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数字电视预热身

    随着科学技术特别是数字技术的发展,我们已经进入信息化、数字化时代。电视广播也将全面数字化,传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其他手段相互融合,从而形成全新的、庞大的数字电视产业。这一新兴产业已经引起广泛的关注,许多国家根据自己的国情,分别制定出了由模拟电视向数字电视过渡的方案和产业目标。数字电视被各国视为新世纪的战略技术。

数字电视与传统模拟电视

    所谓数字电视,就是将传统的模拟电视信号经过采样和编码转换成用二进制数代表的数字式信号,然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录,也可以用计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有的模拟设备更高的技术性能,而且还具有模拟技术不能达到的新功能,为电视技术带来划时代的变革。

    与模拟电视相比,数字电视在技术上有以下特点和优势。

    图像清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强。在图像画质上,传统模拟电视最高只有512 × 400 的分辨率,而数字电视定义的3种分辨率(704 × 480,1280 × 720,1920 × 1080)都高于该标准。此外,数字电视的音频效果很好,甚至可实现DolbyDigital 的5.1 声道环绕立体声家庭影院效果。

    频道数量将成数倍增加。如果传统电视系统全部改用数字电视技术,可传送约200 套DVD质量或500 多套VCD质量的电视节目。 频道更加专业化、个性化。数字电视平台使付费电视成为可能,因此逐渐会涌现出独立的、全天候的专业频道,如电影、时装、汽车、房产、MTV、体育、游戏等,可极大程度地满足不同人群的个性化需要。

    数字电视将呈现出与计算机和互联网相融合的趋势,可提供更多样化的服务,如数据广播、音频服务、互动服务等。数字电视不但可收看传统形式的节目,还可以浏览网页、炒股、发送邮件、享受远程教育和电视购物等。

    数字电视开展的业务有:免费的基本数字电视业务(直接接收和转播国内外未加密的高质量数字卫星电视节目)、按频道付费数字电视业务、VOD 视频点播业务、电子节目指南(Electronic ProgramGuide,EPG)、数字音乐广播、远程教育和公共信息服务等等。

    数字电视的优越性是显而易见的,推广普及也符合潮流。

数字电视的标准

国际上流行的三种标准

    数字电视尚无统一的国际标准,目前典型的主要有美国的ATSC(Advanced Television SystemCommittee,先进电视制式委员会)、欧洲的DVB(Digital Video Broadcasting,数字视频广播)和日本的ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting,综合业务数字广播)这3 种标准。

    ATSC标准 ATSC数字电视标准规定了一个在6MHz 带宽内传输高质量的视频、音频和辅助数据的系统,在地面广播信道中可靠地传输约19Mbps的数字信息,在有线电视频道中可靠传输38Mbps的数字信息,系统能提供的分辨率是常规电视的5 倍。ATSC 在视频压缩和传输上采用MPEG-2技术,而在音频压缩和传输上采用DolbyDigital 技术。

    DVB标准 DVB标准包括:DVB广播传输系统、DVB 基带附加信息系统、DVB交互业务系统、DVB 条件接收及接口标准。DVB对音频、视频的压缩和传输均采用了MPEG-2 技术。

    DVB 广播传输系统主要包含3 个方面的标准。一是DVB-S数字卫星广播系统标准,它几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用,我国也选用了该标准。二是DVB-C数字有线电视广播系统标准,系统前端可从卫星和地面发射获得信号,在终端需要电缆机顶盒。三是DVB-T 数字地面电视广播系统标准,它是最复杂的DVB传输系统,传输质量高,但接收费用也高。

    ISDB 标准 ISDB 利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号,同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。

    目前,采用美国ATSC标准的有5 个国家或地区,共有成员30个。决定采用欧洲DVB-T 标准的已有33 个国家或地区,其成员已经达到265 个。ISDB 筹划指导委员会的委员有17 个,委员之外的成员有23个,它们都是日本国内的电子公司和广播机构。由这3个数字电视标准的成员数量及分布情况来看,可以看出DVB 标准的发展最快,普及范围最大。

中国的数字电视标准

    由于数字电视的标准所包含的许多核心技术都涉及到相关知识产权,而且数字电视的发射设备、传输设备和终端接收设备等下游产品的结构设计与制造工艺必须依照传输标准而定,所以如果中国的数字电视产业采用外国的技术标准,势必造成非常被动的局面,例如像DVD产业那样交纳巨额的专利费用。因而制定具有自主知识产权的数字电视标准对于中国的数字电视产业发展十分重要。

    中国政府专门成立了领导小组,把数字电视产业化列入“十五”期间国家重大专项之一。经过全国有关科研工作者几年的努力,中国曾提出了5个地面数字电视方案。分别代表5种方案的样机被交到全国广播电视标准化委员会组织的专家组,经实验室测试和野外现场测试,目前只剩下清华大学和数字电视总体组提交的2个方案,分别代表单载波和多载波2 种技术,最后论证还在进行之中。有人预计,中国的地面数字电视标准将在2004 年底推出。

有线数字电视系统

    作为数字电视的启动工程,中国已在46个大中城市开展了有线数字电视的试点工作,基本都是采用DVB-C标准。下面以DVB-C 为例简要介绍有线数字电视的系统组成。

    DVB-C(Digital Video Broadcast-Cable)由前端系统、有线网络传输系统、用户终端三大部分组成。

    前端系统是整个有线数字电视系统的核心,一般由数字卫星接收机、视频服务器、编解码器、复用器、QAM调制器、各种管理服务器以及控制网络部分等设备组成。

    有线网络传输系统是系统的基础平台,即有线电视HFC(光纤同轴电缆混合网)网络。目前,国际、国内普遍采用的是两级光链路级联的双星型结构。

    用户终端是电视节目的最终输出设备,包括数字机顶盒(STB)和用户家庭内的电视机。

数字电视的国际发展状况

    目前,美、欧、日的数字电视产业已经启动,其模式各不相同。美国数字电视产业模式的主要特征是:大力推广数字高清晰度电视(HDTV)业务,以强制措施主推地面广播,卫星、有线传输同步跟进。美国计划在2006 年完成地面数字电视从模拟向数字的过渡,目前其地面数字电视的覆盖率己达94%,有线数字电视用户数达1670万。欧洲模式的主要特点是:只推标准清晰度电视业务,同时采用卫星、地面、有线传输手段全方位覆盖,但对地面广播似有重点倾斜。在1998年11月英国就开始数字电视的地面广播,现在已经成为全球数字电视普及率最高的国家,有将近一半的英国家庭已看上数字电视。法国、德国、西班牙、意大利、英国的数字电视用户,到2008年将超过整个电视用户的50%。日本模式的特点是:通过卫星覆盖推广高清晰度电视业务,到2006 年实现地面数字电视的全国覆盖,到2011 年完成地面数字电视从模拟向数字的过渡。

中国数字电视的发展进程

    为了全力推动广播电视数字化,中国广电总局把2004 年确定为数字化发展年和产业化发展年,以有线电视数字化为重点。在前2年试验的基础上,在北京、上海、重庆、青岛等分布在6 个省的40 多个城市建立了有线数字电视示范网,全面开展试点工作。为了做好试点工作,还制定了技术、节目、管理等一系列的政策。同时还开办了付费数字电视等新业务,到目前,经广电总局批准试播的付费数字电视节目有27 套,数字广播节目有7 套。

    中国数字电视发展的总体规划,将实施“三步走”的发展战略,即:2003年全面推进有线数字电视;2005年开展数字卫星直播业务,开始地面数字电视试验,有线数字电视用户达到3000万;2008年全面推广地面数字电视和高清晰度电视。2015年将停止模拟电视的播出。2003 年5 月,广电总局发布了《我国有线电视向数字化过渡时间表》,按照东部、中部、西部3 个区域,分2005 年、2008 年、2010年、2015 年4 个阶段全面实现有线电视数字化。

未来:将不仅是传统节目

    虽然数字电视广播系统的主要功能是使我们能高质量地传送更多频道的节目,但数字化还会带来了更新、更复杂的业务。数字电视技术与信息技术的融合诞生了许多新的网络应用与增值服务。一方面,数字电视用户可以通过数字机顶盒接入互联网,享受到上面的信息服务。另一方面,各种数字电视的互动应用层出不穷。利用数字电视平台,可以开展互动广告、互动体育、互动游戏、竞猜、互动投票、电视购物等应用。以互动投票为例,利用数字电视终端(机顶盒),可以参与社会新闻热点、娱乐活动、民意调查等在线互动投票活动,产生很好的社会效益与经济效益。

    英国天空电视台(BskyB),是全世界互动电视发展最早、运营最为成功的广播商,其Sky Digital 所提供的服务包括380多个数字频道,其中除了基本的频道和收费频道以外,还有丰富多彩的其他各类互动服务。这些复杂的业务和应用,主要基于数字设备飞速发展的处理能力和全球数字化(如互联网)所提供的巨大基础设施与电视这种特殊传播媒介的融合。数字电视的光明前景,由此亦可见一斑。

数字电视制胜的关键:数字

    数字电视之所以具有传统模拟电视所不能比拟的众多优势,其关键原因很简单:数字化。听起来很简单,那么电视经过数字化以后又是因何具备优势的?其基本原理何在?

    与磁带和CD音乐之间的对比有点类似,数字电视对要传输的节目信号进行了采样和量化,以“0”与“1”的电脉冲形式进行发送(与计算机的信息处理方式一致);模拟电视的信号为持续的电流。虽然数字与模拟这2 种信号的传输通道和信号强度相同,但是在它们限定的频段范围内表现出不同的特征。模拟信号会随着传输距离的增大而衰减,甚至在广播信号覆盖区域的边缘衰减殆尽。当模拟信号衰减至信号强度的边缘时,其信噪比减小,广播质量随之受损。相比之下,数字信号传输过程中的信噪比减小时,其信号强度尽管减小了,但广播质量不会变化,此谓之为陡壁效应。

    正是由于数字信号的这种量化特性,使得数字电视节目在传输过程中并不损失任何信息,可以在终端完整地再现传输之初的画质和音质。而模拟信号在传输过程中的衰减和受到的干扰会使节目质量难以还原如初。这使数字电视在节目品质上对人们具有“致命”的诱惑。此外,也正是由于数字电视对节目内容的数字化,使得节目内容的制作、编辑、传输、保存、压缩、传输等一系列过程更加容易和高效。

为“数字电视”与“高清晰度电视”澄清误会

    数字电视(DTV)常常被人们当做是高清晰度电视(HDTV)的同义词,而实际上这是个很大的认识误区。HDTV对电视节目只定义了一种新的显示格式,至于这种格式的电视节目内容如何传输,并不是它所管辖的问题。实际上,HDTV的节目内容既可以通过模拟信号传输,也可以通过数字信号来传输。而DTV 技术在很大程度上可以说是更多地关注节目内容的传输过程。

    HDTV 定义的特性中,主要包括了节目画面的更高像素密度,以及一种全新的、更开阔的屏幕宽高比例(一般为16∶9)。虽然DTV 通常会采用HDTV 定义的这种宽屏形式,甚至宽屏也是DTV的一个新特征,但DTV 的节目内容除了可以被HDTV电视机接收以外,还同样可以显示在传统的模拟电视机上(宽高比例为4∶3)。而且,DTV的节目内容可以在低于HDTV 所定义的精度以下的一系列范围内传输,以便让HDTV设备之外的其他终端可以接收DTV 的节目。

    不过,话又说回来,既然HDTV 是DTV 最合适的画面显示格式,并且事实上HDTV也经常依靠数字方式进行传输,那么二者的名称在口头上经常被人们混合使用是不可避免的,而且是可以理解的。但是,若有个别商家想利用HDTV与DTV 之间这种易混淆的关系钻空子,为那些与DTV还没有直接关联的高清晰电视加上数字电视的外衣进行兜售,未免有居心叵测之嫌。

消费者需要准备什么?

    接收数字电视节目的设备,取决于采用何种接收方式:陆地无线广播、有线传输还是卫星广播。一般而言,消费者至少需要购买一个转换装置,以让其已有的电视机能够接收数字电视节目。此外,通过陆地无线广播方式接收数字电视节目的消费者,还需要为数字信号配置一个专门的接收天线。

    如果采用了美国的ATSC标准,那么位于边远山区的消费者可能无法以陆地无线广播的方式接收到数字电视信号(即使是传统的模拟电视信号也经常如此)。然而,如果采用了与欧洲DVB相兼容的标准,这一问题会得到解决,实际上已有DVB用户通过卫星广播享受到高品质的数字电视了。当然,这需要用户自备一个硕大的卫星接收“锅盖”

    数字机顶盒(Digital Set-top Box)在过去将电视机变成上Internet 冲浪的工具,现在又可以将电视机由接收模拟信号变成接收数字节目的设备。数字电视的机顶盒有时也被称之为接收器(Receiver),通常采用一个或多个微处理器,以运行嵌入式操作系统(Linux或Windows CE等)并完成MPEG数据流的接收。此外,机顶盒还包括RAM、MPEG 解码芯片、音频解码和处理芯片等,具体视与其相兼容的数字电视标准而定。例如,与DVB 兼容的机顶盒中还将有COFDM 解码芯片,而与ATSC 兼容的机顶盒采用VSB 解码芯片。功能强大的机顶盒还将配置一块硬盘,以录制电视节目、保存下载的软件等等。机顶盒既可以被卫星广播方式所用,也可以被陆地无线广播方式所用,但用得最多的还是有线传输方式。

    虽然宽屏、高清晰度的新型产品——HDTV会让人更好地享受到数字电视的视觉、听觉冲击力,但其高昂的价格对普通百姓显然不是最实惠的。相比之下,通过添置一部比较廉价的机顶盒与已有的电视机相结合,或购买一台比HDTV便宜的数字电视机,实现的画质和音效也要远远超出传统的模拟电视节目,这样却也能很经济地实现数字电视的梦想。(计世网)
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