【正文】 數(shù)字電視基礎(chǔ)知識及前端介紹 主講：蘇富奎 一 數(shù)字電視基礎(chǔ)知識 二 數(shù)字電視前端基本概況 三 本地線路傳輸 量的變化： 數(shù)字電視帶來最直接而且最先感受到的就是節(jié)目內(nèi)容的增加。在一個 8MHz帶寬的模擬頻道內(nèi)原來只能傳送一個普通的模擬電視節(jié)目，采用數(shù)字電視技術(shù)后在原來一個模擬頻道內(nèi)可傳送 DVD（數(shù)字視頻光碟）質(zhì)量的節(jié)目 5至 6個，高清晰度電視（ HDTV）質(zhì)量的節(jié)目 1個或 2個。（隨著編碼技術(shù)的提高，傳送數(shù)量還會進一步提高） 質(zhì)的變化： 用戶不光能看電視，還能聽廣播，查看大量的信息資訊服務(wù)。清晰度高，音頻效果更好 ，抗干擾能力更強 方式的改變： 雙向數(shù)字電視具有交互功能，觀眾可以根據(jù)節(jié)目菜單自主點播電視節(jié)目，享受豐富多彩的增值業(yè)務(wù) 一 數(shù)字電視基礎(chǔ)知識 什么是數(shù)字電視？ 數(shù)字電視是相對于模擬電視而言的。我們知道，電視 —— 就是實時向遠處傳送可視的活動圖像。具體的方法，是先把光的圖像變成與其對應(yīng)的電信號，利用電信號可以傳得遠的特點，實現(xiàn)向遠處傳送的目的。 （一）什么叫模擬電視？自然界的實際景物圖象千差萬異，無論從亮度層次上，色彩種類上，都是極豐富的。用電信號表示它，一定是一個可以取任意值的連續(xù)變化的電量。我們把這樣直接與自然界實際圖象對應(yīng)的，連續(xù)變化的電信號稱為模擬信號，就是模擬實際，與實際一樣。用這種方式傳送電視就是模擬電視。 （二）什么是數(shù)字電視？先從用離散值代表模擬量談起。舉個例子，人的腳在一定尺度內(nèi)，其長短分布是無限多個的，數(shù)值上是連續(xù)的。就是多長的都有，這好比模擬量。但實際在工廠生產(chǎn)鞋的時候，并不是這樣，而是僅使用一定數(shù)量的號碼，就適應(yīng)了整個人群不同尺寸的腳。只要選擇靠近的某些號碼，就可以穿。這些尺寸不連續(xù)的號碼，把連續(xù)的腳長“離散化”了，就是用離散量表示連續(xù)量，這種用離散量表示連續(xù)量的做法叫模擬量的數(shù)字化。數(shù)字電視，就是設(shè)想用離散的電量表示連續(xù)的電量，在電視信號的產(chǎn)生、傳輸、接收各個環(huán)節(jié)上，都使用離散數(shù)字來表示、處理。也就是說，數(shù)字電視是信源、信道、信宿三個環(huán)節(jié)上全面數(shù)字化的電視系統(tǒng)。信源指節(jié)目的產(chǎn)生：攝、錄、編；信道指傳輸；信宿指接收、顯示。 數(shù)字電視由五個環(huán)節(jié)組成 ? 信源編碼：就是把原始的模擬電視信號用數(shù)字編碼來表示，也稱為數(shù)字化、模 /數(shù)轉(zhuǎn)換（ A/D轉(zhuǎn)換）。然后，進行壓縮。數(shù)字電視信號源有三項：視頻數(shù)據(jù)流、音頻數(shù)據(jù)流和輔助數(shù)據(jù)流。輔助數(shù)據(jù)流包括管理數(shù)據(jù)、有條件接收數(shù)據(jù)以及與節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。 復(fù)用：就是把上述三項數(shù)據(jù)流合成一路。采用以“包”為單位的時分復(fù)用方式。首先把上面說的三項數(shù)據(jù)流分割成一定長度的包（也稱分組），在“包”的頭部加上標(biāo)識，作為區(qū)分是 屬于哪個流的標(biāo)志，以便在接收時把它們區(qū)別開。然后把它們合流為單一的復(fù)用流。一個視頻數(shù)據(jù)流、一個音頻數(shù)據(jù)流、一個輔助數(shù)據(jù)流合成一套節(jié)目流。爾后，多套節(jié)目流再合成為傳輸流。 信道編碼和調(diào)制：上述數(shù)據(jù)流不適于在傳輸通道中傳輸。為了使信號適配于傳輸信道，減少傳輸過程的差錯，還需要對數(shù)據(jù)流進行必要的處理（再編碼），這種做法叫信道適配，也稱為信道編碼。它的作用主要是負責(zé)誤碼的檢錯和糾錯。調(diào)制的作用是把基帶數(shù)據(jù)流搬移到高頻載波上去，把基帶信號變成頻帶信號。使之可以在頻分復(fù)用的模擬信道中 傳輸信道：有 HFC、數(shù)字干線、衛(wèi)星、無線、存儲介質(zhì)等。 接收機：就是機頂盒，實現(xiàn)上述四項環(huán)節(jié)的逆過程，把從信道上接收的數(shù)據(jù)流還原成原始的模擬電視信號 。 模擬電視 數(shù)字電視 描述 采用 模擬 信號傳輸電視圖像、伴音、附加功能等信號 采用 數(shù)字 信號傳輸電視圖像、伴音、附加功能等信號 信源編 /解碼 因為信號數(shù)據(jù)量不大。所以 不存在 信息編碼壓縮問題 電視信號數(shù)字化后，其信號的數(shù)據(jù)傳輸率很高。須具有良好的數(shù)據(jù)編碼壓縮技術(shù) 復(fù)用 無復(fù)用器 ，視頻、音頻信號分別傳輸 將編碼后的視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)信號分別打包后復(fù)合成單路串行的比特流 信源編 /解碼調(diào)制解調(diào) 調(diào)制方式一般采用調(diào)頻或調(diào)幅 有壓縮及復(fù)用，通過糾錯、均衡來提高信號抗干擾能力，采用 QAM調(diào)制方式。且隨著調(diào)制方法技術(shù)的改進。傳輸效率會進一步提高 特點 信號數(shù)據(jù)量少，技術(shù)成熟，價格便宜 信號不易在傳輸中失真，清晰度高，占用頻帶窄。數(shù)字電視信號可方便地在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)中傳輸，與計算機有良好的接口 數(shù)字電視的特點。 與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下特點： ⑴數(shù)字信號傳輸噪聲沒有積累。 我們知道，模擬信號在傳輸?shù)拿總€環(huán)節(jié)，都要加入噪聲，如放大器，每級放大器的噪聲都要加進去，放大后信號大了， C/N(載噪比 ) 低了。數(shù)字信號是一連串的“ 0” 和“ 1” 脈沖序列，在傳輸過程中，侵入的噪聲可以通過再生的方法去除。所謂再生處理，就是收到信號后，不是直接放大，而是重新在有脈沖的位置制作一個形狀完全相同的脈沖，恢復(fù)信號中脈沖的原樣而清除了噪聲。再生是基帶數(shù)字傳輸抗干擾的重要手段。其次，數(shù)字傳輸技術(shù)有非常有效的糾錯方式，如我們使用的 RS 糾錯，可以把誤碼率由 10E4 改善到 10E12。所以，我們收看數(shù)字有線電視時，主觀感覺最為明顯的是畫面清潔，沒有雜波、雪花。從維修的角度，數(shù)字信號對 C/N 的要求也比模擬信號寬容。模擬信號 C/N=43dB 時可以得到 4 分的收看質(zhì)量。數(shù)字電視 C/N=31dB 就可以滿意收看。事實上，整個網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)字信號的功率電平就是以比模擬電平低 10dB來傳輸?shù)摹? ⑵ 數(shù)字信號的傳輸和處理過程不存在非線性失真。 ⑶ 有較好的收視穩(wěn)定性。模擬電視的收看質(zhì)量的劣化是漸變的，圖像由好到壞有一個過程，令人討厭。數(shù)字電視收看質(zhì)量的劣化有“斷崖效應(yīng)”，只要有圖像，質(zhì)量就是好的，無噪點，穩(wěn)定。信號劣化，就立即馬塞克，沒有過渡。相對于模擬信號，給收看者以穩(wěn)定的感覺。 ⑷ 模擬改數(shù)字以后，極大地釋放了頻率資源。 由于采用壓縮率非常高的 MPEG2 壓縮方法，使碼率降低很多，加上采用高效率的調(diào)制方式，可以在一個 8Mhz的帶寬里傳送 6 套以上質(zhì)量達到標(biāo)準(zhǔn)清晰度（ SDTV）的節(jié)目。這給有線電視提供更多套節(jié)目，為實現(xiàn) NVOD、 VOD 提供資源。 ⑸ 可以在現(xiàn)行傳輸體制下傳輸高清晰度電視（ HDTV）。 ⑹ 數(shù)字信號容易處理，易于使用大規(guī)模集成電路和微型化，生產(chǎn)時設(shè)備一致性好，無須調(diào)整。容易大量使用軟件，實現(xiàn)智能化操作。 ⑺ 對節(jié)目加擾、加密容易、可靠，保證商業(yè)運作。 怎樣實現(xiàn)模擬電視數(shù)字化 用離散數(shù)字來表示連續(xù)的模擬信號問題。 打個比方：氣溫是逐漸變化的，每時每刻都在變化，因而它是隨時間連續(xù)變化的模擬量。但觀測氣溫不必每分每秒都測量，隔一定時間測一點畫在坐標(biāo)圖上，連一條線，就表示了氣溫的變化。如果時間間隔合適，這條線的形狀與連續(xù)不間斷測量的曲線形狀會基本吻合，即，用離散量可以表示連續(xù)的模擬量。這種間隔測量的方式，叫做在連續(xù)變化的模擬量上的取樣。這是把模擬信號數(shù)字化的第一步。 取樣間隔多大合適？ 首先的原則是能基本如實的代表原來的連續(xù)模 擬量。間隔太遠了要漏去重要的信息， 比如測氣溫，最高氣溫出現(xiàn)在每天的 14： 00，取樣間隔太大，偏偏漏掉了 14： 00，就會發(fā)生大錯 。 取樣的結(jié)果，僅是把模擬信號進行時間上的離散。樣值的幅度，仍然是模擬取值的，具有連續(xù)的數(shù)值。必須在幅度值上也進行離散處理，才能實現(xiàn)不僅時間上離散，幅度值上也離散。對幅度值的離散，就是把幅度值分成若干等級，對不在等級線上的進行舍零取整處理，歸到相鄰的等級上去。這與我們買鞋是一個道理。這樣，連續(xù)的幅度值就用離散化的有限個等級取代了，這個過程叫做量化。 量化取多少個等級合適？