数字电视知识及相关名词介绍

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数字电视知识及相关名词介绍

一、什么是数字电视

数字电视（DTV）是数字电视系统的简称，是音频、视频和数据信号从信源编码、信道编码和调制、接收和处理等均采用数字技术的电视系统。

数字电视系统的电视信号由编辑、发送、传输到接收等整个过程，都以数字信号形式进行处理。只在现行电视广播系统演播室或电视广播系统的某些部分，采用数字处理技术或设备，来改善性能或增加功能，不是真正意义的数字电视系统。

按图像质量和图像格式等，数字电视分为标准清晰度电视（SDTV）和高清晰度电视（HDTV）两种级别，因而数字电视不都是高清晰度电视。

按传输数字电视信号的途径和方式等，数字电视主要有卫星数字电视、有线数字电视和地面数字电视三种系统。

按服务方式，数字电视可分为只服务于合法用户的条件接收数字电视和面向一般公众的数字电视广播方式。

卫星、有线、地面数字电视系统既可提供SDTV级别服务，也可传送HDTV节目，既可面向一般公众，也可实现条件接收。利用数字电视广播网，采用数字技术，也可开展传输各种数据信息的数据广播业务。除通过电视宽带网传送数字电视信号外，借助电信网，可构成移动数字电视系统，或通过计算机互联网，开展IP电视（IPTV）业务。

二、数字电视系统主要组成部分

数字电视系统由前端、传输与分配网络以及终端组成。

数字电视前端通常可划分为信源处理、信号处理和传输处理等三大部分，完成电视节目和数据信号采集，模拟电视信号数字化，数字电视信号处理与节目编辑，节目资源与质量管理，节目加扰、授权、认证和版权管理，电视节目存储与播出等功能。

数字电视信号传输与分配网络主要包括卫星、各级光纤/微波网络、有线宽带网、地面发射等，既可单向传输或发射，也可组成双向传输与分配网络。

数字电视终端可采用数字电视接收器（机顶盒）加显示器方式，或数字电视接收一体机（数字电视接收机，数字电视机），也可使用计算机接收卡等，既可只具收看数字电视节目的功能，也可构成交互式终端。

图1.是数字电视系统数字视音频信号处理过程示意图。首先，视频和音频模拟电视信号分别经取样、量化和编码，转换成数字电视信号。接着，视音频数字电视信号分别通过编码器压缩数据率，得到各自的基本流（ES），再与数据及其他控制信息复用成传送流（TS），完成信源编码。然后，为赋予编码码流抵御一定程度信道干扰和传输误码能力，需进行信道编码，而为与不同信道匹配地高效传送数字电视信号而进行相应方式的调制。此后，数字电视已调信号经信道传送到终端，终端经相反处理过程，恢复视频和音频模拟电视信号。

由于传送数字电视信号的信道不同，所以需要采用不同的信道编码和调制技术。广播电视信道主要有卫星、有线和地面三种。卫星数字电视系统多采用四相相移键控（QPSK）调制方式。有线数字电视系统多采用多电平正交幅度调制（QAM），使用最多的是64QAM。作为地面数字电视系统调制方式，使用较多的是多电平残留边带调制（例如8VSB）和编码正交频分复用（COFDM）。

图2是数字电视广播系统构成示意图，实际的数字电视系统或设备，可以各种方式实现图中所示功能。例如用一个设备甚至少量集成电路来实现一个或多个功能，或播送多套节目，或构成复杂的广播网等。

一、模拟电视？

图象信号的产生、传输、处理到接收机的复原，整个过程几乎都是在模拟体制下完成的。其特点是采用时间轴取样，每帧在垂直方向取样，以幅度调制方式传送电视图象信号。为降低频带，同时避开人眼对图象重现的敏感频率，将1帧图象又分成奇、偶两场扫描。加上20世纪六、七十年代期间，确定模拟电视主要技术参数时，其相关理论和技术的缺陷，使传统的模拟电视存在易受干扰、色度畸变、亮色串扰、行串扰、行蠕动、大面积闪烁、清晰度低和临场感弱等缺点。

二、数字电视的主要技术特点

1.信噪比可不随数字信号处理次数逐次下降，信号稳定而可靠电视信号数字化后，用若干位二进制码字表示。二进制码位的“1”、“0”通常用高、低两个电平代表。数字信号在反复处理或传输过程中引入噪声后，只要噪声幅度不超过某一电平，数字电路通过对二进制码再次进行电平判读，有可能把噪声清除。即使一些噪声电平过大，通过对数字信号再次进行时间上的判读，也有可能将其清除。

2.数字电视信号误码后，只要不超出数字信号所加检纠错码和采取的其它技术的能力容限，仍可在收端利用纠错码解码技术，把加有保护但发生了错误的数据检查出来，或加以纠正。收端也可利用图像自身特点，或依据视觉特性，将误码可能招致的损伤隐藏起来。所以，在数字信号处理和传输过程中，通常不会发生因噪声累积而引起的信噪比逐渐下降，不会随一次次处理，而使信号质量逐步蜕变。

3.可不受系统非线性失真影响

这同样是由于电视信号数字化后，只有“0”、“1”两种状态，不容易因设备和系统的非线性而改变。

4.易于存储

除磁带外，数字电视信号可方便地依托光盘、硬盘和半导体存储器等存取，具有存储量大、信噪比高、可检纠错、速度快、便于计算机处理、便于交换和适合网络传输等特点。在电视中心，磁盘阵列的采用，已极大地改变了电视节目播出方式。在电视终端，引入硬盘存储技术，为观看电视节目提供了更多可选方式。

5.便于数字处理和计算机处理

光盘、硬盘和半导体存储器与顺序录放的磁带不同，可以方便地随机读写，这为通过随机访问，进行非线性编辑提供了可行性，并改变着电视节目制作方式，以及通过编辑赋予节目以更丰富的表现力。

模拟视音频电视信号数字化后，极大地方便了数字处理，而且可以利用丰富的计算机软硬件资源，这不仅可以淋漓尽致地丰富电视节目表现力，而且可以高速地实现图像格式、编码方式和编码参数等的转换。

6.便于控制和管理

由于采用数字技术，再配合使用计算机，便于实现对设备、系统和内容等资源的自动调度、调整、检测、控制和管理等。

7.频谱资源得以充分利用，便于增加节目套数

数字电视采用高效压缩编码技术，数据量被大幅度压缩；各套节目数据流可高效复用到同一传送流；与模拟电视系统相比，传送数字电视信号可减小发射功率，也可建设“单频网(SFN)”来扩大电视节目的覆盖面积，这些都有利于充分利用有限且不可再生的频谱资源，增加节目数量。

8.便于开办条件接收（CA）业务

通过采用加密／解密和加扰／解扰技术，使电视不仅局限于广播应用，而且可满足个人、团体和专业需求(包括军用)，实施对信息内容、版权和各类用户的保护和管理。

9.具有可扩展性、可分级性和互操作性;

10.便于与计算机和电信技术及网络实现三网融合(3C融合)，共享软硬件资源。

三、数字电视的主要优点

数字电视优点很多，而且还在随着微电子技术、计算机技术和数字技术的发展而显现，目前主要可归纳为三个大方面。

1、节目套数可大量增加。

这主要得力于两个因素：首先，由于数字电视采用高效压缩编码、多路数据复用和高效数字调制等项技术，从而使得在原有的一个电视频道内，得以传送更多套节目和附加数据。在我国，一个8M带宽的电视频道，只能传输一套模拟电视节目，如用来传输数字电视节目，可传输6套标准清晰度电视图像或1套高清晰度电视图像。其次，数字电视广播信号允许减小发射机功率，便于组成单频网（SFN），这有利于频谱规划，对同一地区，有可能分配到更多的电视频道。如果需要并制作足够节目，数字电视可开通四、五百套以上节目，配以电子节目指南(EPG)，用户可方便地选收某套节目，也可像因特网，逐级选择，或点播拟看内容或播放方式，取得互动效果。

2、图像可以更清晰，音质可以更高。

这主要得益于信号质量的提高、传输干扰影响的降低和接收端恢复能力的充分发挥等。在性能优良的数字电视系统中，如能配以质量相当的显示器件（屏）和放声系统，那么收视SDTV广播节目的图像可达DVD水平，HDTV图像可达35毫米电影胶片首映的效果，音质可达CD水准。

3、功能可极大丰富。

除借助数字技术得以开发丰富多彩、眼花缭乱的视音频效果外，还可进行软件下载、软件维护与升级和数据广播，满足多种个性化需求，开展交互业务，实现上网浏览、收发邮件、电视购物、远程教学、远程医疗、股票交易和信息咨询，维护节目制作商、网络运营商和合法用户等各方面的权益，管理系统中各级的权限等等。随着数字电视技术的发展以及电视、计算机和电信技术的融合，必将为数字电视带来更多的发展空间，产生更多、更新功能，派生大量全新的服务形态。

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