁频率,从而使人们并不感到闪烁,模拟电视在数字化处理中也采用倍场和逐行扫描的方式来消除行间闪烁和同步不当引起的并行等现象,但问题的根源应从发射源处着手。此外,目前电视也与电影一样采用宽屏显示如幅型比16:9甚至高达20:9的(参见图1),这样也对现有模拟电视体制带来了新的困境。

(3)模拟信号在传输过程中噪声会逐渐积累,很难予以消除,所以模拟电视通常要求信噪比s/N≥40dB。若经过多次转接传输或复制,图像质量更会明显下降,为了保证最终的收看效果,必须加大发射台的功率,从而造成更多的环境问题。

(4)在地面广播运行下,鉴于周围建筑物和高山会使射频电视信号产生多路径反射而引起的干扰,在电视画面上会出现“重影”,严重影响到收视质量,并且很难消除。

(5)模拟制电视虽然采用残留边带VSB的AM调制来传送图像信号,其整个频带也要达到6MHz(M制)或8MHz(如D\K制)。进行卫星转播时,模拟制图像信号为了提高信噪比采用调频方式,其带宽要扩展到27~36MHz,若要传送高清晰度电视,带宽至少不低于54MHz,相当于占用了一个卫星转发器的容量,频段利用率显著下降,这也是模拟制难以解决的课题。

 (6)模拟信号不易高质量地存储,更难解决各种图形特技工作,如图像旋转、放大和缩小,不同画面的拼接、多画面浏览以及互动电视等方面。

 (7)模拟电视住.号对传输通道有着严格的要求,无论通过馈线传输,还是经过电路转移,均会在传输系统中产生线性失真,不仅使电视信号频谱的高端引起较大的抑制,还会使不同频率分量的相移不能按线性规律变化,从而导致波形失真,群时延变差。此外,在传输过程中的非线性失真,由于出现了新的频率成分,不仅影响到画质,也会使伴音失真。

 (8)模拟声的传输和录放,其频带最大约在50Hz~15kHz±3dB范围,信噪比≤70dB,动态范围≤70dB,作为电视伴音仅能传送双声道,而且两个声道隔离度一般小于50dB。而把模拟声改成数字录放和传输时,频率特性可达20Hz~20kHz±0.5dB,动态范围和信噪比均可高达90dB,所传送声音,既可是双声道/立体声,也可以是AC-3的5+1环绕声或MPEG多声道伴音,也就是说模拟声在音质提高上也受到一定的限制。

  2.数字电视概述

  数字电视是把模拟电视信号(含图像信号和声音信号)转换为二进制(0、1)的数字信号,再进行信源编码,其实质是实施数字信息的压缩编码,从而大大压缩信号带宽,提高信道的利用率,目前世界各国统一采用MPEG-2标准作为信息压缩编码的算法,鉴于MPEG-2能使其规范适用于不同的应用领域,并使不同应用的码流能进行互换,该项标准还分成若干档次和等级来满足电视和通信系统的需要,其中主档/主级,符合CCIR-601分量编码的国际标准,因此称为标准清晰度数字电视SDTV,另一类是主档/高级,其分辨率可达1920×1152,属于高清晰度宽屏数字电视格式HDTV,该两种格式应用最广。为了提高信息传递过程中的可靠性,增强抗干扰的能力,在完成信源编码后,还必须进行信道编码,实际上完成抗干扰的编码调制,其传输载体既可是光纤、同轴电缆也可以是空间微波传输。在接收时实施逆变换,先进行信道解码,再完成压缩解码,然后实施数模转换,将数字电视信号变换成常见的分量模拟电视信号Yuv或RGB后输出,同时对伴音进行解调解码,图2中展示了数字电视系统的示意图。

    未调制前的数字电视信号仅有两种物理态,高电平或低电平,显而易见,它不会存在模拟电路运行下的非线性失真,对于影响最大的振幅噪声几乎不受其影响,所以无论它经过反复处理和远距离传送,很容易恢复原来的信息全貌。当然数字信号易于引起误码,所以在传送数据信息的同时,必须使其恢复调节整体运行的各种时钟频率,否则接收信号会造成混乱,此外在传送数据时也要加上检错和纠错能力很强的纠错编码,有了这些必不可少的辅助信息,才能保证数字传输中的各种优越性体现出来,当然也增加了信息的负担。

    在黑白电视过渡到彩色电视期间,必然有很长一段时期,家用黑白电视机和彩色电视机同时使用,在我国这一过程大约持续了,20年,所以在制定彩色电视体制时,必须考虑到黑白电视接收机也能收看彩色电视发射台的信号,而彩色电视机也能接收黑白电视发射台的信息,正因为如此,人们把R、G、B的基色信号变换成亮度Y和色差u、V信号,这种兼容形式谓之信源兼容。而当前数字电视和模拟电视也同样有相当_段共存时期,但电视频段已无法再行扩充,也就是说作为广播频段仍然处在48MHz~960MHz的范围内,这样对于当前开发数字电视提出了一个新的要求,就是在同一频段,甚至在同一频道上既传送模拟电视信号,又传送数字电视信号,并且做到相互间不能产生可见或可闻的干扰,这种形式的兼容制谓之信道兼容。

    数字电视信号易手整帧存储,并按数字方式进行运算,从而实现空间变换和时间变换,为各种数字特技创造可行路径,数字电视易于与数字通信融合,也便于与计算机和各种数字设备的端口相连,对于加快建设信息高速公路是十分重要的一项具体措施,使管理、通信、控制和娱乐合成一个终端来体现。



www.55dianzi.com

  由摄像机获取的模拟电视信号首先进行脉冲编码调制,也就是实现电视信号的数字化的第一步,其过程通常分成三步,即

  ●取样:以恒定的周期间断地采集模拟电视信号在该时刻的数值,取样点越多,重现波形中阶梯步长就越短,越接近于原来信号的波形,按Nyqui st取样定理,通常选定取样频率fs为该信号频谱成分中最高频率FMax的两倍。

  ●量化:将取样所得到的信号瞬时数值用若干量化值加以规范,通常图像量化采用8位,则量化步级为2^8-l=255个,而声音量化采用16位,则量化步级可达2^16-1=65535个。显然,实际取样值和量化值是有一定差异的,而由量化引入的误差谓之量化噪声,随着量化位数增加量化噪声会明显下降,每增加一个码位,信噪比提高6dB,分析表明

    SPP\Nrms≈K+6N(dB)    (1)

    式中K与信号形状有关,例如亮度信号是单极性,则K=10.8,而声音信号是双极性的,则K:1.76。

[1] [2]  下一页


本文关键字:数字电视  无线电-电子技术知识电子学习 - 基础知识 - 无线电-电子技术知识