数字电视标准

数字电视的技术
(1)数字电视广播流程及实现手段 数字电视广播，其信号流程包括制作(编辑)、信号处理、广播(传输)和接收(显示)几个过程。 目前用于数字节目制作的手段主要有：数字摄像机和数字照相机、计算信号处理技术(DSP)、压缩、解压、缩放等技术；用于传输的手段有：地面广播传输、有线电视(或光缆)传输、 卫星广播(DSS)及宽带综合业务网(ISDN)、DVD等；用于接受显示的手段有：阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器、等离子 体显示器、投影显示(包括前投、背投)等。 视频编码技术主要功能是完成图像的压缩，使数字电视的信号传输量由995Mbit/s减少为20～30Mbit/s。视频编码计算时主 要有以下客观依据： (1)图像时间的相关性。视频信号由连续图像组成，相邻图像有很多相关性，找出这些相关性就可减少信息量。 (2)图像空间的相关性。例如图像中有一大块单一颜色，那么不必把所有像素存贮。 (3)人眼的视觉特性。人眼对原始图像各处失真敏感度不同，对不敏感的无关紧要的信息给予较大的失真处理，即使这些信 息全部丢失了，人眼也可能觉察不到；相反，对人眼比较敏感的信息，则尽可能减少其失真。 (4)事件间的统计特性。事件发生的概率越小，则其熵值越大，表示信息量越大，需分配较长的码字；反之，发生的概率越 大，则其熵值越小，只需分配较短的码字。 与视频编解码相同，音频编解码主要功能是完成声音信息的压缩。声音信号数字化后，信息量比模拟传输状态大得多，因 而数字电视的声音不能象模拟电视的声音那样直接传输，而是要多一道压缩编码工序。 音频信号的压缩编码主要利用了人耳的听觉特性。 (1)听觉的掩蔽效应。在人的听觉上，一个声音的存在掩蔽了另一个声音的存在，掩蔽效应是一个较为复杂的心理和生理现 象，包括人耳的频域掩蔽效应和时域掩蔽效应。 (2)人耳对声音的方向特性。对于2KHZ以上的高频声音信号，人耳很难判断其方向性，因而立体声广播的高频部分不必重 复存贮。 国际上对数字图像编码曾制订了三种标准，主要用于电视会议的H.261，主要用于静止图像的JPMG标准，主要用于连续图 像的MPEG标准。 在HDTV视频压缩编解码标准方面，美国、欧洲、日本设有分歧，都采用了MPEG-2标准。MPEG(Moving Picture Expert Group)意思是“运动图像专家组”，压缩后的信息可以供计算机处理，也可以在现有和将来的电视广播频道中进行分配。 在音频编码方面，欧洲、日本采用了MPEG-2标准；美国采纳了杜比公司(Dolby)的AC-3方案，MPEG-2为备用方案。 对于我国来说，今后信源编解码标准也会与美国、欧洲、日本一样采用MPEG-2标准。
数字电视的复用系统
数字电视的复用系统是HDTV的关键部分之一。从发送端信息的流向来看，它将视频、音频、辅助数据等编码器送来 的数据比特流，经处理复合成单路串行的比特流，送给信道编码及调制。接受端与此过程正好相反。 模拟电视系统不存在复用器。在数字电视中，复用器把音频、视频、辅助数据的码流通过一个打包器打包(这是通俗 的说法，其实是数据分组)，然后再复合成单路。目前网络通信的数据都是按一定格式打包传输的。HDTV数据的打包将 使其具备了可扩展性、分级性、交互性的基础。 付费电视是现在和将来电视发展的一个方向。复用器可对打包的节目信息进行加扰，使其随机化，接收机具有密钥 才能解扰。 在HDTV复用传输标准方面，美国、欧洲、日本也没有分歧，都采用了MPEG-2标准。美国已有了MPEG-2解复用的 专用芯片。我国恐怕也会采用MPEG-2作为复用传输的标准。 HDTV数据包长度是188个字节，正好是ATM信元的整数倍。今后以光纤为传输介质，以ATM为信息传输模式的宽带 综合业务数字网极有可能成为未来"信息高速公路"的主体设施。可用4个ATM信元来完整地传送一个HDTV传送包，因而 可达到HDTV与ATM的方便接口。
数字电视的分类 数字电视可以按以下几种方式分类： (1)按信号传输方式分类：可以分为地面无线传输(地面数字电视 DVB-T)、卫星传输(卫星数字电视DVB-S)、有线传输(有线数字电视 DVB-C)三类。 (2)按产品类型分类：可以分为数字电视显示器、数字电视机顶盒、 一体化数字电视接收机。 (3)按清晰度分类：可以分为低清晰度数字电视(图像水平清晰度大于 250线)、标准清晰度数字电视(图像水平清晰度大于500线)、高清晰度数 字电视(图像水平清晰度大于800线，即HDTV)。VCD的图像格式属于低 清晰度数字电视(LDTV)水平，DVD的图像格式属于标准清晰度数字电视 (SDTV)水平。 (4)按显示屏幕幅型分类：可以分为4：3幅型比和16：9幅型比两种 类型。 (5)按扫描线数(显示格式)分类：可以分为HDTV扫描线数(大于1000 线)和SDTV扫描线数(600～800线)等。
数字电视的信道编解码及调制解调
数字电视信道编解码及调制解调的目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信号的抗干扰能力，通过调制 把传输信号放在载波或脉冲串上，为发射做好准备。我们目前所说的各国数字电视的制式，标准不能统一，主要是指各 国在该方面的不同，具体包括纠错、均衡等技术的不同，带宽的不同，尤其是调制方式的不同。 数字传输的常用调制方式有： 正交振幅调制(QAM)：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。 键控移相调制(QPSK)：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播。 残留边带调制(VSB)：抗多径传播效应好(即消除重影效果好)，适合地面广播。 编码正交频分调制(COFDM)：抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播。 美国地面电视广播迄今仍占其电视业务的一半以上，因此，美国在发展高清晰度电视时首先考虑的是如何通过地面 广播网进行传播，并提出了以数字高清晰度电视为基础的标准-ATSC。美国HDTV地面广播频道的带宽为6MHZ，调制采 用8VSB。预计美国的卫星广播电视会采用QPSK调制，电缆电视会采用QAM或VSB调制。 从1995年起，欧洲陆续发布了数字电视地面广播(DVB-T)、数字电视卫星广播(DVB-S)、数字电视有线广播(DVB-C) 的标准。欧洲数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。欧洲地面广播数字电视采用COFDM调制，8M带宽。 欧洲电缆数字电视采用QAM调制。 日本数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。并在1999年发布了数字电视的标准--ISDB 。
数字电视
英文名称：Digital TV 数字电视的概念: 数字电视就是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号 传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的，数字信号的传播速率是每秒19.39兆字节，如此大的数 据流的传递保证了数字电视的高清晰度，克服了模拟电视的先天不足。同时还由于数字电视可以允许几种制 式信号的同时存在，每个数字频道下又可分为几个子频道，从而既可以用一个大数据流--每秒19.39兆字节， 也可将其分为几个分流，例如4个，每个的速度就是每秒4.85兆字节，这样虽然图像的清晰度要大打折扣，却 可大大增加信息的种类，满足不同的需求。例如在转播一场体育比赛时，观众需要高清晰度的图像，电视台 就应采用每秒19.39兆字节的传播；而在进行新闻广播时，观众注意的是新闻内容而不是播音员的形象，所以 没必要采用那么高的清晰度，这时只需每秒3兆字节的速度就可以了，剩下16.39兆字节可用来传输别的内容。 如今，数字电视是人们谈论最多的热闹话题之一。由于数字电视是种新鲜事物，一些相关报道及文章介 绍中出现似是而非的概念，诸如“数码电视”、“全数字电视”、“全媒体电视”、“多媒体电视”等，造 成大众感到困惑，茫然不知所措。其实，“数字电视”的含义并不是指我们一般人家中的电视机，而是指电 视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程是：由电视 台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过卫星、地面无线广播或有线 电缆等方式传送，由数字电视接收后，通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。因为 全过程均采用数字技术处理，因此，信号损失小，接收效果好。 数字电视的原理： 将电视的视音频信号数字化后，其数据量是很大的，非常不利于传输，因此数据压缩技术成为关键。实 现数据压缩技术方法有两种：一是在信源编码过程中进行压缩，IEEE的MPEG专家组已发展制订了 ISO/IEC13818(MPEG-2)国际标准，MPEG-2采用不同的层和级组合即可满足从家庭质量到广播级质量以及将要 播出的高清晰度电视质量不同的要求，其应用面很广，它支持标准分辨率16:9宽屏及高清晰度电视等多种格 式，从进入家庭的DVD到卫星电视、广播电视微波传输都采用了这一标准。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。如，在欧洲DVB数字电视系统中，数字卫星电视系统(DVB-S)采用正 交相移键控调制(OPSK)；数字有线电视系统(DVB-C)采用正交调幅调制(QAM)；数字地面开路电视系统就(DVBT)采用更为复杂的编码正交频分复用调制(COFDM)。
数字电视的优点
数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点： (l)信号杂波比和连续处理的次数无关。电视信号经过数字化后是用若干位二进制的两个电平来表示，因而在连续处 理过程中或在传输过程中引入杂波后，其杂波幅度只要不超过某一额定电平，通过数字信号再生，都可能把它清除掉， 即使某一杂波电平超过额定值，造成误码，也可以利用纠错编、解码技术把它们纠正过来。所以，在数字信号传输过程 中，不会降低信杂比。而模拟信号在处理和传输中，每次都可能引入新的杂波，为了保证最终输出有足够的信杂比，就 必须对各种处理设备提出较高信杂比的要求。模拟信号要求 S/N＞40dB，而数字信号只要求S/N＞20dB。模拟信号在传 输过程中噪声逐步积累，而数字信号在传输过程中，基本上不产生新的噪声，也即信杂比基本不变。 (2)可避免系统的非线性失真的影响。而在模拟系统中，非线性失真会造成图像的明显损伤。 (3)数字设备输出信号稳定可靠。因数字信号只有“0”、“l”两个电平，“l”电平的幅度大小只要满足处理电路中可能 识别出是“l”电平就可，大一点、小一点无关紧要。 (4)易于实现信号的存储，而且存储时间与信号的特性无关。近年来，大规模集成电路(半导体存储器)的发展，可以 存储多帧的电视信号，从而完成用模拟技术不可能达到的处理功能。例如，帧存储器可用来实现帧同步和制式转换等处 理,获得各种新的电视图像特技效果。 (5)由于采用数字技术，与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。 (6)数字技术可实现时分多路，充分利用信道容量，利用数字电视信号中行、场消隐时间，可实现文字多工广播 (Teletext)。 (7)压缩后的数字电视信号经数字调制后，可进行开路广播，在设计的服务区内(地面广播)，观众将以极大的概率实 现“无差错接收”(发“0”收“0”，发“ l”收“l”)，收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。 (8)可以合理地利用各种类型的频谱资源。以地面广播而言，数字电视可以启用模拟电视?quot；禁用频道(taboo channel)，而且在今后能够采用“单频率网络”(single frequency network)技术，例如 l套电视节目仅占用同 1个数字电 视频道而覆盖全国。此外，现有的 6MHz模拟电视频道，可用于传输 l套数字高清晰度电视节目或者 4-6套质量较高的数 字常规电视节目，或者 16-24套与家用 VHS录像机质量相当的数字电视节目。 (9)在同步转移模式(STM)的通信网络中，可实现多种业务的“动态组合”(dynamic combination)。例如，在数字高 清晰度电视节目中，经常会出现图像细节较少的时刻。这时由于压缩后的图像数据量较少，便可插入其它业务(如电视节 目指南、传真、电子游戏软件等)，而不必插入大量没有意义的“填充比特”。 (10)很容易实现加密／解密和加扰／解扰技术，便于专业应用(包括军用)以及广播应用(特别是开展各类收费业务)。 (ll)具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信信道特别是异步转移模式(ATM)的网络中传输，也便于与 计算机网络联通。 (12)可以与计算机"融合"而构成一类多媒体计算机系统，成为未来"国家信息基础设施"(NII)的重要组成部分。