數字電視標準概述
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數字電視(Digital TV)是從電視信號的采集、編輯、傳播、接收整個(gè)廣播鏈路數字化的數字電視廣播系統。數字電視利用MPEG標準中的各種圖像格式，把現行模擬電視制式下的圖像、伴音信號的平均碼率壓縮到大約4.69--21Mbps，其圖像質(zhì)量可以達到電視演播室的質(zhì)量水平，膠片質(zhì)量水平，圖像水平清晰度達到500--1200線(xiàn)以上，并采用AC-3聲音信號壓縮技術(shù)，傳輸5.1聲道的環(huán)繞聲信號。
二、數字電視的分類(lèi)
按清圖像晰度分類(lèi)，數字電視包括數字高清晰度電視(HDTV)、數字標準清晰度電視(SDTV)和數字普通清晰度電視(LDTV)三種。HDTV的圖像水平清晰度大于800線(xiàn)，圖象質(zhì)量可達到或接近35mm寬銀幕電影的水平；SDTV的圖像水平清晰度大于500線(xiàn)，主要是對應現有電視的分辨率量級，其圖象質(zhì)量為演播室水平；LDTV的圖像水平清晰度為200-300線(xiàn)，主要是對應現有VCD的分辨率量級。
按信號傳輸方式分類(lèi)，數字電視可分為地面無(wú)線(xiàn)傳輸數字電視(地面數字電視)、衛星傳輸數字電視(衛星數字電視)、有線(xiàn)傳輸數字電視(有線(xiàn)數字電視)三類(lèi)。
按照產(chǎn)品類(lèi)型分類(lèi)，數字電視可分為數字電視顯示器、數字電視機頂盒和一體化數字電視接收機。
按顯示屏幕幅型比分類(lèi)，數字電視可分為4∶3幅型比和16∶9幅型比兩種類(lèi)型。
三、數字電視系統的關(guān)鍵技術(shù)及標準
1、數字電視的信源編解碼技術(shù)
視頻編解碼技術(shù)
數字電視尤其數字高清晰度電視與模擬電視相比，在實(shí)現過(guò)程中，最為困難的部分就是對視頻信號的壓縮。在1920×1080顯示格式下，數字化后的碼率在傳輸中高達995Mbit/s，這比現行模擬電視的傳輸信息量大得多。因而數字電視的圖像不能象模擬電視的圖像那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。視頻編碼技術(shù)主要功能是完成圖像的壓縮，使數字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為20？30Mbit/s。
音頻編解碼技術(shù)
與視頻編解碼相同，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號數字化后，信息量比模擬傳輸狀態(tài)大得多，因而數字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。
信源編解碼的相關(guān)標準
國際上對數字圖像編碼曾制訂了三種標準，分別是主要用于電視會(huì )議的H.261、主要用于靜止圖像的JPMG標準和主要用于連續圖像的MPEG標準。
在HDTV視頻壓縮編解碼標準方面，美國、歐洲和日本設有分歧，都采用MPEG-2標準。MPEG壓縮后的信息可以供計算機處理，也可以在現有和將來(lái)的電視廣播頻道中進(jìn)行分配。在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2標準；美國采納了杜比(Dolby)公司的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。但隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，1994年完成的MPEG-2隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步現在顯得越來(lái)越落后，國際上正在考慮用MPEG-4 AVC來(lái)代替目前的MPEG-2。
中國方面，中國的數字音視頻編解碼標準工作組制定了面向數字電視和高清激光視盤(pán)播放機的AVS標準。該標準據稱(chēng)具有自主知識產(chǎn)權，與MPEG-2標準完全兼容，也可以兼容MPEG-4 AVC/ H.264國際標準基本層，其壓縮水平據稱(chēng)可達到MPEG-2標準的2-3倍，而與MPEG-4 AVC相比，AVS更加簡(jiǎn)潔的設計降低了芯片實(shí)現的復雜度。
2、數字電視的復用系統
數字電視的復用系統是HDTV的關(guān)鍵部分之一。從發(fā)送端信息的流向來(lái)看，它將視頻、音頻、輔助數據等編碼器送來(lái)的數據比特流，經(jīng)處理復合成單路串行的比特流，送給信道編碼及調制。接受端與此過(guò)程正好相反。在HDTV復用傳輸標準方面，美國、歐洲、日本沒(méi)有分歧，都采用了MPEG-2 標準。美國已有MPEG-2解復用的專(zhuān)用芯片。
3、數字電視的信道編解碼及調制解調
數字電視信道編解碼及調制解調的目的是通過(guò)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(guò)調制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發(fā)射做好準備。目前所說(shuō)的各國數字電視的制式，標準不能統一，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術(shù)的不同，帶寬的不同，尤其是調制方式的不同。
數字傳輸的常用調制方式：
正交振幅調制(QAM)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線(xiàn)電視電纜傳輸。
鍵控移相調制(QPSK)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛星廣播。
殘留邊帶調制(VSB)：抗多徑傳播效應好（即消除重影效果好），適合地面廣播。
編碼正交頻分調制(COFDM)：抗多徑傳播效應和同頻干擾好，適合地面廣播和同頻網(wǎng)廣播。
四、世界上現有的主要數字電視標準
1、美國數字電視標準ATSC
美國地面電視廣播迄今仍占其電視業(yè)務(wù)的一半以上，因此，美國在發(fā)展高清晰度電視時(shí)首先考慮的是如何通過(guò)地面廣播網(wǎng)進(jìn)行傳播，并提出了以數字高清晰度電視為基礎的標準-ATSC（Advanced Television System Committee先進(jìn)電視制式委員會(huì )）。美國HDTV地面廣播頻道的帶寬為6MHZ，調制采用8VSB。預計美國的衛星廣播電視會(huì )采用QPSK調制，有線(xiàn)電視會(huì )采用QAM或VSB調制。
ATSC數字電視標準由四個(gè)分離的層級組成，層級之間有清晰的界面。最高為圖像層，確定圖像的形式，包括象素陣列、幅型比和幀頻。接著(zhù)是圖像壓縮層，采用MPEG-2壓縮標準。再下來(lái)是系統復用層，特定的數據被納入不同的壓縮包中，采用MPEG-2壓縮標準。最后是傳輸層，確定數據傳輸的調制和信道編碼方案。對于地面廣播系統，采用Zenith公司開(kāi)發(fā)的8-VSB傳輸模式，在6MHz地面廣播頻道上可實(shí)現19.3Mb/s的傳輸速率。該標準也包含適合有線(xiàn)電視系統高數據率的16-VSB傳輸模式，可在6MHz有線(xiàn)電視信道中實(shí)現38.6Mb/s的傳輸速率。
下面兩層共同承擔普通數據的傳輸。上面兩層確定在普通數據傳輸基礎上運行的特定配置，如HDTV或SDTV；還確定ATSC標準支持的具體圖像格式，共有18種(HDTV 6種、SDTV 12種)，其中14種采用逐行掃描方式。
在6種HDTV格式中，因為1920×1080格式不適合在6MHz信道內以60幀/秒進(jìn)行逐行掃描，故以隔行掃描取代之。SDTV的640×480圖像格式與計算機的VGA格式相同，保證了與計算機的適用性。在12種SDTV格式中，有9種采用逐行掃描，保留3種為隔行掃描方式以適應現有的視頻系統。
另外，ATSC還開(kāi)發(fā)并通過(guò)了可為采用50Hz幀頻的國家使用的另行標準。HDTV格式的象素陣列相同，但幀頻為25Hz和50Hz；SDTV格式的垂直分辨率為576行，水平分辨率則不同；也包含352×288格式，適應必要的窗口設置。
2、歐洲數字電視標準DVB
歐洲數字電視標準為DVB，即Digital Video Broadcasting，數字視頻廣播。從1995年起，歐洲陸續發(fā)布了數字電視地面廣播(DVB-T)、數字電視衛星廣播(DVB-S)、數字電視有線(xiàn)廣播(DVB-C)的標準。歐洲數字電視首先考慮的是衛星信道，采用QPSK調制。歐洲地面廣播數字電視采用COFDM調制，8M帶寬。歐洲有線(xiàn)數字電視采用QAM調制。
DVB-T(ETS 300 744) 為數字地面電視廣播系統標準。這是最復雜的DVB傳輸系統。地面數字電視發(fā)射的傳輸容量，理論上與有線(xiàn)電視系統相當，本地區覆蓋好。采用編碼正交頻分復用(COFDM)調制方式，在8MHz帶寬內能傳送4套電視節目，傳輸質(zhì)量高；但其接收費用高。
DVB-S(ETS 300 421) 為數字衛星廣播系統標準。衛星傳輸具有覆蓋面廣、節目容量大等特點(diǎn)。數據流的調制采用四相相移鍵控調制(QPSK)方式，工作頻率為11/12GHz。在使用MPEG-2MP@ML格式時(shí)，用戶(hù)端若達到CCIR 601演播室質(zhì)量，碼率為9Mb/s；達到PAL質(zhì)量，碼率為5Mb/s。一個(gè)54MHz轉發(fā)器傳送速率可達68Mb/s，可用于多套節目的復用。DVB-S標準幾乎為所有的衛星廣播數字電視系統所采用。我國也選用了DVB-S標準。
DVB-C(ETS 300 429) 為數字有線(xiàn)電視廣播系統標準。它具有16、32、64QAM(正交調幅)三種調制方式，工作頻率在10GHz以下。采用64QAM時(shí)，一個(gè)PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，可用于多套節目的復用。系統前端可從衛星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機頂盒。
3、日本數字電視的標準ISDB
日本數字電視首先考慮的是衛星信道，采用QPSK調制。并在1999年發(fā)布了數字電視的標準--ISDB。ISDB是日本的DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 數字廣播專(zhuān)家組)制訂的數字廣播系統標準，它利用一種已經(jīng)標準化的復用方案在一個(gè)普通的傳輸信道上發(fā)送各種不同種類(lèi)的信號，同時(shí)已經(jīng)復用的信號也可以通過(guò)各種不同的傳輸信道發(fā)送出去。ISDB具有柔軟性、擴展性、共通性等特點(diǎn)，可以靈活地集成和發(fā)送多節目的電視和其它數據業(yè)務(wù)。
4、DVB與ATSC的比較
歐洲DVB標準和美國ATSC標準的主要區別如下：
方形像素：在A(yíng)TSC標準中采納了“方形像素”(Square Picture Eelements),因為它們更加適合于計算機；而DVB標準最初沒(méi)有采納，最近也采納了。此外，范圍廣泛的視頻圖像格式也被DVB采納，而ATSC對此則不作強制性規定。
系統層和視頻編碼：DVB和ATSC標準都采納MPEG-2標準的系統層和視頻編碼，但是，由于MPEG-2標準并未對視頻算法作詳細規定，因而實(shí)施方案可以不同，與兩個(gè)標準都無(wú)關(guān)。
音頻編碼：DVB標準采納了MPEG-2的音頻壓縮算法；而ATSC標準則采納了AC-3的音頻壓縮算法。
信道編碼：兩者的擾碼器（Radomizers）采用不同的多項式；兩者的里德--所羅門(mén)前向糾錯（FEC）編碼采用不同的冗余度，DVB標準用16B，而ATSC標準用功20B；兩者的交織過(guò)程(Interleaving)不同；
在DVB標準中網(wǎng)格編碼（Trellix coding）有可選的不同速率，而在A(yíng)TSC標準中地面廣播采用固定的2/3速率的網(wǎng)格編碼，有線(xiàn)電視則不需采用網(wǎng)格編碼。
調制技術(shù)：衛星廣播系統中DVB標準采用QPSK，而ATSC標準不涉及衛星廣播。有線(xiàn)電視系統中DVB標準采用任選的16/32/64QAM，而ATSC標準采用16VSB，兩者完全不同。地面廣播系統中DVB標準采用具有QPSK、16QAM或64QAM的COFDM（2K個(gè)或8K個(gè)載波）；而ATSC標準采用8VSB。 激光器相關(guān)文章:激光器原理
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