高清電視與傳統(tǒng)電視的優(yōu)劣比較分析

貴州省廣電網(wǎng)絡(luò)股份有限公司貴陽分公司 黃 東

1.簡介

電視行業(yè)的現(xiàn)狀：按技術(shù)劃分，電視可分為模擬電視和數(shù)字電視。傳統(tǒng)（模擬）電視有三大電視制式，NTSC制、PAL制和SECAM制。數(shù)字電視又可分為高清電視（HDTV）和標(biāo)清電視（SDTV）。標(biāo)清，英文為“Standard-Definition”，是視頻的垂直分辨率為720線逐行掃描以下的一種視頻格式。而視頻的垂直分辨率達(dá)到720p以上則稱作為高清，（英文表述High Definition）簡稱HD。關(guān)于高清的標(biāo)準(zhǔn)，國際上公認(rèn)的有兩條：視頻垂直分辨率超過720p或1080i；視頻寬縱比為16：9。從視覺效果來看HDTV的圖像質(zhì)量可達(dá)到或接近35mm寬銀幕電影的水平。從畫質(zhì)來看，由于高清的分辨率基本上相當(dāng)于傳統(tǒng)模擬電視的4倍，畫面清晰度、色彩還原度都要遠(yuǎn)勝過傳統(tǒng)電視。而16:9的寬屏顯示也帶來更寬廣的視覺享受。從音頻效果看，高清電視節(jié)目將支持杜比5.1聲道環(huán)繞聲，而高清影片節(jié)目將支持杜比5.1 True HD規(guī)格，這將給我們帶來超震撼的聽覺享受。

2.高清電視原理及其核心技術(shù)

2.1 數(shù)字信號(hào)及其傳輸方式

數(shù)字信號(hào)的傳輸方式一般有兩種：基帶傳輸與載波傳輸。前者由于矩形脈沖波包含有較大的諧波分量，在有限帶寬的信道中傳輸必定會(huì)產(chǎn)生失真，引起碼間串?dāng)_。為了提高其傳輸效率，多采用多路復(fù)用技術(shù)，而應(yīng)用最廣泛的是時(shí)分復(fù)用。它不易產(chǎn)生交調(diào)和互調(diào)失真，對(duì)非線性失真指標(biāo)要求不高。而在較長距離的傳輸中，必須采用后者。調(diào)制方式主要可分為三種：即ASK（振幅鍵控），F(xiàn)SK（頻移鍵控），PSK（相位鍵控）。二進(jìn)制振幅鍵控信號(hào)的頻帶寬度為二進(jìn)制基帶信號(hào)的兩倍，而二進(jìn)制頻移鍵控的帶寬較大，頻帶利用率低；相位鍵控的誤碼率較低。

2.2 數(shù)字電視的主要技術(shù)

從圖像信息的獲取上來講，就必須使用數(shù)字化的攝像設(shè)備。在節(jié)目的制作和編排上，由于有計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和圖像處理的一套軟件系統(tǒng)作保障，將獲取的原始素材進(jìn)行加工和剪輯就顯得比較容易。制作好節(jié)目后進(jìn)行播出的過程中，電視臺(tái)發(fā)射和用戶接收到的信號(hào)均為數(shù)字載波信號(hào)，而在電視機(jī)內(nèi)部則全部采用數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)。

HDTV的技術(shù)核心包括：信源編碼解碼，復(fù)用、信道編碼解碼，以及調(diào)制與解調(diào)等。信源編解碼技術(shù)包括視頻和音頻壓縮編解碼。

在信道編碼與調(diào)制解調(diào)技術(shù)中，通過糾錯(cuò)編碼、網(wǎng)絡(luò)編碼、均衡技術(shù)來提高信號(hào)的抗干擾能力，通過調(diào)制將信號(hào)加載到脈沖串上發(fā)射。

3.高清電視與傳統(tǒng)電視的差異

即使是數(shù)字化電視，仍然屬于模擬電視的范疇。因?yàn)樗徊贿^是利用了目前數(shù)字圖像處理以及微電子技術(shù)的成果，對(duì)模擬的彩色圖像進(jìn)行數(shù)字方式的處理，以求獲得更好的圖像重現(xiàn)效果。而數(shù)字電視的圖像、伴音處理信號(hào)均為數(shù)字信號(hào)，它與模擬電視的最大區(qū)別則是信號(hào)處理方式的不同。

3.1 傳統(tǒng)電視的缺陷

傳統(tǒng)模擬彩色電視系統(tǒng)已經(jīng)存在50多年了，它由于隔行掃描產(chǎn)生的一些缺陷，隨著時(shí)代的變化，人們需求的提高，越來越凸現(xiàn)出來。主要有以下幾個(gè)方面：

（1）行間閃爍：隔行掃描方式，把一幀圖像分為奇數(shù)場(chǎng)和偶數(shù)場(chǎng)掃描，雖然降低了視頻帶寬，簡化了電路，但是一行圖像出現(xiàn)的頻率比逐行掃描降低了一半，場(chǎng)頻是50Hz或60Hz，幀頻仍是25Hz或30Hz，低于臨界閃爍頻率45.8Hz，一行圖像出現(xiàn)的頻率25Hz或30Hz，視覺感覺圖像有行間閃爍。行間閃爍影響圖像垂直清晰度，大面積圖像閃爍易造成視覺疲勞。

（2）視在并行：當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體沿垂直方向向下移動(dòng)的時(shí)間恰好是經(jīng)過一場(chǎng)時(shí)間，即T=1/50Hz=20ms或T=1/60Hz=16.67ms，物體垂直向下運(yùn)動(dòng)速度等于掃描線向下移動(dòng)一行的速度時(shí)，則第二場(chǎng)傳送的細(xì)節(jié)與第一場(chǎng)相同，圖像垂直清晰度下降了一半，即圖像像素未變，但是人的感覺是圖像清晰度下降了。

（3）垂直邊緣鋸齒化：當(dāng)運(yùn)動(dòng)物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)速度足夠大時(shí)，因隔行掃描使相鄰行在時(shí)間上相差一場(chǎng)，結(jié)果導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)物體垂直邊緣鋸齒化；運(yùn)動(dòng)速度越快，垂直邊緣鋸齒化越嚴(yán)重。

（4）并行現(xiàn)象：傳統(tǒng)模擬電視系統(tǒng)采用隔行掃描方式，理想情況下奇數(shù)場(chǎng)掃描線與偶數(shù)場(chǎng)掃描線均勻鑲嵌。但當(dāng)場(chǎng)同步電路產(chǎn)生同步誤差時(shí)，有可能使奇數(shù)場(chǎng)圖像與偶數(shù)場(chǎng)圖像重合或鑲嵌不均勻，造成并行或準(zhǔn)并行。當(dāng)奇數(shù)場(chǎng)圖像與偶數(shù)場(chǎng)圖像完全重合時(shí)，垂直方向圖像清晰度下降了一半，使圖像清晰度降低。

（5）爬行效率：PAL制彩色電視信號(hào)的色度信號(hào)采用逐行倒相方式，如果在色度解碼電路中存在解調(diào)誤差（解調(diào)角誤差、相位配合誤差、幅度配合誤差）時(shí)，色差信號(hào)中混有遠(yuǎn)行倒相的串色分量，產(chǎn)生相鄰行電平的不一致性，顯示的圖像亮度逐行有強(qiáng)弱變化，再加上隔行掃描的原因，場(chǎng)掃描自上而下進(jìn)行，人眼感覺有明暗間隔的行結(jié)構(gòu)緩慢向上“爬行”，低頻串色引起大面積爬行，高頻串色引起彩色圖像邊緣蠕動(dòng)；色飽和度越強(qiáng)，爬行現(xiàn)象越明顯。

3.2 數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字電視采用逐行掃描方式，就不存在以上問題。數(shù)字電視技術(shù)與原有的模擬電視技術(shù)相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）信號(hào)雜波比與連續(xù)處理的次數(shù)無關(guān)。電視信號(hào)經(jīng)過數(shù)字化后是用若干位二進(jìn)制的兩個(gè)電平來表示，因而在連續(xù)處理過程中或在傳輸過程中引入雜波后，其雜波幅度只要不超過某一額定電平，通過數(shù)字信號(hào)再生，都可能把它清除掉，即使某一雜波電平超過額定值，造成誤碼，也可以利用糾錯(cuò)編、解碼技術(shù)把它們糾正過來。所以，在數(shù)字信號(hào)傳輸過程中，不會(huì)降低信雜比。而模擬信號(hào)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(duì)各種處理設(shè)備提出較高信雜比的要求。模擬信號(hào)要求S/N＞40dB，而數(shù)字信號(hào)只要求S/N＞20dB。模擬信號(hào)在傳輸過程中噪聲逐步積累，而數(shù)字信號(hào)在傳輸過程中，基本上不產(chǎn)生新的噪聲，也即信雜比基本不變。

（2）可避免系統(tǒng)的非線性失真的影響。而在模擬系統(tǒng)中，非線性失真會(huì)造成圖像的明顯損傷。設(shè)備輸出信號(hào)穩(wěn)定可靠。因數(shù)字信號(hào)只有“0”、“l(fā)”兩個(gè)電平，“l(fā)”電平的幅度大小只要滿足處理電路中可能識(shí)別出是“l(fā)”電平就可，大一點(diǎn)、小一點(diǎn)無關(guān)緊要。

（3）易于實(shí)現(xiàn)信號(hào)的存儲(chǔ)，而且存儲(chǔ)時(shí)間與信號(hào)的特性無關(guān)。近年來，大規(guī)模集成電路（半導(dǎo)體存儲(chǔ)器）的發(fā)展，可以存儲(chǔ)多幀的電視信號(hào)，從而完成用模擬技術(shù)不可能達(dá)到的處理功能?？蓪?shí)現(xiàn)時(shí)分多路，充分利用信道容量，利用數(shù)字電視信號(hào)中行、場(chǎng)消隱時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)文字多工廣播（Teletext）。壓縮后的數(shù)字電視信號(hào)經(jīng)數(shù)字調(diào)制后，可進(jìn)行開路廣播，在設(shè)計(jì)的服務(wù)區(qū)內(nèi)（地面廣播），觀眾將以極大的概率實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)接收，收看到的電視圖像及聲音質(zhì)量非常接近演播室質(zhì)量。

（4）在同步轉(zhuǎn)移模式（STM）的通訊網(wǎng)絡(luò)中，可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的“動(dòng)態(tài)組合”（dynamic combination）。例如，在數(shù)字高清晰度電視節(jié)目中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)圖像細(xì)節(jié)較少的時(shí)刻。這時(shí)由于壓縮后的圖像數(shù)據(jù)量較少，便可插入其他業(yè)務(wù)（如電視節(jié)目指南、傳真、電子游戲軟件等），而不必插入大量沒有意義的“填充比特”。

（5）由于采用數(shù)字技術(shù)，與計(jì)算機(jī)配合可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)控制和調(diào)整。很容易實(shí)現(xiàn)加密/解密和加擾/解擾技術(shù)，便于專業(yè)應(yīng)用（包括軍用）以及廣播應(yīng)用（特別是開展各類收費(fèi)業(yè)務(wù)）。

（6）具有可擴(kuò)展性、可分級(jí)性和互操作性，便于在各類通信信道特別是異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）的網(wǎng)絡(luò)中傳輸，也便于與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通。可以與計(jì)算機(jī)“融合”而構(gòu)成一類多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，成為未來“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施”（NII）的重要組成部分。

4.結(jié)語

時(shí)代在發(fā)展，科技在進(jìn)步，模擬電視必將走入歷史。數(shù)字產(chǎn)業(yè)正朝著高清的方向發(fā)展，標(biāo)清開始逐漸讓位，但隨著對(duì)高清技術(shù)的挖掘、IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的推廣和用戶體驗(yàn)層次的精細(xì)化，高清同樣需要向更高層次進(jìn)化，全高清將是視頻會(huì)議的新標(biāo)桿。在這一過程中，標(biāo)清設(shè)備要盡其所用，發(fā)揮其應(yīng)有的作用，逐漸實(shí)現(xiàn)新老技術(shù)的平滑過渡。

[1]陳萬倫.電視技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2001.

[2]王錫勝.有線電視技術(shù)[M].北京:電子工業(yè)出版社,1996.