随着计算技术、高速数字信号处理技术及超大规模集成电路技术的迅速发展，使电视技术也进入了数字化时代。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有模拟设备更高的技术性能，而且还开避了模拟技术尚不能达到的新功能。电视机中采用数字技术也在近年来逐步实现，首先在电子调谐器的选台电路、遥控电路、行场扫描同步分频电路以及荧屏字符显示等实现了数字化。然而这些电路都属于数字化操作与控制部分，到了八十年代开始在视频信号和伴音信号处理及扫描电路部分实现了数字化，出现了数字电视机。
数字化电视信号
一般模拟电视信号是随时间变化的，如图1（a）所示。电视信号进行数字化首先是在时间上对连续变化的信号进行抽样，从而变成在时间上离散的一系列值，如图1（b）所示。其中各抽样值分别为各抽样点对应的模拟信号值，抽样间隔T\(_{S}\)是均匀的，倒数1／TS=f\(_{S}\)称抽样频率。抽样频率必须大于或等于2倍的被抽样信号最高频率成分，才能无失真地保留原有信号的全部信息。抽样之后再将已抽样的信号在幅值上变成有限个层次的离散值，这个过程叫量化。在模拟电视信号中从黑电平到白电平范围内，它表达的亮度值是无限多的，但实际上显象管和人眼视觉都不会分辨无限多亮度值，所以在用数字信号表示时也只要将黑电平到白电平平分成有限个级别就够了。图1（c）表示把图1（b）信号量化成8层的示意图，量化分层数目均取2n，所以每个量化数值均可用一个n位的二进制数码表示，这就叫编码。例如上述量化分层为8=2\(^{3}\)，那么任一个抽样量化后的信号幅值均可用3位二进制数表示，图1（c）左边及下边示出这种表示的二进制数码值，最下边表示这种编码信号波形。在数字电视中信号量化分层一般为256＝28，所以要用8位二进制码表示，这样就形成数字化的电视信号。
数字电视机的结构方式
模拟式彩色电视机方框图如图2所示。进入调谐器的高频信号频率范围为40～1000MHz，根据上边分析可知，数字化抽样频率必须取2000MHz或再高一些才行；目前抽样频率取这么高在技术上无法实现。因此电视台发射出的信号仍然是模拟式电视高频信号。中频放大器中的信号频率为40MHz左右，对这样的中频信号可以进行数字化，但生产成本太高而不适应电子消费产品的价格水平，所以中频放大器仍然采用传统的模拟电路。
由于以上原因，数字化信号处理只是在视频检波器之后的视频信号范围内进行。在彩色电视信号的数字处理中，抽样频率一般选为彩色副载频的四倍，对于PAL制就是17.7MHz。视频信号经过数字化处理之后，要转变成模拟信号才能驱动彩色显象管，所以高电平视放末级也仍然需要用晶体管模拟电路来实现。
电视伴音信号进行数字化至少需要12位二进制码，在6.5MHz的伴音中频进行这样的数字化是有困难的。比较经济的办法是在鉴频器解调之后，在音频部分进行数字化处理，然后直到功率放大之前再还原成模拟的音频信号去推动扬声器。
同步分离、行场扫描及同步部分完全可以以数字方式进行，而场扫描输出级、行推动级和行输出级也仍然要用模拟电路。此外，电视机调谐器的选台、遥控及视频、音频等控制也包括在数字方式处理之内。
由此可见，数字电视机的基本结构方式如图3所示，从图看出数字电视机的构成和模拟电视机是类似的，图中双重框线部分是数字化部分。
数字电视机的特点
数字电视机与模拟电视机相比有如下特点：
1．提高图象质量：采用数字方式可使亮度信号和色度信号的分离更加完善，从而削弱亮色之间的相互串扰。可以实现抗干扰性很强的同步、消除闪烁、逐行扫描方式显示，以及降低噪声等处理功能。因此可以更完善地再现发射台播出的现行电视体制的图象质量。
2．增加功能：数字信号易于存储，近年来超大规模半导体存储器的发展，可以容易实现存储几行或几场电视图象。利用这样的存储功能及相应的处理，可以实现一个屏幕上进行多个画面的显示，如图4（a）示意。也可以在一个主要画面中再附加一个小画面，如图4（b）示意。可在任意瞬间使画面静止显示等。这些都是模拟电视不可能达到的。
3.容易实现自动化：由于采用了数字化技术，就能很容易实现计算机控制下的自动化操作和调整。也很容易和计算机或其它数字式设备组成系统，做可视数据、文字图形，以及图象的综合显示，具备文字广播接收功能等。
4．提高生产效率降低成本：电视机数字化以后可以使元件及调整部分减少，再加上电路具有自动调整能力，可以使可靠性和稳定性大大提高。同时也减化了生产过程中的调整，从而可提高生产效率，适于大批生产而降低成本。
5.适用各种电视制式：数字处理电路可使同一机芯适用于不同的电视制式，即通过微机控制可以实现同一机芯接收NTSC、PAL及SECAM三种彩色电视制式，容易使机芯标准化。
上述数字电视机的特点将随着生产技术的发展及多样化的社会需要，越来越显得突出。而且，目前存在着数字电视机成本偏高的情况也会逐步改变。
数字电视机的实例
一种基本型的数字电视机的原理框图如图3所示。如前所述，数字化处理是在图象检波及声音检波以后进行，主要包括视频处理、音频处理、同步与扫描部分及中央控制器等，下边分别对这几部分作一简要介绍。
1．视频处理部分：视频处理部分的方框图如图5所示。视频检波后得到的全电视信号，经过箝位放大后送到模／数（A/D）转换器，它以四倍色副载频的抽样频率进行抽样（PAL制为17.7MHz），抽样后量化成七位二进制码，这样可使模/数转换电路简化而降低器件成本。从模／数转换电路输出的数字电视信号通过一个数字式带通——带阻低通滤波器（色度陷波器），将色度副载频及其主旁频滤除而得到亮度信号送到抬峰处理电路，在3MHz附近形成一个有抬峰响应的频率特性，用以增强图象的细节。亮度信号再经过对比度控制后送到亮度数／模（D／A）转换器，变成模拟亮度信号再送到矩阵电路。
模／数（A／D）转换器输出的数字电视信号另一路经过色度带通滤波器得到色度信号，又经自动色度控制（ACC）、自动消色、色度解调器和色饱和度调节等电路，最后将解调输出的（R－Y）和（B－Y）色差信号数据送到各自的数／模转换器，得到模拟（R－Y）和（B－Y）色差信号送到矩阵电路，同Y信号一起经过矩阵电路后给出R、G、B信号送往视放末级。此外，在视频处理中还包括有彩色副载波的相位比较器，其输出控制四倍副载频的主定时脉冲发生器。视频处理过程通过公共控制母线受中央控制器所控制。
2．音频处理部分：音频信号处理部分由包括模／数转换和音频处理的两片集成电路完成，其原理框图如图6所示。它适用于单声道、双伴音及立体声等不同伴音体制。由鉴频器送来的两路模拟音频信号分别经过模／数（A／D）变换器，变成14位的数字音频信号。在双载波立体声伴音体制中，识别信号是调制在54kHz的导频信号上，并叠加在右声道伴音信号中。所以在数字音频处理电路中，首先在识别滤波电路中将导频信号滤出并解调出识别信号，去控制伴音方式选择及处理器，使电路在规定的方式下工作。从这里输出的两路数字音频信号分别经过各自的去加重、音调、响度等电路的控制，左右声道平衡调节以及对单声道信号进行伪立体声效应的处理。最后在脉冲控制电路里将数字音频信号，转换成脉宽调制信号，然后经过一个简单的低通滤波器变成模拟音频信号，送往音频功率放大器。
音频处理部分还包括有存储器、运算器及程序控制器等，由中央控制器通过公共控制母线进行控制，并由识别电路自动选择工作方式并进行处理。数字音频处理可以得到比模拟电路更为满意的放音效果。
3.同步与扫描电路部分：这部分电路的原理框图如图7所示。数字化电视信号首先在同步分离电路内，经过数字低通滤波器消除附加的干扰及噪声，这样可提高同步抗干扰性能。然后由两个检测器分别检测同步顶电平和消隐后肩电平，用以确定同步分离电平。这样即使同步脉冲幅值较小时也可以得到较好的分离。场同步脉冲是再经过数字积分器后得到的。
对于PAL制和NTSC制电视信号，其彩色副载波和行频之间有固定的关系，所以输入信号的彩色副载波基准与接收机的主定时脉冲（四倍彩色副载频）锁相之后，就可以由主定时脉冲分频得到行频脉冲（PAL制分频比1135∶1，NTSC制分频比910∶1）经可控延时电路送到行激励级。这样接收机的行同步实际上与电视台发送的行同步不是直接同步，使接收机行同步不受外来干涉的影响。这种数字锁相环路的带宽可根据锁定情况自动改变，因而可以在弱信号接收时将相位起伏限制到最小，达到稳定同步的目的。
分离出来的复合同步信号经过数字积分器得到垂直同步信号。主定时脉冲分频得到2倍行频脉冲送入工作计数器进行625分频，这个工作计数器的输出与数字积分器得到的垂直同步进行相位检测，然后再去控制工作计数器，使之达到垂直同步的目的。用这种方法实现垂直同步是十分稳定的，有强的抗干扰能力。在扫描处理中还通过计算电路及脉宽调制器产生场扫描锯齿波及用用于枕形校正的抛物波。计算电路通过公共母线由中央控制器接受校正数据来控制锯齿波及抛物波的线性和幅度，使之达到完美的电视光栅校正及调正。
4．中央控制器：它是数字电视机的核心，由8位单片微机和附加电路组成。数字电视机所有控制功能的程序是存在微机内部存储器中。开机启动之后，它发出控制指令及数据通过公开控制母线去控制视频处理、音频处理及同步扫描等部分。同时还接受并识别使用者给出的键盘操作命令，并运行相应的操作控制程序。此外中央控制器还有数字频率合成方式的调谐器节目预选、记忆及频道显示等功能。它还附有一个电可擦除的可编程固定存储器（EEPROM），它可存储工厂生产过程中最佳调整的数据，以及使用者调谐预选记忆的信息。这种存储器当电视机关掉电源时，存储的信息可长期保留。中央控制器及遥控键盘还可以转入维修调整工作状态，维修人员可以通过键盘操作重新调整电视机的某些性能。
数字电视机的发展
1981年联邦德国ITT半导体公司研制出一套数字电视机用集成电路，1983年ITT－SEL公司用这套集成电路生产出数字电视机，欧洲各大电视机厂也相继开展数字电视机的开发工作，数学化程度及控制方式也各有不同。在亚洲日本各电视机厂家也在研制自已的数字电视集成电路或采用ITT的集成电路，并增加了不少新的功能，如画中画、多画面、静止画、逐行扫描显示及电视日历记事等。我国从1985年开始。数字电视机正式列入国家计划，不少电视机厂家和研究单位开始了研制工作。目前数字电视机正处于发展阶段，预计今后十年数字化彩色电视机将合成为新型电视机的主流之一。(王贻良)