數字電視的發展及其標準
一、什么是數字電視
??? 1.數字電視的概念???
??? 數字電視是指從演播室到發射、傳輸、接收的所有環節都是使用數字電視信號或對數字電視信號進行處理和調制的全新電視系統。該系統所有的信號傳播都是通過由0、1數字串所構成的數字流來傳播的,數字信號的傳播速率可達每秒19.39M字節,如此大的數據流保證了數字電視的高清晰度,克服了模擬電視的先天不足。
??? 2.數字電視的兩種主流解釋
??? (1)上世紀80年代ITT公司研制了一套數字處理芯片,在接收模擬電視信號的情況下,再經模擬高中頻處理,最后經模/數轉換成數事信號進行數字處理,以改進圖像清晰度。上世紀90年代又出現多種具有畫中畫、倍行和其他改進的“數字電視機”,不過這些電視機接收的仍是模擬電視信號,并不是真正意義上的數字電視。
??? (2)美國的“數字電視機”(簡稱DTV)專指地面數字電視廣播系統。在這種系統中,除了目前節目制作中還有一部分是模擬的以外,從演播室到發射、傳輸、接收的所有環節都是使用數字電視信號。因此,只有這種電視機才是名副其實的數字電視機。
??? 3.數字電視的優勢
??? 數字化是廣電行業的一次技術轉型,將會給廣播電視帶來一場變革,有線電視數字化主要帶來三個方面的變化:
??? (1)量的變化。現在通過有線電視網可以看到30~50套電視節目。數字化之后,可以看到幾百套電視節目。
??? (2)質的變化。數字化之后,我們的電視機變成了多媒體信息終端,不僅能看電視節目,還可以聽廣播,可以獲得多種信息資訊服務,可以通過電視購物、繳水電費等,成為人們生活中不可缺少的工具,成為社會現代服務業的支撐平臺。
??? (3)方式的改變。現在看電視是被動看。數字化之后,我們可以主動地看,根據自己的時間選取自己喜歡看的節目。可以說,廣播電視數字化在滿足公共需求和普遍要求的同時,為用戶提供了一對
一、端到端的個性化服務。
??? 4.數字電視的缺點
??? 數字電視并不是完美無缺的,它同樣存在一些弱點。例如在取樣的過程、量化誤差、壓縮編碼所帶來的信號損傷,在節目制作及傳輸過程中貫通延遲。有些損傷可以修復,并不影響圖像的最終質量,而有些損傷只能通過一些補償措施削弱它的影口向,但這并不能影響電視領域向數字化的轉變。
??? 5。數字電視的分類
??? ●按信號傳輸方式可分為:地面無線傳輸數字電視;衛星傳輸數字電視;有線傳輸數字電視。???
??? ●按圖像清晰度可分為三大類:數字高清晰度電視(HDTV);數字標準清晰度電視(SDTV);數字普通清晰度電視(LDTV).
??? ●按照產品類型可分為:數字電視顯示器、數字電視機頂盒和一體化數字電視接收機。
??? ●按顯示屏幕幅型比分類:數字電視可分為4:3和16:9幅型比兩種類型。
二、數字電視標準
??? 在數字電視傳輸碼流中,一個數據包有多大,含有多少字節,每個字節的含義是什么,甚至一個字節的某一比特位是何意義,都有明確的規定,這就是標準。目前投入使用的有三種:美國的ATSC(先進電視系統委員會);歐洲的DVB(數字視頻廣播);日本的ISDB(綜合服務數字廣播)。
??? 每一種數字電視標準又可分為衛星傳輸、電纜傳輸和地面傳輸方式。
??? 1.美國ATSC標準
??? ATSC數字電視標準由四個分離的層級組成,層級之間有清晰的界面。最高層為圖像層,確定圖像的形式,包括像素陣列,幅型比和幀頻。第二層是圖像壓縮層,采用MPEG-2圖像壓縮標準。第三層是系統復用層,特定的數據被納入不同的壓縮包中,如節目1圖像,節目2聲音,或者輔助數據,采用MPEG-2系統標準。最后一層是傳輸層,確定數據傳輸的調制和信道編碼方案。對于地面廣播,其標準采用Zenith公司開發的8VSB,此系統可通過6MHz的地面廣播頻道實現19,3Mb/s的傳輸速率。該標準也包含適合有線電視系統高數據率的16VSB模式,可在6MHz的有線信道中實現38.6Mb/s的傳輸速率。下面兩層共同承擔普通數據的傳輸,上面兩層確定在普通數據傳輸的基礎上運行的特定配置,如HDTV或SDTV(標準清晰度電視)。上面兩層還確定ATSC標準支持的具體圖像格式,共有18種格式(HDTV6種、SDTV12種),14種采用逐行掃描方式。
??? (1)HDTV,1920像素(H)x1080像素(V),寬高比16:9,幀頻60Hz/隔行掃描制,幀頻30Hz及24Hz/逐行掃描制;
??? (2)HDTV,1280.像素(H)X720像素(V),寬高比16:9,幀頻60Hz及30Hz、24Hz/逐行掃描制;
??? (3)SDTV,704像素(H)x480像素(V),寬高比16:9或4:3,幀頻60Hz/隔行掃描制,幀頻60Hz及30Hz、24Hz/逐行掃描制;
??? (4)SDTV,640像素(H)x480像素(V),寬高比4:3,幀頻60Hz/隔行掃描制,幀頻60Hz、30Hz、24Hz/逐行掃描制。
??? HDTV除一種之外,圖像格式都采用逐行掃描。因為1920x1080格式不適合在6MHz信道內以60幀/秒進行逐行掃描,故以隔行掃描取代之。SDTV的640x480圖像格式與計算機的VGA格式相同,以保證與計算機的適用性二在所有12種SDTV格式中,有9種采用逐行掃描,保留3種為隔行
掃描方式以適應現有的視頻系統。
??? 另外,ATSC還開發通過了在幀頻為50Hz的國家使用的另行標準。HDTV的像素陣列相同,但幀頻為25Hz和50Hzo SDTV格式的垂直分辨率為576行而水平分辨率則不同;也包含352x288格式,適應必要的窗口設置。基于50Hz版本的ATSCDTV標準使采用幀頻為50Hz的國家更易于使用。
ATSC成員30個,我國的廣播科學研究院也參加了ATSC組織。
2.歐洲DVB標準??
??? DVB標準包括:DVB廣播傳輸系統、DVB基帶附加信息系統、DVB交互業務系統、DVB條件接收及接口標準。具體如下:????
??? (1)DVB廣播傳輸系統
??? DVB數字廣播傳輸系統利用了包括衛星、有線、地面、SMATV、MNDSD在內的所有通用電視廣播傳輸媒體。它們分別對應的DVB標準中:DVB-S\DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS和DVB-MC。
??? 1)DVB-S(ETS 300421)??數字衛星直播系統標準。????
??? 該標準以衛星作為傳輸介質。通過衛星轉發的壓縮數字信號,經過衛星接收機后由衛星機頂盒處理,輸出現有模擬電視機可以接收的信號。數據流的調制采用四相相移鍵控調制(QPSK)方式,工作頻率為11門2GHz。在使用MPEG-2的MP@ML(主類@主級)格式時,用戶端
達到CCIR601演播室質量的碼率為9Mb/s,達到PAL質量的碼率為5Mb/s。一個54MHz轉發器傳送速率可達68Mb/s,并可供多套節目復用。
??? 在DVB-S標準公布之后,幾乎所有的衛星直播數字電視均采用該標準,我國也選用了DVB-S標準。
??? 2)DVB-C(ETS 300 429)??數字有線廣播電系統標準。
??? 該標準具有16、32、64QAM三種方式,工作頻率在10GHz以下。采用64QAM正交調幅調制時,?個PAL通道傳送碼率為47.34Mb/s,還可供多套節目復用。2001年國家廣電總局頒布的行業標準《有線數字電視廣播信道編碼和調制規范》等同于DVB-C標準。
??? 3)DVB-T(ETS 300 744)??數字地面廣播系統標準。
??? 這是最復雜的DVB傳輸系統。現在采用編碼正交頻分復用(COFDM)調制方式,8MHz帶寬內能傳送4套電視節目,傳輸質量高,頻道較少。
??? 4)DVB-SMATV(ETS 300 473)??數字SMA’IV(衛星共用天線電視)廣播系統標準。5)DVB-MS(ETS 300 748)?--高于10GHz的數字廣播MMDS分配系統標準。
??? MMDS是采用調幅微波向多點傳送,分配多頻道電視節目的系統。該標準基于DVB-S,使攜帶大量節目的微波信號直接入戶。用DVB-S接收機配上一個MMDS頻率變換器就可接收DVB-MS信號。
??? 6)DVB?MC(ETS 300 749)??低于10GHz的數字廣播MMDS分配系統標準
??? 該標準基于DVB-C,使攜帶大量節目的微波信號直接入戶。用DVB-C接收機配上一個MMDS頻率變換器就可接收DVB-MC信號。
(2)DVB基帶附加信息系統
??? DVB數字廣播系統除傳送普通的視頻\音頻信號外,還需傳送接收舊D調諧、節目指南,以及圖文、字幕、圖標等信息。
??? 1)DVB-S1(ETS 300。468)??數字廣播業務信息系統標準。
??? 該標準由一系列的表和描述符構成,它們給出了有關DVB業務或節目的所有參數。
??? 2)DVB-TXI(ETS 300 472)??數字圖文廣播系統標準。
??? 該標準用于固定格式圖文電視的傳送。
??? 3)DVB-SUB(ETS 300 743)??數字廣播字幕系統標準。
??? 該標準用于字幕及圖標(臺標等)的傳送。
??? (3)DVB交互業務系統
??? 在通用DVB數字廣播系統的基礎上,進一步構成交互業務系統的要素包括與其他相關國際標準兼容的交互業務網絡獨立協議,傳送交互服務過程命令與控制信號的回傳信道等。
??? 1)DVB-N,P(ETS 300 802)/DVB交互業務網絡獨立協議標準。
??? 2)DVB?RCC(ETS 300 800)--CALX/系統DVB反傳信道標準。????
??? 3)DVB?RCT(ETS 300 801)--PSTN/ISDN的DVB反傳信道標準。
??? (4)DVB條件接收及接口標準
??? DVB數字廣播系統中有些業務傳送的是加擾的條件接收信息。條件接收的通用接口,使IRD(綜合解碼接收機)能夠解擾采用通用加擾算法的加擾信息。DVB數字廣播系統與其他電信網絡(例如PDH、SDH、ATM等)的連接擴展了DVB技術的應用范圍,其與這些電信網絡的接口實現了DVB向電信網絡的過渡。此外還有用于連接專業設備及舊D的接口。
??? 1)DVB-CI(EN 50221)??條件接收及其他應用的通用接口標準o
??? 2)DVB?PDH(ETS 300 813)--PDH(準同步數字系列)網絡DVB接口標準o
??? 3)DVB-SDH(ETS 300 814)--SDH(同步數字系列)網絡DVB接口標準。
??? 4)DVB-ATM(ETS 300 815)--ATM網絡DVB接口標準。
??? 5)DVB?PI? (EN 50083-9)--CA-IV/SMAIV前端及類似的專業設備接口標準。
??? 6)DVB?IPDI(EN 50201)wDVB?IRD接口標準。
??? DVB成員已經達到265個,我國的廣播科學研究院和TCL電子集團也在其中。
??? 3.日本ISDB標準
??? ISDB是日本的DIBEG(Digital Broad?casting Experts Group數字廣播專家組)制訂的數字廣播系統標準,它利用一種已經標準化的復用方案在一個普通的傳輸信道上發送各種不同種類的信號,同時已經復用的信號也可以通過各種不同的傳輸信道發送出去。
??? 可以預言在不遠的將來ATSC、DVB、ISDB等數字電視標準都將不覆存在,取而代之的是統一的國際數字電視標準。
?? 三、中國的數字電視
??? 1.中國數字電視的發展
??? 自從國家科技部?995年批準實施中國高清晰度電視重大科技產業工程項目以來,中國的數字電視已經歷了十年的發展,并取得了舉世矚目的成績。2000年以來,國家設立了數字電視研發及產業化專項,重點是研究和制定自主知識產權的國家數字電視標準、數字電視產業化和應用推廣試驗,包括批準北京、上海、深圳3個試驗區和2個測試實驗室,批準立項系列產業化開發項目。數字電視發展計劃被納入“十五”高新技術的12個重大專項之列,數字電視研究工作全面啟動。
??? 2.中國數字電視的標準
??? 目前我國已頒發的與數字電視相關的標準如下:
??? (1)數字(高清晰度)電視標準體系。
??? (2)數字電視基礎標準,具體如下:
??? 1)GB/T7400.11數字電視術語;2)GY/T134數字電視圖像質量主觀評價方法;3)GY/T144廣播電視SDH干線網管理接口協議;4)GY/T145廣播電視SDH干線網網元管理信息模型規范;5)GY/Z174數字電視廣播業務信息(S1)規范;6)GY/Z175數字電視廣播條件接收系統(CA)規范。????
??? (3)演播室參數標準,具體如下:
??? 1)GB/T14857演播室數字電視編碼參數規范;2)GB/T17953 4:2:2數字分量圖像信號的接口;3)GY/T155高清晰度電視節目制作及交換用視頻參數值;4)GY/T156演播室數字音頻參數;5)GY/T157演播室高清晰度電視數字視頻信號接口;6)GY/T158演播室數字音頻信號接口;7)GY/T1594:4:4數字分量視頻信號接口;8)GY/T160演播室數字電視輔助數據信號格式;9)GY/T-161數字電視附屬數據空間內數字音頻和輔助數據的傳輸規范;10)GY/T 162高清晰度電視串行接口中作為附屬數據信號的24比特數字音頻格式; 11)GY/T 163數字電視附屬數據空間內時間碼和控制碼的格式;12)GYB-164演播室串行數字光纖傳輸系統;13)GB/T14919數字聲音信號源編碼技術規范;14)GB/T14920四聲道數字聲音副載波系統技術規范;15)GY/r 167數字分量演播室的同步基準信號;16)GY/T 165電視中心播控系統數字播出通路技術指標和測量方法。
(4)視頻編碼及復用標準
??? 1)GB/T17975.2信息技術??運動圖像及其伴音信號的通用編碼;2)MPEG-2視頻標準在數字(高清晰度)電視廣播中的實施準則(征求意見稿);3)MPEG-2系統標準在數字(高清晰度)電視廣播中的實施準則(征求意見稿)。
??? (5)信道編碼及調制標準
??? 1)GB/T 17700?1999衛星數字電視廣播信道編碼及調制標準;2)GY廳170-2001有線數字電視廣播系統信道編碼及調制規范;3)GY/T143有線電視系統調幅激光器發送機和接收機入網技術條件和測量方法;4)GY/T146衛星數字電視上行站通用規范;5)GY/Tl47衛星數字電視接收站通用技術要求;6)GY/T148衛星數字電視接收機技術要求;7)GY/T149衛星數字電視接收站測量方法??系統測量;8)GY/T150衛星數字電視接收站測量方法??室內單元測量;9)GY/T151衛星數字電視接收站測量方法??室外單元測量。
??? 3.中國數字電視發展規劃
??? 2005年3月國家廣電總局調整了發展目標,新目標為1000萬戶。過渡計劃為:
??? 第一階段:到2005年,直轄市、東部地區地(市)以上城市、中部地區省會市和部分地(市)級城市\西部地區部分省會市的有線電視完成
向數字化過渡。
??? 第二階段:到2008年,東部地區縣以上城市、中部地區地(市)級城市和大部分縣級城市、西部地區部分地(市)級以上城市和少數縣級城市的有線電視基本完成向數字化過渡。
??? 第三階段:到2010年,中部地區縣級城市、西部地區大部分縣以上城市的有線電視基本完成向數字化過渡。
??? 第四階段:到2015年,西部地區縣級城市的有線電視基本完成向數字化過渡。
??? 對于西部廣大農村和偏遠地區以及不適合發展有線電視的地區,可以考慮向衛星接收方面發展。
??? 結束語
??? 發展是硬道理,2006年是”十一五”開局之年,實現廣播影視數字化的發展目標是廣電業在十五期間形成的共識,推進廣電數字化是廣電人在“十一五”期間的重要任務。機遇、挑戰、競爭、合作相伴而生,行業間和網絡間的融合成為發展趨勢。
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