数字电视节目传输

1数字电视节目传输技术中国传媒大学金立标博士2一、基础知识1、何为数字电视？节目数字化传输数字化接收数字化2、数字电视与模拟电视的区别？节目源：音视频、传输流TS传输方式：调制解调波形：正弦波、余弦波、脉冲频带利用率节目加扰3一、基础知识3、数字电视的分类传输分类：卫星、有线、地面清晰度分类：普通清晰度、标清、高清普通清晰度：1~2Mbps，300线标清：3~8Mbps，350~600线高清：18~20Mbps，800~1000线4一、基础知识4、数字电视的优点图像传输质量较高易于实现信号存储频谱资源利用率高可提供多媒体业务可以高速数据传输可以实现条件接收5一、基础知识5、数字电视系统模数转换信源编码信道编码数模转换信源解码信道解码信道模拟电视信号输入模拟电视信号输出6一、基础知识6、数字电视信号的产生抽样量化编码4321012876543模拟信号4321012876543数字信号7一、基础知识7、数字电视信号的压缩压缩的必要性：传输角度存储角度压缩的可能性：冗余相关压缩的标准MPEG-1MPEG-2MPEG-4/7,H.2648一、基础知识8、数字电视的调制方式QPSK：卫星QAM：有线OFDM：地面9一、基础知识9、数字电视的传输标准有线：DVB-C卫星：DVB-S地面：DVB-T、DMB-T、ADTB-T10一、基础知识10、常用指标比特率：是指二进制数码流的信息传输速率，单位是：bit/s简写b/s或bps，它表示每秒传输多少个二进制元素（每一个二进制的元素称为比特）。波特率：也就是符号率，是针对模拟数据信号传输过程中，调制解调器输出的调制信号每秒钟载波调制状态改变的数值，单位是s/s，称为波特(baud)率。误码率：每秒中传输信息中错误的比特数。11CA系统NMS系统SMS系统TS流卫星接收机卫星接收机卫星接收机复用器加扰器QAM调制器IP数据视频服务器EPG系统复用器加扰器QAM调制器自办节目自办节目模拟节目复用器加扰器QAM调制器编码器编码器编码器混合器数字电视系统12第一章数字电视编码复用技术131、TS流的结构1.1、TS流的形成视频编码器音频编码器打包器打包器PS复用TS码流PS码流PESES视频音频数据编码器数据TS复用141、TS流的结构1.1、TS流的形成PS码流：包的长度可变抗误码能力低适用于相对误码低的环境，如存储、制作DVD等TS码流包的长度固定，188字节抗误码能力较高可用于相对较差的信道环境，如传输等151、TS流的结构1.2、TS包的结构TS码流由TS包组成，TS包的长度固定，为188字节每个TS包由包头和净荷组成188字节包头净荷包头净荷…包头净荷适应字段81113包同步误码指示开始指示传送优先级PID加扰控制适应字段控制连续性计数器1224可变长161、TS流的结构1.3、TS包的包头同步字节：0X47传输错误指示符：“1”表示相关传输流分组中至少有一个不可纠正的错误；置“1”后除非错误被纠正，否则不会恢复为“0”。171、TS流的结构1.3、TS包的包头净荷单元起始指示符：1比特标志位，用来指示传送流分组带有PES分组或PSI数据时的情况。当传送流分组的有效负载带有PES分组数据的时候，该位具有以下特性：‘1’表明传送流的净荷将以PES分组的第一个字节开始；‘0’表明在传送流的开始不是PES分组。当传送流分组的有效负载是PSI数据时，该位具有以下特性：如果传送流分组带有一个PSI部分的第一个字节，给位置为‘1’，表明传送流分组的第一个字节带有POINTER_FIELD(指针域)；如果传送流分组不带有PSI部分的第一个字节，该位置为‘0’。181、TS流的结构1.3、TS包的包头传送优先级（transport_priority）：1比特指示器。当被置为‘1’时表明相关的分组比其他具有相同PID但此位没有置‘1’的分组有更高的优先级。包识别符（PID）：13比特字段。指示在传送包净荷内携带的数据类型，属于同一基本码流或打包的基本码流的传送包具有相同的PID；PID值不是随意提供的，它由用户指定。PID值0x0000为节目关联表保留，0x0001为条件访问表保留，0x0002－0x000F保留，0x1FFF属于空包。191、TS流的结构1.3、TS包的包头传送加扰控制：2比特字段，用来指示传送包的净荷是否已经加扰；传送流的包头和调整字段不应该被加扰。当这两个比特为00时，表示没有加扰。调整字段控制：2比特字段。用于指示传送包的包头后是否跟有调整字段或者净荷。‘00’保留；‘01’表示没有调整字段，仅含有净荷；‘10’表示仅含有调整字段，没有净荷；‘11’表示调整字段后面是净荷。连续记数器：4比特字段。它随着每一个具有相同PID的传送包而增加，当达到0xf后又回复到0。当传送包的调整控制字段为00或者10，连续记数器就不应该增加。根据记数器的值，我们可以确定接收端是否有传送包丢失或者重复发送。201、TS流的结构1.4、TS包的净荷主要是分段的基本流的数据。净荷内可以携带PSI数据，如果净荷内PSI信息不够长，PSI数据后面就用填充字节填充。212、节目特定信息（PSI）在MPEG-2系统标准中定义了节目特定信息ProgramSpecificInformation（PSI）,它包括所有使解码器能进行节目的多路解调的规格化数据和私用数据。节目由一些原始流组成，每个原始流都有一个PID标注程序、原始流或者其中部分都有可能被条件访问。不过，节目特定信息不能够被加密，否则会影响解码器的正常工作。222、节目特定信息（PSI）PSI提供了解码器解复用和解码的信息，它使用了四个表来定义码流的结构：节目关联表（PAT）节目映射表（PMT）条件访问表（CAT）网络信息表（NIT）232、节目特定信息（PSI）2.1、节目关联表PAT节目关联表的PID是0x0000；主要作用是针对复用的每一路传送流，提供传送流中包含的那些节目、节目的编号；提供对应节目的的节目映射表（PMT）的位置，即提供PMT表的TS包的包标识符（PID）的值；同时还提供网络信息表（NIT）的位置，即NIT表的TS包的包标识符（PID）的值。节目关联表是PSI信息的根，解复用器工作查找信息时总是从节目关联表开始，然后寻找相对应的节目号和PMT表。242、节目特定信息（PSI）2.2、节目映射表节目映射表提供了节目号与组成它们的基本流之间的映射；节目映射表主要内容是该节目的PCR_PID、各基本流的PID和用描述符形式出现的附加信息；指出某一套节目由哪些节目流构成，以及这些流的类型（视频、音频、数据）及位置，即对应的TS包的PID值。PMT所在的TS包都有自己独特的PID。码流类型PID1视频542音频483音频494数据505PCR90252、节目特定信息（PSI）2.3、条件接收表CAT给出有关条件接收系统的信息，指定授权管理信息（EMM）所在的TS包的PID值及其它相关参数。CAT所在的TS包的PID=1。2.4、网络信息表（NIT）提供与多组传送流、物理网络及网络传输相关的信息，如调谐频率、编码方式、调制方式等参数。PID由PAT指定。262、节目特定信息（PSI）节目类型PID值MPEG_2视频码流0xFF（255）MPEG_2音频码流0x100（256）MPEG_2音频码流0x101（257）私人数据0x102（258）Programnumber(节目号)PMT_PID（节目映射表的PID号）00x10（指示NIT表的PID号）20x64（指示节目2的PMT的PID）273、TS流的复用解复用在传输流中，同时包含多个节目，在解码重放时，还必须能从多个节目中选出希望收看的一个或几个节目。也就是，不但要能够识别出节目所存在的特定码流的传输包的PID，还要知道这个码流的参量信息和相关信息。所以传输流里还必须包含节目特定信息（PSI），供复用和解复用时使用。283、TS流的复用解复用3.1、TS流的复用单路节目流复用293、TS流的复用解复用3.1、TS流的复用系统级复用303、TS流的复用解复用3.1、TS流的复用在系统级复用中，不同的节目流中可能有相同的PID，然而在传送流中不同的基本比特流的PID号必须是不一样的，所以在系统级复用中要解决PID冲突的问题，也就是在系统复用之前应对冲突的PID号进行修改。这些修改必须同时记录在节目关联表和节目映射表中。此外，比特流的结构是可以分级的，如果有更宽的的带宽可以使用，就可以对多路系统级比特流进行复用，只需要从每路系统级比特流中提取出节目关联表，并重新建立关联表，然后将节目关联表放入PID＝0的传送包内。313、TS流的复用解复用3.2、TS流的解复用传送流的解复用主要是根据PSI来进行，主要功能是对传送包进行过滤。首先要根据自己所想要的节目号，找到节目关联表所在的传送包，也就是找到PID＝0的传送包，然后恢复节目关联表的内容，找到PMT_PID，即找到节目映射表所在的传送包的PID；最后根据该PID号恢复节目映射表的内容，从节目映射表中找到这个节目的各个基本比特流的PID号、PCR_PID、以及基本流的其他信息，根据所得的基本流的PID号，从传送流内提取属于各基本流的传送包，对包内的数据进行分析，然后进行拼接发送出去。323、TS流的复用解复用3.2、TS流的解复用334、应用4.1、MPEG-2编码器（1）编码速率MPEG-2编码器可由用户选择，把一个频道的电视信号压缩成2MB/S、3MB/S、4MB/S、5MB/S、6MB/S和8MB/S等的数字信号。实际观测表明，压缩为6MB/S和8MB/S的图象与没有压缩的图象基本没有区别，但在压缩为4MB/S的快速体育运动图象上，则能看到图象的缺陷。345、应用4.1、MPEG-2编码器（2）编码器的使用一套节目对应一路MPEG-2编码器；输入音视频信号，输出TS流；ASI接口；SDH来的是TS流，无需MPEG-2编码器；SDH是DS-3或E3接口，需适配器转换为ASI接口；增加MPEG-2编码器，还是增加数字卫星接收机？如果卫星上的节目下来就是模拟的，那只能采用编码器。355、应用4.2、复用器（1）复用器的选择复用多少套节目合适复用器的码率容量QAM调制器的调制方式节目质量的要求365、应用4.2、复用器（2）复用器的设置确定复用几套节目：根据卫星接收机和编码器的输出速率，复用器的输入输出速率，以及QAM调制器的调制方式和符号率来确定。设置复用器的TS流输出总码率；设置复用器的输出方式（ASI接口、SPI接口、DS3等）；设置复用器的输出TS流的传输包的长度（188或204）；37第二章数字电视调制技术381、概述1.1、为什么进行调制？基带传输通带传输：载波远距离传输天线尺寸391、概述1.2、调制方式的选择DVB-S（卫星）中，采用的是QPSK调制解调方式；DVB-C（有线）中，采用的是QAM调制解调方式；DVB-T（地面）中，采用的是OFDM多载波调制，每个载波再采用QPSK或者QAM调制。402、QPSK调制技术2.1、调制框图412、QPSK调制技术2.1、调制框图422、QPSK调制技术2.2、星座图432、QPSK调制技术2.3、QPSK技术特点四进制，两个电平；每个符号（星座点）两个比特；2.4、QPSK调制过程a路比特序列的0、1以＋1、－1表示，－－－I(t)；b路比特序列0、1也以＋1、－1表示，－－－Q(t)；I(t)对载波sinωct进行平衡调制，得到±sinωctQ(t)对载波cosωct进行平衡调制，得到±cosωct将±sinωct与±cosωct信号相加，形成QPSK信号442、QPSK调制技术2.5、QPSK的应用－－－卫星接收机上星的节目采用QPSK调制解调方式，采用的基本码率4.42MBPS，以及RS(204，188)、3/4卷积码；其中4.42为符号率，也就是码率；由于采用QPSK，所以一个符号需要用2个比特来表示；RS编码为（204，188）