数字化在广播电视技术的应用情况

安春花

吉林电视台，吉林长春 130033

随着我国科学技术的不断发展，广播电视技术也得到了迅速发展，实现了广播电视也从单媒体向着交互式方向的发展，各种新技术和新设备不断出现。电视节目制作、传输和播出过程中数字化逐步取代了传统模拟信号，给广播电视技术带来了翻天覆地的变化。数字化在信号传播过程中用0 和1 两个电平表示信号的状态，具有较高的信号稳定性，对噪声等干扰因素具有较强的抵抗能力。正是由于数字信号的这些特点，近些年来在广播电视技术中得到了非常广泛的应用。

1 数字电视的概念和优势

数字电视采用先进的数字技术实现对电视图像信号和声音信号的编码、压缩、传送和接收。节目信号制作的每个过程均采用先进的数字技术，电视节目的质量跟传统的模拟电视信号相比有了较大的改善。按照数字电视节目清晰度的不同，可以将其分为标准清晰度数字电视和高清晰度数字电视两种。

数字电视节目信号在制作过程中采用了先进的计算机技术和通信技术，将存储电视节目信息的信号数字化处理后经过传输线路传送到用户的电视系统中。虽然信号制作方式有了较大的变化，用户只需安装一个机顶盒，无需更换其电视机就能够实现数字节目信号的接收。电视节目信号的数字化极大的丰富了电视节目的内容和信息量，满足了不同客户对电视节目质量的需求。

电视信号中包括了音频和视频两种不同类型的信号，电视信号的数字化处理即将原有信号经过采样、量化和编码等操作，然后再将其进行实时转播或者存储。用户通过电视终端接收数字信号，并且在其内部将数字信号转换成相应的声音和图像。

和传统的模拟电视信号相比，信号数字化处理具有以下几个方面的优势。

1）音频视频质量较高。数字信号在传送过程中采用较低的功率，受外界因素的影响较小，客户能够接收到高质量的视频和音频信号。数字电视信号得到的画面质量能够和高清DVD信号相媲美，彻底改变了传统模拟信号图像和声音质量差的特点。

2）抗干扰能力较强。数字信号在编码过程中采用高低电平方式，能够方便的检查信号中出现的各种错误，保证信号传播过程中没有被其它类型信号干扰。

3）频谱利用率较高。数字电视信号技术中，用户通过机顶盒接收相关电视信号，客户可以根据自己的兴趣选择一对一或者一对多等不同的观看模式，克服了传统模拟信号中只能一对多的弊端。另外信号数字化以后能够方便的实现信号类型的互换，传统的电视信号能够实现在互联网中的传播。

2 电视图像和声音数字化的方法

电视图像采用数字化形式后，用户能够方便的对随机存储的电视节目进行检索，且电视图像经过多次复制后不会影响其图像显示质量，是非线性电视编辑中经常采用的技术。

电视图像数字化过程中首先要将符合彩色电视图像中的彩色分量分离出来，然后再将图像信号转换成数字信号。目前我国发射的大部分电视信号都是彩色的，它们是由录像带或者摄像机中传送出来的，在数字化过程中要先将模拟信号分离成YCbCr、YUV 以及YIQ 等分量信号，然后在采用三个不同类型的A/D 转换器将各个分量信号数字化。

模拟信号在数字化的过程中需要经过采样和量化处理，处理完成后信号中携带的数据量非常大，为了保证信号传播的速度和效率，必须对数字图像信号进行压缩处理。目前常采用的视频压缩技术是MPEG，它使用JPEG 压缩算法来去掉数字信号中携带的大量冗余信息，并且采用运动补偿算法去掉数字信号中时间方向上的冗余信息。具体的处理步骤如下。

1）取样。取样过程中要选择正确的取样频率，一般情况下信号的取样频率要达到二倍带宽频率，否则信号恢复时无法得到原有信号。同时取样频率还要实现跟副载波之间的连锁，防止采样过程中二者拍数不同产生信号相互干扰现象。

2）离散。取样完成后，原来的模拟信号就会在时间轴上形成离散的脉冲信号，但是它的幅度还是以模拟信号的形式存在，因此必须对其进行离散处理，用数字形式表示脉冲信号的幅度。

3）量化。将脉冲信号的幅度按照其大小不同进行分级处理，舍去每个级别中的小数部分，得到量化信号。

4）编码。将量化后的信号进行编码处理，用n 个二进制表示信号的取样值。编码后的信号具有较强的抵抗干扰能力，用户能够得到较高的电视节目信号质量。

用户接受到数字信号后按照数字信号形成的相反过程，重新得到原有取样信号，经低通滤波后恢复成原来信号。

电视播放过程中要求声音和图像信息同步，所以在进行图像信号数字化的过程中还要充分考虑声音信号的数字化。其转换过程跟图像数字化的转换过程相似，只是声音信号在数字化过程中所使用的带宽范围和信噪比不同。

信号传送是电视节目播放和接收中非常重要的一个组成部分，传统信号传播通过专用线路完成，信号在传播过程中受周围环境中信号的干扰性较大，用户接受到的信号质量不能够保证。为了保证数字信号的传播质量，按照其传播环境和用途的不同选用不同的信号压缩形式。如在电视台内部对传播通道的要求较高，故可以采用分量信号数字编码和符合信号数字编码，以串行或者并行的方式在各个部门之间传输。对于向外传播的数字电视信号，按照其图像质量要求和传输用途可以采用节目素材传送、一次分配和两次分配三种不同的传输方式进行。

3 我国数字电视的发展阶段

1998 年我国数字电视首次研发成功，成为世界上第四个数字电视研发成功的国家，并且在北京进行了首次试播。2011年11 月我国广电总局决定在全国13 个城市开展数字电视的试运营。该阶段是我国数字电视研究的起步阶段。2003 年开始，我国开始着力进行数字电视的转换，数字技术在电视行业得到了广泛的推广。市场上数字电视的类型非常多，成为人们生活的必备用品。考虑到传统模拟信号电视机用户的需求，用户可以在模拟信号电视机上加装一个机顶盒，实现数字信号的接收。到2008 年我国已经基本上完成了数字电视信号的转换工作，预计到2015 年国家停止播出模拟电视信号。该阶段是数字电视信号飞速发展的阶段。2005 年以后数字电视开始向着具有双向功能的方向发展，这标志着我国数字电视信号的研究又进入了一个全新的发展阶段。

数字电视的出现掀起了我国电视产业的技术革命，跟传统模拟电视信号相比，它有以下四个方面的改变。

1）传输方式的改变：电视节目的传输方式从模拟信号换成了数字信号，其制作、传输和接收都采用数字的形式，减少了信号的损失，提高了电视节目质量。

2）用户收看方式的改变：传统电视节目播放是将所有电视信号录播到磁带中，按照录像的顺序播放电视节目。数字电视中增加了电子节目菜单功能，能够实现对电视节目的分类，还能够提供电视节目播出的时间表。用户可以根据自己的兴趣爱好选择自己喜欢的节目，同时还可以通过电视查询相关公共服务信息，打破了电视只能用来观看的历史。数字电视中用户不再被动的接受电视台播放的节目，而是主动选择自己喜欢的电视节目。另外用户还可以根据自己的特点向电视台发送节目定制申请，实现了用户和电视台之间的双向交流。

3）传播内容发生了改变：模拟电视节目受带宽的影响，只能够满足十套左右节目的播放，电视节目的内容受到了限制。数字电视技术中能够同时播放100 套以上的电视节目，电视节目的数量放大了十倍，极大的丰富了电视节目的类型。电视台可以根据将电视节目划分成多个不同的类型，方便用户的检索。

4）电视市场发生了改变：传统模拟电视信号中由于能够播放的电视节目有限，电视台一直处于垄断地位。随着数字信号的不断应用，电视频道的数量急剧增加，用户从被动接受电视台播放节目到主动选择自己喜欢的电视节目。电视台市场逐渐从卖方市场转向买方市场。

4 影响数字电视发展的因素及对策

1）影响数字电视发展的因素。数字电视给电视产业的发展带来了机遇，同时也带来了挑战。由于数字电视的发展时间较短，我国还没有建立其统一的数字电视播放标准，数字电视的发展过程中存在着较多的问题。

①电视节目数字化极大的丰富了电视节目的频道，彻底打破了传统模拟信号对频道数量的限制。大量的电视节目频道需要不同类型的电视节目类型，由于观看电视的用户数量和时间是有限的，为了吸引更多的用户，电视节目内容的选择需要花费大量的时间和精力，电视产业市场也逐渐有卖方市场向买方市场转换。电视节目内容匮乏是数字电视发展过程中遇到的第一个问题。

②数字设备兼容性较差。数字电视在发展过程中以市县为单位，各自为政，分开经营。用户使用机顶盒接收相应的数字信号时需要购买不同市县生产的网卡，严重阻碍了数字电视在全国范围内的推广。广电总局虽然采用了机卡合一的数字电视推广模式，但是由于不同地区数字电视信号采用的标准不同，机顶盒的兼容性较差，不能够接收到所有数字电视信号。

③缺乏统一的传输标准。数字信号可以采用地面无线、有线和卫星三种方式传送到用户的电视机，但是这三种方式都没有指定比较统一的标准。浙江大学曾经就有线传输标准进行了研究，但是其标准的成熟度不够，目前大部分数字信号有线传输过程中仍然采用广电总局制定的行业标准。卫星标准中应用比较多的是DVB-S 标准，该标准是欧洲国家制定的一种卫星传输标准。由于传输标准的缺少，使我国数字电视产业的发展面临着巨大的风险，同时各项设备的生产也难以形成规模，造成数字电视的运行成本较高。

2）解决策略。为了实现数字电视技术更好更快的发展，针对上述提出电视产业发展过程中遇到的几个问题，作者结合自己的工作经验，给出了几个解决策略，希望能够为电视行业的发展提供参考依据。

①实现电视节目制作和播出的分离。数字化的发展极大的丰富了电视节目的频道，目前我国已有的电视节目连基本的公共频道都不能填满，且电视节目的质量参差不齐，严重影响了用户收看的欲望。为了满足用户对电视节目质量的需求，必须在节目内容上狠下功夫，这就要求电视台将电视节目的制作和播出分开进行，让节目制作人员能够腾出更多的精力制作高质量的节目内容。

②打破电视节目地方割据现象。我国电视长期以来采用广电总局制定的分级制度，导致全国电视网络和地方电视网络中存在着较大的漏洞，影响了电视节目在全国范围内的信息共享。在以后经营过程中要逐渐收编地方电视台资源，在全国建立统一的数字电视服务网络。同时电视产业的运营商也要联合起来，共同实现数字电视服务网络的统一。

③形成新的数字电视播放模式，传统模拟信号电视节目中，广告一直是电视媒体中非常重要的组成部分。收费数字电视中虽然过滤了一部分电视广告，节省了用户观看电视所需要的时间，但是电视台为了实现其收支平衡，必须要求用户对其服务进行付费。我国大部分用户认为付费电视不得播放广告，如果采取这种经营模式，广告行业将陷入巨大的灾难，电视行业也将失去巨大的利润。在数字电视未来的发展过程中应该积极探索一种新的广告播出模式，既能够让用户接受，又能够符合社会伦理和法律法规。

5 结论

科技的发展带来了数字电视的快速发展，它克服了传统模拟电视的缺陷，正在以一种全新的模式改变了人们的收视习惯。目前数字电视技术在我国电视节目制作、传输和播放中得到了非常广泛的应用，本文主要介绍了数字化电视信号的概念和优势，并且详细论述了数字化电视节目信号的制作过程中。数字化在电视节目发展历史上具有里程碑意义，给电视产业的发展带来了机遇和挑战。数字化的发展和应用使得我国电视产业的发展越来越好，相信在未来我国的电视行业将会迎来一个全新的发展阶段。

[1]高福安，孙江华.广播电视技术管理与教育[M].中国广播电视出版社，2003.

[2]胡正荣.媒介管理研究-广播电视管理体系创新[M].北京广播学院出版社，2000.

[3]钱军.数字音频技术在广播电视领域中的应用[J].科技创新导报，2009（1）：66-70.

[4]韩宪柱.数字音频技术及应用[M].中国广播电视出版社，2003 .

[5]黄升民，丁俊杰.国际化背景下中国媒介产业化透视.1版，企业管理出版社，1999.

[6]崔义竹.浅谈广播电视网络中的技术优化与创新.科技传播，2010（17）.

[7]严慧.数字化背景下传媒运作存在的问题及对策探讨[J].新闻界，2009（5）：16-18.