数字电视原理

2) 传输复用技术
数据打包：N个信道的视频、音频和辅助数据进行数据分组
传输流复用：将N个打包的数据复合成单路串行传输流 标准：国际
MPEG-2
我国 GB/T17975.1 — 2000
―信息技术—运动图像及其伴音信号通用编码 第1部分：系统” 传送复用使电视信号具有与数据通信相似的数据分组（打包） 传输，从而 使数字电视系统具备了可扩展、分级和交互通信的基础。
二.数字电视系统组成及关键技术
1、系统组成
从横向看：（硬件系统） 节目制作 数字信号处理 传输 接收 显示
从纵向看：（软件系统） 物理层传输协议 用 内容保护 中间ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ标准 信息表示 信息使
• 节目制作设备：数字摄像机、数字录像机、数字特技机、数字编
辑机、数字字幕机、非线性编辑系统
• 数字处理设备及技术：压缩编/解码设备及技术、数据加/解扰设备 及技术、加/解密设备及技术
色差信号取样频率：
需要满足与亮度信号同样的三个要求 取为fS=6.75MHz 分量编码取样频率的组合，适应不同图像质量要求
Y：(B-Y)：（R-Y）：=13.5MHz： 13.5MHz：13.5MHz
=4：4：4 Y：(B-Y)：（R-Y）：=13.5MHz：6.75MHz：6.75MHz =4：2：2 （ 演播室图像质量标准） Y：(B-Y)：（R-Y）：=13.5MHz：3.375MHz：3.375MHz =4：1：1（4：2：0） 4：4：4， 4：2：2和4：2：0三种是可以相互兼容，相互转换的 由高档转为低档，
3)信道编码和调制
经信源编码的传输码流通常不适合在传输信道（无线、有 线、卫星）中传输，必须经过某种处理，使之变成适合在 规定的信道中传输的形式。在通信原理中把这种处理称为 信道编码和调制。 信道编码包括：纠错编码、网格编码、均衡等。
信道编码目的：提高传输信号在信道中的抗干扰能力
标准：GY/T170—2001 ―有线数字电视广播系统信道编码与调制规范”
2）音频信号的数字化
• 取样频率：>40KHz。 常用11.025KHz，22.05KHz，44.1KHz，48KHz。 • 量化比特数：8bit，12bit，16bit。 • 声道：单声道，双声道（立体声）
取样频率×量化比特数×声道数
• 数字音存储量：
8bit
（字节）
例：CD标准取样频率44.1KHz，量化比特数16bit，立体声，存储 一分钟数字音乐的容量为10,584,000字节或84,672,000比特。
• 信号传输：地面、有线、卫星 • 接收设备：数字电视接收机（卫星、有线）
• 显示：CRT、LCD、PDP、投影显示等
2.关键技术 1)信源编码技术
视频压缩编码 —— MPEG-2 音频压缩编码 —— MPEG-2 （欧洲、日本） AC-3 (美国) 我国标准： GB/T17975.2 — 2000 ―信息技术—运动图像及其伴音信号的通用编码规范 第2部分：视频” GB/T17975.3 — 2000 ―信息技术—运动图像及其伴音信号的通用编码规范 第３部分：音频”
3. 数字电视分类（按清晰度）
HDTV：图像分辨率1920×1080（16：9） SDTV：图像分辨率720×756（PAL） 720×480（NTSC） LDTV：VCD级图像分辨率
4. 数字电视的优点
•
• • • • • • • 数字传输，信号质量高 彩色逼真 可实现不同分辨率等级接收（HDTV， SDTV） 可移动接收，无重影 增加节目频道 应实现加解密和加解扰，便于展开CA业务 准交互和交互 其它增值业务
4) 有条件接收（CA）
• CA只允许已付费的授权用户使用某一业务，未经授权的用 户不能使用这一业务。
•
CA涉及技术：前端的加密和加扰技术 接收端的对用户寻址控制和授权解扰技术
•
标准：GY/Z175-2001 ―数字电视广播条件接收系统规范”
5) 软件平台——中间件
机顶盒中硬件功能：接收RF信号、信道解码、解调。 MPEG-2码流解码，模拟视/音频输出。 • • 机顶盒中软件功能：电视节目内容显示、EPG节目信息、 操作界面的实现等。 中间件：是一种将应用程序与底层的实时操作系统及硬实 现的技术细节隔离开来的软件环境，支持跨硬件平台和跨 操作系统的软件运行，使应用不依赖于特定的硬件平台和 操作系统。 • 中间件构成：Java虚拟机、Java Script 虚拟机、HTML虚 拟机等。
四.有线数字电视技术基础
1.有线数字电视信号传输等级及传输系 统模式
1）传输等级
LDTV，SDTV，HDTV
2)传输系统模式 电缆传输——PCM方式
光纤传输——SDH方式
光纤 — 同轴混合传输——HFC数字调制方式
2．有线数字电视的主流标准与方式
1) 标准：DVB-C
ATSC-16VSB，ATSC-64QAM
3）视频信号的数字化
编码方式：复合编码——将彩色全电视信息直接 编成PCM码 分量编码——将亮度信号Y，色差信 号R- Y和B-Y分别编码 成PCM码
二者比较：
“复合编码”与电视制式有关 “分量编码”与电视制式无关 在节目后期制作中： “复合”需解码 “分量”无需解码 传输时：“复合”由于频分复用，产生亮，色串扰 “分量”采用时分复用，无亮，色串扰
GB/T17975.1-2000 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码第1 部分系统 GB/T17975.2-2000 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码第2 部分视频 GB/T17975.3-2000 信息技术 运动图像及其伴音信号的通用编码第3 部分音频 GB/T17881-1999 广播电视光缆干线同步数字体系(SDH)传输接口技 术规范 GB/T17953-2000 4：2：2数字分量图像信号接口 ISO7816 智能卡接口规范
43.05Mb/s 11.5%
RS(128,122) RS(207,187) MPEG-2
3．数字电视信号的产生
• • 直接产生：字幕机，数字摄像机等 转换生产：电影胶片——电视电影机 模拟-数字（A/D转换）——信号数字化
1) 信号数字化过程
取样：取样频率，Nyquist定理 连续信号变换成离散信号 量化：将离散信号样值进行离散化处理 离散化的量化级 量化噪声 编码：量化后的信号仍然只是离散信号，还不是数字信号。用 n比特二进制码来表示已经量化了的取样值，称为编码。 每个二进制数对应一个量化电平，再按时序将它们排列 起来，就得到基带数字信息流。 传输速率：传输速率=取样频率fs×量化比特数
1.什么是数字电视
数字电视是一个系统。它指一个从节目摄 制、制作、编辑、存储、发送、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。
2.数字电视实现的意义
数字电视系统建成后将成为一个数字信号传输平台：它使
整个广播电视节目制作和传输质量显著改善
信道资源利用率大大提高 提供其他增值业务：数据广播，视频点播，电子商务，软件下载， 电视购物，…… 为“三网融合”提供了技术上的可能性。
分量编码取样频率
亮度信号取样频率：足够小的混叠噪声fs=（2.2～2.7）fm fm =5.8-6 MHz fs≥12.76～13.2 MHz 满足行锁相采样 fs=mfH, m为整数 使525/652行兼容（525行/60场 625行/50场） 要采用同一取样频率 在13.2MHz附近，只有 13.5MHz=15625Hz×864 (625/50) =15734.264 Hz×858 (525/60) 亮度信号取样频率取样13.5MHz
样点数减少，称为数字信号的抽去；反之称为数字信号的内插。
4：4：4 4：2：2 4：2：0
4：4：4
4：2：2
4 ：2 ：0
像素：在理想情况下可用“1份亮度+2份彩色差的样品”来描述： 表示1份亮度样品(Y) 重合的亮度、色度样品 表示2个色度样品(R-Y ，B-Y) 4为13.5MHz、2为6.75MHz 和1为3.75MHz的取样频率
数字电视原理
产品中心 2010年11月
内容安排
一、数字电视基本概念 二、数字电视系统组成及关键技术 三、数字电视标准
四、有线数字电视技术基础
五、信源编码技术--压缩编码技术 六、信道编码和调制
七、有线数字电视传输技术
八、条件接收（CA）系统 九、有线电视传输系统对数字电视信号质量的影响
一、数字电视基本概念
EN 50221 关于条件接收和其它DVB解码器运营的通用接口规范 (DVB-CI) TS 102 201 DVB IRD的接口技术规范(DBVB-IRD) TS 101 197 DVB系统中同时加密(simulcrypt)的技术规范(DVB-SIM) TS 103 197.V1.1.1 同密接口 ETR 289 通用加扰系统描述(DVB-CS) ETR 154 MPEG-2系统、视频和音频在卫星、有线和地面广播应用 中的实现指南(DVB-MPEG) ETS 300 743 DVB字幕系统(DVB-SUB) ETS 300 802 DVB交互服务独立网络协议(DVB-NIP) ETS/EN300 429 DVB系统中的帧结构、信道编码和调制(DVB-C)
三.数字电视标准
1.国际：三大标准
DVB-S 欧洲：DVB （数字视频广播） DVB-T DVB-C 美国：ATSC （高级电视制式）
日本：ISDB （综合业务数字广播）
2.中国：数字电视演播室参数标准
数字电视广播标准
GY/T170-2001 有线数字电视广播信道编码与调制规范 GY/T106-1999 有线电视广播系统技术规范 GY/Z174-2001 数字电视广播业务信息规范 GY/Z175-2001 数字电视广播条件接收系统规范 GY/T148-2000 卫星数字电视接收机技术要求 GY/T158-2000 演播室数字音频信号接口 GY/T160-2000 数字分量演播室接口中的附属数据信号格式 GY/T161-2000 数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的 传输规范 GY/T163-2000 数字电视附属数据空间内时间码和控制码的传输 格式 GY/T164-2000 演播室串行数字光纤传输系统 GY/T167-2000 数字分量演播室的同步基准信号 GY/T180-2001 HFC网络上行传输物理通道技术规范 GB/T16694-1996 智能卡接口规范
ISDB-C
2)四种方式：
DVB-C ATSC-64QAM
64QAM 6MHz 31.64Mb/s 15%
ATSC-16VSB
16VSB 6MHz
ISDB-C
64QAM 6MHz 30.31Mb/s 18% RS(204,188)
传送方式 16-64QAM 频带宽度 8MHz
传输速率 41.34Mb/s 接收滚降 纠错率 压缩方式 15% RS(204,188)
符合2003年4月1日国家广电总局科技司发行的 《有线数字电视暂行技术要求文件汇编》
《用户管理系统监管平台数据交换接口要求》(暂行) 《运动图像及其伴音信号的通用编码系统、视频和音频部分的实施指南》 (暂行) 《有线数字电视条件接收系统应用指南》 (暂行) 《有线数字电视广播业务信息应用指南》 (暂行) 〈有线数字电视电子节目指南指导性意见〉(暂行) 〈有线数字电视中间件指导性意见〉(暂行) 〈有线数字电视机顶盒和遥控器功能实施指导性意见〉(暂行) 〈节目订购单和用户结账单格式基本要求〉(暂行) 〈有线数字电视广播条件接收系统入网技术要求和评测方法〉 (暂行) 〈有线数字电视广播用户管理系统入网技术要求和评测方法〉 (暂行) EN 300 429 DVB系统中的帧结构、信道编码和调制(DVB-C) EN 300 428 DVB系统中服务信息(SI)规范(DVB-SI) ETR 211 DVB服务信息(SI)的使用和执行指南(DVB-SI) EN 300 472 DVB的比特流中传送图文信息和规范(DVB-TXT) EN 301 192 数据广播的DVB规范(DVB-DATA) EN 50083-9 CATV/SMATV前端和DVB/MPEG-2传输流同类专业设备和接口 (DVB-PI)
视频取样示例
4）量化比特数和量化级