電視
開放分類:電子學名詞
電視機的發明者是貝爾德 。1923年的一天,一個朋友告訴貝爾德:“既然馬可尼能夠遠距離發射和接收無線電波,那麼發射圖像也應該是可能的。”這使他受到很大啟發。貝爾德決心要完成“用電傳送圖像”的任務。他將自己僅有的
一點財產賣掉,收集了大量資料,並把所有時間都投入到研製電視機上。1925年10月2日是貝爾德一生中最為激動的一天。這天他在室內安上了一具能使光線轉化為電信號的新裝置,希望能用它把比爾的臉顯現得更逼真些。下午,他按動了機上的按鈕,一下子比爾的圖像清晰逼真地顯現出來,他簡直不敢相信自己的眼睛,他揉了揉眼睛仔細再看,那不正是比爾的臉嗎?那臉上光線濃淡層次分明,細微之處清晰可辨,那嘴巴、鼻子,那眼睛、睫毛,那耳朵和頭髮,無一不一清二楚。貝爾德興奮得一躍而起,此記得浮現在他腦際的只有一個念頭趕緊找一個活的比爾來,傳送一張活生生的人臉出去。貝爾德樓底下是一家影片出租商店,這天下午,店內營業正在進行,突然間樓上“搞發明的傢伙”闖了進來,碰上第一個人便抓住不改。那個被抓的人便是年僅15歲的店堂小廝威廉·台英頓。幾分鐘之後,貝樂德在“魔鏡”里便看到了威廉·台英頓的臉——那是通過電視播送的第一張人的臉。接著,威廉得到許可也去朝那接收機內張望,看見了貝爾德自己的臉映現在屏幕上。實驗成功了!接著,貝爾德又邀請英國皇家科學院的研究人員前來觀看他的新發明。1926年1月26日,科學院的研究人員應邀光臨貝爾德的實驗室,放映結果完成成功,引起極大的轟動。這是貝爾德研製的電視第一天公開播送,世人將這一天作為電視誕生的日子。電視,television,利用電子設備傳送活動圖像的技術,電視利用人眼的視覺殘留效應顯現一幀幀漸變的靜止圖像,形成視
覺上的活動圖像。是重要的廣播和通信方式,即電視接收機。
電視系統的發送端把景物的各個微細部分按亮度和色度轉換為電信號後,順序傳送。在接收端按相應的幾何位置
顯現各微細部分的亮度和色度來重現整幅原始圖像。電視首先在廣播上得到應用,後又逐步推廣於工業、軍事、通信、醫療和科研等方面(見應用電視)。人們通過電視可以看到遠距離處、不可到達的深海或核反應堆內部的即時景像。在沒有光照或光照極微的地方,微光電視或紅外電視能把人眼覺察不出的景像顯示出可見的電視圖像。數字電視和IPTV是中國電視領域採用的最新先進技術,到2015年,全國將停播模擬電視信號,取而代之的就是數字信號。
1884年,德國科學家PG尼普科夫發明螺盤旋轉掃描器,用光電池把圖像的序列光點轉變為電脈衝,實現了最原始
的電視傳輸和顯示。1925年美國CF詹金斯和1926年英國JL貝爾德相繼實現影像粗糙的機械掃描電視系統。到1932年,人們改進了美國VK茲沃雷金1923年發明的光電攝像管。PJ范思沃恩於1930年發明的電子掃描系統和RCA公司電子束顯像管的改進,使電視進入了現代階段。1937年在英國,1939年在美國開始了黑白電視廣播。到50年代初期,黑白電視廣播開始在各國普及。中國在1958年開始黑白電視廣播。後來,人們根據紅、綠、藍三種基色光相加可得到不同彩色感覺的原理,開始彩色電視的研究。美國最先試播一種與黑白電視不兼容的順序制彩色電視,到1953年採用了NTSC兼容制彩色電視制式,1954年正式廣播。聯邦德國、法國相繼於1963年、1966年確定了兼容的PAL與SECAM彩色電視制式,與美國的NTSC制式並列為世界三種彩色電視制式,分別在世界各國和各地區得到採用。大多數國家從60年代後期轉向彩色電視廣播,中國從70年代初開始發展彩色電視廣播,採用PAL-D,K制式。
電視信號從點到面的順序取樣、傳送和復現是靠掃描來完成的。各國的電視掃描制式不盡相同,在中國是每秒25幀,每
幀625行。每行從左到右掃描,每幀按隔行從上到下分奇數行、偶數行兩場掃完,用以減少閃爍感覺。掃描正程中傳送圖像信息。當掃描電子束從上一行正程結束返回到下一行起始點前的行逆程回掃線,以及每場從上到下掃完,回到上面的場逆程回掃線均應予以消隱。在行場消隱期間傳送行場同步信號,使收、發的掃描同步,以準確地重現原始圖像。
是將景物的光像聚焦於攝像管的光敏(或光導)靶面上,靶面各點的光電子的激發或光電導的變化情況隨光像各點的亮度而異。當用電子束對靶面掃描時,即產生一個幅度正比於各點景物光像亮度的電信號。傳送到電視接收機中使顯像管屏幕的掃描電子束隨輸入信號的強弱而變。當與發送端同步掃描時,顯像管的屏幕上即顯現發送的原始圖像。
電視信號傳輸分配的過程,以轉播其他城市中的實況為例,一般從攝像機、電視中心或轉播車,再經微波中繼線路、發射台,最後到用戶電視接收機。此外,電視廣播衛星和電纜電視也分別是全國性和城市區域性電視傳輸分配的有效手段。
各國的電視信號掃描制式與頻道帶寬不完全相同,按照國際無線電諮詢委員會(CCIR)的建議用拉丁字母來區別。如M代表每秒30幀、每幀525行,視頻帶寬4.2兆赫、加上調頻伴音和調幅視頻的殘留下邊帶的總高頻帶寬是6兆赫;D,K代表每秒25幀、每幀625行,視頻帶寬6兆赫,高頻帶寬8兆赫。將視頻基帶的全電視信號連同伴音信號分別調製到甚高頻(VHF)或超高頻(UHF)頻段上進行廣播發射。
國際上劃分給電視廣播用的頻段在甚高頻有Ⅰ、Ⅲ頻段,在超高頻有Ⅳ、Ⅴ頻段。電視頻道則是某一路電視廣播的頻率佔有的標稱頻道位置。各國採用的電視標準不同,頻道劃分也不同。在中國 ,Ⅰ頻段48.5~92兆赫,分為第1~5頻道;Ⅲ頻段167~233兆赫,分為第6~12頻道。Ⅳ頻段470566兆赫,分為第13~24頻道;Ⅴ頻段606~958兆赫、分為25~68頻道。每個頻道佔有的頻率間隔是固定的。中國的625行25幀D,K制式的標準,其中圖像信號對圖像載頻進行調幅,為保持低頻的相位特性而採用殘留邊帶形式。部分抑制下邊帶後的圖像信號頻帶相對於是-0.75 6兆赫,伴音信號對伴音載頻進行調頻,伴音載頻比圖像載頻固定高6.5MHz,調製後的伴音信號頻率範圍相對於為±0.25兆赫。這樣每個電視頻道共佔用8兆赫的頻率範圍。
除包括相同於黑白電視的掃描、信道等以拉丁字母來區別的製式內容外(表2[各國電視制式有關標準(CCIR建議470-1,
報告624-2)]),還根據發、收端對三基色信號的不同編碼、解碼方式構成不同的彩色電視制式。廣播彩色電視制式要求和黑白電視兼容,也就是黑白電視機能收彩色電視廣播,彩色電視機也能收黑白電視廣播,但收到的都是黑白圖像和伴音。為此,彩色電視根據相加混色法中一定比例的三基色光能混合成包括白光在內的各種色光的原理,同時為了兼容和壓縮傳輸頻帶,一般將紅 (R)、綠 (G) 、藍(B)三個基色信號組成亮度信號(Y)和藍、紅兩個色差信號(BY)、(RY),其中亮度信號可用來傳送黑白圖像,色差信號和亮度信號相組合可還原出紅、綠、藍三個基色信號。因此,兼容制彩色電視除傳送相同於黑白電視的亮度信號和伴音信號外,還在同一視頻頻帶內同時傳送色度信號。色度信號是由兩個色差信號對視頻頻帶高頻端的色副載波進行調製而成的。為防止色差信號的調製過載,將藍、紅色差信號(BY)、(RY)進行壓縮,經壓縮後的藍、紅色差信號用U、V表示。
1954年美國正式廣播的一種兼容彩色電視制式,也用於加拿大、日本等國。NTSC是美國國家電視制式委員會(National Television System Committee)的縮寫。這種制式根據人眼分辨藍、品紅之間顏色細節的能力最弱,而分辨紅、黃色之間顏色細節的能力最強的視覺特性,採用藍、品紅之間的色差信號Q和紅、黃之間的色差信號I來代替藍、紅色差信號U和V。用Q、I色差信號分別對初相角為33°和123°的兩個同頻色副載波進行正交平衡調幅,以便於解碼分離和抑制副載波,調製後的兩個色差信號經混合組成色度信號。為在接收端對色度信號進行同步檢波,須在發送端利用行消隱期間送出色同步信號。這種制式的特點是解碼線路簡單,成本低。
1963年聯邦德國為降低NTSC制的相位敏感性而發展的一種制式,於1967年正式廣播,也用於英國和中國等國。PAL是相位逐行交變(Phase AlternationLine)的縮寫。這種制式用U、V色差信號分別對初相位為0°和90°的兩個同頻色副載波進行正交平衡調幅,並把V分量的色差信號逐行倒相。這樣,色度信號的相位偏差在相鄰行之間經平均而得到抵消。這種制式特點是對相位偏差不甚敏感,並在傳輸中受多徑接收而出現重影彩色的影響較小。
1967年在法國正式廣播,也是為改善NTSC制的相位敏感性而發展的一種兼容彩色電視制式,還用於蘇聯和一些東歐國家。SECAM是順序傳送彩色和存儲(Squential Couleur Mmoire)的縮寫,[kg2]是在同時傳送亮度、色度信號的情況下,發送端對紅、藍色差信號分別逐行依次傳送。但在接收端解碼時,需要同時有亮度和紅、藍色差信號才能還原出紅、綠、藍三基色信號,因此在接受解碼器中利用延遲線將收到的其中一個色差信號儲存一行的時間,再與下一行收到的亮度(已在發端延遲一行)和另一個色差信號一起組成三個用作解碼的信號。色度信號由紅、藍兩個色差信號分別對有一定頻率間隔的兩個色副載波調頻而成。這種制式的特點是受傳輸中的多徑接收的影響較小。
電視視頻基帶內傳輸圖像的複合信號。黑白電視的全電視信號包括:掃描逆程期間的行(水平)、場(垂直)掃描同步和消
隱信號、掃描正程時間的黑白亮度信號。其中同步信號使收發的掃描同步,以保證接收圖像的穩定重現;消隱信號用來消除回掃亮線乾擾;黑白亮度信號供黑白或彩色電視機接收黑白電視圖像。彩色電視的全電視信號(圖2 [彩色全電視信號行波形示例])除有同於黑白電視的內容外,還有色同步信號和色度信號。其中色同步信號在掃描逆程期間傳送, 在NTSC制和PAL制中,它提供接收解碼器所需色副載波的頻率和相位基準,在SECAM制中,它作為行順序識別信號。色度信號在掃描正程期間和黑白亮度信號同時傳送, 它佔用視頻基帶的高頻端少部分。經解調得到兩個色差信號,黑白亮度信號佔用視頻基帶自低頻以上的大部分,除供黑白電視機接收黑白圖像,還和兩個色差信號一起進入矩陣網絡,還原成紅、綠、藍三基色信號,放大後送到彩色顯像管顯示彩色圖像。
70年代以來,由於固體電路和數字技術的進展,音頻視頻信號的數字編碼和處理以及衛星技術的應用,開闢了電視技術的新方式。在數字控制方面有:連續廣播過程的自動控制、磁帶編輯系統、演播室燈光程序系統、攝像機自動調整、自動重演的切換-特技系統、電視藝術作畫、計算機動畫系統等。數碼化視頻設備方面有:制式標準轉換器、電子靜止圖像庫、幀同步機、時基校正器、視頻降噪器等。輕小型化、多功能化的設備系統推動了電子新聞採訪和電子現場節目製作的發展。另外,衛星傳輸技術、電纜分配系統、家用電視系統、採用電荷耦合器件的全固體化攝像機、文字廣播、電視數據、接收機採用數字技術、大屏幕(投影)電視、高清晰度電視、立體電視等新技術的進展,更擴大了電視的應用範圍。
一個國家或地區內分佈設置的電視發射、節目製作和節目傳輸交換設施的總的組合體系。其中,電視發射台廣播發射電視信號,其設置根據政治、經濟、文化要求和人口、地形等條件進行合理分佈;電視中心(包括電視錄像車、轉播車等)製作節目;電信局的電視控制中心通過微波通信網絡進行城市間的節目傳輸交換。不少國家利用通信衛星傳送電視節目,增大了城市間與州際節目傳輸交換的靈活性。小功率轉發台或電纜電視則是用作區域性電波覆蓋或廣播業務的補充形式。部分國家將於80年代中期發射直播衛星,並生產家用的接收裝置,用於實現衛星電視廣播的個體接收,即由各家各戶直接接收廣播衛星的電視信號,形成全國范圍的衛星直播覆蓋。
在中國,電視網由中央、省、市、縣四級(包括電視發射和節目製作交換)構成,四級混合覆蓋,以形成全國統一的電視網。電視網的基本單位是電視台,它包括:電視發射台、電視中心和管理機構。用以佈網的電視發射台有大功率(1~30千瓦)、中功率(100瓦300瓦)和小功率(≤50瓦)的三種,以中、小功率的為主。在具有大、中功率電視發射台的各電視台間,一般通過微波通信網進行節目傳輸交換。小功率發射台主要是接收大、中功率發射台的信號進行轉發。中國的衛星電視廣播主要是利用地面電視網點接收直播衛星的電視信號進行轉發或分配的直播衛星集體接收系統。
數字電視和IPTV是中國電視領域採用的最新先進技術。從節目製作、編輯到傳輸、播放、接收均採用數字技術,具有清晰度高、存儲方便快捷、信號穩定、可與用戶互動等優點。數字電視、高清電視作為當今廣電行業發展的方向,
到2015年,全國將停播模擬電視信號,取而代之的就是數字信號。
IPTV的主要特點是交互,及Inter網內業務的擴充,可以非常容易地將電視服務和互聯網瀏覽、電子郵件,以及多種在線信息諮詢、娛樂、教育及商務功能結合在一起,是電信網、廣電網和互聯網三網合一的最大切入點,在未來的競爭中處於優勢地位。包括運營商、內容提供商、設備商、終端廠商在內的產業鏈各個環節均在積極推動IP產業的發展。雖然受到金融危機影響,但2008年全球IPTV用戶仍呈大幅增長態勢,這得益於豐富體驗獲得受眾青睞和各國政策的推動,表明IPTV商業價值前景可期,大規模運營IPTV業務將成為趨 勢。經濟的持續發展、上海世博會、北京奧運會等利好因素的刺激,將使中國成為全球IPTV的最大潛在市場。
為了促進數字電視和IPTV技術的發展應用,使得兩者形成了良性互補關係,從更高的發展層面來推進電信網、廣電網和互聯網的融合,有效融匯全球範圍內廣播電視中心與傳輸覆蓋網絡領域數字化、網絡化、高清化、產業化的最新創新成果,推動數字新媒體技術、高清技術的發展,上海市經濟和信息化委員會,上海市信息服務業行業協會,上海市數字內容產業促進中心等機構於2009年12月3-5日在上海光大會展中心舉辦“2009中國(上海)國際數字電視和IPTV技術設備展覽會”
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