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模擬電視宣告退出 全面數(shù)字化時(shí)代是不是來了
2020-12-18 13:54:38來源: 科技日?qǐng)?bào)

2020年即將結(jié)束,和它一起離我們遠(yuǎn)去的,還有陪伴幾代中國(guó)人成長(zhǎng)的模擬電視。

11月30日晚上11時(shí)59分,香港終止模擬電視廣播,并于12月1日正式進(jìn)入全面數(shù)碼電視廣播時(shí)代。而根據(jù)今年7月國(guó)家廣播電視總局下發(fā)的《關(guān)于按規(guī)劃關(guān)停地面模擬電視有關(guān)工作安排的通知》,全國(guó)各地的中央臺(tái)節(jié)目地面模擬電視信號(hào)于8月31日前,地方節(jié)目的地面模擬電視信號(hào)于12月31日前完成關(guān)停,特殊情況最遲于2021年3月31日前完成關(guān)停。

從模擬到數(shù)字,是電視技術(shù)的一次關(guān)鍵升級(jí),在我們邁入全面數(shù)字電視之際,模擬電視也要永遠(yuǎn)退出歷史舞臺(tái)。數(shù)字電視與模擬電視相比有哪些優(yōu)勢(shì)?模擬電視全面退場(chǎng)后,空余的頻譜信號(hào)又將發(fā)揮出怎樣的價(jià)值?

數(shù)字編碼帶來更高傳輸效率

據(jù)了解,模擬信號(hào)是指用連續(xù)變化的物理量所表達(dá)的信息,其信號(hào)的幅度、頻率或相位會(huì)隨時(shí)間出現(xiàn)連續(xù)變化。例如溫度、濕度、電流、電壓等,這些物理量在一定的時(shí)間范圍內(nèi)可以有無限多個(gè)不同的取值,它們都可以用模擬信號(hào)來表示。模擬信號(hào)傳輸過程中,需要先把信息信號(hào)轉(zhuǎn)換成幾乎“一模一樣”的波動(dòng)電信號(hào)(因此稱為模擬信號(hào)),再通過有線或無線的方式傳輸出去,電信號(hào)被接收后,通過接收設(shè)備即可還原成信息信號(hào)。

模擬信號(hào)的廣泛應(yīng)用始于20世紀(jì)初期,在當(dāng)時(shí)的電話系統(tǒng)中,聲音信號(hào)被轉(zhuǎn)化為電信號(hào),然后沿著導(dǎo)線傳送出去,被位于另一端的接收設(shè)備偵測(cè)解析。在這個(gè)過程中,傳送的距離越遠(yuǎn),電信號(hào)就變得越弱,加上線路中的噪音干擾,會(huì)讓通話質(zhì)量大幅下降。

為了解決這個(gè)問題,信息論的創(chuàng)始人克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)提出了一個(gè)方案:將語言轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單代碼,檢測(cè)音頻信號(hào)之后進(jìn)行采樣,將每個(gè)采樣點(diǎn)的波動(dòng)頻率數(shù)值轉(zhuǎn)化為由0和1組成的編碼,形成一長(zhǎng)串編碼后,再沿著線路傳遞。通過這種編碼方法,接收端可以重構(gòu)原始音頻信號(hào)。這就是數(shù)字信號(hào)的雛形。后來,除了聲音之外,文本和圖像也可以被編碼為0和1進(jìn)行傳輸。

那么模擬電視信號(hào)跟數(shù)字電視信號(hào)又有什么區(qū)別呢?

“模擬電視信號(hào)主要由圖像信號(hào)和伴音信號(hào)組成,通過調(diào)幅和調(diào)頻方式調(diào)制在射頻載波上,接收機(jī)分離接收信號(hào)后,分別將圖像信號(hào)和伴音信號(hào)放大,最后通過顯像管和揚(yáng)聲器解碼轉(zhuǎn)換,呈現(xiàn)出我們所看到的電視節(jié)目。”上海交通大學(xué)圖像通信與網(wǎng)絡(luò)工程研究所副所長(zhǎng)宋利告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

而數(shù)字電視信號(hào)則是從信源開始,將圖像畫面的每一個(gè)像素、伴音的每一個(gè)音節(jié)都通過二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行編碼,經(jīng)過信源壓縮編碼和信道編碼后,以比特率的形式進(jìn)行發(fā)射、傳輸,接收端解碼后便可復(fù)原圖像和聲音。

“本質(zhì)上,在有限帶寬下,數(shù)字信號(hào)能夠比模擬信號(hào)傳輸更多的信息。傳輸效率和頻譜利用率更高。傳輸?shù)男畔⒍嗔?,電視的聲音和畫面質(zhì)量自然就更好。”宋利舉例說,1個(gè)8MHz帶寬的地面模擬電視頻道只能傳輸1套節(jié)目,而地面數(shù)字電視采用數(shù)字壓縮技術(shù),在同樣8MHz帶寬下可以傳輸多套廣播電視節(jié)目。

模擬電視屏幕上的“雪花”是很多人的記憶,其實(shí)這些“雪花”的學(xué)名叫“噪點(diǎn)”。當(dāng)電視機(jī)的天線在接收信號(hào)時(shí),會(huì)意外拾取外界的電子噪聲和輻射電磁噪聲,在屏幕上顯示為流動(dòng)的隨機(jī)像素點(diǎn),同時(shí)伴隨著刺耳的噪聲。地面數(shù)字電視則不會(huì)出現(xiàn)模擬電視中常見的“雪花”現(xiàn)象,因?yàn)樗木幋a傳輸方式更可靠,抗干擾能力強(qiáng),接收靈敏度更高,因而能夠提供更高清晰度的電視節(jié)目。

全面數(shù)字化還面臨雙重制約

從模擬電視切換到數(shù)字電視,不只是新舊技術(shù)的更迭,更是數(shù)字化浪潮下的一種必然。早在1999年我國(guó)建國(guó)50周年的大閱兵儀式上,現(xiàn)場(chǎng)直播就使用了全高清數(shù)字電視。“數(shù)字電視的相關(guān)技術(shù)出現(xiàn)較早,但模擬電視的淘汰和數(shù)字電視的規(guī)模化、商業(yè)化應(yīng)用是一個(gè)緩慢過程。”宋利說。

由于各國(guó)地理環(huán)境差異較大,加上傳輸中存在信號(hào)遮蔽效應(yīng)以及移動(dòng)接收等考驗(yàn),地面數(shù)字電視在標(biāo)準(zhǔn)制定和選取時(shí)必須考慮現(xiàn)實(shí)狀況。所以,自然環(huán)境與技術(shù)的雙重制約在一定程度上延緩了大多數(shù)國(guó)家地面數(shù)字電視信號(hào)傳輸?shù)耐七M(jìn)。

據(jù)了解,數(shù)字電視信號(hào)的傳輸方式主要分為有線傳輸、地面?zhèn)鬏敽托l(wèi)星傳輸3種。宋利解釋說:“對(duì)于數(shù)字電視信號(hào)來說,有線傳輸方式的衰減率相對(duì)較低,而地面信號(hào)傳輸或衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)竭_(dá)室內(nèi)后,會(huì)存在一定的穿透損失,導(dǎo)致信號(hào)嚴(yán)重衰減。而且在移動(dòng)場(chǎng)景下,多普勒效應(yīng)也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)衰減。”

宋利認(rèn)為,隨著4K/8K高清電視成為主流趨勢(shì),傳輸數(shù)字電視信號(hào)需要更高帶寬,所以必須拓寬頻譜資源,解決有限帶寬下傳輸效率不足的問題。“例如發(fā)展NOMA技術(shù)(非正交多址接入技術(shù))、太赫茲傳輸技術(shù)、空天地一體化等更先進(jìn)的傳輸技術(shù),同時(shí)要研發(fā)更先進(jìn)的電子元器件以形成新的解決方案。”宋利說。

優(yōu)化數(shù)字電視體驗(yàn),要做的還有很多。“比如,讓更多城市建筑采用公用天線,從而有效解決固定電視接收的穿透損失問題;融合地面廣電信號(hào)傳輸和移動(dòng)通信兩張網(wǎng)絡(luò),從而實(shí)現(xiàn)在地面廣電傳輸丟包(數(shù)據(jù)包傳輸過程中出現(xiàn)丟失)時(shí)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為其補(bǔ)包,而廣電網(wǎng)絡(luò)憑借其天然的共性效率,可以為移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)分擔(dān)流量,提升數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在價(jià)值。”宋利說,“無感補(bǔ)包能更好地提升數(shù)字電視在移動(dòng)場(chǎng)景下的體驗(yàn),而通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的個(gè)性化交互可以激發(fā)地面數(shù)字電視的活力。”

廣電與通信深度融合成為趨勢(shì)

在今年上半年,工業(yè)與信息化部印發(fā)了《關(guān)于調(diào)整700MHz頻段頻率使用規(guī)劃的通知》,指出“將700MHz頻段規(guī)劃用于移動(dòng)通信系統(tǒng),為5G發(fā)展提供寶貴的低頻段頻譜資源,可推動(dòng)5G高、中、低頻段協(xié)同發(fā)展”。

據(jù)了解,騰挪出來的這部分頻譜資源屬于低頻段,非常優(yōu)質(zhì)。“這段頻譜的傳輸和接收器件制作較容易且成本低,可以給移動(dòng)通信系統(tǒng)帶來更為豐富的傳輸資源。反觀之,使用超高帶寬(比如太赫茲,毫米波)時(shí),相關(guān)器件、材料的制作難度和成本較高。”宋利表示。

在12月7日舉行的700MHz技術(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研討會(huì)上,中國(guó)廣播電視網(wǎng)絡(luò)有限公司副總經(jīng)理曾慶軍表示,中國(guó)廣電如何與傳統(tǒng)三大運(yùn)營(yíng)商避免同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng),形成差異化發(fā)展,是一個(gè)重大課題,中國(guó)廣電找到的突破點(diǎn)是5G NR廣播。

據(jù)了解,5G NR是基于數(shù)字多載波調(diào)制方法的全新空口設(shè)計(jì)的全球性5G標(biāo)準(zhǔn),也是下一代非常重要的蜂窩移動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)。5G NR廣播不改變5G的傳輸層、物理層現(xiàn)有的體系,利用5G現(xiàn)有的NR信道進(jìn)行5G網(wǎng)絡(luò)部署,是5G技術(shù)與廣電業(yè)務(wù)的結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)5G廣播與5G通信網(wǎng)絡(luò)一體化。相比傳統(tǒng)廣播技術(shù),其功能更全面,適配的應(yīng)用場(chǎng)景也更廣。

據(jù)悉,今年10月,中國(guó)廣電已經(jīng)聯(lián)合華為等廠商成功進(jìn)行了5G NR廣播實(shí)驗(yàn)。

“利用廣播電視發(fā)射塔和移動(dòng)基站,即利用5G調(diào)制和信道方式以及5G組波和單波的模塊播出數(shù)字電視。對(duì)整個(gè)廣電行業(yè)來說,是一個(gè)重要的發(fā)展技術(shù)選擇。”曾慶軍說,該項(xiàng)技術(shù)成熟后,未來無論哪家運(yùn)營(yíng)商的5G終端都可以免費(fèi)接收廣播電視節(jié)目。(實(shí)習(xí)記者 代小佩)

關(guān)鍵詞: 模擬電視 全面數(shù)字化

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