高清晰度电视的发展

本文将就目前已经推出的几种HDTV作简要介绍，旨在让读者了解新一代电视技术的动向。

日本NHK最早于80年代初推出的HDTV系统主要用于非广播的演播室系统。据称，大量实验表明：该系统传送的图像清晰度是现行电视的2倍，其传送的信息量是现行电视的5倍，其图像质量与音响效果可与35mm宽银幕电影媲美。该系统的主要参数是：扫描行数为1125行，有效扫描行数为1035行，场频60Hz，隔行扫描，屏幕宽高比为5∶3（后改为16∶9），亮度信号Y带宽20MHz，每行取样点为1920个，宽带色差信号C\(_{W}\)带宽为7.0MHz，窄带色差信号CN 带宽为5.5MHz，色差信号每行取样点为960个，色副载波f\(_{sc}\)为24.3MHz。CW与C\(_{N}\)为正交平衡调幅，CW以行切换，比C\(_{N}\)超前或滞后90°。虽然该系统的Y信号与C信号的关系与现行电视信号一样，均采用副载波正交平衡调幅，但此处副载波处于亮度信号频带之外，且副载波频率是行频的整倍数，有利于Y信号与C信号的分离，克服了现行电视中Y与C信号的互扰。

该系统的优点是：提高了扫描行数和频带宽度，使画面清晰度大大提高；伴音信号采用脉码调制（PCM）方式，使伴音质量也有相当大的提高；屏幕尺寸从5∶3改为16∶9以后，使观看距离由原来的7倍屏高减少到3倍屏高，视角从10度扩大到30度，更适合于视觉心理和生理特性，更有临场感。其缺点是不能与现行制式兼容；频带过宽，其基带宽为30MHz，占据现行制式5～6个频道，不经济。因而目前还不能被用于广播系统。

为了克服上述HDTV系统的缺点，日本NHK又于1984年研制了采用多重准奈奎斯特取样编码（MUSE，Multiple Sub－Nyquist Sampling Encoding）方式的HDTV。1984年2月在实验广播卫星BS－2a上首次进行了MUSE方式传输实验，1984年6月公布了这次实验成果。该方式与上述HDTV的主要区别是：采用了取样带宽压缩技术，将原来30MHz的频带宽压缩到8MHz；传输方式采用时分复用，即色差信号（其时间压缩比为4，行顺序传输）与亮度信号（未被压缩）在一行正程期内传输，同时传输二路数字编码高保真度伴音信号。据报导，该方式传输的电视清晰度较高，但低于1000线。其水平清晰度达750线，垂直清晰度为580线。MUSE方式对卫星调频广播射频带宽为24～27MHz。日本目前已利用BS-3a广播通信卫星以MUSE方式向全日本作电视卫星直接广播。由于目前MUSE接收机需要100多块专用芯片，以及容量为10兆位的动态随机存储器，所以价格比较贵。由于显像管笨重（40英寸重100公斤，深80厘米；50英寸重200公斤，深大于100厘米），所以整机大而重。看来MUSE接收机一时难以推广。日本现在正在尽力设法减小其体积，降低成本。预计到2000年，将有30％的日本家庭拥有MUSE卫星直播接收机。对于传统的接收机，需要安装一个转换器才能接收MUSE信号。据日本称，该转换器估计价格约50美元，但有人说很可能要500美元。看来要化几十甚至几百美元买一个转换器接收MUSE信号，但看到的电视质量仍然为普通电视质量，有些得不偿失。可见MUSE只能说是部分兼容。

NHK在MUSE基础上，按照美国FCC要求与NTSC制相兼容的精神，又研制了高级清晰度电视（ADTV）。ADTV包含三种形式：

① NTSC－MUSE-9：带宽为9MHz，与NTSC制兼容，画面质量提高二级，4路数字化伴音，屏幕宽高比为16∶9。

② NTSC-MUSE-6：带宽为6MHz，与NTSC制兼容最好，画面质量提高一级，2路数字化伴音，屏幕宽高比16∶9。

③ Narrow-MUSE：带宽为6MHz，画面质量提高二级，与NTSC制不兼容，4路数字化伴音，屏幕宽高比16∶9。

为了使民众从目前的传统电视向第三代电视过渡，日本又推出了IDTV和EDTV。

IDTV是利用现有的电视广播设备，将现在的电视机进行适当的改造之后，即成为IDTV接收机。基本原理是利用帧存储和行内插技术，使隔行扫描变成逐行扫描；利用三维滤波技术将全电视信号中的Y信号和C信号彻底分离，克服Y与C信号之间的互扰。据称，这样可使电视画面的垂直清晰度提高40％。该制式接收机日本已于1987年推出。为了适应业已商品化的S-VHS和ED-Beta两种高质量录像机提供分离形Y信号与C信号之信号源，日立公司又推出了实用型IDTV接收机。IDTV制与现行NTSC制兼容。若对PAL制或SECAM制接收机进行类似的改造，则亦能与PAL制或SECAM制兼容。由于射频信号源不需要改造，所以相对来说容易实现。但仍需大容量的存储器及数字技术，故还有一定难度。

EDTV的基本原理是基于现行电视制式中由于隔行扫描方式在时间——帧频率域内存在的空白频段，插入高清晰度信息来提高图像清晰度的。在日本推出的EDTV接收机中，除了进行上述IDTV接收机中所进行的改造外，还需接入高清晰度信息处理及重影消除电路，以恢复图像高频成份和消除由于电磁波的多径反射产生的重影，进一步提高图像清晰度。这里电视发送端还必需发送一个重影基准信号。据悉，实验证明EDTV接收机图象的水平和垂直清晰度均比现行电视高50％左右。重影得到有效的消除，且与现行电视兼容。EDTV接收机已于1989年上市。

至此，日本高清晰度电视的三大系统，即HDTV演播室系统、MUSE卫星直播电视及电缆电视系统和IDTV、EDTV、ADTV的陆上广播电视系统已全部备齐，完成了电视信号传输的更新换代。

目前日本的主要动向是利用半导体技术和图像处理技术的发展，使MUSE体积日趋小型化，经济耐用，降低成本，以使其更加实用化。各电子公司努力研制用于MUSE的各种硬件设备，如盒式录象机，视盘放象机、摄象机、大屏幕显示器等，以及开发HDTV软件等其它领域。值得注意的是他们已着手研制“下世纪HDTV”。该系统将每帧扫描行增加到2048条，从而使画面清晰度达到现行电视的16倍。预计开发工作于1995年完成，2015年实现商品化。

为了争夺90年代HDTV市场，欧共体在国际会议坚决反对将日本HDTV演播室标准作为世界统一标准，并在尤里卡95名义下加快研制他们的HDTV步伐，并于1986年9月首次推出了HD－MAC制HDTV系统，同时在第11届国际广播会议上展出。1988年9月第12届国际广播会议上，尤里卡95欧洲协作组对HD-MAC制编码技术作了详细介绍。1990年5月，飞利浦公司在CCIR第17次全体会议上举办了展示会，展示了用1英寸盘式录像机录制的HDTV节目并进行了重放，并经由通信卫星对HD－MAC信号进行了传输试验。结果表明HD－MAC制所传输的电视与伴音质量与日本的MUSE方式不相上下。1990年初，欧共体宣称，他们的HD－MAC已走出实验室，即将投入生产制造阶段。欧共体计划到1995年将实现HD－MAC的商品化。

HD－MAC制的基本参数为：扫描行数为1250行；场频为50Hz，隔行扫描；屏幕宽高比为16∶9；射频带宽为8.4MHz，可与现行欧洲直播电视MAC制兼容。附加MAC接口可与现行PAL制和SECAM制兼容。

美国在过去相当长的一段时间里只重视军品生产，因而忽略了民用产品的生产，以致象收音机、电视机等原由美国发明的电子产品却被日本产品占领了美国市场。在80年代前期，当日本刚推出HDTV时美国只有传播行业对此有所注意，一些民间学术团体如美国电影电视工程师学会SMPTE，以及由各学会、协会一起成立的先进电视制式委员会ATSC等）开始设立HDTV专门小组，对HDTV的可行性进行了一些调查研究。80年代中期，日本HDTV迅速发展以及欧共体HD－MAC研制和试验成功的形势，对美国电子界，学术界乃至代表他们利益的国会议员的震动很大。他们所进行的调查发现，HDTV不仅使电视行业发生改朝换代的变化，从而推动电视产业的发展，而且HDTV将会对整个电子行业乃至军事、医疗、计算机、电讯、电子印刷等许多产业产生深远的影响。于是国会议员、学术界，产业界决心开发美国HDTV的呼声越来越高，他们以各种形式呼吁政府给予资金援助，并要求政府为阻止日本HDTV产品对美国市场的渗透研究对策。鉴于这种形势，美国FCC于1988年9月制定了一项HDTV准则，该准则称，为了保障美国现有的1.6亿台电视机消费者的利益；美国发展的HDTV必须与现行电视兼容。这表明进入美国市场的HDTV接收机必须要与现行美国电视兼容，从而为美国研制HDTV争得时间。另外，布什政府也计划放宽反托拉斯法律，好让美国厂商同心协作，放手一搏。与此同时美国各大电子公司在政府、国防部及一些财团资助下加强了HDTV的研制工作，不久便推出HDTV方案20多个，其中尤以戴维·萨尔诺夫（David·Sarnoff）研究中心开发的ACTV最引人注目。其主要参数：采用525行逐行扫描或1050行隔行扫描；屏幕宽高比为5∶3或16∶9。其特点是完全与现行的美国电视兼容。据称，其垂直分辨力为480线，水平分辨力为410线。该中心准备分两个阶段进行工作：第一阶段是在一个频道上兼容。它不需要电视台或电缆公司增加昂贵的费用而只需要修改电视转播设备。其图像质量虽有较大的提高，还不是真正的高清晰。幅型比为5∶3。第二阶段是在两个频道上发送图像。这是真正的HDTV，图像质量达到高清晰度水平，但电视台必须采用新设备。FCC计划到1992年确定ADTV的传输方式。看来美国有后来居上之势。但专家们推测，美国要推广HDTV至少要到1992年，并到2000年前后才有可能将HDTV接收机的售价降到2000美元。

众所周知，目前世界上存在着三种独立的电视制式，即NTSC（美国）制、PAL（西德）制和SECAM（法国）制，为电视节目的世界性交换带来了不少困难。虽然多制式电视设备已研制成功，但总有不便之感。然而，为了各自的政治、经济利益，下一代电视的三轴结构又将重蹈覆辙，未来的日本制、西欧制和美国制将是HDTV的三种独立制式。世界统一制式的希望将寄于全数字化电视，专家们估计那将是21世纪的事了。(吴龙生)