數(shù)字電視技術(shù)

1、    色解碼電路是彩色電視機的一重要組成部分,為此在這里我們就彩色全電視信號的產(chǎn)生和色解碼電路的基本原理加以闡述.     一，色信號的產(chǎn)生     描述日常生活中的一幅圖象,可由兩個物理參數(shù)來描述:a、是代表圖象的輪廓,細節(jié)及其明暗變化的物理參數(shù).b、是代表圖象色彩及其鮮明度變化的物理參數(shù).前者稱亮度參數(shù)(即亮度信號)后者稱色度參數(shù)(色度信號).在彩色電視機中,圖象的色彩是由紅(R)、綠(G)、藍(B)三種基色通過不同比例來表示的,并且色度信號和亮度信號有如下關(guān)系:Y=30%R+5

2、9%G+11%B,據(jù)此要傳送一個完整圖象信息,我們只要傳送R-Y,B-Y及Y三個圖象信息分量就足夠了,在接收端可通過一個解碼電路就能將三基色準確還原,我們稱R-Y,B-Y為色度信號.     1，色度信號的調(diào)制:在電視信號的發(fā)送端是將兩個色差信號調(diào)制在一個4.43或(3.58)MHZ的副載波上形成色度信號,調(diào)制方式是采用正交平衡調(diào)幅調(diào)制方式.平行調(diào)幅方式能將無用的載頻成分抑制掉,這有利于提高信號的信噪比,減小副載波對亮度信號的干擾,正交調(diào)幅是將兩個色差信號R-Y和B-Y分別調(diào)制在頻率相同,相位相差90度的兩個色副載波上再合成輸出(如圖1),這樣在接收機中

3、,可根據(jù)相位不同, 從合成 的已調(diào)副載波信號中,根據(jù)副載波相位的不同分別取出兩個色度信號,所以正交調(diào)幅可在一個副載波上互不干擾地傳送兩個色差信號,而且在接收機中又易于將它們分開,所以色度信號是一個既調(diào)幅又調(diào)相的波形,它的幅度變化反映了色飽和度,相角的變化反映了色調(diào)的變化.將色度信號C和亮度信號Y以及同步、消隱等信號 混合就形成了彩色全電視信號.     2、PAL色度信號:上面說過色度信號中的相位是反映了圖象的色調(diào),實際上在信號的傳輸 過程中,傳輸系統(tǒng)的相位失真總是不可避免的,為了克服正交平行調(diào)幅對相位失真的敏感性,采用了逐行倒相的措施.這樣就可以使相位

4、失真和干擾相互抵消.     PAL是逐行倒相的縮寫,PAL制就是在正交平衡調(diào)幅制的基礎(chǔ)上加一個逐行倒相的措施.所謂逐行倒相就是將色度信號中的R-Y分量的副載波進行逐行倒相,那么PAL色度信號表達式是:C=(B-Y)SINt±(R-Y)COSt,式中SINt和COSt是色副載波,由于B-Y的副載波和R-Y的副載波相位相差90度(正交)所以R-Y的副載波用COSt表示,式中的±表示:第N行取正,N+1行取負(逐行倒相).     3、逐行倒相的辦法:在將色度進行調(diào)制的過程中,我們用一個頻率為行頻一

5、半的方波來控制一個倒相開關(guān)對色度信號中的R-Y分量的載波進行逐行倒相處理,我們稱這個開關(guān)為PAL開關(guān).半行頻方波就是開關(guān)控制信號.為了在接收端能產(chǎn)生與發(fā)送端相位同步的副載波,在發(fā)送端還會產(chǎn)生一個很重要的信號就是色同步信號,其實色同步信號是一段色副載波信號,其相位是按半行頻周期作180°變化(受PAL開關(guān)控制),我們稱已調(diào)B-Y信號(B-Y*SINt)為U信號,已調(diào)R-Y信號(R-Y*COSt)為V信號.     在這里我們順便提一提NTSC色度信號的處理和PAL的過程是一模一樣的,只不過NTSC信號少了逐行倒相這一環(huán).  &

6、#160;  二，色信號的解碼     PAL-D*:PAL-D型色解碼電路它又稱為延時線型PAL制色解碼電路,圖2是它的方框圖,彩色電視機的色解碼實際上是一個逆編碼過程,現(xiàn)在我們按圖2走一圈看一看PAL色*是怎樣完成色解碼任務的.     先將彩色全電視機信號送入亮色分離電路,將色度信號C和亮度信號Y分離出來.亮度信號通過一個亮度延時線最后再送到矩陣電路,延時線的作用是為了使亮度信號和色度信號在時間上取得一致,因為色度信號在通過色通導處理后必然會引起附加延時.   

7、0; 色度信號經(jīng)過兩路,一路是通過一個“色同步消隱”電路將色同步信號去掉后加到延時解調(diào)器中分離出兩個已調(diào)色差信號V和U,然后雙雙送到各自的“同步解調(diào)器”中(同步解調(diào)器的原理與視頻檢波一文所說到的同步檢波電路一樣)解調(diào)出B-Y和R-Y信號,然后再送到矩陣電路中,另一路經(jīng)過一個“色同步選通”電路將色同步信號取出來, 送到“鑒相器”中和色副載波產(chǎn)生送來的信號進行鑒相比較,取出誤差電壓加至色副載波發(fā)生器從而保證副載波和發(fā)送端同步,另外,利用同步信號的搖擺性(相位按半行頻周期作180°變化)在鑒相器中產(chǎn)生一個半行頻識別信號加到PAL開關(guān)對送入PAL開關(guān)的副載波相位進行翻轉(zhuǎn)(相對于收送端而言).

8、再送到R-Y同步解調(diào)器,解調(diào)出R-Y信號,另外色副載發(fā)生器輸出另一路到B-Y同步解調(diào)器解調(diào) 出B-Y信號.最后Y信號,B-Y信號,R-Y信號均送入矩陣電路進行一系列的加減運算使之解調(diào)出三基色信號.矩陣電路作如下運算:R-Y-Y=R B-Y-Y=B -0.51(R-Y)-0.19(B-Y)+Y=G。 數(shù)字電視技術(shù)數(shù)字電視就是指從演播室到發(fā)射、傳輸、接收的所有環(huán)節(jié)都是使用數(shù)字電視信號或?qū)υ撓到y(tǒng)所有的信號傳播都是通過由0、1數(shù)字串所構(gòu)成的數(shù)字流來傳播的，數(shù)字信號的傳播速率是每秒19.39兆字節(jié)，如此大的數(shù)據(jù)流的傳遞保證了數(shù)字電視的高清晰度，克服了模擬電視的先天不足。同時還由于數(shù)字電視可以允許幾種制式

9、信號的同時存在，每個數(shù)字頻道下又可分為幾個子頻道，從而既可以用一個大數(shù)據(jù)流-每秒19.39兆字節(jié)，也可將其分為幾個分流，例如4個，每個的速度就是每秒4.85兆字節(jié)，這樣雖然圖像的清晰度要一、什么是數(shù)字電視機頂盒：機頂盒的全稱叫做“數(shù)字電視機頂盒”，英文縮寫“STB” (Set-Top Box)。它是一種將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的變換設備，它把經(jīng)過數(shù)字化壓縮的圖像和聲音信號解碼還原成模擬信號送入普通的電視機。 數(shù)字電視機頂盒是一種將數(shù)字電視信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的變換設備，它對經(jīng)過數(shù)字化壓縮的圖像和聲音信號進行解碼還原，產(chǎn)生模擬的視頻和聲音信號，通過電視顯示器和音響設備給觀眾提供高質(zhì)量的電視節(jié)目

10、。目前的數(shù)字電視機頂盒已成為一種嵌入式計算設備，具有完善的實時操作系統(tǒng)，提供強大的CPU計算能力，用來協(xié)調(diào)控制機頂盒各部分硬件設施，并提供易操作的圖形用戶界面，如增強型電視的電子節(jié)目指南，給用戶提供圖文并茂的節(jié)目介紹和背景資料。同時，機頂盒具有“傻瓜計算機”能力， 這樣通過內(nèi)部軟件功能和對網(wǎng)絡稍加進行雙向改造，很容易實現(xiàn)如因特網(wǎng)瀏覽、視頻點播、家庭電子商務、電話通信等多種服務，可謂一網(wǎng)打天下。 電視從黑白電視向彩色電視過渡時，采用了兼容的辦法，PAL-D制在中國一直延續(xù)到現(xiàn)在。 從模擬電視向高清晰度數(shù)字電視過渡，是一個跨越式的過渡，可以說無法直接兼容，也就是說目前的所有的模擬電視是不能使用的，

11、所以一步到位是不現(xiàn)實的，目前各國采用了一個過渡式的辦法-既數(shù)字機頂盒，使用了數(shù)字機頂盒后將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成模擬信號輸入給現(xiàn)在的模擬電視機顯示信息，這樣有效地避免了電視信號在傳輸過程中導致的干擾和損耗，電視接收的信號質(zhì)量得到了很大程度的改善。這只是一種過渡，由于模擬電視機的掃描線已定，所以它與高清晰度數(shù)字電視相比，還有相當大的距離。 高清晰度數(shù)字電視(HDTV)是未來的發(fā)展方向，到那時現(xiàn)在的模擬電視被全部淘汰，電視臺的射、錄、編設備也相應更換，人們在電視屏幕上看到的將是高清晰度的電視畫面和更多的功能,HDTV會把電視帶入一個嶄新的時代。 有人問目前數(shù)字機頂盒接收的信號是高清晰度數(shù)字電視嗎？不是，使

12、用了數(shù)字機頂盒后將數(shù)字信號轉(zhuǎn)變成模擬信號輸入給現(xiàn)在的模擬電視機顯示信息，這樣電視接收的信號質(zhì)量雖然有了很大程度的改善，由于模擬電視機的掃描線已定，所以它與高清晰度數(shù)字電視相比，還有相當大的距離。這只是一種過渡。 二、數(shù)字電視機頂盒的主要技術(shù) 信道解碼、信源解碼、上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼、嵌入式CPU、MPEG2解壓縮、機頂盒軟件、顯示控制和加解擾技術(shù)是數(shù)字電視機頂盒的主要技術(shù)。 (1)信道解碼 數(shù)字電視機頂盒中的信道解碼電路相當于模擬電視機中的高頻頭和中頻放大器。在數(shù)字電視機頂盒中，高頻頭是必須的，不過調(diào)諧范圍包含衛(wèi)星頻道、地面電視接收頻道、有線電視增補頻道。根據(jù)DTV目前已有的調(diào)制方式，信道解碼應

13、包括QPSK、QAM、OFDM、VSB解調(diào)功能。 (2)信源解碼 模擬信號數(shù)字化后，信息量激增，必須采用相應的數(shù)據(jù)壓縮標準。數(shù)字電視廣播采用MPEG2視頻壓縮標準，適用多種清晰度圖像質(zhì)量。音頻目前則有AC3和MPEG2兩種標準。信源解碼器必須適應不同編碼策略，正確還原原始音、視頻數(shù)據(jù)。 (3)上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼 開展交互式應用，需要考慮上行數(shù)據(jù)的調(diào)制編碼問題。目前普遍采用的有3種方式，采用電話線傳送上行數(shù)據(jù)，采用以太網(wǎng)卡傳送上行數(shù)據(jù)和通過有線網(wǎng)絡傳送上行數(shù)據(jù)。 (4)嵌入式CPU 嵌入式CPU是數(shù)字電視機頂盒的心臟，當數(shù)據(jù)完成信道解碼以后，首先要解復用，把傳輸流分成視頻、音頻，使視頻、音頻和數(shù)

14、據(jù)分離開，在數(shù)字電視機頂盒專用的CPU中集成了32個以上可編程PID濾波器，其中兩個用于視頻和音頻濾波，其余的用于PSI、SI和Private數(shù)據(jù)濾波。CPU是嵌入式操作系統(tǒng)的運行平臺，它要和操作系統(tǒng)一起完成網(wǎng)絡管理，顯示管理、有條件接收管理（IC卡和Smart卡）、圖文電視解碼、數(shù)據(jù)解碼、OSD、視頻信號的上下變換等功能。為了達到這些功能，必須在普通3264位CPU上擴展許多新的功能，并不斷提高速度，以適應高速網(wǎng)絡和三維游戲的要求。 (5)MPEG2解碼 MPEG2是數(shù)字電視中的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前實用的視頻數(shù)字處理技術(shù)基本上是建立在MPEG2技術(shù)基礎(chǔ)上，MPEG2是包括從網(wǎng)絡傳輸?shù)礁咔逦入?/p>

15、視的全部規(guī)范。MPLL用于VCD，可視電話會議和可視電話用的H.263和H.261是它的子集。MPML用于DVD、SDTV，MPMH用于HDTV。 MPEG2圖像信號處理方法分運動預測、DCT、量化、可變長編碼4步完成，電路是由RISC處理器為核心的ASIC電路組成。 MPEG2解壓縮電路包含視頻、音頻解壓縮和其它功能。在視頻處理上要完成主畫面、子畫面解碼，最好具有分層解碼功能。圖文電視可用APHA迭顯功能選加在主畫面上，這就要求解碼器能同時解調(diào)主畫面圖像和圖文電視數(shù)據(jù)，要有很高的速度和處理能力。OSD是一層單色或偽彩色字幕，主要用于用戶操作提示。 在音頻方面，由于歐洲D(zhuǎn)VB采用MPEG2伴音

16、，美國的ATSC采用杜比AC3，因而音頻解碼要具有以上兩種功能。 (6)數(shù)字電視機頂盒軟件 電視數(shù)字化后，數(shù)字電視技術(shù)中軟件技術(shù)占有更為重要的位置。除了音視頻的解碼由硬件實現(xiàn)外，包括電視內(nèi)容的重現(xiàn)、操作界面的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)廣播業(yè)務的實現(xiàn)，直至機頂盒和個人計算機的互聯(lián)以及和Internet的互聯(lián)都需要由軟件來實現(xiàn)，具體如下： 1 硬件驅(qū)動層軟件： 驅(qū)動程序驅(qū)動硬件功能，如射頻解調(diào)器、傳輸解復用器、A/V解碼器、OSD、視頻編碼器等。 2 嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)：嵌入式實時操作系統(tǒng)是相對于桌面計算機操作系統(tǒng)而言的，它不裝在硬盤中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，功能相對簡單，資源開資較小，便于固化在存儲器中。嵌入式操

17、作系統(tǒng)的作用與PC機上的DOS和Windows相似，用戶通過它進行人機對話，完成用戶下達的指定。指定接收采用多種方式如：鍵盤、鼠標、語音、觸摸屏、紅外遙控器等。 3 中間件： 開放的業(yè)務平臺上的特點在于產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)以一個業(yè)務平臺為基礎(chǔ)，開放的業(yè)務平臺為每個環(huán)節(jié)提供獨立的運行模式，每個環(huán)節(jié)擁有自身的利潤，能產(chǎn)生多個供應商。只有采用開放式業(yè)務平臺才能保證機頂盒的擴展性，保證投資的有效回收。 4 上層應用軟件： 執(zhí)行服務商提供的各種服務功能，如：電子節(jié)目指南、準視頻點播、視頻點播、數(shù)據(jù)廣播、IP電話和可視電話等。上層應用軟件獨立于STB的硬件，它可以用于各種STB硬件平臺，消除應用軟件對硬件的依

18、賴。 (7)顯示技術(shù) 就電視和計算機顯示器而言，CRT顯示是一種成熟的技術(shù)，但是用低分辨率的電視機顯示文字，尤其是小于24×24的小字，問題就變得復雜了。電視機的顯像管是大節(jié)距的低分辨率管，只適合顯示720×576或640×480的圖像，它的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)是固定不變的，是為525行60Hz或625行50Hz設計的，而數(shù)字電視的顯示格式有18種以上。上網(wǎng)則要符合VESA格式，顯然，電視機的顯示系統(tǒng)無法適應這么多格式。另外，電視采用低幀頻的隔行掃描方式，當顯示圖形和文字時，亮度信號存在背景閃爍，水平直線存在行間閃爍。如果把逐行掃描的計算機圖文轉(zhuǎn)換到電視機上，水平邊沿就會僅出

19、現(xiàn)在奇場或偶場，屏顯時間接近人眼的視覺暫留，會產(chǎn)生厲害的邊緣閃爍現(xiàn)象，因而要用電視機上網(wǎng)，必須要補救電視機顯示的缺陷。 根據(jù)技術(shù)難度和成本，目前用兩種方法進行改進，一種是抗閃爍濾波器，把相鄰三行的圖像按比例相加成一行，使僅出現(xiàn)在單場的圖像重現(xiàn)在每場中，這種方式叫三行濾波法。三行濾波法簡單易實現(xiàn)。但降低了圖像的清晰度，適用于隔行掃描方式的電視機。另一種方法是把隔行掃描變成逐行掃描，并適當提高幀頻，這種方式要成倍地增加掃描的行數(shù)和場數(shù)，為了使增加的像數(shù)不是無中生有，保證活動畫面的連續(xù)性，必須要作行、場內(nèi)插運算和運動補償，必須用專用的芯片和復雜的技術(shù)才能實現(xiàn)，這種方式在電視機上顯示計算機圖文的質(zhì)量非

20、常好，但必須在有逐行和倍掃描功能的電視機上才能實現(xiàn)。另外把分辨率高于模擬電視機的HDTV和VESA信號在電視機上播放，只能顯示部分畫面，必須進行縮小這就像PIP方式，要丟行和丟場。同樣為保證圖像的連續(xù)性，也要進行內(nèi)插運算。 (8)加解擾技術(shù) 加解擾技術(shù)用于對數(shù)字節(jié)目進行加密和解密。其基本原理是采用加擾控制字加密傳輸?shù)姆椒ǎ脩舳死肐C卡解密。在MPEG傳輸流中，與控制字傳輸相關(guān)的有2個數(shù)據(jù)流：授權(quán)控制信息(ECMs)和授權(quán)管理信息(EMMs)。由業(yè)務密鑰(SK)加密處理后的控制字在ECMs中傳送，其中包括節(jié)目來源、時間、內(nèi)容分類和節(jié)目價格等節(jié)目信息。對控制字加密的業(yè)務密鑰在授權(quán)管理信息中傳送

21、，并且業(yè)務密鑰在傳送前要經(jīng)過用戶個人分配密鑰(PDE)的加密處理。EMMs中還包括地址、用戶授權(quán)信息，如用戶可以看的節(jié)目或時間段，用戶付的收視費等。 用戶個人分配密鑰(PDK)存放在用戶的智能卡(Smart Card)中，在用戶端，機頂盒根據(jù)PMT和CAT表中的CAdescriptor，獲得EMM和ECM的PID值，然后從TS流中過濾出ECMs和EMMs，并通過Smart Card接口送給Smart Card。Smart Card首先讀取用戶個人分配密鑰(PDK)，用PDK對EMM解密，取出SK，然后利用SK對ECM進行解密，取出CW，并將CW通過Smart Card接口送給解擾引擎，解擾引擎

22、利用CW就可以將已加擾的傳輸流進行解擾。 5 數(shù)字電視機頂盒在我國的發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)字電視機頂盒將改變我們現(xiàn)有的電視的概念，也將為互聯(lián)網(wǎng)提供一個嶄新的消費終端，而且這個消費終端將比其他任何終端如PC、手機、PDA都普及、方便、吸引人。隨著各地有線數(shù)字電視的試播，數(shù)字電視機頂盒的推廣與幾年前相比已有長足的進步，但是數(shù)字機頂盒在國內(nèi)還沒有得到廣泛的應用，這主要有幾個原因： （1）數(shù)字機頂盒的技術(shù)含量較高，真正的產(chǎn)品并不是很多，許多廠商的VOD（視頻點播）事實上大多處于概念階段。 （2）網(wǎng)絡雙向改造與質(zhì)量問題。由于數(shù)字電視機頂盒受網(wǎng)絡帶寬制約較大，尤其是目前國內(nèi)網(wǎng)絡發(fā)展基礎(chǔ)薄弱，而且各種網(wǎng)絡資源各自為陣

23、， 因此它的大范圍普及推廣還需時日。 （3）服務不力、缺乏專業(yè)的ICP，即信息和節(jié)目資源貧乏。如VOD業(yè)務推廣應用的一大難點就是節(jié)目源的開放以及片源、版權(quán)。國家有線電視主干網(wǎng)的建立、專業(yè)供片商的出現(xiàn)可在一定程度上緩解這一難題。許多廠家紛紛開發(fā)基于賓館、酒店、小區(qū)的VOD系統(tǒng)，也是為了避開這一難題。 （4）資費偏高，對多數(shù)用戶而言也是不小的開支。中國人的消費心理是可以承受一次性較大的購置成本，卻不大愿意接受長期持續(xù)不斷的、沒有明顯回報的消費支付。 盡管當前數(shù)字機頂盒的推廣受到了很大的限制，但是數(shù)字電視機頂盒不僅是用戶終端，也是網(wǎng)絡終端，它能使模擬電視機從被動接收模擬電視轉(zhuǎn)向交互式數(shù)字電視(如視頻

24、點播等)，并能接入因特網(wǎng)，使用戶享受電視、數(shù)據(jù)、語言等全方位的信息服務。隨著數(shù)字技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電視機頂盒功能將逐步完善，尤其是單片PC技術(shù)的發(fā)展，將促使數(shù)字電視機頂盒內(nèi)置和整個成本下降，讓大多數(shù)用戶在普通模擬電視機上實現(xiàn)既能娛樂，又能上網(wǎng)等多種服務。 三、數(shù)字電視機頂盒新動向 數(shù)字電視機頂盒面臨淘汰 新標準明年上市面臨淘汰 新標準明年上市 據(jù)悉，聯(lián)邦規(guī)章管理者于美國東部已經(jīng)采納了新的設備標準以加快向更高音視頻質(zhì)量的數(shù)碼電視的轉(zhuǎn)變。 聯(lián)邦通信委員會（FCC）以5比0的投票結(jié)果通過了可將數(shù)字電視信號直接接入電視機而不需要機頂盒和額外電纜的設備標準。為了觀看收費電視，用戶要向

25、電視機中插入一個由他們的有線電視服務商提供的安全卡。 制造商希望能于明年底發(fā)售具有這種即插即用技術(shù)的高清晰度電視機。他們稱，聯(lián)邦通信委員會的決定將提高消費者的需求和刺激公司提高產(chǎn)量，進一步普及這種新型電視機。 與傳統(tǒng)的模擬電視不同，數(shù)字電視信號使用的是計算機語言，其圖象更加清晰，同時還具有其它潛在性能，如互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻游戲以及同一頻道中的多套節(jié)目等。數(shù)字信號可通過衛(wèi)星、有線或無線廣播傳送。大打折扣，卻可大大增加信息的種類，滿足不同的需求。例如在轉(zhuǎn)播一場體育比賽時，觀眾需要高清晰度的圖像，電視臺就應采用每秒19.39兆字節(jié)的傳播；而在進行新聞廣播時，觀眾注意的是新聞內(nèi)容而不是播音員的形象，所以

26、沒必要采用那么高的清晰度，這時只需每秒3兆字節(jié)的速度就可以了，剩下16.39兆字節(jié)可用來傳輸別的內(nèi)容。 如今，數(shù)字電視是人們談論最多的熱鬧話題之一。由于數(shù)字電視是種新鮮事物，一些相關(guān)報道及文章介紹中出現(xiàn)似是而非的概念，諸如“數(shù)碼電視”、“全數(shù)字電視”、“全媒體電視”、“多媒體電視”等，造成大眾感到困惑，茫然不知所措。其實，“數(shù)字電視”的含義并不是指我們一般人家中的電視機，而是指電視信號的處理、傳輸、發(fā)射和接收過程中使用數(shù)字信號的電視系統(tǒng)或電視設備。其具體傳輸過程是：由電視臺送出的圖像及聲音信號，經(jīng)數(shù)字壓縮和數(shù)字調(diào)制后，形成數(shù)字電視信號，經(jīng)過衛(wèi)星、地面無線廣播或有線電纜等方式傳送，由數(shù)字電視接收

27、后，通過數(shù)字解調(diào)和數(shù)字視音頻解碼處理還原出原來的圖像及伴音。因為全過程均采用數(shù)字技術(shù)處理，因此，信號損失小，接收效果好。 數(shù)字電視的原理 將電視的視音頻信號數(shù)字化后，其數(shù)據(jù)量是很大的，非常不利于傳輸，因此數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)成為關(guān)鍵。實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)方法有兩種：一是在信源編碼過程中進行壓縮，IEEE的MPEG專家組已發(fā)展制訂了ISO/IEC13818(MPEG-2)國際標準，MPEG-2采用不同的層和級組合即可滿足從家庭質(zhì)量到廣播級質(zhì)量以及將要播出的高清晰度電視質(zhì)量不同的要求，其應用面很廣，它支持標準分辨率16:9寬屏及高清晰度電視等多種格式，從進入家庭的DVD到衛(wèi)星電視、廣播電視微波傳輸都采用了這一

28、標準。二是改進信道編碼，發(fā)展新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，提高單位頻寬數(shù)據(jù)傳送速率。如，在歐洲D(zhuǎn)VB數(shù)字電視系統(tǒng)中，數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)(DVB-S)采用正交相移鍵控調(diào)制(OPSK)；數(shù)字有線電視系統(tǒng)(DVB-C)采用正交調(diào)幅調(diào)制(QAM)；數(shù)字地面開路電視系統(tǒng)就(DVB-T)采用更為復雜的編碼正交頻分復用調(diào)制(COFDM)。 數(shù)字電視的分類 數(shù)字電視可以按以下幾種方式分類： (1)按信號傳輸方式分類：可以分為地面無線傳輸(地面數(shù)字電視)、衛(wèi)星傳輸(衛(wèi)星數(shù)字電視)、有線傳輸(有線數(shù)字電視)三類。 (2)按產(chǎn)品類型分類：可以分為數(shù)字電視顯示器、數(shù)字電視機頂盒、一體化數(shù)字電視接收機。 (3)按清晰度分類：可以分為

29、低清晰度數(shù)字電視(圖像水平清晰度大于250線)、標準清晰度數(shù)字電視(圖像水平清晰度大于500線)、高清晰度數(shù)字電視(圖像水平清晰度大于800線，即HDTV)。VCD的圖像格式屬于低清晰度數(shù)字電視(LDTV)水平，DVD的圖像格式屬于標準清晰度數(shù)字電視(SDTV)水平。 (4)按顯示屏幕幅型分類：可以分為4：3幅型比和16：9幅型比兩種類型。 (5)按掃描線數(shù)(顯示格式)分類：可以分為HDTV掃描線數(shù)(大于1000線)和SDTV掃描線數(shù)(600800線)等。 數(shù)字電視的優(yōu)點 數(shù)字電視技術(shù)與原有的模擬電視技術(shù)相比，有如下優(yōu)點： (l)信號雜波比和連續(xù)處理的次數(shù)無關(guān)。電視信號經(jīng)過數(shù)字化后是用若干位二

30、進制的兩個電平來表示，因而在連續(xù)處理過程中或在傳輸過程中引入雜波后，其雜波幅度只要不超過某一額定電平，通過數(shù)字信號再生，都可能把它清除掉，即使某一雜波電平超過額定值，造成誤碼，也可以利用糾錯編、解碼技術(shù)把它們糾正過來。所以，在數(shù)字信號傳輸過程中，不會降低信雜比。而模擬信號在處理和傳輸中，每次都可能引入新的雜波，為了保證最終輸出有足夠的信雜比，就必須對各種處理設備提出較高信雜比的要求。模擬信號要求 S/N40dB，而數(shù)字信號只要求S/N20dB。模擬信號在傳輸過程中噪聲逐步積累，而數(shù)字信號在傳輸過程中，基本上不產(chǎn)生新的噪聲，也即信雜比基本不變。 (2)可避免系統(tǒng)的非線性失真的影響。而在模擬系統(tǒng)中

31、，非線性失真會造成圖像的明顯損傷。 (3)數(shù)字設備輸出信號穩(wěn)定可靠。因數(shù)字信號只有“0”、“l(fā)”兩個電平，“l(fā)”電平的幅度大小只要滿足處理電路中可能識別出是“l(fā)”電平就可，大一點、小一點無關(guān)緊要。 (4)易于實現(xiàn)信號的存儲，而且存儲時間與信號的特性無關(guān)。近年來，大規(guī)模集成電路(半導體存儲器)的發(fā)展，可以存儲多幀的電視信號，從而完成用模擬技術(shù)不可能達到的處理功能。例如，幀存儲器可用來實現(xiàn)幀同步和制式轉(zhuǎn)換等處理,獲得各種新的電視圖像特技效果。 (5)由于采用數(shù)字技術(shù)，與計算機配合可以實現(xiàn)設備的自動控制和調(diào)整。 (6)數(shù)字技術(shù)可實現(xiàn)時分多路，充分利用信道容量，利用數(shù)字電視信號中行、場消隱時間，可實現(xiàn)

32、文字多工廣播(Teletext)。 (7)壓縮后的數(shù)字電視信號經(jīng)數(shù)字調(diào)制后，可進行開路廣播，在設計的服務區(qū)內(nèi)(地面廣播)，觀眾將以極大的概率實現(xiàn)“無差錯接收”(發(fā)“0”收“0”，發(fā)“ l”收“l(fā)”)，收看到的電視圖像及聲音質(zhì)量非常接近演播室質(zhì)量。 (8)可以合理地利用各種類型的頻譜資源。以地面廣播而言，數(shù)字電視可以啟用模擬電視?quot；禁用頻道(taboo channel)，而且在今后能夠采用“單頻率網(wǎng)絡”(single frequency network)技術(shù)，例如 l套電視節(jié)目僅占用同 1個數(shù)字電視頻道而覆蓋全國。此外，現(xiàn)有的 6MHz模擬電視頻道，可用于傳輸 l套數(shù)字高清晰度電視節(jié)目或

33、者 4-6套質(zhì)量較高的數(shù)字常規(guī)電視節(jié)目，或者 16-24套與家用 VHS錄像機質(zhì)量相當?shù)臄?shù)字電視節(jié)目。 (9)在同步轉(zhuǎn)移模式(STM)的通信網(wǎng)絡中，可實現(xiàn)多種業(yè)務的“動態(tài)組合”(dynamic combination)。例如，在數(shù)字高清晰度電視節(jié)目中，經(jīng)常會出現(xiàn)圖像細節(jié)較少的時刻。這時由于壓縮后的圖像數(shù)據(jù)量較少，便可插入其它業(yè)務(如電視節(jié)目指南、傳真、電子游戲軟件等)，而不必插入大量沒有意義的“填充比特”。 (10)很容易實現(xiàn)加密解密和加擾解擾技術(shù)，便于專業(yè)應用(包括軍用)以及廣播應用(特別是開展各類收費業(yè)務)。 (ll)具有可擴展性、可分級性和互操作性，便于在各類通信信道特別是異步轉(zhuǎn)移模式(

34、ATM)的網(wǎng)絡中傳輸，也便于與計算機網(wǎng)絡聯(lián)通。 (12)可以與計算機"融合"而構(gòu)成一類多媒體計算機系統(tǒng)，成為未來"國家信息基礎(chǔ)設施"(NII)的重要組成部分。 數(shù)字電視的技術(shù) (1)數(shù)字電視廣播流程及實現(xiàn)手段 數(shù)字電視廣播，其信號流程包括制作(編輯)、信號處理、廣播(傳輸)和接收(顯示)幾個過程。 目前用于數(shù)字節(jié)目制作的手段主要有：數(shù)字攝像機和數(shù)字照像相機、計算機、數(shù)字編輯機、數(shù)字字幕機；用于數(shù)字信號處理的手段有：數(shù)字信號處理技術(shù)(DSP)、壓縮、解壓、縮放等技術(shù)；用于傳輸?shù)氖侄斡校旱孛鎻V播傳輸、有線電視(或光纜)傳輸、衛(wèi)星廣播(DSS)及寬帶綜合業(yè)務網(wǎng)

35、(ISDN)、DVD等；用于接受顯示的手段有：陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器、等離子體顯示器、投影顯示(包括前投、背投)等。 視頻編碼技術(shù)主要功能是完成圖像的壓縮，使數(shù)字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為2030Mbit/s。視頻編碼計算時主要有以下客觀依據(jù)： (1)圖像時間的相關(guān)性。視頻信號由連續(xù)圖像組成，相鄰圖像有很多相關(guān)性，找出這些相關(guān)性就可減少信息量。 (2)圖像空間的相關(guān)性。例如圖像中有一大塊單一顏色，那么不必把所有像素存貯。 (3)人眼的視覺特性。人眼對原始圖像各處失真敏感度不同，對不敏感的無關(guān)緊要的信息給予較大的失真處理，即使這些信息全部丟失了，人眼也可能覺察不到

36、；相反，對人眼比較敏感的信息，則盡可能減少其失真。 (4)事件間的統(tǒng)計特性。事件發(fā)生的概率越小，則其熵值越大，表示信息量越大，需分配較長的碼字；反之，發(fā)生的概率越大，則其熵值越小，只需分配較短的碼字。 與視頻編解碼相同，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號數(shù)字化后，信息量比模擬傳輸狀態(tài)大得多，因而數(shù)字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。 音頻信號的壓縮編碼主要利用了人耳的聽覺特性。 (1)聽覺的掩蔽效應。在人的聽覺上，一個聲音的存在掩蔽了另一個聲音的存在，掩蔽效應是一個較為復雜的心理和生理現(xiàn)象，包括人耳的頻域掩蔽效應和時域掩蔽效應。 (2)人耳對聲

37、音的方向特性。對于2KHZ以上的高頻聲音信號，人耳很難判斷其方向性，因而立體聲廣播的高頻部分不必重復存貯。 國際上對數(shù)字圖像編碼曾制訂了三種標準，主要用于電視會議的H.261，主要用于靜止圖像的JPMG標準，主要用于連續(xù)圖像的MPEG標準。 在HDTV視頻壓縮編解碼標準方面，美國、歐洲、日本設有分歧，都采用了MPEG-2標準。MPEG(Moving Picture Expert Group)意思是“運動圖像專家組”，壓縮后的信息可以供計算機處理，也可以在現(xiàn)有和將來的電視廣播頻道中進行分配。 在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2標準；美國采納了杜比公司(Dolby)的AC-3方案，MPE

38、G-2為備用方案。 對于我國來說，今后信源編解碼標準也會與美國、歐洲、日本一樣采用MPEG-2標準。 (3)數(shù)字電視的復用系統(tǒng) 數(shù)字電視的復用系統(tǒng)是HDTV的關(guān)鍵部分之一。從發(fā)送端信息的流向來看，它將視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)等編碼器送來的數(shù)據(jù)比特流，經(jīng)處理復合成單路串行的比特流，送給信道編碼及調(diào)制。接受端與此過程正好相反。 模擬電視系統(tǒng)不存在復用器。在數(shù)字電視中，復用器把音頻、視頻、輔助數(shù)據(jù)的碼流通過一個打包器打包(這是通俗的說法，其實是數(shù)據(jù)分組)，然后再復合成單路。目前網(wǎng)絡通信的數(shù)據(jù)都是按一定格式打包傳輸?shù)?。HDTV數(shù)據(jù)的打包將使其具備了可擴展性、分級性、交互性的基礎(chǔ)。 付費電視是現(xiàn)在和將來電視

39、發(fā)展的一個方向。復用器可對打包的節(jié)目信息進行加擾，使其隨機化，接收機具有密鑰才能解擾。 在HDTV復用傳輸標準方面，美國、歐洲、日本也沒有分歧，都采用了MPEG-2標準。美國已有了MPEG-2解復用的專用芯片。我國恐怕也會采用MPEG-2作為復用傳輸?shù)臉藴省?HDTV數(shù)據(jù)包長度是188個字節(jié)，正好是ATM信元的整數(shù)倍。今后以光纖為傳輸介質(zhì)，以ATM為信息傳輸模式的寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)極有可能成為未來"信息高速公路"的主體設施?？捎?個ATM信元來完整地傳送一個HDTV傳送包，因而可達到HDTV與ATM的方便接口。 (4)數(shù)字電視的信道編解碼及調(diào)制解調(diào) 數(shù)字電視信道編解碼及調(diào)制

40、解調(diào)的目的是通過糾錯編碼、網(wǎng)格編碼、均衡等技術(shù)提高信號的抗干擾能力，通過調(diào)制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發(fā)射做好準備。我們目前所說的各國數(shù)字電視的制式，標準不能統(tǒng)一，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術(shù)的不同，帶寬的不同，尤其是調(diào)制方式的不同。 數(shù)字傳輸?shù)某Ｓ谜{(diào)制方式有： 正交振幅調(diào)制(QAM)：調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線電視電纜傳輸。 鍵控移相調(diào)制(QPSK)：調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛(wèi)星廣播。 殘留邊帶調(diào)制(VSB)：抗多徑傳播效應好(即消除重影效果好)，適合地面廣播。 編碼正交頻分調(diào)制(COFDM)：抗多徑傳播效應和同頻干擾好，適合地

41、面廣播和同頻網(wǎng)廣播。 美國地面電視廣播迄今仍占其電視業(yè)務的一半以上，因此，美國在發(fā)展高清晰度電視時首先考慮的是如何通過地面廣播網(wǎng)進行傳播，并提出了以數(shù)字高清晰度電視為基礎(chǔ)的標準-ATSC。美國HDTV地面廣播頻道的帶寬為6MHZ，調(diào)制采用8VSB。預計美國的衛(wèi)星廣播電視會采用QPSK調(diào)制，電纜電視會采用QAM或VSB調(diào)制。 從1995年起，歐洲陸續(xù)發(fā)布了數(shù)字電視地面廣播(DVB-T)、數(shù)字電視衛(wèi)星廣播(DVB-S)、數(shù)字電視有線廣播(DVB-C)的標準。歐洲數(shù)字電視首先考慮的是衛(wèi)星信道，采用QPSK調(diào)制。歐洲地面廣播數(shù)字電視采用COFDM調(diào)制，8M帶寬。歐洲電纜數(shù)字電視采用QAM調(diào)制。 日本數(shù)字電視首先考慮的是衛(wèi)星信道，采用QPSK調(diào)制。并在1999年發(fā)布了數(shù)字電視的標準-ISDB 數(shù)字電視的用途 在數(shù)字電視中，采用了雙向信息傳輸技術(shù)，增加了交互能力，賦予了電視許多全新的功能，使人們可以按照自己的需求獲取各種網(wǎng)絡服務，包括視頻點播、網(wǎng)上購物、遠程教學、遠程醫(yī)療等新業(yè)務，使電視機成為名副其實的信息家電。 數(shù)字電視提供的最重要的服務就是視頻點播(VOD)。VOD是一種全新的電視收視方式，它不像傳統(tǒng)電視那樣，用戶只能被動地