数字电视离我们有多远

数字电视是最近人们讨论的热门话题之一，但是究竟什么是真正的数字电视？数字电视有什么优点？数字电视距离我们究竟还有多远？这些问题对内行人来说是不言而喻的，但对于大多数消费者来说，这是一个既熟悉、又陌生的概念，犹如雾里看花，既能看见又看不清，说不清。

要讨论数字电视，首先要弄清模拟信号和数字信号的概念。众所周知：信号的处理分为模拟方式和数字方式两种。传统的模拟方式是指信号的描述、放大、传输采用的是连续可变的物理量（电压或电流），例如声音的大小、音调的变化、图像的亮暗、彩色的浓淡等。而数字方式处理的是离散变化的脉冲信号，它只用0、1两种状态描述、放大、传输物理量（电压或电流）的变化。数字信号处理技术最先成功地使用在计算机技术中，音频、视频信号的数字化处理技术在近20多年中得到了广泛应用，并引起了音频、视频设备的革新、换代，人们熟悉的CD唱机、VCD激光视盘机、DVD激光视盘机等，则是音频、视频数字化的典型产品。红外线遥控技术、画中画技术、则是数字信号处理技术在彩色电视机中最早的典型应用。

使用模拟信号描述、放大、传输静止或活动图像的电视系统通常称之为模拟电视，目前我们使用的、市场上出售的彩色电视机，从接收、放大的信号类型来说，仍然属于模拟式彩色电视机，尽管在彩色电视机中使用了一些数字信号处理技术，用来提高、改善模拟式彩色电视机的图像、伴音质量，增加功能，但从天线接收的信号类型仍然是模拟信号，不是真正意义上的数字电视，它与未来发射的数字彩色电视信号并不能直接兼容。

相反，使用离散的数字信号描述、放大、传输静止或活动图像的电视系统通常称之为数字电视。数字电视包含图像信源编码和信道编码，它把传统的模拟电视信号经过抽样，量化、压缩编码，转换为用0、1二进制为代表的数字流信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储、控制、记录。也可以通过电子计算机的软件程序进行变换、控制、监测。美国在数字电视的研究方面处于世界领先地位，它最早把军用技术中的数字视频压缩技术和数字通信技术成功地应用在彩色电视系统，把高清晰度电视宽频带的视频信号压缩在现行广播电视频道传输，并有可能在现行广播电视频道内传输二路或多路数字式标准清晰度电视。

采用数字信号处理技术不仅能提高电视系统的性能，而且使电视系统具有普通模拟信号处理方式无法比拟的优点，其主要表现在以下几个方面：

1．图像、伴音系统的信号噪波比、非线性失真与信号连续处理的次数无关，也就是说数字信号处理不会产生噪波、非线性失真累积。电视系统的图像、伴音信号经过数字化处理后，是用若干位二进制的两个电平（0、1）表示，因此在信号的连续处理过程中或传输过程中引入噪波后，只要其噪波幅度不超过某一额定电平，通过数字信号再生，可以把噪波清除。即使某一噪波电平超过额定值造成误码，也可以利用数字信号的纠错编、解码技术把它们纠正过来。我们知道，录像带上的信号是模拟信号，因此录像带信号经过多次翻录、播放，图像、伴音信号的信噪比肯定会下降，同步不稳定，甚至出现图像扭曲、晃动。而VCD视盘机上的信号经过多次播放，其图像、伴音信噪比不会下降，原因之一就是VCD视盘上记录的是经过压缩、纠错编、解码的数字信号。

2．数字电视系统输出的图像、伴音信号稳定、可靠，信噪比高，动态范围大。因为在数字电视系统中进行图像、伴音信号处理时，数字信号只有0、1两个电平，“1”电平的幅度大小只要能识别就可以了，又可以利用数字信号处理技术降低噪声电平，又有纠错编、解码技术，因此信号稳定、可靠，信噪比高，动态范围大。例如数字电视系统的图像信噪比可以达到60dB以上，伴音信噪比可以达到80dB以上，动态范围也可达到70dB以上，这是模拟电视系统望尘莫及的优越性。人们在欣赏VCD、DVD等数字化的音、视频设备时，对于它们的优越性已经有所体会。

3．音频、视频信号数字化之后，便于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。因为音频、视频信号经过数字化处理之后，变为0、1两种电平，可以方便地存储在由大规模集成电路构成的存储器中，也可以存储在激光视盘上。随着存储媒体存储容量的增加，存储器可以存储多帧电视图像，一张DVD盘片可以存储130分钟电影的图像、声音信息，相当于3亿个汉字信息量，若一本书有10万个汉字，相当于3000本书。由于信号可以存储，就可以完成模拟技术不可能达到的处理功能。例如帧存储器可以实现彩色电视信号的制式转换，也可以实现倍场频，把现行每帧50Hz的广播电视信号，变为100Hz的场频，以便减小行间闪烁，保护视力。还可以实现各种新的电视图像的特技效果，例如画中画、画外画、电视图像的幅型比变换（16：9 4：3）、画中画中的图像静止、子画面的位置变化，尺寸变化等，例如TCL王牌彩电3438PR、3438FPR型彩电中，就利用数字信号处理技术，实现了高频画中画功能，同时画中画内容丰富，功能多样，可以实现留影、取景、节目浏览等功能，这些都是模拟电视无法实现的。

4．音频、视频数字化处理之后，可以利用时分多工、频分多工技术，充分利用信道容量，增加附加业务和附加功能。例如我们常见的图文电视广播（或称电视杂志），就是利用时间区分（简称时分）复用原理，在正常电视信号的场逆程期，利用数字信号处理技术，附加传送股市行情、外币汇率、国内外简明新闻、天气预报、各种图表资料等社会新闻信息，存入图文电视数据存储器，在不影响正常电视广播的同时，供装有图文电视解码器的电视机，有选择的收看图文电视节目，及时了解各种社会信息。目前中央电视台、北京电视台、北京有线电视台以及各省、市、自治区部分广播电视频道，都已开始传送图文电视节目，国产彩色电视机中的海信牌TC3430T、TC2940T、TC2540T、TC2531T等型号以及创维、牡丹、金星、TCL王牌等国产名牌中，都已有中文图文电视接收功能。

NICAM制数字多伴音／立体声技术则是利用频率区分（简称频分）多工复用原理，在普通模拟伴音载波信号之外，选择另一个数字伴音载波，传送数字化的多伴音／立体声信号。NICAM是准瞬时压扩声音多路复用的英文缩写，香港人称之为“丽音”，适合我国广播电视制式的PAL-D制NICAM数字制式标准已经确定，北京电视台、上海有线电视台、浙江电视台等省、市电视台，都已开始广播数字伴音信号，具有接收中国数字声多伴音／立体声的彩色电视机也已上市，例如TCL王牌彩电中的2538NI型、2938ZNI型、长虹牌G2966型、T3418型等。数字多伴音／立体声功能，可以提高现行模拟电视的伴音质量，得到近似CD那样的音质，信噪比高，动态范围大，失真小，频响宽，立体感强，并可实现多语音广播（例如普通话与英文、或少数民族语言），这也是模拟信号无法达到的技术水平和质量水平。但目前广播电视台技改速度太慢，影响这一技术在中国的推广应用。

5．音频、视频信号数字化之后，与计算机配合，就可以实现各种自动控制与操作，具有可扩展性、可分级性和互联操作，也便于与计算机联网，与计算机“融合”构成多媒体系统的终端显示器。目前在彩色电视机中使用的I\(^{2}\)C总线控制技术，就是来源于计算机技术，它利用I2C总线上的数据线（SDA）和时钟线（SCL），把彩色电视机中具有I\(^{2}\)C总线接口的功能集成电路连接起来，按照一定的通信协议进行寻址和信息传输。在高质量的大屏幕彩色电视机中（例如TCL王牌2101AS型、长虹牌G2966型、T3418型等）采用I2C总线技术，使整机外围元件减少，成本下降，功能扩展简单、方便，生产调试可以实现自动化，保证产品性能稳定，一致性好，可调元件减少，又可以实现人机对话。

数字电视的可分级性可以使家用、专业用、广播用的不同质量标准的业务，使用相同的6MHz或8MHz带宽，利用接收机的不同接收等级或不同的解码格式，完成不同级别图像质量，根据接收机的构成、成本、显示高清晰度电视（水平清晰度大于800线）、标准清晰度电视（水平清晰度大于500线）、低清晰度电视（水平清晰度大于250线）。目前市场上出售的DVD激光视盘机属于标准清晰度电视格式，而VCD激光视盘机则属于数字电视中的低清晰度格式。

6．音频、视频数字化后，可以实现模拟电视无法实现的功能，提高图像质量和伴音质量。由于数字电视实现码分的方法，使电视信号中的亮度信号、色度信号、声音信号之间的隔离度很高，避免了亮度、色度、声音之间的串扰以及交扰调制、互调失真等。声音信号可以利用先进的AC－3编、解码方式，实现多声道传输，实现真正的环绕立体声效果，增加临场感，大大提高彩色电视的图像质量和伴音质量。在现行模拟彩色电视机中，也可以利用数字式梳状滤波器，减小传统模拟电视中存在的清晰度低，亮度、色度串扰等缺陷。利用数字式梳状滤波器可以使图像水平清晰度由320线，提高到400线以上，图像质量水平大大提高。在现行的模拟式彩色电视的伴音通道，可以利用数字式延时、混响电路，提高伴音通道的混响效果，构成模拟方式的环绕立体声系统，增加临场感，改善音质。

总之，音频、视频数字化的优点很多，是今后音、视频设备，其中包括彩色电视的发展方向。从上面的分析不难看出，数字技术早已进入我们的生活，大到彩色电视机，VCD、DVD、小到电子表、计算器等。十多年前彩色电视机中的遥控技术、画中画技术就是典型例子，只是企业、商家没有大张旗鼓的宣传。最近一两年，企业、商家出于市场效益和广告效应，纷纷宣传数字化彩电或彩电数字化，其实产品仍然是原来的产品，只是电视机内部采用的数字化技术有多有少，从接收的信号来说都是模拟信号。到目前为止，我们国家没有发射数字广播电视信号，也不可能有所谓全数字、全媒体彩色电视机上市。

数字技术有很多优点，是今后的发展方向，但是对广大用户和企业来说没有必要去刻意追求。在现行模拟式彩色电视机中，为了提高图像，伴音质量，采取了许多技术措施，其中有数字技术，也有模拟信号处理技术，许多消费者或电子爱好者熟悉的图像6D画质改善电路，即动态亮度瞬态改善、动态色度瞬态改善、动态景深控制、动态电子束速度调制、动态噪波抑制、动态数字梳状滤波器、动态四角聚焦控制等，绝大多数都属于模拟信号处理方式。图像、伴音准分离技术、锁相环同步检波电路、重低音加强电路、模拟环绕声处理电路等则是地道的模拟信号处理方式，它们同样能达到改进、提高图像、伴音质量，增加功能的目的。至于哪个功能电路采用哪种方式进行信号处理，主要根据技术的成熟程度、需要、投入产出比决定，原则是用最小的投入取得最好的效果，该用模拟信号处理方式绝不用数字信号处理方式，如果模拟技术解决不了的问题，数字信号处理方式方便就用数字信号处理方式。

要引导、告诉广大消费者选购彩色电视机时，重点考虑功能的实用性、先进性，图像、伴音主观评价质量、外型、价格、牌誉、服务等，一些广告、宣传品要看，但不要盲从。就像吃饺子一样，您只要感到饺子好吃就行了，至于是用什么馅儿，用什么方法作成的，完全没有必要弄得那么清楚。目前的模拟电视时代，数字技术与模拟技术并存，就是到了数字电视时代，在整个电视系统内，也是模拟技术与数字技术并存，数字彩色电视系统内，也大量存在模拟技术。例如图像、伴音信号的拾取与重现，行、场扫描电路、电源电路等。

最近几年，国产彩电中的精品，例如长虹、TCL王牌、西湖、海信、康佳、熊猫、金星、创维等彩电企业，加大科技投入，积极采用国际上成熟的先进技术，包括数字信号处理方式和模拟信号处理方式，不断改进、提高图像、伴音质量，增加功能，大量生产各种不同屏幕尺寸，各种不同技术水平的彩色电视机，满足国内不同消费者的需求。这些产品中或多或少都已经采用了一些数字信号处理技术。实际上数字技术已经进入我们的生活，进入我们的家庭，您不知不觉已经享受了数字化带来的实惠与乐趣。

那么未来的数字彩电究竟有什么特点呢？概括起来，未来的数字彩电要有以下两个特点：

1．图像信号、伴音信号的数据压缩——信源压缩编码技术。即图像信号、伴音信号中存在着大量冗余度可供压缩，它利用人眼的视觉特性和人耳的听觉特性以及图像信号在时间域、空间域、统计域的相关性，在不被主观察觉的容限内，以最少的信息传输更多的信息量，以一定的客观失真换取数据压缩，通过解码后又能无失真地恢复图像和声音。正如茶叶被压缩成袋泡茶一样，倒上开水就能基本恢复原味，但是大大减少了存储、运输的体积和重量，同样奶粉也是用牛奶压缩、加工的产品，但体积、重量大大缩小。随着科学技术的发展，各种不同的图像、声音压缩编码算法的出现，各种存储媒体容量的增大，人们有可能在正常的广播电视频道，接收高清晰度电视或多套标准清晰度电视（这在模拟电视系统是不可想象的），在一张12cm的激光视盘上存储130分钟电视图像信号和多路伴音信号。目前图像、伴音数据压缩比和存储容量仍在增大。

2．图像、伴音信号的数据传输——信道纠错编、解码接收。其目标是如何实现在有效传输条件下，提高频谱利用率，也即在单位赫兹（Hz）内，如何有效地传输更多的数字信息。数字电视信号传输的方式有：卫星传输方式、电缆电视传输方式、地面广播传输方式等，信道编、解码传输方式也很多，各种传输方式在噪波、接收条件、抗干扰能力等方面存在差异，目前西欧与美国在数字电视地面广播中，信道编码传输方式仍不同，国际上又没有统一规定。至于我国采取哪种信道传输编码方式，仍在试验中，正式国家标准尚未公布。

数字电视是今后电视技术的发展方向，是今后国民经济新的经济增长点之一，是21世纪的朝阳工业，也是广大消费者向往的新产品。数字电视和音频、视频数字化的确可以为人们提供一种全新的视、听享受，但它也不是可望不可及的事。从数字电视的发展趋势来看，大致可以分为三个阶段：

第一步实现普通模拟电视的数字化，即利用数字信号处理技术的特点，改进现有模拟电视的缺陷，提高图像、伴音质量，增加功能。本文前面提到的遥控技术、画中画技术、倍场频技术、图文电视、数字多伴音／立体声接收、解码功能、数字梳状滤波器、I\(^{2}\)C总线技术等均属于模拟电视数字化技术。也可以利用MPEG-1（活动图像专家组-1的英文缩写）国际标准，将图像、伴音信号数据压缩到大约1.5Mbit／s，即每秒1.5兆比特数据流，通过激光视盘机（VCD）使广大消费者先睹视频、音频数字化设备的风采，价廉物美的VCD机和丰富的VCD视盘，满足了一部分消费者的消费需求，其图像、伴音质量均优于家用录像机的水平，它属于数字电视的前奏。

第二步按MPEG－2标准中的主级标准格式，把现行模拟电视制式下的图像、声音信号平均数据压缩到大约4.69Mbit／s，其图像质量可达到电视演播室的质量水平，图像水平清晰度达到500线以上，并采用AC－3伴音信号压缩标准，传输5.1声道的环绕声效果。这种标准清晰度电视系统是今后几年我国广播电视发展的重点，因为它的编、解码格式、传输、重现条件与现行彩色显像管的极限清晰度（大于550线）是相适应的，是一种投资少、见效快的方法。今后几年重点发展的DVB（数字视频广播）、DVD（数字多用激光视盘机）都属于这种编、解码方式。估计这种标准清晰度电视在我国将很快实现。

第三步按MPEG－2视频压缩标准中的高级格式，将高清晰度彩色电视信号数据压缩到大约20Mit/s，图像质量达到35mm电影胶片水平，图像水平清晰度大于800线，这就是人们企盼已久的高清晰度电视，伴音通道仍采用多声道环绕声压缩编码、解码技术。图像模型比为4：3／16：9并存，最终过渡到16：9宽屏幕显示。根据我国国情，这种高清晰度电视要在我国普及，至少要在10年之后才能实现。但功能实验性广播可能在近一两年内进行。从广播电视中心来说，存在中心设备，包括摄像机、信源压缩编码设备、传输信道编码设备的更新、改造，从高清晰度彩色电视机来说，存在高清晰度彩色显像管、传输信道的解码设备、编、解压缩芯片的供应等问题，即使上述技术问题全部解决，高清晰度彩色电视机的价格能否被广大消费者接受，都是无法预测的。但是不管存在多少困难，数字式高清晰度彩色电视机迟早会进入广大消费者家庭，随着科技进步和我国综合国力的提高，中国人民完全有权利享受人类科技的最新成果，这也是我国广播电视工作者的历史责任。

既然数字电视迟早要广播，数字式彩色电视机最终将会淘汰模拟电视机，现在购买的彩色电视机怎么办？请大家放心，这个问题一定能解决。现行模拟式彩色电视广播体制至少15年不会停止，在相当长的过渡时期内，模拟式广播电视体制与数字式广播电视体制共存。即同一套广播电视节目，两种体制同时广播，一直到消费者手中的模拟电视淘汰为止，也可以利用机顶盒（STB），通过电缆传输网络接收经过压缩编码的数字式电视信号，利用现行模拟式电视机的AV输入口或S输入端子，重显高质量的标准清晰度电视。

新式家用电器，特别像彩色电视机这种高科技产品，永远不可能一步到位，各个技术发展阶段有各个阶段的代表产品，成熟的消费者应该及时、适当享受代表现代科技成果的新产品，该买时就购买，不要犹豫，不要观望。广播电视从最初的黑白电视发展到彩色电视，从中小屏幕彩色电视发展到大屏幕彩色电视，最后由模拟电视发展到数字电视，由标准清晰度电视到高清晰度彩色电视机。今后仍然会继续发展，只要科学技术发展不停止，人类智慧的结晶——科技新产品就会一代比一代先进，永远不会停止。 (安永成)