ATSC和DVB数字电视系统的比较

高级电视系统委员会（AdvancedTelevisionSystemsCommittee,ATSC）是为数字电视制定一系列标准的协会，ATSC数字电视标准包括高清晰数字电视、标准数字电视、数据广播、多声道环绕音频以及卫星数字广播标准。目前采用ATSC的国家有美国、加拿大和韩国。2009年美国将全面停止模拟电视的播放，ATSC制数字电视的销量将会大幅度增长，因此，国内许多厂家纷纷瞄准了ATSC标准的数字电视产品的研发。由于我国大部分数字电视工程师都具有一定的DVB产品的开发经验，而DVB和ATSC的标准虽然在原理上相似，但实际的标准还是存在着很大的差异。本文的主要目的是帮助DVB开发人员了解ATSC标准。本文并不涉及两种标准在物理层面（如调制解调）的差别，而主要讨论上层协议的区别，主要集中在如下四个方面：●音频压缩●服务信息系统●条件接收系统●数据广播1，音频压缩ATSC数字电视接收器必须具备DigitalAudioCompression(AC-3)音频压缩算法的解码能力，算法的具体细节可以参考文献[2]。AC-3算法与ISO/IEC13818-3（参考文献[3]）相比，在多通道编码方面的表现比较出色。AC-3一共包含有5.1个声道：左前（L）、中央（C）、右前（R）、左环绕（Ls）、右环绕（Rs）和一个超重低音（LFE）。超重低音频宽是其它几个声道的1/10，因此称为5.1声道。通道的结合方式有1/0、1+1/0、2+1/0、3+1/0、2/1、3/1、2/2、3/2这8种，其中斜杠前表示前声道的个数，斜杠后表示后环绕声的个数，在8种组合中都可选择加设超低音通道。对比DVBDVB的音频压缩算法必须遵从ISO/IEC13818-3[3]标准，因此ISO/IEC13818-3模块对DVB的接收系统来说是必不可少的；相比之下，ATSC采用的是AC-3标准，因此，ISO/IEC13818-3对于ATSC接收器来说是可选模块，而AC-3音频解码模块是不可缺少的。虽然在DVB和ATSC系统中都可以把AC-3的音频流映射到MPEG的Multiplex上传输，但是在实现方式上还存在着一些差异。表1列出了AC-3音频流在ATSC和DVB系统中的传输比较。其中registrationdescriptor仅仅存在于ATSC系统，因为在DVB系统中，AC-3descriptor是公开的描述符，无需用registrationdescriptor来注册。2，服务信息表电子节目指南（EPG）是数字电视中非常重要的部分，它相当于传统报纸上的节目表。而电子节目指南则是基于TS流中的ServiceInformation（SI）而构造的。DVB和ATSC标准分别定义了各自不同的SI结构，采用不同的机制来产生EPG。本章后续部分将介绍ATSC的SI1系统，并将其与DVB进行对比。●层次结构ATSC包含了层次化的表格来描述系统信息和节目指南数据（参考文献[4]）。其中，一个公用的基础PID（BasePID）是所有表格的入口，它被显示定义为0x1FFB，根据BasePID可以在地面广播系统和有线电视系统中定位如下表格。*SystemTimeTable(STT)——包含同步所需的时间信息*MasterGuideTable(MGT)——包含其它相关表格的大小，PID以及版本号*RatingRegionTable(RRT)——包含不同地区和国家的节目等级信息*VirtualChannelTable(VCT)——包含节目导航和转换的虚拟频道表格*TheoptionalDirectedChannelChangeTable(DCCT)——在特定时间特定环境下要求接受者转换到特定的虚拟频道上去*TheoptionalDirectedChannelChangeSelectionCodeTable(DCCSCT)——基本种类列表和位置代码表的扩展事件信息表（EventInformationTable,EIT）也是SI系统的一部分，它们的PID定义在MGT之中。每一个EIT都按照VCT里面所定义的虚拟频道列出电视节目（事件）清单，并按照时间先后从EIT-0到EIT-127排序。ATSC标准规定，每一个EIT必须有3个小时的时间长度，而且所有EIT的开始时间都被限制在0:00（午夜），3:00，6:00，9:00，12:00（中午），15:00，18:00和21:00（所有的时间都是UTC制）。这样，EIT-0代表的就是当前3个小时内的所有电视节目，EIT-1代表的是接下来3个小时的信息，而每隔三个小时，原先的EIT-0就被废弃，之前的EIT-1将取代EIT-0的位置，依此类推。另外，ATSC还定义了可选的扩展文字表（ExtendedTextTable，ETT），ETT包含了有关EIT的相对比较长的文字描述，它们的PID也同样包含在MGT中。图1描述了上述表格的层次结构。在一个数字电视TS流中，SI表格必须包含对当前TS流中所有的数字电视频道的描述，同时为了方便起见，还可能包括了相关的模拟频道信息以及其它TS流中的数字频道信息。对于地面广播系统，STT,TVCT（VCT的地面版本），MGT和前4个EIT都是强制要求的；对于有线电视系统，STT，CVCT（VCT的有线版本）或者TVCT，以及MGT都是必需的。●与DVB-SI的比较图2说明了DVBSI表格的层次结构。总的来说，DVB-SI和ATSC-SI的目的都是为了构造EPG，他们在功能上是相似的。例如：ATSC的STT就时间同步功能来说等价于DVB中的TDT，ATSC的VCT就虚拟频道（服务）描述来说和DVB中的SDT等价，ATSC和DVB中的EIT同样提供TV节目清单。即便如此，ATSC-SI和DVB-SI仍然存在如下一些差异：1.节目标识：在DVB系统中，节目总是以originalnetworkid/transportstreamid/serviceid的方式标识的。其中originalnetworkid是由授权中心颁发给经认证的运营商或者广播商的。采用这种联合方式来标识能够方便收费和订阅信息的管理。而在ATSC系统中，不存在originalnetworkid的标识，用户能看到的是一个类似于2-1主次号结合的标识符，这里主号2是广播商的NTSC牌照，该广播商的所有服务都采用该主号来标识；次号1是用来在该主号群组中标识特定的服务，次号0预留给该广播商的模拟频道服务，1-999可以用来标识数字电视服务（图3显示的是采用主次频道结合标识的一个例子）。这种机制使得transportstreamid和serviceid对电视终端用户不可见。2.事件信息表（EIT）：ATSC和DVB都有各自的EIT，虽然名字相同，但它们的结构有很大的差别。另外，ATSC中的每个EIT都只有3个小时的有效期，每隔3个小时，EIT-0会被废弃，后继的EIT会取代前继EIT的位置（可以采用修改MGT中PID来实现）。另外，ATSC对EIT的开始时间也有限制。如果一个节目时间跨越了好几个EIT，那么它必须同时出现在这些EIT之中，而且事件ID必须相同。而在DVB标准中，就不存在上述限制。3.定向频道转换（DCC）：DCC是ATSC标准中的新特性，它在BasePID（0x1FFB）的数据包中定义了2个表：定向频道转换表（DCCT）和定向频道转换选择码表（DCCSCT）。定向频道转换是提供给广播公司的可选功能，它能把用户导航到相关可选的广播节目内容，这种定向转换可以是自动的，也可以是交互式的。而类似的机制并没有出现在DVB系统中。4.冗余表：DVB的TS流除了包含当前TS流中SI表之外，还可能包含了其它TS流的SI表，以方便频道搜索。虽然ATSC也允许VCT中包含其它TS流的信息，但一般来说，出于加速访问事件的目的，ATSC的SI表只包含了当前TS流的节目指南信息。5.跳过对PAT/PMT的解析：ATSC中TVCT包含了servicelocationdescriptor，这个描述符包含了PMT里面的所有信息，包括streamtype和PID。也就是说，ATSC的解码器可以跳过PAT和PMT的解析，直接从TVCT的信息跳转到目标逻辑频道。6.相关束表(BAT)：DVB中的BAT提供了相关服务的群组列表，方便用户定购和浏览。而ATSC中并没有类似的机制。●EPG的构造过程形成电子节目指南（EPG）是SI系统最终目的。参照图1可以得到如下的EPG构造过程：1.调频到某个特定的RF频道。2.过滤BasePID，从BasePID的TS数据包中构造MGT，TVCT和STT等。3.解析MGT，获取EIT以及相关ETT的PID。4.把每个虚拟频道和它相关的TV节目列表联系起来。5.调频到另一个RF频道，跳转到第2步。如果没有其它的频道，则跳转到第6步。6.把所有的节目列表以及相关信息显示给用户，捕捉用户的输入指令，并根据指令查找对应的servicelocationdescriptor，解码显示用户所选择的电视节目。与DVBEPG构造过程的比较：1.DVB和ATSC结构上的不同，导致了EPG的构造过程的不同。2.调频到某个RF频道，基于这个频道解析NIT表，获取当前网络的所有TS流信息。3.基于当前频道来解析当前SDT和其它TS流的SDT表，或者扫描当前网络中所有的频道，一一获取SDT信息。4.基于当前频道获取当前的EIT和其它TS流的EIT，或者扫描当前网络中所有的频道，一一获取EIT信息。5.显示用户节目列表。当用户转换到某个节目，transportid以及相应的各个PID将从PAT和PMT中解析出来，以便解码。和DVB相比，ATSC-SI的结构试图在不增加网络带宽的前提下，加速事件的处理。为了达到这个目的，ATSC采用了固定的PID，单独的MGT来缩短PID解析的时间。但ATSC采用的机制是否真正比DVB有效，还有待检验。3，条件接收系统●PES级别加扰●加扰算法●事件加扰控制●可置换安全接口4，数据广播●数据下载协议●数据预告●数据发现●IP协议封装●对DSM-CC标准的背离