1、數字電視廣播的圖像格式與系統概述 數字技術應用于電視節目制作系統已有多年的歷史，目前的普通數字電視節目制作設備具有同模擬設備相同的圖像和聲音格式，但數字設備卻提供了更完美的圖像質量，特別是多次復制后，圖像質量幾乎無損，其圖像信號矯正及編輯能力遠大于模擬系統。 數字技術為電視節目制作提供了無限的創作空間和技術手段，在節目制作的各個環節中，圖像和聲音質量都可以得到控制，從而滿足節目制作者的需求。然而，目前數字節目制作系統的圖像質量并不能反映到觀眾面前，一旦電視節目信號進入傳輸通道，如：地面廣播、衛星廣播、有線電視等，信號又轉入模擬設備，這時的圖像質量將取決于所進入的傳輸系統。地面電視廣播的圖像質量

2、常被惡劣的接收環境所破壞，有線電視系統常受交叉調制的干擾。無論多么好的輸入信號經傳輸系統后，用戶接收端的圖像質量也不會很好。 經過多年的研究，很多國家已采用新型的數字傳輸系統來代替模擬傳輸系統。數字傳輸系統具有在模擬環境下不可實現的特點，例如：圖像質量的選擇、畫面幅型比及聲音通道的設定，還可附帶諸如電子節目單、交互信息等數據服務。形成了全新的數字電視環境。在這種環境下，無論普通清晰度電視（）、增強清晰度電視（），還是高清晰度電視（），都面臨著掃描行數，場頻、畫面幅型比及聲音格式的選擇。 電視圖像格式 目前世界上普遍采用的兩種基本圖像格式是/和/（即和），二者均為隔行掃描。考慮與現存圖像格式及技

3、術協議兼容，顧及各國現有的電視技術環境，是我們確定下一代圖像格式的主要因素之一。從技術角度上講，我們希望有一個世界統一的標準，以簡化我們的廣播系統，簡化我們的知識體系。然而事與愿違，隨著數字化時代的到來，計算機網絡和多媒體技術迅速向各個行業滲透，廣播電視的傳輸手段趨于多元化，內容趨于多樣化。因此標準越來越復雜，甚至還要引入加密技術。 美國的（高級電視制式委員會）和歐洲的（數字視頻廣播）兩個研究體系均已推出各自的圖像、聲音信號格式，并且均被管理國際通訊業務的政府機構認可，做為格式標準。 標準是包括在內的多種數字電視格式。歐洲的規劃開始于年月，其成員來自以歐洲為主的世界上多個電視組織和機構，這些組

4、織和機構是不受政府控制的非政府組織。研究目標是制定歐洲的標準，盡早引入業務。 圖像格式包括：一個高清晰度電視（）格式，一個增強清晰度電視（）格式，兩個標準清晰度電視（）格式，選擇起來比較簡單，見圖。 數字電視標準是由美國高級電視業務顧問委員會（）提出的、于年月日正式通過，作為美國高級電視（）國家標準。標準制定的目的之一是協調國內電視事業的發展。在系統中有種圖像格式，如圖。 對圖像格式有可能產生誤解，因為它假定了幀頻的整數倍與非整數倍是一樣的，即認為也就是。這種說法對于電視觀眾是無可非議的，但在技術上和是完全不同的兩種幀頻。理論上講，所有的幀頻應該分別標出，也就是說精確的圖像格式是種，見圖。因此

5、在環境下，傳送到用戶終端的圖像格式應是種，這些圖像格式均可發送至用戶終端，接收機應能顯示所有的格式。但是在現行的數字傳輸標準中只有一部分可被傳輸。 信號的傳輸格式 上述的圖像格式不一定都適合做為傳輸標準，比如：標準定義為燉、：分量信號，其取樣頻率為，則每幀取樣點為： .÷.樣值燉幀 每行取樣值為： ÷樣值/行 但是，如果同樣的信號采用幀頻，則每幀取樣為： ÷樣值/幀 每行取樣值為： ÷. 樣值/行 可見這是不可實現的。若按照通常的串型數字傳輸碼流（/）標準來傳輸標準清晰度信號，只有幀頻為是可用的。實際上所有采用取樣頻率的行信號系統的幀頻必須采用/.。只有

6、×圖像格式在采用幀頻時，傳輸需進行圖像數據的填充，以便符合協議要求。如圖列出種可經現行數字接口傳輸的標準清晰度圖像格式。 高清晰度信號有兩種取樣率，一種是幀頻的整數倍；另一種是/，同行格式兼容。不同于格式數據率皆為，信號可選兩種數據率，但要記住傳輸信號，的碼率是一個參考值，并非實際的數據率，信號的數據率計算方法如下： 幀頻為的數據率 取樣率×（個亮度取樣率個色度取樣率）×（量化） 其中色度取樣率為亮度取樣率的/。 幀頻為的數據率 取樣率（/）××（循環小數） 為刪繁就簡，我們將有關傳輸參數以表格的形式給出，表列出可經標準接口傳輸的所有圖像格式，

7、表列出目前常見的傳輸方式。 許多不同的圖像格式可經同一個串行接口傳輸，圖示出各種不同的圖像格式之間的關系。 節目制作設備可以是特定的或多種的圖像格式。但多數圖像格式不能直接兼容或互換。盡管系統中的周邊設備可能是通用的，但任何一個系統設計中所包含的攝像機、錄像機、編輯機和信號存儲設備的圖像和聲音格式都是特定的，因此在同一個節目制作系統中，往往不能兼顧多種圖像格式。 在數字電視環境中的聲音信號部分同樣有新的，不同于以往的格式出現。在和系統中聲音均為通道，可包括單聲 道混合節目聲、立體聲、預邏輯處理，多種語音及環繞聲。發送到用戶終端的信號壓縮系統已形成標準（和），但基帶環繞聲信號的傳輸、存儲和編輯至

8、少需要個聲音通道（對音頻信號）。目前，普通清晰度數字錄像機最多有個聲音通道，高清晰度錄像機應提供更多的聲音通道。此外要使用視頻存儲設備，如硬盤錄像機，保持聲音相位的精確調整仍有難度。接口的定義和硬件的實現正在開發之中，目的是將多路聲音信號在底層平臺上處理成為基帶的或壓縮的單一數據碼流。 顯然信號格式的選擇取決于各種不同的應用需求，一種標準總是對應某些應用需求，但新技術開發中的商業目的也是導致標準與格式種類繁多的因素之一。 節目錄制與后期制作 任何一個生產節目制作設備的廠家都面臨一種困境，為滿足需求要生產各種格式的設備。理想情況下，在眾多格式中選一種通用的節目制作格式將是完美的解決方案。目前唯一

9、通用的格式是膠片格式，但膠片的剪接和效果處理成本較高，且在多數情況下不易實現。 在國際間電視節目交流中常見的兩種制式是（/）和（/），如采用通用的膠片格式進行交換，可避免視頻制式的轉換。高質量的膠片格式下完成節目編輯是專業化的工作方式，很多節目制作商喜歡直接用膠片格式轉換成最終用戶使用的視頻格式。如節目編輯過程中多次轉換，會使節目成本升高，圖像質量下降。隨著全球信息產業的迅速發展，國際間的節目交換日益增多，新增加的圖像格式必會給節目交換帶來很多麻煩，需建立可適用于多種圖像格式的復雜技術系統。于是人們考慮用單一的膠片格式建立節目制作系統，節目制作完成后，針對每個節目交換渠道，最后，將節目信號轉換

10、成符合傳輸格式要求的形式。首推的單一圖像格式是/，即行幀逐行掃描方式，它是由電影膠片格式直接產生的圖像格式，可以很方便地轉換成各種幀頻格式，不會引入由多次轉換所造成的人為圖像損失，通過簡單的行內插技術就可轉換成任一種行頻格式。圖示出如何用重復一場或幀的方式將/（或）轉換成/（或）格式。這種處理方法對某一運動速度和方向會產生可察覺的畫面抖動，這種抖動是由于幀或場的重復而造成的，但對幀膠片格式到制轉換時，抖動是不明顯的。如轉換到幀格式需有的速度變化，這種變化將影響節目的時長，同時有一點聲音的偏移。 節目制播系統 通常電視廣播系統只有一種或兩種圖像格式發送到用戶，因此廣播系統組成比后期制作系統簡單，

11、而目前大部分廣播系統只傳輸一種圖像格式，可見要開展數字電視廣播（/），必然會增加廣播系統的復雜程度。 在數字電視廣播環境下，高清晰度電視（）和標準清晰度電視（）將在同一個系統廣播，相應的節目制播系統構成可簡可繁，簡單講只需在系統的輸入和輸出端加入上變換或下變換器。如對每種圖像格式都分別進行節目制作和傳輸，系統構成將比較復雜。圖給出一種模擬廣播向數字廣播過渡時期的綜合節目制播系統示意圖。我們假設視頻信號的傳輸以模擬設備為主（包括衛星、微波、光纜、同軸電纜等）；節目制作有模擬設備，也有數字設備；數字播出系統，兼高清晰度電視播出。這種狀態將是每個電視廣播網都會面臨的境況，合理的系統設計將大大減少資金消耗，縮短過渡時期。 結論 格式的選擇和系統工作方式取決于廣播組織，電視觀眾只關心是否能接收到良好的電視圖像。各廣播機構應根據現有廣播系統的情況，認真研究所處的數字電視環境，兼顧經濟和社會效益，選擇適合本國或本地區的數字廣播標準與圖像