高清电视与传统电视的优劣比较分析

2012-03-30贵州省广电网络股份有限公司贵阳分公司

电子世界 2012年1期

贵州省广电网络股份有限公司贵阳分公司黄东

1.简介

电视行业的现状：按技术划分，电视可分为模拟电视和数字电视。传统（模拟）电视有三大电视制式，NTSC制、PAL制和SECAM制。数字电视又可分为高清电视（HDTV）和标清电视（SDTV）。标清，英文为“Standard-Definition”，是视频的垂直分辨率为720线逐行扫描以下的一种视频格式。而视频的垂直分辨率达到720p以上则称作为高清，（英文表述High Definition）简称HD。关于高清的标准，国际上公认的有两条：视频垂直分辨率超过720p或1080i；视频宽纵比为16：9。从视觉效果来看HDTV的图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平。从画质来看，由于高清的分辨率基本上相当于传统模拟电视的4倍，画面清晰度、色彩还原度都要远胜过传统电视。而16:9的宽屏显示也带来更宽广的视觉享受。从音频效果看，高清电视节目将支持杜比5.1声道环绕声，而高清影片节目将支持杜比5.1 True HD规格，这将给我们带来超震撼的听觉享受。

2.高清电视原理及其核心技术

2.1 数字信号及其传输方式

数字信号的传输方式一般有两种：基带传输与载波传输。前者由于矩形脉冲波包含有较大的谐波分量，在有限带宽的信道中传输必定会产生失真，引起码间串扰。为了提高其传输效率，多采用多路复用技术，而应用最广泛的是时分复用。它不易产生交调和互调失真，对非线性失真指标要求不高。而在较长距离的传输中，必须采用后者。调制方式主要可分为三种：即ASK（振幅键控），FSK（频移键控），PSK（相位键控）。二进制振幅键控信号的频带宽度为二进制基带信号的两倍，而二进制频移键控的带宽较大，频带利用率低；相位键控的误码率较低。

2.2 数字电视的主要技术

从图像信息的获取上来讲，就必须使用数字化的摄像设备。在节目的制作和编排上，由于有计算机硬件系统和图像处理的一套软件系统作保障，将获取的原始素材进行加工和剪辑就显得比较容易。制作好节目后进行播出的过程中，电视台发射和用户接收到的信号均为数字载波信号，而在电视机内部则全部采用数字信号处理（DSP）技术。

HDTV的技术核心包括：信源编码解码，复用、信道编码解码，以及调制与解调等。信源编解码技术包括视频和音频压缩编解码。

在信道编码与调制解调技术中，通过纠错编码、网络编码、均衡技术来提高信号的抗干扰能力，通过调制将信号加载到脉冲串上发射。

3.高清电视与传统电视的差异

即使是数字化电视，仍然属于模拟电视的范畴。因为它只不过是利用了目前数字图像处理以及微电子技术的成果，对模拟的彩色图像进行数字方式的处理，以求获得更好的图像重现效果。而数字电视的图像、伴音处理信号均为数字信号，它与模拟电视的最大区别则是信号处理方式的不同。

3.1 传统电视的缺陷

传统模拟彩色电视系统已经存在50多年了，它由于隔行扫描产生的一些缺陷，随着时代的变化，人们需求的提高，越来越凸现出来。主要有以下几个方面：

（1）行间闪烁：隔行扫描方式，把一帧图像分为奇数场和偶数场扫描，虽然降低了视频带宽，简化了电路，但是一行图像出现的频率比逐行扫描降低了一半，场频是50Hz或60Hz，帧频仍是25Hz或30Hz，低于临界闪烁频率45.8Hz，一行图像出现的频率25Hz或30Hz，视觉感觉图像有行间闪烁。行间闪烁影响图像垂直清晰度，大面积图像闪烁易造成视觉疲劳。

（2）视在并行：当运动物体沿垂直方向向下移动的时间恰好是经过一场时间，即T=1/50Hz=20ms或T=1/60Hz=16.67ms，物体垂直向下运动速度等于扫描线向下移动一行的速度时，则第二场传送的细节与第一场相同，图像垂直清晰度下降了一半，即图像像素未变，但是人的感觉是图像清晰度下降了。

（3）垂直边缘锯齿化：当运动物体沿水平方向运动速度足够大时，因隔行扫描使相邻行在时间上相差一场，结果导致运动物体垂直边缘锯齿化；运动速度越快，垂直边缘锯齿化越严重。

（4）并行现象：传统模拟电视系统采用隔行扫描方式，理想情况下奇数场扫描线与偶数场扫描线均匀镶嵌。但当场同步电路产生同步误差时，有可能使奇数场图像与偶数场图像重合或镶嵌不均匀，造成并行或准并行。当奇数场图像与偶数场图像完全重合时，垂直方向图像清晰度下降了一半，使图像清晰度降低。

（5）爬行效率：PAL制彩色电视信号的色度信号采用逐行倒相方式，如果在色度解码电路中存在解调误差（解调角误差、相位配合误差、幅度配合误差）时，色差信号中混有远行倒相的串色分量，产生相邻行电平的不一致性，显示的图像亮度逐行有强弱变化，再加上隔行扫描的原因，场扫描自上而下进行，人眼感觉有明暗间隔的行结构缓慢向上“爬行”，低频串色引起大面积爬行，高频串色引起彩色图像边缘蠕动；色饱和度越强，爬行现象越明显。

3.2 数字电视的优点

数字电视采用逐行扫描方式，就不存在以上问题。数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点：

（1）信号杂波比与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，不会降低信杂比。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杂比，就必须对各种处理设备提出较高信杂比的要求。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，也即信杂比基本不变。

（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。设备输出信号稳定可靠。因数字信号只有“0”、“l”两个电平，“l”电平的幅度大小只要满足处理电路中可能识别出是“l”电平就可，大一点、小一点无关紧要。

（3）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。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）。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，收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。

（4）在同步转移模式（STM）的通讯网络中，可实现多种业务的“动态组合”（dynamic combination）。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，便可插入其他业务（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”。

（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。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）。

（6）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。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。