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1、数字电视培训教材北京数码视讯科技有限公司数字电视培训教材第 I 页目 录第一章 数字电视概述以及 MPEG 基础 1第一节 数字电视技术优势 1一、 数字电视技术概念 1二、 数字电视技术的优势 3第二节 数字电视发展特点及进程 4一、 国际发展概述 4二、 国内发展概述 5第三节 数字电视标准概述 6一、 美国数字电视标准 ATSC 6二、 欧洲数字电视标准 DVB 7三、 日本数字电视的标准 ISDB .8第四节 传输流基础 8一、 概述 8二、 传送系统结构 10第五节 PSI/SI .19一、 节目特殊信息 PSI.19二、 业务信息 SI.22三、 PSI/SI 的应用 27第二章

2、数字电视前端硬件产品 29第一节 编解码器 29一、 原理 29二、 标准 41三、 如何判断编码器质量 45四、 编码器的维护 51第二节 复用适配加扰 52一、 复用器 52二、 网络适配器 57三、 加扰器 64第三章 调制器、网关、IPQAM、矩阵 .70第一节 QAM 调制器 .70一、 QAM 调制理论基础及调制器原理 .70二、 QAM 调制器的国家标准及指标 .77三、 如何判断 QAM 调制器的质量 89四、 QAM 调制器的运行维护 .94第二节 IP QAM96一、 IP QAM 原理 96二、 IPQAM 调制器的应用 98第三节 DVB-IP 网关 .99一、 DVB

3、-IP 网关原理 99二、 DVB-IP 网关应用方式 .99II第四节 矩阵 101一、 矩阵切换的概念及功能 101二、 矩阵切换的技术原理及指标 102三、 切换矩阵的应用 103第四章 数字电视系统介绍 108第一节 DVB-C 系统常见组网方式 .108一、 DVB 概述 108二、 DVB 传输系统 111三、 DVB-C 系统结构 112四、 DVB-C 系统组网 114六、 全 IP 组网 116七、 决定 DVB-C 系统质量的因素 .117第二节 MMDS/MUDS 常见组网方式 119第三节 编解码传输组网方式 122一、 编解码传输解决的问题 122二、 编解码传输的组

4、网方式 123三、 编解码传输设备的备份 124第四节 H.264/高清的发展 .124一、 高清的概念 124二、 高清的现状及遇到的问题 125三、 H.264 的概念和特点 .126四、 基于 H.264 的高清 126五、 国内编码标准的里程碑AVS 127六、 H.264、AVS、高清的展望 127第五章 系统维护 128第一节 工程实施流程 128第二节 网管 130一、 网管软件的作用 130二、 SNMP 简介 130三、 网管软件应具备的管理功能 131四、 系统故障时网管软件的使用 131五、 网管系统传输方式 131六、 如何选择一个好网管 132第三节 使用码流分析仪进

5、行系统排障 132一、 码流分析仪应用背景 132二、 码流分析仪的基本介绍 133三、 码流分析仪在解决系统故障中的应用 138四、 如何选择码流分析仪 139第六章 CAS141第一节 CAS 的原理 .141一、 DVB 标准中对 CAS 的定义与模型 141二、 实际应用模型 142三、 CAS 安全机理 .144四、 CAS 的历史与发展 .147数字电视培训教材第 III 页第二节 CAS 的功能 .148一、 CAS 系统部分功能 .149二、 CAS 功能详述 .149第三节 如何选择与评价 CAS.159一、 稳定性 159二、 系统性能 159三、 安全性 159四、 可靠

6、性 160五、 功能特点 160六、 开放性 162七、 易用性 162八、 扩展性 162九、 技术支持服务 163第四节 CAS 的使用与维护 .163一、 系统运行监测 163二、 系统部件维护 164三、 数据库数据维护 164第七章 移动电视/手机电视 /DRM 165第一节 地面电视的四大标准介绍 165一、 DVB-T 标准介绍 165二、 DMB-T 标准介绍 166三、 ATSC 标准介绍 166四、 ISDB 标准介绍 .168第二节 移动电视的设备组网原理 168第三节 移动电视的设备选择原则 169一、 前端系统设备选型 169二、 发射系统设备选型 170三、 接收系

7、统设备选型 170第四节 手机电视的国际三大标准介绍 171第五节 手机电视的设备组网原理 173一、 DVB-H 方式下的基本原理和系统组成 173二、 T-DMB 方式下的基本原理和系统组成 174第六节 手机电视的国内外运营情况 175一、 国内手机电视运营情况 175二、 国外手机电视运营情况 177第七节 DRM 原理 .179第八节 DRM 功能介绍 .180第九节 DRM 与手机电视 .183第十节 数码视讯在手机电视/DRM 领域的进展 188第八章 SMS190第一节 SMS 原理 .190第二节 SMS 功能介绍 .190第三节 如何选择与评价 SMS.192第四节 SMS

8、 的使用与维护 .193IV第五节 SMS 与数字电视运营 .193第九章 数据广播/彩信/短信等增值服务 .197第一节 数据广播的原理及组成 197一、 数据广播简介 197二、 数据广播原理 197三、 数据广播组成 202第二节 数据广播的功能 202一、 证券信息系统 202二、 信息浏览播出系统 205第三节 机顶盒浏览器 206一、 机顶盒浏览器的概念 206二、 机顶盒浏览器原理 207第四节 彩信的原理及应用 209一、 实现原理 209二、 搭建方案 211第五节 其他增值服务介绍 213一、 预授权业务 213二、 充值卡业务 214三、 节目按次/时付费（ IPPV/T

9、） 216第十章 EPG/马赛克导航系统 .220第一节 EPG 原理 .220一、 EPG 概述 .220二、 EPG 原理 .220三、 EPG 发送方式 .221四、 EPG 系统搭建方案 .221第二节 EPG 功能 .224第三节 EPG 的选择与评价 .224一、 稳定性和先进性 225二、 标准性和开放性 225三、 灵活性和兼容性 225四、 实用性和经济性 225五、 系统安全性 226第四节 EPG 的使用与维护 .226一、 EPG 的使用 .226二、 EPG 的维护 .226第五节 马赛克导航功能的实现 226一、 马赛克视频导航功能概述 226二、 马赛克视频导航的

10、作用 227第十一章 NVOD/存储播出系统 .229第一节 NVOD/存播系统原理 .229第二节 NVOD/存播系统功能 .230一、 节目采编系统 231二、 TS 流收录 233三、 节目存储 233数字电视培训教材第 V 页四、 媒资管理 234五、 节目播出 235第三节 存播系统的选择与评价 235第四节 存播系统的使用与维护 236一、 NVOD 的使用 .236二、 NVOD 的维护 .236第十二章 VOD 及互动电视 238第一节 互动电视的原理 238一、 互动电视的定义 238二、 传输网络方式 239第二节 互动电视的业务种类划分及介绍 241一、 互动电视的业务种

11、类 241二、 互动电视业务介绍 241第三节 VOD 的原理及组成 242第四节 如何选择与评价 VOD244第五节 互动电视与机顶盒 244第十三章 机顶盒 246第一节 机顶盒的原理 246一、 机顶盒的基本组成部分 246二、 机顶盒原理 246三、 机顶盒关键技术 247第二节 机顶盒的功能 249一、 基本功能 249二、 增值业务 249第三节 机顶盒与其它系统的集成 249一、 与 CAS 集成 249二、 与数据广播集成 249三、 与 VOD 集成 .250四、 与其它增值业务集成 250第四节 机顶盒的选择与评价 250数字电视培训教材第 1 页一一一 数字电视概述以及

12、MPEG 基础第一节 数字电视技术优势一、 数字电视技术概念1）数字电视概念什么是数字电视？数字电视是数字电视系统的简称，是指音频、视频和数据信号从信源编码、调制、接收和处理均采用数字技术的电视系统。国际上对于数字电视的精确定义是：将活动图像、声音和数据，通过数字技术进行压缩、编码、传输、存储，实时发送、广播，供观众接收、播放的视听系统。也就是说，这是一个从节目的采集、制作到节目传输，以及到用户终端的接收全部实现数字化的系统。广义上说，数字电视是数字传输系统，是原有电视系统的数字化。数字电视主要功能有： 免费基本数字电视业务； 直接接收和转播国内外未加密高质量数字卫星电视节目； 按频道付费数字

13、电视业务； 接收和录制国家广电部批准的境外加密卫星电视节目，对节目进行审查和编辑，通过数字加密加扰系统分级别向观众播放； VOD 视频点播业务，提供若干数字电视频道的视频点播节目，使用户能够在不同的时间里完整地观看播放的电视节目； 按次/时间付费数字电视业务，用户通过电话回传或遥控器确认，付费收看某一部节目或某一时段节目； 增强电视节目，可增加中文电子节目指南，也可在数字电视节目中叠加大量的广告图片、文字信息，用户用遥控器点击获取额外广告信息，可增强电视广告业务等； 数据广播业务，数据广播是指由视频、音频或其它数字/多媒体所组成的内容被连续地传送到机顶盒设备上，它是一种可以提供快速和丰富媒体内

14、容的有效方式。如证券、电子报刊、本地信息咨询服务、气象服务等； 数字音乐广播，播出 CD、DVD 音频质量的音乐 CD、磁带、MTV、网上 MP3等数字音乐节目，可在一个模拟频道上提供上百个数字音乐频道广播； 游戏频道，动态提供各类数字电视游戏节目，用户可选择性地付费享用； 远程教育，通过数字电视，观众可安坐家中就能得到全国乃至世界上最优秀的教师给我们辅导授课，用户可按照课程时间表选择上课时间，或将课程内容下载，自由选择学习时间； 交互式数字电视业务，在双向有线电视网络下，采用双向调制解调器可实现数据上传功能，进而实现更多的信息服务。2） 数字电视分类2 按信号传输方式可分为:地面无线传输数字

15、电视 (地面数字电视)；卫星传输数字电视(卫星数字电视)；有线传输数字电视(有线数字电视)。 按图像清晰度可分为三大类 数字高清晰度电视(HDTV)：需至少 720 线逐行或 1080 线隔行扫描、屏幕宽高比应为 16：9、采用杜比数字音响，能将高清晰格式转化为其他格式并能接收并显示较低格式的信号，图像质量可达到或接近 35mm 宽银幕电影的水平。 数字标准清晰度电视(SDTV)：必须达到 480 线逐行扫描，能将 720 逐行、1080 隔行等格式变为 480 逐行输出，采用杜比数字音响。对应现有电视的分辨率，其图像质量为演播室水平。 数字普通清晰度电视(LDTV) ：显示扫描格式低于标准清

16、晰度电视，即低于 480 线逐行扫描的标准。对应现有 VCD 的分辨率。 按照产品类型可分为数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视接收机； 按显示屏幕幅型比分类数字电视可分为 4：3 和 16：9 幅型比两种类型。二、 数字电视技术的优势1) 现有模拟电视频道带宽为 8MHz，只能传送一套普通的模拟电视节目。采用数字电视后一个频道内就传送 18 套数字电视节目(随着编码技术的改进，传送数量还会进一步提高) ，电视频道利用率大大提高。模拟电视 数字电视描述 采用模拟信号传输电视图像、伴音、附加功能等信号采用数字信号传输电视图像、伴音、附加功能等信号信源编解码因为信号数据量不大。所以不存在

17、信息编码压缩问题电视信号数字化后，其信号的数据传输率很高。须具有良好的数据编码压缩技术复用 无复用器，视频、音频信号分别传输将编码后的视频、音频、辅助数据信号分别打包后复合成单路串行的比特流，使数字电视具备了可扩展性、分级性、交互性、与网络的互通性信道编解码调制解调图像信号按行、场排列，并具有行、场同步信号、前后均衡脉冲等，并对视频信号有补偿处理。调制方式一般采用调频或调幅有压缩及复用，传送时的信号不再有模拟电视场、行标志及概念。通过纠错、均衡来提高信号抗干扰能力，调制采用QAM、COFDM 等新方法。且随着调制方法技术的改进。传输效率会进一步提高特点 信号数据量少，技术成熟价格便宜信号不易在

18、传输中失真，清晰度高，占用频带窄。数字电视信号可方便地在数字网络中传输，与计算机具有良好接口。表 数字电视与模拟电视的技术比较2) 清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强。在同样覆盖范围内，数字电视的发射数字电视培训教材第 3 页功率要比模拟电视小一个数量级。3) 可以实现移动接收、便携接收及各种数据增值业务，实现视频点播等各种互动电视业务，实现加密解密和加扰解扰功能，保证通信的隐秘性及收费业务。4) 系统采用了开放的中间件技术，能实现各种交互式应用，可与计算机网络及互联网等的互通互连。5) 易于实现信号存储，而且存储时间与信号的特性无关，易于开展多种增值业务。6) 由于保留了现有模拟电视视频格式

19、，用户端仅需加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目，利于系统的平稳过渡，减少消费者的经济负担。因此，技术上先进的数字电视系统，必然会取代模拟电视系统，但不是取消模拟电视技术。第二节 数字电视发展特点及进程一、 国际发展概述数字电视技术最先出现在欧洲。从上世纪 80 年代开始，欧洲几个电视技术较先进的国家，如德国、法国、英国都开始研究数字电视技术。并且诞生过MAC1、MAC2、MAC3( 模拟分量时分复用传输技术 )等三代数字卫星电视节目广播，当时数字技术已经很先进，它能够同时传播一路标准清晰度电视节目和多路伴音广播。与此同时，日本的数字电视技术也达到了很高的水平，日本是世界上第一个用MUSE(

20、多重压缩编码)技术进行高清电视节目广播的国家，但试播不到两年，由于新的数字技术不断出现。MUSE 技术相对已落后，日本不得不放弃自己的 MUSE 技术标准。从上世纪 90 年代开始，数字电视技术在世界范围内飞速发展。除了欧洲之外，美国、日本等技术先进的国家也都认识到数字电视技术对本国经济发展的重要性，因此也加入到数字电视技术的研究行列，并制定了现代数字视频压缩技术的一系列主要标准 MPEG-X。1995 年 9 月 15 日，美国正式通过 ATSC(Advanced Television SystemsCommittee美国高级电视业务顾问委员会 )数字电视国家标准。ATSC 制信源编码采用

21、MPEG-2 视频压缩和 AC-3 音频压缩；信道编码采用 VSB 调制，提供了两种模式：地面广播模式(8VSB)和高数据率模式(16VSB)。随着多媒体传输业务的不断发展，为了适应移动接收的需要，近来又计划增加 2VSB 的移动接收模式。1996 年 4 月，法国开播了第一个欧洲商业化数字电视广播，此后不久，世界各地的广播电视机构相继开始了数字电视广播。到 1999 年 6 月欧盟数字电视市场价值已经超过 20 亿欧元。在 1997 年 12 月到 1999 年 6 月期间，欧洲数字电视收入增长超过一倍。英国天空广播公司（BskyB）在 1998 年 7 月开始卫星数字电视广播，到 2000

22、年底用户已超过 500 万。据美国消费电子协会公布的最新统计，美国 1999 年 6 月已有 960 万数字卫星电视用户。日本在 1997 年开始卫星数字广播，1999 年下半年开始有线数字电视广播。由此可见：数字电视在世界范围内的供需数量上已有很大的增长，数字电视市场已经全面启动。4二、 国内发展概述中国在数字电视领域一开始便与科技先进国家保持同步。中央电视台 1995 年开始利用数字电视系统播出加密频道，利用卫星向有线电视台传送加密电视节目。1996年以后，省级电视台逐步使用数字压缩技术进行卫星电视节目传送覆盖，所使用的传输标准是 DVB-S/MPEG-2。1998 年底，中国广播卫星公司

23、建立起直播卫星广播试验平台，将中央电视台和各省台的上星节目全部集中起来，通过一颗卫星上底 4 个转发器以数字方式向全国传送。1999 年 9 月，我国的数字电视广播 HDTVT 在中央电视塔上广播试验成功，并宣布了我国数字电视广播三步走计划：2008 年正式试播 HDTV-T，2015 年全面实现数字电视广播，同时停止模拟电视广播。数字电视的新时代即将到来，模拟电视终将被数字电视所取代。2002 年 7 月，我国开始研制具有自主知识产权的 AVS(Audio VideoStandard)音视频压缩标准，以此取代 MPEG-2 图像压缩标准，并于 2003 年 7 月宣布基本取得成功。新的 AV

24、S 音视频压缩标准技术性能比 MPEG-2 更优越，活动图像更清晰，图像压缩比更大，是 MPEG-2 图像压缩比的 2.4 倍。它与 MPEG-4 正在升级的版本 JVT(JointVideo Team)处同一技术水平，且互相兼容。2003 年 11 月 18 日，我国又宣布 EVD(Enhanced Video Disk)技术标准制定成功，EVD 光盘图像信息量是现在DVD 的 3 倍。EVD 技术标准综合了目前国际上最先进的 VP5、VP6 技术优点。使我国的数字电视技术又向国际先进国家行列跨进了一大步，并把目前的 DVD 技术远远地抛到了后面。2003 年 12 月 3O 日，负责我国数

25、字电视标准研究的单位之一，清华大学信息技术研究院数字电视技术研究中心，在深圳现场演示数字多媒体地面广播传输标准单频网技术获得成功，这表明中国数字电视地面传输标准与技术走在了世界前列。在研究和开发方面，我国也取得了一系列成绩。不再赘述。第三节 数字电视标准概述一、 美国数字电视标准 ATSC 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（Advanced Television System Committee 先进电视制式委员会） 。美国 HDTV 地面广播频道的带宽为 6MH

26、Z，调制采用 8VSB。预计美国的卫星广播电视会采用 QPSK 调制，有线电视会采用 QAM 或 VSB 调制。 ATSC 数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面。最高为图像层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅型比和帧频。接着是图像压缩层，采用MPEG-2 压缩标准。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中，采用MPEG-2 压缩标准。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统，采用 Zenith 公司开发的 8-VSB 传输模式，在 6MHz 地面广播频道上可实现19.3Mb/s 的传输速率。该标准也包含适合有线电视系统高数据率的 16-VSB

27、 传输模式，可在 6MHz 有线电视信道中实现 38.6Mb/s 的传输速率。 下面两层共同承担普通数据的传输。上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置，如 HDTV 或 SDTV；还确定 ATSC 标准支持的具体图像格式，共有 18 种(HDTV 6 种、SDTV 12 种)，其中 14 种采用逐行扫描方式。 数字电视培训教材第 5 页在 6 种 HDTV 格式中，因为 19201080 格式不适合在 6MHz 信道内以 60 帧/秒进行逐行扫描，故以隔行扫描取代之。SDTV 的 640480 图像格式与计算机的 VGA 格式相同，保证了与计算机的适用性。在 12 种 SDTV 格式中

28、，有 9 种采用逐行扫描，保留3 种为隔行扫描方式以适应现有的视频系统。 另外，ATSC 还开发并通过了可为采用 50Hz 帧频的国家使用的另行标准。HDTV 格式的象素阵列相同，但帧频为 25Hz 和 50Hz；SDTV 格式的垂直分辨率为 576 行，水平分辨率则不同；也包含 352288 格式，适应必要的窗口设置。 二、 欧洲数字电视标准 DVB 欧洲数字电视标准为 DVB，即 Digital Video Broadcasting，数字视频广播。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

29、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。欧洲有线数字电视采用 QAM调制。 1）DVB-T(ETS 300 744) 为数字地面电视广播系统标准。这是最复杂的 DVB 传输系统。地面数字电视发射的传输容量，理论上与有线电视系统相当，本地区覆盖好。采用编码正交频分复用(COFDM)调制方式，在 8MHz 带宽内能传送 4 套电视节目，传输质量高；但其接收费用高。 2）DVB-S(ETS 300 421) 为数字卫星广播系统标准。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式，工作频率为11/12

30、GHz。在使用 MPEG-2MPML 格式时，用户端若达到 CCIR 601 演播室质量，码率为 9Mb/s；达到 PAL 质量，码率为 5Mb/s。一个 54MHz 转发器传送速率可达 68Mb/s，可用于多套节目的复用。DVB-S 标准几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。我国也选用了 DVB-S 标准。 3）DVB-C(ETS 300 429) 为数字有线电视广播系统标准。它具有16、32、64QAM(正交调幅)三种调制方式，工作频率在 10GHz 以下。采用 64QAM 时，一个 PAL 通道的传送码率为 41.34Mb/s，可用于多套节目的复用。系统前端可从卫星和地面发射获得信号，

31、在终端需要电缆机顶盒。 三、 日本数字电视的标准 ISDB 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。ISDB 是日本的 DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 数字广播专家组)制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。ISDB 具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。 6第四节 传输流基础一、 概述传送流是根据 ITU-T RecH2

32、220|ISOIEC13818-2 和 ISOIECl3818-3 协议而定义的一种数据流，其目的是为了在有可能发生严重错误的环境下进行一道或多道程序的编码数据的传送和存储。这种错误表现为比特值错误或分组丢失。图像和声音信号经编码后生成了各自的基本业务流（ES：ElementaryStream） ，这些 ES 流以及辅助数据必须复合在一起才能构成一路实际的电视节目传送信息流。由于一路节目的传送流的速率是与节目内容密切相关的，体育节目的传送流速率要远高于采用同样编码器的新闻节目的传送流速率，因此在电视节目传输和交换时，将多路节目复合在一起传输，根据节目内容动态分配其传输带宽，可以大大节省实际所需

33、的传输频带。上述信息复合需要有标准的复合方式和复合格式，以便在不同地区和不同厂商的设备之间建立一种统一的，开放的数字电视交换和传输标准，任何符合标准的接收机都能够正确地分离多路节目的传送流以及每路节目内不同信息的 ES 流。在MPEG-2 系统中，信息复合/分离的过程称为系统复接/分接，由视频，音频的 ES 流和辅助数据复接生成的用于实际传输的标准信息流称为 MPEG-2 传送流（TS：TransportStream） ，实现复/分接功能的系统称为传送系统（Transport System） 。MPEG-2 系统复/分接可分两个层次：节目级复/分接和系统级复/分接。节目级复/分接指从各 ES

34、流到单路节目 TS 流的复合/分离，系统级复/分接指多路节目 TS 流间的复合/分离，这两级复接所生成的都是标准的 MPEG-2 的 TS 码流。另外，收发两端的系统同步，条件接收的加密，本地节目插入，新业务扩展等功能也是传送系统所要求提供的功能。在介绍传送系统前，我们首先讨论一个基本概念：数字信号的复接与分接。在传统的模拟电视系统中，多路模拟信号是用频分复用FDM 方式复合在一起的：亮度，色度和伴音信号分别被调制到不同频率的载波上，然后合成为一路节目共同发送。FDM 的缺点是各信号间易相互干扰，而且频谱利用率比较低。而在数字电视系统中，经过压缩编码后生成的图像和声音的 ES 流都是由“0”和

35、“1”构成的二元数字比特流，与普通的数据信号在信号形式上没有任何区别，唯一的差别只是比特速率有所不同。因此数字电视中的多路 ES 流的复合和多路节目传送流的复合均是采用数字通信系统中的时分复用TDM 方式： 图像，声音的 ES 流和辅助数据按所需频带被分配到复合的高速二元数字比特流的各传输时隙中，构成一路 TS 流进行传输，从时间上看TS 流中各路 ES 流是分时轮流传输的；多路节目的 TS 流也以同样方式复合构成更高速率的传输流。在多路数字信号间实现 TDM 的过程称为数字复接，逆过程称为数字分接。数字电视培训教材第 7 页TDM 中一个比特周期称为一个传输时隙，时隙是多路信号间分配频带的最

36、基本单位。数字复接/分接中的一个重要概念是“包结构” 。为了使接收端的分接器能够正确地从复合信息流中分离出各路信息，以便进行相应的解码处理，要求发送端的复接器按照规定的结构对复合信息流进行打包。所谓打包就是先将顺序连续传输的复合信息流按一定的时隙长度分段，每段前加入规定的同步比特信息以及描述段内信息类型和用户类型的标志比特信息，构成具有特定结构和时隙长度的传输单元，称之为“包” ，然后将这些包按先后顺序组成一个连续的包序列，实际在媒体中进行传输的信息流（包括 TS 流）就是这种包序列。在一个包中，同步及标志信息称为“包头（Header） ”，后面跟随的传送给用户的信息称为“净荷（Payload

37、） ”，包的长度可以是固定的，也可以是变化的。由于包头是由收发两端约定的，具有特定的格式，因此分接器可以从传输信息流中找出各包头，分离各传输包，再按照规定的包结构就可以正确地分离各路复接信息。以“包”为基础对信息进行复接/分接的方式有两种： 第一种方式是在包内部，按照与包头间的相对时隙位置将净荷中的各时隙分配给不同路信息，每路信息所占时隙的数量由其所需的频带决定，各包均按相同的结构分配时隙。分接器在找到包头后，按规定的包结构从净荷的各时隙中提取不同路的信息。采用这种方式的包一般是固定长度的，目前电话通信系统中采用的就是这种复接方式。第二种方式是将整个包的净荷都分配给某一路信息，不同路信息分配在

38、不同的包内，用包头中的标志信息来说明包净荷中的数据属于哪 一路信息，每路信息所占用的包的数量由其所需的频带决定。分接器在找到包头后，根据包头中的标志信息将净荷中的数据进行分类，送入相应的解码器中。采用这种方式的包可以是固定长度的，也可以是变长度的，目前分组数据通信中采用的是这种复接方式。 MPEG-2 中采用的是第二种复接方式，图像，声音和辅助数据被分配在不同的 TS包内，TS 包的长度为 188 个字节=1888=1504 个比特时隙。TDM 是在数字基带域内实现的，可以通过数字处理技术在各路信号间灵活地分配时隙，从而准确地分配各路信号所需的频带；而且只需要最后对复用完的数字信号进行一次模-

39、数变换和滤波处理即可生成所需的传输波形，不必像 FDM 那样必须在各路信号间加保护带，提高了频谱利用率。二、 传送系统结构根据传输媒体的质量不同，MPEG-2 中定义了两种复合信息流：传送流（TS）和节目流（PS：ProgramStream） ，其形成过程如图。图 传送流和节目流TS 流与 PS 流的区别在于 TS 流的包结构是固定长度的，而 PS 流的包结构是可变8长度的。节目流是对完整的视频和音频 PES 包进行复接形成的。由于视频、音频编码器本身的特性， PES 包的长度是可变的，因此 PS 包的长度也是可变的。而传送流是将视频和音频的 PES 包作为固定长度的 TS 包的净荷，然后对

40、TS 包进行复接形成的。PS 包与 TS 包在结构上的这种差异，导致了它们对传输误码具有不同的抵抗能力，因而应用的环境也有所不同。TS 码流由于采用了固定长度的包结构，当传输误码破坏了某一 TS 包的同步信息时，接收机可在固定的位置检测它后面包中的同步信息，从而恢复同步，避免了信息丢失。而 PS 包由于长度是变化的，一旦某一 PS 包的同步信息丢失，接收机无法确定下一包的同步位置， 就会造成失步，导致严重的信息丢失。因此，在信道环境较为恶劣，传输误码较高时，一般采用 TS 码流；而在信道环境较好，传输误码较低时，一般采用 PS 码流。由于 TS 码流具有较强的抵抗传输误码的能力，因此目前在传输

41、媒体中进行传输的 MPEG-2 码流基本上都采用了 TS 码流的包格式。在 MPEG-2 标准中，传输流（TS）的传送层语法结构如图 12 所示。而 PES 分组由 PES 分组首部以及其后的分组数据组成。PES 分组的语法结构如图 13 所示。PES 分组是插在传送流分组中的，每个 PES 分组首部的第一个字节就是传送流分组有效负载的第一个字节。PSI 表也在传送流中。每个原始流包含访问单元，也就是显示单元的编码表示。视频原始流的显示单元就是一幅图象，相应的访问单元包含此图象的所有编码数据。188B首部 有效负载 分组层 有效负载 首部 有效负载同步字节传送错误指示器有效负载起始指示器传送优

42、先级 PID传送加密控制调整字段控制连续计数器调整字段8 1 1 1 13 2 2 4 调整字段长度非连续指示器随机访问指示器原始流优先级指示器5 个标志 可选字段 填充字节8 1 1 1 5 PCR OPCR 拼接递减 计数传送私用数据长度传送私用数据调整字段扩展长度3个标志保留 可选字段42 42 8 8 8 3 5Itw 有效标志Itw 偏移分段速率拼接类型DTS_next_au1 15 2 22 4 33数字电视培训教材第 9 页图 传输流（TS）的传送层语法结构分组开始码字前缀 流 idPES分组长度可选 PES首部 PES 分组数据字节24 8 16 10PES 加密控制PES 优

43、先级数据对准指示器版权 原版或 拷贝 7 个标志PES 首部数据长度可选字段填充字节（0xFF）2 2 1 1 1 1 8 8 m*8PTSDTS ESCR ES 率DSM 特技模型附加拷贝信息前一个 PES CRCPES扩展域33 42 22 8 7 16 5 个标志 保留 3 位 可选字段PES 私用数据组首部字段程序分组顺序控制P-STD缓冲区PES 扩展字段长度PES 扩展字段数据128 8 8 16 7 图 PES 分组的语法结构这是一个固定的码字结构，用于收发两端对 PES 包进行同步。 ES 流 IDPES 中承载的 ES 流的标志。编码器所生成的每一个 ES 码流均被分配了唯一

44、的识别标志ID 号，依据这个 ID 号，可对多达十几路的视频 ES 流和几十路音频 ES 流进行识别和复接。 PES 包长度PES 包的长度是可变的。PES 包长度域有两个字节，共 16 个比特，因此 PES 包的最大长度应为 216 字节。但对视频 PES 包而言，这个长度值被设置为 0，表明对包的大小是没有限制的。视频 PES 包是由一帧编码图像数据构成的，因此视频 PES 包与一帧图像、一个图像序列或一个 GOP 的起始码是对齐的，即视频 PES 包净荷的第一个字节要么是一帧编码图像的起始码，要么是一个图像序列的起始码，要么是 GOP 的起始码。 PES 头标志头标志中包含了比特流的特性

45、，如码率等信息。 PES 头10PES 头中的功能根据特定的应用场合有所不同，但其中有两个必需的，也是最重要的功能：显示时间标志 PTS（PresentationTimeStamp）和解码间标志DTS（DecodingTimeStamp） 。这两个功能对数字电视的解码和显示是非常重要的，PTS用于通知解码器何时显示一个已解码的图像帧，而 DTS 指示何时对接收到的一帧图像的编码码流进行解码。由于一个 PES 包对应一帧图像，因此在每个 PE 包中均应设定与该图像帧对应的 PTS 值。至于 DTS，它不能独立出现，必须与 PTS 一起发生。DTS的值可由 PTS 的值得到，除非对解码过程有特殊要

46、求，一般不设定也不传送 DTS。当编码图像帧不是 B 帧时，也就是说不需要对编码帧顺序进行重排时，DTS 值与 PTS 值是相同的。PTS 是 PES 头中最重要的功能，PTS 的差错将导致图像与伴音对不齐之类的错误。 调整字段 adaptation_field调整字段是一个可变长的域，它在 TS 包中是存在由链接头中的适应域控制来标识。当利用链接层的信息将各基本比特流提取出来后，调整字段便提供基本比特流解码所需的同步及时序等功能，以及编辑节目所需的各种机制，如本地节目插入等。调整字段的结构如图 12 中所示。调整字段的主要功能如下：视频音频编解码器的同步数字电视系统与模拟电视系统不同，视频和

47、音频信号经过编码后变为串行比特流形式，模拟电视中的行，场等信息在这里已不存在。我们知道，模拟电视中图像信息是以同步方式传输的，这样接收机就可以直接提取出帧同步脉冲。而在数字电视中，由于图象编码方式（I，B，P 帧等）和图象复杂度的不同，编码后每帧图象产生的数据量是不同的，无法从编码比特流中直接获取帧同步信息，导致了解码与显示过程无法同步。为解决这一问题，每隔一定的传输时间，在经过选择的 TS 包的调整字段中，传送系统时钟 27MHz 的一个抽样值给接收机，作为解码器的时钟参考信号，称为节目时钟参考（PCR：ProgramClock Reference） 。PCR 通常每隔 100 毫秒至少要被

48、传输一次。PCR 的数值所表示的是解码器在读取完这个抽样值的最后那个字节时解码器本地时钟所应处的状态。通常情况下，PCR 不直接改变解码器的本地时钟，而是作为参考基准来调整本地时钟， 使之与 PCR 趋于一致。PCR 在 MPEG-2 系统中是非常重要的，因为解码器中的视频和音频抽样时钟都锁定于与 PCR 锁相的本地时钟，也就是说，视频和音频解码过程能否正常进行，首先取决于分接器能否准确恢复 PCR。但在 MPEG-2 标准中，仅规定了传送PCR 信息格式，并未对 PCR 恢复的方法及过程进行规范。PCR 在单路节目顺序传输时较容易处理，但在信道发生变化（如用户切换频道）时或进行多路节复用（包

49、括本地节目插入）时，就需要对 PCR 值进行调整，这一调整过程的实现是十分复杂的。各厂商的 MPEG-2 系统中可能会采用各自不同的 PCR 复算法，目前不同厂商的 MPEG-2 编解码器间兼容性不佳很大程度上就是由此引起的。压缩比特流随机进入机制 经过编码的视频音频码流具有规定的格式，尤其是视频码流中，存在着I、P、B 三种编码帧类型。其中只有 I 帧编码数据是可以独立进行解码的，P帧和 B 帧数据的解码必须依赖临近的 I 帧或 P 帧解码图像。因此数字电视信号无法象模拟电视那样在任意帧处进行剪切、插入或节目切换，只有在某些特定位置上，TS 包中携带的数据才可以独立进行解码，才允许对节目进行调整和换，这样的位置称为“随机进入点” 。适应头中的“随机进入指示”就是表明随机进入点的位置的。当“随机进入指示”设置为“1”时，说明从 TS 包开始，可数字电视培训教材第 11 页对编码码流进行节目调整和节目切换。随机进入