《數(shù)字電視發(fā)展趨分析研究 通信技術(shù)專業(yè)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)字電視發(fā)展趨分析研究 通信技術(shù)專業(yè)（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 目 錄 摘要 摘要 1 前言 2 第一章 數(shù)字電視概述 3 1. 1 數(shù)字電視 3 1. 2 數(shù)字電視的種類 3 1. 3 數(shù)字電視的優(yōu)點 3 1. 4 數(shù)字電視系統(tǒng)組成 4 第二章 數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)簡介 5 2.1 數(shù)字電視的信源編/編碼 5 2.2 數(shù)字電視的傳送復(fù)用 5 2.3 信道編/解碼及調(diào)制解調(diào) 5 2.4軟件平臺—中間件 5 2.5 條件接收 5 第三章 數(shù)字電視的原理 6 3. 1 數(shù)字電視信號的產(chǎn)生 7 3.1.1 抽樣 7 3.1.2 量化 8 3.1.3 編碼 9 3. 2 數(shù)字電視信號的壓縮與編碼技術(shù) 11 3

2、. 3 數(shù)字電視的復(fù)用和解復(fù)用技術(shù) 13 3. 4 數(shù)字電視信號的傳輸技術(shù) 15 第四章 數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀以及前景展望 17 4. 1 數(shù)字電視在全球的發(fā)展 17 4. 2 我國數(shù)字電視的發(fā)展 17 4. 3 我國數(shù)字電視發(fā)展的現(xiàn)狀 17 4. 4 數(shù)字電視的前景展望 18 致 謝 19 參考文獻 20 摘 要 隨著信息和知識時代的到來以及網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，電視技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了由黑白電視到彩色電視的革命性轉(zhuǎn)變。又自然而然的由模擬電視轉(zhuǎn)換到數(shù)字電視。近幾年來，數(shù)字電視技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)以及智能化技術(shù)的迅猛發(fā)展，給全球的政治、經(jīng)濟、文化和社會

3、生活領(lǐng)域帶來了廣泛而深刻的影響。其中數(shù)字電視的推廣是信息領(lǐng)域最大的一次革命，這場革命不僅改變了信息的傳遞方式，而且也改變了人類的生產(chǎn)方式、生活方式和思維方式。作為高新技術(shù)應(yīng)用部門的廣播電視領(lǐng)域也發(fā)生了巨大的變化，并逐步進入數(shù)字化時代。 “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(shè)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

4、理，因此，信號損失小，接收效果好。 關(guān)鍵字：數(shù)字化時代、數(shù)字壓縮、數(shù)字調(diào)制 前言 數(shù)字電視是相對于模擬電視而言的，數(shù)字電視是數(shù)字電視化和化后的產(chǎn)物。數(shù)字電視是一個系統(tǒng)，是指從電視節(jié)目采集、制作、編輯、播出、傳輸、用戶端接受、顯示等過程的數(shù)字化。數(shù)字電視已不僅僅是傳統(tǒng)意義上的電視，而是能提供包括圖像、數(shù)據(jù)、語音等全方位的服務(wù)，是3G融合的一個典范。數(shù)字電視的迅速發(fā)展，使得數(shù)字電視的技術(shù)優(yōu)勢必然會取代模擬電視，數(shù)字技術(shù)的會使電視技術(shù)開辟一個新天地。 在這篇文章中介紹的有，首先第一章是數(shù)字電視的定義、優(yōu)點及系統(tǒng)組成。第二章說的是數(shù)字電視

5、的關(guān)鍵技術(shù)包括數(shù)字電視的信源碼/解碼、數(shù)字電視的傳送復(fù)用、信道編/解碼及調(diào)制解調(diào)、軟件平臺---中間件、條件接收。第三章主要介紹首先數(shù)字電視信號的產(chǎn)生、數(shù)字電視信號的壓縮和編碼技術(shù)、數(shù)字電視信號的服用和解復(fù)用技術(shù)等。最后是關(guān)于數(shù)字電視的發(fā)展狀況以及在我國的發(fā)展現(xiàn)狀。 第一章 數(shù)字電視概述 1.1 數(shù)字電視 所謂數(shù)字電視，就是將圖像畫面的每一個像素、伴音的每一個音節(jié)，都用二進制數(shù)編成多位數(shù)碼，并以高比特率進行數(shù)碼流發(fā)射、傳輸、接收的系統(tǒng)工程。 數(shù)字電視是繼黑白電視、彩色電視之后的第三代電視。 1.2 數(shù)字電視的種類 數(shù)

6、字電視按傳輸媒介可分為衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)、地面（開路）傳輸系統(tǒng)和有線電視傳輸系統(tǒng)和無線電視傳輸系統(tǒng)；按使用對象可分為消費類、專業(yè)類和演播室類；按圖像清晰度的高低或傳輸視頻比特率的大小可粗略劃分為3個等級：普及型數(shù)字電視（PDTV）或稱低清晰度數(shù)字電視（LDTV）；標準清晰度數(shù)字電視（SDTV）；高清晰度數(shù)字電視（HDTV）。 1.3 數(shù)字電視的優(yōu)點 數(shù)字電視和傳統(tǒng)的模擬電視相比，數(shù)字電視有下列顯著優(yōu)點：（這段文字的開頭不要用abc等，用數(shù)字（1）、（2）表示，減少下，內(nèi)容有點繁瑣了，有的可以歸成一項） (1)采用數(shù)字傳輸技術(shù)，可提高信號的傳輸質(zhì)量，不會產(chǎn)生噪聲累積，信號抗干擾能力大大增

7、強，收視質(zhì)量高。 (2)彩色逼真，無串色，不會產(chǎn)生信號的非線性和相位失真的累積。 (3)可實現(xiàn)不同分辨率等級的接收，適合大屏幕及各種顯示器。 (4)增加節(jié)目頻道，減少傳輸成本。 (5)數(shù)字電視廣播改變了觀眾收看電視節(jié)目的形式，從被動地收看到主動地準交互（本地交互）、交互地收看。 (6)數(shù)字技術(shù)的靈活性，使數(shù)字電視廣播除了能夠廣播電視節(jié)目外，還可以提供其他形式的多種信息服務(wù)，如數(shù)據(jù)廣播、電子節(jié)目指南等...... 1.4 數(shù)字電視系統(tǒng)組成 詳細的數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，一個完整的數(shù)字電視系統(tǒng)主要由信源編解碼、節(jié)目流與傳輸流多路復(fù)用／解多路復(fù)用、信道傳輸(包括有線傳輸、衛(wèi)星傳輸

8、、地面?zhèn)鬏斎N方式)、信道編解碼、信號調(diào)制與解調(diào)等設(shè)備組成。其中信源編碼包括視頻編碼、音頻編碼和數(shù)據(jù)編碼，信道編碼主要采用RS編碼、數(shù)據(jù)交織、TCM聯(lián)合編碼調(diào)制等技術(shù)，調(diào)制方案則針對不同的傳輸信道可以采用QPSK、QAM、VSB、COFDM等調(diào)制技術(shù)。在接收端，可采用數(shù)字電視接收顯示一體機(集數(shù)字機頂盒與電視接收機的功能于一體)，它應(yīng)具備解調(diào)、解碼、顯示等重要功能，能將經(jīng)MPEG-2或H.264壓縮編碼后的碼流解碼還原為數(shù)字視頻、音頻傳號，并利用顯示設(shè)備進行電光轉(zhuǎn)換，從而重現(xiàn)數(shù)字演播室傳送來的圖像與伴音節(jié)目；也可采用數(shù)字電視接收機十數(shù)字機頂盒(SIB)的方式來實現(xiàn)節(jié)目接收，其中數(shù)字機頂盒(ST

9、B)應(yīng)具有解調(diào)、解碼等功能，最后由數(shù)字電視接收機還原出原始圖像與伴音節(jié)目。 圖1 數(shù)字電視結(jié)構(gòu)系統(tǒng)框圖 第二章 數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)簡介 2.1 數(shù)字電視的信源編/解碼 信源編/解碼技術(shù)包括視頻壓縮編/解碼技術(shù)及音頻壓縮編/解碼技術(shù)。無論是HDTV，還是標準清晰度電視，未壓縮的數(shù)字電視信號都具有很高的數(shù)據(jù)率，為了能在有限的頻帶內(nèi)傳送電視節(jié)目，必須對電視信號進行壓縮處理。 2.2 數(shù)字電視的傳送復(fù)用 從發(fā)送端信息的流向來看，復(fù)用器把音頻、視頻、輔助數(shù)據(jù)的碼流通過一個大包（數(shù)據(jù)分組），然后再復(fù)合成單路串行的傳輸比特流，送

10、給信道編碼器及調(diào)制器；接收端與此過程正好相反。 2.3 信道編/解碼及調(diào)制解調(diào) 經(jīng)過信源編碼和系統(tǒng)復(fù)接后生成的節(jié)目傳送碼流，通常需要通過某種傳輸媒介才能到達用戶接收機。傳輸媒介統(tǒng)稱為傳輸信道。通常情況下，編碼碼流是不能或不適合直接通過傳輸信道進行傳輸?shù)模仨毥?jīng)過某種處理，使之變成適合在規(guī)定信道中傳輸?shù)男问?。這種處理便是信道編碼與調(diào)制。 任何信號經(jīng)過任何媒質(zhì)傳輸都會產(chǎn)生失真，這些失真導(dǎo)致數(shù)字信號在傳輸過程中的誤碼。數(shù)字電視信道編解碼及調(diào)制解調(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上，為發(fā)射做好準備。 2.4 軟件平臺----中間件

11、 中間件是一種將應(yīng)用程序與底層的實時操作系統(tǒng)、硬件實現(xiàn)的技術(shù)細節(jié)隔離開來的軟件環(huán)境，支持跨硬件平臺和跨操作系統(tǒng)的軟件運行，使應(yīng)用不依賴于特定的硬件平臺和實時操作系統(tǒng)。中間件的作用是使機頂盒基本的和通用的功能以應(yīng)用程序接口API的形式提供給機頂盒生產(chǎn)廠家，以實現(xiàn)數(shù)字電視交互功能的標準化，同時使業(yè)務(wù)項目（以應(yīng)用程序的形式通過傳輸信道）下載到用用戶機頂盒的數(shù)據(jù)量減小到最低限度。 2.5 條件接收 條件接收CA是一種技術(shù)手段，它只允許已付費的授權(quán)用戶使用某一業(yè)務(wù)，未經(jīng)授權(quán)的用戶不能使用這一業(yè)務(wù)。條件接收系統(tǒng)是數(shù)字電視廣播實行收費所必需的技術(shù)保障。 第三章 數(shù)字電視的原理 數(shù)字電視系統(tǒng)可以分

12、為三大部分：模擬電視信號的數(shù)字化及其處理，數(shù)字電視信號的傳輸與交換，數(shù)字電視信號的接收與記錄。本文著重介紹電視信號的數(shù)字化和數(shù)據(jù)壓縮問題。 3.1 數(shù)字電視信號的產(chǎn)生 將模擬電視信號變成數(shù)字電視信號需要三個步驟，即抽樣、量化和編碼。抽樣是指用每隔一定時間的樣值序列來代替原來在時間上連續(xù)變化的信號，也就是在時間上將模擬信號離散化；量化是指用有限個幅度值（數(shù)字量）近似原來的連續(xù)變化的幅度值，把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值；編碼則是按一定規(guī)律把量化后的值用二進制數(shù)字表示，并轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字流信號。 3.1.1 抽樣 根據(jù)抽樣定理，對于帶寬為FHz的信號，當抽樣

13、頻率fs不低于2F時，利用截止頻率為FHz的矩形低通濾波器，就可以從抽樣信號中完全恢復(fù)原信號。圖2為對一個周期正弦波的抽樣過程。 圖2 正弦波抽樣過程 圖3顯示出了信號原有頻譜寬度與抽樣頻率不同時抽樣之后頻譜的三種情況： 圖3 抽樣頻率與頻譜寬度的關(guān)系 當fs遠大于原信號頻譜最高頻率F的2倍時，即fs>2F，由于抽樣后的信號頻譜不重疊，經(jīng)低通濾波器取出的信號頻譜與原信號頻譜完全相同，即恢復(fù)后的原信號不產(chǎn)生失真；當fs<2F時，由于頻譜發(fā)生重疊，經(jīng)低通濾波器取出的信號頻譜中混入了相鄰周期中的頻譜，取出的頻譜形狀與原頻譜不同，相當于在時間域內(nèi)附加了干擾信號，稱之

14、為混疊干擾；當fs=2F時，抽樣后各頻譜周期恰好鄰接，采用理想的矩形低通濾波器能剛好取出與原信號相同的頻譜。因此fs=2F是不產(chǎn)生混疊干擾所必須的最低抽樣頻率。在實際應(yīng)用中，抽樣頻率fs要稍大于2F，例如電視信號的最高頻率為6MHz，國際標準規(guī)定的抽樣頻率fs=13.5MHz。20Hz—20KHz的高質(zhì)量聲音，國際標準規(guī)定的fs=44KHz。在具體應(yīng)用時，還應(yīng)當用截止頻率為抽樣頻率一半的濾波器對原信號進行一次濾波，濾波可能產(chǎn)生頻譜混疊的高頻成分。 3.1.2 量化 抽樣的作用是把模擬信號變成了時間上離散的脈沖信號，但脈沖的幅度仍然是模擬的，還必需用數(shù)字來表示，即要對脈沖的幅度進行舍零取整

15、（或稱四舍五入）的處理，這一過程稱為量化。量化有兩種方式，一種是取整時只舍不入，即0—1伏間的所有輸入電壓都輸出0伏，1—2伏間所有輸入電壓都輸出1伏等等，這種量化方式因輸入電壓總是大于輸出電壓，因此產(chǎn)生量化誤差總是正的，最大量化誤差等于兩個相鄰量化級的間隔Δ；另一種是取整時有舍有入，即0—0.5伏間的輸入電壓都輸出0伏，0.5—1.5伏間的輸入電壓都輸出1伏，這種量化方式誤差有正由負。量化誤差的絕對值最大為Δ/2，因此誤差較小。實際信號可以看成量化輸出信號與量化誤差之和，最小量化間隔越小，失真就越小，而最小量化間隔越小，所需要的量化級數(shù)就越多，其量化處理和傳輸就越復(fù)雜。因此量化過程既要盡量減

16、少量化級數(shù)，又要減小量化失真。量化一般都用一個二進制來表示一量化級數(shù)。 圖4 8級3比特量化與編碼脈沖 圖4由0—1的電壓變化，把信號電壓分為8級（0—7級），這是用3個脈沖分為8個量化級來代表一個信號，稱為3比特量化，在這里每一個脈沖稱為1比特。3個脈沖只能代表8個電平，對于電視圖像信號，需要有256個電平，因此稱為8比特量化。國際標準規(guī)定圖像信號數(shù)字化至少要用8個脈沖即8比特表示，才能保證在復(fù)原時人眼感覺不出失真來。 3.1.3 編碼 抽樣、量化后的信號還不是數(shù)字信號，需要把它按一定規(guī)律進行運算，轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼脈沖，這一過程稱為編碼。具體說，就是用n比特二進制數(shù)碼來

17、表示已經(jīng)量化了的樣值，每個二進制數(shù)都對應(yīng)一個量化值，并把它們排列成由二進制脈沖組成的數(shù)字流信號。圖5是對一個周期的正弦波編碼的全過程。 圖5 一個周期正弦波的編碼 用這種方式組成的脈沖串的頻率與其量化比特數(shù)的乘積，稱為所傳數(shù)字信號的數(shù)碼率，顯然，抽樣頻率越高，量化比特數(shù)越大，數(shù)碼率就越高，所需要的存儲器容量就越大，傳輸信道的帶寬就越寬。 表1列出了三種形式的二進制碼。這三種碼各有優(yōu)缺點，自然二進制碼與二進制一一對應(yīng)，每一位都有確定的值，換算簡單易行，可以直接由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器變換成模擬信號。格雷碼的每一位碼沒有確定的大小，不能直接進行大小比較和算術(shù)運算，也不能直接轉(zhuǎn)換成模擬信號

18、，需經(jīng)過一次碼變換，變成自然二進制碼。折疊二進制碼沿中心電平處上下對稱，適合于表示正負對稱的雙極性信號，它的最高位用來區(qū)分信號幅度的正負，折疊嗎具有很強的抗誤碼能力。 表1 三種二進制碼 3.2 數(shù)字電視信號的壓縮與編碼技術(shù) 模擬電視信號經(jīng)A/D變換后成為數(shù)字電視信號，在中長距離的電視信號傳輸中各比特必須采用串行方式，這使得數(shù)字電視信號的數(shù)碼率大大提高，也就是說每路數(shù)字電視信號的傳輸帶寬將大大增加。顯然，這將導(dǎo)致有限的電視頻率資源利用率大為下降。那么數(shù)字電視信號的數(shù)碼率究竟需要多大才能既保證信號質(zhì)量，又盡可能提高頻帶利用率，這就是數(shù)字電視信

19、號的壓縮所提出的問題。 通常數(shù)字電視信號的總數(shù)碼率，復(fù)合編碼方式為142Mb/s，分量編碼方式為217Mb/s。如此高的數(shù)碼率不但不可能在公共通信網(wǎng)中傳輸，就是存儲與記錄也是相當困難的，因此，數(shù)字電視信號碼率的壓縮就十分必要。 數(shù)字電視信號的傳輸碼率取決于抽樣頻率和編碼的比特數(shù)。從原理上講，只要設(shè)備的復(fù)雜性允許就可以任意地提高抽樣頻率，減少量化噪聲。而減少量化噪聲就要增加量化等級，增加編碼的比特數(shù)。實際上設(shè)備的復(fù)雜性與經(jīng)濟性、維護使用性、設(shè)備可靠性有關(guān)，也就是說設(shè)備復(fù)雜性是受限的，此外，任意小量化噪聲也不是一個實際的要求，人的聽覺、視覺在某些條件下往往可以容忍一些失真。 因此，片面地提高抽

20、樣頻率和減少量化噪聲是不恰當?shù)?。換句話說，在聲像質(zhì)量許可的條件下，應(yīng)盡量減少量化等級以喊少編碼的比特數(shù)。 減少數(shù)字電視信號編碼比特數(shù)的另一個重要方面是減少電視信號中的冗余信息電視信號本身有很強的相關(guān)性，即相鄰像素、相鄰行、相鄰幀之間的樣值相 同的可能性很大，這就是由前一個樣值可以提供后一個樣值的某些信息。因此， 在每幅畫面上，畫面與畫面之間以及不可見信息中都存在有多余的、人類視覺系統(tǒng)非常不敏感的冗余信息。在普通電視中所有的像素都是被全部傳出去的，并未考慮冗余信息的問題。這樣雖然浪費了大量頻譜，但卻使硬件結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉。在數(shù)字電視中將這些冗余信息用壓縮的方法去除，就可以減少數(shù)碼率提高信源的

21、效率，也就是說以增加硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜性為代價并保證傳輸能力不變的情況下，將冗余信息減至最少。這就是數(shù)字視頻壓縮技術(shù) DVC( Digital Video Compression)。 DVC技術(shù)的目的就是以較少的存儲空聞，在有限的通道內(nèi)得到較多的信息和較高的效率。電視會議系統(tǒng)就是DVC技術(shù)的代表產(chǎn)品。目前DVC技術(shù)有這樣幾種方式：離散余弦變換(DCT)，矢量量化(VQ)，分形變換(Fractals)，小波變換(Wavelets)。以前兩種方式應(yīng)用最為廣泛。DVC技術(shù)不僅應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)，目前流行的VCD小影碟同樣受益于DVC技術(shù)。與其它的壓縮技術(shù)相比DVC是具有比較好的圖像效果的一種壓縮方

22、式，其再現(xiàn)畫面上的傳輸噪聲、重影、反射載頻差等均不明顯。 DVC的技術(shù)標準MPEG一1是由活動圖像專家組(Moving Pictures Experts Group)，于1990年l2月提出1992年完成出版的，作為國際性的標準是由國際標準組織ISO和國際電工委員會IEC共同制定的，它的標準號是ISO／IEc11172 —1，11172—2，11172—3，其中11172—1為整體系統(tǒng)標準，11172—2為圖像壓縮標準，11172—3為聲音壓縮標準。除了MPEG一1之外還有MPEG～2，MPEG～3，但有待于數(shù)字高清晰度電視(HDT)出現(xiàn)后才能體現(xiàn)其使用價值。 關(guān)于視頻壓縮編碼的具體方法

23、有變換編碼、熵編碼、運動估計和運動補償以及混合編碼，現(xiàn)在重點介紹一種編碼方法---熵編碼。 熵編碼(entropy coding)是一類無損編碼，因編碼后的平均碼長接近信源而得名。熵編碼多用可變字長編碼 VLC(variable length coding)實現(xiàn)。其基本原理是對信源中出現(xiàn)概率大的符號賦予短碼，對于出現(xiàn)概率小的符號賦予長碼，從而在統(tǒng)計上獲得較短的平均碼長。通常有霍夫曼 (Huffman)編碼、算術(shù)編碼、游程編碼。其中游程編碼RLC(run length coding)是一種十分簡單的壓縮方法，它的壓縮效率不高，但編碼、解碼速度塊，仍被得到廣泛的應(yīng)用，特別在變換編碼之后使用游程編

24、碼，有很好的效果。 可變長編碼，首先要將量化后定長的交流系數(shù)變換為可變長度碼字，即量化器輸出的直流系數(shù)后對緊跟其后的交流系數(shù)進行Z型掃描 (如圖6箭頭線所示 )。Z型掃描將二維的量化系數(shù)轉(zhuǎn)換為一維的時間序列，并在此基礎(chǔ)上進行游程編碼。游程編碼就是將上述的一維時間序列變成一個二維事件，每個事件包括兩部分，前一部分稱為游程，表示在非零系數(shù)之間 0的系數(shù)的個數(shù)，后一部分為系數(shù)之值。如上面的例子，經(jīng) Z掃描后，直流系數(shù)后的交流系數(shù)得到的一維時間序列為0、- 2、 - 1、 - 1、- 1、0、0、- 1、0、…對這個序列做游程編碼后得到以下幾個二維事件 (1, - 2)、(0, - 1)、(0, -

25、 1)、(0, - 1) ,(2, - 1)，這幾個二維事件就已經(jīng)完全表示了量化后系數(shù)矩陣的所有信息。要對以上產(chǎn)生二維數(shù)據(jù)還要進行一種變長編碼技術(shù)比定長編碼進一步節(jié)約數(shù)據(jù)。這種變長編碼，是對出現(xiàn)概率大的事件用較短的碼字來表示，而對出現(xiàn)概率小的事件用較長的碼字來表示，從而使編碼后的平均碼長比采用定長結(jié)構(gòu)要短，提高了編碼的效率。 圖6 量化后的DCT系數(shù) 3.3 數(shù)字電視的復(fù)用和解復(fù)用技術(shù) 復(fù)用、解復(fù)用設(shè)備是數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，從發(fā)送端的信息流向來看，復(fù)用設(shè)備將視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)等信源編碼器送來的數(shù)據(jù)比特流，經(jīng)處理復(fù)合成單路的串行比特流，送給信道編碼系統(tǒng)及調(diào)制系

26、統(tǒng)，接收端與此正好相反。 模擬電視系統(tǒng)中不需要復(fù)用器。數(shù)字電視系統(tǒng)數(shù)據(jù)流復(fù)用的基本流程如圖7所示，信源編碼之后產(chǎn)生視頻ES（基本碼流）、音頻ES與數(shù)據(jù)ES，之后要分別打包成視頻PES（打包基本碼流）、音頻PES與數(shù)據(jù)PES。MPEG-2在系統(tǒng)傳輸層定義了兩類數(shù)據(jù)流，即節(jié)目流（PS）與傳輸流（TS），H.264采用與MPEG-2相同的系統(tǒng)傳輸層。隨后這些PES在PS復(fù)用器中被組合成節(jié)目流（PS），或在TS復(fù)用器中被組合成傳輸流（TS），其中PS分組長度可變、且相對較長，一般用于傳輸、存儲或本地播放等誤碼相對較低的環(huán)境，TS分組長度固定為188字節(jié)，通常用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)日`碼較多的環(huán)境。

27、圖7 數(shù)字電視系統(tǒng)數(shù)據(jù)流復(fù)用基本流程 數(shù)字電視系統(tǒng)中對多媒體數(shù)據(jù)進行打包處理，為系統(tǒng)具備可擴展性、可分級性與互操作性奠定了基礎(chǔ)。在付費電視中，就是利用復(fù)用器對打包后的節(jié)目信息進行加擾處理，使其隨機化，用戶只有繳費獲得授權(quán)密鑰之后才能對加擾后的節(jié)目信息進行解擾處理，還原為正常的電視節(jié)目。數(shù)字電視復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖8所示。 圖8 數(shù)字電視復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 在數(shù)字電視復(fù)用傳輸標準方面，美國、歐洲、日本均采用MPEG-2標準，其中規(guī)定HDTV數(shù)據(jù)分組長度為188字節(jié)，這正好是ATM信元的整數(shù)倍，因此可以用4個ATM信元來傳送一個完整的HDTV數(shù)據(jù)包，從而可實現(xiàn)HDTV與

28、ATM（異步轉(zhuǎn)換模式）的便利接口，這為今后實現(xiàn)電信網(wǎng)、電視網(wǎng)、計算機網(wǎng)三網(wǎng)融合，構(gòu)建基于ATM寬帶交換以及大容量光纖傳輸?shù)亩嗝襟w通信網(wǎng)具有重要意義。 3.4 數(shù)字電視信號的傳輸技術(shù) 有線數(shù)字電視造成多徑效應(yīng)的主要原因有電纜的物理損傷、接頭的氧化進水、干線空閑端口沒接假負載、分配器空口沒有接假負載等。無線數(shù)字電視多徑效應(yīng)主要來源建筑物的反射，對于移動接收系統(tǒng)由于多普勒效應(yīng)，接收機頂盒收到的信號不但有相位噪聲，而且信號的載波頻率將發(fā)生微小改變，直接影響系統(tǒng) 接收。因此數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)是最復(fù)雜的系統(tǒng)。數(shù)字電視信號的傳輸主要有以下幾種技術(shù)： （1）DVB-S技術(shù)原理：一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器可以滿

29、足多套數(shù)字電視壓縮信號，通常有兩種方式將多套電視節(jié)目送上衛(wèi)星：SCPC(單路多載波方式) 、MCPC（多路單載波方式）。SCPC方式適用于一套電視節(jié)目用一個衛(wèi)星電視上行站，多套電視節(jié)目共用一個轉(zhuǎn)發(fā)器，為減少共用一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器各個SCPC之間的相互干擾，它采用偏置QPSK調(diào)制，轉(zhuǎn)發(fā)器工作在線性區(qū)。 HICPC方式適用十多套電視節(jié)目共用一個衛(wèi)星電視上行站，在地面將多套電視節(jié)目送至上行編碼系統(tǒng)進行復(fù)用，共用一個載波進行QPSK調(diào)制，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器工作在飽和區(qū)，這種方式能使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的功率得到最大的發(fā)揮。 （2）QPSK調(diào)制原理：QPSK調(diào)制又叫四相移相鍵控調(diào)制，它是一種調(diào)相技術(shù)，在一個數(shù)字時鐘內(nèi)將2

30、位數(shù)碼4種信息調(diào)制在4個頻率、幅度相同，相位互成90°的模擬載波上，由于時鐘周期內(nèi)傳輸2位的信息，因此速率提高一倍。因熱噪聲本質(zhì)是不規(guī)則的幅度噪聲，而采用QPSK調(diào)相技術(shù)，所以降低系統(tǒng)對信噪比的要求，C/N>12db即可正常工作。 （3）DVB-C技術(shù)原理：數(shù)字有線電視系統(tǒng)在前端將多套電視節(jié)目送至編碼系統(tǒng)進行復(fù)用后用QAM調(diào)制方式調(diào)制在一個有線電視頻道上，多路數(shù)字電視節(jié)目共用一個模擬電視頻道，同時多個QAM調(diào)制器輸出載波頻率不同，可將各個調(diào)制器輸出信號經(jīng)混合器混合后在一根同軸電纜上傳輸，這樣一根同軸電纜可以傳 輸上百套數(shù)字電視節(jié)目。當然還可采用WDM技術(shù)可以將電視信號同其它信息成在一根光纖

31、上傳輸，開發(fā)多功能業(yè)務(wù)。 （4）QAM調(diào)制是QPSK調(diào)制的原理的延伸和發(fā)展，QPSK調(diào)制將信號傳輸速率提高一倍，如果一個時鐘周期調(diào)制的信號不是2位數(shù)碼而是 4, 5, 6,7 ,8位數(shù)碼 信息，這樣就出現(xiàn)16,32,64,128,256QAM調(diào)制技術(shù),速率可提高多倍。QAM是幅度調(diào)制和相位調(diào)制的給合,它的原理框圖同QPSK調(diào)制器基本相同,不同的是QPSK在一個時鐘送到環(huán)形調(diào)制器是1位數(shù)碼信息,而QAM將一個時鐘周期內(nèi)傳送數(shù)字信號經(jīng)串/并變換器后平均分兩路多位數(shù)碼信號送至環(huán)形調(diào)制器直接調(diào)制，不但調(diào)相而且調(diào)幅，它的己調(diào)制信號矢量圖平均分布在正交載波信號的平面內(nèi)。 雖然QAM調(diào)制的傳輸速率較高，

32、但它降低系統(tǒng)的信噪比余量，犧牲了系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)香農(nóng)噪聲理論可以知道：對于C/N己知的信道，它的最大數(shù)據(jù)傳輸速率是有限的，不能無限的提高數(shù)據(jù)傳輸速率，反之則降低系統(tǒng)可靠性， 甚至整個系統(tǒng)不能正常工作。因系統(tǒng)前端信道編碼和接收機解調(diào)器中具有RS等糾錯碼功能，實際誤碼率在10E4數(shù)字信號經(jīng)RS等糾正后可以達到10E12準無誤碼率的水平。對于QAM64調(diào)制C/N>24db就可達到4級圖像質(zhì)量，而模擬信號則要求C/N>43db。 第四章 數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀以及前景展望 4.1 數(shù)字電視在全球的發(fā)展 美

33、國電子和媒體研究機構(gòu)戰(zhàn)略分析公司2002年公布的調(diào)查報告顯示：截至2001年底，全球已有數(shù)字電視家庭3440萬戶，到2002年底預(yù)計將增加到5600萬戶。 全球數(shù)字電視的發(fā)展最早起步于美國。自1994年6月底美國DirectTV和USSB兩個衛(wèi)星開播數(shù)字電視業(yè)務(wù)起，到2001年9月，有線數(shù)字電視用戶已達到1370萬。根據(jù)全國廣播機構(gòu)協(xié)會（NAB）的統(tǒng)計，到2002年2月，在美國84個地面電視廣播城市和地區(qū)中已有244個數(shù)字電視臺，數(shù)字電視覆蓋率已達75%。 在歐洲，數(shù)字電視是以1996年4月法國開始第一個歐洲商業(yè)數(shù)字電視廣播為標志的。1998年10月第一個地面數(shù)字電視---BBC的OnDi

34、gital在英國開播；同年11月，英國的衛(wèi)星數(shù)字電視開播。在亞洲，日本在1996年6月，PerfectTV用CS衛(wèi)星開始衛(wèi)星數(shù)字電視廣播。而2005年，韓國在全國范圍開播地面數(shù)字電視。 4.2 我國數(shù)字電視的發(fā)展 我國第一家數(shù)字電視廣播是由南寧有線電視臺、國家廣電總局廣播科學研究院數(shù)字廣播電視技術(shù)中心、四川新泰克投資有限公司共同合作開發(fā)的，它于2000年6月在廣西南寧開通運營。另外，我國的廣東和河南電視臺率先在省級電視臺開通了數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)。上海市于2002年9月28日開始試播有線數(shù)字電視。 我國廣電部門也一直在為推廣數(shù)字電視積極努力。2003年廣電總局發(fā)布了《廣播影

35、視科技“十五”計劃和年遠景規(guī)劃》，并制訂了《我國有線電視向數(shù)字化過渡時間表》。時間表按地域?qū)⑷珖鴦澐譃闁|部、中部、西部三個地區(qū)，將時間明確劃分為2005年、2008年、2010年、2015年四個階段。按照規(guī)劃，2008年我國計劃全面實現(xiàn)數(shù)字廣播電視，2015年將全面停止模擬廣播電視播出。 4.3 我國數(shù)字電視發(fā)展的現(xiàn)狀 為了實現(xiàn)2015年停止模擬廣播電視，全部采用數(shù)字電視播出的發(fā)展目標，自2004年起加快了數(shù)字電視的發(fā)展步伐，政府和廣電部門都在積極促進數(shù)字電視的發(fā)展，并提出了明確的發(fā)展要求。根據(jù)我國國情，有線電視數(shù)字化采取模擬向數(shù)字整體平移的方式。逐步按片區(qū)整體轉(zhuǎn)換為數(shù)字電視用戶。這些政

36、策和措施促進了我國有線數(shù)字電視的發(fā)展。 然而，隨著我國數(shù)字電視整體平移步伐的加快，我們在推行數(shù)字電視的過程中遇到了很多困難。 首先，轉(zhuǎn)變國內(nèi)觀眾心目中已形成的看電視是免費（或低收費）的觀念是目前的一個當務(wù)之急。長久以來，國家廣電事業(yè)向來都是免費為廣大人民群眾發(fā)布各種政策和信息。用戶逐步養(yǎng)成了免費獲取電視節(jié)目的習慣，對于收費的電視節(jié)目有較大的抵觸心理。隨著社會主義市場經(jīng)濟的發(fā)展，廣電系統(tǒng)在確保輿論導(dǎo)向正確的前提下，走向時常，加大投入，開發(fā)付費電視業(yè)務(wù)，以滿足群眾日益整張的個性化、多樣化、多層次的文化娛樂需求已成為未來廣電發(fā)展的必然選擇。為此，明確電視節(jié)目的收費概念，扭轉(zhuǎn)用戶免

37、費收看的觀念是至關(guān)重要的。 其次，內(nèi)容沒有新意、缺乏互動也是限制數(shù)字電視推廣普及的一個重要原因。從技術(shù)層面上看，數(shù)字電視具有同時播出500套節(jié)目的容量，2005年我國付費電視頻道已經(jīng)擴大到80個，付費廣播增加到了45套。然而，這么多的節(jié)目容量，其內(nèi)容還是單一匱乏的，更何況這些付費頻道并不一定能滿足觀眾的需要。面對相同的內(nèi)容，會有誰愿意另外付費呢？ 最后，經(jīng)營成本高、長也是一個重要的制約因素。根據(jù)專家測算，以數(shù)字機頂盒方式推廣經(jīng)營數(shù)字電視業(yè)務(wù)，一個網(wǎng)絡(luò)上能有8至10萬左右的交費用戶，收支才可以基本平衡，而且要在三四年的運營時間之后才能收回投資成本。這些費用不能都由國家承擔，而

38、個人很少有人愿意投資。 4.4 數(shù)字電視的前景展望 數(shù)字電視提供了節(jié)目、信息、服務(wù)、娛樂等各個方面的服務(wù)，在節(jié)目方面除現(xiàn)有的公共節(jié)目外，還有多種專業(yè)化的廣播電視節(jié)目、交互電視節(jié)目、視頻點播節(jié)目等。具體而言，主要有以下幾種： （1）交互式電視廣播 交互式電視廣播是字電視的一種應(yīng)用。交互電視是觀眾可以按照自己的興趣主動選擇節(jié)目，而不是被動接受電視的形式，它實現(xiàn)了觀眾與節(jié)目之間的互動，體現(xiàn)了電視欣賞個性化的趨勢。 （2）數(shù)字電視轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù) 視轉(zhuǎn)播業(yè)務(wù)主要用于衛(wèi)星數(shù)字電視的轉(zhuǎn)播、省網(wǎng)SDH下傳節(jié)目的轉(zhuǎn)播、模擬衛(wèi)星節(jié)目編碼后的轉(zhuǎn)播、本地節(jié)目數(shù)字化直播等。 （3）準視頻點播業(yè)務(wù) 準視頻點播

39、業(yè)務(wù)也是數(shù)字電視系統(tǒng)實現(xiàn)的基本業(yè)務(wù)之一，在業(yè)務(wù)表現(xiàn)形式上可以和本地數(shù)字有線電視相類似，但它是將一個節(jié)目分為不同的時間間隔，采用多通道的方式播出，用戶通過機頂盒可以選擇不同的時間間隔的節(jié)目，從而感受到的是節(jié)目在可以接受的時間間隔點不斷從頭播出，這種特殊的業(yè)務(wù)表現(xiàn)形式感覺近似VOD服務(wù)，其實現(xiàn)的原理與本地數(shù)字有線電視業(yè)務(wù)相同。 （4）數(shù)據(jù)廣播業(yè)務(wù) 數(shù)據(jù)廣播一種是數(shù)據(jù)文件廣播，即一個數(shù)據(jù)文件可在全網(wǎng)或某一子網(wǎng)中廣；另一種是多媒體流式文件的廣播，即實時多媒體圖像、聲音的廣播。 （5）真視頻點播業(yè)務(wù) 真視頻點播業(yè)務(wù)屬于數(shù)字電視增強性業(yè)務(wù)的范疇，主要用于提供點到點的服務(wù)。運營商可以用該服務(wù)

40、提供真正的VOD服務(wù)，但該服務(wù)的前提是必須有回傳網(wǎng)絡(luò)，一般用于酒店或小區(qū)。 據(jù)預(yù)測，2005—2015年，中國數(shù)字電視市場規(guī)模將由450億擴漲到5000億元，2010年中國數(shù)字電視接收機市場規(guī)劃將達到2050萬臺，而整個數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將達到15000億元，可以說十字電視的市場機會是巨大的。我國要發(fā)展我們的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)，推廣數(shù)字電視的應(yīng)用，就必須抓住這個千載難逢的機會，克服現(xiàn)在面臨的困難?？梢哉f，數(shù)字化將給廣播電視帶來質(zhì)的變化，數(shù)字電視在未來必然將占據(jù)主要市場。 參考文獻 【1】鄭雯、翟希山、王志廣.數(shù)字電視原理、傳輸與接收.北京人民郵電出版社.2006年 【2】張首君、陳銀杰等.數(shù)字視頻信號的壓縮編碼原理.西北大學學報.2007年6月，第37卷第3期 【3】杜百川.數(shù)字信號的產(chǎn)生.廣播電視信息報.1996年4月第4期 【4】馬立欣.數(shù)字電視概述.電視技術(shù).2000年6月，總第216期 【5】卓然公司.數(shù)字電視發(fā)展趨勢 【6】張敏.數(shù)字電視的概念及發(fā)展前景.金屬世界.2009年增刊