高清電視與傳統電視的優劣比較分析

貴州省廣電網絡股份有限公司貴陽分公司 黃 東

1.簡介

電視行業的現狀：按技術劃分，電視可分為模擬電視和數字電視。傳統（模擬）電視有三大電視制式，NTSC制、PAL制和SECAM制。數字電視又可分為高清電視（HDTV）和標清電視（SDTV）。標清，英文為“Standard-Definition”，是視頻的垂直分辨率為720線逐行掃描以下的一種視頻格式。而視頻的垂直分辨率達到720p以上則稱作為高清，（英文表述High Definition）簡稱HD。關于高清的標準，國際上公認的有兩條：視頻垂直分辨率超過720p或1080i；視頻寬縱比為16：9。從視覺效果來看HDTV的圖像質量可達到或接近35mm寬銀幕電影的水平。從畫質來看，由于高清的分辨率基本上相當于傳統模擬電視的4倍，畫面清晰度、色彩還原度都要遠勝過傳統電視。而16:9的寬屏顯示也帶來更寬廣的視覺享受。從音頻效果看，高清電視節目將支持杜比5.1聲道環繞聲，而高清影片節目將支持杜比5.1 True HD規格，這將給我們帶來超震撼的聽覺享受。

2.高清電視原理及其核心技術

2.1 數字信號及其傳輸方式

數字信號的傳輸方式一般有兩種：基帶傳輸與載波傳輸。前者由于矩形脈沖波包含有較大的諧波分量，在有限帶寬的信道中傳輸必定會產生失真，引起碼間串擾。為了提高其傳輸效率，多采用多路復用技術，而應用最廣泛的是時分復用。它不易產生交調和互調失真，對非線性失真指標要求不高。而在較長距離的傳輸中，必須采用后者。調制方式主要可分為三種：即ASK（振幅鍵控），FSK（頻移鍵控），PSK（相位鍵控）。二進制振幅鍵控信號的頻帶寬度為二進制基帶信號的兩倍，而二進制頻移鍵控的帶寬較大，頻帶利用率低；相位鍵控的誤碼率較低。

2.2 數字電視的主要技術

從圖像信息的獲取上來講，就必須使用數字化的攝像設備。在節目的制作和編排上，由于有計算機硬件系統和圖像處理的一套軟件系統作保障，將獲取的原始素材進行加工和剪輯就顯得比較容易。制作好節目后進行播出的過程中，電視臺發射和用戶接收到的信號均為數字載波信號，而在電視機內部則全部采用數字信號處理（DSP）技術。

HDTV的技術核心包括：信源編碼解碼，復用、信道編碼解碼，以及調制與解調等。信源編解碼技術包括視頻和音頻壓縮編解碼。

在信道編碼與調制解調技術中，通過糾錯編碼、網絡編碼、均衡技術來提高信號的抗干擾能力，通過調制將信號加載到脈沖串上發射。

3.高清電視與傳統電視的差異

即使是數字化電視，仍然屬于模擬電視的范疇。因為它只不過是利用了目前數字圖像處理以及微電子技術的成果，對模擬的彩色圖像進行數字方式的處理，以求獲得更好的圖像重現效果。而數字電視的圖像、伴音處理信號均為數字信號，它與模擬電視的最大區別則是信號處理方式的不同。

3.1 傳統電視的缺陷

傳統模擬彩色電視系統已經存在50多年了，它由于隔行掃描產生的一些缺陷，隨著時代的變化，人們需求的提高，越來越凸現出來。主要有以下幾個方面：

（1）行間閃爍：隔行掃描方式，把一幀圖像分為奇數場和偶數場掃描，雖然降低了視頻帶寬，簡化了電路，但是一行圖像出現的頻率比逐行掃描降低了一半，場頻是50Hz或60Hz，幀頻仍是25Hz或30Hz，低于臨界閃爍頻率45.8Hz，一行圖像出現的頻率25Hz或30Hz，視覺感覺圖像有行間閃爍。行間閃爍影響圖像垂直清晰度，大面積圖像閃爍易造成視覺疲勞。

（2）視在并行：當運動物體沿垂直方向向下移動的時間恰好是經過一場時間，即T=1/50Hz=20ms或T=1/60Hz=16.67ms，物體垂直向下運動速度等于掃描線向下移動一行的速度時，則第二場傳送的細節與第一場相同，圖像垂直清晰度下降了一半，即圖像像素未變，但是人的感覺是圖像清晰度下降了。

（3）垂直邊緣鋸齒化：當運動物體沿水平方向運動速度足夠大時，因隔行掃描使相鄰行在時間上相差一場，結果導致運動物體垂直邊緣鋸齒化；運動速度越快，垂直邊緣鋸齒化越嚴重。

（4）并行現象：傳統模擬電視系統采用隔行掃描方式，理想情況下奇數場掃描線與偶數場掃描線均勻鑲嵌。但當場同步電路產生同步誤差時，有可能使奇數場圖像與偶數場圖像重合或鑲嵌不均勻，造成并行或準并行。當奇數場圖像與偶數場圖像完全重合時，垂直方向圖像清晰度下降了一半，使圖像清晰度降低。

（5）爬行效率：PAL制彩色電視信號的色度信號采用逐行倒相方式，如果在色度解碼電路中存在解調誤差（解調角誤差、相位配合誤差、幅度配合誤差）時，色差信號中混有遠行倒相的串色分量，產生相鄰行電平的不一致性，顯示的圖像亮度逐行有強弱變化，再加上隔行掃描的原因，場掃描自上而下進行，人眼感覺有明暗間隔的行結構緩慢向上“爬行”，低頻串色引起大面積爬行，高頻串色引起彩色圖像邊緣蠕動；色飽和度越強，爬行現象越明顯。

3.2 數字電視的優點

數字電視采用逐行掃描方式，就不存在以上問題。數字電視技術與原有的模擬電視技術相比，有如下優點：

（1）信號雜波比與連續處理的次數無關。電視信號經過數字化后是用若干位二進制的兩個電平來表示，因而在連續處理過程中或在傳輸過程中引入雜波后，其雜波幅度只要不超過某一額定電平，通過數字信號再生，都可能把它清除掉，即使某一雜波電平超過額定值，造成誤碼，也可以利用糾錯編、解碼技術把它們糾正過來。所以，在數字信號傳輸過程中，不會降低信雜比。而模擬信號在處理和傳輸中，每次都可能引入新的雜波，為了保證最終輸出有足夠的信雜比，就必須對各種處理設備提出較高信雜比的要求。模擬信號要求S/N＞40dB，而數字信號只要求S/N＞20dB。模擬信號在傳輸過程中噪聲逐步積累，而數字信號在傳輸過程中，基本上不產生新的噪聲，也即信雜比基本不變。

（2）可避免系統的非線性失真的影響。而在模擬系統中，非線性失真會造成圖像的明顯損傷。設備輸出信號穩定可靠。因數字信號只有“0”、“l”兩個電平，“l”電平的幅度大小只要滿足處理電路中可能識別出是“l”電平就可，大一點、小一點無關緊要。

（3）易于實現信號的存儲，而且存儲時間與信號的特性無關。近年來，大規模集成電路（半導體存儲器）的發展，可以存儲多幀的電視信號，從而完成用模擬技術不可能達到的處理功能。可實現時分多路，充分利用信道容量，利用數字電視信號中行、場消隱時間，可實現文字多工廣播（Teletext）。壓縮后的數字電視信號經數字調制后，可進行開路廣播，在設計的服務區內（地面廣播），觀眾將以極大的概率實現無差錯接收，收看到的電視圖像及聲音質量非常接近演播室質量。

（4）在同步轉移模式（STM）的通訊網絡中，可實現多種業務的“動態組合”（dynamic combination）。例如，在數字高清晰度電視節目中，經常會出現圖像細節較少的時刻。這時由于壓縮后的圖像數據量較少，便可插入其他業務（如電視節目指南、傳真、電子游戲軟件等），而不必插入大量沒有意義的“填充比特”。

（5）由于采用數字技術，與計算機配合可以實現設備的自動控制和調整。很容易實現加密/解密和加擾/解擾技術，便于專業應用（包括軍用）以及廣播應用（特別是開展各類收費業務）。

（6）具有可擴展性、可分級性和互操作性，便于在各類通信信道特別是異步轉移模式（ATM）的網絡中傳輸，也便于與計算機網絡聯通。可以與計算機“融合”而構成一類多媒體計算機系統，成為未來“國家信息基礎設施”（NII）的重要組成部分。

4.結語

時代在發展，科技在進步，模擬電視必將走入歷史。數字產業正朝著高清的方向發展，標清開始逐漸讓位，但隨著對高清技術的挖掘、IP網絡應用的推廣和用戶體驗層次的精細化，高清同樣需要向更高層次進化，全高清將是視頻會議的新標桿。在這一過程中，標清設備要盡其所用，發揮其應有的作用，逐漸實現新老技術的平滑過渡。

[1]陳萬倫.電視技術基礎[M].北京:電子工業出版社,2001.

[2]王錫勝.有線電視技術[M].北京:電子工業出版社,1996.