数字电视基础知识

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相关名词
比特误码率
比特误码率（BER）定义为错误比特和发送的比特总数之比。 图象质量优异: BER <10-6 图象质量有可感损伤: BER >10-4
纠错
在接收端通过奇偶校验位来发现有错误的数据字，并给予纠正。
输入码流 1011100010110100
1011 1000 1011 0100 1100
是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换 成用二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能 的处理、传输、存储和记录。
目前数字电视的任务
传输环节的数字化
干线采用SDH (Synchronous Digital Hierarchy)方式
本地采用HFC (Hybrid Fibre-Coax Network)方式
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MPEG标准
抽样频率
在分量编码时两个色差信号的抽样频率可以低一些。这样 亮度信号与两个色差信号的抽样频率之比为4∶2∶2。
4∶2∶0格式，4∶4∶4格式。
4:2:2 (YUV)取样示例 =
RGB Y
+
V
+
U
®
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音视频编解码技术(AVS)
---我国自主知识产权
具有我国自主控制知识产权的技术
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相关名词
互动电视
多角度交互节目（用子足球或其它球类比赛）
专题性交互节目
多赛事交互节目（用于大型运动会赛事）
数字 前端
iTV 广播服务器 复用器
Satellite
Terrestrial Cable
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交互电视其他应用
电子节目指南 电视新闻杂志 股市行情
电子邮件
交互游戏
网站广播
AVS实现产业化还可以节省相当可观的 MPEG - 2 专利费
在国内市场上，AVS将有可能取代目前的MPEG – 2的前景 。
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SI（业务信息）
作用
按节目分类（如音乐节目、体育节目、电影等）检索节目； 按节目提供者检索节目； 未来一段时间内节目播出表； 其它节目服务功能。
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MPEG－2四种压缩方式
运动估值
是用于消除相邻帧的时间冗余。利用差值检测和块匹配法，仅传递相邻帧的差值和 相关运动矢量，从而压缩信源的信息量。
离散余弦变换（DCT）
用于域变换，将信号从空间域变换到频域，使信号的能量集中在几个低频系数上， 从而为信息的高效压缩创造了条件。
自适应量化
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有线数字电视（DTV）
服务平台主要任务
数字节目集成在一起，送入分配网
生成完整的电子节目单（EPG）
用户机顶盒授权
本地网络市场开拓、用户发展及管理。
技术维护和用户服务。
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数字电视技术标准
什么是数字电视技术标准？
数字电视传输码流中，一个数据包有多大，含有多少字节，每个 字节的含义是什么，甚至一个字节的某一比特位是何意义，都有 明确的规定，这就是标准。
信息冗余量
空间冗余，时间冗余，结构冗余，知识冗余，视觉冗余等
数据压缩实质上是减少这些冗余量
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信息量和熵
事件的信息量
仙农信息论把一个事件（字符a1）所携带的信息量定义为：
I(a1) = log2 (1/p) = -log2 p (bit)
其中p为事件发生（字符出现）的概率 I(a1)即随机变量X取值为a1时所携带的信息量
模拟 信号 DT fixed
数字 信号 DH
放大
失真信号 regenerate perfect signal
放大
转发器
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转发器
数字化电视传输优点？
提高了电视节目的质量
图象质量达到DVD水平，伴音达到环绕立体声效果 噪声没有积累，各用户的信号质量一样 图像尺寸（取样数×扫描行）720×480 主观评价约4.3分，与模拟的3级左右相比，图像等级提高1级
MPEG-2标准共分5类
（简单类、主类、SNR可分级类、空间可分级类、高类）
MPEG-2标准共分4级
低级、主级、高级1440×1152、高级1920×1152
其中―主类，主级‖(main profile,main level)简写成MP@ML 是一种 常被采用的压缩算法(Compression algorithm)。这种算法能有效地 把数字化电视信号限制在15Mbps(兆比特每秒)以内。
数字电视地面传输标准
DVB-T 欧洲标准
多载波正交频分复用(COFDM)调制方式
ADTB-T 上海交大方案
系统扩展能力强，最大程度兼容国内外有线和地面传输标准
DMB-T 清华大学方案
自主原创的TDS-OFDM技术，高频谱利用率，低接收信噪比门 限，快速系统同步，强抗突发脉冲干扰和多径干扰能力，支持 固定、步行、移动接收和低功耗便携终端。
模拟频道增补器 模拟频道解扰器 上网机顶盒 数字卫星的综合接收解码器 数字地面机顶盒 数字有线机顶盒
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广电总局有线数字电视技术新体系
节目平台
传输平台
服务平台
监管平台
监管前端和用户端 的技术 协调、监管有线数 字电视运营秩序 促进有线数字电视 有序发展
中央电视台12套数 不间断、高质量， 由地市以上有线电 字电视节目以及1套 既经济又安全地将节 视前端、分配网建立 交互电视节目 目传输到各个服务平 直接面向最终用户 台。 各省现有的电视节 将节目分配给用户 目 广电全国骨干网 ，管理用户、服务用 其他节目 户、发展用户 各省骨干网
电视网站 股票
增加了电视节目的数量
1个8MHz模拟频道可以传8～10套数字电视节目
可方便实现加密／解密
中间件技术
便于在各类通信信道（特别SDH）网络中传输
能实现各式各样的交互式应用
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机顶盒的基本概念
机顶盒（STB，Set Top Box）
从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称为机顶盒
标准
欧洲电信标准ETS300468 中国制定了《数字视频广播中文业务信息规范》
电子节目指南（EPG）
是数字电视传输的一种特色
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EPG的功用
基本功能：
节目单：以“频道—时间”方式提供一段时间内的所有电视节目信息；包括节目 附加信息、节目分类、节目预定、家长分级控制 当前节目播放：从节目单中选择当前的节目进行播放。 PPV（pey per view）节目指南 NVOD(Near Video On Demand)准视频点播节目指南 VOD视频点播节目指南 （须双向网络） 互动的电子商务服务指南（须双向网络）
数字电视技术标准的作用？
设备方面
标准统一，设备和网络都联通
系统方面
数字系统是统一的、综合的、从播出到接收的大系统 接收端与播出端必须完全对应
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有线数字电视的标准
美国标准ATSC （Advanced Television System Committee先进电视制式委员 会） 欧洲标准DVB （Digital Video Broadcasting 数字视频广播）； 日本标准ISDB （Integrated Services Digital Broadcasting 综合业务数字广播） 中国《有线数字电视广播信道编码和调制规范》 2001年国家广电总局颁布行业标准,该标准等同于DVB-C标准
j 1 j 1
m
m
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MPEG- l 图象结构
双向预测图象
0 1 2 3 4 5 6 7
N = Distance between anchors M = Distance between I pictures
I
B
B
P
B
B
B
P
I
前向预测图象
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I帧 全帧编码
B帧 仅运动部分被编码 由I帧和P帧双向预测
可以在AVS基础上，制订中国的音视频编解码的国家标准。
AVS与MPEG – 2对比
2003年7月2日：国家广电总局广播电视计量检测中心对AVS 以系统MPEG-2系 统为参照系 进行了检测检测报告最后的评价结果为：―所测AVS音视频编解码 （软件）系统在压缩码率比MPEG-2编解码系统低一倍的情况下，图像质量均好 于经MPEG-2编解码后的图像质量‖。
因为X的信息量也是一个随机变量，所以我们要研究它的统计特 性。其数学期望为：
H ( x) p j I (a j ) p j log p j
称H(X)为一阶信息熵或者简称为熵(Entropy) 熵编码
包括香农－范诺编码、霍夫曼编码和算术编码，其宗旨在于找到一种编码使 得平均码长到达熵极限，基本思想就是对出现概率较大的符号取较短的码长， 而对出现概率较小的符号取较大的码长。
广播电视行业技术培训
数字电视技术
数字有线电视系统部份
数字产品技术基础知识 数字电视常用术语
数字产品及应用
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数字电视技术基础知识
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数字化是全球技术发展大趋势
数字化大趋势
数字手机、电子书籍、CD、VCD、DVD、数码相机等
数字电视DTV、HDTV
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什么是数字电视？
数字电视
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相关名词
视频点播（VOD:Video On Demand）
根据观众的要求播放节目的视频点播系统
准视频点播（NVOD：Near Video On
Demand）
近似视频点播
目前主要形式是轮播
交互式视频点播（IVOD Interacttive
Video On Demand）
在双向网上实现视频点播
信号可以无失真再生
噪声不逐步积累；基本不产生新的噪声 适合多环节、长距离传输。
信号稳定可靠
能够避免在模拟系统中非线性失真对图像的影响，消除了微分增益和微 分相位失真引起的图像畸变。
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数字化电视传输优点？
易于实现信号存储
使用各种数字处理，用在节目制作上可提高图像质量。
多功能业务
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图象处理的基础知识
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为什么要进行图象压缩?
786488 bytes
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33079 bytes
图像压缩比与重现图像精度
JPEG 32 kbytes
JPEG 11 kbytes
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图 象 的 组 成
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为什么可以压缩编码?
压缩编码
图像作为一个信源，描述信源的数据 是信息量(信源熵)和信息冗 余量之和
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有线电视系统数字化必要性？
模拟电视不足
Leabharlann Baidu模拟电视接力传输产生噪声
模拟电视稳定度差、可靠性低、调整繁杂、不便集成、 自动控制困难、以及成本高昂 实现用户管理困难
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数字信号与模拟信号传输对比
接收端如何完全再现发送端信号? 模拟信号传输过程中的失真不可避免
信号 发送端
接收端 signal distorted
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蓝
红
色--已经采用了欧洲DVB-T标准
色—已经采用或准备采用DMB-T
粉红色--有用清华DMB-T的意向 浅蓝色--有用欧洲DVB-T的意向 白 色--尚无上项目的计划
决定采用清华DMB-T标准，已 经上马或者正在以该标准进行招标 的省市包括江西、河南、长沙、广 州、辽宁、河北、内蒙古、青岛、 沈阳、石家庄、哈尔滨、贵阳等。 其中，长沙和青岛是由原来的DVBT更换成DMB-T。
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1 1 1 1 0
工作原理示意
1011 1000 1001 0100 1100
1 1 1 1 0
输出码流(传输中出错) 1011100010010100111111000
相关名词
中间件
机顶盒的中间件是指连接机顶盒的硬件驱动程序和数字交 互式业应用程序的软件 OPEN TV、MHP、Liberate、Core等
P帧 利用从I帧产生运动矢量,
MPEG标准
MPEG
运动图像专家组(Moving Picture Expert Group)
MPEG的任务是开发运动图像及其声音的数字编码标准，成立于 1988年 到现在为止已陆续公布了一系列的规则与标准。其中MPEG-2已 为公众公认的一种压缩规则了。 MPEG-1， MPEG-2， MP-3， MPEG-4， MPEG-7
消除不相关信息。对视觉不太敏感的高频系数则采用粗量化，在保留与减少冗余之 间选择最佳取值。
熵编码
消除冗余信息。将游程编码与霍夫曼编码联合使用，降低多零值系数的编码比特数， 同时给概率大的事件分配短码字，概率小的事件分配长码字，最大限度地提高编码 效率。
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MPEG标准
MPEG-2 的“级”与“类”
DVB 数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面等所有通用 电视广播传输媒体。它们分别对应的DVB标准为DVB-S、DVB-C、 DVB-T等 。
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世界数字电视的标准分布
DVB-S DVB-C ISDB-T DVB-S DVB-C DVB-T
ATSC
DVB-S DVB-S DVB-C
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