电视技术概论_13电视新技术

第13章电视新技术第13章电视新技术13.1高清晰度电视13.2数字电视13.3电视新技术的应用13.4投影电视机13.521世纪的电视第13章电视新技术13.1高清晰度电视13.1.1国际无线电咨询委员会（CCIR）为高清晰度电视下的定义是：“当观看距离为屏幕高度三倍时，高清晰度电视机的垂直清晰度和水平清晰度应是现行电视的两倍以上，画面的宽高比16∶9，配有多声道优质伴音。”目前，已经有一些国家按上述要求研制出高清晰度电视，其画面清晰逼真，几乎和35mm电影胶片的放映效果不相上下，其伴音则与激光唱机的音质相同。高清晰度电视分为模拟HDTV系统和数字HDTV系统两大类型。早期研制的HDTV属模拟系统，而近期各国研制的HDTV则趋向数字系统。第13章电视新技术13.1.2高清晰度电视的发展进程1.日本高清晰度电视的发展EDTV通过提高设备和系统的性能来改善图像质量。它不仅在接收端以逐行扫描来提高垂直分解力，同时也提高了水平分解力。日本对实施EDTV制式广播作了如下规定：（1）用插入基准信号的方法，消除重影干扰。（2）接收端采用与IDTV制式相同的技术，把隔行扫描变换成逐行扫描，用时间-空间三维信号处理技术分离亮度（Y）信号和色度（C）信号。第13章电视新技术根据这种规定，IDTV和EDTV之间的关系可用下式表示：EDTV＝IDTV＋重影消除＋aa表示在发送端通过改变信号以改善图像质量的部分。据估计，EDTV制式对图像质量的改善，约有70～80％由IDTV来实现，a部分则占20～30％。第13章电视新技术日本对EDTV制式图像质量改善目标为：水平分解力从现行NTSC制的330线提高到450线；垂直分解力从现行的300线提高到450线。采用逐行扫描手段防止闪烁。使用三维梳状滤波器，改善信道中的交调失真，减轻亮色串扰，在发射端以插入基准信号的方法消除重影干扰。图像质量超过激光视盘的图像质量。实施EDTV制式电视广播后，用现行的NTSC制电视机接收到的图像质量没有得到改善。若用新研制的EDTV接收机接收图像，则图像质量可达到上述目标水平。第13章电视新技术2.欧洲高清晰度电视的发展1989年研制出以模拟技术为主，扫描行数为1250行，图像宽度比为16∶9，12MHz带宽的HDTV系统，并于1992年的西班牙巴塞罗那奥运会上进行了试播，受到广泛好评。但鉴于HDTV的前景不明和投资过大，为了避免重蹈日本的复辙，欧洲于90年代中期暂缓了HDTV的研制步伐，随着美国全数字HDTV的出现，欧洲也开始全力投入到数字电视(DTV)的研制与普及中。北欧的挪威、丹麦和瑞典三国一起开发了数字窄带发送的高清晰度电视HD-DIVINE，主要技术特点是信道编码采用了正交频分复用技术；由德国Bosch等几家公司组成的集团，开发了数字HDTV-T地面广播制式，这种制式以8MHz带宽传送码率为20~30Mbit/s、1250行、2∶1的HDTV信号。欧洲发展HDTV的战略是：现行电视-DTV-HDTV，力图走一条渐进式的发展道路。第13章电视新技术3.大联盟HDTV又称GA-HDTV制式，它是在四种数字HDTV制式基础上产生的，与四种制式之间有着天然的联系。这四种制式的信道宽度都是6MHz，均采用数字兼容广播的传输方式；它们的图像宽度比均为16∶9，色度标准也都采用美国影视工程师协会确定的标准。此外，在信号传输系统中，它们都采用了里德·所罗门(ReedSolomon)纠错码。大联盟制式集中了四种数字HDTV制式的优点，在此基础上又有自己的特色，使其比前四种数字HDTV制式具有更多的优势。大联盟制式提出多种扫描格式的方案，可以和数字显示器兼容；在图像压缩方面采用了MPEG-2国际标准；在音频压缩方面采用了目前国际上处于领先地位的杜比AC-3技术；采用VSB（残留边带）传送系统，同时考虑地面广播和电缆传送两种模式；大联盟HDTV制式集中体现了视听领域的高科技成果，使美国在HDTV领域处于遥遥领先的地位。第13章电视新技术13.1.3高清晰度电视的技术特点1．多种扫描格式2．先进的图像压缩技术3．更具吸引力的音频技术4．设计周全的调制方式第13章电视新技术13.2数字电视13.2.1什么是数字电视自电视问世以来，电视图像信号的处理技术一直是以模拟方式进行的。直至70年代初期，数字技术才开始进入电视信号处理领域。最近20年来，数字技术有了迅速的发展，正在形成一个全新的数字处理的新领域，这就是人们常说的数字电视。数字电视的英文全称为DigitalTelevision，简称DTV。数字电视是相对模拟电视而言的。第13章电视新技术1.节目制作数字化电视信号是指经摄像机的电子扫描和光电转换形成的电信号，数字电视系统首先应获得数字化的电视信号，可以采用数字摄像机、非线性编辑系统和视频服务器等数字化设备，实现电视节目采集、节目制作和节目编辑的数字化。数字电视将电视信号进行数字化采样，其信号的数据率非常高，直播室质量的数字化电视信号的数据率在200Mb/s。要在原模拟电视频道内传输如此高速率的数字信号是不可能的，必须对数据进行压缩。实现数据压缩的方法有两种：一是在信源编码过程中进行压缩，利用人的听觉和视觉效应去除信号中的多余成分，在不影响收听收看效果的前提下尽量压缩数据率；二是改进信道编码，发展新的数字调制技术，提高单位频宽数据传送速率。第13章电视新技术在信源编码方面，IEEE的MPEG专家组已发展制订了ISO／IEC11172（MPEG-1）和ISO／IEC13818（MPEG[CD*2]2）两项国际标准。MPEG－1的输入视频格式为CIF352×288，主要用于CD-ROM、VCD等线路传输，数据率为固定值1.5Mb/s；MPEG-2供数字电视使用，支持标准分辨率的16∶9宽屏及高清晰度电视等多种格式，数据率可变，为3～40Mb/s。MPEG-2是未来广播电视数字压缩的国际标准，它可满足不同电视质量的要求，从家庭质量、广播级质量到将要播出的数字高清晰度电视质量，应用面很广。从DVD到卫星电视、广播电视微波传输都采用了这一标准。第13章电视新技术2.采用数字传输设备，将电视信号进行数字压缩、编码、调制，以数字信号进行发射。目前，数字电视的传输途径可分为三种：数字卫星电视、数字有线电视和数字地面开路电视。这三种数字电视的信源编码方式相同，都是MPEG-2的复用数据包，但由于它们的传输途径不同，因此信道编码采用了不同的调制方式。例如，欧洲DVB数字电视系统传输中采用的三种调制方式，数字卫星电视系统（DVB-S）采用正交相移键控调制（OPSK）；数字有线电视系统（DVB-C）采用正交调幅调制（QMA）；数字地面开路电视系统（DVB-T）采用更为复杂的编码正交频分复用调制（COFDM）。第13章电视新技术3.接收过程数字化用户利用数字电视机收看数字电视节目。数字电视机首先将接收到的数字调制信号进行解调;然后,对压缩的数据进行解压缩，再对画面格式进行变换;最后，将视频、音频分别送至显示屏和扬声器。第13章电视新技术13.2.2数字电视的技术特点1.具有较高的图像质量和伴音质量2.抗干扰能力强3.电视机功能强大4.便于大规模生产5.便于与计算机系统连接6.第13章电视新技术13.2.3数字电视的发展进程1.日本数字电视的发展2.欧洲各国数字电视的发展3.美国数字电视的发展4.我国数字电视发展大致可分为三个阶段：普及型数字电视PDTV、标准清晰度数字电视SDTV和高清晰度数字电视HDTV，这三者将在一个很长的时期内并存。第13章电视新技术13.2.4数字电视机与数字化电视机1.数字电视机数字电视机的视频部分采用MPEG-2标准处理，音频部分采用AC-3标准处理，按清晰度分为:标准数字电视，简称DTV或SDTV；数字高清晰度电视机，简称数字HDTV。DTV的画质和音质与DVD相当，其清晰度为现有电视的2倍。数字HDTV采用16∶9屏幕，分辨率为1920（水平）×1080（垂直），其清晰度为现有电视的5倍。汤姆逊的61英寸数字HDTV和飞利浦的48英寸数字HDTV已频频亮相，其清晰度都达到了1920×1080像素。第13章电视新技术2.数字化电视机数字化电视机采用的数字化技术主要有：①伴音数字化电路。实现了无论接收信号强弱，都能保持较高灵敏度，使听感更佳。②数字画质提高技术。如双制式Y／C分离，黑电平改善、高速扫描调制等。③数字丽音。采用数字丽音（NICAM）技术，可接收全球所有制式丽音信号。④超平显像管。超平显像管基色更纯正，色彩更艳丽，且寿命为普通平面彩管的1.7倍，采用超平显像管可以有效实现数字化技术的优势。第13章电视新技术13.3电视新技术的应用13.3.1平板电视机平板电视机不同于平面电视机，通常，只将其深度小于自身对角线尺寸1／4的电视机称为平板电视机，简称FPD。与传统的阴极射线管（CRT）电视机相比，平板电视机具有体积小、重量轻、使用电压较低和无X射线辐射等长处。因其具有屏幕亮度好、图像清晰、整体超薄，重量极轻等特点，适宜于用作壁挂电视、多媒体终端装置和HDTV的显示器。第13章电视新技术1．液晶电视是目前国际上投资最多、发展最快、应用最广的一种平板电视，英文名为LiquidCrystalDisplay-TV，简称LCD-TV。第13章电视新技术LCD电视机的构成与传统彩色电视机的主要区别有：①LCD电视机含有特殊电路，如：液晶显示屏、X驱动器和Y驱动器、同步控制电路、图像信号处理电路、公共电极极性翻转电路、背光源灯管及其驱动电路。②LCD电视机的高频头体积小、功耗低、电源电压低，高频头的驱动电路既要保证功耗不能过大，还要保证具有一定的放大倍数，以提高信号噪声比。③LCD电视机的同步信号发生器为驱动液晶显示屏提供所需的寻址信号，有水平方向和垂直方向的时钟脉冲和启动脉冲，为获得稳定的时钟频率，确保电视图像的稳定，还设有锁相环电路。④LCD电视机含有独特的图像信号处理电路，它能使视频信号转换成适合于驱动液晶显示屏的信号。液晶显示屏的结构不同，其图像处理电路的结构也不同。第13章电视新技术2．等离子平板电视机又称等离子体电视机，英文名为PLASMADISPLAYPLATE（PDP），是近年来研制出的新型平板电视机。它具有屏幕大，图像清晰等优点，巳有多种42英寸的机型在市场露面。PDP的工作原理与从前的任何一种显示器都不同，它利用了像素自行发光的技术，大大减少了显示屏的空间。每个像素都含有红蓝绿三种光源，并可独立发光。PDP是通过气体放电时产生的真空紫外光（UV）去激发红蓝绿基色的荧光体，此时，像素中的气体会作出发光反应，每个像素呈现出不同的色彩，当这些像素组合起来时，便能产生光亮夺目的缤纷图像。第13章电视新技术13.3.2图文电视1.图文电视的传送和接收2.①信息传递快。②信息的覆盖面广。③收看随意性。④内容信息量大。⑤保密性能强，可以实现加密功能。第13章电视新技术3.图文电视自问世以来，一直受到世界各国的普遍重视。目前，图文电视广播有四种制式：英国等国采用的WST；法国等国的ANTIOPE；美国的NABTS和日本采用的HY-BRID。我国根据CCIR的推荐，在WST制的基础上，结合传递汉字的国情，制定了我国的图文电视广播制式为“CCST”，即ChineseCharacterSystemTeletext。第13章电视新技术13.3.3立体电视1.什么是立体电视？立体电视是广播电视的又一发展方向。它利用人的双眼视角差和会聚功能等特性，拍摄和放映时产生立体效果的电视技术。第13章电视新技术2.实现立体电视的技术方法(1）彩色眼镜法(2）偏光眼镜法(3）不用带特制眼镜的立体电视第13章电视新技术13.3.4大屏幕拼接电视系统图13-1大屏幕拼接系统示意图第13章电视新技术1．硬件拼接系统硬件拼接系统是较早使用的一种大屏幕拼接方法，代表性的产品有美国RGB公司的ComputerWall。该系统可实现的功能有分割、分屏显示和开窗口，开窗口的意思是在四屏组成的底图上，用任意一屏显示