高清晰度数字电视发展现状

1一、电视系统的发展历史...............................................................................................................1二、高清晰度电视（HDTV）..........................................................................................................31.HDTV简介.............................................................................................................................32.HDTV的图像格式.................................................................................................................43.HDTV的编码算法.................................................................................................................54.HDTV发展动态与前景..........................................................................................................8三、超高清晰度电视（UHDTV）....................................................................................................81.UHDTV简介...........................................................................................................................82.UHDTV特制传感器...............................................................................................................93.UHDTV进展和展望.............................................................................................................10四、数字电视标准........................................................................................................................121.ATSC简介...........................................................................................................................122.DVB简介.............................................................................................................................143.ATSC与DVB的比较...........................................................................................................154.DVB、ATSC近况和前景.....................................................................................................16五、参考文献................................................................................................................................171高清晰度数字电视发展现状1090349153张雄彬一、电视系统的发展历史从技术的角度看，电视系统的发展历经了黑白电视、彩色电视和数字电视（DTV）三个历史阶段，目前，第四代电视技术――高清晰度电视（HDTV）正在全球范围内蓬勃发展。黑白电视和彩色电视使用的是模拟电视技术。图像信号的产生、传输、处理到接收机的复原，整个过程几乎都是在模拟体制下完成的。其特点是采用时间轴取样，每帧在垂直方向取样，以幅度调制方式传送电视图像信号。为降低频带，同时避开人眼对图像重现的敏感频率，将一帧图像又分成奇、偶两场扫描。加上20世纪六、七十年代期间，确定模拟电视主要技术参数时，其相关理论和技术的缺陷，使传统的模拟电视存在易受干扰、色度畸变、亮色串扰、行串扰、行蠕动、大面积闪烁、清晰度低和临场感弱等缺点。在模拟领域，无论怎样更新、改进硬件结构，电视所应有的功能和声像质量还远没有达到，不足以使其全面地发生根本性的变革。20世纪80年代，在德国出现了数字电视接收机，从而揭开了数字电视的帷幕。数字电视（DTV）是一个从节目采集、节目制作节目传输直到用户端都以数字方式处理信号的端到端的系统。基于DVB技术标准的广播式和“交互式”数字电视．采用先进用户管理技术能将节目内容的质量和数量做得尽善尽美并为用户带来更多的节目选择和更好的节目质量效果，与模拟电视相比，数字电视具有图像质量高、节目容量大(是模拟电视传输通道节目容量的l0倍以上)和伴音效果好的特点。数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点：(1)信号杂波比和连续处理的次数无关。电视信号经过数字化后是用若干位二进制的两个电平来表示，因而在连续处理过程中或在传输过程中引入杂波后，其杂波幅度只要不超过某一额定电平，通过数字信号再生，都可能把它清除掉，即使某一杂波电平超过额定值，造2成误码，也可以利用纠错编、解码技术把它们纠正过来。所以，在数字信号传输过程中，不会降低信噪比。而模拟信号在处理和传输中，每次都可能引入新的杂波，为了保证最终输出有足够的信噪比，就必须对各种处理设备提出较高信噪比的要求。模拟信号要求S/N＞40dB，而数字信号只要求S/N＞20dB。模拟信号在传输过程中噪声逐步积累，而数字信号在传输过程中，基本上不产生新的噪声，也即信噪比基本不变。(2)可避免系统的非线性失真的影响。而在模拟系统中，非线性失真会造成图像的明显损伤。(3)数字设备输出信号稳定可靠。因数字信号只有“0”、“1”两个电平，“1”电平的幅度大小只要满足处理电路中可能识别出是“1”电平就可，大一点、小一点无关紧要。(4)易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。近年来，大规模集成电路(半导体存储器)的发展，可以存储多帧的电视信号，从而完成用模拟技术不可能达到的处理功能。例如，帧存储器可用来实现帧同步和制式转换等处理,获得各种新的电视图像特技效果。(5)由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。(6)数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用数字电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播(Teletext)。(7)压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广播，在设计的服务区内(地面广播)，观众将以极大的概率实现“无差错接收”(发“0”收“0”，发“1”收“1”)，收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。(8)可以合理地利用各种类型的频谱资源。以地面广播而言，数字电视可以启用模拟电视频道；禁用频道(taboochannel)，而且在今后能够采用“单频率网络”(singlefrequencynetwork)技术，例如1套电视节目仅占用同1个数字电视频道而覆盖全国。此外，现有的6MHz模拟电视频道，可用于传输1套数字高清晰度电视节目或者4-6套质量较高的数字常规电视节目，或者16-24套与家用VHS录3像机质量相当的数字电视节目。(9)在同步转移模式(STM)的通信网络中，可实现多种业务的“动态组合”(dynamiccombination)。例如，在数字高清晰度电视节目中，经常会出现图像细节较少的时刻。这时由于压缩后的图像数据量较少，便可插入其它业务(如电视节目指南、传真、电子游戏软件等)，而不必插入大量没有意义的“填充比特”。(10)很容易实现加密／解密和加扰／解扰技术，便于专业应用(包括军用)以及广播应用(特别是开展各类收费业务)。(11)具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信信道特别是异步转移模式(ATM)的网络中传输，也便于与计算机网络联通。(12)可以与计算机融合而构成一类多媒体计算机系统，成为未来国家信息基础设施(NII)的重要组成部分。数字电视技术（DTV）虽然有了很大的进步，但是随着人们需求的不断跟进，人们对视频的各项品质提出了更高的要求：屏幕要更宽、画质要更高！于是，高清晰度电视（HDTV）就孕育而生了。二、高清晰度电视（HDTV）1.HDTV简介高清晰度电视是一种新的电视业务，国际电联作的定义：“高清晰度电视应是一个透明系统，一个正常视力的观众在距该系统显示屏高度的三倍距离上所看到的图像质量应具有观看原始景物或表演时所得到的印象”。目前水平和垂直清晰度是常规电视的两倍左右，配有多路环绕立体声。HDTV与当前采用模拟信号传输的传统电视系统不同，HDTV采用了数字信号传输。由于HDTV从电视节目的采集、制作到电视节目的传输，以及到用户终端的接收全部实现数字化，因此HDTV给我们带来了极高的清晰度，分辨率最高可达1920×1080，帧率高达60fps，是足够让目前的DVD汗颜的。除此之外，HDTV的屏幕宽高比也由原先的4:3变成了16:9，若使用大屏幕显示则有亲临影院的感觉。同时由于运用了数字技术，信号抗噪能力也大大加强，在声音系统上，HDTV支持杜比5.1声道传送，4带给人Hi-Fi级别的听觉享受。和模拟电视相比，数字电视具有高清晰画面、高保真立体声伴音、电视信号可以存储、可与计算机完成多媒体系统、频率资源利用充分等多种优点，诸多的优点也必然推动HDTV成为家庭影院的主力。HDTV也是DTV标准中的一种，拥有最佳的视频、音频效果。DTV是一种数字电视技术，是目前传统模拟电视技术的接班人。所谓的数字电视，是指从演播室到发射、传输、接收过程中的所有环节都是使用数字电视信号，或对该系统所有的信号传播都是通过由二进制数字所构成的数字流来完成的。此外DTV技术还可分为LDTV（LowDefinitionTeleVision）低清晰度电视，其图像水平清晰度大于250线，分辨率为340×255，采用4：3的幅型比，主要是对应现有VCD的分辨率量级；标准清晰度电视（SDTVStandardDefinitionTeleVision）其图像水平清晰度为500--600线，最低为480线，分辨率为720×576，采用4：3的幅型比，主要是对应现有DVD的分辨率量级。目前应用于广播级的后期制作中的视频标准主要是SDTV及HDTV。和模拟电视相比，数字电视具有高清晰画面、高保真立体声伴音、电视信号可以存储、可与计算机完成多媒体系统、频率资源利用充分等多种优点。2.HDTV的图像格式HDTV规定了视频必须至少具备7