关于现代电视新技术的研究Word格式.docx

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1.2.1电视的诞生1

1.2.2电视的发展2

2数字电视技术3

2.1数字电视的概念和原理3

2.2数字电视机顶盒3

2.3真正的数字电视4

2.4数字电视的优点5

33D电视技术6

3.13D电视技术的原理6

3.2双眼3D成像原理7

3.33D电视的拍摄技术7

3.3.13D电视拍摄方式7

3.3.23D电视拍摄质量控制拍摄8

3.43D显示技术8

3.4.1色差式3D技术8

3.4.2偏光式3D技术9

3.4.3快门式3D技术9

3.5未来裸眼3D9

4云电视技术10

4.1云电视10

4.2云电视的技术特点10

4.3云的发展趋势11

5结束语12

参考文献13

致谢14

1绪论

1.1选题背景与目的

电视是每个家庭在生活中不可缺少的必需品。

它不仅供人们消遣娱乐，也是我们接收各种外界信息的一种重要的渠道。

随着时代的发展，科技的进步，电视也开始面向多元化发展。

在显示方面，液晶显示技术使电视看起来更加轻盈；

3D技术让用户获得了更真实的视觉体验。

另一方面，云电视技术是运用实现了观众与节目的互动，能够根据用户的需求进行针对性的服务，更人性化。

1.2国内外发展现状和已获得的研究成果

1.2.1电视的诞生

1883年圣诞节，德国的P.Nipkow发明“尼普柯夫圆盘”。

使用机械扫描方法，作了首次发射图像传送的实验。

每幅画面有24行扫描线，图像相当模糊。

“尼普柯夫圆盘”上螺旋形排列着一些孔洞，当这个盘子旋转时，通过每个孔洞可以浏览一幅图像的一行，光线透过这个孔洞照在这幅图像便完成了一次行扫描，硒光电池将图像的反射光转变成电信号，下一个孔洞顺序扫描紧挨着的那部分图像，直到完整的图像全部被扫描。

1908年，英国肯培尔•斯文顿、俄国罗申克夫提出电子扫描原理，奠定了近代电视技术的理论基础。

1923年，美籍俄国人兹沃尔金（V.K.Zworykin）发明静电积贮式摄像管，后来又发明电子扫描式显像管，这是近代电视摄像术的先驱。

1929年11月18日，Zworykin示范他的全部电子电视接收器。

1925年，英国的贝尔德（J.L.Baird）根据“尼普科夫圆盘”进行了新的研究工作，发明机械扫描式电视摄像机和接收机。

当时画面分辨率仅30行扫描线，扫描器每秒只能5次扫过扫描区，画面本身仅有2英寸高、1英寸宽。

1926年，贝尔德向英国报界作了一次播发和接收电视的表演，开创了电视技术研究的先河。

1927～1929年，贝尔德通过电话电缆首次进行机电式电视试播，并进行短波电视试验，英国广播公司开始试验播发电视节目。

1936年11月2日是一个值得纪念的日子，位于英国市郊的亚历山大宫的英国广播公司电视台开始正式播出。

这是世界上第一座正式开播的电视台，人们把这一天作为电视事业的开端。

英国正式开播的电视在开始时仍为机电系统，4个月后被电子系统取代。

1941年，美国国家电视标准委员会确定美国的电视技术标准为每秒30帧、每帧525行。

同年7月1日，美国联邦通信委员会正式批准建立美国第一座电视台全国广播公司的纽约WNBT电视台。

国内于1958年5月1日，建立中国第一座电视台中央电视台（早期称北京电视台，1978年5月1日改称现名）使用二频道试播黑白电视，9月2日正式播出。

当时发射天线设在广播大厦塔楼顶，高度为80米，覆盖半径25公里。

中央电视台开播不久，从苏联进口了200部黑白电视机，以后天津广播器材厂很快试制出“北京”牌电视机。

1958年10月1日上海电视台开始试播，12月20日哈尔滨电视台（即今天的黑龙江电视台）开始试播。

1959年，无锡市建立中国第一座电视转播台，用差转的方式转播上海电视台的节目。

1960年5月1日在北京建成了第一个彩电试验台，用NTSC制进行了试播。

但后来也由于国民经济暂时困难而“下马”。

1961年底，全国共建地方电视台19座。

1969年彩电研究二度开展并决定暂用PAL制（1982年正式决定PAL/D制为中国彩色电视的标准制式）。

1973年5月1日，中央电视台用8频道在北京地区试播，同年10月1日正式播出。

从1977年7月25日起，中央电视台的第一套节目全部改为彩色播出。

1999年10月我国所有省级电视台的电视节目全部上星，并基本形成了星、网结合的广播电视传输体系。

1999年10月1日，中央电视台高清晰度电视试播成功。

1.2.2电视的发展

电视的发展经历四个大阶段:

机械黑白电视阶段，电子的黑白电视阶段，电子的彩色电视阶段，数字电视阶段。

1884年，德国人取得了机械电视用的扫描盘发明专利；

1925年，英国的贝尔德表演了实用机械扫描电视；

1930年左右,英国、前苏联等进行了机械电视的广播；

1927年，美国人取得了电子电视系统的专利；

1936年，贝尔德电视公司在英国开始电子的黑白电视广播。

1972年英国独立广播公司研制成第一台数字电视制式转换器，新一代电视——数字电视的诞生。

2数字电视技术

2.1数字电视的概念和原理

数字电视指的是将模拟的电视信号变换为数字形式的电视信号，然后进行传输、处理或进行存储的系统。

当然也包括对应的反变换，由数字电视信号变为模拟信号。

许多情况下，还要将已编码的数字信号进行数据压缩，也就是还要进行压缩编码。

当数字信号要进行传输时，为了使信号和信道特性匹配，要进行调制，或者还要进行某些预处理。

这一过程也可以成为信道编码。

信道则包括各种传输媒质和方式，如微波、卫星、电缆、光钎等传输线路。

在收端则经解调和解码（译码）再变换为模拟电视信号。

图2-1表示数字电视系统的组成。

图中，编码完成模拟电视信号到数字信号的变换，这是必须的基本编码。

图2-1数字电视系统

2.2数字电视机顶盒

目前，市场上销售的数字电视，从严格意义上讲，不是数字电视，而是数字电视信号显示器（HDTVREADY），因为这样的数字电视并不能直接收看数字电视节目，还需要再接上一个机顶盒，接收并转换信号格式才行，如果没有机顶盒，你的数字电视分辨率再高也没有用。

机顶盒各个模块在Internet的高速接入中，协同工作。

用户首先通过发送命令请求一个URL。

在使用PPP点对点协议的一次交易过程中，该命令最终到达Internet业务提供者的调制解调器共用机架上。

然后通过动态分配法，该用户获得本次交易中使用的IP地址，并把请求送往Internet。

当Internet的内容被找到之后，接着把它送到Internet业务提供者（ISP）那里，再由ISP的路由器负责把它送到电缆电视网络，最后回到用户的机顶盒。

在有线电视的机顶盒，信息内容被截获。

机顶盒在电视机与电缆网络之间完成一个网关的任务。

它的任务是管理IP的通信流量，具有控制用户进出网络的能力一旦IP包到达机顶盒，把视频信号从该包中分离下来，对其中的数据进行译码，然后把它送到浏览器里准备在电视机上显示。

由于CableModem要求用户要配置一部电脑才能上网，影响了用户层的扩展，而使用机顶盒则不需电脑，一部电视机足矣，因而机顶盒的市场前景可能看好。

信息使用者从企业向家庭过渡，网络带宽从窄带向宽带过渡，用户入网设备从PC机向带机顶盒（STB）的电视过渡，使用界面从Windows向电视遥控键界面过渡，信息内容从为企业服务向为人民生活服务过渡，是网络服务发展的大方向，机顶盒（STB）显然是这个大方向上的一个阶段。

数字电视机顶盒接收数字电视节目，处理数据业务和完成多种应用的解析。

各类信源在进入有线电视网络之前经过两级编码，第一级是视音频信号的信源编码，并将所有信源封装成传输流，第二级是传输用的信道编码。

与前端相应，数字电视机顶盒首先从传输层提取信道编码信号，完成信道解调，接着还原压缩的信源编码信号，恢复原始视音频流，同时完成数据业务和多种应用的接收、解析。

数字电视机顶盒的工作过程：

数字电视机顶盒通过网络接口模块选择频道，并进行解调和和信道解码处理，输出MPEG-2多节目传输流数据，送给解复用器，解复用器从MPEG-2传输流数据中抽出一个节目的已打包的视音频基本流（PES）数据，包括视频PES，音频PES和辅助数据PES，解复用器中包含一个解扰引擎，可在传输流层和PES层对加扰的数据进行解扰，解复用器输出的是已解扰的视音频PES。

视频PES送入视频解码器，取出MPEG-2视频数据并对其解码后，输出到模拟编码器，编码成模拟视频信号，再经视频输出电路输出。

音频PES送入音频解码器，取出MPEG-2音频数据并对其解码，输出PCM音频数据到音频D/A变换器，音频D/A变换器输出模拟立体声音频信号，经音频输出电路输出。

数字电视机顶盒包括硬件和软件两个部分。

硬件提供数字电视机顶盒的硬件平台，实习中音视频的解码。

在数字电视技术中，软件技术比硬件占有更为重要的位置，因为电视节目内容的重视、操作界面的实现，以及机顶盒和Internet的互联都需要软件来实现。

2.3真正的数字电视

真正意义上的数字电视是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的电视类型。

其信号损失小，接收效果好。

数字电视系统可以传送多种业务，如高清晰度电视（简写为“HDTV”或“高清”）、标准清晰度电视（简写为“SDTV”或“标清”）、互动电视、BSV液晶拼接及数据业务等等。

与模拟电视相比，数字电视具有图像质量高、节目容量大（是模拟电视传输通道节目容量的10倍以上）和伴音效果好的特点。

不久的将来中国也将全面推广这种真正的数字电视。

2.4数字电视的优点

1.数字电视信号质量高，抗干扰能力强。

数字电视的信号都是以二进制形式的两种电平来表示，在连续处理或传输过程中如果掺入杂波或失真，利用纠错及编解码技术都可以将错误纠正，能保证信号质量基本不变，使得用户接收到的音视频质量和电视台发送的质量基本相同。

模拟信号在传输过程或不断处理的情况下掺入失真与杂波，它的噪声是不断累积的，不易纠正，再经过长距离的传输或多次复制处理，模拟信号将会大打折扣，对画面质量影响较大，无法达到节目发送端初始的图像和声音质量。

2.数字电视信号传输效率、带宽利用率高。

在模拟信号状态下，6-8MHz的带宽内只能传输一套模拟电视节目，而经过压缩技术处理的数字电视信号能传送4至6套高图像质量的电视节目。

3.数字技术，实现频谱资源的多功能复用。

运用技术可以实现数据信息、电子出版物、多路立体声、图文多工广播及电视传真广播，以获得更多的广播功能、带来更多的经济收益。

4.方便信号的存储和记录。

随着大规模集成电路的不断发展和改进，可以将一段时间的信号存储于电路中。

经过数字化的电视信号可以存储于不同的介质中，如光盘、硬盘等，这些存储方式不仅能保证音视频素材或节目的高质量及数据安全性，更重要的是具有足够的存储空间，便于多节目存储。

5.数字化技术便于节目的制作与录制。

数字化技术的引入可以进行更多创意性、特效的操作，如：

字幕编辑、特写镜头处理、三特技、非线性编辑等。

6.数字电视设备，利用超大规模集成电路技术。

使设备体积不断缩小，成本不断降低，性能不断提升。

7.电视数字化技术，引入了全新的双向互动概念。

将传统电视的一对多广播方式转变为复合模式，即既保留原有的一对多广播方式，又扩展点对点的点播互动方式。

这样不同的用户就可以按照自己的需要点播节目和获得信息。

8.数字电视设备的扩展性与兼容性。

有利于电视设备与计算机设备及网络的联通，有望融合成一个新兴的多媒体系统。

33D电视技术

3D即是人们通常所说的立体视觉，来自于英文Three-Dimensional的缩写。

3D影像技术的核心是利用人的双眼观察物体的角度略有差异，因此能够辨别物体远近，产生立体视觉的这个原理，把左右眼所看到的影像分离，从而使观看者在2D的显示平面上可以看到立体的、有空间感的图像或视频，大大加强了观众的临场感和身历其境的感觉。

2012年元旦，我国第一个3D电视试验频道开播，每天播出13.5小时。

3D试验频道采用卫星加密传输，各地有线电视网络前端接收，在当地有线电视基本频道中传送。

用户只要配置高清机顶盒和3D电视机，就可以免费观看3D节目。

相信随着3D收视群的增长，3D电视节目制播终将纳入我国省级电视台的发展战略。

3.13D电视技术的原理

3D立体视觉原理人类的立体视觉分为两种，一种是基于单眼的，另一种是基于双眼的。

单眼立体视觉之一是焦点调节，人眼观察景物时通过水晶体厚度的调节对关注重点实现聚焦，观看近处景物时水晶体变厚，观看远处景物时水晶体变薄。

当人眼聚焦点在近处景物时近处景物实焦、清晰，远处景物虚焦、模糊，大脑通过这种焦点的实虚变化得到空间深度信息，其有效范围在5米以内。

人类更重要的立体视觉来自双眼。

双眼立体视觉之一是会聚角，观看近距离物体时双眼视线向内侧会聚，大脑通过左右眼视线会聚角度得到空间深度信息，其有效范围在20米以内。

双眼立体视觉之二是视差，由于双眼位置不同左右眼看到的图像存在差异，人脑通过双眼图像位置的差异感受到空间深度信息也就是立体效果。

大脑对视差非常敏感，可以感受到1/60度也就是1分的双眼视差。

3.2双眼3D成像原理

双眼3D电视就是用两台摄像机模拟人的双眼相隔一定距离分别同时拍摄对应左右眼的图像，两个图像经过处理后同时显示在3D电视的屏幕上，观看者佩戴与3D电视配合的3D眼镜后左右眼就会分别观看到左右眼摄像机拍摄的图像并在大脑中产生立体效果。

因此，一路3D电视就是分别对应于左右眼的一对（两个）高清信号。

因为需要同时处理两个高清图像，3D节目制作也比普通2D高清更复杂。

在3D电视屏幕上，如果左眼看到的图像显示在左侧，右眼的图像显示在右侧称为正视差，佩戴3D眼镜观看正视差的图像时尽管实像位于显示屏幕表面，但观看者感受到的虚像位于显示屏幕后面，图像远离了屏幕。

左右眼看到的图像在显示屏上完全重合就是零视差，无论是否佩戴3D眼镜都会感觉这个图像位于显示屏的表面，与普通的高清电视相同，没有立体感。

如果左眼看到的图像显示在右侧，右眼的图像显示在左侧就是负视差，观看者感受到的虚像位于显示屏幕前面，图像从屏幕上跳出来了。

利用双眼立体视觉，3D电视能够在两维平面显示设备上显示出第三维的深度空间，为节目制作者提供了新的表现手段和创作工具。

但在某些条件下双眼3D立体视觉会与单眼3D立体视觉产生冲突。

这种3D信息的冲突会使观看者产生视觉疲劳和不舒适的感受，造成双眼3D成像的局限性。

针对这种局限性，必须对3D电视的拍摄和制作进行适当的管理和控制；

为避免长时间观看3D可能引发的人体不良反应，应制作适合长时间观看的安全、舒适的3D电视节目。

3.33D电视的拍摄技术

3.3.13D电视拍摄方式

3D电视节目拍摄可采用双摄像机加3D支架的方式或一体化3D摄像机方式。

双摄像机加3D支架拍摄方式是使用2台相同的摄像机和2个镜头，把2台摄像机安装在一起的设备是3D支架，从结构上看3D支架有水平和垂直（反射镜）两种方式。

水平支架适合间距比较大的拍摄场合，但并列安装的水平支架光轴间距受到摄像机和镜头尺寸的限制无法做的很小，垂直支架把一台摄像机垂直放置后可以实现最小零间距设置，采用半反射半透射镜实现光轴转向。

但该方式拍摄准备时间长、移动拍摄困难，在调整不正确的时候可能3D图像质量很差。

现在广电设备的供应商已经开发出了一站式的解决方案，即把两个镜头和两台摄像机以水平并列的方式安装在一个机身内的一体化3D摄像机。

一台一体机内不仅有两个镜头，而且在镜头之后的处理电路、编码和存储都是两套独立的系统，中间由精确的控制电路相连接。

3.3.23D电视拍摄质量控制拍摄

3D与拍摄高清有很大不同，3D拍摄要根据不同场景、主题、物距随时调节两台摄像机间距、汇聚角，还需对两台摄像机及其机架的参数、定位、对焦，变焦进行同步细调，才能确保左右眼画面匹配并呈现恰当的纵深效果。

3D拍摄还要防止视差过大，或视点冲突过多，以避免造成观众疲劳、晕眩等不适。

其中，视差控制要求大部分画面主体内容视差角小于1度，相当于屏幕左右眼视差小于高清电视画面水平方向的3%，约58个像素。

要求左右眼摄像机画面的几何误差（高度误差、旋转误差、尺寸误差等）、电气误差（亮度差异、彩色差异、延时差异、信号同步不一致等）、光学误差（聚焦匹配失调、变焦匹配失调、焦点误差以及杂散光和眩光的差异等）控制在很不明显的程度。

3D对被摄物也有要求，有些场景本身无立体感，比如蓝天、白墙、剪影、格子、LED显示屏等等，或部分只能用单眼看到的图像，用3D拍摄就失去了意义。

3D拍摄前，可适当提高灯光照度，尤其对大景深场景，应增加后景布光照度；

3D拍摄时，最好同时包含前景、背景，并尽可能减少镜头快速横摇、变焦。

3.43D显示技术

3D显示技术是整个3D流程中最复杂的一步，由于播放的平台都是平面显示设备，且左右眼素材要在同一个显示设备上出现，这就涉及到如何将左右眼素材进行分离，并分别准确的送到观众的左右眼中。

一旦左右眼素材的分离出现问题，3D效果就不会出现，而观众也将看到混乱、有重影的画面内容。

3D显示技术可以分为眼镜式和裸眼式两大类。

裸眼3D自3D技术出现以来就一直被人们关注和期待着，不少厂商都致力于开发裸眼3D技术，如任天堂的裸眼3D游戏机、东芝的裸眼3D电视等等。

但由于裸眼3D技术尚不十分成熟，目前没有在广电行业应用的实例。

当下，主流的3D显示技术都需要佩戴眼镜。

在眼镜式3D技术中，我们又可以细分出三种主要的类型，即色差式、偏光式、主动快门式，也就是平常所说的色分法、光分法和时分法。

3.4.1色差式3D技术

色差式3D技术，英文为Anaglyphic3D，配合使用的是被动式红-蓝（或者红-绿、红-青）滤色3D眼镜，利用RGB色彩原理来实现素材分离传送。

在素材制作完成后，分别将左右眼素材保存为红色和青色，这两种颜色的RGB矩阵正交，互为互补色。

观众在观看时佩戴一副红蓝眼镜，这样红色的左眼素材会被右眼佩戴的青色镜片完全过滤掉，同样的，青色的右眼色彩也会被左眼的红色镜片完全过滤掉。

这样就实现了，左眼的素材只能左眼看到，右眼的素材只能右眼看到。

这种技术历史最为悠久，成像原理简单，实现成本相当低廉，眼镜成本仅为几块钱，但是在立体效果和画面的清晰度上都不尽如人意，因而色差式3D技术没有被广泛使用。

3.4.2偏光式3D技术

偏光式3D技术也叫偏振式3D技术，英文为Polarization3D，配合使用的是被动式偏光眼镜。

偏光式3D是利用光线有“振动方向”的原理来分解原始图像的，先通过把图像分为垂直向偏振光和水平向偏振光两组画面，然后3D眼镜左右分别采用不同偏振方向的偏光镜片，这样人的左右眼就能接收两组画面，再经过大脑合成立体影像。

偏光式3D技术的图像效果比色差式好，而且眼镜成本也不算太高，目前比较多电影院采用的也是该类技术，不过对显示设备的亮度要求较高。

3.4.3快门式3D技术

快门式3D技术，英文为ActiveShut-ter3D，配合主动式快门3D眼镜使用。

快门式3D是将左右眼素材交替显示，在显示端显示左眼素材时，眼镜同步地将右眼完全遮挡，反之在显示端显示右眼素材时，将左眼遮挡，使得左右眼可以分别看到对应的画面。

此方法的应用较为复杂，需要由显示端发出同步信号（通常是红外的方式），控制立体眼镜的切换。

另外，为了使观众不感到画面闪烁，单眼看到的刷新率需要在50Hz以上，这就要求显示器本身的刷新能力要在100Hz以上。

这种3D技术的优点是立体效果好，画面的色彩和亮度表现也比其他两种方法好，素材分离的较为准确。

但由于技术要求较高，现阶段只能应用于显示器，包括三星、松下、索尼、海尔、夏普、长虹等品牌推出的3D电视，都是采用主动快门式3D技术。

与此同时，快门式3D技术也有如下缺点：

a.戴上眼镜之后，亮度减少较多。

b.3D眼镜的开合频率与日光灯等发光设备不同，在明亮房间观看舒适性低。

c.3D眼镜快门的开合与左右图像不完全同步，会出现串扰重影现象。

d.快门式3D液晶电视的可视角度小。

e.快门式3D眼镜的售价基本在1000元左右，相对较贵，并且需要安装电池或充电使用。

3.5未来裸眼3D

3D电视给观众带来了全新的视觉体验，但是时间长了一直带眼镜才能体验给眼睛带来疲劳并且会有头晕的感觉。

戴着那个怪怪的眼镜才能看到电影，实在是不过瘾。

而且，那个眼镜实在是太不便了，让人看得很不舒服。

相信随着3D技术的不断精进，搬进家庭客厅的3D电视机，将不再存在着这些让人扫兴的毛病。

无论是主动快门式3D技术还是不闪式3D技术，都需要佩戴眼镜观看，争论孰优孰劣没有意义，在不久之后这些都将被淘汰，只有裸眼式3D技术才会成为主流。

4云电视技术

4.1云电视

云电视是应用云计算、云存储等技术的智能电视，是三网融合环境下全媒体综合信息云应用和云服务的重要载体。

云电视以广电网、电信网、互联网为云通路，以云计算、云存储为核心技术，以开放的“操作系统+云平台+云软件”为技术平台，提供海量、共享、便捷、精彩的云应用和云服务，用户使用云电视时只需要从云端调用所需资源，即可观看云内容、实现云应用、享受云服务，云电视已将电视终端从单纯硬件转为了“硬件+平台+内容+应用+服务”的全媒体综合信息云应用和云服务终端。

4.2云电视的技术特点

云电视是应用云计算、云存储等IT网络技术实现云应用和云服务的智能电视。

云电视可以自主播放互联网上海量视音频内容，可安装丰富的应用软件，用户将云电视连上网络后，就可以随时从云端服务器获取所需的资源或信息，云电视除了具备智能电视所有功能，还具有以下特点：

1.具有针对电视定制的操作系统

云电视具有针对电视定制的开放的操作系统，来控制、管理云电视的运行，为云电视提供高效、稳定、安全的运行环境，为用户提供符合电视使用习惯的操控界面，应用软件可实时更新和升级，内容可实现无限扩充和升级。

2.具有云端服务系统平台

云电视具有开放的云端服务系统平台，作为资源存储、运算和服务提供中心，以实现海量资源和应用软件的共享。

通过丰富的应用程序商店为用户提供个性化云服务，可实现云点播、云推送、云预约