吳 洋
(中央廣播電視發(fā)射二臺,北京 100032)
電視機是人們在20世紀的杰出發(fā)明,它的出現(xiàn)實現(xiàn)了人們可以見到千里之外的事情、聽見千里之外的聲音的愿望。隨著人們科技進步的發(fā)展,數(shù)字電視產(chǎn)生與以往不一樣的仿真模擬衛(wèi)星信號[1]。2004年,我國基本掌握了數(shù)字電視從演播室到發(fā)射、傳輸、用戶端接收所有環(huán)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)。2001年3月,國家廣播電視總局就指出了我國電視廣播數(shù)字化的發(fā)展前景,包含2005年前全面深化推廣數(shù)字化過程。2010年,基本完成全國各地電視廣播數(shù)字化,普及化數(shù)字電視。2015年前,全面落實數(shù)字化,圓滿完成仿真模擬向數(shù)字化的轉(zhuǎn)換,逐漸停止播放模擬電視。
數(shù)字電視技術(shù)是近20年里發(fā)展最快的新技術(shù)之一??傮w來說,數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
第一階段:20世紀80年代之前,以科學(xué)研究和開發(fā)設(shè)計某些地區(qū)機器設(shè)備為主導(dǎo),資金投入數(shù)字時基校正器、數(shù)字幀同步器、數(shù)字特技器等。
第二階段:從20個世紀80年代到90年代,該環(huán)節(jié)的特點是成功開發(fā)設(shè)計了數(shù)字整機電視設(shè)備,如數(shù)字攝錄機、數(shù)字信號分析監(jiān)控攝像頭等。
第三階段:20世紀90年代之后,目前數(shù)字電視技術(shù)逐漸從單一機器設(shè)備向全部系統(tǒng)發(fā)展,一些科學(xué)研究提出了數(shù)字電視廣播節(jié)目標準,數(shù)字電視慢慢超清化,一些西方國家早已開播超清數(shù)字電視系統(tǒng)。
現(xiàn)階段數(shù)字電視是大家討論較多的話題之一。隨著社會的發(fā)展,對數(shù)字電視的距離感也越來越弱,我國也在“十四五”規(guī)劃中提出重點推動數(shù)字電視。數(shù)字電視是在電視信號的發(fā)送、傳輸、以及用戶端接收全過程中應(yīng)用數(shù)字數(shù)據(jù)信號的電視系統(tǒng)或電視機器設(shè)備。數(shù)字電視傳輸全過程與傳統(tǒng)電視數(shù)字信號傳輸對比,關(guān)鍵差別為電視臺節(jié)目推送的信息在通過衛(wèi)星和地面無線廣播接收時,根據(jù)數(shù)字調(diào)制解調(diào)和數(shù)字視音解碼處理修復(fù)初始圖像和伴音。初始圖像和伴音就更加清晰和明朗,觀眾在家里就可以獲得更清晰的界面和音色,提高電視機畫面的品質(zhì)[2-5]。
電視衛(wèi)星的傳輸系統(tǒng)包含地球站、有線網(wǎng)絡(luò)、通信衛(wèi)星以及移動基站等,在全部工作中共同完成節(jié)目信號井然有序的推送、傳送和接收。與傳統(tǒng)的通信方式對比,衛(wèi)星通信具有傳輸距離較遠、傳輸容積大、通信品質(zhì)高等特點,在信號傳輸全過程中實現(xiàn)了上空和地面的傳輸,因此可以合理地控制成本。其中,地面鄰近電路的有效布局和地球站的解決能力對信號品質(zhì)的確保起著非常重要的功效。電視臺節(jié)目主要根據(jù)音頻、數(shù)字化數(shù)據(jù)解決和分配。傳輸全過程中,包含地球站和電視臺等單側(cè)直接聯(lián)接,有很多種方法,如光纜、同步數(shù)字體系(Synchronous Digital Hierarchy,SDH)等將利用智能化散播技術(shù)制做的節(jié)目發(fā)送至地球站。地球站再次加工信號,轉(zhuǎn)化成放大的高頻信號,利用無線天線發(fā)送至通信衛(wèi)星。此傳輸全過程鏈接數(shù)小、損害少、操作靈活性高、抗干擾性也很強,使信號損害在限定區(qū)域內(nèi)。此外,通信衛(wèi)星在接收到數(shù)據(jù)信號以前,會解決工作頻率、抗壓強度等問題,盡量使其理想化。下行信號根據(jù)無線天線在有線電視前面重新處理后發(fā)送至有線網(wǎng)絡(luò),進行空地對接的全過程,完成范圍內(nèi)覆蓋。剖析了數(shù)據(jù)衛(wèi)星電視傳輸過程,結(jié)果顯示,這類傳輸方法比別的傳輸方法的成本低得多,在確保信號傳輸品質(zhì)層面競爭優(yōu)勢顯著[6]。
全球通信和現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展將導(dǎo)致整體廣播電視產(chǎn)業(yè)鏈的轉(zhuǎn)變,數(shù)字電視將變成這類變動的重要階段。隨著廣播電視的全方位智能化,傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)媒體將在技術(shù)層面、功能層面與信息內(nèi)容、通信行業(yè)領(lǐng)域其他方式相結(jié)合,產(chǎn)生新的、巨大的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈。這一新型產(chǎn)業(yè)已經(jīng)引發(fā)了普遍的關(guān)注,各國依據(jù)自身的基本國情,建立了從模擬電視向數(shù)字電視變化的方法和產(chǎn)業(yè)鏈總體目標。數(shù)字電視不但是在規(guī)范、設(shè)備和節(jié)目源等互相搭配的工藝系統(tǒng),還將影響到有關(guān)領(lǐng)域,推動其穩(wěn)定發(fā)展[7-9]。
廣播電視、電視臺、數(shù)據(jù)傳輸衛(wèi)星、衛(wèi)星監(jiān)控站、有線電視前端以及有線網(wǎng)絡(luò)都是數(shù)字電視信號衛(wèi)星系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分。其中,廣播電視、電視臺根據(jù)節(jié)目處理傳輸、綜藝節(jié)目智能化、光纜以及微波等同步數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)發(fā)送至地球上站,進一步處理電視節(jié)目信號,將其變換為70 MHz或140 nHz的中頻信號,并通過上行站向數(shù)據(jù)傳輸衛(wèi)星推送信號。最終,數(shù)字電視信號衛(wèi)星運用無線天線將信號發(fā)送至有線電視前面,處理后發(fā)送至有線網(wǎng)絡(luò),使廣播節(jié)目信號的范圍覆蓋變大。衛(wèi)星監(jiān)測中心承擔電視信號傳輸全過程中產(chǎn)生的信號影響問題、信號解決頻率、抗壓強度以及噪聲等。
目前通信衛(wèi)星電視廣播節(jié)目的傳輸方法關(guān)鍵有視頻壓縮電視直播、分配式衛(wèi)星電視、模擬電視信號等3種。分配式衛(wèi)星電視是依據(jù)一般通信衛(wèi)星(而非專用型數(shù)字衛(wèi)星)將電視綜藝節(jié)目信號發(fā)送至電視信號控制器,以達到電視客戶的需求。視頻壓縮電視直播是運用直播衛(wèi)星將電視信號散播到調(diào)節(jié)器上,進行電視調(diào)節(jié)器的電視界面和傳輸段調(diào)整,以達到電視顧客對電視頻道的相關(guān)要求。模擬電視信號是由模擬數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)化成圖像。圖像信號的形成、傳輸、修復(fù)到信號接收器幾乎所有過程在模擬體系下開展。具有時間軸取樣的特點,每一個幀都垂直取樣,根據(jù)幅度調(diào)制推送電視圖像信號[10]。
危害數(shù)字衛(wèi)星廣播節(jié)目信號的要素有許多,其中噪聲對數(shù)字衛(wèi)星廣播節(jié)目信號傳輸品質(zhì)危害較大。數(shù)據(jù)信號對接收機靈敏度較敏感,對別的噪聲的反應(yīng)相對比較慢,因此在設(shè)計方案數(shù)字衛(wèi)星信號傳輸系統(tǒng)時要重視接收機靈敏度?,F(xiàn)階段,在信號傳輸檢驗水準上已取得了一定的成果。一般來說,信道層、碼流層和視頻層監(jiān)管較為集中化。
信道層做為傳輸系統(tǒng)微波射頻構(gòu)造的關(guān)鍵構(gòu)成部分,其可靠性較強。如果信道內(nèi)信號出現(xiàn)異常散播狀況,信道層會馬上作出反應(yīng),將縮短散播信號的傳遞時長,信號傳輸能力得以提升。因此,可以直接監(jiān)測信道層的異常,并制訂恰當?shù)姆婪洞胧?,保證信號安全、高品質(zhì)地傳送。監(jiān)控信道層時,要注意2個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變,即比特出錯概率(Bit Error Ratio,BER)和通信系統(tǒng)傳輸1 bit信息所需要的能量和噪聲功率譜密度的比值。這是由于信號是信道傳輸中最多見的異常轉(zhuǎn)變。前者電子器件遭受的影響會增大,信號正常的傳送時BER的值會很小,信號異態(tài)散播時,BER會在很短的時間內(nèi)到0,進而造成電視端沒法正常工作。后面一種體現(xiàn)了微波射頻接收能力,與前面一種息息相關(guān),受BER標值變動的影響。當C波段應(yīng)用口接受無線天線時,接受噪聲和熱量的正常標準為0~10 dB,當噪聲和發(fā)熱量超出10 dB時,會產(chǎn)生信號異態(tài)散播。在Ku波段運用小口徑無線天線時,接受噪聲和發(fā)熱量的正常的范疇在20 dB之內(nèi)。產(chǎn)生信號傳輸出現(xiàn)異常時,應(yīng)立即更改有關(guān)主要參數(shù),保證在容許區(qū)域內(nèi)長期保持。
碼流層檢測在信號傳輸全過程檢測中占據(jù)主要地位。碼流解析器是一種常見的碼流層監(jiān)控儀器設(shè)備,根據(jù)自我分析作用,非常好地表述碼流的流程層級圖,根據(jù)3個優(yōu)先級剖析,分辨碼流是不是適合,即是不是合乎數(shù)據(jù)視頻節(jié)目和活動圖像專家團制訂的規(guī)范。此外,碼流解析器可以追蹤碼流的情況,可以有效地監(jiān)控各種主要參數(shù),包含聲頻、視頻和TS流的信息內(nèi)容。
視頻層監(jiān)控也是信號傳輸全過程監(jiān)控中不可忽視的部分。視頻層監(jiān)控主要2個層面。一是全自動音頻系統(tǒng),可以警示檢查員盡早處理馬塞克、死機等狀況的問題。二是用戶對電視畫面的客觀分辨,規(guī)定有關(guān)工作人員嚴格執(zhí)行規(guī)章制度巡查,可以及早發(fā)現(xiàn)問題,快速解決問題,確保電視信號傳輸?shù)钠焚|(zhì)?,F(xiàn)階段,視頻監(jiān)控主要采取2種融合的方式,依據(jù)等級監(jiān)控法即我國廣播電視視頻信號損傷的等級分成5個級別,等級監(jiān)控法提升了監(jiān)控的及時性和合理性。
數(shù)字電視發(fā)展的趨勢是整體趨于智能化、高像素、數(shù)字化、人性化以及互動交流。未來,新技術(shù)應(yīng)用將使家中的電視終端設(shè)備變成家居智能化和信息管理服務(wù)平臺,使用戶現(xiàn)階段純粹地看電視變?yōu)檎嬲饬x上的利用電視。另一方面,移動數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展趨勢,使用戶不僅可以在家里固定不動觀看電視節(jié)目,而且可以隨時按照自身的所需定制電視節(jié)目,手機屏也將變成繼廣播電視以后要角逐的新陣營。要完成我國數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,務(wù)必加強知識產(chǎn)權(quán)管理,創(chuàng)建和健全地面國家規(guī)范以及其現(xiàn)階段已經(jīng)編寫的智能化電視和3D電視規(guī)范等有著獨立IP的質(zhì)量標準體系。同時,國家將提升在這方面的投資。尤其是國家對電子器件和服務(wù)外包產(chǎn)業(yè)的全力支持,數(shù)字電視全產(chǎn)業(yè)鏈的重要創(chuàng)新技術(shù)起源于“芯”,包含直播衛(wèi)星、地面國家標準、中國移動多媒體廣播、三網(wǎng)融合等頻道欄目調(diào)制解調(diào)處理芯片、信源編程(Audio Video Coding,AVC)以及H.264等規(guī)范和超清編解碼處理芯片。芯片現(xiàn)階段在單模式適用下支持多模式或全模式集成化,最終實現(xiàn)終端產(chǎn)品需要的單芯片解決方案。
雙向HD是初期高端電視機頂盒的主要規(guī)定,須適用各種模式,包含DVB-C、地面和直播衛(wèi)星傳輸技術(shù)。中低端電視機頂盒主要有成本低、規(guī)范、操作步驟靈便、安全性、經(jīng)久耐用等特點,以鄉(xiāng)村為關(guān)鍵銷售市場。這類電視機頂盒以營運商定制或國家集中化采購招標為主導(dǎo)。隨著國家智能化更新的實施和新一代數(shù)字電視更新?lián)Q代的普及化,所有的機頂盒需求增長都會減緩,并開始下降,這個轉(zhuǎn)折點可能到2025年將不再存在這種產(chǎn)品,而被新的綜合接收終端產(chǎn)品所代替。
將來數(shù)字電視將向2個方位變化。一個方位是簡化為一個單純的顯示屏,具備豐富多彩的頁面及端口。如類似計算機顯示器,其他作用將由更強有力的終端設(shè)備(如今高清播放機的更新商品)來完成。另一個方位是全部功能模塊都集合在電視內(nèi)部結(jié)構(gòu),如智能化電視、開源項目服務(wù)平臺和智能化電視,用戶可以按自己需要定制相應(yīng)的功能。
數(shù)字電視的轉(zhuǎn)變改變了大家之前對電視欄目的觀看習慣,互動式電視機觀看方式也從大家看電視時之前的處于被動接收完全轉(zhuǎn)化為積極主動交互。只有確保數(shù)字電視信號的信息內(nèi)容傳輸完好性和傳輸效果的持續(xù)改進,才可以為觀眾提供更清晰的觀看效果和更清晰的音色。