《有线数字电视技术》课件第3章.ppt

1、第3章 有线数字电视技术基础 第3章 有线数字电视技术基础 3.1 模拟信号与数字信号的区别模拟信号与数字信号的区别 3.2 数字信号的产生及特点数字信号的产生及特点3.3 数字信号和数据数字信号和数据 3.4 数字通信系统的构成和特点数字通信系统的构成和特点 3.5 数据通信系统的基本认识数据通信系统的基本认识3.6 数字电视的基本认识数字电视的基本认识 3.7 数字电视的主要标准数字电视的主要标准 3.8 数字电视的核心技术数字电视的核心技术 第3章 有线数字电视技术基础 3.1 模拟信号与数字信号的区别模拟信号与数字信号的区别 在自然界，非人工的信息传送往往是以模拟信号的形式出现的，例如

2、，声音在空气中传播时，其声压随时间作连续变化；人眼看到的图像是可见光综合反射的连续结果。模拟信号的特点是，信号在时间上和振幅上的变化都是连续的。与此相对应，如果在时间上和幅度上均为离散的信号，则为数字信号。从广义的方向理解，连续的含义是在某一取值范围内可以取无穷多个值，而离散的含义是在某一取值范围内只能取有限个值。数字信号的特点则表现为离散性，在时间轴上是离散的，即单位时间内只存在着有限个样值；在幅度轴上也是离散的，即每个幅度只存在有限个量化级。数字信号通常用一组脉冲序列来表示。第3章 有线数字电视技术基础 在数字系统中，信号往往处于两种状态，即高电平“H”和低电平“L”，高电平用逻辑电平“1

3、”表示，低电平用逻辑电平“0”表示。如果在系统中用5 V表示高电平，0 V代表低电平，通常在传输过程中必然会出现各种干扰，例如导致低电平0 V上升，高电平5 V跌落，但数字信号系统中的再生判决过程仍然可以方便地区分高低电平。因此，运用数字技术传输的方法不但提高了信噪比，而且在动态范围、非线性失真、频带等方面都有极大的改善。数字信号加工方便，存储容易，出错易纠，从而得到广泛应用。再如，在模拟录音和录像过程中，失真和噪声限制了重放信号的动态范围，如果把声音和图像转换成数字信号，即便在记录和重放中出现噪声和失真，只要重放时能识别这些数字信号，就可重现原有的信号。显然，数字信号动态范围并不受失真和干扰

4、影响。第3章 有线数字电视技术基础 要把幅波上连续变化的信号变成离散信号，需经过采样、量化和编码三个过程。所谓采样，是以恒定的周期间断地采集模拟信号在该时刻的数值。所谓量化，是用特定的尺度来测量采样值。显然，经过采样、量化后的信号并不是数字信号，还必须经过编码这一过程。所谓编码，实质上是将幅波上已量化的数值，用二进制1和0数码按一规则来编制。编码除了自然二进制码以外，还常采用格雷码和折叠二进制码等。在现实应用中，采样、量化、编码这三个过程在模/数集成电路芯片中一次完成很简单，但作为基本概念，仍要了解其原理。图3-1为模拟信号和数字信号示意图。第3章 有线数字电视技术基础 图3-1 模拟信号和数

5、字信号示意图 第3章 有线数字电视技术基础 3.2 数字信号的产生及特点数字信号的产生及特点1.数的进制及应用数的进制及应用人们在日常生活中习惯于十进制数，也许是人有十个手指，所以原始人用十进制计数。例如，十进制数902可表示如下：(902)10=9102+0101+2100其实，任何数也可以用其他进制来表示，例如，二进制数1011转换为十进制数的计算过程如下：(1011)2=123+022+121+120=(11)10第3章 有线数字电视技术基础 在计算机运算上二进制的实现要比十进制方便，因为它只有两种状态：开关的开与合，晶体管的通与断，电平从一种状态跳到另一种状态。因此，在数字通信中常用二

6、进制，特别是在数字的基带传输中常用二进制码。二进制的码率为比特/秒，可写成bit/s、b/s或bps，称为传输速率或比特率。但在通带传输中则常用多进制，例如：在16QAM调制中用的是四进制；在64QAM调制中用的是六进制；在256QAM调制中用的是八进制。因此，在多进制数字信号传输中采用的是码元速率。码元速率亦称符号率，但最后送到计算机终端的信号必须是二进制数。第3章 有线数字电视技术基础 比特率和符号率的关系为 RB=RS lb M(bit)M=2n (n=1，2，3)其中，RB为比特率，RS为符号率，M为进制。例如：对于二进制，RB=RS；对于四进制，RB=2RS。因此，在讲符号率时必须说

7、明调制方式，即说明进制，否则没有意义，因为最终要转化为二进制的速率。在传输过程中，某些比较大的数值还可能用到更高的进制。例如在DVB-S的帧结构中，同步字节未反转的用47HEX表示，HEX表示十六进制，逐比特取反(补码)为B8HEX。第3章 有线数字电视技术基础 2.模拟通信与数字通信的信号表示方法模拟通信与数字通信的信号表示方法(1)在模拟通信中，信号的大小是以电压的V、mV、V等表示的。例如，对于复合视频信号，峰峰值为1V，其中同步头幅度为25%，即250 mV；视频信号的幅度为75%，即750 mV。在模拟信号的传输过程中，要求达到终端信号的波形不变，同时信号的波形不变，否则就有失真，将

8、影响再现信号的质量。第3章 有线数字电视技术基础(2)在数字通信中，传输的不是直接的信号的大小，而是代表信号大小的一个数。例如，视频信号的最大幅度为750 mV，划分为256级(28)，即8比特量化，每一级大约为2.93 mV。在某一瞬间，视频信号幅度假定为94 mV，这时它不是传送94这个数值，而是传送32(25)，到信宿端再将32转化为94 mV，即322.93=93.76 mV。这种转化有一定误差，称为量化误差。第3章 有线数字电视技术基础 3.模拟信号与数字信号的比较模拟信号与数字信号的比较模拟信号与数字信号的比较见表3-1。表 3-1 模拟信号与数字信号的比较 项目 模拟信号 数字信

9、号 定义 信息以波形表示 信息包含在码元的组合之中 幅度X(t)连续 离散 时间 t 连续 离散 质量判据 波形的失真 误码率(*)第3章 有线数字电视技术基础 3.3 数字信号和数据数字信号和数据1.数字信号数字信号数字信号是广义的，凡数字化的信号均称为数字信号。数字信号分为两大类：数字信号和数据。将音频信号或视频信号经采样、量化和编码，即A/D转换后形成的信号称为数字信号，数字信号一般以8比特为1字节。第3章 有线数字电视技术基础 2.数据数据具有一定编码格式和位长要求的数字信号叫做数据。计算机通信网络所使用的数字信号即为数据，计算机通信系统也称为数据通信系统。数据以代码的形式出现。这些代

10、码包括26个大写英文字母，26个小写英文字母，阿拉伯数字09，32个字符，34个符号，共128(即27)个代码。这种代码中每个字符由一个唯一的7比特(b1b7)组合表示，因此，可以表示128个不同的字母、数字、符号和字符。为了提高传输的可靠性，常在b7之后再加一位b8，作奇偶校验用。第3章 有线数字电视技术基础 在数据通信系统中，数据终端设备或计算机输出的数据信息以字母、数字、字符和符号表示。为了传递这些信息，必须用二进制代码来代表不同的字母、数字、字符和符号。随着数据通信的发展，代码的标准化十分重要。目前广泛使用的是美国信息交换标准码(ASCII)，如表3-2所示。总之，数据是具有一定含义的

11、字母、数字、符号等数字信号的组合。数据通信是在计算机或其他数据终端之间发生的存储处理和交换数字化编码信息的通信技术。第3章 有线数字电视技术基础 表3-2 ASCII 码表 b7b6b5 高位组 低位组 000 001 010 011 100 101 110 111 b1b2b3b4 0000 NUL DLE SP O P、p 0001 SOH DC1!1 A Q a q 0010 STX DC2”2 B R b r 0011 ETX DC3#3 C S c s 0100 EOT DC4$4 D T d t 0101 ENQ NAK%5 E U e u 0110 ACK SYN&6 F V f

12、 v 0111 BEL ETB,7 G W g w 1000 BS CAN(8 H X h x 1001 HT EM)9 I Y i y 1010 LF SUB*:J Z j z 1011 VT ESC+;K k 1100 EF FS N n 1111 SI US/?O o DEL 第3章 有线数字电视技术基础 3.4 数字通信系统的构成和特点数字通信系统的构成和特点3.4.1 数字通信系统的构成数字通信系统的构成数字通信系统可分为基带传输系统和载波传输系统两类。基带传输系统由信源编码器、信道编码器、码型变换、发送滤波器、复接器、传输信道、中继器、分接器、接收滤波器、均衡器、抽样判决器、信道解

13、码器和信源解码器等部分组成，如图3-2所示。信源编码器用来把需要传输的模拟信号变为PCM数字信号(又称为A/D变换)。第3章 有线数字电视技术基础 图3-2 数字通信系统 第3章 有线数字电视技术基础 为了提高传输效率，我们可以利用图像的统计特性和传输图像之间的相关性，少传或不传已经传输过的信息，并除去那些与信息无关(例如18%的行逆程和8%的场逆程)或对图像质量影响不大的多余部分等，以达到压缩信源数码率的目的。信源编码是为了提高传输效率的有效性，而信道编码则是为了保证传输的可靠性。为此，我们可以在信息码中人为地加进一些多余的码元(监督码)，这些监督码与信息码具有一定的逻辑关系，便于接收端根据

14、这些逻辑关系进行自动检错和纠错。第3章 有线数字电视技术基础 信道编码器输出的代码一般是单极性的，不利于传输，还需要经过码型变换，将其变为适合传输的码型，并经过发送滤波器滤除部分高频分量，以消除对其他通路的窜扰。复接器是利用时分复用方式把多路信号复接成一路信号后送入传输信道。经过光纤、电缆、双绞线或微波等传输信道传输一段距离后，由于干扰、噪声、失真等的存在，基带信号波形会出现严重的失真，需要经过再生中继器进行放大、恢复波形，以传输更远的距离。到达接收端后，首先要通过分接器把复接信号还原成发送端的多路信号，通过接收滤波器进行补偿，滤除噪声和其他干扰，通过抽样判决器对失真的数字信号波形进行鉴别，判

15、断出各个信号波形所代表的数字信号，并把它再生、恢复成同发送端相同的信号波形，送入信道解码器和信源解码器，输出相应的PAM信号，并通过其中的低通滤波器恢复为模拟信号，送入终端设备。第3章 有线数字电视技术基础 接收滤波器的第一个作用是滤除噪声和干扰，第二个作用是得到所需的信号形式，减少码间干扰，提高频带利用率。为了滤除噪声和干扰，应针对具体的输入信号把接收滤波器设计为匹配滤波器，使有用信号得到加强，噪声和干扰得到削弱，以获得最大信噪比，减少误码率。但完全匹配的滤波器对第二个作用有影响。当信噪比较差时，例如在一些无线传输系统中，这两个作用应同时考虑，往往在两者之间取一折衷。在信噪比较高时，则只需考

16、虑第二个作用，不采用匹配滤波器。第3章 有线数字电视技术基础 3.4.2 数字通信的特点数字通信的特点同模拟通信相比，传输数字信号的数字通信有许多明显的特点。(1)无噪声积累，抗干扰能力强，可以实现远距离的传输。数字通信中传输的信息不像模拟通信那样包含在波形中，而是包含在代码(代码只有两种离散值，很容易根据脉冲的有无和正负来判断)中，虽然传输过程中的噪声也会对信号进行干扰，但只要这种干扰小于规定的门限电平，就不影响对代码的判断，并可以及时采用再生的办法产生一个和发送端一样无噪声干扰的再生信号。因无噪声积累，故能传输很远的距离，也不会影响信号的质量。第3章 有线数字电视技术基础(2)便于利用计算

17、机对信号进行处理、存储和交换。这是因为，数字通信传输的信号与计算机使用的信号都是离散的二进制信号，便于计算机识别，因而可以在一个系统内实现多种通信业务，便于向综合业务数字网(ISDN)过渡。(3)便于加密处理。数字信号比模拟信号更易实现加扰和解扰，而且数字信号的加扰和解扰技术具有更为安全、更为方便及便于综合利用的特点，可以进行各种更高要求的加密通信。第3章 有线数字电视技术基础(4)数字信号简单，可以采用时分复用方式来提高信道的利用率，且不需要频分复用中体积庞大的滤波器，便于通信设备的集成化、小型化。(5)占用频带较宽，这是数字信号最大的缺点。为了使取样后的数字信号能不失真地还原成原来的模拟信

18、号，要求取样频率至少为原来模拟信号最高频率的两倍，因而占用频带较宽。例如，一路数字电话占64 kHz，是一路模拟电话带宽的16倍，如果一路数字电视占144 MHz，则是一路模拟电视带宽的18倍，这也就是数字电视不能很快发展的原因之一。但随着压缩编码技术的发展和成本的降低，这个问题已得到解决。第3章 有线数字电视技术基础 3.4.3 数字通信系统的性能指标数字通信系统的性能指标一个数字通信系统的性能主要用传输速率、频带宽度和差错率等来描述。传输速率又分为信息传输速率(简称为传信率)和符号传输速率(或称为码元传输速率，简称为传码率)。差错率又分为误码率(又称为误符号率)和误比特率(又称为误信率)。

19、信息传输速率和符号传输速率代表一个数字通信系统的传输有效性，要求二者越大越好，在相同的传输速率下，所占的频带宽度越窄，则频带利用率越高；而误码率和误比特率则代表数字通信系统传输的可靠性，要求其越小越好。第3章 有线数字电视技术基础 信息传输速率定义为单位时间内传输信息量的多少，常用b/s或bps(比特/秒)为单位。1 b/s表示在一秒内传输的信息量是一个比特(即一个二进制码元所含的信息量)。符号传输速率定义为单位时间内传输的码元数目，其单位是波特(记为Bd)。这里的码元不一定是二进制码元，可能是四进制、六进制码元等。信息传输速率R和符号传输率N满足如下的关系：R=N lb M 第3章 有线数字

20、电视技术基础 其中：M代表具体的进制，除二进制以外的其他进制称为多进制。在二进制中，M等于2；在四进制中，M等于4。显然，在二进制中，信息传输速率和符号传输速率是相同的，但在其他进制中却不同。例如，当符号传输速率为300 Bd时，在二进制中信息传输速率是300 b/s，在四进制中信息传输速率是600 b/s，在八进制中信息传输速率是1200 b/s。可见，采用多进制传输，可以提高系统传输的有效性。第3章 有线数字电视技术基础 频带利用率定义为单位频带内的符号传输速率，单位是波特/赫兹(Bd/Hz)。它有时也可定义为单位频带内的信息传输速率，单位是(b/s)/Hz。频带利用率越高，系统的有效性就

21、越好。数字信号在传输过程中，噪声等的干扰和再生判断时出现的错误，都可能使接收到的信号与发出的信号之间出现误差。衡量这种误差的差错率中，误码率是单位时间内错误码元数与发送的总码元数之比，误比特率则是单位时间内发生差错的比特数在传输比特数中所占的比例，在实际中使用更多的是误比特率。误码率和误比特率之间的关系类似于符号传输速率和信息传输率之间的关系。在二进制中，误码率和误比特率在数值上是相等的。第3章 有线数字电视技术基础 3.4.4 数字信号的基带传输数字信号的基带传输在早期的数字传输系统中，多采用基带传输方式。基带传输是用传输媒介的整个容量作为一个信道，即利用双绞线、同轴电缆等传输介质直接传输以

22、经过脉冲编码调制等方式得到的数字信号。基带信号比后面将要讲的载波传输信号更容易被翻译和再生。因为基带数字信号含有丰富的低频分量，故要求传输信道具有低通特性。如图3-2所示，数字信号的基带传输系统由信源编码器、信道编码器、码型变换、发送滤波器、复接器、传输信道、中继器、分接器、接收滤波器、均衡器、抽样判决器、信道解码器和信源解码器等部分组成，各部分的基本作用在3.4.1节已经述及，有关码型变换、复接器、分接器、均衡器以及码间干扰、误码率等的基本知识，可参考数字通信书籍。第3章 有线数字电视技术基础 3.5 数据通信系统的基本认识数据通信系统的基本认识数据通信是在计算机或其他数据终端之间发生的存储

23、、处理、传输和交换数字化编码信息的通信技术。由于有线电视综合信息网将实现与计算机网、电信网互联互通，因此，掌握和了解数据通信十分重要。下面介绍数据通信的一些基本知识。3.5.1 数据通信系统的组成数据通信系统的组成数据通信系统的基本组成如图3-3所示。按功能划分，任何一个数据通信系统都是由数据终端设备、数据电路(线路子系统)和计算机中心组成的。第3章 有线数字电视技术基础 图3-3 数据通信系统的基本组成 第3章 有线数字电视技术基础 数据终端设备(DTE)包括输入、输出设备和传输控制器(TCE)。输入、输出设备的作用是正确地发送和接收数据，并进行适当处理，把人可以识别的数据信号变为计算机可以

24、处理的二进制信息，或者反过来，把计算机可以处理的二进制信息变为人可以识别的数据信号。典型的终端设备有键盘、鼠标等输入设备及打印机、传真机、绘图机、显示器等输出设备。传输控制器的作用是接通或断开通信线路，对数据进行串/并行变换，对通信过程进行控制。例如，在传输信息之前，规定通信链路；在传输信息时，保持接收端与发送端的严格同步，并进行差错控制；在传输信息结束之后，拆离通信线路。第3章 有线数字电视技术基础 数据电路包括数据通信设备(DCE)和传输线路。如果传输线路是模拟线路，则数据通信设备的作用是把数据终端设备送来的数字信号变为模拟信号，再送往线路传输，或者反过来，把线路送来的模拟信号变为数字信号

25、，再送往数据终端设备。如果传输线路是数字线路，则数据通信设备的作用只对数字信号进行处理，使之能正确地进行传输。最简单的数据通信设备是调制解调器。传输线路一般分为两种类型：专用直达线路和交换线路。直达线路使用专线，交换线路则使用电话网或有线电视网。第3章 有线数字电视技术基础 计算机中心的作用是对数据通信系统进行控制，对数据信号进行收集与处理。它包括中央处理器和通信控制器。通信控制器实际上是一台能承担通信控制任务的专用计算机，它包括线路接口、计算机接口、线路控制、中央控制等四个部分。它的作用是进行线路控制、差错检测和校正、数据传输率变换控制、电文的处理和交换等，以实现与中央处理器的处理速率和通信

26、线路传输速率之间的匹配，并进行串/并行变换。中央处理器主要用于收集和处理由数据终端设备输入来的数据。主存储器主要用来存放处理数据需要的程序，副存储器主要用于临时存储程序和数据。第3章 有线数字电视技术基础 3.5.2 数据通信过程数据通信过程数据通信过程一般分为五步。第一步：数据通信链路的联通(专线方式不需此步骤)。用户首先将待建立的对方地址等信息通知交换机，交换机查询对应地址的数据终端，并在该终端空闲时为通信双方建立一条物理通路。这一步与打电话时的拨号相似。第二步：建立通信线路。在同步传输方式下，通信双方首先发出同步信号，建立起同步关系，确保数据传输设备处于正确的收、发状态，并核实双方地址。

27、第3章 有线数字电视技术基础 第三步：传输与控制信息，是数据通信的主要过程。在这一步中，通信双方相互交换数据信息和通信控制信息。这一步相当于打电话时双方通话阶段。第四步：结束数据链路的连接。在准备结束通信时，双方通过有关控制信息通知对方，并确认通信即将结束。第五步：拆线。通信结束后，双方的任何一方通知交换机断开物理通路。这一步相当于打电话时双方挂机。至此，数据通信过程完全结束。需要说明的是，上述第三步是最为主要的。另外，在专线通信方式下，由于没有交换机，因此第一、第五步不需要。第3章 有线数字电视技术基础 3.5.3 数据传输方式数据传输方式1.二线制和四线制二线制和四线制数据通信双方之间由一

28、对通信线路连接起来进行信息传输的方式称做二线制。如果通信线路由两对组成，则称为四线制。2.全双工与半双工全双工与半双工在数据通信系统中，如果能够同时发送和接收数据或信息，则称为全双工。如果在时间上交替进行数据或信息的发送与接收，则称为半双工。如果数据或信息只能朝一个方向传输，则称为单向传输。第3章 有线数字电视技术基础 3.并行传输与串行传输并行传输与串行传输并行传输是指，在数据通信中，被传输字符编码的各比特是同时从一方传向另一方，信道数目应与传输字符的位数相同。例如8 bit的数字信息需要8条通道。并行传输方式具有很高的数据传输率，常用于需要高速信息传输的场合，如计算机内部和计算机与其外设之

29、间的数据传输。由于通信信道成本较高，因此在远程数据通信时不使用并行传输方式。与并行传输相反，串行传输字符编码的各个比特是按时间顺序一位一位传输的，在接收方再将各比特组合起来形成字符。串行通信速率低，所需信道少，同时存在通信双方同步的问题。第3章 有线数字电视技术基础 4.同步传输与异步传输同步传输与异步传输同步是数据通信中的一个重同步是数据通信中的一个重要问题，同步的实现方法是在通信双方设置时钟发生器，二者的初始频率比较接近，在通信过程中，接收端的时钟频率和起始位置根据发送端的时钟进行校准。同步要求通信双方的时钟在每一位上保持严格同步，用于一次发送一个完整的数据块，接收端只需判断数据块的每一个

30、字符的第一位，并知道数据长度和传输速率，就可以正确接收和识别字符。异步传输也称为起止式同步方式，它每次送一个字符，而且字符之间没有固定的时间关系，可以间隔几秒甚至几小时发送多个数据。因此，异步方式必须在每发送一个字符时在通信双方重新建立同步。异步传输的同步是在每个发送字符之前设置起始位，以告知接收端信息传输即将开始，接收端根据此起始位状态启动接收时钟，保证收发同步。第3章 有线数字电视技术基础 3.6 数字电视的基本认识数字电视的基本认识3.6.1 数字电视和高清晰度电视数字电视和高清晰度电视数字电视(DTV，Digital Television)是从模拟电视发展过来的，虽继承了电视技术原有的

31、命名，但其内涵已远远超出电视本身。数字电视是指一个从节目摄制、制作、编辑、存储、发射、传输，到信号接收、处理、显示等全过程完全数字化的电视系统。具体来讲，数字电视采用数字摄像机、数字录像机等数字设备完成节目的制作、编辑和存储，电视台发射、传输的信号和电视接收机接收的信号均为数字信号，电视接收机内部则采用数字信号处理技术来实现多种新的功能。第3章 有线数字电视技术基础 数字电视广播的最大特点是电视信号是以数字形式进行广播的，其制式与模拟电视广播制式有着本质的不同。值得指出的是，20世纪90年代市场上大肆炒作的“数码彩电”是在现有模拟电视广播的制式下，只在接收机内部的电路设计、信号处理中使用了一些

32、数字技术，将接收的模拟电视信号部分地进行了数字化处理，目的是为了改进和提高现有彩电的图像及伴音质量并增加如多视窗、画中画、画外画、视窗放大、倍行等一些功能，但其画面清晰度无法与数字电视相比。“数码彩电”是不能接收数字电视信号，也不能按数字电视显示格式显示图像的，它不是真正意义上的“数字电视”接收机，本质上仍是模拟电视。第3章 有线数字电视技术基础 数字电视的真正意义在于，数字电视广播系统将成为一个数字信号传输平台，不仅使整个广播电视节目制作和传输质量得到显著改善，信道资源利用率大大提高，还可以提供其他增值业务，如数据广播、电视购物、电子商务、软件下载、视频点播等，使传统的广播电视媒体从形态、内

33、容到服务方式发生革命性的改变，为“三网融合”提供了技术上的可能。随着数字化产品走入消费市场，它将带动一系列相关产业的调整与发展。数字电视技术的发展将诱发整个广播电视产业链的深刻变革，它已经被各国视为信息时代的一项“战略技术”。从某种意义上来说，数字电视将影响国家产业结构的升级与发展。第3章 有线数字电视技术基础 高清晰度电视(HDTV，High Definition Television)是一种电视业务，原CCIR(无线电咨询委员会，现改名为ITU-R)给高清晰度电视下的定义是：“高清晰度电视是一个透明的系统，一个视力正常的观众在观看距离为显示屏高度的3倍处所看到的图像的清晰程度，与观看原始景

34、物或表演的感觉相同”。其图像质量的视觉效果可达到接近35 mm宽银幕电影的水平。第3章 有线数字电视技术基础 高清晰度电视具有以下鲜明的特点：(1)图像清晰度在水平和垂直方向上均是常规电视的2倍以上。(2)扩大了彩色重显范围，使色彩更加逼真，还原效果好。(3)应具有大屏幕显示器，其画面幅型比(宽高比)由常规电视的4 3变为16 9，将更加符合人眼的视觉特性。(4)配有高保真、多声道环绕立体声。第3章 有线数字电视技术基础 从发展过程来看，高清晰度电视有模拟高清晰度电视及数字高清晰度电视。但全数字化是各国电视发展的趋势，因而现在一般所说的HDTV应该指数字高清晰度电视。从清晰度的角度来说，数字电

35、视的业务包括数字高清晰度电视(HDTV)、数字标准清晰度电视(SDTV，Standard Definition Television)和数字低清晰度电视(LDTV，Low Definition Television)。三者的区别主要在于图像质量和信号传输时所占信道带宽的不同。从视觉效果来看，HDTV的图像质量可达到或接近35 mm宽银幕电影的水平，显示图像分辨率达19201080，幅型比为16 9，适合大屏幕观看；SDTV的图像质量相当于演播室水平，显示图像分辨率为720576(PAL制)和720480(NTSC制)，这是一种普及型数字电视，成本较低，具备数字电视的各种优点；数字低清晰度电视L

36、DTV的图像分辨率和现有VCD的图像分辨率356288显示水平相当。第3章 有线数字电视技术基础 数字电视按传输介质不同可分为地面、卫星和有线数字电视。因此，数字电视的核心技术包括有线数字电视核心技术，只不过有线数字电视不仅具有数字电视技术的共性，而且在效率、安全性、增加频带利用率及信息传输等方面，有自身的特性而已。数字电视就是一个包括数码流发射、传输和接收的系统工程，是一项涉及广播电视技术、通信技术、计算机和微电子等诸领域的高新技术。第3章 有线数字电视技术基础 3.6.2 新兴媒体新兴媒体数字技术、信息技术的迅猛发展和广泛应用，不仅促使传统的广播电视升级换代，也使得新兴媒体异军突起，并逐渐

37、受到人们的关注。为了满足人们随时随地获取广播电视节目和信息的需求，出现了在地铁和公交车上的车载移动电视、在公共场所的楼宇电视、用手机等便携式终端接收的移动多媒体广播，以及用互联网协议传输通过电视机观看的IP电视、用计算机收听收看的网络广播和网络电视等传播广播电视节目的多种形态，这些都统称为新兴媒体。新兴媒体的一个重要标志就是传输手段和接收终端的多样化。第3章 有线数字电视技术基础 1.网络电视和网络电视和IP电视电视随着数字压缩、编码等技术的发展，通过电话线、互联网传输视频节目成为可能。近年来，网络电视和IP电视等新兴媒体逐渐受到业界、学界和广大消费者的广泛关注，并表现出较强的发展态势。1)网

38、络电视(1)技术概念。网络电视是指一套集各种视听压缩标准、流媒体技术、IP传输技术于一体的网络视听技术。网络电视示意图如图3-4所示。(2)传输方式。通过普通的互联网进行传输。(3)接收终端。通常由计算机通过宽带网访问互联网收看。第3章 有线数字电视技术基础 图3-4 网络电视示意图 第3章 有线数字电视技术基础 2)IP电视(1)技术概念。IP电视是指具有集成前端、通过城域网的内部IP网向电视机或计算机终端传送电视节目的电视运营业务，除了网络电视所需的视听压缩、流媒体、IP传输技术外，还需要开展运营所需的用户管理、用户认证和计费等技术。传输IP电视的网络通常不是公开的互联网。IP电视示意图如

39、图3-5所示。第3章 有线数字电视技术基础 图3-5 IP电视示意图 第3章 有线数字电视技术基础(2)传输方式。理论上，任何支持IP数据传输的网络都可以承载IP电视，通常由电信部门的宽带网实现。广播电视网通过双向改造后，原则上也可以开展IP电视业务。但由于IP电视应用于广播业务并没有优势，因此通常广播业务通过有线数字电视来实现，而点播业务或交互业务通过IP电视来实现。(3)接收终端。IP电视通常通过IP机顶盒接收信号，用电视机收看。第3章 有线数字电视技术基础(4)组网方式。IP电视需要强大的网络资源支持，理论上只要在网络中的一个服务器上发布节目，全网都可以收视。然而，由于核心流媒体服务器的

40、并发流处理能力不足(只有几百至上千个流，一个流只能支持一个终端收看)，或干线网与分配网的带宽不够，无法为全网直接提供点播服务，因此主要采取“内容分发网络”技术和分布式服务解决框架，常用做法就是“核心边缘”服务器分布结构，在干线网与小区的边缘设置边缘服务器，通过对用户的就近服务，分流核心服务器的流量。第3章 有线数字电视技术基础 2.移动多媒体广播电视移动多媒体广播电视人们使用便携移动终端获取多媒体服务的技术有两种。一种是广播方式，称为“移动多媒体广播”，是利用数字广播电视技术、通过地面或卫星广播电视覆盖网(如通过地面覆盖的有韩国TDMB、欧洲DVBH、美国Media FLO，通过卫星覆盖的日韩

41、SDMB、美国天狼星等以及我国的STiMi)面向七英寸以下小屏幕、小尺寸的多种便携移动终端，如手机、PDA MP3、MP4、数码相机、笔记本电脑等接收设备以及在火车、汽车、轮船、飞机上的小型车载接收终端，随时随地、点对面的提供广播电视节目和信息服务。另一种方式称为“手机电视”，是利用移动通信技术，通过无线通信网(如3G、GPRS、CDMA 1X等)提供点对点多媒体服务，其特点是可以个性化互动服务，但易受网络带宽和传输成本限制。第3章 有线数字电视技术基础 我国移动多媒体广播采用“天地一体”的技术体制，利用大功率S波段卫星覆盖全国100%的国土，利用地面增补转发网络对卫星信号盲区(约5%国土，主

42、要为城市楼群遮挡区域)进行补点覆盖，利用无线移动通信网络构建回传通道实现交互，形成星网结合、单向广播和双向互动相结合、中央和地方相结合的全程网结合、无缝覆盖的系统。经过三年多的准备，具有完全自主知识产权的技术标准和适合我国国情的天地一体的技术体制的移动多媒体广播CMMB，利用2008年北京奥运会这个有利时机进行试验播出，获得成功。从2009年开始，我国CMMB将转入商业运营，将能提供多种类的广播电视节目和各种信息服务。第3章 有线数字电视技术基础 3.楼宇电视楼宇电视目前，在城市的各大写字楼、便利店、银行、大卖场等拥有大量人群的场所大都建立了视音频播放平台楼宇电视。每台楼宇电视设单独的人工开启

43、密码，平时无需专人管理，采用DVD单机自动循环播放，并能按照设定时间定时启动、自动停止。楼宇电视播放的内容以广告为主，一个广告时间长约30秒，每12分钟循环一次，每日重复60次，每周由人工更换一次光盘。据统计，2005年中国楼宇电视总量达到12万块，短短几年时间，楼宇电视已遍布中国数十个经济发达城市的数万栋楼宇，日覆盖超过3000万都市人群，已经形成了一个具有巨大用户量的新型视音频媒体。楼宇电视示意图如图3-6所示。第3章 有线数字电视技术基础 图3-6 楼宇电视示意图 第3章 有线数字电视技术基础 3.7 数字电视的主要标准数字电视的主要标准3.7.1 视频国际编码标准的发展状况视频国际编码

44、标准的发展状况数字视频技术的广泛应用带动了视频编码相关标准的制定和完善。视频编码标准主要由ITU-T和ISO/IEC发布，ITU-T发布的视频编码标准有H.261、H.262、H.263、H.263+、H.263+，ISO/IEC发布的系列标准有静止图像压缩标准JPEG、JBIG、JPEG2000，视音频编码标准MPEG-1和MPEG-2，基于视听媒体对象的多媒体编码标准MPEG-4，多媒体内容描述标准MPEG-7，并且计划公布多媒体框架标准MPEG-21。此外还有JVT(Joint Video Team，联合视频组)提出的AVC(Advanced Video Coding)编码，又称H.26

45、4。视频编码国际标准如图3-7所示。第3章 有线数字电视技术基础 图3-7 视频编码国际标准 第3章 有线数字电视技术基础 1984年，CCITT的第15研究组针对ISDN成立了一个专门研究会议电视和可视电话数字视频压缩编码问题的专家小组，该小组于1988年10月提交了ISDN中可视电话/会议电视的CCITTH.261建议草案，即“P64kb/s声像业务的图像编码”，H.261正式标准于1990年12月完成并发布。H.261视频压缩编码标准是图像压缩编码领域40年研究成果的总结与结晶，是第一个在国际上产生广泛影响的视频压缩编码标准。随后推出的MPEG系列标准，其视频压缩编码算法从原理及实现上来

46、看都是基于H.261的，是对H.261的重要发展与改进。第3章 有线数字电视技术基础 1986年，ISO与CCITT联合成立了联合图片专家组(JPEG，Joint Photographic Expert Group)，并于1991年3月提交了用于灰度等级与颜色两方面连续变化的静止图像压缩编码的JPEG建议草案，1992年7月通过正式标准。JPEG有两种操作模式，即基于DCT的有损压缩方式和基于熵编码的无损压缩方式。第3章 有线数字电视技术基础 1995年以前，IEC和ISO通过一个联合技术委员会ISO/JTC1来制定信息技术标准，包括多媒体标准。MPEG(Moving Picture Expe

47、rt Group，运动图像专家组)原是ISO/IEC/JTC1/SC29下面的第11工作组WG11，成立于1988年，其任务是研究开发活动图像及其声音的数字国际编码标准。MPEG在1991年11月提交了ISO11172标准的建议草案，它是“用于数字存储媒体的码率为1.5 Mb/s的活动图像及其声音编码”，即通常所说的MPEG-1，该标准于1992年11月通过，在影视和多媒体计算机领域中得到了广泛应用，曾经非常流行的VCD就采用MPEG-1标准进行压缩编码。1992年7月，MPEG开始制定MPEG-2标准，它是MPEG制定的第二个国际标准。1993年11月产生了ISO/IEC13818 MPEG

48、-2草案，即运动图像及其声音的通用编码，1994年11月MPEG-2被正式确定为国际标准，而其中的视频编码部分就是ITU的H.262标准。第3章 有线数字电视技术基础 与ITU H.261标准一样，H.262标准中没有声音系统方面的内容。MPEG-2是一个非常成功的国际标准，它广泛应用于数字电视、高清晰电视、DVD和多媒体通信等领域，大大促进了大规模集成电路专用芯片的发展。在MPEG-1和MPEG-2之后，本来还有针对高清晰度电视的MPEG-3标准，但是由于在1992年，MPEG把MPEG-2定位为一个包罗万象的通用标准，因此，MPEG-2的功能已使MPEG-3多余，1992年7月即取消了MP

49、EG-3标准的制定。第3章 有线数字电视技术基础 随着通信、图像压缩编码和大规模集成电路技术的发展，个人视频通信正成为现实。个人视频通信的显著特点是极高的交互性和极低的通信码率(极低码率通常是指编码后的码率低于64 kb/s)。因此，极低码率数字视频压缩编码成为国际上的研究热点，在此背景下，H.263和MPEG-4应运而生，随后关于多媒体检索的MPEG-7标准以及多媒体应用框架的MPEG-21标准也被陆续提出。第3章 有线数字电视技术基础 需要特别强调，MPEG系列标准已成为国际上影响最大的多媒体技术标准，对数字电视、视听消费电子、多媒体应用等信息产业的发展产生了巨大而深远的影响。MPEG组织

50、是专门从事多媒体视音频压缩编码标准制定的国际组织，它所制定的一系列标准具有三方面的优势：首先是作为国际标准研究制定的，具有很好的兼容性；其次是能够比其他压缩编码算法提供更高的压缩比；最后是能够保证在提高压缩比的同时，数据损失很小。第3章 有线数字电视技术基础 MPEG-1和MPEG-2是采用预测编码、变换编码、熵编码及运动补偿等第一代压缩编码技术制定的国际标准。MPEG-4则是基于内容的第二代压缩编码国际标准，它蕴涵着视频编码的新一代技术，是目前最活跃的研究领域。要实现基于内容的编码，必须对图像进行预处理，即根据视觉敏感性分割图像以及将场景中物体与背景分割出来进行分层描述，其中最大的难点是对图