关于数字电视的一些基本技术常识

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什麽是数字电视　　从节目采集到节目编辑、从信号传送、发射到终极接收等全过程均采用数字化处理的电视系统称为数字电视。数字电视与传统的模拟电视比较就似乎CD与唱片的简单类比。小巧而高质量的CD并没有改变我们聆听音乐的方式，但却极大地进步了质量。同样,我们仍然将像往常一样看电视,但是我们必须将我们的电视接收机更换为数字电视接收机。 　　更多的频道更好的图像　　数字电视可以提供给我们更多的频道和更高质量的图像,无论是采用标准清楚度电视(SDTV)或者是高清楚度电视(HDTV)。高清楚度电视(HDTV)将向家庭传送影院质量的图像和高保真的环绕声。这将把电视变成”家庭影院”。HDTV将向我们的眼睛呈现5倍于SDTV的信息量。广播工作者可以选择播放HDTV节目或者是SDTV节目。我们今天所用的标准模拟电视频道,将供广播工作者进行选择:传送一路HDTV节目或者挨在一起的几路SDTV节目。在不久的将来,广播工作者将能够在极大地改进图像和声音质量,与极大地增加节目选择之间进行决策。 　　观看者将变成使用者　　数字技术和多种数字媒体的融合,将在我们所理解的现今”电视”的那种传统的一对多的通讯模式之外提供更多的选择。先进的数字技术的运用将提供很多新的服务:多对一,多对多,和一对一的通讯。结合交互式的反回通道(例如通过带接口的移动电话),数字信息接收者将提供给用户多种增强服务,从简单的交互式问答显示到无线英特网连接,以及电视和互联网的混合资源服务。你能在电视上做的任何事情你将能够在你的个人电脑上做,反之亦然。 　　移动着的电视(和其他数字电视设备)　　模拟电视不能被移动电视接收机接收。而数字电视将可以使汽车、公共汽车、火车上安装的电视机、甚至手持电视接收机接收到水晶般清楚透亮的电视节目。不仅如此,新的增强的和交互式的服务(包括高速英特网连接)也能够发送到移动接收机。例如,用随身携带的GSM车载电话,以及一台内插智能卡的DVB-T地面DTV接收机,你将能够以2-14Mb/s的速率浏览因特网,比28.8K的调制解调器快一千倍。 　　未来已经开始　　电视已经大部分数字化了,可是观众感觉不到。技术上逐渐的变化已经伴随着电视节目进入千家万户。革命已经完成,数字技术是终极的胜利者。今天我们用来生产电视节目的大多数设备是数字的；在演播室、在站点之间分配信号，也都是数字化的。固然我们在家中仍然接收模拟信号,就其质量和稳定性来说,很明显,这些节目内容不可能没有数字化的生产和分配技术的参与。当你通过有线电视、卫星或地面广播观看电视节目的时候,你是坐在传输链的终端,除了这最后一站之外,全部的传输都是在数字领域进行的。例如在新闻广播中,现场记者用数字卫星传送设备上行其报道回馈至节目中心；素材通过数字化接收、解码并且与演播厅中的动态节目一起进行数字化编辑;再被数字化的分配到世界各地的专业接收者；最后被转换成模拟电视信号并发送给你。现在这最后一步正在进入数字时代。 　　数字电视的二种国际标准　　目前数字电视主要有两种标准。一是欧洲ETSI的DVB(日本DiBEG的ISDB-T源于DVB,不另作分类);二是美国先进电视委员会ATSC的DTV。　　DVB家族分为三个部分:用于卫星数字电视广播的DVB-S;用于有线(同轴电缆)数字电视广播的DVB-C;以及用于地面数字电视广播的DVB-T。其中DVB-S标准已为全球所认同;DVB-C为欧洲,澳大利亚,北美,南美等一些国家接受;而数字电视地面广播DVB-T已在欧洲,澳大利亚,新加坡进行了广泛的测试试验得到认可。　　ATSC的DTV是一种地面数字电视广播标准,与DVB-T形成竞争,已在澳大利亚,新加坡等国家与DVB-T进行对比试验。目前接受该标准的国家和地区有美国,加拿大,墨西哥,阿根廷,韩国,台湾等。另外,北美地区在卫星数字电视广播方面接受DVB-S,DSS(休斯数字卫星系统);在有线数字电视广播方面接受OpenCable(美国CableLabs制定的数字有线标准，该标准接受ATSC制式以及国际电讯同盟（ITU）的ITU-T J.83的用于电视、声音和数据服务的有线数字多节目制式)。 　　数字电视采用MPEG-2压缩方式　　MPEG-2编码压缩系统较之其他压缩工具,对于给定的质量可提供较大的压缩率,并且具有广泛的节目素材来源。在数据率达到一定程度时可以提供非常满足的图像质量以满足我们的需要。DVB和DTV的视频都采用MPEG-2压缩。DVB的音频采用MPEG第Ⅱ层音频(MUSICAM)。DTV采用杜比AC-3立体声。 　　DVB如何工作　　电视信号的发送由信源部分和信道部分组成。　　将数字视频、音频和多媒体数据信号编码为MPEG-2视频、音频及多媒体信号,经过传输复用电路复用为信源输出信号。可分别馈送至DVB-S/C/T信道。　　DVB-S用于卫星信道。卫星信道的特点是:可用频带宽、功率受限、干扰大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信号调制方式、强的信号纠错能力,对带宽要求不是特别高。因此DVB-S采用前向纠错(FEC)(包括Viterbi编码、交织、RS编码及加扰等电路), 正交移相键控(QPSK)调制的信道处理,然后馈给卫星链路。接收时进行相反的处理。　　DVB-C用于有线信道。有线信道的特点是:信噪比高、频带资源窄、存在回波和非线性失真。这些特点要求DVB-C采用带宽窄、频带利用率高、抗干扰能力较强的调制方式。同时,由于信道信噪比高,误码率较低,纠错能力要求不很高。因此,DVB-C的信道部分采用RS码和卷积码交织技术,正交幅度调制(QAM)。　　DVB-T用于地面广播信道。地面广播的特点是:地形复杂、存在时变衰落和存在多径干扰、信噪比较低。因此DVB-T采用前向纠错(FEC)(包括内码交织、内码Viterbi编码、外码交织、外码RS编码)和能有效消除多径干扰的正交频分复用技术(COFDM)和格雷码映射4/16/64QAM调制等进行信道处理。然后在原来用于模拟的6MHZ、7MHZ和8MHZ的频带内发送数字电视节目。DVB-T发送的比特率是可变的。例如：在6MHZ频带可在3.7～23.8Mbit/s比特率之间进行选择; 在8MHZ频带可在4.9～31.7Mbit/s比特率之间进行选择。以适应不同的接收环境、如移动接收应适当降低发送的码率。 　　ATSC如何工作　　ATSC与DVB-T在信源处理和信道处理上除了音频采用杜比AC-3、发射机调制采用8-VSB(8电平残留边带调制)之外,其他大致相同。ATSC的DTV向原模拟NTSC的6MHZ无线信道传送19.39MHZ的固定码率数字信号。　　ATSC规定有18种不同的视频格式以供选择。如:480p/30（480逐行扫描/30赫兹）、720p/60(720逐行扫描/60赫兹)、1080I(1080隔行扫描),等等。 　　DVB-T的优缺点　　在基于大量小功率、工作在同一频道的众多发射机,每一个均覆盖一个较小的区域的这样一种单频网络来说,DVB是一种最佳选择。这种概念类似于GSM蜂窝覆盖图。每个发射机通过卫星传送参考信号进行同步。在COFDM调制系统中,有2000至8000个带有保护间隔的载波信号以及误码校正处理,用以提供多径选择性来选择可接收到的几个信号中最强的信号。采用COFDM也提供了良好的移动接收性能。　　这种优良的抗多径能力会有一些代价:其载/噪比低于8-VBS,并且限制了信号的有效传输间隔;COFDM也对来自于电机,如真空吸尘器和电扇的脉冲干扰较敏感;另外数目几千的载波导致较高的峰/均值比,并且需要较高功率的发射机;保护间隔降低了频谱效率并明显减少带宽的比特/赫兹率。 　　ATSC的优缺点　　ATSC开发的8-VSB标准期望覆盖美国以及世界其他地区现有发射机所覆盖的广大面积。ATSC 8-VSB具有二个好处:一是广播工作者希望用少于COFDM的发射功率复盖现在的NTSC覆盖区。二是ATSC标准明显地减少了脉冲干扰。另外在美国很关注RF信号(射频信号)的密度,最大的频谱效率是有强制性限制的。另外，8-VSB信号可将与原模拟NTSC信号的同频和邻频干扰减至最小。　　这些优点所付出的代价是:8-VBS不能抵抗多径干扰,并且在城市高楼地区将会有些影响;8-VBS标准不支持移动接收。 　　我国采用那种数字电视标准　　目前我国尚未认定采用何种数字电视标准。但是ATSC已经在深圳进行试播,DVB-T在北京进行试播。在建国50周年国庆阅兵式上，中心电视台对两种制式的高清楚系统也都进行了试用。同时，国家广电总局广科院也提出了与ATSC、DVB-T不同的所谓混合调制系统，在一个8MHZ带宽内可以同时实现HDTV固定接收和多媒体移动接收。该系统也在建国50周年大庆期间使用QAM调制成功地实现了HDTV广播，实现移动接收的试验正在进行中。有理由相信数字电视广播已经离我们很近很近了。