过程处理
若仅在模拟电视信号的基础上经过采样和量化,得到的数字电视信号的数据量将大得惊人。国际无线电咨询委员会(CCIR)在1986年公布了601和605号建议,推荐使用4:2:2的采样格式,亮度信号Y的采样频率选择为13.5MHz,而色差信号Cr和Cb的采样频率选择6.75MHz/s,量化值为8比特/样本,得到总的数据传输率为216Mb/s(兆比特/秒)。若将其应用到高清晰度数字电视上,则数据传输率将高达1.188Gb/s,因此必须采用各种信源和信道编码方式来降低码率,才能在给定的信道带宽内传输达到清晰度要求的电视信号。
电视信号的行与行、帧与帧之间存在很大的相关性,也就是存在冗余度,在传输前将冗余度去掉称为信源压缩编码。目前数字电视的各种标准都采用MPEG-2压缩编码,MPEG是英文“运动图像专家组”的首字母缩写,这个专家组的任务是给用于数字储存介质、电视广播和通信的运动图像和伴音制定一种通用的编码方法。MPEG-2是一种比较成功的运动图像压缩标准,采用它可以将高清晰度数字电视的码率降到20Mb/s(压缩率超过50:1)。要想在6MHz的信道带宽内传输一路高清晰度数字电视信号,则需将“谱效率”至少提高到4bit/s/Hz,也就是要利用各种调制和信道编码技术。目前美国ATSC标准的地面传输采用8VSB调制,在6MHz地面广播频道上可实现19.3Mb/s的传输速率,有线传输采用16VSB调制,可在6MHz有线电视信道中实现38.6Mb/s的传输速率。欧洲DVB-C标准采用的则是64QAM调制方式,在一个现有电视频道内的传送码率为41.34Mb/s,可用于多套节目的复用。
数字电视信号在传输过程中往往由于各种原因的干扰,接收端会误判1或0,显示出来就不是像模拟电视一样仅在图像上加一些干扰,而是使接收端产生图象跳跃、不连续、出现马赛克等现象。提高数据传输效率,降低误码率是信道编码的任务。信道编码的作用就是对数据流进行相应的处理,使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力,极大地避免码流传送中误码的发生。信道编码的本质是增加通信的可靠性,信道编码的过程是在源数据码流中加插一些码元,从而达到在接收端进行判错和纠错的目的。目前的数字电视系统普遍采取两级差错纠正编码,内码一般采用网格编码,而外码用Reed Solomon码。
数字显示
显示设备的清晰度似乎是最好分辨的了,比如液晶和等离子等数字式显示终端本身就具有一个物理分辨率,但是分辨率并不等于清晰度。彩色电视机的图像清晰度主要由以下三方面的因素决定:广播电视系统的制式;信号传输及处理系统;显示器件的物理结构。
广播电视系统的制式本身就规定了扫描线的多少,比如我们经常听说的标准清晰度数字电视(SDTV)576i,576p,高清晰度数字电视(HDTV)720p,1080i等,其中的数字给出的就是垂直清晰度,i是指隔行扫描,p指逐行扫描。由于带宽的限制,目前绝大多数的电视制式都采用隔行扫描的方式。隔行扫描时电视画面第一场先扫描奇数行,第二场再扫描偶数行,两次扫描的结果形成一幅完整的图像;逐行扫描则一次性地生成完整图像。由于电视图像的运动性,隔行扫描系统水平扫描线之间会产生离散性,将导致两条相邻的水平扫描线之间会丢失部分细节。隔行扫描系数是采用主观评价的方法,对逐行扫描显示系统和隔行扫描显示系统图像重显时的垂直分辨率进行比较后得出的,经多次试验表明,隔行扫描系数一般为0.6 ~0.7(参考值)。即采用隔行扫描显示方式的系统,其主观评价的垂直清晰度,是逐行扫描显示系统的60%~70%。
信号传输过程中若引入了干扰,或传输路径太长引起信号衰减都可能使清晰度降低。信号处理电路或软件若设计不合理,很容易损害图像质量,所谓采用某种先进技术使图像质量提高的宣传是不可信的,最好的技术就是能够重现广播电视系统设计的图像质量。任何企图提高某一方面的图像质量的方法,必然导致损害另一方面的结果。目前之所以在市场上出现各种各样提高图像质量的技术,是由于模拟电视系统在信号传输过程中引起的干扰积累,技术人员不得不付出一些代价去消除这些干扰。到了数字电视时代,显示器件的物理分辨率必定是与数字电视系统的清晰度相吻合的,即不需要做格式转换(隔行扫描到逐行扫描的变换可能是需要的),在加上数字电视系统的抗干扰能力,数字电视机将可以重现数字电视系统设计的清晰度,当然隔行扫描系数还是需要考虑进去。