讲座数字电视与高清晰度电视2011年09月

电视与音响技术之一数字电视与高清晰度电视DTV&HDTV（HighDefinitionTelevisionandDigitalTelevision）第一台B/WTV机自1925年在英国问世至今已有86年。86年来，电视技术获得了迅速的发展，并还在不断地进步。今天电视技术已被广泛使用。电视已成为人们获取信息、增加知识、欣赏文艺体育的重要工具，成为人们生活中重要的组成部分。它不仅给人们带来新的乐趣和享受，也使人们感受到了现代科技前进的步伐。二十一世纪是一个全新的信息社会，数字化是信息社会的基本技术。数字电视的问世，预示着视听产品新纪元的开始。近年来，数字电视机不断涌现市场，各种媒体大力宣传DTV、HDTV,加上商业炒作，使人们预感到，数字电视、HDTV时代就已经来临，模拟电视即将退出历史舞台。那末，什么是DTV、DTV有什么优点；为什么需要HDTV，怎样实现HDTV；DTV、HDTV到底离我们还有多远？本讲座我们简要解答这些问题。讲以下四个问题：一、电视技术发展的简单历程。二、DTV—电视技术发展的必然趋势。1、现行模拟电视的缺陷。2、什么是DTV?3、DTV的优点。三、HDTV。1、电视图像清晰度的意义与表示方法。2、HDTV的主要技术要求。3、HDTV的发展历程。四、我国DTV&HDTV的发展状况.一、电视技术发展的简单历程。黑白电视出现至今已有八十六年的历史，彩色电视的产生也已度过了58年。几十年来，电视技术获得了迅速的发展。现在还在不断地推陈出新，日新月异，它的发展历程可以从不同的方面来讲述。1、从图像的性质方面来讲，是从黑白电视——彩色电视——高清晰度电视。从光学的角度，表示物体特征最简单的方法，就是表示物体各处黑白程度即亮度的不同。与照相、电影一样，电视也是从黑白电视开始的，第一台黑白电视于1925年在英国问世。28年后，1953年11月在美国建成了第一个彩色电视系统。彩色电视的难点在于，一是要真实地表示物体千差万别五彩缤纷的颜色；二是必须与黑白电视兼容。彩色电视的实现利用了光学，电子学和人的视觉特性等方面的知识。现在的模拟电视形成了互相不能兼容的三种制式：NTSC制（正交平衡调幅制），此制式由USA于1953年研制成功。使用的国家和地区主要有：美国，日本，台湾省等，在NTSC制基础上，后来又出现了二种制式：PAL制（逐行倒相正交平衡调幅制）。由原西德于1967年研制成功并使用。使用的主要国家和地区是：德，英、意、荷等西欧、北欧国家、澳大利亚、中国大陆、香港地区等。SECAM制（逐行轮换记忆、调频传色制简称调频制）。由法国研制，1966年开始使用，使用的主要国家有：法、原苏联各加盟共和国、东欧一些国家。三种制式各有优缺点，并存使用，难以统一。三种制式互不兼容，这是我们在使用电视机和音像制品及其设备时必须注意的。2、从显像器件的不同来看，是从阴极射线管CRT式电视——平板电视（液晶电视LCD与等离子体电视PDP）。显示器是电信号——光信号的转换器件，对电视图像的质量至关重要。电视传输的是电信号。这种电信号最后要通过显示器转换为光信号，形成图像，才能被人眼感受。显示器件性能对重现电视图像的质量影响很大。现在的电子技术，特别是数字电子技术对图像信号的放大、处理已达到很高水平，可以形成高清晰度图像。但这种高清晰图像往往受到显示器件的限制，显示器件成为电视技术的一大“瓶颈”。另外，由于显示器件结构、制造技术复杂，其生产成本较高，占了彩色电视机全部成本的50%以上（平板电视占60—70%）。因此，电视技术的发展不可小视显示器件的研制。电视图像显示器件的工作原理与性能与它的材料、结构等因素有关。目前使用的电视图像显示器件主要有阴极显像管式（CRT）、液晶显示（LCD）、等离子体显示（PDP）三种。后两种为平板电视。现将这三种显示器件的性能优缺点列表如下：三类不同电视显示器CRT、LCD、PDP性能比较显示器类型主要优点主要缺点发展方向阴极射线管式CRT（Cathode-RayTubes）1.亮度、对比度、彩色性能好；2.传统产品，技术成熟，价低；3.图像响应较快（1-5ms）。（对比度可达5000：1）1.体积大，笨重，屏幕难以做大（38英寸）。2.有电磁幅射，污染环境；3.易受磁场干扰；渐渐淡出市场被平板电视取代液晶显示器LCD(Liquid-CrystalDisplay)1.平板式，薄而轻；2.图像细腻，静态清晰度高（可达1080/PH电视线），几乎不失真；3.小屏幕耗电少，屏幕尺寸多样化，尤适于小屏幕，如手机、电脑显示；4.无电磁辐射，无闪烁。1.彩色还原性能不理想；对比度不高（最大1000：1），全屏亮度均匀性差；亮度、对比度、色饱和度不能精细调节。2.视角范围小；3.响应速度慢（≥8ms）；4.价高，大屏幕价昂。1.提高亮度、对比度和色饱和度（色阈范围）2.减小响应时间。提高动态清晰度。3.采用LED背光源。等离子体显示器PDP(PlasmaDisplayPanels)1.平板式，屏幕尺寸可做到最大到100英寸；2.彩色还原性好，亮度、对比度高（可达4000：1）；3.视角宽广；无闪烁。4.响应时间，全屏亮度均匀性优于LCD。5.对3D电视有优势。1.图像物理分辨力不高，屏幕小时（42英寸）清晰度较差；2.高电压、高电流、耗电多，有电磁干扰；3.图像残像较大，这点不如CRT、LCD。4.价高。提高分辨力；降低功耗。CRT即阴极射线管，通常称为显像管，它的外壳是玻璃制成，内抽成真空，管内有电子枪、荧光屏等。CRT式电视经历了由球面——直角平面——超平面——纯平面的过程。前两种在市场上已淘汰，超平面尚有少量低挡产品，绝大多数为纯平彩色电视。CRT彩电其亮度、对比度、彩色逼真度、动态清晰度都很好，画质超过同尺寸平板电视（显示屏为平面的称为平板电视，如液晶电视、等离子体电视等）。它价廉、技术成熟、性能稳定，其性价比最高，对于大屏幕（≧25英寸）彩电，它耗电最少。其放射性危害只要观看距离不要太近（＞屏高h的4-6倍）即可避免。因此在近几年内仍会占有一定的市场，尤其在我国农村市场还将占相当大的比例。它的发展方向是减小厚度和重量，进一步提高清晰度。现在市场上已有不少超薄式CRT彩电。LCD即液晶显示屏，以LCD作成的彩电称为液晶彩电。它是当前中国彩电市场（特别是城市）的“宠儿”。它的最大优点是分辨率高，静态清晰度好，主要缺点是响应速度慢，动态清晰度差；需要背光源（液晶本身不能发光）。LCD彩电由于亮度难以提高，过去屏幕做不大，现在此“瓶颈”已不存在，市场上已有50英寸以上的大屏幕彩电。在大屏幕领域打破了PDP独霸局面。而且与PDP相比，有不分伯仲之势。LCD的发展主要是减小响应时间，提高动态性能，采用LED（发光二极管）代替CCFL（冷阴极荧光管）作背光源，以LED作背光源的LCD彩电简称为LED彩电。关于LED电视：LED的全称为Light-EmittingDevite中文名为发光二极管。液晶本身不会发光，但它能透光，它依靠背光源将光线穿过显示图像。背光源的性能特点自然会影响LCD的性能与特点。采用发光二极管LED作背光源的LCD电视现在常被简称为LED电视。准确的名称应是“LED背光源液晶电视”它是LED电视中的一枝独秀。LED电视与现在市场上流行的以冷阴极荧光管CCFL作背光源的LCD电视具有以下优点：1、节能、减小能耗40%以上。2、色域增加，由传统LCD的75%—100%提升到105%到150%（NTSC标准），彩色更逼真、自然。3、亮度、对比度、动态清晰度提高。4、背光源寿命延长。5、环保、无汞污染。因此以LED作背光源是LCD电视的发展方向，估计两年后会取代现行的CCFL等类LCD电视。LED电视已经上市。LED电视的不足是：随工作时间的增加，LED对不同色彩的衰减不同，需要克服，对散热条件要求苛刻；现在价昂，随着技术的发展和产量的提高，这些不足将克服。最近LED电视大跌价，半年不到就降了3000-4000元，售价与半年前的CCFL背光源LCD相当。我国已于2010年12月1日起实施《平板电视能效限定值及能效等级》标准，节能、长寿、高清晰、环保的LED电视将大受欢迎。2011年LED面板供过于求。LED电视机价格已经大幅降低。日本是LED产业技术的领头羊，韩、台企业量产实力已超过日本，对市场供需起着决定作用。我国大陆尚缺高端核心技术，目前以封装LED芯片为主，所以要抓紧研制，立即赶超。需要指出，以上所述都是指以LED为背光源的LCD电视，然而，真正以LED为显示屏的电视才是真正意义上的LED电视。它的主要优点是：亮度高，亮度可调范围大，这种LED电视现在主要用在大屏幕和高亮度环境下使用。PDP即等离子体显示屏，以PDP为显示屏的电视为等离子体电视。PDP可自身发光，不需要背光源，因此，它的亮度及其均匀性、对比度、动态图像清晰度都优于LCD，有利于保护视力；它能直接接收数字信号，显示之前无需D/A转换。它的缺点是：由于PDP的像素体较大，其分辨率较差，小屏幕（＜42英寸），难以达到高清晰度要求。但大屏幕（＞42英寸）性价比优于LCD。我国彩电企业只有长虹公司生产PDP显示屏。因此市场上PDP品种、数量都不多，销售商还有意贬低PDP，误导消费者。最近有报道，PDP推出了发光效率比2007年提高4倍的低能耗产品，实现了与LED液晶电视同等的省电效果。相对于LCD，PDP在3D电视上优势明显。PDP在技术上、大屏幕的画质、价格优势都超过LCD，但由于PDP推广初期，几大厂商技术封锁，使得支持者越来越少，缺乏竞争力，加上LCD销售商有意贬低PDP，误导消费者，使电视市场向LCD倾斜，在中国尤其突出。由于科学技术的飞速发展，新的更先进的平板电视显示器件不断涌现。一种是表面传导电子发射显示器SED（SurfaceElectro-emissinomDisplay），它具有CRT的一切优点，又具有上述两种平板显示器的优点，轻而薄，画面无几何失真；不需电子扫描，视角范围大；低电压、无辐射，低能耗，对比度高，性价比高。其样品已在日本面市。另一种是有机材料电致发光器件OLED（OrganicLight-EmittingDisplay）这是一种主动发光显示器，不需要背光源。它具有能耗低、高亮度、高对比度、高分辨率、宽视角、快响应、宽温度范围以及工艺简单，成本低等许多优点，它可以满足当今信息时代对显示设备更高性能和更大容量的要求。用它可以制成光电耦合器件，用于光通信；可制成可折叠式电子报纸；可制作平板电视等等。因此，OLED将成为平板显示器的最有力的竞争者，但目前，技术尚待完善，材料发光效率、寿命、色纯度、稳定性还不够高，屏幕还难以做大，在小屏幕产品如手机、笔记本电脑等已获得应用。可喜的是，我国的虹视公司已于2008年4月28日在成都动工兴建了首条OLED显示屏生产线。含有110多项自已的专利技术，江苏昆山也在建设由清华大学设计的有自己知识产权的OLED生产线；广东已建或在建共有5条生产线。三星公司已推出27”、31”OLED高清电视机产品，其厚度、重量大大下降，（11”只有3mm厚），但价格高得一般人难以接受。3、从信号处理方式看，电视技术是从模拟电视——数字电视发展。现行模拟电视存在一系列缺陷。DTV相对于模拟电视具有许多优点。因此DTV是电视技术发展的必然趋势。现在发达国家和我国正朝着这个方向迈进。二．数字电视——电视技术发展的方向。模拟电视必将被DTV取代。这是因为模拟电视有许多的缺陷，而DTV能克服这些缺陷，相比较而言，DTV优越于模拟电视。1、现行模拟电视的缺陷所谓模拟电视就是用模拟信号对电视信号进行处理，传输和接收的电视系统与设备。模拟信号就是用模拟量表示的信号。在时间上，数值上连续变化的物理量叫模拟量。在黑白电视上，我们用电压这个物理量模拟电视图像信号黑白亮度的变化。模拟电视由于它的信号特点，电视图像形成机制和技术限制等原因，存在以下缺陷：（1）图像清晰度差，即分解力低。一幅图像是由许多的像点所构成的，这些像点称