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數(shù)字化在廣播電視技術(shù)的應用情況

2014-12-10 17:08:58安春花
科技傳播 2014年22期
關(guān)鍵詞:電視信號模擬信號數(shù)字信號

安春花

吉林電視臺,吉林長春 130033

隨著我國科學技術(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用。

1 數(shù)字電視的概念和優(yōu)勢

數(shù)字電視采用先進的數(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,可以將其分為標準清晰度數(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的計算機技術(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頂盒,無需更換其電視機就能夠?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。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存儲的電視節(jié)目進行檢索,且電視圖像經(jīng)過多次復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到二倍帶寬頻率,否則信號恢復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。將量化后的信號進行編碼處理,用n 個二進制表示信號的取樣值。編碼后的信號具有較強的抵抗干擾能力,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??紤]到傳統(tǒng)模擬信號電視機用戶的需求,用戶可以在模擬信號電視機上加裝一個機頂盒,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,這標志著我國數(shù)字電視信號的研究又進入了一個全新的發(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)字電視播放標準,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。用戶使用機頂盒接收相應的數(shù)字信號時需要購買不同市縣生產(chǎn)的網(wǎng)卡,嚴重阻礙了數(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準不同,機頂盒的兼容性較差,不能夠接收到所有數(shù)字電視信號。

③缺乏統(tǒng)一的傳輸標準。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,但是這三種方式都沒有指定比較統(tǒng)一的標準。浙江大學曾經(jīng)就有線傳輸標準進行了研究,但是其標準的成熟度不夠,目前大部分數(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)標準。衛(wèi)星標準中應用比較多的是DVB-S 標準,該標準是歐洲國家制定的一種衛(wèi)星傳輸標準。由于傳輸標準的缺少,使我國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著巨大的風險,同時各項設備的生產(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,導致全國電視網(wǎng)絡和地方電視網(wǎng)絡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)字電視服務網(wǎng)絡。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)字電視服務網(wǎng)絡的統(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進行付費。我國大部分用戶認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)展帶來了機遇和挑戰(zhàn)。數(shù)字化的發(fā)展和應用使得我國電視產(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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