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TTE深圳研发中心现代电视技术（2）第一部分模拟电视与数字电视数字电视TTE深圳研发中心1.数字电视概念2.数字电视标准3.数字电视与模拟电视的区别4.数字电视广播系统原理5.数字电视中的关键技术6.数字电视机顶盒原理结构框图7.数字电视发展情况8.数字电视名词解释目录TTE深圳研发中心1.概述数字电视广播系统（以下简称数字电视）是从节目的数据采集、制作、传输、接收全过程数字化的一个电视系统。数字电视接收机完成从卫星，或电缆，或天线传送的射频信号中解调出其所携带的数字化音频和视频信息；被传送的视频和音频信息都是由0和1组成的二进制数据序列；序列中除了视频和音频信息外，还包括很多用于规定接收机如何还原原始素材节目和系统信息，以及其他非视频音频的增值服务信息。日本的标准称数字电视为综合数字广播。数字电视的突出优点是电视信号的信噪比与处理的次数无关，而模拟电视信号在处理和传输中，每次都可能引入新的杂波积累。数字电视的发展将给人们带来清晰度更高的电视图像。TTE深圳研发中心数字卫星电视（Satellite）(DVB-S)数字有线电视（Cable）(DVB-C)数字地面开路电视（Terrestrial）数字卫星电视接收机数字有线电视接收机数字电视的传输方式(DVB-T)TTE深圳研发中心欧洲的DVB（digitalvideobroadcast)：数字视频广播DVB-C(DVBcable):基于同轴电缆的数字视频广播系统DVB-S（DVBsatellite）：基于卫星的数字视频广播系统DVB-T（DVBterrestrial）：基于地面传输的数字视频广播系统信源编码和压缩：视频\音频\复用都用MPEG-2；美国的ATSC（AdvancedTelevisionSystemsCommittee)信源编码和压缩：视频\复用用MPEG-2，音频用DolbyAC-3；日本的ISDB（integrated-servicesdigitalbroadcasting)信源编码和压缩：视频\音频\复用都用MPEG-22.国际数字电视标准TTE深圳研发中心标准使用分布ATSCDVBISDBEuropeAustralia&NewZealandChinaJapanCanadaBrazilArgentinaTaiwanKoreaMexicoUSA2003TTE深圳研发中心什么是HDTV和SDTV？按显示分辨率区分有两种：¾HDTV（HighDefinitionTelevision）：高清晰度电视。分辨率在1000线以上，如1920*1080I/PI/P、1280*720P/I，屏幕宽高比16：9。我国已制定的高清格式为1920*1080*50I。¾SDTV（StandardDefinitionTelevision)：标准清晰度电视。分辩率在500以上，如720*576I/P、720*480I/P，屏幕宽高比4：3。我国的标清格式是720*576。TTE深圳研发中心我国数字电视传输标准¾卫星广播：采用欧标DVB-S（1996年）¾有线广播：暂定为欧标DVB-C（2003年）¾地面广播：未定（可能2005年定）目前候选的有：1）清华大学的DMB-T2）上海交大的ADTB-TTTE深圳研发中心国际上常用的数字信号显示格式档次显示格式简明格式屏幕比例行频(kHz)帧/场频(Hz)720P/60Hz60Hz50Hz1920x1080i/60Hz1080i/60Hz33.7560Hz隔行720X480i/60Hz480i/60Hz15.7560Hz隔行720X576P/50Hz576P/50Hz31.2550Hz逐行720X576i/50Hz576i/50Hz15.62550Hz隔行1920x1080i/50Hz1080i/50Hz28.12550Hz隔行60Hz720P/50Hz扫描方式1280X720P/60Hz480P/60Hz4537.531.5逐行1280X720P/50Hz逐行720X480P/60Hz逐行4:3SDTV16:9HDTVTTE深圳研发中心3.数字电视的优势¾抗扰能力强，信噪比与连续处理次数无关，在信号传输过程中，不会降低信噪比。¾还原图像效果好，HDTV相当于35mm胶片电影画质；SDTV也相当于DVD画质。¾可还原多声道环绕立体声，并有十几种语言选择；声音采用杜比AC-3（5+1）或MPEG2压缩标准。¾可充分利用频道资源，一个常规模拟频道8Mhz带宽内，可传送6个标清节目或1个高清节目，这样用户收看节目量成倍增加。¾交互性好，利用数字电视信号的可存储性和可加工性，通过网络接口，可方便地与计算机、通讯设备对接，实现双向互动式交流，如交互电视、点播电视等。TTE深圳研发中心数字电视的优势¾很容易实现各种增值业务，如EPG（ElectronicProgramGuide)、游戏、教育、分级节目订购、天气、新闻、寻呼、数字特技效果(如冻结、放大、缩小、马赛克)等；¾容易实现加密、解密、条件接受等，有利于节目交换；TTE深圳研发中心4、数字电视与模拟电视的区别数字电视模拟电视信号描述方式采用数字信号采用模拟信号信源编解码需要不需要抗干扰强弱复用有无信道编解码、调制解调采用数字调制技术按行、场排列采用调频或调幅特点信道多（几佰套）图象质量更清晰、音质好传输、存储、升级方便信道少（几十套）图象质量差存储、升级不方便TTE深圳研发中心¾高端数字电视显示产品（HDTV-READY）¾STB（机顶盒）¾内置机顶盒的一体机（国内没有上市）5.数字电视的存在形式TTE深圳研发中心4、数字电视广播系统原理卫星QPSK地面8VBSOFDM复用器视频编码器音频编码器调制器视频解码器音频解码器视频信号音频信号数据有线CATVQAM解复用器解调器数据设备电视接收机信源部分信道部分信宿部分信道编码、传输线路、信道解码信源解码信源编码TTE深圳研发中心--画质广电总局于2000年8月发布了高清晰度电视节目制作及交换用视频参数标准，标准规定每行有1920个图像样值、每帧扫描行数为1125行、有效扫描行数为1080行、画面宽高比为16:9、垂直扫描频率为隔行50场、24帧。亮度取样频率为74.25MHz，色度取样频率为37.125MHz、10比特量化精度，亮度带宽为30MHz，色度带宽为15MHz等。1080/50i（有效扫描行数为1080行，场频为50Hz，采用隔行扫描方式）将成为中国广播电视高清晰度的行业标准。TTE深圳研发中心--音质AC-3（5.1声道）目前业界的环绕声系统主要有杜比定向逻辑环绕声系统（DolbyPro-Logic）和杜比数码环绕系统(DolbyDigitalAC-3)，也是家庭影院的主要环绕声标准。这两种环绕声系统把音频录制时的环境信息如实地通过音频重放系统真实地再现出来，以实现在家里可以得到电影院里的临场感觉。杜比数码环绕系统经过解码后将有5.1个声道输出，分别是前左主声道，前右主声道，中央声道，左后置声道，右后置声道和超重低音声道，其中除了超重低音声道外，其余5个声道均是全频带输出，后置声道输出的又是立体声信号，因此能产生极为真实的临场感和包围感，定位感极佳。在杜比数码环绕系统(DolbyDigitalAC-3)中的超重低音声道我们把它称为一个.1声道，这是因为超重低音声道的频率范围只有16-200Hz，只占了整个音频范围（16-20000Hz）的很小一部分，严格上说它不能叫做一个完整的音频通道，因此我们把超重低音声道叫做.1声道。TTE深圳研发中心--音质MPGE－2MPEG-2制定于1994年，设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。MPEG-2所能提供的传输率在3-10Mbits/sec间,MPEG-2可提供CD级的音质。MPEG-2的音频编码可提供左、右、中及两个环绕声道,以及一个加重低音声道。TTE深圳研发中心电视信号的压缩编码•PAL制亮度信号Y，采样频率：13.5MHz；量化精度8bit；码率＝13.5×8＝108Mbit/S•两个色差信号U、V采样频率：6.75MHz；量化精度8bit；码率＝2×6.75×8=108Mbit/S•总的数码率＝216Mbit/S这相当于3000多路数字电话的码率。需要108MHz带宽。码率太高，频带太宽。必须压缩。•我国计划HDTV数字调制后的带宽＝8MHz，可以在普通模拟电视带宽内传输。需将216Mbit/S数码率压缩到8.44Mbit/S是压缩前的3.7%。用有线电视传输网经（64QAM）数字调制后，带宽为1.2MHz,即在8MHz带宽中可传6路8.448Mbit/S经调制后的数字电视信号（SDTV)。1路HDTV数字信号。•压缩：去掉冗余信息的过程。当所有冗余信息都可恢复，为无损压缩；全部或部分不能恢复则为有损压缩。电视压缩为有损压缩。•压缩算法（规范）种类很多：MPEG－X；H.261、H.262、H.263、H.264等。其中：•MPEG－X：是MovingPictureExpertsGroup的缩写，该专家组制定了一系列对运动图像和声音进行压缩的规范，如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。这些压缩算法都是有损压缩，数字电视采用MEPG-2规范。TTE深圳研发中心播出系统结构（框图）压缩的数字视频1压缩的数字音频1业务数据节目流多路复用器信道编码器调制器上变换器发射器摄像机视频压缩编码器拾音器音频压缩编码器存储器系统信息及数据业务编辑系统同步时钟数据发生器加扰器授权控制和管理系统传输流多路复用器……加扰后的音视频bit流已打包的音频、视频业务数据基本码流（时钟同步）节目流（时钟不同步）传输流（多路节目流复用）TTE深圳研发中心接收系统结构（框图）压缩的数字视频流压缩的数字音频流业务数据节目流解复用器信道解调视频解压音频解压调谐器节目信息解扰系统处理器FLASHSDRAM智能卡ToDisplayToAmplifier传输流解复用节目流基本码流视频bit流音频bit流总线动态存储器快速读写存储器CPUTTE深圳研发中心模拟信号解码隔行变逐行视频放大伴音效果处理音频放大模拟信号解调数字信号解调(QAM)解复用器CA系统(条件接收模块)MPEG-2解压缩解码解复用器从MPEG-2传输数据流当中，抽出一个节目的已打包视音频基本流（PES）数据机顶盒STB（settopbox)机顶盒音视频口:普通AV、S端子、YPbPr、HDMICA的基本原理是对数字电视节目进行加扰和收端解扰，加密和收端解密处理数字电视机方框图TTE深圳研发中心7、数字电视中的关键技术¾实时操作系统¾中间件将应用软件与依赖硬件的底层软件分隔开来，使应用不依赖于具体的硬件平台。¾条件接收系统(CAS)ConditionalAccessSystem应用软件中间件底层软件硬件完整的数字机顶盒产品TTE深圳研发中心所谓加扰就是对传输流中的视频码流、音频码流或辅助数据进行有规律的扰乱，使得未受权用户无法对音视频码流进行解码，从而防止节目被自由接收。CA系统要将解扰密钥安全地传送给已授权用户，得到密钥后用户端才可能对信号解扰。不同加扰标准传送密钥的方式不同。条件接收系统（CAS）TTE深圳研发中心8.数字电视机顶盒原理结构框图解复用/MPEG-2解码控制单元（主处理器及存储器）信道解调器模拟音频模拟视频YUV/YPrPbS/C读卡器模拟音频/视频编码器遥控接收射频输入Smart卡CA模块Smart卡数字音频/视频解码器交互式信道接口发送交互信号串行数据接口解扰、解密用户软件升级调谐器TTE深圳研发中心射频输入RFOUT去显示数/模AV数字机顶盒信号流程数字高频头解扰/解复用MPEG解码模拟音视频编码射频环路读卡器SMART卡*红色线为多密方式，蓝色线为同密方式分配器解扰器CPUCPU智能卡模块CA模块STB通用接口TTE深圳研发中心¾数字电视广播接收¾电子节目指南（EPG）¾准视频点播（NVOD）、视频点播¾IP（可视）电话¾支持交互式应用¾数据广播¾按次付费观看（PPV）¾因特网接入和电子邮件¾软件