数字电视相关技术及应用(二)_视频通信

数字电视相关技术及应用（二）_视频通信

二、数字电视相关技术简介

1.数字电视广播流程及实现手段

数字电视广播，其信号流程包括制作、信号处理、广播和接收几个过程。

目前用于数字节目制作的手段主要有：数字摄像机和数字照像相机、计算机、数字编辑机、数字字幕机；用于数字

信号处理的手段有：数字信号处理技术、压缩、解压、缩放等技术；用于传输的手段有：地面广播传输、有线电视传输、卫星广播及宽带综合业务网、DVD等；用于接受显示的手段有：阴极射线管显示器、液晶显示器、等离子体显示器、投影显示等。

2.数字电视关键技术

以上所述的各种手段中包括了数字电视系统中各种主要的技术，全数字高清淅度电视对各种技术要求更高。原国家

科委所组织的HDTV总体组在攻关过程中涉及九个单位，包括七个专项课题。这七个专项课题虽然不完全包括数字电视广播流程中的所有技术，但涉及了所有关键技术。

在这七个专项课题中信源编解码、复用、信道编解码及调制解调是HDTV的技术核心。

3.数字电视的信源编解码技术

信源编解码技术包括视频压缩编解码技术及音频压缩编解码技术。在我国的HDTV功能样机研制中，视频压缩编解码

技术由上海交大、天津大学、电子科学研究院共同完成；音频压缩编解码技术由电子部三所完成。

3.1视频编解码技术是Array;HDTV的技术难点

数字电视尤其数字高清晰度电视与模拟电视相比，在实现过程中，最为困难的部分就是对视频信号的压缩。在

1Array20×1080显示格式下，数字化后的码率在传输中高达ArrayArray5Mbit/s，这比现行模拟电视的传输信息量大得多。因而数字电视的图像不能象模拟电视的图像那样

直接传输，而是要多一道压缩编码工序。

视频编码技术主要功能是完成图像的压缩，使数字电视的信号传输量由ArrayArray5Mbit/s减少为20～30Mbit/s。视频编码计算时主要有以下客观依据：图像时间的相关性。视频信号由连续图像组成，相邻图像有很多相关性，找出这些相关性就可减少信息量。图像空间的相关性。例如图像中有一大块单一颜色，那么不必把所有像素存贮。人眼的视觉特性。人眼对原始图像各处失真敏感度不同，对不

敏感的无关紧要的信息给予较大的失真处理，即使这些信息全部丢失了，人眼也可能觉察不到；相反，对人眼比较敏感的信息，则尽可能减少其失真。事件间的统计特性。事件发生的概率越小，则其熵值越大，表示信息量越大，需分配较长的码字；反之，发生的概率越大，则其熵值越小，只需分配较短的码字。

3.2音频编解码技术

与视频编解码相同，音频编解码主要功能是完成声音信息

的压缩。声音信号数字化后，信息量比模拟传输状态大得多，因而数字电视的声音不能象模拟电视的声音那样直接传输，而是要多一道压缩编码工序。

音频信号的压缩编码主要利用了人耳的听觉特性。听觉的掩蔽效应。在人的听觉上，一个声音的存在掩蔽了另一个

声音的存在，掩蔽效应是一个较为复杂的心理和生理现象，包括人耳的频域掩蔽效应和时域掩蔽效应。人耳对声音的方向特性。对于2KHZ以上的高频声音信号，人耳很难判断

其方向性，因而立体声广播的高频部分不必重复存贮。

3.3信源编解码的相关标准

国际上对数字图像编码曾制订了三种标准，主要用于电视会议的H.261，主要用于静止图像的JPMG标准，主要用于连续图像的MPEG标准。

在HDTV视频压缩编解码标准方面，美国、欧洲、日本设有分歧，都采用了MPEG-2标准。MPEG意思是运动图像专家组，压缩后的信息可以供计算机处理，也可以在现有和将

来的电视广播频道中进行分配。

在音频编码方面，欧洲、日本采用了MPEG-2标准；美国采纳了杜比公司的AC-3方案，MPEG-2为备用方案。

对于我国来说，今后信源编解码标准也会与美国、欧洲、日本一样采用MPEG-2标准。

3.4MPEG的相关应用

MPEG-1已经广泛地用于VCD和CD-ROM等光盘产品中。

MPEG-2不仅已被国际上公认为HDTV信源压缩编码的标准，

而且在许多方面得到了实际的应用，例如DVD就是应用了MPEG-2标准。在国外MPEG-2解码器已做成芯片，而目前我国HDTV关键芯片仍需进口，这将制约我国HDTV的进一步发展及产业化。

4.数字电视的复用系统

数字电视的复用系统是HDTV的关键部分之一。从发送端信息的流向来看，它将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流，经处理复合成单路串行的比特流，送给信

道编码及调制。接受端与此过程正好相反。我国的HDTV

功能样机，复用器部分由原广电部广播科学研究院研制开发。

4.1数据的打包功能提供了网络通信的接口

模拟电视系统不存在复用器。在数字电视中，复用器把音频、视频、辅助数据的码流通过一个打包器打包，然后再复合成单路。目前网络通信的数据都是按一定格式打包传输的。HDTV数据的打包将使其具备了可扩展性、分级性、

交互性的基础。

付费电视是现在和将来电视发展的一个方向。复用器可对打包的节目信息进行加扰，使其随机化，接收机具有密钥才能解扰。

4.3复用器的相关标准

在HDTV复用传输标准方面，美国、欧洲、日本也没有分歧，都采用了MPEG-2标准。美国已有了MPEG-2解复用的专用芯片。我国恐怕也会采用MPEG-2作为复用传输的标准。

HDTV数据包长度是188个字节，正好是ATM信元的整数倍。今后以光纤为传输介质，以ATM为信息传输模式的宽带综合业务数字网极有可能成为未来信息高速公路的主体设

施。可用4个ATM信元来完整地传送一个HDTV传送包，因而可达到HDTV与ATM的方便接口。

5.数字电视的信道编解码及调制解调

数字电视信道编解码及调制解调的目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信号的抗干扰能力，通过调制

把传输信号放在载波或脉冲串上，为发射做好准备。我们目前所说的各国数字电视的制式，标准不能统一，主要是指各国在该方面的不同，具体包括纠错、均衡等技术的不同，带宽的不同，尤其是调制方式的不同。

5.1数字传输的常用调制方式

正交振幅调制：调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输。

键控移相调制：调制效率高，要求传送途径的信噪比低，

适合卫星广播。

残留边带调制：抗多径传播效应好，适合地面广播。

编码正交频分调制：抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播。

5.2美国数字电视的标准

美国地面电视广播迄今仍占其电视业务的一半以上，因此，美国在发展高清晰度电视时首先考虑的是如何通过地面广播网进行传播，并提出了以数字高清晰度电视为基础的标

准-ATSC。美国HDTV地面广播频道的带宽为6MHZ，调制采用8VSB。预计美国的卫星广播电视会采用QPSK调制，电缆电视会采用QAM或VSB调制。我国的HDTV样机由浙江大

学承担了8VSB的信道编解码及调制解调部分的研制工作。 从1ArrayArray5年起，欧洲陆续发布了数字电视地面广

播、数字电视卫星广播、数字电视有线广播的标准。欧洲数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。欧洲地面广播数字电视采用COFDM调制，8M带宽。欧洲电缆数字