随着各地方广电部门相继推出自己的数字电视整体平移计划,数字电视与我们广大消费者已经越来越近,所以有必要了解一些数字电视的基本知识,及其会带给我们什么样的享受。这篇文章将讨论一下数字电视与清晰度的关系。
什么是数字电视
数字电视的含义不仅是指我们一般人家中的电视接收机,而是包含了从摄制、发送、传输到接收的全过程。摄像机摄制的节目经过电视台的后期制作后,由电视台送出图像及声音信号,经数字压缩和数字调制后,形成数字电视信号,经过空中无线方式或电缆有线方式传送,由数字电视接收机接收后,通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。因此,数字电视就是在电视台播出节目和电视机接收节目全过程都采用数字技术进行处理的电视系统。下面我们分别介绍不同过程对数字电视清晰度的影响。
源头:数字摄像
摄像机技术的发展是伴随着半导体技术和集成电路技术的进步而发展的。摄像机的功能是完成光电转换,这就说明摄像机是由光学系统和电路处理系统两部分来组成,在两个系统之间起连接作用的就是极为重要的光电转换器件CCD。摄像机的分辨率在镜头的分辨率与视频信号带宽保证的前提下,主要取决于图像传感器CCD的像素数,象素越多、带宽越宽,清晰度就越高。
电路系统实际上是对由CCD转换成的电信号进行各种处理和控制的系统。数字摄像机相对于模拟摄像机而言,关键部分就在这一处理过程中应用了全数字技术,相对于模拟信号处理更加优越与细致。这包括黑电平处理、伽玛校正、轮廓信号校正、彩色校正、拐点/自动拐点处理等等。
摄像机一般使用分解力一词来衡量它“分解被摄景物细节”的能力。单位是“电视行”,也称线。它会随CCD象素数的多少及视频带宽而变化。一般家用摄像机V8、Hi8、D8均使用8mm带宽的录像带,但各自的水平分解力不一样,分别为270、400、500线。V8、Hi8属于模拟摄像机,而D8属于数字摄像机。用于录制电视节目的称为广播级摄像机,其图像质量非常高,性能全面,但价格比较贵。目前电视台用于录制模拟电视节目的摄像机的水平分解力已经超过了800线,可以满足标准清晰度数字电视(SDTV)节目的播出要求。
高清晰度摄像机作为提供高清信号的源头,其性能指标将影响到整个高清电视系统的图像质量,构成了整个HDTV端到端系统的首个重要环节。其结构大致如下:首先由高解像度的CCD(一般在两百万像素以上)获得模拟分量信号,分别按特定的高清格式进行A/D转换后获得数字分量信号,再经由内置的数字处理电路进行各种信号处理后与音频码流复用混合,由SDI接口输出未经压缩的基带数字信号。分解力需要达到1920X1080线,宽高比为16:9。
过程:数字传输
电视节目传输的数字化是将传送媒体的通道数字化,即进行数字化的信道编码和调制,数字电视传输系统性能的优越性主要来源于信道编码和信号调制方式的选择。数字化后的电视信号在传输过程中,噪声不会产生积累,各用户的信号质量一样,提高了传输质量。
由于无线电频谱资源的有限性,用于传送电视节目的频谱范围是有限制的,比如我国分配给电视专用的频谱为48.5MHz~958MHz,同时按8MHz的信道宽度分配给不同的电视频道。由于需要兼容现有模拟电视系统,数字电视信道的带宽根据各个国家的规定分为6MHz、7MHz和8MHz三种。系统设计者必须考虑在这有限的带宽中尽量提高有效性和可靠性,而这两者实际是一对矛盾。
决定电视清晰度的重要参数是行频率和视频传输系统的频带宽度,目前我国PAL制电视标准规定行周期为64μs,有效行时间为52.2μs,标称视频带宽为6MHz。假设水平方向扫过一个象素的时间为td,当显示如下图所示的H型图案时,图像信号的频率达到最大,其周期为2td,所以我国现行模拟电视标准可达到的最高垂直清晰度=52.2(μs)×2×6(MHz)×3/4≈469行(宽高比为4:3)。