香港公司

模擬電視

通信 9547 171

模擬電視(Analog Television)

目錄

  • 1 什麼是模擬電視
  • 2 模擬電視信號[2]
  • 3 模擬電視標準[3]
  • 4 模擬電視與數字電視的差異[4]
  • 5 參考文獻

什麼是模擬電視

  模擬電視是指從電視圖像信號的產生、傳輸、處理到接收機的複原,整個過程幾乎都是在模擬體制下完成的電視系統或電視設備。也就是說,電子束掃描圖像並產生一個電子信號,在接收的末端,這個信號被還原為電子束,它高速撞擊熒光屏並產生一個圖像。

  模擬電視存在易受干擾、色度畸變、亮色串擾、大面積閃爍、清晰度低和現場感弱等缺點。[1]

模擬電視信號[2]

  電視信號是一種非常重要的視頻信息源,是聯繫電視系統各個部分的紐帶。利用攝像機的光電轉換功能能夠將實際景物轉換為模擬電視信號,信號可以通過傳輸系統進行傳送,也可以記錄在磁帶上.當電視機接收到電視信號時,可以將視頻圖像還原出來。隨著技術的發展.電視信號從早期的黑白電視信號已經轉變為目前的彩色電視信號,以後會被彩色數字電視信號所代替。下麵對黑白電視信號和彩色電視信號做簡單的介紹。

  (1)黑白電視信號。黑白電視信號主要考慮的是圖像亮度細節和音頻傳輸的問題。由於電視信號需要實時傳送,對信號處理和設備性能要求較高,為了便於傳輸和處理,信號帶寬應該越窄越好,因此電視屏幕採用了隔行掃描的方式。

  我國的電視信號標準為每秒鐘25幀圖像。即幀頻為25Hz,每幀均分為奇數場和偶數場掃描,即場頻為50Hz。每幀圖像信號共有625行,去掉用於同步的行數,每幀實際用於傳輸圖像的行數為575行。每場實際傳送圖像287.5行,圖像信號的標稱帶寬為6MHz。電視信號的伴音質量為單聲道調頻廣播,為了與圖像同步且不混迭,放置的頻率點為6.5MHZ。

  (2)彩色電視信號。與黑白電視信號相比,彩色電視除了傳送亮度信號還要傳送色度信號。為了實現兼容性,在彩色電視信號中必須將亮度和色度信號分開傳送,以便使黑白電視和彩色電視能分別重現黑白和彩色圖像。我國的彩色電視信號使用了YUV顏色空間,Y信號為不含色彩的亮度信號,U、V為色差信號。由於人眼對亮度細節敏感,對顏色細節遲鈍,因此採用大面積著色原理.在保證亮度信號帶寬時減少色度信號的帶寬,我國規定亮度信號的帶寬為6MHz,色度信號帶寬為1.3MHz。

  另外為瞭解決信號頻帶的兼容問題,兩個色度信號頻譜插在亮度信號頻譜的高端,這樣既不會增加6MHz的帶寬,又不會引起亮度和色度信號的混亂。通常將色度信號在亮度信號頻譜高端的中心位置稱為彩色副載波,我國彩色電視的副載波頻率為4.43MHz。由於色度信號的總帶寬為2.6MHz,因此可以保證色度信號的頻譜都落在亮度信號帶寬內,如圖所示。

Image:电视信号频谱划分.jpg

模擬電視標準[3]

  電視標準有好幾種並且互不兼容。表將主要的模擬標準——NTSC和PAI。與數字高清晰度電視進行了對比。

表 電視標準對比
對比項目NTSC(國家電視標準委員會)PAL(逐行倒相)HDTV(高清晰度電視)
模擬/數字模擬模擬數字
水平掃描線525625640,704,1280或1920
同步(場頻)4049N/A
解析度(像素/行)640640480,720或1080
幀速率(幀/秒)30i25i24p,30p,60iak60p
寬高比4:34:34:3及16:9
註:i表示隔行.p表示逐行。

  作為第一個制訂廣播電視伴音標準的組織,NTSC(國家電視標準委員會)於1953年成立於美國。NTSC定義在ITU-R1125建議中。雖然其他標準也已提出,但它們都是從NTSC的基礎上發展起來的。NTSC本質上是模擬的,採用525條隔行掃描線。每線640個像素,其中485個專用於有效圖像。幀速率為每秒30幀,隔行掃描,寬高比4:3。早期的模擬標準在現代數字領域中被認為是過於複雜且效率不高。

  PAL(逐行倒相)制式於1967年在西德、荷蘭和英國建立。PAL解決了不均勻的色彩再生問題,由於和電磁信號傳播有關的相位差錯的原因,該問題困擾著NTSC制標準。PAL標准將彩色信號轉變180度(在交替的行上,因此稱為逐行倒相制);它現在用於西歐大部分地區,我國也採用PAI。標準。PAL標準也是模擬

的,有625條隔行掃描線。每行有640個像素,其中576個專用於有效圖像。幀速率每秒25幀,寬高比為4:3。

模擬電視與數字電視的差異[4]

  數字電視與模擬電視相比,有如下優點:一是圖像傳輸質量高,傳輸距離遠,頻譜利用率高和能提供全新的業務;二是實現了高速數據傳輸,同時信號穩定可靠,節省發送功率,覆蓋範圍大;三是易於實現條件接收,改善廣電的用戶管理方式。其差異主要表現在以下幾個方面。

  一、制式不同

  模擬彩色電視制式是在黑白電視的基礎上發展出來的,通過對亮度信號和色差信號的合理選擇,色差信號對色副載波的特定調製方法以頻譜交錯等技術,從而巧妙地利用了亮、色信號的頻帶共同組成了彩色全電視信號,成功地解決了兼容性問題。數字電視採用了數字分量編碼方式,也就是對R、G、B或U、R—Y與B—Y分別進行數字化處理。

  二、信號特征不同

  模擬信號與數字信號特征上存在以下差異:

  1.信息表現形式不同

  模擬電視的信息包含在已調製的波形之中,數字電視的信息包含在碼元的組合之中。

  2.信號的幅度不同

  模擬電視信號的幅度在時間上是連續變化的,數字電視的信號幅度是離散的。

  3.信號的時間特性不同

  模擬電視信號在時間上是連續的,而數字電視信號在時間上是離散的。

  4.信號質量不同

  模擬電視信號要求波形不失真,數字電視信號要求誤碼率低,它允許脈衝波形有一定的失真,只要不影響判決即可,這也是數字電視抗干擾能力強的原因之一。

  三、指標定義上的不同

  1.圖像載波電平

  模擬電視圖像載波電平指在75Ω 終端上調製包絡峰(同步頭)的圖像電壓的有效值。數字電視規定帶寬(8MHz)內射頻信號的均方根值的功率。

  2.載噪比

  模擬電視是圖像載波電平的有效值與規定雜訊帶寬內(5.75MHz)的雜訊電平的均方根值之比,載噪比對圖像質量的影響是連續的。數字電視是已調製信號的平均功率與規定雜訊帶寬內(6.95MHz)的雜訊平均功率之比,載噪比對圖像質量的影響是不連續的。

  3.信噪比

  模擬電視是基帶或解調後的信號電平與雜訊電平之比。數字電視是傳輸信號的平均功率與雜訊的平均功率之比。

  4.帶寬

  模擬電視就是規定的8MHz。數字電視的帶寬概念共有三種帶寬:頻道帶寬(占有帶寬)、雜訊帶寬與等效帶寬。

  四、均衡技術不同

  模擬電視信號的均衡屬於頻域均衡,一般線上路上採用均衡器來抵消幅頻失真與相位頻率特性失真。數字電視信號採用的是時域均衡,採用波形補償法將已失真的波形加以校正。

  五、調製方式的不同

  模擬調製對載波的調製是連續的,同時在收端對載波信號的調製參量的幅度也是連續地估值。數字調製對載波的調製是不連續的,僅是若幹個離散的值,在收端只對載波信號的離散調製參量的幅度進行檢測。

  六、信號復用方式不同

  數字電視復用技術比模擬電視複雜,主要是在模擬電視的基礎上多了三種復用技術:即時分復用、統計復用和位元組間插復用。

  七、同步方式不同

  模擬電視圖像信息是以同步方式傳輸的,這樣接收機就可以直接取出幀同步脈衝。而在數字電視中,由於圖像編碼方式和圖像複雜度不同,編碼後每幀圖像產生的數據量是不同的,無法從編碼比特流中直接獲取幀同步信息,導致瞭解碼與顯示過程無法同步。為解決這一問題,每隔一定的傳輸時間,在經過選擇的Ts包頭中,傳送系統時鐘27MHz的一個抽樣值給接收機,作為解碼器的時鐘參考信號,稱為節目時鐘參考(PCR)。PCR通常每隔100ms至少要被傳輸一次,PCR的數值所表示的是解碼器在讀取完這個抽樣值的最後那個位元組時解碼器本地時鐘所應處的狀態。

  八、失真對圖像質量影響不同

  在模擬電視系統中主要考慮的非線性失真,在CATV系統中三大技術指標(C/N、CTB、CSO)中有兩項就是針對非線失真的,而在DVB-C中,對非線性失真不敏感,但對線性失真敏感。

  數字電視對相位失真和雜訊敏感,在數字電視情況下HFC傳輸網路的相位特性會對信號的誤碼率具有很大的影響。不管是線性失真也好,還是非線性失真也罷,對數字電視信號產生嚴重影響者都不能被觀眾所接收,因其故障現象是馬賽克或黑屏,而不像模擬電視那樣,儘管有干擾,但還有圖像。

  九、抗干擾能力不同

  模擬電視信號由於採用的是調幅的工作方式,系統傳輸的各頻道模擬電視信號就包含在已調製的波形之中,所以抗干擾能力較差。在技術上沒有強而有力的機制來抵抗干擾。數字電視在傳輸中的最大優勢是抗干擾能力強,這是因為所傳輸的各頻道電視信號的亮度信號、色差信號、音頻信號以輔助數據信號已均包含在碼元組合之中。況且採用通道編碼來對付各種干擾。

  十、接收方式不同

  對模擬電視而言電視機可以直接收看,而有線數字電視必須加裝一個機頂盒才能收看。一般而言基於DVB-C的有線數字電視與模擬電視在接收方式上最根本的差別在於條件接收(CA)和電子節目指南上。

參考文獻

  1. ↑ 董璐.傳播學核心理論與概念.北京大學出版社,2008.9
  2. ↑ 胡虛懷,李煥,陳專紅.多媒體技術應用.清華大學出版社,2011.05
  3. ↑ 胡道元.智能建築電腦網路工程.清華大學出版社,2002年09月第1版
  4. ↑ 肖建文.廣播電視實踐探索 (上冊).南海出版公司,2007.8