数字电视原理

数字电视原理一、学习目的了解数字电视的概念。知道数字电视的技术特点及其功能。知道数字电视的国际标准及技术特点。了解数字电视机的基本结构熟悉机顶合的构成及其应用一、数字电视概述１、数字电视发展概况1998年9月23日，英国广播公司（BBC）在世界上首先开拓了商业化数字电视节目。继彩色电视之后的又一场重大革命。“数字电视”摄制、编辑、播送、传输、接收到显示的全过程均采用全数字化数字电视的概念（1）节目制作数字化数据压缩的方法有两种：一是在信源编码过程中进行压缩，利用人的听觉和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。数字电视的概念（2）传输过程数字化采用数字传输设备，将电视信号进行数字压缩、编码、调制，以数字信号进行发射。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。数字电视的概念（3）接收过程数字化用户利用数字电视机收看数字电视节目数字电视机首先将接收到的数字调制信号进行解调；然后，对压缩的数据进行解压缩，再对画面格式进行变换，最后，将视频、音频分别送至显示屏和扬声器。数字电视的概念获得更加清晰的图像和更逼真、富有立体感的声音效果，可以进行交互式的双向信息传输，赋予电视许多全新的功能，包括节目点播、浏览Internet、发送电子邮件、网上购物、网上银行、远程教育和远程医疗诊断等新业务，成为名副其实的信息家电的重要组成部分。数字电视的技术特点（1）具有较高的图像质量和伴音质量利用帧存储技术消除图像闪烁利用数字信号处理技术降低噪声电平信号的信噪比高，动态范围大，（2）抗干扰能力强（3）电视机功能强大实现画中画、画外画、静止画面显示、视频图文广播数字电视的技术特点（4）便于大规模生产（5）便于与计算机系统连接（6）传输效率高在画面质量相同的情况下，其所需频带仅为现有模拟电视频带的1／4利用原PAL信道可同时传送四套数字电视节目。在有线电视网中，一个PAL信道可播8-10套标准清晰度数字电视节目。边学边议什么是数字电视？数字电视与数码电视有什么不同？数字电视哪些优点？能完成哪些功能二、图像/视频压缩编码标准1．MPEG-1标准活动图像专家组（MPEG，MovingPictureExpertGroup）是国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会(IEC)、联合技术委员会(JTC1)的第29分委员会(SC29)的第11工作组(WG11)MPEG成立于1988年，它的任务是开发运动图像及其声音的数字编码标准。MPEG-1标准MPEG-1标准可以处理各种类型的活动图像，其基本算法对于压缩水平方向352个像素、竖直方向288个像素的空间分辨力及每秒24-30幅画面的运动图像有很好的效果，MPEG-2标准要是针对数字视频广播、高清晰度电视和数字视盘等制定的4～9Mbit/s运动图像及其伴音的编码标准，MPEG-2是数字电视机顶盒与DVD等产品的基础。MPEG-3最初为HDTV开发的编码和压缩标准。MPEG-3要求传输速率在20Mbits/sec-40Mbits/sec间，但这将使画面有轻度扭曲。但由于MPEG-2的高速发展，MPEG-3的功能已被淘汰，其原来的工作由MPEG-2小组承担MPEG-4标准MPEG-4为多媒体数据压缩提供了-个更为广阔的平台。MPEG-7标准叫作“多媒体内容描述接口”(简称MPEG-7，它的由来是1+2+4=7，因此没有MPEG-3、MPEG-5和MPEG-6)三、数字电视机的原理介绍1．数字电视接收机的组成和所用集成电路数字电视机的组成图像中频（38．75MHz）伴音中频（4．5MHz）DIGIT2000集成电路四、机顶盒模拟广播电视转向数字广播电视需经历一个较长的过渡时期，数字机顶盒是这一过渡期间最好的解决方案。机顶盒机顶盒机顶盒机顶盒的标准DVB标准:数字电视系统的信道和信源编码方法卫星数字电视广播（DVB-S）CATV的数字有线电视广播（DVB-C）地面无线传输方式的数字电视广播系统（DVB-T）地面广播数字电视的标准（DTV）机顶盒的关键技术（1）解复用和解压缩技术采用一定的数据压缩标准。MPEG2(ISO／IECl3818)标准和AC-3标准提供了解决这一问题的算法（2）下行数据解调与信道解码技术同性质的信道在解调上分别采用QAM和QPSK机顶盒的关键技术（3）上行数据的调制编码多数考虑采用QPSK或16QAM方式进行调制（4）网络浏览技术CATV网与因特网联接除了考虑上行和下行数据之外，还必须考虑在其上运行IP协议，只有这样才能实现真正意义上的网络浏览。（5）实时软件系统这是机顶盒技术的关键之一。一是采用专用的控制软件系统。这种解决方法的优点是系统相对简单，但可扩展性较差。接收卫星数字电视的机顶盒大多采用这种做法；另一种方法是在实时操作系统（RTOS）上增加应用软件。这些操作系统可采用PSOS、WinCE等3．机顶盒的功能与组成（1）机顶盒的功能（1）机顶盒的功能电视机机顶盒是VOD系统用户购置的用于节目选择与VOD交互通信的室内设备，应该具有以下功能：1）指示用户室内设备、网络传输和节目资源的状态，在用户的电视屏幕上显示服务公司及信息提供者所给出的信息和菜单；2）把用户的选择传送给服务中心或信息提供者；3）提供用户基本的控制功能，如电源的开／关、选择VOD或标准电视操作；4）控制用户的电视机或盒式录像机；5）交互式购物；6）交互式教学；7）与家用计算机接口；8）数据传输；9）公用设备监测；10）传输性能的遥测反馈。（2）机顶盒的组成机顶盒一般由四大子系统组成，即控制子系统、信号处理系统、网络接口子系统和用户扩展接口子系统等。1）控制子系统：控制系统或系统微处理器是机顶盒的心脏，它由CPU、ROM、RAM组成。其中，CPU是机顶盒的心脏，它从ROM中读取启动程序，并把机顶盒功能程序和动态数据存到RAM中，微处理器通过总线把它和谐地组织起来，它除了负责各子系统的初始化之外，还必须控制各部分的协调工作，通过总线与机顶盒的其它功能块一起共同完成机顶盒的整体功能。2）信号处理子系统：这部分主要由单片或多片专用芯片组成。其中，数字调谐器接收来自天线、地面或有线电视网的数字信号，并且从控制系统接收指令，通告它有关传输层的类型、带宽、解调方式和解码信息。然后进行信道解调(含解复用、解交织等，这部分处理根据具体的传输层类型而不同)，解得的视频数据流和音频数据流送至MPEG-2解码器，其中压缩编码的声音数据经音频解压缩器解码，输至音频数模转换器得到TV的伴音信号，压缩编码的图像数据经视频解压缩器解码，其输出与OSD系统产生的图形混合，经NTSC／PAL等模拟视频编码器送给TV。3）网络接口子系统：这部分能实现与视频服务器的全双工通信，针对接入网的不同，采用相应的接口。对于卫星或地面广播，这部分是不需要的。4）用户接口及扩展接口子系统：与红外遥控器、面板及游戏控制器等外设进行通信，另外，随着有偿服务所占比重的增加，解密卡和智能卡将成为机顶盒中不可缺少的部分。4．机顶盒在CATV中的应用电缆频谱的一部分将用作上行信号发送。用户从机顶盒向前端视频服务器发出通信指令，包含如下信息：用户菜单选择、硬件／线路诊断状态和节目卸载请求等。目前，不同的候选频率正在考虑，这包括没有安排的低频带（从10-40MHz）。而且，放在频谱高端（750MHz）以外的频带也被考虑用作上行通信。