1、1数字电视的概念1、 模拟电视与数字电视的区别2、 模拟电视，数字化电视及数字电视三者的比较3、 数字化电视及数字电视的优点4、 数字电视的传输方式5、 美规，欧规及日规三种数字电视之比较6、 电视电话、VCD、DVD、HDTV 数字电视规格之比较7、 全信号编码及分量信号编码之区别8、数字电视系统方框图介绍9、数字电视机顶盒方框图介绍10、数字高频头方框图介绍2数字电视之基本知识世界通信与信息技术的迅猛发展将引发整个电视广播产业链的变革，数字电视是这一变革中的关键环节。伴随着电视广播的全面数字化，传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合，从而形成全新的、庞大的数字
2、电视产业。这一新兴产业已经引起广泛的关注，各发达国家根据自己的国情，已分别制定出由模拟电视向数字电视过渡的方案和产业目标。数字电视被各国视为新世纪的战略技术。数字电视成了继电信引爆 IT 之后的又一大“热点”。数字电视，是从电视节目录制、播出到发射、接收全部采用数字编码与数字传输技术的新一代电视。它具有许多优点，如：可实现双向交互业务、抗干扰能力强、频率资源利用率高等，它可提供优质的电视图像和更多的视频服务(如交互电视、远程教育、会议电视、电视商务、影视点播等)。电视数字化是电视发展史上又一次重大的技术革命。数字电视不但是一个由标准、设备和节目源生产等多个部分相互支持和匹配的技术系统，而且将对
3、相关行业产生影响并促进其发展。一、数字电视的基本知识 1.数字电视的概念 所谓数字电视，就是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录，也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达到的新功能，使电视技术进入崭新时代。 2.数字电视的基本原理 在传统的模拟电视中，模拟电视信号通过调制在无线电射频载波上发送出去。广播信道可以是地面广播、有线电视网或卫星广播。数字电视则是将电视信号进行数字化采样，其信号的数据率是很高的，演播室质量的数字化电视信
4、号的数据率在200Mbps。要在原模拟电视频道带宽内传输如此高速率的数字信号是不可能的，因此，必须发展数据压缩技术。 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，利用人类听觉视觉效应去除信号中的多余成分，在不影响收听收看效果的前提下尽量压缩数据率；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。在信源编码方面，IEEE 的 MPEG 专家组已发展制订了 ISO/IEC11172(MPEG-1)和ISO/IEC13818(MPEG-2)两项国际标准。MPEG-1 的输入视频格式为 CIF352288，主要用于 CD-ROM、VCD 或 T1(E1)线路传输，码率为
5、固定的 1.5Mbps；MPEG-2 供数字电视使3用，它支持标准分辨率的 169 宽屏及高清晰度电视等多种格式，其码率可变，为340Mbps。 信源编码是把节目源的模拟图声信号变为数字信号，再经过 MPEG-2 压缩编码，形成数字信号源，并根据多个节目传输的要求，编为复用码流。MPEG-2 是未来的广播电视数字压缩的国际标准。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。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。 目前，数字电视的传输途径可分为三种：数字卫星电视、数字有线电视和数字地面开路电视。这三种数字电
6、视的信源编码方式相同，都是 MPEG-2 的复用数据包，但由于它们的传输途径不同，它们的信道编码也采用了不同的调制方式。例如，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(DVB-T)采用更为复杂的编码正交频分复用调制(COFDM)。 3.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)、卫星传输(卫星数字电视)、有线传输(有线数字电视)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、
7、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(600800 线)等。5.数字电视的相关技术 (1)数字电视广播流程及实
8、现手段 4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：数字摄像机和数字相机、计算机、数字编辑机、数字字幕机；用于数字信号处理的手段有：数字信号处理技术(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。 (2)数字电视的信源编解码技术 信源编解码技术包括视频压缩编解码技术及音频压缩编解码技术。 数字电视尤其数字
9、高清晰度电视与模拟电视相比，在实现过程中 ，最为困难的部分就是对视频信号的压缩。在 19201080 显示格式下，数字化后的码率在传输中高达995Mbit/s，这比现行模拟电视的传输信息量大得多。因而数字电视的图像不能像模拟电视的图像那样直接传输，而是要多一道压缩编码工序。 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 2030Mbit/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。(
10、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像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
11、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。 5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
12、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。(3)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
13、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
14、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。(4)数字电视的信道编解码及调制解调 6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(QPS
15、K)：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(
16、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。 1、模拟电视与数字电视的区别模拟电视与数字电视的区别模拟电视 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7信号编解码 因为信号量不大，所以不存在信息编码压缩问题。电视信号数字化后，其信号约数据传输
17、率很高，可达 1G b/s，因而必须具有良好的数据编码压缩技术这是数字电视首要技术难点。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，这使数字电视具有了可扩展性，分级性，交互性，与网络互通性的基础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因为有压缩及复用，因而传输时的信号不再有场，行标志及其概念，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，而且同一种调制方法随着技术改进，传输效率会得到大幅度提高，每套节目所占的带宽会越来
18、越小特点 信号量少，技术成熟，价格便宜 信号不易在传输中失真，清晰度高，占用频带窄，例如 PAL 信道可播放四套标准格式数字电视网络中传输与计算机具有良好接口，或许今后数字电视会象计算机一样具有插板结构，可遁行系统升级2、模拟电视，数字化电视及数字电视三者的比较模拟信号 模拟视频信号模 拟 电 视 接 收 机 信 号 处 理模拟视频信号模拟信号数 字 化 电 视 接 收 机 信 号 处 理数据信号数 字 电 视 接 收 机 信 号 处 理3、数字化电视及数字电视的优点、数字化电视接收机有以下优点：1、 系用双倍扫描技术，清除了目前 50 场/S 扫描带来的大面积闪烁感2、 图像达到了逐行显示的
19、标准 VGA，可成为计算机终端显示器。3、 系用数字降噪技术可减轻画面噪点。4、 数字梳形滤波器的使用可以使亮色完全分离，消除串扰输入 模拟信号处理 显示行场扫描输入 AD 交换 数字信号处理 D/A 交换 显示行场扫描信道解调 解复用 信源解码 显示行场扫描85、 易于实现多视窗，画中画，画外画，视窗放大和静止画面等功能易现、数字电视接收机的优点：1、 像清晰度在水平和垂直方向上均是普通电视的 2 倍以上2、 扩大了彩色重显范围，使色彩更逼真，还原效果好。3、 画面宽高比从 4：3 变为 16：9 符合人眼的视觉特性4、 具有高保真多声道环绕立体声5、 具有大屏幕显示器4、数字电视的传输方式
20、数字电视可分为三种不同的信号传输方式1、 卫星数字电视通常采用键控移相调制（QPSK）其调制效率高，要求传送途径的信噪比低，卫星传播方式覆盖面积广，接收设备成本也不高卫星数字电视广播和卫星直接到户的接收方式已经相当普通。2、 有线数字电视有线数字电视通常采用正交振幅调制 QAM，其调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合在传输的环境最好的光纤和同轴电缆中传输，数字电视在有线电视图中传输，可以得到更高的效率在具备双向传输的有线电视图里，可开展多种数字电视交互业务。3、 地面数字电视由于地面传输环境复杂，信号在传输路径上有建筑物等遮挡造成信号回波反射，技术出现难度相对大，同时这也是国际上数字电视传
21、输标准最不统一的领域，目前有北美，欧洲，日本三种不同的地面传输体制，互不兼容，并均提交成为 IEC标准视频信号音频信号数 据数 字 电 视 广 播 系 统 的 原 理 框 图数字电视系统是综合现代计算机技术，通信技术，多媒体技术和电视技术的产物，主要体现在信源编解码，信通编解码，数字调制业务系统等方面，现代通信技术中，传送信息的速率和信息传送的可靠性是评价系统的重要指标。5、美规，欧规及日规三种数字电视之比较数位电视规格比较美规 ATSC 欧规 DVB 日规 ISDB视讯 MPEG-2 MPEG-2 MPEG-2压缩音讯 DoIbyAC3 MPEG-2 MPEG-2调变 地面广播 8VSB O
22、FDM OFDM视频编码器音频编码器复用器调制器卫星QPSK地面8VSB OFDMCATV64QAM16VSB解调器解复 用器视 频 解 码 器音 频 解 码 器数据设备电视接收机9有线 QAM 12/32/64QAM 64QAM卫星 QPSK QPSK QPSK频宽 5.71MHZ 6.66,7.61MHZ 56MHZ网络设计架构 多频网 单频网 单频网投动接收能力 不可 可 佳使用国家 北美，南韩，阿根廷 欧洲各国，新西兰，澳洲，台湾日本6、电视电话、VCD、DVD、HDTV 数字电视规格之比较几种典型的数字电视设备的数据格式系统 编码方式 Y 像素结构（宽高） U、V 像素结构 帧素/S
23、电视电话 QCIF 176144 8812 25MPEG-1（CIF） 352288（PAL） 176144 25VCD（SIF） 352240（NTSC） 176120 30MPEG-2（D1） 720576（PAL） 360480 25DVD720480（NTSC） 360480 3014401152 720576 25MPEG-2（高级窄屏）4：31440960 520480 3019201080 960540 25HDTVMPEG-2（高级宽屏）16：919201080 960540 307、全信号编码及分量信号编码之区别模拟全电视信号 模拟全电视信号全 信 号 编 码Y YU U模拟
24、全电视信号 模拟全电视信号V V全信号编码，从框图上看似乎很简单，但这种方法易造成亮色干扰尤其 SECAM 彩色电视制式来说，由于色差信号对副载波的调制方式是调频，难于采用全信号编码，只能采A/D全信号编码全信号解码D/AA/D数字亮色分离分量信号解码分量信号解码D/A分 量 信 号 编 码10用分量信号编码。8、数字电视系统方框图介绍视频源音频源 基本码流 传输码流 传送数据源基本码流 传输码流 接收数 字 电 视 系 统 框 图9、数字电视机顶盒方框图介绍2C2C数 字 电 视 机 顶 盒 框 图11、数字电视相关名词介绍DVB：Digital video Broadcasting 数字视
25、频广播EBU：European Broadcasting Union 欧洲广播联盟COFDM：Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing 编码正交频分调制ISDB：Integrated Services Digital Broadcasting 综合业务数字广播QPSK：Quadrature Phase Shift Keying 键控移相调制16 QAM：Quadrature Amplitude Modulation 正交振幅调度音频/视频编码器传输打包和复用信道编码和调制时钟控制传输格式信道编码解调传输解复用和解包音频/视频解码器时钟控制
26、重新显示调谐解调器 信道解码器 MPEG-2解压缩 视频信号音频信号频率合成器传输流输出118 VSB：8 level Vestigial side band 残留边带调度ATSC-T： Advanced Television System Committee-TerrestrialSDTV：Standard Definition TVHDTV： High Definition TV 高清晰度OFDM：Orthogonal Frequency Division Multiplexing 正交频分复用调制EDTV：Enhanced Definition TV 增强清晰度QCIF：Quarter Common Intermediafe Format 四分之一公用中间隔式CIF： Common Intermedeate Format 公用中是隔式SIF： Source Input Format 源输入格式VCD：Video Compact Disk 视频光盘DVD：Digital Video Disk 数字视频光盘D：Definition 分辨率ASK： Amplitude-shifts Keying 移幅键控FSK： Frequency-shift Keying 移频键控PSK： Phase-shift Keying 移相键控
