傳統的電視信號是怎樣傳輸到電視的?——節選自《高興說顯示進階篇之三》

免責聲明：這部分的內容大多是通信領域的知識，本文的目的是通俗的給大家講解複雜的知識，同時本人能力有限，所以肯定會有很多講得不嚴謹甚至是錯誤的地方，還請包涵。

作者：高興

中泰證券研究所國際銷售

曾任職於美銀美林、中信證券、銀河證券、大宇證券

畢業於紐約大學、香港科技大學，高麗大學

可以聽說讀寫中文、英文和韓文，日文只能讀不會聽說寫

央視NEWS頻道 New Money欄目 嘉賓

電視其實和互聯網視頻沒有本質上的區別。只不過電視有自己的傳播渠道（無線/有線）和傳播協議。無線電視以空氣為載體傳送電磁波信號，有線電視以線纜為載體傳送電磁波信號。

現在的互聯網視頻都是流媒體，需要我們的互聯網帶寬夠，速度夠，才能流暢觀看。電視信號也是一樣，只不過是，互聯網帶寬是用戶自己的，而電視帶寬是大家公用的。

什麼叫帶寬呢，用通俗的話說，就是信號的變化範圍，也就是信息量。比如一個1080P的視頻，每行1920個像素，1080行，每秒60幀的話，那就是每秒需要傳送1920 x 1080 x 60 = 124,416,000個像素值，無論是採用數字還是模擬，總之就是有這麼多值需要傳送。

我們人類選擇用電磁波的振動來傳遞信息。電磁波像水波一樣的振動，這個振動是有一個周期的，每個周期向上一次，向下一次。如果我們用向上的幅度和向下的幅度的大小來「模擬」像素的值的話，每個周期可以傳遞兩個信息。那麼124,416,000個像素值理論上需要62,208,000個周期。我們還知道電磁波是有波長的，也就是波的大小，波越大，動作越慢，這個波振動的頻率就越低，波越小，動作越快，這個波振動的頻率就越快，兩者之間是一個反比的關係。很顯然，頻率越高的波在單位時間內能夠傳遞的信息的量越多。

上面的圖裡的波的上下波動的幅度都是一樣的，但是我們要傳輸的每個像素點的數據可能都不同，所以我們實際上發出的波可能是這樣的。

可以看出，因為是模擬的信號，所以信號是連續的，所以CRT電視的電子槍的掃描也是連續的，所謂像素不過是屏幕後面一個個的小格子的物理區分而已。所以，模擬時代的CRT電視的像素是沒有意義的（當然在拍攝的時候還是有意義的），只有「像線」的意義，這也是為什麼我們現在說電視的解析度，還只是習慣說720,1080這些橫線的數量的數字的原因。

如果把一個周期定義為一個赫茲（hz）的話，那麼這個信息需要至少62,208,000赫茲的波才能夠被傳遞，也就是62.208兆赫（mhz）。所以我們可以用一個頻率在62.208兆赫的電磁波來傳遞這個視覺信息。

有兩個問題，首先這個頻率比較低，也就是能量很低，走不遠，而且波長太大，需要很大的天線才能接收。

其次，我們不能只有一套節目吧？如果我們想傳遞多套電視節目呢？

這就需要使用所謂「載波」的技術了。

波有一個性質很好玩，就是兩個不同的波可以混在一起。比如兩個完全一樣的波混在一起，那麼這個波上下振動的幅度就是原來的兩倍了對吧。在任何一個時點上，這個波的幅度就是等於兩個波的幅度的和。那麼，如果我們把一個快速振動的，上下幅度均勻一致不變的波和一個振動較慢的，但是上下幅度一直在變化的波混在一起會怎麼樣？

如上圖所示，會成為一個在微觀上保留快速振動的波的頻率，但是上下的幅度是兩者上下幅度的和的新的混合波。這個新的波保留了振動較慢的波所承載的幅度信息（雖然略有變化），同時振動的幅度卻快了很多。

如果我們把這個新的波發送出去的話，因為頻率高，能量大，可以走很遠，而且不需要很大的天線就可以接受。而且我們可以把每一套電視節目製作成一個62.208兆赫的波，然後將其與不同的高頻率等幅的波（載波）相結合。比如第一套節目和600兆赫的波結合成一個波，第二套節目和800兆赫的波結合成一個波。這樣的話我們就可以同時傳輸幾套不同的節目了。當然在模擬電視時代並不需要上面說的那麼大的帶寬，大概每個頻道有個6~8mhz就可以了。

其實，上面的只是一個簡單的容易理解的說法，實際上的情況要更複雜。如果我們把62.208mhz的波和600mhz的波相結合，其實會產生出來4個波，一個是原來的62.208mhz的波，一個是600mhz的波，還會有兩個邊頻帶（Sideband），一個是662.208mhz(600 + 62.208)，一個是537.792mhz(600 - 62.208)。其實62.208mhz和600mhz的波沒有任何改變，月亮還是那個月亮，籬笆還是那個籬笆，但是這兩個新的sideband卻是同時包含著兩個「舊波」信息的新波。所以，除了62.208mhz這個頻率太低以外，理論上只要發送其他三個波之中的任意兩個波，我們就可以獲得所有我們需要的信息了。（能力有限，這裡就不再深入講解了。）

但是頻率不同的sideband之間同時在空中傳播也會產生干擾，甚至再生成新的sideband，不過每個sideband的幅度都只是原來的一半。有干擾不可怕，我們電視的作用就是根據「一定的標準」接收信息，排除干擾，再把信息解讀出來。而且為了減少干擾，我們會在節目的信號的頻率之間留有充分的餘地。

電視信息的傳播也是有著標準的，模擬電視時代主要有NTSC、PAL和SECAM三種，北美和日韓以NTSC為主，中國和歐非以PAL為主，前獨聯體國家和法語國家以SECAM為主。這幾個標準之間本質上的區別不是很大，但是因為細節上的不同，還是不能互相兼容的。

進入到數字時代，各國也都把自己的電視標準升級成了數字標準。其中還可以分為地面傳輸、有線傳輸、衛星傳輸以及手持傳輸等。最普惠的地面傳輸標準主要有ATSC、DVB-T、ISDB-T以及DTMB等。其中DTMB是我們中國自己的標準。

相對於模擬時代，在數字時代,我們不再用波的幅度來傳遞信息，而是用幅度的高低或者頻率的快慢來表達0和1，然後在通過一種叫頻分多址的技術實現對帶寬更有效的利用，在有限的餓帶寬內可以傳遞更多的頻道，以及更好的畫質。

頻分多址這個技術我們不需要理解，只要知道這是把一個信號拆分成很多頻率重疊的小信號，這些小信號雖然重疊，但是重疊的很巧妙，可以被電視接收並區分，從而實現了對帶寬的更有效的利用。