附录数字电视相关资料

附录参考资料编码参数MPEG—2简介MPEG-2--是针对数字电视的视音频运动图像的压缩编码标准。压缩编码基本原理：基于帧内图像相邻像素间及相邻行间的空间相关性和相邻帧间运动图像的时间相关性，采用压缩编码技术，将那些对人眼视觉图像和人耳听觉声音不太重要的东西及冗余成分抛弃，从而缩减了存储、传输和处理的数据量，提高了频谱资源的利用率。MPEG-2的编码图像被分为三类，分别称为I帧，P帧和B帧。I帧图像采用帧内编码方式，即只利用了单帧图像内的空间相关性，而没有利用时间相关性。P帧和B帧图像采用帧间编码方式，即同时利用了空间和时间上的相关性。P帧图像只采用前向时间预测，可以提高压缩效率和图像质量。P帧图像中可以包含帧内编码的部分，即P帧中的每一个宏块可以是前向预测，也可以是帧内编码。B帧图像采用双向时间预测，可以大大提高压缩倍数。MPEG-2编码中的图像组由相互间有预测和生成关系的一组I、P、B图像构成，但头一帧图像总是I帧。GOP头中包含了时间信息。MPEG-2压缩的帧结构有两个参数，一个是GOP（GroupOfPicture）图像组的长度，一般可按编码方式从1－15；另一个是I帧和P帧之间B帧的数量，一般是1－2个。视频输入模式编码器中提供两种COMPOSITE和S-Video两种输入模式供选择。COMPOSITE模式是分量视频模式。就是把图像和视频信号，分成红、绿、蓝三基色即RGB模式，或者是一个亮度信号，两个色差信号，即Y,Yb,Yc进行传输的模式。此模式为标准视频输入模式，也称AV接口，通常采用RCA(俗称莲花头)进行连接。S-Video即SeparateVideo，也称二分量视频接口，SeparateVideo的意义就是将Video信号分开传送，也就是在AV接口的基础上将色度信号C和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输。视频比特率视频比特率是指图象的传送指标，比特率越高，传送的数据越大，视频质量越好，就如同音频比特率。视频制式目前世界上现行的彩色电视制式有三种：NTSC制、PAL制和SECAM制。这里不包括高清晰度彩色电视HDTV(High-Definitiontelevision)。NTSC制式NationalTelevisionSystemsCommittee彩色电视制是1952年美国国家电视标准委员会定义的彩色电视广播标准，称为正交平衡调幅制。美国、加拿大等大部分西半球国家，以及日本、韩国、菲律宾等国和中国的台湾采用这种制式。525/行帧，30帧/秒(29.97fps,33.37ms/frame)；高宽比，电视画面的长宽比(电视为4:3；电影为3:2；高清晰度电视为16:9)；隔行扫描，一帧分成2场(field)，262.5线/场在每场的开始部分保留20扫描线作为控制信息，因此只有485条线的可视数据；每行63.5微秒，水平回扫时间10微秒(包含5微秒的水平同步脉冲)，所以显示时间是53.5微秒；颜色模型：YIQ。一帧图像的总行数为525行，分两场扫描。行扫描频率为15750Hz，周期为63.5μs；场扫描频率是60Hz，周期为16.67ms；帧频是30Hz，周期33.33ms。每一场的扫描行数为525/2=262.5行。除了两场的场回扫外，实际传送图像的行数为480行。PAL制式由于NTSC制存在相位敏感造成彩色失真的缺点，因此德国于1962年制定了PAL(Phase-AlternativeLine)制彩色电视广播标准，称为逐行倒相正交平衡调幅制。德国、英国等一些西欧国家，以及中国、朝鲜等国家采用这种制式。625行(扫描线)/帧，25帧/秒(40ms/帧)；长宽比(aspectratio)：4:3；隔行扫描，2场/帧，312.5行/场；颜色模型：YUV。SECAM制式法国制定了SECAM(法文：SequentialColeurAvecMemoire)彩色电视广播标准，称为顺序传送彩色与存储制。法国、苏联及东欧国家采用这种制式。世界上约有65个地区和国家试验这种制式。这种制式与PAL制类似，其差别是SECAM中的色度信号是频率调制(FM)，而且它的两个色差信号：红色差(R'-Y')和蓝色差(B'-Y')信号是按行的顺序传输的。图像宽高比为4:3，625线，50Hz，6MHz电视信号带宽，总带宽8MHz。音频输入模式编码器中提供了四种输入模式供选择：STEREO—立体声，声音在录制过程中被分配到两个独立的声道，从而达到了很好的声音定位效果。SINGELCHANNEL—单声道。DUALCHANNEL—双声道。JIONTSTEREO—混合立体声，左右声道都混合成为两个声道，查找声道之间的冗余，并实现更高的压缩比率。音频采样率采样率是指采样样本与总样本数之比，采样数率是单位时间采样数。如果是仪器中，采样速率为40MSa/s，说明每秒采样数量为40M个，但是不能使用40MHz表示。把模拟音频转成数字音频的过程,就称作采样，简单地说就是通过波形采样的方法记录1秒钟长度的声音，需要多少个数据。44KHz采样率的声音就是要花费44000个数据来描述1秒钟的声音波形。原则上采样率越高，声音的质量越好。业务复用原理在数字电视中，所有视频、音频、文字、图片等经数字化处理后都变成了数据，并按照MPEG-2的标准打包，形成固定长度（188个字节）的传送包，然后将这些数据包进行复用，形成传送码流（TS），通常一个频道对应一个TS流，一个频道的TS流由多个节目及业务组成。在TS流中如果没有引导信息，数字电视的终端设备将无法找到需要的码流，所以在MPEG-2中，专门定义了PSI信息，其作用是自动设置和引导接收机进行解码。PSI信息在复用时通过复用器插入到TS流中，并用特定的PID（包标识符）进行标识。在MPEG-2标准中定义的节目信息PSI，是对单一码流的描述，由于系统通常存在多个码流，为了使使用者能在多码流中快速地找出自己需要的业务，在DVB对MPEG-2的PSI进行了扩充，在PSI四个表的基础上再增加了九个表，形成SI。SI是对整个系统所有码流的描述，描述系统传输内容、广播数据流的编排和时间表等的数据，它包括PSI信息。鉴于上面的描述，复用器复用原理可以描述成以下过程：（1）扫描节目源，提取相应的PSI与SI信息，解析后得到节目音视频等相关的信息，尤其是音视频PID、PCR-pid以及节目名等信息；（2）选择复用的节目，将被选择的节目相关的音视频以及PCR相关的数据流透传，并将相关PID映射成新值，当然可以通过网管将其值恢复成旧值；（3）根据选择节目的信息重新生成新的PSI，并将其与音视频数据复用输出到下设备。业务复用相关名词PACKET包TS流是基于Packet的位流格式，每个包是188字节或者204字节(一般是188字节，204字节的格式仅仅是在188字节的Packet后部加上16字节的CRC(循环冗余校验)数据，其他格式是一样的)。在实际使用中，因为TS流内部已经具有很强的错误处理能力,所以一般使用较多的是188字节一个包的格式，204字节一个包的格式据说一般在高清节目中使用较多。PID—PacketIdentifier包标识符DVB系统把不同的数据打包成不同的数据包，用系统唯一的一个13bits数字标志该数据的类型。例如，PID=0x00表示是DVB系统中的PAT包，而PID=0x10表示是DVB系统的NIT包。不同的节目(包括Video和Audio)分别采用不同的PID，例如，我们在PMT表中如果检测到PID=0x0120的PID是VIDEO数据，那么表示包号码是0x0120的所有包都是Video数据，其他依此类推。PAT—ProgramAssociationTable节目关联表PAT属于DVB系统流中的一个包，包号码(PID)是0x00。PAT表描述了DVB系统流中包含什么样的PID，主要是描述当前流的NIT表格的PID号码是多少，当前流中有多少个不同类型PMT表，每个PMT表对应的频道号等信息。PMT—ProgramMapTable节目映射表PMT的PID是服务器自由定义的(但不会和系统保留的PID冲突)。这个PID是在PAT表中描述的，比如，如果在PAT表中有0x100项的内容，那么说明所有PID是0x100的包都是PMT表。不同的频道有不同的PMT，也就是说，一个不同的PMT代表的是一个不同频道。PMT表格和PAT表格配合在一起，就可以检测出DVB流中所有存在节目的所有PID，因此，数字电视搜台就是依靠这两个表格数据完成的。BAT—BouquetAssociationTable业务群关联表它提供了业务群相关的信息，给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。CAT—ConditionalAccessTable条件访问表PID是0x01。CAT携带的是服务器的私有信息(CA系统就需要使用该表格实现节目的解密)。TDT—TimeandDateTable时间和日期表它给出了与当前的时间和日期相关的信息，由于这些信息更新频繁，所以需要单独使用一个表。TOT—TimeOffsetTable时间偏移表它给出了与当前时间、日期和本地时间偏移相关的信息，由于这些信息更新频繁，所以需要单独使用一个表。NIT—NerworkInformationTable网络信息表NIT可以提供当前流的节目信息，也可以提供和当前流有关联的流的节目信息。SDT—ServiceDescriptionTable业务描述表PID是0x11。SDT携带的是电视台名称和电视节目名称。DVB接收系统接收SDT表中的节目信息，实现比较友好的界面显示和操作。PCR—ProgramClockReference节目时钟参考业务加扰相关名词ECM—EntitleControlMessage授权控制信息EMM—EntitleManageMessage授权管理信息ECMG—ECMGeneratorECM发生器EMMG—EMMGeneratorEMM发生器DVB-T调制相关参数内纠错码内纠错码也称Viterbi纠错码。是面向比特的纠错码。根据加入的冗余码长度，可以分成1/2、2/3、3/4、5/6、7/8五种，也就是我们说的FEC内码卷积系数。1/2具有最强的纠错码能力，但是其保护码与有用码比例为1比1,带宽比较浪费，7/8的保护码只占有用的八分之一，带宽利用率高，但是纠错能力弱。保护间隔为了克服反射波的干扰以及来自多个发射机的多波反应，我们将每一帧最后一个字符进行重复，重复长度可以是有用字符长度的1/4、1/8、1/16和1/32，以防止由于多路反射干扰造成第N-1个字符与第N个字符的重叠，这就是保护间隔。传送方式COFDM信道调制编码技术提供2种子载波数量2K和8K模式。DVB-T信号是由许多载波构成的多载波信号，载波数量分别为2K和8K两种模式；在一个8MHz的模拟带宽内，如果采用2K模式，那么就分布着1705个载波，如果采用8K模式，那么就分布着6817个载波。根据这些子载波的作用可以分为三类，即：1)数据载波，负责传输数字电视传输流MPEG-2信号2)传输参数信令载波(TPS:TransportParameterSignaling)，含有为方便接收终端接收信号所需的参数，例如：调制方式(QPSK,16QAM,64QAM)，信号纠错码(1/2、2/3、3/4、5/6、7/8)，2K和8K模式，保护间隔(1/4、1/8、1/16、1/32)等。3)导频信号载波(Pilot)，它的作用是帮助接收机对信号幅度及相位进行预估及校正，改善接收质量。总结：对于8K模式：总载波数量6817＝6048（数据）+68（传输参数信令）+701（导频）对于2K模式：总载波数量1705＝1512（数据）+17（传输参数信令）+176（导频）2K模式适于组建小网，8K模式适于组建规模较大的单频网。等级调制从单频网适配器出来的信号被一分为二，DVB-T根据传输环境的不同，分别实行不同的信道纠错保护，一个码流可以采用较强的纠错码，利用抗干扰强的调制方式如QPSK，但码流率较低；另一