15数字电视原理

第十五章数字电视原理了解数字电视的概念。知道数字电视的技术特点及其功能。知道数字电视的国际标准及技术特点。了解数字电视机的基本结构熟悉机顶盒的构成及其应用数字电视系统用离散的数字信号处理技术完成摄制、编辑、播送、传输、接收到显示的全过程。一.数字电视的概念（1）节目制作数字化：数字化采样必须进行压缩数据压缩的方法有两种：一是在信源编码过程中进行压缩，利用人的听觉和视觉效应去除信号中的多余成分，在不影响收听收看效果的前提下尽量压缩数据率；二是改进信道编码，发展新的数字调制技术，提高单位频宽数据传送速率。（2）传输过程数字化采用数字传输设备，将电视信号进行数字压缩、编码、调制，以数字信号进行发射。数字电视的传输途径可分为三种：数字卫星电视、数字有线电视和数字地面开路电视。（3）接收过程数字化用户利用数字电视机收看数字电视节目数字电视机首先将接收到的数字调制信号进行解调,然后，对压缩的数据进行解压缩，再进行画面格式变换，最后，将视频、音频分别送至显示屏和扬声器。随着数字技术的发展，数字电视比模拟电视可获得更加清晰的图像和更逼真、富有立体感的声音效果，借助计算机网络技术，数字电视可以进行交互式的双向信息传输，赋予电视许多全新的功能，包括节目点播、浏览Internet、发送电子邮件、网上购物、网上银行、远程教育和远程医疗诊断等新业务，成为名副其实的信息家电的重要组成部分。二.数字电视的技术特点（1）具有较高的图像质量和伴音质量利用帧存储技术消除图像闪烁利用数字信号处理技术降低噪声电平，信号的信噪比高，动态范围大。（2）抗干扰能力强。无噪声积累，可纠错（3）电视机功能强大。互动、联网、可存储（4）便于大规模生产。（5）便于与计算机系统连接。（6）传输效率高。在画面质量相同的情况下，所需频带仅为现有模拟电视频带的1／4；利用原PAL信道可同时传送四套数字电视节目；在有线电视网中，一个PAL信道可播8-10套标准清晰度数字电视节目。欧洲的DVB：即DigitalVideoBroadcasting，数字视频广播；美国的ATSC：即AdvancedTelevisionSystemCommittee，先进电视制式委员会；日本的ISDB：即IntegratedServicesDigitalBroadcasting，综合业务数字广播。3.1世界三大数字电视标准三、数字电视标准1.欧洲DVB标准（如左下图示）（1）DVB广播传输系统（如右下图）DVB传输系统还包括：DVB-SMATV：卫星共用天线电视广播系统；DVB-MS：高于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准。交互业务系统条件接收及接口标准欧洲DVB标准广播传输系统基带附加信息系统地面无线传输标准DVB-T地面有线传输标准DVB-C卫星传输标准DVB–S广播传输系统2.美国ATSC标准ATSC标准具备噪声门限低、传输容量大（6MHz带宽传输19.3Mbps）、传输远、覆盖范围广和接收方案易实现等。3.日本ISDB-T标准2001年，该标准正式被ITU接受为世界第3个数字电视传输国际标准。3.2中国的数字电视标准我国数字电视标准，主要达到以下目的：第一：形成完整的中国数字电视标准体系；第二：为数字电视内容制作运用业提供技术保障；第三：是为数字电视产业化提供技术支撑和保障，促进产业链发展；第四：为终端产业规模化提供科学的技术体制以及对终端型产品的技术检测提供一致性的标准和方法。2006年3月31日信产部颁布。1.数字电视显示设备标准25项数字电视电子行业标准，可分为四大方面：第一方面：名词术语标准；第三方面：测试方法标准；第二方面：功能性能标准；第四方面：接口标准。2.信源编码标准有多个标准：MPEG-2、MPEG-4、MPEG-4AVC（简称AVC，也称JVT、H.264）、MPEG-7、AVS。前几个标准是由国际MPEG专家组完成的，AVS是我国自主制定的，其编码效率比MPEG-2高2--3倍，与AVC相当，而且技术方案简洁，芯片实现复杂度低，达到了第二代标准的最高水平。MPEG-1标准可以处理各种类型的活动图像，其基本算法对于压缩水平方向352个像素、竖直方向288个像素的空间分辨力及每秒24-30幅画面的运动图像有很好的效果，MPEG-2标准主要是针对数字视频广播、高清晰度电视和数字视盘等制定的4～9Mbit/s运动图像及其伴音的编码标准，MPEG-2是数字电视机顶盒与DVD等产品的基础。MPEG-3标准由于MPEG-2的高速发展，功能已被淘汰MPEG-4为多媒体数据压缩提供了-个更为广阔的平台，使用这种算法的ASF格式文件可以让一部120分钟长的电影（原始视频文件）“瘦身”到300MB左右，由于其小巧便于传播，故成为网上在线观看的主要方式之一。MPEG-7标准叫作“多媒体内容描述接口”(简称MPEG-7，它的由来是1+2+4=7，因此没有MPEG-3、MPEG-5和MPEG-6)我国于2008年起正式在全国推广数字电视，在数字化过渡时期，模拟电视机须具有接收数字电视信号的功能，实质上是数字电视接收器加模拟显示器的功能。此时的电视产品一般有：●模拟电视机：只有接收模拟电视功能，可与机顶盒配合使用来接收数字电视。●数字电视机顶盒：只有数字电视信号的接收功能，无图像、伴音重现功能，与数字电视显示设备或模拟电视配合使用可收接数字电视信号。四.数字电视机的基本结构●数字化电视机：本质是模拟电视，它是在不改变原有电视制式（NTSC、PAL和SECAM）的前提下把经过图像检波的视频基带信号和经过伴音鉴频的音频基带信号进行数字化处理，其它部分也尽量使用数字技术的电视接收机。●数字电视一体机：既可以接收模拟电视信号，也可以接收数字电视信号。它实质上是将机顶盒与数字显示器及模拟电视接收系统集装在一个电视机里。数字化电视机框图：4.1数字电视信号接收的其本原理（过渡时期）●数字电视机顶盒框图机顶盒按照有关协议将数字信号解调、解码、解复用、解压缩变换成模拟电视机能够接收的TV标准制式并产生图文交互信息。控制系统信号处理系统用户及扩展接口系统网络接口系统4.2数字电视机顶盒1、卫星电视机顶盒2、闭路数字电视机顶盒处正交振幅调制QAM四相移相调制技术（QPSK）3、地面数字电视机顶盒4、机顶盒的新功能数字机顶盒的基本功能是接收和解码数字电视广播。此外，围绕数字机顶盒的数字视频、数字信息与交互式应用三大核心功能开发了多种增值业务，包括：（1）电子节目指南EPG(ElectronicProgramGuide)：它为用户提供一种容易使用、界面友好、快速访问所需节目的方式，用户可以通过EPG看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目。（2）高速数据广播：它能为用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种信息。（3）软件在线升级：是数据广播的应用之一，数据广播服务器按DVB（DigitalVideoBroadcasting）数据广播标准将升级软件广播下来，数字机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件以对保存在存储器中的软件进行更新。（4）因特网接入和电子邮件：数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能，并通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件，也可提供各种接口与PC相连。（5）有条件接收：其核心是加扰和加密。数字机顶盒应具有解扰解密功能，这是交互式电视收费运营机制的保证，通过建立一种有偿服务体系，为交互式电视产业的发展奠定良性循环的经济基础。5、数字机顶盒的关健技术数字机顶盒集中反映了多媒体、计算机、数据压缩编码、加解扰算法、加解密算法、通信技术和网络技术发展水平，因此技术含量非常高，其关键技术主要有：（1）解复用和解压缩技术；由专用芯片完成（2）下行数据解调与信道解码技术；对数字已调信号解调和解码（3）上行数据的调制编码；对上传数字信号编码和调制（4）网络浏览技术；与因特网连接还需考虑IP协议（5）实时软件系统；采用专用软件或在实时操作系统上加应用软件6、我国数字电视的发展之路我国电视数字化在全国全面推行，但推广中存在如下问题。●一是由于前期设备采用的标准不统一，各地运营商的信号码流存在不规范之处，技术因素导致区域板块各自为阵；●二是我国数字电视标准出台相对滞后、软硬件不配套、不完善；●三是数字电视机顶盒千面一孔，数字电视一体机品种少，内容不丰富，市场不成熟；●四是网络整合困难，收视习惯难以改变；●五是核心模式比较缺乏，商业盈利模式不清楚，推广难度比较大等问题。●六是从用户接收电视节目不能用多台电视同时接收数字电视节目的问题，对用户而言这是很致命的弱点。●“机卡分离”是把条件接收模块从数字电视接收终端系统中独立出来，而数字电视接收终端则成为通用的接收设备。机卡分离技术使得在单个的解码器上接收使用不同CA系统节目成为可能，进而在同一个广播系统中可使用基于不同方案的CA模块，以便在提高网络组建的灵活性时对CA系统的保密性没有任何影响。目前已广泛采用。鉴于此，我国很多专家提出“机道机卡双分离”的数字电视接收机设想，正被很多商家采用，具体内容如下：●“机道分离”的总体思路是把数字电视接收机顶盒的信道解码部分独立出来做成“道”,数字电视接收机的其他部分，包括信源解码部分做成“机”，通过标准的接口（如PCMCIA或者USB接口）形成新一代数字电视接收机的结构――“机道分离”。“信道”代表运营商各自拥有的资源，如卫星电视、有线电视、地面无线和网络电视等都可各自运营。●机道分离可将数字电视接收一体机的量产梦想变为现实。•2008年6月9日发射成功的中星9号直播卫星，采用我国ABS-S卫星电视传输技术标准。目的：推进“村村通”工程，使电视广播覆盖农村和偏远地区，促进我国数字电视，卫星电视发展。•在任何一款平板电视上（带卫星接口的机型），增加一块卫星接收模块便构成了一台卫星接收一体机，接上天线（锅）即可收看卫视节目，而且是一体化的遥控操作。作业P183-5