數字電視

模擬廣播電視系統有多種幀率和解析度。音訊載波的頻率和調製方式也存在進一步的差異。當彩色電視問世時,色調和飽和度資訊以一種黑白電視忽略的方式新增到單色訊號中。這樣就實現了向後相容。這一概念適用於所有模擬電視標準。
傳統上,世界上同時存在著三種電視掃描標準。這些標準基於 1930 年代可用的技術,考慮了成本與效能的因素。第一個是美國的 NTSC(國家電視系統委員會)彩色電視系統,歐洲/澳大利亞的 PAL(相位交替行掃描)和法國 - 前蘇聯的 SECAM(帶有儲存器的順序彩色)標準是後來發展起來的,試圖解決 NTSC 系統的某些缺陷。PAL 的顏色編碼類似於 NTSC 系統。然而,SECAM 採用與 PAL 或 NTSC 不同的調製方式。
原則上,所有三種顏色編碼系統都可以與任何掃描線/幀率組合相結合。因此,為了完整地描述一個給定訊號,有必要引用顏色系統和廣播標準作為大寫字母。例如,美國、加拿大、墨西哥和韓國使用 NTSC-M,日本使用 NTSC-J,英國使用 PAL-I,法國使用 SECAM-L,西歐大部分地區和澳大利亞使用 PAL-B/G,東歐大部分地區使用 SECAM-D/K 或 PAL-D/K。
然而,並非所有這些可能的組合都實際存在。NTSC 僅與系統 M 結合使用,儘管在英國曾進行過 NTSC-A(405 行)實驗,在南美洲部分地區曾進行過 NTSC-N(625 行)實驗。PAL 與多種 625 行標準(B、G、D、K、I、N)以及北美 525 行標準結合使用,相應地命名為 PAL-M。同樣,SECAM 也與多種 625 行標準結合使用。
出於這個原因,許多人將任何 625/25 型訊號稱為“PAL”,將任何 525/30 型訊號稱為“NTSC”,即使是在指代數字訊號時;例如,在 DVD-Video 中,沒有任何模擬顏色編碼,因此根本不存在 PAL 或 NTSC 訊號。
| 525/60 標準 | 625/50 標準 | |
|---|---|---|
| 每幀的線數 | 525 | 625 |
| 每場的線數 | 262.5 | 312.5 |
| 每秒的幀數 | 29.97 | 25 |
| 每秒的場數(), 赫茲 |
影片掃描是指電視場景定義其亮度和色度值的方式。它們指定了每幀的線數和每秒的幀數。世界各地不同國家的技術和經濟因素導致了在傳輸方面出現了許多不同的折衷方案。這些因素受制於一個事實,即一次只能傳輸一位資訊。為了解決這個問題,傳輸必須分解成小的元素,這些元素按順序傳輸,並在接收端本地重新組裝。然後,重構的影像必須以快速的順序顯示,以模擬運動。
陰極射線管(CRT)電視透過在螢幕上掃描電子束,以水平線的形式形成光柵,來顯示影像。在每行結束時,電子束返回到下一行的開始位置;最後一行結束時,電子束返回到螢幕的頂部。當電子束經過每個點時,它的強度會發生變化,從而改變該點的亮度。彩色電視系統與之相同,只是有一個額外的訊號稱為色度,它控制著光點的顏色。
光柵掃描在下面以略微簡化的形式顯示。

在開發模擬電視時,還沒有可以儲存任何影片訊號的經濟適用技術;亮度訊號必須在顯示在 CRT 上的同時生成和傳輸。因此,必須使攝像機(或其他用於產生訊號的裝置)中的光柵掃描與電視機中的掃描完全同步。
CRT 的物理特性要求為光點移動回下一行的開始位置(水平回掃)或螢幕的開始位置(垂直回掃)留出有限的時間間隔。亮度訊號的時序必須考慮這一點。
在電視中,解析度用於指代每畫面高度的線數 (LPH)。電視系統已被開發為具有正方形畫素,或水平和垂直解析度的比率相等。垂直解析度是廣播格式解析水平線的的能力。它通常顯示為可以在電視螢幕上清晰解析的水平線數。
人眼有一種被稱為飛現象的特性。飛現象被稱為“一階”運動感知。它是在視覺系統中相對簡單的“運動感測器”的基礎上建模的,這些感測器已經進化到檢測視網膜上某一點的亮度變化,並在短時間延遲後將其與視網膜上相鄰點的亮度變化相關聯,因此,快速顯示的連續掃描影像將允許人們感知到平滑運動的錯覺。影像的閃爍可以使用 CRT 上的長餘輝磷光體塗層來部分解決,這樣連續的影像就會緩慢地消失。然而,慢速磷光體具有負面影響,即在螢幕上發生大量快速運動時會導致影像拖影和模糊。
最大幀率取決於電子裝置和傳輸系統的頻寬,以及影像中的水平掃描線數。25 或 30 赫茲的幀率是一個令人滿意的折衷方案,而交織兩張影片場來構建影像的過程被用來構建影像。此過程將每秒的影片幀數的表觀數量增加一倍,並進一步減少閃爍和其他傳輸缺陷。
不同的數字電視廣播標準已在世界各地採用;以下是使用較為廣泛的標準。
先進電視系統委員會 (ATSC) 標準是一套用於透過地面、有線和衛星網路傳輸數字電視訊號的標準。ATSC 標準標記為 A/x (x 為標準編號)。數字電視廣播標準 A/53 描述了美國數字電視系統的系統特徵。該標準涵蓋了透過地面廣播和有線系統發起、編碼、傳輸、傳送和接收影片、音訊和資料的各種子系統。ATSC 標準指定了一種系統,該系統旨在透過現有的 6-MHz 頻道傳輸高質量的數字影片、數字音訊和資料。該系統旨在以 19.29 兆位元每秒 (Mb/s) 的速率傳送數字資訊,並使用 8 級殘留邊帶 (8VSB) 進行地面廣播。
歐洲電信標準協會已採用一套用於數字廣播電視、聲音和資料服務的標準。已為衛星、有線和地面訊號傳輸採用了標準。地面傳輸標準 ETS 300 744 稱為數字影片廣播 - 地面 (DVB-T)。該標準描述了用於數字廣播電視的基本傳輸系統。在許多方面,它類似於美國的 DTV 標準。然而,在通道編碼和調製方面也存在重要且顯著的差異。DVB-T 標準指定了一種系統,該系統旨在透過現有的 7- 或 8-MHz 頻道傳輸高質量的數字影片、數字音訊和資料。該系統旨在以 4.98 到 31.67 Mb/s 的速率傳送數字資訊,並使用編碼正交頻分複用 (OFDM) 調製進行地面廣播。
日本的數字廣播專家組 (DiBEG) 已開發了一種用於數字廣播電視、聲音和資料服務的標準,稱為整合服務數字廣播 (ISDB)。已開發用於衛星、有線和地面訊號傳輸的標準。這些標準包括對提供數字廣播電視的基本傳輸系統的描述,包括通道編碼和調製。地面數字電視的傳輸標準在許多方面與 DVBT 標準相似。它被稱為整合服務數字廣播 - 地面 (ISDB-T)。ISDB-T 標準指定了一種系統,該系統旨在透過現有的 6-、7- 或 8-MHz 頻道進行傳輸。該系統旨在以 3.561 到 30.980 Mb/s 的資料速率傳送數字資訊。ISDB-T 使用編碼正交頻分複用 (OFDM) 調製和二維交織。它支援多達三層的層次化傳輸,並使用 MPEG-2 影片和高階音訊編碼。該標準已在日本和菲律賓採用。ISDB-T 國際版是該標準的改編版,使用 H.264/MPEG-4 AVC,已在南美大部分地區和葡萄牙語非洲國家採用。
DTMB 以前稱為 DMB-T/H(數字多媒體廣播 - 地面/手持式),是 ADTB-T(由上海交通大學開發)、DMB-T(由清華大學開發)和 TiMi(地面互動式多服務基礎設施)標準的合併;最後一個標準是廣播科學院在 2002 年提出的。DTMB 於 2004 年建立,並最終在 2006 年成為正式的 DTT 標準。該系統旨在以 4.813 到 32.486 Mb/s 的資料速率傳送數字資訊。DTMB 採用時域同步 (TDS) OFDM 技術,已在中國大陸(包括香港和澳門)採用。
技術的進步使得使用位序列分佈傳輸電視訊號具有成本效益。數字影片資料位、同步資訊和輔助資料(隱藏字幕、AES/EBU 音訊等)可以透過一根同軸電纜傳輸。
位序列資料速率表示為
4:2:2 分量數字序列位元率等於