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[图文]什么是数字电视           ★★★
什么是数字电视
作者:imefan 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-3-14 23:10:33

 

  数字电视,就是将图像画面的每一个像素、伴音的每一个音节都用二进制数编成多位数码,并以非常高的比特率进行数码流发射、传输、接收的系统工程。也就是说在数字电视这个系统工程中发射台发射的电视信号是一种高比特率的数码脉冲串;空中或有线电缆中传输的电视信号也是高比待率的数码脉冲串;电视接收机,从接收到视频放大、色度解码、音频放大等所有过程均为数码流的处理过程。在这个过程中没有数/模或模 /数转换,仅在显像管激励终端经数/模转换为负极性图像信号,扬声器功率推动终端经数/模转换为正弦波音频信号,使显像管荧屏显示高清晰画面,扬声器还原出近似临场的立体声或丽音效果。

  随着科学技术的发展,商业激烈竞争的演变,人们生活水平的提高,数字电视这一概念作为一种时尚也在社会中流传开来,其实,早在40年前人拉的思维中就已经形成了数字电视这一概念,它几乎与模拟彩色电视形成于同一年代。1948 年人开始了对数字电视的构想,只是限于技术等诸多因素不能进入早期开发。美国哥伦比亚广播公司(CBS)提出的扬顺序制模拟彩色电视于 1949年9月在美国联邦通信委员会进行的综合审查评比中正式通过,并被定为美国彩色电视机的标准制式,两年后,即 1950年11月开始试播。1953年NTSC制解决了彩色电视与黑白电视的兼容问题,1956年法国人享利.戴.弗朗斯在保留原 NTSC行倒相正交衡调幅制(PAL制),从此三大模拟制式不断改进,而数字电视却在近半个世纪的漫长岁月中始终处在“胚胎”期,因此,数字电视一直鲜为人知。

  1965年美国加利副尼亚州立大学伯克利分校的 Zedeh教授首次提出模糊集合,创立模糊逻辑,从此揭开了人工智能的序幕,极大地丰富了人类对客观世界的认识,启示人们去研究模糊逻辑及其应用,因而数字电视的胚胎过程有了重大的转机。

  随着科学技术的不断发展与进步,1971年日本NHK研究所率先提出HDTV(高清晰度电视)的概念,并经过了20多年的发展道路,但至今仍未脱离模式方式。

  在1971年日本NHK提出HDTV的概念后,前联帮德国ITT公司(国际电报电话公司),经过十几年的艰苦研究,于1983 年下半年研制出了第一部可以投放市场的数字化彩色电视接收机,从而引起日本和美国的电视整机制造厂商的重视,为数字电视的实现展开了激烈的竞争。

  到1990年,由于数字技术的进步,促进数字电视广播开始有了长足的发展。1991年美国为研制高清晰度电视,首先提出了信源用数字压缩编码,传输用数字通信技术,至此,全数字电视真正出现了。因此,高清晰度数字电视技术是涉及广播电视、通信、计算机和微电子等诸多领域的高新技术,是集近半个世纪的图像编码技术与现代电子技术、通信技术等发展成就于一身的现代高科技的产物。

  由于数字电视技术的不断成熟和发展,美国Direc TV/BSS于1994年6月开始了数字SDTV的卫星直播业务。到1996年12月美国联存通信委员会又批准了以HDTV为基础的ATSC数字电视标准并决定到2006年停止模拟制NTSC电视广播,全部改为数字电视广播,从而使美国联邦通信委员会在1992年决定的15年过渡期缩短到9年。同时要求非商业广播在2003年5月1日前全改为数字体制。1998年驿诞节部分电视台便开始了正式的数字电视地面广播,到1999年5月1日接收数字电视广播的观众数量已达到美国观众的35%,到20世纪末高清晰数字广播可覆盖美国全境的55%。

  由于美国的数字电视(在美国被称为先进电视,欧洲称为数字电视)广播发展速度如此之快,所以影响到欧洲也在加紧实施数字电视发展计划,英国于1998年下半年也开始了数字电视地面广播。欧洲的其他一些国家也已经开始或准备开始卫星数字电视广播。日本计划于2000 年全面进入数字电视时期。因此,新的数字电视体系正在诞生,在工业发展国家里模拟制电视体系正在向数字电视体系过渡。

  1995年我国中央电视台从美国能用仪器公司引起加密数字电视设备,开始了数字压缩电视卫星传输,1996年又引起了美国科学亚特兰大公司的数字压缩设备进行卫星电视的传输。此后,我国的数字电视广播便紧锣密鼓的筹备起来,到1997年1月便相继开始有了广东、广西、湖北、湖北、河南、福建、江西、辽宁、内蒙、青海、陕西、江苏和山西共13个省的14套节目,用MPEG-2数字压缩技术,通过卫星传输。到1998年,这种方式的电视广播发展到20多套节目。目前我国数字压缩电视广播还主要用在卫星电视和电缆电视的信号传输上,然后通过各地有线电视台解密后将模拟信号送入各户。但随着我国今年Ku波段直播卫星的发射,卫星电视也将进入个体接收方式,直接到户。国际电联今年通知分配给我国的Ku波段直播卫星轨道位置限定在1999年10 月前必须使用,否则将取消,这就使我国开展卫星直播业务的时间表被限定,与其相对应的接收设备的开发和生产也就随之摆上日程。

  据报道,我国的数字电视地面广播已于我国建国50周年时开始试播。这一高新技术成就,将标志着我国数字电视技术走进世界领先的行列。

  我国数字电视接收机组成方框如图1-1所示。

数字电视的基本特点

  自从80年代初期,德国人研制出第一台数字化彩色电视机以后,一些工业发达国家便开始了背后的数字电视体系的开发和利用,虽然经过了近十年的极不合理和极不平衡的电视数字化进展阶段,但终于迎来了将压缩后的数字分量信号直接分配到家庭用户,替代原来的模拟制传输。这是第三代电视技术数字电视地面广播的显著特点。在当前的数字电视体系中最为重要的关键点是:采用先进的图像、声音、数据压缩编码技术;采用先进的数字通信技术;采用先进的传送技术(系统层的技术)。

  新的数字电视体系较模拟制电视体系十分优越,其主要表现是:节省信道,在一个模拟制电视卫星转发器中可以传输5套数字电视节目;节省发射功率,在相同信号服务区内,所需要的平均发射功率比模拟制峰值功率低一个数量级;接收的图像质量较高,幅形比为16:9,更接近人眼视觉;便于开展多种数字住处业务(包括加密/加扰);兼容性和互操作性较好(可与多媒体计算机网络连接)。

模糊技术的应用

  随着科学技术的不断发展,模糊技术已成功的应用到数字彩色电视机中。这一新领域的理论基础源于1965年美国加利福尼亚州立大学伯克利分校Zedeh教授提出的模糊集合和创立的模糊逻辑。这一新的概念在我国已开始引起人们的极大关注,它将是21世纪人工智能取得重大发展的突破口之一。自从模糊逻辑创立以来,其模糊技术在电子工业,特别是家电产品得到了广泛的应用,并十分成熟起来,从而打破了精确逻辑一统天下的历史。

  那么,什么是模糊逻辑呢?模糊逻辑又会实现怎样一个目的呢?

  所谓模糊逻辑,就是一种能够在容许定义的二值之间的模糊地带,有选择地正确执行某一指令的技术,又称模糊技术。微处理器采用模糊逻辑之后,其控制能力更接近人类的思维方式。比如,70岁以上的人是老年人,那么69岁的人是不是老年人呢?这一问题如果用精确逻辑推算就只能确认70岁的人为老年人,而在现实生活中人们对69岁的人肯定也会遵为老年人,这就出现了智能上的差异,模糊逻辑正在于实现这种人工智能。

  随着人类社会的发展,问题日益高度复杂,测量和计算的高精确度已走向其反面,常规的自动控制要求数据高度准确,一旦有错可能导致整个系统失灵。而采用模糊逻辑控制,一处出点错即纠正,不会拖累全局,故系统稳定,容错性好。

  模糊技术运用在彩色电视机的中央微处理器中时,将会建立I2C总线控制,使电视机智能化。我们知道,在收看电视机节目时,如果观看距离远且房间明亮,应强调轮廓的亮度,而在观看距离近且房间较暗的情况下,则强调细节的表现力。于是人们希望在房间亮度和观看距离等客观条件变化时,能够通过对亮度和对比度的控制来实现层次感的控制,并同时通过改变速度调制和清晰度来控制立体感。在大量的实践中,人们确认这样一种电视图像能够使观众较长时间看电视而不产生视觉疲劳,同时又有合适的对比度感。然而这其中的“亮暗”、“远近”以及“层次对比”等却是一个十分模糊的概念,这种什么样算亮、暗,什么样算远、近的模糊性质,是以往的精确控制无能为力的,对比,模糊控制技术却可以使你满意。但这是非常高的现代科学技术。

  目前彩色电视机的电脑模糊控制器已经诞生,并应用在彩色电视机中。它是一种以模糊逻辑算法、模糊识别和模糊判决为核心的智能化系统。它通过硬件电路把环境参量采集下来,经软件和硬件系统快速处理后,对彩电的画面亮度、对比度和音量进行自动调整,以使观众获得最佳视听效果和节电效益。如广东茂名地区的高州模糊控制技术集团公司开发并生产了FC-1D型彩电电脑模糊亮度,自动调节电视机画面的亮度和对比度,起到“光程眼”的作用。

  
(1)通过光电传感器,测量环境亮度,自动调节电视机画面的亮度和对比度,起到“光程眼”的作用。

  
(2)通过超声波测距,判断手持遥控器的人与电视机的距离,从而自动调节电视机的音量大小,也可据此自动调节电视机画面的清晰度、亮度以及对比度等参量,以达到最佳视听效果。

  
(3)实现无人观看时自动关机,它既可直流关机,也可经遥控后交流关机。

 其主要性能指标有:

  
(1)环境照度在0~1801x时,电视画面亮度及对比度控制电压的相应值为1~4V。

  
(2)测距范围在1~8m时,电视伴音控制电压的相应值为2~3.5V。

  
(3)晶体振荡频率为6Mhz。

  
(4)超声信号频率为40Mhz。

  
(5)工作环境温度为-10℃~+40℃

  
(6)相对温度不大于90%

  至今采用模糊控制的彩色电视机,国外品牌有日本三洋C29ZS101型以及日本松下大屏幕新画王系列彩电,它们都设计了一种人工智能电路。它所采用的模糊AI技术主要包含动态清晰度、动态减噪、动态彩色噪声抑制、动态彩色、动态图像和模糊图像控制等六部分内容。

  另外,日本三洋公司还推出74cm及84cm(29及33英寸)的“帝王”模糊控制大屏幕彩色电视机和71cm(28英寸)的16:9宽屏幕彩色电视机。前两种彩色电视机具有模糊逻辑图像控制,由电路不断监视室内亮度和观看距离,无论在明亮或黑暗的环境下都可自动调节出柔和、清晰的图像,并能减少图像中的噪波,从而产生极为副真的图像。71cm(28英寸)的16:9宽屏幕彩色电视机除具备上述高的清晰度和模糊逻辑图像控制外,还有立体声和4种画面可变模式。其4种模式为:

  
(1)标准模式 此时荧光屏显示4:3的画面。
 
  
(2)恰好模式 扩展4:3的电视画面以使荧光屏的图像逼真自然,适于观看体育节目和音乐会实况,增加临场感。

  
(3)变焦模式 垂直和水平均匀扩大4:3的画面,适合欣赏16:9的电影录像带和广播。

  
(4)横向模式 水平扩展4:3的画面。

  
由我国航天工业总公司二院和北京牡丹电子集团公司协作研制的大屏幕模糊控制彩电样机于1995年8月已通过技术鉴定,并且经合作双方继续努力,到现在已具备大批量生产条件。因此,在不久的将来,国产模糊控制的大屏幕彩色电视机将推向社会,并且其性能和日本同类机相比会毫不逊色。

文章录入:imefan    责任编辑:ImEfan 
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