前 言
     數字HDTV是繼黑白模擬電視、彩色模擬電視之后的第三代電視，其圖象清楚度在水平和垂直方向比現行電視提高一倍以上，象素和信息量比現行電視增加約5倍。采用30英寸以上的16：9寬高比的大屏幕顯示器觀看，圖象細膩逼真，在視覺效果上達到或接近35mm寬銀幕電影的水平，并配以多路環繞立體聲音響，有很強的臨場感。
     數字高清楚度電視集成了近年來高速發展的超大規模集成電路、高分辨率大屏幕顯示器件、高密度數字記錄、計算機多媒體技術、數字通訊與傳輸技術、數字壓縮與解壓縮技術、激光技術、數模轉換技術等方面的最新成就，使電視生產技術更趨向于數字化、集成化、模塊化，是電視技術領域內由模擬技術全面轉向數字技術的一場革命。數字高清楚度電視的產業化將帶動我國微電子制造業、電信業、電視系統、計算機軟硬件、影視業等行業的發展，從而有力地拉動電子信息及相關產業的騰飛。
     一、各類電視有關概念的對比
     １．模擬傳輸與數字傳輸
     數字（Digital）在英語中原本是手指腳趾（Digit）這一名詞的形容詞形式，表示的"數值"或"離散值"等含意，例如：0，1，……。模擬（Analog）這個詞的意思是指相似物或類似物，有"連續的數值"的含意。
     由上述詞源可知，在傳輸方式上，模擬傳輸是把信息作為＂連續值＂處理；數字傳輸是把信息作為＂數值＂處理。即：在振幅調制和頻率調制這樣的模擬傳輸方式中，是讓載波的振幅和頻率等參數與所有發送信息成比例的變化，以此來實現信息的傳輸；而在數字傳輸方式中，通常是采用載波，但也會用脈沖串取代載波，并根據脈沖的有無來實現信息的傳輸。所以在傳輸中，數字信號比模擬信號抗干擾能力強。
     2．模擬電視與數字電視
     數字高清楚度電視作為一種全數字電視，實現了電視節目攝、錄、播、發、輸、收整個系統的數字化，是對現有電視廣播系統的整體變革。具體來講，數字高清楚度電視采用數字攝像機、數字錄像機等數字設備完成節目的制作和編排，電視臺發射傳輸和電視接收機接收到的載波信號均為數字載波信號，電視接收機內部則全部采用數字信號處理電路。數字電視與模擬電視的最大區別在于：數字電視載波傳輸的為數字信號，模擬電視載波傳輸的為模擬信號。因此，數字電視與傳統模擬電視系統和近年來市場上出現的載波仍然傳輸模擬信號、僅在電視接收機內部信號處理電路上作部分數字化處理的數字化彩電相比有了質的變化。
    　
    
    　
     模擬電視
     數字電視
    
    描述
     采用模擬信號傳輸電視圖象、伴音、附加功能等信號
     采用數字信號傳輸電視圖象、伴音、附加功能等信號
    
    信源編解碼
     因為信號數據量不大，所以不存在信息編碼壓縮問題
     電視信號數字化后，其信號的數據傳輸率很高，可達1Gbit/s，因而必須具有良好的數據編碼壓縮技術，這是數字電視首要技術難點
    
    復用
     無復用器，視頻、音頻信號分別傳輸
     將編碼后的視頻、音頻、輔助數據信號分別打包后復合成單路串行的比特流，這使數字電視具備了可擴展性、分級性、交互性、與網絡互通性的基礎
    
    信道編解碼調制解調
     圖象信號按行、場排列，并具有行、場同步信號、前后均衡脈沖等，并對視頻信號有補償處理。調制方式一般采用調頻或調幅
     因為有壓縮及復用，因而傳送時的信號不再有場 、行標志及概念。通過糾錯、均衡來提高信號抗干擾能力，調制采用QAM、COFDM等新方法。而且同一種調制方法隨著技術的改進，傳輸效率會得到大幅提高，每套節目所占的帶寬會越來越小
    
    特點
     信號數據量少，技術成熟，價格便宜
     信號不易在傳輸中失真，清楚度高。占用頻帶窄，例如PAL信道可播放四套標準格式數字電視。數字電視信號可方便地在數字網絡中傳輸,與計算機具有良好接口,或許數字電視今后象計算機一樣具有插板結構、可進行系統升級。
    

    
    3．數字化電視與數字電視
     所謂數字化電視就是在現有模擬彩色電視機體制下，充分利用目前數字圖象處理和微電子技術的成果，對模擬的彩色電視信號圖象進行數字化的處理，以求獲得更好的圖像重現的效果。從本質上講，數字化電視仍屬于模擬電視的范疇。
     數字化電視與數字電視二者之間最大的區別是數字化電視的圖象、伴音傳輸信號仍為模擬信號，數字電視的圖象、伴音傳輸信號是數字信號；二者的共同之處在于在電視接收機的信號處理上都不同程度地采用了數字處理技術。
     數字化電視與模擬電視的最大區別是信號處理方法的不同。 顯然數字化電視是從模擬電視至數字電視的一種過渡性產品，按一臺電視機10年的使用奉命壽命計，在實現全數字電視之前，我國現有的電視至少還要更新一次。與數字電視相比，數字化電視便宜得多；與模擬電視相比，數字化電視有以下優點：（1）采用雙倍掃描技術，清除了目前50場/秒掃描帶來的大面積閃爍感，對眼睛有益；（2）實現了逐行顯示的標準ＶＧＡ圖象，可成為計算機終端顯示器；（3）數字降噪技術可減輕畫面噪點；（4）數字梳狀濾波器使亮色完全分離，消除串擾；（5）易于實現多視窗、畫中畫、畫外畫、視窗放大、靜止畫面等功能。
     4．普通電視與高清楚度電視
     隨著社會的發展，普通電視的顯示效果已逐漸不能滿足人們的需求，人們追求的目標是增強觀看電視的真實感，也就是要使觀看者有身臨其境的感覺。有關人員研究的結果表明必須增加圖象的寬度，使它和人的視覺系統的視場相適應，這就要使圖象的總面積增加。可以通過改善普通電視的寬高比和增加屏幕尺寸來實現這個目標，但僅采取這個措施是不行的，這樣會使觀看者感到圖象的分解力下降，并使行的結構明顯。要避免這一點，就需采用有能產生更多掃描線的新的掃描格式，同時在模擬電視情況下，傳輸帶寬就要增加以便容納更高的水平分辨力和更寬的圖象格式。
     一般來說，高清楚度電視系統的設計要求是需達到觀看者在圖象高度的大約3倍距離處能看到或接近看到圖象清楚細節的程度，使視力正常的觀看者具有看原始景物的感覺，圖象質量的視覺效果可達到或接近35mm寬銀幕電影的水平。高清楚度電視具有以下鮮明的特點：（1）圖象清楚度在水平和垂直方向上均是普通電視的2倍以上。（2）擴大了彩色重顯范圍，使色彩更加逼真，還原效果好。（3）畫面寬高比從普通電視的4：3變為16：9，符合人眼的視覺特性。（4）具有高保真多聲道環繞立體聲。（5）具有大屏幕顯示器。
     從高清楚度電視的發展過程來看，高清楚度電視有模擬高清楚度電視及數字高清楚度電視。但目前全數字化是各國電視發展的統一趨勢，因而現在一般所說的HDTV應該特指數字高清楚度電視。
     5．數字ＳＤＴＶ與數字ＨＤＴＶ
     數字電視（Digital TV）包括數字HDTV、數字SDTV和數字LDTV三種。三者區別主要在于圖像質量和信道傳輸所占帶寬的不同。從視覺效果來看，數字 HDTV（1000線以上）為高清楚度電視（High Definition Television）的簡稱，圖象質量可達到或接近35mm寬銀幕電影的水平；SDTV（500-600線）即標準清楚度電視，主要是對應現有電視的分辨率量級，其圖象質量為演播室水平；LDTV（200-300線）即普通清楚度電視，主要是對應現有VCD的分辨率量級。因為電視全數字化是今后的趨勢，所以目前提HDTV以及SDTV、LDTV如無非凡說明，均指全數字體制。
     采用MPEG-1標準的VCD將逐漸被采用MPEG-2標準的DVD所替代，因而LDTV將被逐漸淘汰。SDTV與HDTV&9;均符合MPEG-2標準。雖然數字高清楚度電視是世界電視發展的趨勢，但對于我國來說，在HDTV普及之前，至少還有10年以上的過渡期，這為SDTV的應用提供了條件。數字SDTV的接受將主要通過普通電視上增加機頂盒的方式來實現，這將使用戶充分利用現已購買的普通模擬電視的資源。
     數字SDTV與普通模擬電視的圖象顯示行數一樣，那么為什么還用機頂盒來接收SDTV呢？原因是數字信號的抗干擾能力強，標準格式（SDTV）的數字電視機提供的影像、聲音質量均超過現有電視機的水平。用戶對目前的模擬電視顯示效果不滿足，一個重要的原因不是顯示器分辨率不夠，而是模擬信號抗干擾能力差，造成了雪花、噪聲、重影、閃爍等不良后果。應用數字SDTV可以最大限度地發揮現有電視的顯示效果。此外，雖然數字SDTV與普通模擬電視的圖象顯示行數一樣，但可以帶來多樣性的服務，如交互式電視教育、視頻點播等，為"三機合一"、"三網融合"提供了技術上的可能性。
     概括起來說，模擬電視是目前常用電視，數字化電視及數字SDTV是過渡性產品，數字HDTV是今后的發展方向。

    二、數字電視相關技術簡介
     1.數字電視廣播流程及實現手段
     數字電視廣播，其信號流程包括制作（編輯）、信號處理、廣播（傳輸）和接收（顯示）幾個過程。
     目前用于數字節目制作的手段主要有：數字攝像機和數字照像相機、計算機、數字編輯機、數字字幕機；用于數字信號處理的手段有：數字信號處理技術（DSP）、壓縮、解壓、縮放等技術；用于傳輸的手段有：地面廣播傳輸、有線電視（或光纜）傳輸、衛星廣播（DSS）及寬帶綜合業務網（ISDN）、DVD等；用于接受顯示的手段有：陰極射線管顯示器（CRT）、液晶顯示器、等離子體顯示器、投影顯示（包括前投、背投）等。
     2.數字電視要害技術
     以上所述的各種手段中包括了數字電視系統中各種主要的技術，全數字高清淅度電視對各種技術要求更高。原國家科委所組織的HDTV總體組在攻關過程中涉及九個單位，包括七個專項課題。這七個專項課題雖然不完全包括數字電視廣播流程中的所有技術，但涉及了所有要害技術。
    
在這七個專項課題中信源編解碼、復用、信道編解碼及調制解調是HDTV的技術核心。
     3.數字電視的信源編解碼技術
     信源編解碼技術包括視頻壓縮編解碼技術及音頻壓縮編解碼技術。在我國的HDTV功能樣機研制中，視頻壓縮編解碼技術由上海交大、天津大學、電子科學研究院共同完成；音頻壓縮編解碼技術由電子部三所完成。
     3.1視頻編解碼技術是&9;HDTV的技術難點
     數字電視尤其數字高清楚度電視與模擬電視相比，在實現過程中 ，最為困難的部分就是對視頻信號的壓縮。在1920×1080顯示格式下，數字化后的碼率在傳輸中高達995Mbit/s，這比現行模擬電視的傳輸信息量大得多。因而數字電視的圖像不能象模擬電視的圖像那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。
     視頻編碼技術主要功能是完成圖像的壓縮，使數字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為20～30Mbit/s。視頻編碼計算時主要有以下客觀依據：（1）圖像時間的相關性。視頻信號由連續圖像組成，相鄰圖像有很多相關性，找出這些相關性就可減少信息量。（2）圖像空間的相關性。例如圖像中有一大塊單一顏色，那么不必把所有像素存貯。（3）人眼的視覺特性。人眼對原始圖像各處失真敏感度不同，對不敏感的無關緊要的信息給予較大的失真處理，即使這些信息全部丟失了，人眼也可能覺察不到；相反，對人眼比較敏感的信息，則盡可能減少其失真。（4）事件間的統計特性。事件發生的概率越小，則其熵值越大，表示信息量越大，需分配較長的碼字；反之，發生的概率越大，則其熵值越小，只需分配較短的碼字。
     3.2音頻編解碼技術
     與視頻編解碼相同，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號數字化后，信息量比模擬傳輸狀態大得多，因而數字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。
     音頻信號的壓縮編碼主要利用了人耳的聽覺特性。（1）聽覺的掩蔽效應。在人的聽覺上，一個聲音的存在掩蔽了另一個聲音的存在，掩蔽效應是一個較為復雜的心理和生理現象，包括人耳的頻域掩蔽效應和時域掩蔽效應。（2）人耳對聲音的方向特性。對于2KHZ以上的高頻聲音信號，人耳很難判定其方向性，因而立體聲廣播的高頻部分不必重復存貯。
     3.3信源編解碼的相關標準
     國際上對數字圖像編碼曾制訂了三種標準，主要用于電視會議的H.261，主要用于靜止圖像的JPMG標準，主要用于連續圖像的MPEG標準。
     在HDTV視頻壓縮編解碼標準方面，美國、歐洲、日本設有分歧，都采用了MPEG-2標準。MPEG（Moving Picture EXPert Group）意思是"運動圖像專家組"，壓縮后的信息可以供計算機處理，也可以在現有和將來的電視廣播頻道中進行分配。
     在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2標準；美國采納了杜比公司（Dolby）的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。
     對于我國來說，今后信源編解碼標準也會與美國、歐洲、日本一樣采用MPEG-2標準。
     3.4 MPEG的相關應用
     MPEG-1已經廣泛地用于VCD和CD-ROM等光盤產品中。MPEG-2不僅已被國際上公認為HDTV信源壓縮編碼的標準，而且在許多方面得到了實際的應用，例如DVD就是應用了MPEG-2標準。在國外MPEG-2解碼器已做成芯片，而目前我國HDTV要害芯片仍需進口，這將制約我國HDTV的進一步發展及產業化。
     4.數字電視的復用系統
    數字電視的復用系統是HDTV的要害部分之一。從發送端信息的流向來看，它將視頻、音頻、輔助數據等編碼器送來的數據比特流，經處理復合成單路串行的比特流，送給信道編碼及調制。接受端與此過程正好相反。我國的HDTV功能樣機，復用器部分由原廣電部廣播科學研究院研制開發。
     4.1數據的打包功能提供了網絡通信的接口
    模擬電視系統不存在復用器。在數字電視中，復用器把音頻、視頻、輔助數據的碼流通過一個打包器打包（這是通俗的說法，其實是數據分組），然后再復合成單路。目前網絡通信的數據都是按一定格式打包傳輸的。HDTV數據的打包將使其具備了可擴展性、分級性、交互性的基礎。 付費電視是現在和將來電視發展的一個方向。復用器可對打包的節目信息進行加擾，使其隨機化，接收機具有密鑰才能解擾。
     4.3復用器的相關標準
     在HDTV復用傳輸標準方面，美國、歐洲、日本也沒有分歧，都采用了MPEG-2標準。美國已有了MPEG-2解復用的專用芯片。我國恐怕也會采用MPEG-2作為復用傳輸的標準。
     HDTV數據包長度是188個字節，正好是ATM信元的整數倍。今后以光纖為傳輸介質，以ATM為信息傳輸模式的寬帶綜合業務數字網極有可能成為未來"信息高速公路"的主體設施。可用4個ATM信元來完整地傳送一個HDTV傳送包，因而可達到HDTV與ATM的方便接口。
     5.數字電視的信道編解碼及調制解調
     數字電視信道編解碼及調制解調的目的是通過糾錯編碼、網格編碼、均衡等技術提高信號的抗干擾能力，通過調制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發射做好預備。我們目前所說的各國數字電視的制式，標準不能統一，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術的不同，帶寬的不同，尤其是調制方式的不同。
    
5.1數字傳輸的常用調制方式
     正交振幅調制（QAM）：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線電視電纜傳輸。
     鍵控移相調制（QPSK）：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛星廣播。
     殘留邊帶調制（VSB）：抗多徑傳播效應好（即消除重影效果好），適合地面廣播。
     編碼正交頻分調制（COFDM）：抗多徑傳播效應和同頻干擾好，適合地面廣播和同頻網廣播。
     5.2美國數字電視的標準
     美國地面電視廣播迄今仍占其電視業務的一半以上，因此，美國在發展高清楚度電視時首先考慮的是如何通過地面廣播網進行傳播，并提出了以數字高清楚度電視為基礎的標準-ATSC。美國HDTV地面廣播頻道的帶寬為6MHZ，調制采用8VSB。預計美國的衛星廣播電視會采用QPSK調制，電纜電視會采用QAM或VSB調制。我國的HDTV樣機由浙江大學承擔了8VSB的信道編解碼及調制解調部分的研制工作。
     從1995年起，歐洲陸續發布了數字電視地面廣播（DVB-T）、數字電視衛星廣播（DVB-S）、數字電視有線廣播（DVB-C）的標準。歐洲數字電視首先考慮的是衛星信道，采用QPSK調制。歐洲地面廣播數字電視采用COFDM調制，8M帶寬。歐洲電纜數字電視采用QAM調制。我國的HDTV樣機，原電子部飛虹公司承擔了COFDM制式的信道編解碼及調制解調部分的研制工作。
     5.4日本數字電視的標準
     日本數字電視首先考慮的是衛星信道，采用QPSK調制。并在1999年發布了數字電視的標準--ISDB。
    各國數字電視標準對比
    
    
    
    
     美國標準ATSC
     歐洲標準DVB
     日本標準ISDB
    
    
     地面
     衛星
     有線
     地面
     衛星
     有線
     地面
     衛星
     有線
    
    調制方式
     8VSB/16VSB
     QPSK
     QAM
     2k/8kCOFDM
     QPSK
     QAM
     分段COFDM
     QPSK
     QAM
    
    視頻編碼方式
     MPEG-2
     MPEG-2
     MPEG-2
    
    音頻編碼方式
     AC-3
     MPEG-2
     MPEG-2
    
    復用方式
     MPEG-2
     MPEG-2
     MPEG-2
    
    
    三、數字電視前景分析
     1. 政府應該在數字電視推廣中給予巨大支持
     國外公司意識到數字高清楚度電視技術復雜度高，產業規模大，競爭風險大，在操作層面上采取了戰略合作的方式。如美國早期的"大聯盟"，英國的"數字電視集團"等。這些集團在完成聯合研究開發的同時，說服政府和廣播者對其支持，同時協調相關產業（計算機和通信等）共同發展的關系。總之，可認為國際上發達國家的產業內部已形成保護其發展的基本規則，使發達國家的電視產業可以從容應對數字高清楚度電視這場革命性的產業變革。
    
我國的主管部門已熟悉到數字化進程中我們技術預備的不足。但由于數字電視不僅技術復雜度高，而且推動產業發展的相關因素多，僅靠企業自主開發有困難。企業普遍認為政府應有效地協調資源，將企業與科研單位組織起來，開發自主知識產權，以推動產業發展。
     2．數字SDTV、數模兼容電視機將首先走向市場
     據有關資料統計，目前國內電視機用戶已達3.4億臺，保守的估計，假如我國以20年時間完成向數字高清楚度電視的過渡，替換市場將形成平均年銷售約1500萬臺的市場規模，可見市場十分龐大。電視接收機數字化過程中，對于我國來說主要問題為數字電視市場最初的主導產品是什么。
     高清楚度數字/模擬兼容電視機的市場目前已啟動。目前我國數字電視標準沒有制定，電視臺也沒有發射數字電視信號，因而現在用戶不可能購買數字高清楚度電視機。但數字高清楚度電視是未來的發展方向，這一點無可質疑。對于用戶來說，假如現在購買電視機，肯定要考慮幾年后能不能用，目前市場上銷售的模擬電視機肯定不能接收數字高清楚度電視節目。為充分考慮用戶今后的利益，牡丹、TCL、康佳等目前推出了高清楚度數字/模擬兼容電視機，該型電視機可接收目前的模擬電視信號，并采用了數字處理技術，使電視信號更加細膩逼真；而且該型電視機保留了HDTV的信號接口，今后當數字電視信號發射后，可通過外接裝置接收高清電視節目。這使用戶的電視機在模擬至數字的過渡期中得到了合理應用。
     數字SDTV的市場將在未來幾年內啟動。從視覺效果角度分析：由于模擬信號抗干擾能力差，造成了雪花、重影、抖動、色彩混濁等現象的出現，使用戶對電視圖象質量不滿足。數字電視抗干擾能力強，因此分辨率提高不多，圖象質量已可使用戶滿足；從價格的角度分析：電視接收機數字化后，CRT顯示器依然具有不可替代的地位，高分辨率的CRT顯示器件價格昂貴，數字高清楚度電視機比數字標準清楚度電視機貴得多；此外，數字SDTV還可以為交互式服務打下良好基礎。所以在數字電視發展初期，最易為我國大眾接受的是數字標準清楚度電視接收機，最簡單的方式就是在目前的模擬電視上加一個機頂盒就可實現數字標準清楚度電視的要求。為便于實現交互式功能、達到"三網融合"，有線數字SDTV發展的潛力最大。而數字高清楚度電視將作為企業的試制產品、技術儲備，為企業下一步的發展做好預備。
     3.要害技術的把握對于我國電視生產企業的發展至關重要
     電視對于當今任何國家來說，都是最重要的消費電子產品。數字高清楚度電視在發展初期的高昂費用使很多人預計其市場應用是10年到20年之后的事情，但近年技術上的進展，非凡是數字編碼、數字傳輸、集成電路和顯示器件等方面的實用技術突破，已使在5年后逐步形成世界范圍內的數字高清楚度電視市場成為可能。西方主要工業國家關于數字電視的產業技術預備和商業預備已基本完成。美國、歐洲及日本都已開始了數字電視廣播。
     我國電子信息行業中，消費電子及其上游配套產業占有重要地位。目前我國消費電子行業的現狀是總量大，而結構不盡合理，尤其要害技術把握在國外企業手中，導致要害部件組件等基礎工業技術薄弱。在目前知識經濟條件下，一個重要特征是，把握核心技術的外國企業通過對產品構成中的知識產權部分收取"許可證"費用，來獲取知識收益。這將使國內企業在數字化競爭中處于不利地位，重蹈成為國外產品裝配廠的覆轍。非凡在我國入關后，需遵從國際商業規定，形勢十分嚴重。
     因而國內數字電視相關企業必須盡快有效把握數字電視的要害技術（例如：集成電路、高清楚度顯示器件），促使國內家電企業在新一輪消費電子市場的爭奪中占據一定優勢，避免巨大的消費電子市場被國外產品所充斥。
     4. 數字電視有著巨大的市場潛力
     消費電子數字化以數字電視技術的成熟為起點，原因是視頻廣播信息量大，它是消費電子數字化的瓶頸。數字電視的研制成功及開播，將使得信息家電成為一類獨立產品進入市場，隨之而來的是家庭消費數字產品的多樣化，家庭娛樂設備的互聯互操作的需求將十分強烈，從而引入了消費電子網絡化的趨勢。從另外一方面，隨著以Internet為代表的計算機通信技術和業務的發展，公共網絡迫切地要向家庭滲透，也形成家庭網絡的需求。這兩方面需求的匯聚恰好在消費電子數字化的起始階段，而消費電子數字化又為實現家庭網絡化提供了技術和市場前提。因此，在國際上形成了多種技術體制，以支持家庭內外的互聯互操作，而且家庭多媒體網絡日益成為未來在消費電子中最活躍的技術領域。
     所以隨著數字電視走入消費市場，將帶動一系列相關產品的高速發展。更為重要的是數字電視在很大程度上擴展了電視廣播的功能和用途，為"三機合一"、"三網合一"提供了技術上的可能性，而隨著時間推移，其外延及派生出的各種數字化產品將難以預料，其潛在商機是無限的。它將毫無疑問的改變人們進行生產、流通、學習、娛樂和交流的方式，使我國的電子信息產業走入一個全新的階段，創造巨大的經濟及社會效益。