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數位電視發展BY吳宜燕
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數前言

由於通信、量測與信號處理的科技不斷的進步與創新,且光纖品質的大幅度改進善網路的發展,造就了21世紀數位時代,將國民的生活品質各方面不斷的提昇。生活各方面無不走向科技化與數位化,影像、聲音也同時在進步。若將黑白電視稱為第一代類比電視,而彩色電視時代應稱為第二代類比電視技術,而今正處於第三代的數位電視:標準數位電視(SDTV)與高清晰度數位電視(HDTV),數位電視就是在這樣的背景下產生的。數位電視不僅只是單純的擁有電視的功能,同時具有多頻道、高畫質撥放及多項附加的功能,如隨選視訊、互動電視(註1)、付費電視等等。跟以往的傳統類比(註2)電視相比,是技術上的大突破,從黑白電視、彩色電視到現在的電視革命:數位電視,以數位電路代替傳統的類比電路,以加強信號的處理能力,改善傳統電視的缺點,以達到多功能化、電腦化、高畫質化的目的。




註:1.互動電視(interactive television)


傳統的電視是由電視台單向傳送給收視者,並不能由收視者將訊息反向傳給電視台,兩者無法雙向互動。而互動電視即是收視者可以傳送畫面或訊息回到電視台,使收視者也可以納入節目中積極的參與,達到製作與收視者雙向互動的功能。例如:製作電視節目的時候,可以製作多種劇本,收視者可以自己的喜好選擇劇情的發展。

註:2.類比輸出輸入訊號是由連續不斷變動的變數所產生,如電壓、電流或音頻訊號。



數位電視平台








歷史背景

從歷史發展來看,高畫質電視(HDTV)的發展起源於日本1968年開始投入研發,並在1990年完成類比MUSE高畫質電視系統的開播,不過它和傳統的電視一樣是類比信號傳輸處理,最後因為數位壓縮的技術來臨,使的此系統宣告終止,但也因此奠定了日本在高畫質數位攝影機與錄放機的地位。從此以後歐洲與美國也接積極的投入,因而數位技術不斷的創新與革命。













何謂「數位化」?「DTV數位化電視」(Digital color television)定義

「數位化」就是把音樂、電視、電話•••等聲光變化產生的「類比訊號」(註3),轉換成「數位訊號」(註4),亦即只有0與1兩個數字組成的「二進位」型式訊號(類似電腦系統中資料處理之訊號)。

信號的功用是引起注意、傳遞非語言式的聲光表現,因為信號的主要功能是快速傳遞訊息,具備這種特色就能稱為信號。


而數位電視DTV即為數位化彩色電視機,常有人誤解數位電視即是只廣播,或接受數位信號的系統,其實數位電視接受信號與傳統的類比電視一樣,而數位電視係指用數位電路來處理中之後頻率較低的聲音信號與影像信號,而這兩種信號在數位電視中稱為基本信號。影像基頻信號(調幅AM)小於5MHz,而聲音基頻信號(調頻FM)小於15MHz。

註3.數位訊號digital signal:由分離式狀態(如高電壓和低電壓)來呈現資訊的一種訊號。例如在電腦之內或電腦之間傳輸的訊號即是。而不是像在類比訊號中所使用的連續變動訊號。


註4.類比訊號analog signal:,一種連續變化之信號。例如聲音或音樂。與類比信號對比者為僅由不連續態表示之數位信號。


數位電視方塊圖









類比電視信號 V.S 數位電視信號

類比信號,是我們最早所接觸到信號種類,與凡我們眼睛所看到的電視、耳朵所聽到的聲音、電話的對談,甚至我們所使用的室內電話..等等,都是類比信號的屬性。長期以來,影像、聲音或文字等信號的處理與傳送方式,均採用類比信號的方式。類比信號的缺點是容易產生信號失真、引入雜訊或雜訊干擾。而造成類比信號失真有兩各主要原因,一為系統特性不佳,另一個為外界雜訊的介入;而造成類比信號雜訊也有兩個因素,一為熱雜訊,另一為干擾雜訊,主要是因為同一系統內不同頻道隔離不佳所造成的鄰頻干擾。

類比電視信號是指振幅及時間均連續變化,因其內部信號會互相干擾,因而造成品質的下降。類比電視標準已不能滿足人們對於對於電視品質的要求,從黑白電視到彩色電視,類比電視經歷四五十年的年代,在無法在繼續提高品質的技術下,日漸被數位化所取代。




數位信號是將代表訊息的物理量以一系列數據組的形式來表示,其中最主要特點為離散性的表現方式。數位信號在時間軸上亦或是振幅上。數位信號比類比信號更能抗雜訊,其主要是由於數位訊號能做數學運算,具有除錯能力,並很容易將信號還原。

數位電視信號經處理、轉換與傳輸,均不會因串入的雜訊干擾而改變原信號與振幅值,且自動化操作,一致性與互換性好,穩定度高,最重要是可以實現多媒體化與網路化。




數位電視傳輸方式












數位電視系統


數位電視設計完全使用超大型積體電路(VLSI)、數視(digivision)是基於五只基本晶片所組成,其基本的超大積體電路晶片是:

(1)中央控制單元(center control unit簡稱CCU)

為數位電視系統中的心臟與中樞神經,是一只八位元的微電腦,其功能包括紅外線遙控、調諧、頻帶開關、製造過程的資訊儲存、視頻音頻及偏向的數位信號處理器的控制等接收和接碼次序。

(2)視頻編碼器/解碼單元器(video codec unit 簡稱VCU)

為變換視訊信號,從類比到數位,轉換信號到它的基本紅、綠、藍三原色成分,且執行其他功能。

(3)視頻處理單元(video processor unit簡稱VPU)

執行所有彩色信號處理和影像的校正功能。

(4)偏向處理器單元(deflection processor unit簡稱DPU)

其控制的功能如同同步脈波分離和產生”數視”映像管的適當波形形式。

(5)音頻處理器單元(audio processor unit簡稱APU)

執行所有音頻的功能,包含類比到數位變換、立體聲信號、音量和響度的控制、低音和高音與模擬立體音效果。




以上五個基本單元的功能執行,若在一架類比的電視機內,週邊零件至少要三十幾萬個電晶體










數位電視之優點


(1)週邊零件個數少

(2)無誤差之問題

(3)無飄移及老化問題

(4)可用軟體來調整個控自機能

(5)工廠生產時,可用電腦控制來作自動調整

(6)可接收立體聲響,或模擬立體音響的效果

(7)適用於各種電視系統

(8)易於附加新功能,如消除雜訊、消除畫面閃爍、消除反射之鬼影、改善畫質、有效分離輝度和色度信號、多功能畫面、接收廣播及視傳視訊、接收數位傳送之電視信號

(9)易於外部系統作為連接,如可接任何系統之錄放影機、數位音響與家電產品









數位電視系統的派系與未來台灣數位電視的發展


共有三大系統:分別為美國ATSC系統、歐洲DVB-T系統及日本ISDB-T系統。


我國於去年六月開播的數位電視,便是屬於「數位無線」播送服務,其主要是將傳統無線電視台所播送的類比訊號轉為數位,不過由於現階段還沒有太多內容與加值服務,所以目前並不普及。


1.由傳統電視改裝:傳統電視的用戶必須加裝數位轉換器才能接收數位電視訊號。數位轉換器,又稱機上盒( Set-Top Box ,簡稱 STB ),放置於電視機之上方,可將空中收到的訊號轉換後,顯示在傳統電視螢幕上,具有訊號接收、解調變、解多工、解壓縮、解密、處理視訊轉換、接收用戶遙控…等功能,視聽效果也會更好。 
2.數位電視:這類的電視已經內建數位轉換器,因此可以直接收視數位電視節目,不需另加其他裝備。 

3.個人電腦加上 DTV 介面卡或 USB 數位電視接收器:目前有幾家電腦廠商及電視機廠商合作開發 DTV 介面卡及 USB 數位電視接收器,未來個人電腦也將可以收視數位電視。

目前台灣數位電視電波分布圖





參考文獻:

1. 高敏雄(編)2001<現代電視系統技術與應用>全華科技

2. 劉國棋(編)2005<電視原理>全華科技

3. 賴柏洲等(編)2003<數位電視廣播技術與原理>全華科技

4. 賴柏洲等(編)2004<數位電視廣播與製作系統>全華科技

5. 賴柏洲等(編)2004<數位電視應用與服務訊息>全華科技


參考網站:

1.

http://www.hdtvforum.com.tw/new_page_1.htm



2.

http://www.cts.com.tw/dtv/qa.htm

 

yc..。pc..

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