數(shù)字化在廣播電視技術(shù)的應(yīng)用情況

安春花

吉林電視臺，吉林長春 130033

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，廣播電視技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，實現(xiàn)了廣播電視也從單媒體向著交互式方向的發(fā)展，各種新技術(shù)和新設(shè)備不斷出現(xiàn)。電視節(jié)目制作、傳輸和播出過程中數(shù)字化逐步取代了傳統(tǒng)模擬信號，給廣播電視技術(shù)帶來了翻天覆地的變化。數(shù)字化在信號傳播過程中用0 和1 兩個電平表示信號的狀態(tài)，具有較高的信號穩(wěn)定性，對噪聲等干擾因素具有較強(qiáng)的抵抗能力。正是由于數(shù)字信號的這些特點，近些年來在廣播電視技術(shù)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。

1 數(shù)字電視的概念和優(yōu)勢

數(shù)字電視采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)對電視圖像信號和聲音信號的編碼、壓縮、傳送和接收。節(jié)目信號制作的每個過程均采用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，電視節(jié)目的質(zhì)量跟傳統(tǒng)的模擬電視信號相比有了較大的改善。按照數(shù)字電視節(jié)目清晰度的不同，可以將其分為標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視和高清晰度數(shù)字電視兩種。

數(shù)字電視節(jié)目信號在制作過程中采用了先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，將存儲電視節(jié)目信息的信號數(shù)字化處理后經(jīng)過傳輸線路傳送到用戶的電視系統(tǒng)中。雖然信號制作方式有了較大的變化，用戶只需安裝一個機(jī)頂盒，無需更換其電視機(jī)就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字節(jié)目信號的接收。電視節(jié)目信號的數(shù)字化極大的豐富了電視節(jié)目的內(nèi)容和信息量，滿足了不同客戶對電視節(jié)目質(zhì)量的需求。

電視信號中包括了音頻和視頻兩種不同類型的信號，電視信號的數(shù)字化處理即將原有信號經(jīng)過采樣、量化和編碼等操作，然后再將其進(jìn)行實時轉(zhuǎn)播或者存儲。用戶通過電視終端接收數(shù)字信號，并且在其內(nèi)部將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲音和圖像。

和傳統(tǒng)的模擬電視信號相比，信號數(shù)字化處理具有以下幾個方面的優(yōu)勢。

1）音頻視頻質(zhì)量較高。數(shù)字信號在傳送過程中采用較低的功率，受外界因素的影響較小，客戶能夠接收到高質(zhì)量的視頻和音頻信號。數(shù)字電視信號得到的畫面質(zhì)量能夠和高清DVD信號相媲美，徹底改變了傳統(tǒng)模擬信號圖像和聲音質(zhì)量差的特點。

2）抗干擾能力較強(qiáng)。數(shù)字信號在編碼過程中采用高低電平方式，能夠方便的檢查信號中出現(xiàn)的各種錯誤，保證信號傳播過程中沒有被其它類型信號干擾。

3）頻譜利用率較高。數(shù)字電視信號技術(shù)中，用戶通過機(jī)頂盒接收相關(guān)電視信號，客戶可以根據(jù)自己的興趣選擇一對一或者一對多等不同的觀看模式，克服了傳統(tǒng)模擬信號中只能一對多的弊端。另外信號數(shù)字化以后能夠方便的實現(xiàn)信號類型的互換，傳統(tǒng)的電視信號能夠?qū)崿F(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)中的傳播。

2 電視圖像和聲音數(shù)字化的方法

電視圖像采用數(shù)字化形式后，用戶能夠方便的對隨機(jī)存儲的電視節(jié)目進(jìn)行檢索，且電視圖像經(jīng)過多次復(fù)制后不會影響其圖像顯示質(zhì)量，是非線性電視編輯中經(jīng)常采用的技術(shù)。

電視圖像數(shù)字化過程中首先要將符合彩色電視圖像中的彩色分量分離出來，然后再將圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。目前我國發(fā)射的大部分電視信號都是彩色的，它們是由錄像帶或者攝像機(jī)中傳送出來的，在數(shù)字化過程中要先將模擬信號分離成YCbCr、YUV 以及YIQ 等分量信號，然后在采用三個不同類型的A/D 轉(zhuǎn)換器將各個分量信號數(shù)字化。

模擬信號在數(shù)字化的過程中需要經(jīng)過采樣和量化處理，處理完成后信號中攜帶的數(shù)據(jù)量非常大，為了保證信號傳播的速度和效率，必須對數(shù)字圖像信號進(jìn)行壓縮處理。目前常采用的視頻壓縮技術(shù)是MPEG，它使用JPEG 壓縮算法來去掉數(shù)字信號中攜帶的大量冗余信息，并且采用運動補(bǔ)償算法去掉數(shù)字信號中時間方向上的冗余信息。具體的處理步驟如下。

1）取樣。取樣過程中要選擇正確的取樣頻率，一般情況下信號的取樣頻率要達(dá)到二倍帶寬頻率，否則信號恢復(fù)時無法得到原有信號。同時取樣頻率還要實現(xiàn)跟副載波之間的連鎖，防止采樣過程中二者拍數(shù)不同產(chǎn)生信號相互干擾現(xiàn)象。

2）離散。取樣完成后，原來的模擬信號就會在時間軸上形成離散的脈沖信號，但是它的幅度還是以模擬信號的形式存在，因此必須對其進(jìn)行離散處理，用數(shù)字形式表示脈沖信號的幅度。

3）量化。將脈沖信號的幅度按照其大小不同進(jìn)行分級處理，舍去每個級別中的小數(shù)部分，得到量化信號。

4）編碼。將量化后的信號進(jìn)行編碼處理，用n 個二進(jìn)制表示信號的取樣值。編碼后的信號具有較強(qiáng)的抵抗干擾能力，用戶能夠得到較高的電視節(jié)目信號質(zhì)量。

用戶接受到數(shù)字信號后按照數(shù)字信號形成的相反過程，重新得到原有取樣信號，經(jīng)低通濾波后恢復(fù)成原來信號。

電視播放過程中要求聲音和圖像信息同步，所以在進(jìn)行圖像信號數(shù)字化的過程中還要充分考慮聲音信號的數(shù)字化。其轉(zhuǎn)換過程跟圖像數(shù)字化的轉(zhuǎn)換過程相似，只是聲音信號在數(shù)字化過程中所使用的帶寬范圍和信噪比不同。

信號傳送是電視節(jié)目播放和接收中非常重要的一個組成部分，傳統(tǒng)信號傳播通過專用線路完成，信號在傳播過程中受周圍環(huán)境中信號的干擾性較大，用戶接受到的信號質(zhì)量不能夠保證。為了保證數(shù)字信號的傳播質(zhì)量，按照其傳播環(huán)境和用途的不同選用不同的信號壓縮形式。如在電視臺內(nèi)部對傳播通道的要求較高，故可以采用分量信號數(shù)字編碼和符合信號數(shù)字編碼，以串行或者并行的方式在各個部門之間傳輸。對于向外傳播的數(shù)字電視信號，按照其圖像質(zhì)量要求和傳輸用途可以采用節(jié)目素材傳送、一次分配和兩次分配三種不同的傳輸方式進(jìn)行。

3 我國數(shù)字電視的發(fā)展階段

1998 年我國數(shù)字電視首次研發(fā)成功，成為世界上第四個數(shù)字電視研發(fā)成功的國家，并且在北京進(jìn)行了首次試播。2011年11 月我國廣電總局決定在全國13 個城市開展數(shù)字電視的試運營。該階段是我國數(shù)字電視研究的起步階段。2003 年開始，我國開始著力進(jìn)行數(shù)字電視的轉(zhuǎn)換，數(shù)字技術(shù)在電視行業(yè)得到了廣泛的推廣。市場上數(shù)字電視的類型非常多，成為人們生活的必備用品。考慮到傳統(tǒng)模擬信號電視機(jī)用戶的需求，用戶可以在模擬信號電視機(jī)上加裝一個機(jī)頂盒，實現(xiàn)數(shù)字信號的接收。到2008 年我國已經(jīng)基本上完成了數(shù)字電視信號的轉(zhuǎn)換工作，預(yù)計到2015 年國家停止播出模擬電視信號。該階段是數(shù)字電視信號飛速發(fā)展的階段。2005 年以后數(shù)字電視開始向著具有雙向功能的方向發(fā)展，這標(biāo)志著我國數(shù)字電視信號的研究又進(jìn)入了一個全新的發(fā)展階段。

數(shù)字電視的出現(xiàn)掀起了我國電視產(chǎn)業(yè)的技術(shù)革命，跟傳統(tǒng)模擬電視信號相比，它有以下四個方面的改變。

1）傳輸方式的改變：電視節(jié)目的傳輸方式從模擬信號換成了數(shù)字信號，其制作、傳輸和接收都采用數(shù)字的形式，減少了信號的損失，提高了電視節(jié)目質(zhì)量。

2）用戶收看方式的改變：傳統(tǒng)電視節(jié)目播放是將所有電視信號錄播到磁帶中，按照錄像的順序播放電視節(jié)目。數(shù)字電視中增加了電子節(jié)目菜單功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對電視節(jié)目的分類，還能夠提供電視節(jié)目播出的時間表。用戶可以根據(jù)自己的興趣愛好選擇自己喜歡的節(jié)目，同時還可以通過電視查詢相關(guān)公共服務(wù)信息，打破了電視只能用來觀看的歷史。數(shù)字電視中用戶不再被動的接受電視臺播放的節(jié)目，而是主動選擇自己喜歡的電視節(jié)目。另外用戶還可以根據(jù)自己的特點向電視臺發(fā)送節(jié)目定制申請，實現(xiàn)了用戶和電視臺之間的雙向交流。

3）傳播內(nèi)容發(fā)生了改變：模擬電視節(jié)目受帶寬的影響，只能夠滿足十套左右節(jié)目的播放，電視節(jié)目的內(nèi)容受到了限制。數(shù)字電視技術(shù)中能夠同時播放100 套以上的電視節(jié)目，電視節(jié)目的數(shù)量放大了十倍，極大的豐富了電視節(jié)目的類型。電視臺可以根據(jù)將電視節(jié)目劃分成多個不同的類型，方便用戶的檢索。

4）電視市場發(fā)生了改變：傳統(tǒng)模擬電視信號中由于能夠播放的電視節(jié)目有限，電視臺一直處于壟斷地位。隨著數(shù)字信號的不斷應(yīng)用，電視頻道的數(shù)量急劇增加，用戶從被動接受電視臺播放節(jié)目到主動選擇自己喜歡的電視節(jié)目。電視臺市場逐漸從賣方市場轉(zhuǎn)向買方市場。

4 影響數(shù)字電視發(fā)展的因素及對策

1）影響數(shù)字電視發(fā)展的因素。數(shù)字電視給電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了機(jī)遇，同時也帶來了挑戰(zhàn)。由于數(shù)字電視的發(fā)展時間較短，我國還沒有建立其統(tǒng)一的數(shù)字電視播放標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字電視的發(fā)展過程中存在著較多的問題。

①電視節(jié)目數(shù)字化極大的豐富了電視節(jié)目的頻道，徹底打破了傳統(tǒng)模擬信號對頻道數(shù)量的限制。大量的電視節(jié)目頻道需要不同類型的電視節(jié)目類型，由于觀看電視的用戶數(shù)量和時間是有限的，為了吸引更多的用戶，電視節(jié)目內(nèi)容的選擇需要花費大量的時間和精力，電視產(chǎn)業(yè)市場也逐漸有賣方市場向買方市場轉(zhuǎn)換。電視節(jié)目內(nèi)容匱乏是數(shù)字電視發(fā)展過程中遇到的第一個問題。

②數(shù)字設(shè)備兼容性較差。數(shù)字電視在發(fā)展過程中以市縣為單位，各自為政，分開經(jīng)營。用戶使用機(jī)頂盒接收相應(yīng)的數(shù)字信號時需要購買不同市縣生產(chǎn)的網(wǎng)卡，嚴(yán)重阻礙了數(shù)字電視在全國范圍內(nèi)的推廣。廣電總局雖然采用了機(jī)卡合一的數(shù)字電視推廣模式，但是由于不同地區(qū)數(shù)字電視信號采用的標(biāo)準(zhǔn)不同，機(jī)頂盒的兼容性較差，不能夠接收到所有數(shù)字電視信號。

③缺乏統(tǒng)一的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字信號可以采用地面無線、有線和衛(wèi)星三種方式傳送到用戶的電視機(jī)，但是這三種方式都沒有指定比較統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。浙江大學(xué)曾經(jīng)就有線傳輸標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，但是其標(biāo)準(zhǔn)的成熟度不夠，目前大部分?jǐn)?shù)字信號有線傳輸過程中仍然采用廣電總局制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)用比較多的是DVB-S 標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是歐洲國家制定的一種衛(wèi)星傳輸標(biāo)準(zhǔn)。由于傳輸標(biāo)準(zhǔn)的缺少，使我國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著巨大的風(fēng)險，同時各項設(shè)備的生產(chǎn)也難以形成規(guī)模，造成數(shù)字電視的運行成本較高。

2）解決策略。為了實現(xiàn)數(shù)字電視技術(shù)更好更快的發(fā)展，針對上述提出電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中遇到的幾個問題，作者結(jié)合自己的工作經(jīng)驗，給出了幾個解決策略，希望能夠為電視行業(yè)的發(fā)展提供參考依據(jù)。

①實現(xiàn)電視節(jié)目制作和播出的分離。數(shù)字化的發(fā)展極大的豐富了電視節(jié)目的頻道，目前我國已有的電視節(jié)目連基本的公共頻道都不能填滿，且電視節(jié)目的質(zhì)量參差不齊，嚴(yán)重影響了用戶收看的欲望。為了滿足用戶對電視節(jié)目質(zhì)量的需求，必須在節(jié)目內(nèi)容上狠下功夫，這就要求電視臺將電視節(jié)目的制作和播出分開進(jìn)行，讓節(jié)目制作人員能夠騰出更多的精力制作高質(zhì)量的節(jié)目內(nèi)容。

②打破電視節(jié)目地方割據(jù)現(xiàn)象。我國電視長期以來采用廣電總局制定的分級制度，導(dǎo)致全國電視網(wǎng)絡(luò)和地方電視網(wǎng)絡(luò)中存在著較大的漏洞，影響了電視節(jié)目在全國范圍內(nèi)的信息共享。在以后經(jīng)營過程中要逐漸收編地方電視臺資源，在全國建立統(tǒng)一的數(shù)字電視服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。同時電視產(chǎn)業(yè)的運營商也要聯(lián)合起來，共同實現(xiàn)數(shù)字電視服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一。

③形成新的數(shù)字電視播放模式，傳統(tǒng)模擬信號電視節(jié)目中，廣告一直是電視媒體中非常重要的組成部分。收費數(shù)字電視中雖然過濾了一部分電視廣告，節(jié)省了用戶觀看電視所需要的時間，但是電視臺為了實現(xiàn)其收支平衡，必須要求用戶對其服務(wù)進(jìn)行付費。我國大部分用戶認(rèn)為付費電視不得播放廣告，如果采取這種經(jīng)營模式，廣告行業(yè)將陷入巨大的災(zāi)難，電視行業(yè)也將失去巨大的利潤。在數(shù)字電視未來的發(fā)展過程中應(yīng)該積極探索一種新的廣告播出模式，既能夠讓用戶接受，又能夠符合社會倫理和法律法規(guī)。

5 結(jié)論

科技的發(fā)展帶來了數(shù)字電視的快速發(fā)展，它克服了傳統(tǒng)模擬電視的缺陷，正在以一種全新的模式改變了人們的收視習(xí)慣。目前數(shù)字電視技術(shù)在我國電視節(jié)目制作、傳輸和播放中得到了非常廣泛的應(yīng)用，本文主要介紹了數(shù)字化電視信號的概念和優(yōu)勢，并且詳細(xì)論述了數(shù)字化電視節(jié)目信號的制作過程中。數(shù)字化在電視節(jié)目發(fā)展歷史上具有里程碑意義，給電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。數(shù)字化的發(fā)展和應(yīng)用使得我國電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越好，相信在未來我國的電視行業(yè)將會迎來一個全新的發(fā)展階段。

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