電視技術(shù)在艦船上的應(yīng)用

張寧

（海軍駐上海地區(qū)艦艇設(shè)計(jì)研究軍代表室 上海 200011）

電視技術(shù)在艦船上的應(yīng)用

張寧

（海軍駐上海地區(qū)艦艇設(shè)計(jì)研究軍代表室 上海 200011）

模擬電視技術(shù)；數(shù)字電視技術(shù)；IPTV技術(shù)

隨著遠(yuǎn)海航行時(shí)間的增加，船用閉路電視系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代艦船必不可少的裝備。綜合考慮使用環(huán)境等各方面因素，對電視技術(shù)在艦船上的應(yīng)用進(jìn)行了分析，重點(diǎn)介紹了模擬電視技術(shù)；數(shù)字電視技術(shù)；IPTV技術(shù)各自的特點(diǎn)和三者之間的區(qū)別以及未來艦船電視技術(shù)的發(fā)展趨勢。

0 引言

隨著我國海軍由黃水海軍向藍(lán)水海軍的發(fā)展，艦船遠(yuǎn)海航行次數(shù)和時(shí)間也不斷增加，改善他們的業(yè)余文化生活成為一個(gè)重要課題。以此次中國艦艇編隊(duì)索馬里護(hù)航行動為例，船員要經(jīng)歷幾個(gè)月的航渡時(shí)間。期間，模擬電視系統(tǒng)接收不到國內(nèi)常見的衛(wèi)星電視節(jié)目［1］。要解決這個(gè)問題，采用最新的交互式IPTV技術(shù)是一個(gè)有效的方法。

電視技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)致艦船電視已從早期的模擬電視過渡到數(shù)字電視。目前，隨著網(wǎng)絡(luò)、流媒體、存儲、數(shù)據(jù)壓縮等技術(shù)發(fā)展，交互式的網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）在艦船上也開始得到愈來愈多的應(yīng)用。如果航渡期間采用最新的交互式IPTV技術(shù)，出海前安裝配置好節(jié)目服務(wù)器，在航行途中即使收不到衛(wèi)星電視信號，也可開展內(nèi)容豐富的VOD點(diǎn)播業(yè)務(wù)，可極大地滿足艦員生活、娛樂、教育等多方面的需求。

1 艦船電視技術(shù)的形式及其應(yīng)用

按照電視體制來劃分，艦船電視技術(shù)可分為模擬電視技術(shù)、數(shù)字電視技術(shù)和IPTV技術(shù)。

1.1 模擬電視技術(shù)在艦船上的應(yīng)用

最初在艦船上應(yīng)用的電視主要以模擬電視技術(shù)為主。模擬電視技術(shù)，就是將原始的音視頻信號經(jīng)過調(diào)制、放大輸出。圖像信號的產(chǎn)生、傳輸、處理到接收機(jī)的復(fù)原，整個(gè)過程都是在模擬體制下完成。

模擬電視的特點(diǎn)是采用時(shí)間軸，每幀在垂直方向取樣，以幅度調(diào)制方式傳送電視圖像信號。在稍遠(yuǎn)距離信號傳輸中，必須加入放大器才能保證其收看效果；而為降低頻帶、避開人眼對圖像重現(xiàn)的敏感頻率，又將一幀圖像分成奇、偶兩場掃描。因此模擬電視存在易受干擾、色度畸變、亮色串?dāng)_、行串?dāng)_、行蠕動、大面積閃爍、清晰度低和臨場感弱等缺點(diǎn)。最終，模擬電視信號通過同軸電纜進(jìn)行傳輸，用戶直接用電視機(jī)進(jìn)行電視節(jié)目的接收與收看。圖1為一個(gè)典型的艦船用模擬閉路電視系統(tǒng)框圖。

圖1 艦船用模擬閉路電視系統(tǒng)框圖

1.2 數(shù)字電視在艦船上的應(yīng)用

1.2.1 數(shù)字電視技術(shù)簡介

數(shù)字電視的發(fā)展基于數(shù)字電子技術(shù)，是相對模擬電視而產(chǎn)生的。它是一個(gè)系統(tǒng)，指從電視節(jié)目采集、制作、編輯、播出、傳輸、用戶端接收、顯示等全過程的數(shù)字化，即系統(tǒng)所有過程信號是由0、1組成的數(shù)字流［2］。數(shù)字電視具有如下特點(diǎn)：

（1）現(xiàn)在模擬電視頻道帶寬為8 MHz，只能傳送一套普通的模擬電視節(jié)目。采用數(shù)字電視后，一個(gè)頻道內(nèi)就可傳送1～8套數(shù)字電視節(jié)目（隨著編碼技術(shù)的改進(jìn)，傳送數(shù)量還會進(jìn)一步提高），電視頻率利用率大大提高。

（2）清晰度高、音頻效果好、抗干擾能力強(qiáng)。在同樣覆蓋范圍內(nèi)，數(shù)字電視的發(fā)射功率要比模擬小一個(gè)數(shù)量級。

（3）易于實(shí)現(xiàn)信號存儲，而且存儲時(shí)間與信號的特性無關(guān)，可實(shí)現(xiàn)移動接收等各種數(shù)據(jù)增值業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)視頻點(diǎn)播等各種互動電視業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)加密/解密和加擾/解擾功能，保證通信的隱秘性及收費(fèi)業(yè)務(wù)。

當(dāng)然，數(shù)字電視也有一些缺點(diǎn)：其取樣過程、量化誤差、壓縮編碼所帶來的信號損傷，在節(jié)目制作及傳輸過程中貫通延遲。有些損傷可修復(fù)，而有些損傷只能通過一些補(bǔ)償措施削弱其影響，但不影響電視技術(shù)向數(shù)字化的轉(zhuǎn)變。

1.2.2 艦船數(shù)字電視技術(shù)

數(shù)字電視在技術(shù)上的優(yōu)勢已使其在艦船上得到了廣泛的應(yīng)用，是目前大中型艦船主要采用電視技術(shù)，滿足了艦員生活、娛樂、教育等多方面的需求。由于艦船航行會經(jīng)常換靠碼頭，艦船數(shù)字電視的節(jié)目源以數(shù)字衛(wèi)星電視接收和碼頭岸基箱接收地方閉路電視節(jié)目為主，同時(shí)還兼顧傳統(tǒng)的室外模擬天線的接收。有些地區(qū)的碼頭數(shù)字電視尚未完全普及，這就要求艦船數(shù)字電視需同時(shí)兼容模擬格式。

艦船上數(shù)字電視信號同模擬電視信號一樣，也是通過射頻同軸電纜進(jìn)行傳輸?shù)?；電視終端采用數(shù)字機(jī)頂盒，對數(shù)字電視節(jié)目進(jìn)行接收和收看。由于保留了現(xiàn)有模擬電視視頻格式，對于原采用艦用模擬電視制式的用戶端只需加裝數(shù)字電視機(jī)頂盒便可接收數(shù)字電視節(jié)目，利于系統(tǒng)升級，減少升級給用戶帶來的費(fèi)用。下頁圖2為一個(gè)基本的艦船用數(shù)字閉路電視系統(tǒng)框圖。

1.3 IPTV技術(shù)在艦船上的應(yīng)用

1.3.1 IPTV技術(shù)簡介

IPTV又稱交互式網(wǎng)絡(luò)電視，是一種利用寬帶有線電視網(wǎng)，集合互聯(lián)網(wǎng)、流媒體、通信等多種技術(shù)，向用戶提供包括數(shù)字電視在內(nèi)多種交互式服務(wù)的嶄新技術(shù)。IPTV系統(tǒng)技術(shù)能提供將音、視頻流媒體節(jié)目以IP包的方式，從節(jié)目中心（firstmile）播出，并通過骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)（lastmile）傳輸，直到被用戶接收的完整技術(shù)解決方案。一個(gè)端到端的IPTV系統(tǒng)一般具有節(jié)目采集、節(jié)目存儲和服務(wù)、節(jié)目傳送網(wǎng)絡(luò)、用戶接收端四個(gè)部件。用戶終端可以是IP機(jī)頂盒＋電視機(jī)，也可以是單臺的計(jì)算機(jī)，十分靈活。

IPTV主要特點(diǎn)表現(xiàn)在其業(yè)務(wù)開展主要基于寬帶IP網(wǎng)，與有線網(wǎng)需要進(jìn)行雙向改造相比，先天具

圖2 艦船數(shù)字閉路電視系統(tǒng)框圖

有交互性優(yōu)勢。傳統(tǒng)廣播方式中，觀眾只能被動接收、無法與節(jié)目內(nèi)容互動，但I(xiàn)PTV則可提供建立在通信網(wǎng)絡(luò)上的互動性視頻服務(wù)，讓用戶可以有多種選擇。它也可以為用戶提供包括可視電話、VOD、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽和遠(yuǎn)程教育等在內(nèi)的交互式流媒體增值服務(wù)，提供豐富的信息。例如，用戶可以在任意時(shí)間點(diǎn)播那些已經(jīng)播過的節(jié)目，并可對節(jié)目進(jìn)行快進(jìn)﹑慢放等調(diào)節(jié)。

1.3.2 艦船IPTV技術(shù)

IPTV技術(shù)在大中型艦船上已逐步得到應(yīng)用。艦船閉路電視系統(tǒng)的主要功能側(cè)重于VOD點(diǎn)播業(yè)務(wù)，音視頻信號的傳輸基于艦船內(nèi)的IP傳輸網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)具有良好交互性，可靈活實(shí)現(xiàn)電子菜單、節(jié)目預(yù)約、實(shí)時(shí)快進(jìn)、快退以及節(jié)目編排等多種功能；也可將電視服務(wù)與軍網(wǎng)網(wǎng)頁瀏覽、電子郵件，以及多種在線信息咨詢、娛樂和政治教育功能結(jié)合在一起。

隨著電子、通信、網(wǎng)絡(luò)、信號處理等技術(shù)的發(fā)展，艦船上加載了各類電子設(shè)備，融合了各種不同的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)多采用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，艦船電磁環(huán)境日益變得復(fù)雜?？紤]到簡化網(wǎng)絡(luò)平臺以及電磁兼容等方面的因素，全船將采用統(tǒng)一的寬帶屏蔽傳輸鏈路。船用電視系統(tǒng)可與電視監(jiān)視系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、各類平臺管理系統(tǒng)共用一個(gè)寬帶網(wǎng)絡(luò)平臺，這對IPTV技術(shù)的應(yīng)用十分有利。

艦船IPTV系統(tǒng)按功能分成電視信號接收及處理前端、服務(wù)端、電視用戶終端三大部分。接收前端包括衛(wèi)星電視接收設(shè)備、數(shù)字壓縮編碼設(shè)備、百兆以太網(wǎng)交換機(jī)、電視節(jié)目采編等設(shè)備；服務(wù)端包括流媒體服務(wù)器、管理服務(wù)器、VOD服務(wù)器、千兆以太網(wǎng)交換機(jī)、磁盤存儲陣列等設(shè)備；用戶終端為電視機(jī)和IP機(jī)頂盒或是計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)依托艦內(nèi)綜合信息傳輸網(wǎng)提供的專用寬帶以太網(wǎng)信息傳輸通道進(jìn)行視音頻信號的傳輸。圖3為一個(gè)基于IPTV體制的艦船閉路電視系統(tǒng)框圖。

圖3 艦船閉路電視系統(tǒng)（IPTV）框圖

2 艦船電視技術(shù)的比較

IPTV技術(shù)、模擬電視技術(shù)以及數(shù)字電視技術(shù)，都存在各自的特點(diǎn)。其主要區(qū)別如表1所示。

表1 IPTV技術(shù)與模擬電視技術(shù)以及數(shù)字電視技術(shù)的比較

3 結(jié)語

艦船上對電視的應(yīng)用需求已由一般的模擬電視，發(fā)展到數(shù)字電視和帶來更多交互、選擇的IPTV；電視形式也由單一直播電視節(jié)目發(fā)展到直播、點(diǎn)播、教育培訓(xùn)、通知、娛樂、圖文信息、電子郵件、節(jié)目錄制等多功能。上述三種電視技術(shù)都在艦船上得到應(yīng)用，但具體選擇何種電視技術(shù)，還應(yīng)從各方面綜合考慮，如性價(jià)比、艦船大小、整個(gè)艦船的線路傳輸環(huán)境等多種因素。

模擬電視只能被動地收看模擬電視圖像質(zhì)量的直播電視節(jié)目，且存在易受干擾、電視擴(kuò)展性較差、不便于系統(tǒng)升級改造的缺點(diǎn)。但由于其成本比較低、技術(shù)成熟，所以比較適合安裝在小型艦船上。數(shù)字電視的優(yōu)勢在于良好的圖像質(zhì)量和相對較低的成本，IPTV的優(yōu)勢在于交互。對于遠(yuǎn)海航行的船員來說，由于廣播電視直播衛(wèi)星無法做到全球覆蓋［4］，全球許多海域接收不到電視節(jié)目信號，此時(shí)電視節(jié)目交互性的吸引力是毋庸置疑的。當(dāng)然，這是建立在網(wǎng)絡(luò)狀況成熟和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，需要有強(qiáng)大的節(jié)目服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)交換平臺作為支撐。

我們可以預(yù)見：在大型遠(yuǎn)洋艦船上，由于遠(yuǎn)海航行任務(wù)時(shí)間長、經(jīng)常收不到衛(wèi)星電視信號，IPTV設(shè)計(jì)將逐漸成為一種發(fā)展趨勢。

［1］虞章才.中國海軍艦艇編隊(duì)首批護(hù)航行動全程揭密［J］.當(dāng)代海軍，2009（7）：17-18.

［2］魯業(yè)頻，朱仁義等.數(shù)字電視原理與應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2009.

［3］中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).GB/T6510-1996電視和聲音信號的電纜分配系統(tǒng)［S］.1996.

［4］張寧.遠(yuǎn)海航行衛(wèi)星電視接收問題的分析及解決方案［J］.海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)（綜合版），2009（4）：90-92.

Television technology in modern ships

ZHANG Ning
（Representative Office of Naval Warship Design&Research，Shanghai，200011，China）

analog television technology；digital television technology；IPTV technology

With the increasing of voyages time across the sea，television becomes necessary in modern ships.By considering the environment and other factors，this paper analyses the application of the television technology on board.The description is focused on the characteristics and discrepancy among analog television technology，digital television technology，IPTV technology as well as the development tendency of the television technology on board.

U665.24

A

1001-9855（2011）06-0058-04

2011-04-25；

2011-06-03

張寧（1968-），男，漢族，工程師，主要從事艦船設(shè)計(jì)審查工作。