我的液晶电视有声音没图像无图像,维修人说是数字板出问题,需要400元,他这个价格合理吗

液晶电视声音正常,就是没图像,菜单也显示不出来.
全部答案(共2个回答)
直接没任何图象的话,恭喜!修的话你破财了。
有一条亮线的话,恭喜,修起来不要多少钱。
啥也没有的话出问题的地方全是大器件:显象管,电子枪,集成电路板等等。
电视的伴音好 ,说明音频部分没问题。问题出在视频部分,可以查一查视频部分的电源保险管是否熔断,这是一个常见的问题。如果电源保险管正常,客测量一下高压线权是否完好...
黑屏有音是显像管老式电视机的典型故障,一般是机内电路板上的大集成块(中放、行场频、解码功能)脚有虚焊所致,只要断电打开后壳盖后,对此集成块的各焊脚逐一补焊即可。...
如果显象管还亮,查中频通道和预视放电潞,一般是AFT AGC或预视放6.5陷波器这几个中周中有失谐的造成的
如果显象管不亮,先看是否有高压,有证明行工作正常,再...
答: KKTV电视的价格高吗?
答: 第一个节目叫:生活八点半,这样既点明了主题,又告诉大家播出时间。朗朗上口。可以深入人心。
第二个节目叫:清晨流行风,清晨意味着新人新歌,而且清晨和流行风结合在一...
答: 爷爷对媳妇说,我儿子是你儿子的爸爸
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这个不是我熟悉的地区
相关问答:123456789101112131415  我的这台夏普电视是在10年5月1号在福建福州中亭街苏宁店购买,型号LCD-32D500A-BK,当时考虑到夏普电视的屏幕以及质量相对有保证才购买!没想到没到仅26个月就出现了无法继续使用的情况!即使勉强使用也不行了!现在想来这个问题并不是最近才发生!而是早已出现,一直苟延残喘的工作而迷惑了我等普通大众!  号,实在无法忍受电视的有声音、无图像,致电夏普售后电话,7月12号夏普福州某维修上门将电视取走。维修店声称未发现任何问题,未进行任何维修,直到7月18号在本人的多次催促下,维修店才将电视送还,结果在工作人员在场的情况电视还是有声音无图像。这售后水平太业余了吧,刚到家就出现问题,而维修店居然一个礼拜都没发现。。。。  当天跟工作人员约好7月14号上门维修,结果在无任何告知的情况下,被华丽丽的放了鸽子。7月18号工作人员上门后证实为电源板问题。400电话告知:整机1年,液晶屏、数字信号处理板、高频头、IC集成电路3年。电源板不在保修范围,维修的报价是维修费240+电源板材料费650=890大洋。890大洋啊,现在LED液晶电视价格的一半。坑爹!!!  我认为于夏普液晶电视的质量存在以下问题:  1、电视整机及电源板的设计寿命根本达不到产品标准要求的时间。  2、两年的时间电源板就发生损坏,属于严重的质量问题。  3、夏普电视生产厂家将电源板排除在彩色电视的主要部件之外,将保修期自行规定为一年,违反了相关的“三包”规定。电源板肯定是集成电路构成,应保修三年。夏普用自行规定的三包条款限定产品的免费保修时间,涉嫌违反国家有关三包规定。  所以我强烈要求夏普厂家免费更换我家电视电源板。
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  坑爹的夏普,以后买家电都不可能买夏普了。希望夏普早日倒闭。
  这么说来真不能买夏普了呢  
  反正我再买电器不会选夏普
  售后水平极差,电源板质量极差,坑爹啊!
  我家的夏普电视也这样,售后刚走,日买的,买的时候是1万多人民币买的,由于买的时候家里还在装修,所以真正使用是入住后10月份开始用的,所以真正使用了2年不到,电源板保修是1年,已经过了保修期,维修师傅说维修费是400+240的人工费,另外再加维修情况收取材料费。如果更换的话是800材料费+240人工费,而且维修或者更换新电源板的保修是3个月,坑爹吭娘的小日本,夏普电视不能买。维修师傅也说了,你们做好准备,夏普的零件是很贵的,现在都没人买了。价格比人家卖的贵,维修率又高。现在家里的这个电视机真是像烫手山芋一样,舍不得扔还用不起,动则上千元的维修费,现在LED电视才多少钱啊!
  电视该买哪个品牌?
  日本人做事果真严谨,说保修一年的东西绝对不会让你一年内坏,但过了一年,就~~~~~~,我日买的46寸夏普NX430A液晶电视,日就开不了机了,报了售后第三天才来维修人员,说可能是电源板坏了,电源板质保一年,我已经过了质保期两月,需自己出钱更换,换一块电源板八九百,外加240的维修费和30的上门费,随便一千多就没了,当真是伤不起啊。
  日货真是不能买啊,夏普46寸的电视,平时经常有黑屏,只有声音没有图像,前天直接开机都开不了了。叫来维修的直接收了450元,电源板拆了带走,还要一个礼拜才能修好!再坏了,直接扔了,宁愿买国产的。
  今天中招了,显示屏幕闪烁,之后突然断电(听到电视机发出了“啪”的一声)估计是电源出问题了,垃圾sharp。下午售后来,准备吵架!
  去年11年10月12号买的46寸液晶  今年12年11月13号坏了,MD,就正好过保1个月,电源板说不在整机保修范围内  换个要790,我直接叫外面师傅修了,就这质量  再也不买小日本的东西了
  去年11年10月12号买的46寸液晶  今年12年11月13号坏了,MD,就正好过保1个月,电源板说不在整机保修范围内  换个要790,我直接叫外面师傅修了,就这质量  再也不买小日本的东西了  查下才知道夏普的电源版容易坏是通病
  我的是46寸的液晶,刚过保修期2个月无法开机了,售后上门更换电源,收取费用一千多,想死的心都有了,什么垃圾玩意,明明设计有缺陷或者用的便宜的电源板出的问题还赖消费者头上,这种垃圾公司早点倒闭了好,反正我周围的人买电视我绝对会现身说法给他们上一课。
  我家的也是46寸的液晶刚好两年就打不开机了,其实半年前就是有声音无图象,等会又图象这么地折腾。之前维修人员说是电源板问题,昨天上门换新的,结果新的也不行。直接就把我的电视拉走了。刚电话打来是还是电源板的问题,就是这个新的从厂里寄来的时候零件掉了一个,现在发现搞回去了,换新加维修一共1370元,我的天,可以买一个新电视机了。还说如果我旧的电源板不要,他们向公司申请让我卖给公司,退我400元。
  继续关注    
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  说明书上应当有哪些包三年哪些包一年的
  售后维修不怎么样,我是的夏普,听说夏普做液晶电视最好,买了后,春天受潮,类似声卡的,找了半天说那块板坏了,重新换要1200,我没有理他,买了音箱,直接从机顶盒那里输出。呵呵
  日本的产品包装上注明使用寿命365天的,在365天之内质量应该都可以保证。从366天起你就准备好去维修的打算。
  最适合办公室白领的减肥方法 /bljf/
  我家客厅挂的也是夏普,基本没什么问题,但是分辨率不太高,没法和三星、索尼、松下相比。    日本樱花厨房电器/
  夏普维修, 就一个字,黑  今天 买了刚两年的 LCD-32G100A 液晶电视,
电源板坏了,   叫过来维修,  上门费 60 + 维修费 240 + 电源板385 = 685  既然是更换零件了,
维修费 出在哪里?
就拆几个螺丝 240 ?   我直接不修了,
加了一个投诉。。。  想说的是, 买了这个真后悔。。。
  楼猪为什么不买海尔的国产!鄙视我也是福州的
  买个三和松石也不错  
  我同事一起买了一台LED430的电视,他的1年2个月坏掉了,花掉750块,1年3个月我的电源板一坏掉了,售后的说也要750,你也太无耻了吧,你的质量就只能1年,一年之后都会坏掉的,投诉他们也没有用,说电源板就保修一年。而且换了不能给你保证,那是不是我忍气吞声的把它换了,花个750块,过个一年多又坏了,我是不是又要花750块钱换呀。这明显是质量问题,中国政府怎么就不管管,就让我们百姓受气。我投诉他们故意把保修一年的的就做到只能用一年多一点
  @hankeyhit 我和同事2011年12月一起买了一台LED430的电视,他的1年2个月坏掉了,花掉750块,1年3个月我的电源板一坏掉了,售后的说也要750,你也太无耻了吧,你的质量就只能1年,一年之后都会坏掉的,投诉他们也没有用,说电源板就保修一年。而且换了不能给你保证,那是不是我忍气吞声的把它换了,花个750块,过个一年多又坏了,我是不是又要花750块钱换呀。这明显是质量问题,中国政府怎么就不管管,就让我们百姓受气。我投诉他们故意把保修一年的的就做到只能用一年多一点
  上海国美沪太店5月24日闭店团购专场无法想象的价格,不送赠,不返券,价格直落低谷,谢绝议价。5月24日令人期待的日子!不来是你的错,来了不买是我的错,仅限6小时,凭票入场。活动地址:沪太路1618号,电话:
  @hankeyhit 真是太赞同楼上几位的说法,夏普真的是太黑,提醒大家以后后买要慎重
  我操你吗的 ,楼上一堆僵尸号,来灌水的
  垃圾,我的电源板也坏了,看来也要被黑,向哪里投诉啊
  作者:秋刀鱼013 时间: 14:14:00  @hankeyhit 我和同事2011年12月一起买了一台LED430的电视,他的1年2个月坏掉了,花掉750块,1年3个月我的电源板一坏掉了,售后的说也要750,你也太无耻了吧,你的质量就只能1年,一年之后都会坏掉的,投诉他们也没有用,说电源板就保修一年。而且换了不能给你保证,那是不是我忍气吞声的把它换了,花个750块,过个一年多又坏了,我是不是又要花750块钱换呀。这明显是质量问题,中国政府怎么就不管管,就让我们百姓受气。我投诉他们故意把保修一年的的就做到只能用一年多一点  ================================  你错了,我刚刚打完夏普400电话, 我比你晚一个月买的46”,也是说电源板坏了,700块,400说修理的只能保修三个月
  我买的40lx330a也是这样,才1年7个月电源板就坏了,修理要600多,维修要300多,只保3个月,打400电话,一问三不知,投诉无门,大家顶起来,让无耻的夏普滚出中国
  买了夏普商品,有问题的网友,都去中国质量投诉网去投诉,投诉多了,看看夏普还无视我们消费者,还怎么骗中国人的钱
  坑爹的夏普售后,态度十分恶劣,我家的也是说电源板坏了,后来找了别的师傅修花了500大洋  
  LCD-32D500A-BK  32系列的很多都是电源板有问题,你可以搜一下tao宝。自己搞定就没有问题。  把电视机后壳打开,然后,将你的220V电源线插的板子用照片拍一下。看看是什么型号。  实话跟您说吧,sharp一系列的特别是南京产的50%出现这个问题。我的也是,后来打开电视机发现板子在用了不到1.5年已经开始生锈腐蚀了。  一般都是压感电阻的问题。你可以看一下压感电阻是否开路。  我是没有专业工具,直接买了一块电源板。这个问题咱们可以集体向国家质检总局投诉。  坚持让日本企业不能再中国横行霸道。
  补充一下,网上购买以后,自己安装,算邮费才107.对于那些动辄就几百大洋的电气修理师傅,我觉得真的是很无语。而且我觉得你们修好的也可能就是换了几个压感电阻罢了。
  坑爹的夏普,以后买家电都不可能买夏普了。希望夏普早日倒闭。  -----------------------------  我也希望他早日倒闭,我的52LX920A,用了不到两年,电源板坏了,修1000多,换2000多,有病的夏普。破东西。我们家的电视机使用频率很低的,太坑人了,这种东西还不招回,这就是倒闭的节奏。
  46寸电视机用了两年多,黑屏,上门看了说不知道 ,要拿回去看  回去之后说电源板坏了 要60路费+两百多修理费+四百多电源板费用,共计720,操你大爷  要更换你早说,拿回去就算不修还要出60路费  既然换了新的,不但要赚零件费用,还要出维修费,自己质量问题,不但转嫁到消费者头上,还要赚消费者的维修费,这你妹的良心被狗吃了啊,我直接不修加一个投诉,400的也是一群猪,鸡巴毛都不懂就知道捣糨糊,夏普太坑,以后再也不买了
  我们家也是夏普的60寸的 用了一个月不到电源板就烧坏了 保修中,不过一周了还没有来,狗日的夏普垃圾,花钱难买早知道!SHIT!
  同样中枪,11年买的46nx430a,基本没怎么用,昨天开不了机,电源灯不亮,这才几年??????  这质量也太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,太差了,
  各位,看了你们的留言我感到十分悲催。早知道就不买夏普了。实在是垃圾,不知道夏普会不会做电源板,怎么坏的大部分都是电源板。我家的也坏了,也是电源板。价格还出奇的高,要750元,还不带维修费,上门费。实在是垃圾呀。再也不买夏普了,但愿以后的人能吸取教训
  夏普液晶电视质量太差了,自动开关机,像闹鬼似的,不敢插电源了,过保修期售后维修太贵,让人崩溃,台湾的东西不能买啊,买了就是当
  过了保修期就坏,修了几次还是老样子,垃圾货
  我家的今天维修师傅上门100元,维修250元,电源板460元,太坑啊
  夏普电视15年买的17年坏了维修说主板坏了维修费280元主板580元两年就坏大伙看着买    
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请遵守言论规则,不得违反国家法律法规回复(Ctrl+Enter)第一章 的基本知识&
一、数字电视的概念及产生
& & & 什么是数字电视?这的产生及发展过程怎样?一直是一些人们迷惑的事情。
& & & 所谓数字电视,就是将图像画面的每一个、伴音的每一个音节都用数编成多位数码,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、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,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,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。
我国未来数字电视接收机组成方框如图1-1所示。
二、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、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)。
三、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。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,能够通过对亮度和的控制来实现层次感的控制,并同时通过改变速度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,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)通过测距,判断手持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)晶体振荡为6M。
(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&#0;&#0;此时荧光屏显示4:3的画面。
(2)恰好模式&#0;&#0;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&#0;&#0;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&#0;&#0;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。
四、未来电视的发展方向
随着数字视频压缩技术的不断发展,模糊逻辑的控制技术逐渐成熟,卫星通讯技术及计算机网络的蓬勃发展,多种技术先进的数字电视已成为未来市场发展的必然趋势。
1.高清晰度电视
追求清晰的图像质量已是电视技术发展的必然方向,是消费者追求的最终目的,也是市场竞争的焦点。正如人眼的分辨能力有限一样,现行电视系统的分解力和图像清晰度也是有限的,它必须克服许多技术上的难点才能实现高清晰度。
在近两年的时间里,某些国外电子产品厂商,为了占领中国市场,在广告宣传中有不少哗众取宏的成分误导消费者,其中大肆宣传的800线清晰度就是一个典型例子。一些外国彩电生产企业,利用一些国人对八、六等数字情有独钟的心情,对销往中国的彩电的清晰度,不管科学不科学,不论能否达到,统统冠以600线、800线,又在600线与800线之间取了一个760线。这种廉洁无论从理论上,还是从实践上都可以充分地证明纯属是违反科学的欺骗性误导。
某些外国公司鼓吹800线图像清晰度的一个目的是欺骗、误导消费者购买他们的产品作计算机终端显示器。因为计算机的终端显示器必须是中精密度的,才能分辨清晰的字符和图形;另一个目的是欺骗、误导消费者购买他们的产品享受高清晰度电视的乐趣。实际上普通模拟彩色电视机不可能作计算机终端显示器,也不可能享受高清晰度电视的乐趣。实际上普通模拟彩色电视机不可能作计算机终端显示器,也不可能享受高清晰度电视的乐趣。
电视系统的分解力直接影响着图像清晰度,要实现高清晰度电视,首先就要解决图像的平方向能分辩的像素数,称为电视系统的水平分解力。像素数越多,图像越细腻,越清晰。但像素数越多,图像信号所占频谱越宽,图像通道的通频带也越宽,因此图像通道的通带宽度将限图像水平分解力。
图像水平分解力还要受电子束截面积的限制。如果电子束直径与垂直条纹宽度相差不多,则视频信号接近,具有一定平均分量(代表图像背景亮度)的正弦波(代表图像细节)。电子束直径越小,每行扫描线能分解的黑白条纹数就越多,图像也就越清晰、细腻。但是电子束直径不可能无限减小,电子束直径的减小受两个因素限制,一个是图像亮度,一个是彩色显像管的荫罩孔节距。
实践证明:水平分解力与垂直分解力相当时,图像质量、电视系统的经济性最佳,这就要考虑到光栅的幅型比为4:3或16:9。我国现行电视制式标准的幅型比为4:3,场频为50Hz,行扫描线数为625行,水平方向逆程系数为0.18,信号带宽为5.6MHz,因此,我国电视制式中视频通道的带宽规定为6Mhz。
如果发送16:9宽屏幕电视信号,在场频、行扫描线数等条件不变的情况下,则信号带宽为1.5MHz。这就是说我国现有电视标准的条件下,要使16:9宽屏幕电视机达到与4:3普通幅型电视系统相同的清晰度,它的视频带宽必须由5.6MHz提高到10.5MHz。然而,事实上我国电视系统中的图像、伴音采用共同通道传送,图像、伴音信号必须在8MHz带宽内传送,图像载频与伴音载频之间相差6.5MHz,考虑到伴音干扰图像,图像干扰伴音等因素,现行电视制式仍采用6MHz带宽。在这样的条件下用16:9宽屏幕电视机重视6MHz视频信号,其水平清晰度只有普通4:3幅型的75%。对于16:9宽屏幕电视机,由于水平方向被拉长,单位宽度上的视频信息减少,图像当然要变粗糙,实际上图像清晰度反而是下降了。因此,在现有国情的条件下,人们津津乐道的16:9宽屏幕彩色电视机,并没有真正成为高清晰度电视。
彩色电视系统的图像清晰度主要取决于电视信号源,即摄像机的图像分解力,视频通道的带宽和彩色显像管的分辨力。由于受各种技术条件的限制,现行电视系统均为6MHz的视频带宽、500线极限度清晰度设计,因此国外进口彩色电视机号称800线清晰度是不现实的,理论上也是荒廖的,不仅在我国现行电视制式下不能实现,在日本、美国、韩国等其他国家和地区现行模拟电视制式下也是无法实现的。
彩色电视系统的图像清晰度是电视系统的综合指标,与系统的每个环节的性能都有关,但目前终端显示设备的极限清晰度决定了电视系统的极限清晰度。一般情况下通过电路措施(例如亮/色分离、轮廓校正、电子束速度调制、图像细节校正、动态清晰度控制等)、彩色显像管工作状态调整(例如聚焦电压调整、减小束、提高阳极电压等),可以提高图像重视效果,充分发挥彩色显像管的分辨力,但绝不可能超过由节距和电子束孔径决定的极限分解力。
自从现行的彩色电视问世以来,人们一直关注着图像经过采集、编码、传输、解码、再现等过程后,人眼最终所看到的图像必然包含有各种噪声和干扰等引起的损伤。因此,人们渴望得到的高清晰度电视图像,这是目前高清晰度电视面临的重要研究课题,它必须通过一场新的技术革命才能实现。
高清晰度电视(HDTV),目前美国已有最终方案,而大多国家尚未确定,但前期技术研究工作非常活跃。全数字化的高清晰度电视能有效克服现行的电视制式的缺陷。因此,高清晰度电视是21世纪中的发展方向。
未来高清晰度电视的基本要求:
1.图像清晰、细腻,全屏扫描线数为1125行或1250行,像素数是现行彩电的5倍左右。
2.幅型比为16:9,更符合人眼的视觉特征,视野宽,临场感强。
3.图像、声音、彩色之间串扰减小,保证重显图像清晰稳定。
4.利用数字伴音系统,可传送多种伴音或立体声信号,提高彩色电视机的音质。
我国广播电视如何向高清晰度电视过渡,还有待于广播电视部门与生产部门如何去协调一致。不过发展高清晰度电视已成定局,在不很长的时间里,我国高清晰度彩色电视接收机也会在全社会得到普及。
2.图文电视
图文电视业务是处于电视信号结构中的一种数字广播业务,主要利用电视信号场消隐期间的某几行传送图方和信息,接收端是装备有解码器的电视接收机,对解码后以二维形式显示文字和图形信息:新闻、气象、旅游、市场、金融、股票、交通、体育、文化娱乐、广告、各类通告等。
随着电视技术的飞速发展,宽屏幕电视(16:9)已经成功地推向市场,这就对图文功能及屏幕显示功能提出了更高的要求。普通标准图文解码器的基本业务级别为40&s内产生40个字符/行,图文的页在中间显示,而每边有大的扩张黑框.宽屏幕电视的宽度比同样高度的普通电视宽33%,但有效显示时间仍为52&s。当这两类电视的像素频率相同时,所显示的字符就过宽了。要实现字符正确的宽高比,就要使像素频率提高33%,在30&s内产生40个字符/行。由于普通的图文电视解码器的压控采用单一工作频率,所以缺乏应用于宽屏幕电视的灵活性。
宽屏幕电视的&电影扩展&功能能使4:3字符框传输扩展到填满屏幕。为使原来画面A区能清晰显现,扩展产生于视频通道,隔行扫描电路也要适当调整,以每行10条扫描线为基础的字符组的24行图文页将占据480线。为了在显示出整页的同时,要保证图文小标题自动落入可视区,不致损失多达4行,通过微控制器处理,在解码器的显示内存入被接收的,建立页的有效包,计算转换量,然后逐字节转换被接收的。
现行图文电视大多数都采用固定传输格式。可变格式在固定格式基础上可充分发挥CPU及其软件的作用,提高文字传递效率和灵活性。可变格式采用较新的技术,以较高的价格换取了较高的纠错能力和灵活性,并确定了高级别的图文显示标准。
在图文的显示方式中,就原有的技术而言,同时显示图文页和屏幕显示信息会因为所有显示都取自存储器的同一区域而当接收下一次的图文页时又重写屏幕显示信息。当显示一些特殊的屏幕显示信息符号时,时常发现缺少了信号同步,难以保证获得稳定的屏幕显示信息。
由于微处理控制系统和大规模技术的进步,扩展图文显示发生器就较好地改善了上述存在的问题,适应了屏幕的显示要求。图文显示发生器能产生全屏图文内容,若解码器为二极显示方式,则能实现高质量屏幕显示。当用于宽屏幕电视时,如图文显示限于48&s(以避免屏幕侧边出现影响清晰度问题),则与普通的图文电视机(4:3)显示的48个字符相比,具有扩展图文显示器的宽屏幕电视机(16:9)就能显示具有理想宽高比的63个字符。
为适应宽屏幕电视机的推广,对图文功能所提出的要求必须是:图文显示属性要提高,高级别的图文显示标准要推广,图文显示方式要扩展。为了满足这些要求,荷兰菲利浦公司最先推出了SAA5270型图文电视解码器。我国部分电视机生产厂于1997年相继推出了不同品牌型号的图文电视接收机,一些电视台也随之开始了图文电视广播,如中央台、山东台等。因此,未来的21世纪中,图文电视也是一个重要的发展方向,并且将是一种应用于宽屏幕电视的具有屏幕显示功能的新技术。
3.卫星电视
在当今的社会生活中,电视起着非常重要的作用,为了组织好节目源,全世界都在向卫星方向发展,已逐步形成卫星网结构。然后通过有线电视分配网络送给千家万户。自从1985年我国利用通信卫星传播电视节目起,卫星电视接收站大量普及。但是,在同台建站,以及接收站建在微波路径附近时,地面站常受到同频段微波干扰,致使许多电视接收站不能正常工作,给建站工作带来很大困难。随着地面站的普及和微波站的发展,如何解决微波对卫星电视接收站的干扰成为很重要的问题。
到目前为止,世界上绝大多数国家或地区,利用卫星传送的电视节目为模拟制,因为卫星信道质量相对地面广播要好得多,同时覆盖面大,无需中继(除洲际传输外),特别适合节目分配和广播,因此得到广泛的应用。但是,模拟制方式传送电视节目占用频带宽,即一个36MHz的卫星转发器只能传送一路模拟电视信号,信道利用率不高,且卫星租金昂贵,除了那些需要覆盖全国的电视节目外,一般不采用卫星广播。
近二三年,由于数字视频码率压缩技术的迅速发展和超大规模的研制成功,使利用卫星传送数字广播电视节目变成了现实。采用现代的数字视频压缩技术和信道调制技术,可实现在一路模拟电视信号占用带宽内传送4-6路数字压缩电视节目,大大提高信道利用率,降低每路节目的传输费用。
在卫星广播电视系统中采用数字压缩技术,是当今世界广播电视领域的发展趋势,也是我国广播电视技术&九五&规划的发展方向。因此,未来21世纪的电视技术将是卫星数字电视技术。目前我国福建福日电视机厂已有卫星电视开发成功,并进入国外市场。其他一些电视机生产厂也在积极开发之中。
卫星数字电视技术的主要优点是:
1.能克服模拟电视系统的固有缺陷。例如性能良好的数字可以实现各种复杂的线性相频特征,能够进行诸如亮/色分离等各种提高电视图像质量的信号处理功能。
2.抗干扰能力强,较高。电视信号经过二进制数字编码之后,比原始模拟信号具有较强的抗干扰能力,即使经过长距离地传输和反复记录,通过误码纠错等,仍可无地复原。
3.增加电视的功能。数字电视信号易于存储在半导体器件中,能够进行一维、二维以至包括帧在内的三维处理,利用行存储器或帧存储器可以对电视信号进行各种时基处理,实现不同步信号源之间的同步转换,对电视画面实现压缩、扩大、冻结、慢放等各种视频特技效果。
4.积小,容易调整,设备稳定性、可靠性提高。数字电视采用二值的数字器件,使数字设备比模拟设备具有更大的设计灵活性,特别是微处理软件的引入,使生产的自动调试和运行的自动控制成为可能,并能作为计算机的终端显示器而进入现代信息网。
数字卫星电视的应用开辟了卫星电视广播的新时代,在电视领域将发挥越来越大的作用。利用卫星传送多路数字电视节目,可大大扩大电视广播的覆盖范围,尤其可使山区和边远地区收视电视节目难的问题得以根本解决,电视质量也能得到提高,而且还能降低每路电视广播节目的费用。因此,利用数字压缩技术,进行卫星数字电视广播具有广阔的前景。
4.有线电视
随着卫星电视技术的飞速发展,地区有线电视网的开通,许多单位积极创办用于教育、宣传和娱乐的自办节目,为此,电视频道越来越多,怎样将这些来源不同的电视信号高质量地传送到千家万户,是当前人们最关心的事情,也是不同规模有线电视系统所面临的问题。过去普遍采用的所谓全频道共同天线系统,不论是频道容量还是可靠性方面,实践证明远远不能满足上述要求。因此,采用邻频传输技术对旧系统进行改造,是未来21世纪有线电视的主攻方向。
所谓邻频传输,是相对于隔频传输而言的,是指两个以上相邻的电视频道信号在同一根同轴电缆里传输而不产生肉眼可见的干扰。其特点是系统容量大,但技术复杂。
在系统选择传输方式中,和须了解各种传输方式的基本原理、优点和缺点,才有可能选择地正确采用有线电视的传输方式。在有线电视中普遍有一次变频、二次变频、邻频三种传输方式。
一次变频是将甲频率的电视信号变为乙频率的电视信号。例如将UHF频段变到VHF频段的某频道,13频道变为9频道或9频道变为21频道。其优点是设备简单、投资少。缺点是因属于直接变频,频道与频道间的频带较宽,无法控制频率的漂移,这样会干扰相邻的频道,造成重影等不良效果。这种方式只能适应小型的公共天线系统,而不能满足中型的有线电视系统。
二次变频是将某频率的电视信号进行二次频率变换。例如将甲频道变为中频(IF:38.9MHz),再从中频变为乙频道。如16频道变为中频,再由中频变为3频道。其优点是因采用中频为接口,使频道互换有很大的方便。更主要的是在中频范围内干扰噪波少,其可以做得很窄,控制了频率的漂移,为诸邻频道带来的干扰给予极大的抑制作用,确保了信号的稳定。缺点是虽然控制了频率的漂移,但只能隔频道传输,给多套节目(几套到十几套节目)的传输带来难题,所以不适应中型的系统,无法满足系统的发展要求。
邻频传输技术吸取了二次变频的优点,解决了一二次变频在传输中不能用邻频道传输的缺点,满足远距离传输的中型有线电视系统。邻频传输技术的前端是整个系统的核心,它包括、频道处理器及主放大器等三个部分。
有线电视的实现,主要依赖于传输电缆及分支分配器,传输电缆通常使用藕芯电缆。藕芯电缆因其介质含量减少,故比实芯电缆的损耗低许多。但是经过数年使用后,发现损耗会有不同程度的增加。究其原因,是由于电缆纵孔进水、潮湿,使介质损耗加大所致。所以,藕芯电缆的使用寿命较短。一种新型低损耗物理高发泡电缆使用寿命较长,它的绝缘介质中,空气占有量为78%-80,因此传播速度更快、介质损耗更低。由于采用具有大量微孔的聚乙烯构成介质,微孔间彼此封闭,所以水与潮气不会浸入。还有一种竹节式电缆也与物理高发泡电缆具有相同的优点,在其介质中所占的比例比较多,已接近理想的空气介质。在相同直径及同频率下,传播速度要比物理高发泡电缆高93%,损耗更小,但因这种电缆的转弯半径要求较大,所以多用于干线传输。
当前有线电视事业在我国城乡正如火如茶地飞速发展,其发展势头及规模正愈来愈受到国际同业人员的瞩目。自从1989年研制出高度线性的分布反馈(DFB)激光器,并将其运于CATV中以残留边带调幅(AM-VSB)方式同时传输几十路电视信号以来,光纤传输由于具有传输距离远、频带宽、抗干扰性强、稳定可靠及图像质量好等无可比拟的优越性正逐渐取代同轴电缆干线,将来有完全取代同轴电缆的可能。光纤联网的升级改造是未来21世纪的发展方向。
目前有线电视网不仅在大、中、小城镇已经开通,而且农村有线电视网也正在兴起。然而,农村有线电视的发展走什么路子却是一个很值得考虑的问题,是乡镇独立建网,还是与县联网,这是乡镇有线电视网建设中如何规划、设计的重要事情。作为广播电视工作者必须高度重视。如果乡镇独立建网,一是不可能成为信息传输的广域网,二是高技术准备的CATV网络,乡镇一级很难有力量建设和维护。实践证明,分散独立的小片网是没有前途的,只有把乡镇独立分散的小片网连成大网,才能形成系统优势。风格越大,信息量越多,服务功能越多,也就越能适应现代社会的需要。
自从1993年美国提出建立&信息高速公路&以来,世界各国不断作出反应,许多发达国家已纷纷制定了发展和试验&信息高速公路&的计划。我国对此也非常重视,组织有关专家进行论证并研究对策。根据中国国情,提出了称之为&高速信息网&计划。在未来的21世纪,有线电视将是一个与信息网络结合起来的,采用光纤链路的传输网络。
5.多媒体电视
多媒体技术是一门综合的高新技术,它把微电子、通信和数字化声像等技术融为一体,利用计算机对文字、声音、、图像等各种信息进行综合处理、存储与传输,目前已广泛应用于商业、教育、电子出版等系统。在影视文艺创作领域,由于该技术的涉入,不仅会改变影视工作者传统的工作条件与工作方式,而且会引起节目制作的一场革命。
由于科学技术的不断发展,信息传播媒介也在飞速发展。按照其服务对象和传播方式大致可分为:大从性传播媒介和专业性传播媒介。大众性传播媒介主要有:广播电视、图文电视、有线电视、电缆图文电视(正程图文电视等)。专业性传播媒介主要有:可视图文(图文检索)、各种专业计算机网络、广播等。前者以广播方式为主,覆盖面双较宽,但信息内容以大众所关心的信息为主,更新速度快,但信息量有限;后者则以交互式双向传输为主,并具有检索功能,覆盖面小,但信息大。未来21世纪中,家用广播电视接收机将与计算机和信息网络配合,作为多媒体的终端显示器,那时电视机不仅能接收广播电视信号、有线电视信号、卫星电视信号,而且可以作为计算机的终端显示器,并与交互式信息传播网络相连,成为信息高速公路的终端显示设备,从而庳展它的应用范围,真正做到足不出户,便可通晓古今中外各信息。为此今后生产的彩色电视机将安置21芯插座或RGB插孔,以便更方便地扩大彩电的应用范围。在未来的21世纪,发展与新型显示器件相关联的配套技术将为主攻方向,今后电视图像信号的显示器件要向大屏幕化、超薄化、轻量化发展,背投式CRT型、液晶显示和显示技术将变得越来越重要,与其相关联的技术有高压技术,自动会聚技术,画面质量较正技术等。这一切都将为多媒体图像终端显示提供高质量的物质基础。
随着多媒体技术的发展,图、文、声、像一体化,信号的采集、处理、存储与传输等已普遍数字化,特别是动态图像的引入,使当前信息的存储和传输技术感到无能为力。多媒体技术在当今电视节目制作中通过支持模拟和数字两种编辑方式,一方面可使用户继续使用廉价的磁带作为存储媒体而不必牺牲非线性编辑提供的方便;另一方面,它把现在模拟时代与未来数字时代之间的鸿沟连接了起来。据笔者了解,数字电视与模拟电视兼容的研究目前已有了突破性进展。
6.交互式电视
交互式电视是一种受观念控制的现代高新技术电视,在节目间和节目内观众能够作出选择和决定,是一种非对称双工形式的新型电视技术,是在数字技术、网络技术、计算机技术等十分完善的基础上构想而成的。
交互式电视和多媒体电视的一个重要区别是前者的信息传输采用了不对称模式,交互式电视系统和人类间直接通信的信息系统一样,的发送和接收量有很大的差别,人的眼睛和大脑结合可以迅速地接收非常多的信息,而操作键盘和定位设备的手就要慢好几个数量级。使用遥控器的交互式电视系统,目前需要以秒兆位的速度传送家用质量的电视,而从遥控器到机盒只是每分钟几位的数量级。
这种不对称相对多媒体通信、分布式多媒体系统以及计算机风格系统来说是一个新概念,多媒体系统两个方向的传输路径肯有相同的传输率,交换是处于计算机之间而不是人和机器之间。交互式电视系统通信对像是人和机器,所以它把传输通路分成节目通路和返回通路。节目通路也称下行通路,它流向用户,把视频信息传送到用户。例如,一个交互式电视用户坐在家里的交互式电视机旁,考虑今天想看的节目,当他拿起非常简单的单键遥控器时,一系列小的矩形菜单出现在电视机屏幕的顶部。假设想看一部电影,于是他把单键遥控器(具有激光指标器)指向菜单的&电影&框,这时菜单向下扩展,把电影分成几组,如:浪漫传奇片、动作惊险片、经典著作片、科学幻想片及滑稽喜剧片等。用户选择了&滑稽喜剧片&,于是一系列电影片名中选择了&卓别林&。当选完电影片名后用户感到饿了,于是点购食物,几种诱人的烧饼出现在屏幕上,用户选中了某一种,然后屏幕通知用户在按键选择后30分钟内烧饼将送到,否则免费。用户不必告诉烧饼送到哪儿,因为系统知道用户的关资料。接下来选择饮料,选定后,完整的食物订单显示在屏幕上以使确认。同时还出现了一些电影的节选镜头,使用户确认这是他想要看的电影。当用户有被告知价格后,电影就真正开始了,从开始选择到播放电影大约花两分钟时间。电影播放不到半小时,送烧饼和饮料的人来了,但这时用户不必付钱,因为交互式电视系统通过您在网上的帐户已经把钱付给饼店及饮料店了。用户只需到厨房取些餐具接过食品即可,然后付给送货人一点小费,回来接着看电影。然而,有一个问题却出现了,用户错过了几分钟最好的情节,但交互式电视系统会帮助您,这时可拿起遥控器,大屏幕上立即出现了十几个小屏幕,每个都放着同一部电影,但开始时间不同,用户选择了他刚刚看过后的一个,用户就可从刚才被打断的地方接着观看。
交互式电视于1994年诞生在美国。这它主要由美国电话公司和有线电视公司合作开发。有线公司(CATV)拥有用户为5800万个家庭的大容量的光纤网络,用以传输各种图像、视频、音频及计算机,并具有播出多种电视节目的经验。
现在全世界已有17个国家正在开发或提供交互式电视的试验和服务。交互式电视具有较好的应用前景和经济效益,目前正处在蓬勃发展的初期。美国已经有美国电话公司点播电视(TELO VOD)系统、有线电视公司点播电视(CATV VOD)系统、峰窝电视点播系统及宾馆点播系统。在交互式电视系统中,关键设备是:视频服务器,ATM通信设备、机顶盒以及节目选择和收费计算机,然而这些技术正随着计算机技术、通信技术、多媒体技术以及半导体技术的发展而不断更新换代。交互式电视产业在未来的21世纪必将飞速发展。
综上所述,读者对什么是数字电视,由此而引发的技术革命,不难有一个清楚的了解。一切新的电视欲望,都必须是建立在高度发展的数字编码压缩、模糊逻辑思维、卫星有线以及计算机网络传输等诸多高新技术的系统工程上,否则,什么800线清晰度、电视购物等,都是不能成立的。
第二章 数字电视的基本原理
一、数字电视信号的产生基础
在数字电视系统中,如何产生数字电视信号,并将其传播出去,是实现数字电视完整体系的基础之一。随着新一代电视广播的出现,广播机构已开始逐步采用数字摄像机和数字录像机来代替传统的模拟设备。并且随着新一代数字摄录设备的问世,广播视频领域和数字设备已经逐渐成熟起来。例如,1996年初,索尼公司推出了一种演播室用的摄像系统,就为新型HDTV数字摄像机奠定了物质基础。数字摄录设备的采用选型,主要是采用数字视频压缩技术的数字摄像机和数字录像机,能够为构建一个从拍摄到制作到播出的完整电视系统提供必要的支持和条件。因为作为广播业界,历来都将图像质量放在首位,使其能够达到IR601(ITU601)文件中所规定的广播级演播室数字视频标准。
我们现在知道:数字电视信号在作长距离传输、多次复制时都比模拟信号优越得多,因为,它不会累加噪声,同时也不会造成信号损失。数字电视信号,在影视画面上的特技制作上,在同等带宽通道内的信息量传输上,也都比模拟电视信号要方便、经济得多。随着当今数字技术的飞速发展,数字处理摄像机、数字切换台、数字特技机、硬盘编辑、记录系统等许多数字电视设备在逐步进入电视台,在不久的将来数字电视设备将占领电视台,从而使数字电视代替模拟电视。
然而,从现实出发,我国各地电视台所采用的电视设备,还普遍为模拟式,其传输、存储、节目交换都是模拟信号,要进入数字化,还需一个过渡阶段。例如,湖北省电视台于1994年底利用装一辆数字处理转播车的方法,来作为由模拟向数字过渡的奠基。虽然目前转播车的最后输出应是模拟复合信号,但随着数字摄像机和数字录像机的进入,一辆较为全面的数字转播车必将成为现实。
1.数字摄像机
在传统的模拟制彩色电视传送的基本方案中,是根据三基色原理,在发送端把自然景物的彩色利用分色系统分解成红、绿、蓝三种基色,进而用三支摄像管把三基色的光图像变换成相应的三个电信号,通过有线或无线的形式传送到接收端。摄像机所摄取自然景物的图像首先通过物镜,送到后面的分光镜上,如图1-2所示。分光镜有D1、D2二只,D1只反射蓝色光,并让其余色光透过,所以彩色中的蓝色光分量被分离出来,通过反射镜B1投到下面的蓝色光摄像管上。其余的色光透光分光镜D1到达分光镜D2。D2只反射红色光而让其余的绿色光透过。分离出的红色光通过反射镜B2投到上面的红色光摄像管上。最后剩下的绿色光通过D2投到后面的绿色光摄像管上。分解后的三幅基色光图像被转换为相应的三个电信号,再经处理变换之后传送出去,从而产生了模拟制彩色电视信号。
随着数字电视地面广播的实现,要求能够产生数字全电视信号的摄像机系统也迫在眉睫。因此,将数字信号处理技术运用到摄像机领域,就形成了一个新的课题。随之使用3只CCD摄像器件的3-CCD摄像机产生了。
什么是CCD器件呢?CCD是英Charge Coup Deve的缩写词,意为氧化物介质,具有电荷转移及延时特性。自1993年以来,日本NHK技术研究所利用3只CCD摄像器件形成的空间像素偏置技术,大大提高了HDTV摄像机的图像质量,从而新一代双重绿色拾取方式的高清晰度摄像机问世了。这种双重绿色拾方式被简称为DG拾取方式。其工作原理如图1-3所示。人们经过长期研究发现,要实现高清晰度电视,必须在彩色显像管的色品图进步的基础上,使亮度议程:
Y=0.30ER+0.59EG+0.11E
调整在Y=0.212ER+0.70EG+0.08EB上,因为高清晰度电视(HDTV)系统所用荧光粉中绿色的主波长移向人眼最灵敏段,在提高亮度方面起了相当大的作用。
在如图1-3所示的采用DG拾取方式的摄像机中,主要运用了使G1-CCD和G2-CCD相对移动1/2像素距离的空间像素偏置技术,使空间偏置图像存在于两个G信号CCD之间,从而完全消除了G通道中的寄生信号,明显提高了G信号的清晰度。从上述高度方程中可以知道,在高清晰度电视系统中,G信号对亮度信号的影响是非常重要的,因此,改善G信号的质量,将意味着提高亮度信号的质量。而图像分解力则是数字电视系统的重要参数,重建图像的清晰度是数字图像质量的主要指标之一。
在DG拾取方式中,R和B信号并没有发生图像偏置技术,只是在光学低通的作用下,经同一只CCD器件通过。因此R和B的寄生信号还直接影响亮度信号的质量。为了解决这种3-CCD摄像机中所存在的不足,日本池上公司又推出了一种新型4-CCD摄像机。它是在3-CCD基础上将R和B信号用2只CCD器件拾取改进而成的。其基本原理示意图如图1-4所示。
在4-CCD摄像机中,G1CCD与G2CCD之间仍然保持空间位移设置。但与此同时,G1CCD与RCGD形成对应,G2CCD与BCCD与形成对应。RCCD与BCCD之间也存在了图像偏置。这种新型的CCD的布局,使空间偏置图像技术得以完善。因此,4-CCD摄像系统较3-CCD更为理想。
由于在4-CCD摄像机中,首次实现了RCCD与BCCD之间的图像偏置,使R和B分量之间也彼此抵消寄生信号,人而使摄像机视频通道中的寄生信号可以在更宽的范围内被消除。
4-CCD摄像机的出现有效地提高了HDTV摄像机的图像质量。由于它使用了4只CCD摄像器件,可以使每幅画面上的像素提高到130万个,使摄像机输出水平可以达到1200TVL,为数字图像的压缩偏码奠定了坚实基础。
2.数字录像机
自从广播电视诞生以来,图像质量一直是人们最关心的问题。为了提高图像质量,人们不断努力去开发研制数字录像机。
前几年由于硬盘录像机以及非线性编辑系统的开发成功,使广播业界一时间炒得很热。但由于硬盘价格较贵,视频网络技术不成熟,而且又不能取代电视台以磁带为主体的格局,这样数字视频压缩技术的数字录像机,便提到了议事日程的首位。
目前日本索尼公司、松下公司、胜利公司已生产出了数字磁带录像机,并且以数字磁带录像机为龙头的整个数字视频系统引入广播电视界已经走向成熟。在广播电视领域中,由摄像机摄取的活动图像,一般都要在演播室进行加工处理,因此,录像机就起了节目制作的重要作用。
数字录像机作为广播电视领域的应用,主要是为取得高精度编辑的效果,迷就要求数字录像机必须有可靠的高速磁鼓转速(r/min)和处理高比特流(18-50mb/s)的能力,以及必要的技术指标。例如,目前索尼公司Betacam-sx格式录像机的主要技术指标有:
1.亮度信号(Y)取样率:13.5MHz。
2.Y/R-Y、B-Y取样比:4:2:2
3.量化比特:8bit.
4.压缩方式:MPEG-2
5.压缩比:10:1
6.率:18mb/s
7.音频:16b/48kHz,4通道
在上述指标中,亮度信号(Y)的取样率13.5MHz是依据CCIR601文件所规定的国际取样频率标准确定的。为了衡量数字视频信号是否达到广播级标准,在CCIR601文件中还规定了亮度信号与色度信号R-Y、B-Y的取样比,这个比值即为4:2:2。量化比特也是由CCIR601文件所规定的,但它后来修改为10bit。
在上述指标中,由于彩了10:1压缩,使得率较低,这样不仅保持了较好的黑种人质量,而且有利于录像机的整体设计。因为录像机在节目制作中有着十分重要的作用,所以录像机的格式必须有十分良好的可编辑性。
在目前的数字录像机中,除索尼Betacam-sx格式外,还有DVCAM格式,以及松下公司的DVCPRO格式、胜利公司的Digital-s格式等。它们在某些技术标准上略有一些差异,但其取样率都是13.5MHz。鉴于在本书中数字录像机只是作为对数字电视整体的了解,因此,对其他格式的录像机京不再予以介绍,望读者见谅。
索尼Betacam-sx格式的录像机,主要采用了帧间压缩技术,它可以使帧精度编辑效果十分突出,为剪辑工作提供了极大方便及可靠性。
在数字录像机中,常有基带比特流和压缩比特流两种编辑方式。所谓基带比特流编辑,是将压缩后的解压后进行编辑和记录,而压缩比特流编辑是在不解压的情况下直接利用压缩比特流进行编辑。对于两者的分析与比较,这里就不再分析介绍,因为它已远离电视维修知识的了解范围了。
总之数字录像机对整个数字化电视体系起着关键性的重要作用。
3.数字摄录机
随着科学技校的不断发展,摄像机和录像机正在向一体化方向发展。目前日本索尼公司、松下公司、胜利公司、夏普公司以及韩国的LG公司已有数字摄录机推出。例如,1995年9月日本索尼公司推出的DCR-JX1000型数字摄录机采用了分量记录系统分别记录宽带亮度分量Y和色度分量R-Y、B-Y信号,具有3倍于模拟视频的色度区域,其主要数字视频规格有:
1.信号系统格式:北美和日本的NTSC标准信号制式。
2.磁带:6.35mm数字视频盒带。
3.记录时间:60min
4.摄像器件:3只8.47mm(1/3英寸)CCD,41万像素。
5.录像器:17.78mm(0.7英寸)彩色系统,18万像素。
6.变倍镜头:F1.6(f5.9-59mm)
7.最低照度:8Lx。
8.音频记录格式:数字16bit,48kHz;(立体声)12bit,32kHz.
9.外形尺寸:329mm&110mm&144mm
10.主机重量:1.4kg.
11.电池:NP-710
这种采用数字磁带记录的小型摄录机,极大地推进了消费电子数字化的进程,同时不仅应用于娱乐,而且也十分适宜信息应用.数字摄录机的数字能力,可同个人计算机和通信系统结合使用,为处理和传送图像开辟新途径.消费用数字摄录机系统可以25Mb/s的极快速度传送视频,保证了同未来设备和系统的兼容性.这种小型数字摄录机所用数字盒带可以存储11GB,因此具有很大的图像存储量.
随着计算机技术的全面普及与应用,1995年,美国、日本、德国又先后研制出了以计算机硬盘为记录媒体的数字摄录机和计算机编辑系统,使全新的电视节目制作编辑方式数字非线性编辑技术成为实现,从而形成了用数字化摄录机记录的,以MPEG-2标准压缩的32bit数字图像信号。
4.数字式录像磁带
随着数字摄录像机的出现,与之相适应的数字磁带也同时产生,它是用Multi Puretron材料蒸涂制作而成的。其记录密度为VHS磁带的六七倍,可记录和重放精细清晰的图像和具有临场感的声音。因此,它可以提供极优的高密度数字信号输出。
在国外,国在DVCAM磁带中装上了16kb或4kb的半导体存储器,所以常把数字式录像带盒称为录像带盒存储器。它可以配合数字处理摄录一体机在拍摄过程中形成由摄像开始就参与非线性编辑,从而完成在拍摄进程中自动生成索引画面和记录的两类常用信息。
所谓索引画面,是指在摄录活动画面的同时,每一个镜头的入点静帧画面都经过缩小到原来的1/64面积之后,形成小的静止画面。在装有16kb带盒存储器的DVCAM录像带上可记录198幅索引画面,而装有4kb带盒存储器的DV录像带上可记录45幅索引画面。这些索引画面住处全部记录在磁带最后一段素材的尾部。
所谓记录,是指对拍摄时出现的场号、次号、入点/出点、时码等许多十分重要信息进行的记录,并存放在带盒存储器中。
由于数字式录像带盒能够产生上述两种信息,而这种两种信息的建立,会使DVCAM录像机在读取记录的同时,可使显示屏上显示出相应的索引画面。这就为编辑提供了可靠,从而大大减少了传统编辑过程中查看所有磁带,进行镜头剪辑、编辑、拷贝等所耗费的时间。
由于有数字式录像带盒,便完全可以改变传统的编辑模式。并且,从摄录一体机到录像机以及非线性编辑系统,全部采用相同的离散余弦变换的压缩方式,信号可以通过Q这一数字接口以四倍的速度传输,形成了一个全数字化链,它的最大特点还在于数码流在反复的压缩/解压缩中不会有任何的信号损失,保证在拷贝过程中视频图像质量不会降低。因此,数字式录像带盒将会完全取代目前普通的录像带盒。
5.数字性线性编辑
所谓数字非线性编辑,是一种应用计算机技术使视频信号量化记录,编辑链路以MPEG-2标准进行压缩信号,以图表方式检索素材,编辑过程由计算机自动处理完成为特征的全新视频制作技术。我们知道,在传统的模拟线性编辑技术中,是利用摄录机、编辑机等对模拟视频信号进行摄取、加工的过程。通过剪辑、复制处理,最后形成了一条组合了视、音频磁迹的模拟信号集合。这种传统的模拟线性编辑技术,对素材先后次序不能进行随心所欲的调整与排序,不能随意进行插入非等长于原CTL的画面等操作,从而极大地限制了节目制作的灵活性与方便性。数字非线性编辑技术的出现很好地解决了传统线性编辑中所存在的一系列问题。
数字非线性编辑技术具有以下最为明显的优点:
(1)数字非线性编辑系统全部的工作过程均以32bit数字量化压缩算法完成,因此视频信号处理链路基本不受外界噪波干扰,没有传统模拟线性编辑过程中的打火、失落、跟踪不良现象产生,图像质量高。
(2)由于是数字信号的编辑,所以图像质量不会因设备的新旧而出现大的差别。
(3)制作节目快捷,高效。
(4)节小机时,设备使用寿命长。传统的视频磁头寿命为500-1000小时,计算机硬盘为300000小时。
(5)硬件接口标准化,适应多种编辑软件,可随意制作多种ADO特技,增加节目的可看性。
(6)具备多代拷贝而才劣化的特点。
(7)由于编辑系统基于计算机技术,易于构建大型甚至全球视频网络,从而使节目的交换及素材资料资源共享成为可能。
(8)由于视频和音频均可以被采集和量化,因而还可以应用静帧冻结技术,制作出多彩多姿的图像电子邮件或软件封面,在多媒体制作领域中加以应用,
(9)设备体积小,便携性能好,易于挂接计算机互联风格,编辑、传输工作可以随时随地进行。
数字非线性编辑技术的硬件基础是基于以高速CPU,SCSI硬盘阵列、高效动态视频图形采集压缩编码处理器等为特征的计算机编辑系统,其软件基础多是以UNIX、、OS/2为平台开发的各种图形、图像编播制作系统。由于素材信息的标识地址在硬盘中的排序是随机的,因此编辑人员可以对其进行任意调用、编辑,并加入多种多样的ADO数字特技,用ALPHA通道,组织多达十余层的动态叠加画面,每层画面中还可以独立应用多种特技,形成多种绥繁复杂的影视形像。编辑人员无需考虑素材在硬盘物理地址中的先后顺序与长度,无需考虑图像拷贝修改的次数与质量,当编辑图表输入、排序后,这些长达数小时的图像素材便由计算机自动进行编辑、重放,录制,无需人来干预。
总之,数字非线性编辑技术的兴起给习惯于传统线性编辑方式的电视工作者带来了新的机遇与挑战,迫使在视频制作领域揿起了一场新的革命。
6.数码流的压缩技术
随着数字化电视技术的兴起,在我国由模拟制向数字化过渡中的一些标准问题,已摆在通向数字化的路口。根据最新数字技术及数字设备的特点,压缩技术的标准,将是数字化后的电视信号能否正常播出与传输的关键问题。因为,由于计算机技术以及磁盘和网络/服务器的非线性编辑技术,将使数字化后的电视信号量极大,使1秒时间内的视频图像占据27MB,码率高达216Mbps,对硬件要求十分严格。
目前,在广播电视领域,数字压缩技术标准主要有依据1982年国际上制定的CCIR601建议书中所确定的能实现PAL和NTSC两种制式兼容的4:2:2分量编码标准而实行的MJPEG和MPEG-2两种方式。
(1)JPEG是对静止图像采用帧内编码压缩,M-JPEG是把运动的视频序列作为连续的&静止图像&来处理,如以每秒25帧的速度来完成对静止图像压缩。这种压缩方式只对帧内的空间冗余进行压缩不对帧间的时间冗余进行压缩,因此,其压缩效率不高。但这种压缩方式单独、完整地压缩每一帧,在编辑过程中可随机存取任意帧,精确到帧的编辑。MJPEG的压缩和解压缩是对称的,可由相同的硬件和软件实现。
M-JPEG方式在广播播级,图像质量为D1、D5时的压缩比为1,码率为165.6Mbps,存储时间为0.8min/GB;在专业级,图像质量为S-VHS,HIB时的压缩比为8,码率为20.7Mbps,存储时间为6.46min/GB
(2)MPEG-2是一种应用运动补偿帧间预测与离散余弦变换的编码,在编码时,图像序列被分为I帧、P帧和B帧,然后对其采取不同的压缩编码方式。其中:I帧为帧内编码帧;P帧为前向预测编码帧;B帧为双向预测帧。
在帧间预测压缩中,以若干帧图像作为一个GOP(图像组)进行处理时,视频图像的帧数愈多,同等压缩比下图像质量就愈高。但是它对后期制作中随机存取某一帧不利。
MPEG-2与M-JPEG相比较,最为突出的特点是:在处理图像的&简单&与&复杂&区域能自动变换压缩率,在同一帧内使用不同的压缩比,而在M-JPEG中,同一帧内必须使用用一压缩比。同时,在压缩成丁同像质量的条件下,MPEG-2图像所占的空间只是M-JPEG图像的10~-15%,因此,在图像采集、制作、传输、播出各领域中,MPEG-2已是主流压缩格式。
1996年1月,国际慕尼黑会议确认了具有高广播图像质量和高编辑精度的MPEG-2MP@ML标准。它更能够容许较短的GOP,使之适应于节目制作的精确编辑。
二、数字电视信号的播出与传输
电视信号的传播质量,一直是人们最关心的事情,因为它直接影响电视接收机的收视效果。在传统的模拟电视号的传播过程中,总有一定的信噪比存在,干扰电视信号的传播与接收。
电视信号中的噪声干扰主要来源于:
(1)接收信号源内的原有噪声(指二极能上差转信号源)。
(2)外界的自发噪声干扰。
(3)其他发射台的电波干扰。
(4)由于多径传输所引起的重影干扰。
(5)差转机内部的热噪声以及宽频带放大器非线性畸变所引起的干扰。
(6)交流干扰及组合频率干扰。
较理想的电视转播,应努力使电视接收机视频输出的信噪比在45dB以上。但它远不能满足数字化高清晰度电视的要求。近几年来,由于卫星信道质量好(相对地面广播),覆盖面大,无需中继,特别适合节目分配和广播,因此得到了广泛的应用。但绝大多数利用卫星传送的电视节目为模拟制。模拟制方式传送电视节目占用频带宽,一个36MHz的卫星转发器只能传送一路模拟电视信号,因此信道利用率不高。
随着数字视频码率压缩技术的迅速发展和超大规模集成电路的研制成功,使数字化播控系统和利用卫星传送数字广播电视节目变成了现实,使图像质量得到极大提高,用以满足高清晰度电视的广播级要求。同时,由于采用现代的数字视频压缩技术和信道调制技术,可实现在一路模拟电视信号占用带宽内传送4-6路数字压缩电视节目,从而大大提高了信道利用率,降低了每路电视节目的传输费用,同时也减去了噪声干扰。
因此,在数字电视中,即使产生了数字电视信号,要提高数字电视机的接收质量,还有演播中心和电视传输的两个方面的细节问题。
1.演播中心的播控系统
在早期的电视台播控技术中,主要依靠人工手动控制数台录像机来完成视、音切换控制。随着频道节目增加,播出时间延长,播控人员在整个播出过程中时刻处于高度紧张状态,极大地增大了劳动强度及心理压力,从而不免发生播放事故,特别在切换过程中极易出现瞬间的抖动噪声,严重影响了播出质量。
随着微电子技术的发展、计算机的普及,电视播控方式与随之发生变化,由人工手动切换转向半自动及全自动播控。数字化无磁带播出即将取代传统的磁带化播出方式。计算机海量存储技术、数字压缩编码技术、光纤通信技术、多媒体通信技术、磁盘技术的发展以及数字化设备成本的不断降低。将使播控系统发生质的飞跃,使网络的电视播控完全数字化,从而极大地提高电视信号的播出质量。
但是,使用磁盘代替磁带并非数字化的全部含义。数字化的播控系统,应是先进的自动化技术,以多台服务器、工作站、PC构成主体,一方面继承过去的磁带式播出方式,使用录在磁带或光盘等媒介载体上的节目源,使模拟量或分量的录像机等可以与新式数字化设备并存;另一方面可以通过功能的网络获取播出信息及节目内容。
自动播控系统的设计和实现是一个十分严肃的工程技术问题。首先它必须是能够通过提高硬件质量、有效备份和加强监测手段来减少故障因素,同时提供多种应急手段;在提高播出质量的基础上,尽可能地提高播出部门的自动化程度,使系统更具体整体性。
先进的计算机控制自动播控系统将是电视台播出装备升级换代、提高播出质量的重要手段,它可以根据人工操作习惯 和软件的智能化管理,实时地对各录像机进行自动调度、自动播放、自动切换,以达到定时播出、顺序播出、触发播出和节目插播功能,从而极大地提高节目录像带的规范化程序。
自动播控系统是由许多环节构成的,因此,它必须有分级监视和交互监视的方法,对播出信号实时地进行主观评价;能够利用示波器和综合测试仪对重要进行定量的技术监测。使视音频技术质量等级要求达到行业标准。
随着人们生活水平的不断提高,要求电视台的发展是频道增多,播出时间增长,节目量增大,直播节目增多,节目输出点增多。并且还要同时保证播出的高可靠性、信号的高质量、操作的简易性以及系统的良好扩容能力。这就要求演播中心的播控系统的发展将是应用机器人技术的完全自动化,否则将难以适应未来数字化视音频信号传输技术的网络化。
2.数字电视的传输方式
由于数字视频码率压缩技术的迅速发展,数字压缩电视节目不断增多,电视人口覆盖率要求不断提高,一个完美的视、音传输方式,能否将电视节目分配和广播到户,已愈来愈引起人们的关注。
目前,民办一些发达国家已普遍采用卫星、微波和有线相结合的传输网络。我国也开始利用卫星传送多路数字压缩电视节目,以及微波中继系统和CATV系统形成的网络到户。
1995年11月,我国中央电视台用中星5号G频段成功地向全国播出了体育、电影等五套数字压缩的电视节目。1996年8月又采用美国SA公司的符合MPEG-2/DVB标准的设备向全世界播出了中央3台和中央4台的数字压缩电视节目。
1997年初,我国MPEG-2/DVB标准,用亚洲2号卫星的3B转发器以SCPC方式传送了河南、内蒙古、青海、广西、湖南等五省区的数字压缩电视节目;用亚洲2号卫星的6B转发器传送了福建、广东、湖北、江西、辽宁等五省的数字压缩电视节目,(也采用SCPC方式)。数字压缩技术的上星广播,给我国的数字电视发展注入了新的生机。
在我国将多套数字压缩电视节目送上卫星的方式,通常有两种:一种是将每套节目各自调制一个载波后发至卫星,另一种是将几套节目的流合成一个,然后调制一个载波,将其发至卫星。前者被称为SCPC(单路单载波)方式,后者被称为MCPC(多路单载波)方式。我国各省台采用的SCPC方式,共用一个转发器,中央台因传送的是多套节目,因而采用了MCPC方式。
在接收端根据不同用途可有两种接收方式:一种是通过有线电视台配备的IRD业务,将收到的卫星数字电视信号转换成模拟信号,以常规方式送入有线电视网;另一种是直接到户,但这时家庭要配备一个家用IRD,卫星数字电视信号就可以直接送到电视机,使用户十分方便地收看到电视节目。
目前,我国各地城镇已建起了CATV系统,并且也正在向更高级阶段发展,使得大型工矿企业能与城镇,或几个城市之间实现CATV的系统联网,从而使传输距离由几公里扩大到几十分里至几百分里的范围。由于业务内容的不断增多,对传输距离的扩大,除了要求各种设备的高性能外,还必须解决远距离传送手段。目前普遍使用的优质同轴电缆,即使设计了合理的放大器,对于甚高频最远可传14km,而全频道系统只能传送2.75km.
因柴解决远距离传送,除利用可以传送几十公里的光纤技术外,主要一种方法是利用微波技术,即用微波作为CATV系统的延绅。微波即频率为30MHz-300GHz范围内的电磁波,其波长为1m-1mm。由于微波具有频带宽、稳定性好、直线传播、定向收发等特点,目前各国的电视传输网中的远距离传输几乎都采用了微波中继系统。我国也是如此,在大型CATV系统中已经进入使用电视微波技术的阶段。
三、数字视频的基本原理
数字视频是一种用二进制数进行编码、压缩、再传输的图像信源。它较传统的模拟制式图像信源相比,更适合多次中继的远距离通信,易于多次复制,并且抗干扰能力强,保密性好,有效地提高了电视的质量。
数字化技术在视频图像中的运用成功,不仅需要二进制数的支持,而且图像变换编码及图像编码的标准也为之起着关键性的作用。视频序列力像在时间上有很强的相关性,利用块运动估计 和运动补偿技术可以比较有效地去除图像帧间冗余度,实现高码率压缩比,这种技术已广泛用于视频压缩的一些国际标准中,如H.261,H.263,MPEG-1,MPEG-2等。在这些视频压缩国际标准中视频系统编码器的复杂性最主要取决于运动估计。运动估计是活动图像编码和计算机视觉领域中的一项关键技术。计算机视觉的研究侧重于由物体的二维运动来估计其三维运动,活动图像编码的研究侧重于由物体和摄像机的相对运动而形成的二维运动。因此,数字视频是十分复杂的编码技术的支持。
1.二进制数的引入
在人们的日常生活中,对数的运用,总有一个进位的概念,用以表示数码的量级。在实际应用中,根据不同事物的需要,人们创立了多种数的进位制。我们最常用、最熟悉的是十进制,例如10mm为1cm,10cm为1dm,10dm为1m等。但是,日常生活中,并不都是采用十进制的,如1年等于12个月,则是十二进制;1小时等于60分钟,1分钟等于60秒,是60进制;鞋是以双计算的,即1双等于2只,是二进制。
在我们最常用、最熟悉的十进制数中,共有10个不同的数字符号0、1、2、3、4、5、6、7、8、9,由且由低位向高位是&逢十进一&。
在十进制中由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号,加上正负号、小数点等就可以构成一个数。例如1999这个数,通常读为一千九百九十九。用数学公式表达,则为:3+9&102+9&10+9
在十进制中任一个正整数N都能够写成
N=an&10n+an-1&10n-1+...+a3&102+a1&10+a
其中0&ai&9&,而I是0到几中的任一个数.
如将3475写成数学公式的表达形式时,则当i&4时有ai=0,a3=3,a2=4,a1=7,a0=5,即3+4&102+7&10+5。
在十进制中,由于利用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号可以表示出任意大小的数,因而十进制普遍应用,似乎没有必要搞其他进位制,事实上在电子数字计算机出现以前,除了少数数学家以外,确实没有人考虑其他进位制。
随着电子计算机技术的出现,十进制数已不能适应电子数字计算,为此二进制计算方法便应运而生,并且愈来愈显著起来。在二进制计数方法中,只有两个数字符号0、1,而且由低位向高位是&逢二进一&,同一个数所在的位数相差一位,其值就有二位之差。所以,在二进制的数:
10就是二;
100就是四;
1000就是八;
10000就是十六;
100000就是三十二;
1000000就是六十四;
就是二百二十八;
......等等。
由于在二进制中10就是二,1就是一,所以在十进制11=10+1等于二加一就是三。对于由1111这四个数字符号所组成的数在十进制和二进制中,它们所表示的量值是不同的。在十进制中1111是一千一百一十一,而在二进制中0+10+1却是八加四加二再加一,也就是十五。
在数学界,当g是正整数而g不等于10时,将用(a)g来表示a是用g进位法写的,因此(a)2是表示a是用二进位法写的。为了方便起见,当a是用十进位法写时,我们还用平常的写法,也就是a。
在电子计算机中采用二进制,是因为这种进位制具有下面一些优点:
1.二进制数只0、1两个数字字符号,十进制却有0、1、2、3、4、5、6、7、8、9十个数字符号。电子计算机不可能像人一样,一眼就识别这十个符号。在计算机内只能用物理元件的不同稳定状态来表征这些不同符号。因此,对于一个十进制数就需要一个具有十种不同稳定状态的物理元件,而对于二进制数只要一个具有两种不同稳定状态的物理元件即可。显然,后一种物理元件是容易实现的。如电灯的&亮&与&暗&和开关的&接通&与&断开&都是电灯和开关的两种不同稳定状态,如果用&亮&或&接通&表示1,则&暗&或&断开&就表示0,所以用电灯或开关就可以表示一个二进制数。
2.采用二进制,可以用较少的物理元件表示较多的数,所以采用二进制可以节省设备而使电子计算机的结构比较简单,也有利于工作可靠性的提高。
3.二进制数的四则运算和十进制数相同,因为它只有0和1两个数字符号,因此只要记住&逢二进一&的原则,就可以进行任何运算了。
要使人们习惯采用的十进制量化模拟视频在电子数字计算机中进行运算,道德必须把需要运算的十进制数&翻译&成二进制。根据二进制计数方法的定义,十进制的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号,可用二进制数表示为:
3=2+1=(10)2+(1)2=(11)
5=4+1=(100)2+(1)2=(101)
6=4+2=(100)2+(10)2=(110)
7=6+1=(100)2+(1)2=(111)
9=8+1=(1000)2+(1)2=(1001)
在实际应用中,可基于2的乘次方采用试减法来将十进制数换成二进制数。2的乘次方通常是:
如将24化为二进制数:根据2的乘次方知道,不大于24的最大数是24=16。由24-16=8和2的乘次方知道,不大于8的最大数是23=8。由于
24=16+8=1&24+1&23+0&22+0所以,24=(11000)
再如将92化为二进制数:根据2的乘次方知道,不大于92的最大数是26=64,由92-64=28,再由2的乘次方知道,不大于28的最大数是24=16。由28-16=12,再由2的乘次方知道,不大于12的最大数是23=8。由12-8=4,再由2的乘次方知道,不大于4的最大值是22=4。由于
92=64+16+8+4
=1&26+0&25+1&24+1&23+1&22+0&2+0
所以(92)=(1011100)
从十进制数转化为二进制数来看,后者一个最大特点是码位较高。这也是较十进制数在应用计算时的一个不利因素,它要求计算机的硬件有一个较高的质量。
至于二进制数转换成二进制数,方法就比较简单了,只要把它用2的乘次方的多项式表示,求出结果就行了。
如:(10011)2化成十进制数时
分解(10011)2=1&24+0&23+0&22+1&2+1
由有:24+2+1=16+2+1=19
所以(10011)2=19
2.数字视频的编码技术
随着数字化技术的发展和成熟,视频和音频的数字化已使数字高清晰度电视(HDTV)成为现实。高清晰度电视是新一代电视,其扫描线在1000行以上,每行1920个像素,宽高比为16:9,较常规电视更符合人们的视觉特性,使图像质量与35mm首映电影相当。但是由于像素数大幅度增加,使本来数码位就较高的二进制编码形成极大的编码,使HDTV的信息量可达常规电视的5倍以上,传输时占用频带宽,存储时占用媒体容量大,特别是对计算量最庞大的运动估算的运动算算法来说,编码器无疑要有非常高的处理速度,这样给实际应用开发带来了极大困难。因此,必须对HDTV图像进行压缩编码。
自美国于90年代初提出第一套数字HDTV方案Digicipher开始,经过几年时间的数字图像压缩技术的发展和MPEG-2标准的制定,限制全数字高清晰度电视实现的信源编码已经不再是挡路石。
在我国高清晰度电视的研究开始于80年代末,到了90年代,在算法方面已经有了一定成果。从用图像子图划分的方法,将一幅图像划分成几块,到采用一种并行处理结构,降低了运动估算及处理速度,完成了基于MPEG-2的高清晰度电视图像信源压编码软件。我国的&高清晰度电视功能样机&项目正是在这样的背景下提出的,并针对我国的国情,使其核心技术图像信源编码器的主要技术要求设定为:
场频:50Hz
扫描方式:隔行扫描
幅型比:16:9
在我国目前的经济、技术条件和现实情况下,经过论证,采用了将高清晰度电视画面按&十字&划分的编码方案,同时利用SDTV(标准清晰度)专用视频编码器。如图1-5所示&十字&划分方案,是在编码端,首先将高清晰度画面按图1-5的划分方法,分为四个SDTV(标准清晰度)子画面,然后分别用SDTV编码器进行编码,按MPEG-2中的MP@ML格式进行活动图像压缩,得到四个压缩后的码流,接着将四个视频码按ML@H14L格式重新进行拼接和同步,形成一个高清晰度电视的视频码流。如图1-6所示。
在&十字&划分的编码方案中,MPEG-2MP@ML的编码器的十分关键的。一般有两种实施方案,其一是采用基本的DCT专用芯片,运动估计,加上高性能的数字信号处理()芯片进行设计;其二是采用现有的MPEG-2编码芯片或芯片组。第一种方案虽然有很大的灵活性,但在设计上比较复杂,而第二种方案设计简单,但灵活性很差。由于经过划分之后的高清晰度图像信源的编码被转化为四个MPEG-2MP@ML的图像信源编码,因此,信源编码的主要任务就变成了MPEG-2MP@ML编码器的设计实现。
由于HDTV编码系统,是由四个MP@ML的编码器加上一些辅助电路构成,因此MP@ML的编码器又称为编码器。子编码器由三个主要模块组成:其一是运动估计模块;其二是运动补偿模块;其三是混合编码模块。
运动估计模块的主要功能和作用是:对输入的信号进行格式转换,然后根据MPEG中图像序列处理顺序和显示顺序的关系对帧进行重新排序,再将4:2:2格式的转换成4:1:1格式,然后进行整像素的运动估计,并将亮度信号、色度信号、运动矢量、帧启动和同步信号等送给运动补偿模块。
运动补偿模块是以输入的整像素的运动矢量为基础,进行半像素的运动估计,并得到相应的平均绝对差值(AMD)。以MAD为标准进行运动补偿方式的选择,选定运动补偿方式后以宏块为单位进行运动补偿,并将选定的运动补偿方式、运行矢量、补偿后的图像差值信号送到后面的混合编码模块。
混合编码模块的作用,除对输入补偿后的图像、运动矢量、同步信号及其他格式和控制信号等做DCT处理并进行量化外,还将得到的系数做逆量化和IDCT处理,将重建存入帧存中。得到的系数还要进行激程编码,然后进行Hufan编码,得到的与其他控制住处形成MPEG-2码流向后一级输出。
在以十字划分方案的高清晰度电视视频编码器的基础上,由四路MPEG-2MP@ML码流到一路MPEG-2MP@High1440码流的合成技术是十分关键的。要符合MPEG-2标准的码流,就必须保留或修改四路码流的信头信息,合并slice层的。
为便于slice的合成,将一个SDTV标准清晰度画面(有效像素720&576)的子画面划分为36个slice,这样最后合成的大小的HDTV画面将含36&4=144个slice,每行两个slice。
如果用1、2、3、4分别表示图1-4中的左上、右上、左下、右下位置的子编码器,则在一帧时间内,应首先依次读取子编码器1、2、3、4输出的码流中slice层以上的信头信息,修改子码流中的信头,使之成为MP@High1440码流的信头,然后输出到HDTV级的传输缓存中,而丢弃码流1、2、3中的这些信头信息。接着依次将码流1和码流2在同一垂直位置上的slice层进行拼接输出,直到读完和拼接完码流1和码流2中的一帧码字。然后对码流3和码流4进行拼接,直到完成一个HDTV帧的码流拼接。如此特环,周而复始。
在十字划分方案的高清晰度电视视频编码中,由于采用了SDTV专用视频编码器,所以在HDTV画面的十字边界不能作过界的运动补偿(MC),否则会造成十字边界处宏声的预测误差增大,从而有可能引起十字边界附近宏块重建质量下降,造成十字交叉处图像质量不易被接受。在高清晰度电视功能样机的研究中,四个视频子编码器采用的是IBM公司的MPEG-2专用视频压缩编码芯片,由于受到专用芯片本身的限制,量化级Q的控制无法做到宏块级,所以目前只能在GOP一级进行码率分配,通过保持解码后重建子图间图像质量的均衡,尽可能地减少由十字划分所带来的可能出现的十字叉效应,即十字边界处图像质量的损失。
3.图像压缩码的国际标准
近几年来,随着超大规模集成电路的不断发展,多媒体技术逐渐深入到人们的生活中,并引起越来越多的关注。多媒体的各项应用都离不开高效的图像压缩算法。在视频领域,也正在进行从模拟到数字的转换,从VCD、DVD到HDTV。视频数字化后,由于其量很大,不适合存储和实时传输,所以要对其进行压缩编码。为了使图像压缩编码有一个国际标准,ITU和ISO从80年代末期开始了图像压缩的标准化工作,并相继制定了H.261,H.263,MPEG-1,MPEG-2,MPEG-4,JPEG等若干标准,基本上适应了中高码率信道上图像存储、传输的要求。这一系列国际标准的推出极大地促进了视频压缩编码实时实现技术的研究和发展,最终使数字视频技术进入了实用阶段。
(1)H.261编码标准:H.261是一种高集成度全数字化视频编解标准,于1990年7月由可视电话编码专家组提出,建议为ITU-TH.261,全称为&Video codec for audiovisual servicesat 64-1920kbps&。它具有覆盖整个ISDN(综合业务数字网)基群信道的功能,适合于有会话业务的活动图像压缩编码,广泛应用于会议电视睡可视电话。它是1948年以来电视图像压缩编码领域40年研究的结晶,其基础和核心是混合编码技术,即带有运动补偿的帧间预测编码+变换编码+量化+可变长编码。其视频压缩编码算未能原理如图1-7所示。
H.261建议要求输入CIF或QCIF格式的图像,CIF格式的空间分辨率为352像素&288行,QCIF格式的空间分辨率为176像素&144行。
H.261建议采用层次化结构,将图像划分为四个层次:图像层(P)、块组层(GOB)、宏块层(MB)和块层(BIOCK)。
H.261建议的参考模型8(RM8)提出了传输缓存器占有率与反馈的量化系数之间的线性关系描述,并据此来控制传输缓存器输入码流的速率,即传输缓存器由空到满时,量化系数线性地由小变大。但是,由于其采用线性的方法控制一个非线性动态的视频编码器传输缓存器,至使传输缓存器}

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