電視基礎知識

——電視的發展歷程

2021/6/271電視與報紙、廣播等其他傳播媒介最大的不同是視聽兼備，這同時也是電視最大的優勢。它聲畫并茂，將真實的現場和事件展現在電視觀眾面前，使觀眾如身臨其境，因而成為觀眾最喜聞樂見的大眾傳播媒介。另外，電視還可以借鑒吸收報刊、廣播、文學、電影等多種媒體和藝術形式的長處，不斷豐富自身的語言和表現形式。如目前比較常見的電視讀報，就是通過對報紙等平面媒體傳播形式的整合，使觀眾可以邊“看”邊“聽”報紙。

2021/6/272借助高科技手段，電視的傳播速度和覆蓋范圍都是其他媒體難以匹敵的。電視具有極強的時效性，能對正在發生的事情進行追蹤報道，衛星電視轉播和直播能夠真正實現“天涯共此時”。

2021/6/273電視還具有互動性，電視演播現場的人際交流和面向每一個家庭的播出，使眾多的觀眾參與了電視節目。觀眾還可以通過電話、手機短信等其他媒體參與電視的交流和互動。

2021/6/2741、電視傳播的序幕——“尼普柯夫圓盤”

電視的基本原理早在電報發明時代就已經被提出來：把圖像分解成像素，再把像素轉換成電信號，電信號傳送到遠方后通過接收機把它還原為圖像。1873年，英國的史密斯發現了硒的光敏性，即在有光照射的情況下導電性能增加。這種光敏材料的出現使光轉換為電信號成為可能。

2021/6/2751884年，還是一名大學生的德國發明家尼普柯夫提出了一種圖像分解方案，由此拉開了電視傳播的序幕。

尼普柯夫掃描圓盤上有一圈沿螺旋線排列的孔，當轉動圓盤時，每一個孔就呈現出圖像不同的部分，從而產生明暗程度不同的光信號。把這些光信號投射到硒光電管上，就轉換為相應的電信號。整個圓盤的轉動相當于對圖像整體進行掃描。如果在接收端設置一個同樣的尼普柯夫圓盤，并與發射端的圓盤同步旋轉，那么，通過接收端圓盤的電光轉換，可以再現原來的圖像。尼普柯夫圓盤利用了人眼的“視覺暫留”現象，當圓盤的轉速到達某一個值以后，復原的圖像就不再是斷續的圖像片斷，而是一個看起來連續的完整圖像。

2021/6/276尼普柯夫的圓盤掃描法，是解決電視機械掃描的經典方法，在電視發明史上占有重要的地位。1884年11月6日，尼普可夫把他的這項發明申報給柏林皇家專利局。他在專利申請書的第一頁這樣寫道：“這里所述的儀器能使處于A地的物體，在任何一個B地被看到。”一年后，專利被批準了，這是世界電視史上的第一個專利。專利中描述了電視工作的三個基本要素：把圖像分解成像素，逐個傳輸；像素的傳輸逐行進行；用畫面傳送運動過程時，許多畫面快速逐一出現，在眼中這個過程融合為一個完整的動作。這是以后所有電視技術發展的基礎原理，今天的電視仍然是這樣工作的。1900年，在巴黎舉行的世界博覽會上第一次使用了“電視”這個詞。可是最簡單最原始的機械電視，在20多年以后才出現。

2021/6/277貝爾德與電視的誕生

電視的誕生是與被譽為“電視之父”的英國工程師貝爾德緊緊聯系在一起的。貝爾德在“尼普柯夫圓盤”的基礎上進行了新的研究工作，于1925年發明了機械掃描式電視攝像機和接收機。

該電視裝置采用尼普柯夫圓盤進行掃描，精度為30行，掃描頻率為每秒5幅。他還采用了電子管對圖像信號進行放大。盡管復原的圖像很少、很不穩定，但確實能大體看出圖像的面貌。

2021/6/2781926年1月，貝爾德發明的機器有了明顯的改善。他立刻給英國科學皇家學會寫了一封信，請求該會實地觀察。當貝爾德從一個房間把一個辦公室勤雜工干活的活動影像傳送到另一個房間時，應邀前來的專家們一致認為，這是一件難以置信的偉大發明。贊助者也很快意識到了這項發明的市場前景是廣闊的，于是紛紛投資，成立了多家公司。2021/6/279經過不斷改進設備提高技術，貝爾德的電視效果越來越好，名聲也越來越大，引起了極大的轟動。后來“貝爾德電視發展公司”成立了，不斷推出引起轟動的表演。1927年，他用電話線成功地實現了倫敦至格拉斯哥的電視畫面傳送，全程640公里。1928年春，貝爾德又嘗試用短波傳送電視信號，利用漂浮在大西洋中的汽船，把圖像從倫敦傳至紐約。1929年，貝爾德可以實現每秒12.5幀、每幀30行的電視傳輸。這一時期的貝爾德春風得意，他的技術脫穎而出，凌駕在其他電視發明家之上。2021/6/27101936年11月2日是人類歷史上一個值得紀念的日子。這一天在倫敦亞歷山大宮，英國廣播公司（BBC）使用貝爾德的240行掃描機械電視系統，正式播出了一場規模宏大的歌舞晚會，因此，這一天被認為是世界電視的誕生日（在此之前，英國、美國等國家已經開始了電視實驗廣播，美國的第一座實驗臺出現于1928年，英國于1929年開始實驗播出），BBC也被認為是世界上第一個電視臺。當時電視的播出時間為每周13小時，傳播范圍僅限于亞歷山大宮方圓35英里以內，幾百名幸運的觀眾通過奇妙的電視匣子看到了有聲有景的魔術般的景象。幾個月后，BBC采用了新的電視設備，掃描線發展到405行，圖像更加清晰。2021/6/2711電子電視系統的出現

尼普柯夫圓盤在發明的時候還只是一個方案，當時的光電流和電壓的變化太小，而且信號放大技術還未出世，很難付諸實施。1897年，德國人布勞恩發明了一種帶熒光屏的陰極射線管，當電子束撞擊時熒光屏會發光。當時布勞恩的助手曾提出用這種管子做電視的接收管，固執的布勞恩卻認為這是不可能的。1906年，布勞恩的助手迪克曼和格拉克用這種陰極射線管來顯示線條和字母，這就是最早的電子顯像管。

2021/6/27121907年，俄國發明家羅辛將尼普柯夫圓盤與布勞恩管結合起來，設想了一種由前者發射信號、后者接收信號的電視系統。1908年，蘇格蘭工程師坎貝爾·溫斯頓進一步設計出了發射端和接收端均采用陰極射線管的方案：發射端的陰極射線管由互相絕緣的光敏元件鑲嵌而成，有待傳輸的圖像投射到陰極管時，對不同光敏元件產生不同的電荷存儲量，當用電子束對這些帶電光敏元件進行掃描時，它們放電產生不同強度的電流。坎貝爾·溫斯頓設計的發射端的陰極管，正是今天攝像管的雛形。1911年，俄羅斯圣彼得堡大學教授羅律格研制成功了世界上第一個電子束顯像管電視實用模型，并成功地顯示了第一幅簡單的電視圖像。

2021/6/2713但是由于當時的陰極管壽命短，掃描精度和速度均有限，因此一開始的電視研制工作還是沿著尼普柯夫圓盤機械掃描的思路進行。前面提到的貝爾德設計的就是機械電視系統。20世紀20～30年代電視技術的發展受制于機械掃描固有的限度，圖像不清晰、動作不連續、不自然，與實際圖像有很大差異。高質量的圖像傳輸需要高速度和高精度的掃描技術，但尼普柯夫圓盤難以勝任。人們又想起了布勞恩管，認識到坎貝爾·溫斯頓方案是電視技術發展的必由之路。

2021/6/2714美籍俄國物理學家茲沃里金開辟了電子電視的時代。早在1923年，茲沃里金就發明了電子掃描技術，5年以后的1928年茲沃里金終于將利用電子掃描來攝取圖像的光電攝像管制造出來，進行了一系列改進后，1933年，他公開發表了他的光電攝像管成果。與此同時，科學家們先后發明了電子發射管和電子接收管，實現了使電視攝像與顯像完全電子化的過程。自從電子掃描技術取代機械掃描技術，圖像分辨率就大大提高了，電子電視以其潛在的前景優勝于機械電視。1935年，英國政府在為本國選擇電視標準時，支持EMI（電子音樂工業公司）系統——一種在茲沃里金發明基礎上改進的405行掃描線電子電視系統。所以，英國電視開播不久，貝爾德的機械電視系統便遭淘汰。

2021/6/2715最初的電視錄像技術

20世紀40年代，隨著磁記錄技術的發展和磁錄音技術的日趨成熟，人們希望利用磁記錄方式完成視頻信號的存儲和復制，以解決視頻信號只能實況播出或通過電影膠片存儲的問題。實現視頻信號記錄最早是沿用錄音機中的固定磁頭（將電信號和磁信號相互轉換的部件）方式，然而視頻信號比聲音信號頻率高，而且頻帶寬，為了實現高頻記錄，最早設計的磁帶錄像機采用高速走帶的方法，為了實現寬頻記錄，則采取將視頻信號分成若干段，由多個磁頭分別記錄，重放時再合成的方法。

2021/6/2716雖然當時美國無線電公司（RCA）和英國廣播公司（BBC）分別推出了采用這種記錄方式的樣機，然而由于固定磁頭高速走帶的記錄方式磁帶消耗量大，難以實現高速穩定走帶，這種采用方式最終沒有成功，但這一工作為后來的研制工作積累了經驗。經過多年的探索和實踐，美國安培公司終于突破了視頻信號磁記錄的難點，研制出旋轉磁頭低速走帶的記錄方法：將磁頭安裝在磁鼓上，磁帶纏繞磁鼓，水平低速前進，而磁鼓反向高速旋轉，磁頭在旋轉過程中完成數據的存取工作，并于1956年推出了第一部實際應用的旋轉四磁頭廣播用錄像機，成功解決了電視節目的存儲、復制和后期制作的問題，揭開了磁帶錄像機發展的序幕。

2021/6/2717從黑白電視到彩色電視根據三基色原理，自然界中的大部分彩色都可以分解成紅、綠、藍三種基色光，而這三種基色光又可以按一定比例調配出自然界中的大部分色彩。彩色電視系統在傳送彩色圖像時，不需要傳送彩色的所有光譜信息，只要傳送三個基色信號，在接收端再對三個基色信號進行復合，便能重現彩色圖像。

2021/6/2718與黑白電視不同的只是，原來只需要發送一種信號，現在增加到三種信號。這三種信號是同時發射還是順序發射，決定了彩色電視不同的發展方向。“同時發射”可以與黑白電視機兼容，是當時公眾能夠接受的方式。

2021/6/27191940年，美籍匈牙利人彼得·戈馬在前人研究的基礎上，制成了世界上第一部彩色電視機。他將拍攝物體的色彩分解成紅、綠、藍三種顏色，然后用編碼器把它們組合成一個信號束，同時發射出去。接收時，電視機里安有解碼器，能將信號分解還原成三種顏色的光束。當這些光束同時照射到屏幕上時，奇跡出現了：玫瑰變成了紅色，樹葉變成了綠色，天空是藍的，云朵是白的……1954年，美國全國廣播公司（ABC）正式播送彩色電視節目。

2021/6/2720全球并存的3種模擬彩色電視制式

目前世界各國的電視制式不盡相同，制式的區分主要在于其幀頻的不同、分解率的不同、信號帶寬以及載頻的不同、色彩空間的轉換關系不同等等。世界上現行的模擬彩色電視制式有三種：

NTSC制、PAL制和SECAM制。這里不包括高清晰度彩色電視HDTV(High-Definitiontelevision)。

2021/6/2721NTSC制、PAL制和SECAM制都是兼容制制式。這里說的“兼容”有兩層意思：一是指黑白電視機能接收彩色電視廣播，顯示的是黑白圖像；另一層意思是彩色電視機能接收黑白電視廣播，顯示的也是黑白圖像，這叫逆兼容性。為了既能實現兼容性又要具有彩色特性，彩色電視系統應滿足幾方面的要求：必需采用與黑白電視相同的一些基本參數，如掃描方式、掃描行頻、場頻、幀頻、同步信號、圖像載頻、伴音載頻等；必須將攝像機輸出的三基色信號轉換成一個亮度信號，以及代表色度的兩個色差信號，并將它們組合成一個彩色全電視信號同時進行傳送。

2021/6/2722有線電視的局部覆蓋

有線電視（CATV）的最初形式是共用天線系統，起源于1950年美國的偏遠地區。是在電視覆蓋區的邊緣地帶，選擇有利地形和干擾小的場所，架設性能優良的電視接收天線，把收到的優質信號經過放大、處理后，用電纜分配給用戶，這樣就形成了多個電視用戶共用一套接收天線的接收形式。隨著技術的不斷發展，共用天線系統逐漸超越了單純接收的功能，開始自制節目并進行現場直播，形成了一套獨立完整的有線電視廣播體系。70年代后期衛星電視出現后，天上的衛星電視廣播和地面有線系統結合，使有線電視得到迅速發展。“無線上星、有線入戶”逐漸成為電視傳播的主要形式。

2021/6/2723有線電視的發展經歷了三個階段，第一階段是共用天線電視系統。第二階段是電纜電視，用同軸電纜傳輸信號，又叫閉路電視。這兩個階段又稱為傳統有線電視系統，只能單向向用戶傳輸電視節目。被稱為第三階段的現代有線電視系統，開始于上世紀80年代后期，是一個雙向傳輸系統，可以提供交互式數字電視以及普通電話、可視電話、Internet接入等綜合性服務，從而實現視頻、數據、話音三網合一。

2021/6/2724衛星電視的全面覆蓋

衛星電視系統是以衛星轉發為主要傳輸方式的廣播系統，由于其覆蓋面積大、通信容量高、通信質量好、成本低，得到了很快發展。衛星傳輸是靠安裝在衛星上的轉發器實現的，因此這種傳輸方式的覆蓋面積很大，而且投資省，見效快。衛星傳輸所占用的頻段寬，可容納的節目套數多，信息容量大。

2021/6/2725衛星電視廣播共有三種方式。一是通過普通的通信衛星將模擬電視信號轉發到本地電視臺、有線電視網或集體接收站，然后進入千家萬戶；二是采用模擬制式的大功率電視直播衛星，直接面向家庭傳播電視信號，但是由于這種電視信號未經數字壓縮處理，每臺轉發器只能直播一路電視節目，每顆衛星一般只能直播3路電視；三是90年代初期發展起來的Ku頻段數字視頻壓縮電視直播衛星，每臺轉發器可以面向裝有0.45m口徑衛星電視接收天線的家庭直播4～8路節目，每個衛星裝有16-32個轉發器，這樣一顆衛星就可以直播100多路電視信號，這種業務也稱作衛星數字電視直播。

2021/6/2726從電視錄播到電視直播

在電視誕生之初，由于錄像技術還沒有出現，電視節目都是以直播的方式（在攝取圖像、聲音的同時進行廣播）傳播出去的，像我國第一部電視劇《一口菜餅子》。電視直播的特點是制作和廣播這兩個過程同步進行，因此，現場性、即興性、觀眾參與性都十分明顯。

2021/6/2727錄像技術的產生和成熟使電視錄播成為一種普遍的節目制作方式，電視節目制作的方式也日趨多樣化。第一種是ENG方式，也就是使用便攜式攝像、錄像設備來采集電視新聞。第二種EFP方式，稱為電子現場制作。第三種是ESP方式，主要是指演播室錄像制作。各種錄像制作方式使得電視節目的制作更加得心應手，也產生了很多電視劇、電視專題、電視紀錄片等精品，這都得益于錄像制作的一整套創作方式。

2021/6/2728隨著電視制作技術的不斷發展和新的數字設備廣泛應用，電視直播越來越顯示出新的魅力。電視直播可以分為現場直播和演播室直播兩種形式。現場實況直播常用作電視新聞報道，如對一些突發事件的目擊報道等。實況直播的方式還大量運用在演播室節目中。目前，世界上大多數電視臺的新聞節目、訪談節目、教育節目和綜藝節目，例如我國中央電視臺的《綜藝大觀》和節日晚會等，都采用這種形式。電視直播的形式大大增強了電視節目的時效性。2021/6/2729除了電視錄播和電視直播之外，電視轉播也是電視節目的一種播出方式。電視轉播包括兩種方式：一是電視臺在自己的節目時間內播出其他臺的節目，可以同步播出，也可以錄像播出，例如，大部分地方臺每天晚上七點都會播出中央電視臺的《新聞聯播》節目；另一種方式是有的地區距當地電視臺距離較遠，本身沒有制作節目的職權和能力，利用高山或高塔架設天線，設立廣播電視信號發射臺（差轉臺），把收到的指定電視臺的電視節目信號放大并轉發出去，從而擴大節目的覆蓋面。

2021/6/2730從模擬電視到數字電視

電視在經歷了從黑白到彩色的第一次變革后，并沒有停止發展的腳步，目前在全球范圍內正經歷著從模擬電視到數字電視的第二次革命。所謂數字電視指從電視節目采集、制作、存儲、播出到發射、傳輸、接收全部采用數字編碼與數字傳輸技術的新一代電視系統。由此可見，數字電視不僅僅指我們日常所用的電視機，數字電視機只是數字電視的終端接收設備。

2021/6/2731從模擬電視到數字電視的遷移，不僅僅是模擬方式到數字方式的變化，還意味著新的功能、新的服務和更好的性能。就像移動通信的數字化不僅使通話更清晰，還催生了短信服務、多媒體服務一樣，在數字電視這個平臺上，個性化、互動性的服務不斷涌現，進而成為一個綜合性的多媒體家庭信息服務平臺，包括單向數字電視廣播；單向數據應用，如軟件在線升級、數據廣播、股票信息廣播等；交互式多媒體應用，如視頻點播、電視會議、電視商務等，使觀看者變成使用者。

2021/6/2732在我國，廣電主管部門為數字電視的發展制定了明確的時間表。2005年，衛星傳輸全部實現數字化，有線電視網及省級以上臺基本實現數字化，全國將有四分之一左右的電視臺發射和傳輸數字電視信號；2010年，廣播影視節目制作、播出以及衛星、有線傳輸實現數字化，地面電視基本實現數字化，數字電視接收機得到普及；2015年將停止模擬電視的播出，全面實現數字化。根據廣電總局的相關文件，我國實現從模擬電視到數字電視的轉換主要途徑有兩種：一是有線電視數字化，二是數字直播衛星，其中以有線電視數字化為主要發展方向。

2021/6/2733交互電視的出現交互電視是電視數字化和網絡化的產物，在西方國家已經是一種較為普及的電視收看方式。交互電視完全改變了電視觀眾被動接受的模式，它可以與觀眾進行雙向交流，使觀眾主動地、帶選擇性的獲取各種信息，包括電視節目。這時，“觀眾”變成了“用戶”。

2021/6/2734安裝了機頂盒的電視用戶可以利用遙控器、紅外遙控鍵盤等手段操控普通電視機（也可以用數字電視機代替機頂盒+普通電視機作為終端），在觀看電視節目的同時，上傳自己的要求，選擇電視臺提供的相關內容和服務，參與到節目中去。

2021/6/2735首先，交互電視可以提供與正在播出的節目有關的各種資料，包括背景材料的增值服務。如體育運動的各種統計資料、新聞的背景材料等，甚至為那些電視連續劇迷們偶爾錯過一集而設置的“上集情節提要”之類。英國天空數字電視臺在足球直播現場架有多臺攝像機，每一位觀眾可隨意選擇不同機位攝像機拍攝的不同角度圖像。

2021/6/2736其次，交互電視可以擴展到家庭購物、雙向電視游戲、視頻點播、電視會議、遠程教學與培訓等多個領域。再次，用戶在享受電視服務的同時又可以上網，同其他觀眾一起玩游戲、獲取信息、網上購物、發送郵件等，還可以進行銀行、證券、遠程教育等方面的活動。

2021/6/2737數字高清電視技術的成熟

傳統的彩色電視播建立在黑白電視基礎之上，為了能與黑白電視制式兼容采用了很多技術。盡管這些措施解決了兼容性問題，但同時也帶來了很多弊端，如亮度信號和色度信號之間相互串擾等等。隨著電視的普及和觀眾欣賞要求的不斷提高，傳統彩色電視所提供的圖像質量已無法滿足人們的要求。人們希望電視圖像的質量能夠接近35mm膠片的影像質量。針對這一目標，各國開始了新一代電視的研究，這就是高清晰度電視HDTV。

2021/6/2738高清晰度電視的發展歷史可分為兩個階段：模擬高清晰度電視和數字高清晰度電視。目前所說的高清電視一般指“數字高清晰度電視”。2021/6/2739發展迅速的電視攝像機技術和日新月異的電視錄像技術攝像機技術的發展只有幾十年的歷史，但變化之快令人瞠目。攝像機有幾個明顯的技術發展階段：黑白攝像機、單管彩色攝像機、三管彩色攝像機、CCD攝像機、數字攝像機、數字高清晰度攝像機。

2021/6/2740電視錄像技術的應用晚于攝像機技術，但發展速度很快，錄像格式層出不窮，但基本是沿著從模擬信號記錄到數字信號記錄的道路前進的。2021/6/2741電視機的發展變化

1928年，“第五屆德國廣播博覽會”在柏林隆重開幕。其中最引人注目的新發明——電視機，第一次作為公開產品出現在人們的面前。從此，人們的生活進入了一個神奇的世界。

2021/6/274250年代法國的電視機2021/6/2743最早的電視機是采用尼普可夫圓盤的機械電視機，但顯示的圖像相當粗糙，圖像模糊不清，無法再現精細的畫面。機械電視的這一致命弱點困擾著人們，人們試圖尋找一種能同時提高電視的靈敏度和清晰度的新方法，于是，使用陰極射線管（簡稱CRT）的電子電視機應運而生。

2021/6/2744隨著彩色電視技術的出現，彩色CRT電視機進入市場。隨后，電視機技術獲得了驚人的發展，從電子管電視機、晶體管電視機迅速發展到集成電路電視機，電視家族迅速興旺發達起來，電視機的數量急劇增長。

2021/6/2745隨著技術的發展和市場需求的提高，電子電視機也暴露出自身的弱點，這就是整機厚度較大。CRT電視機用接收到的電視信號控制陰極射線管的電子槍，發射出相應強度的電子束，電子束撞擊熒光屏就會發光，但是CRT的電子槍和熒光屏之間必須有足夠長的距離供電子束偏轉，而且屏幕尺寸越大，這個距離要求就越長，顯象管的厚度越大。為了解決這一問題，平板顯示器被研發出來。這類顯示器件在進行電光轉換時不需要電子束的參與，因而也就沒有電子槍，整機結構很薄，像一個平板，因而得名。目前常用的平板顯示器有液晶顯示器（LCD）和等離子顯示器（PDP）。

2021/6/2746廣播電視技術的迅猛發展迎來了數字電視時代，作為電視節目接收終端的電視機也開始利用數字技術。數字電視機分為數字化電視機和全數字電視機兩種。數字化電視機接收的圖像、伴音信號仍然是模擬信號，只是利用了一些數字技術改進和提高圖像及伴音質量，并增加一些功能，還不是真正意義上的數字電視機。而全數字電視機接收和處理的圖像、伴音信號都是數字信號。

2021/6/2747隨著社會的發展，普通電視的顯示效果已逐漸不能滿足人們的要求，高清晰度電視機出現了。高清晰度電視機的圖像清晰度在水平和垂直方向均為普通電視機的2倍以上，所以信號還原效果好，16:9的畫面寬高比也比普通電視更符合人眼的視覺特性。目前，伴隨著微電子和數字技術的突飛猛進，電視正在向智能化、多功能和多用途化邁進。

2021/6/2748電視采編設備的全面數字化

全數字電視是指整個電視系統的數字化，即數字化制作、數字化發射、數字化傳輸和數字化接收。從上世紀70年代開始，廣播電視領域開始向數字化過渡，目前全數字電視廣播標準已建立（如歐洲的DVB系統、美國的ATSC系統、日本的ISDB系統