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1、数字电视技术在有线电视中的应用探讨 韵大伟( 苏州市广播电视总台) 麓要：介绍数字电视技术和数字电视技术主要应用媒介机顶盒的概念，以及数字电视技术在有线电视中的应 用。 美词：数字电视技术、机顶盒、有线电视、应用 一、前言 电视正经历着从模拟电视技术向数字电视技术的转变，模拟电视技术的缺点是长距离传输的 信噪比恶化使图像清晰度受到损伤：发送传输设备中，放大器的非线性积累使图像对比度产生畸 变；相位失真的积累产生色彩失真使”鬼影”现象愈来愈严重。模拟电视还有稳定度差、可靠性 低、调整繁杂、不便集成、自动控制困难等缺点。近年来微电子技术、超大规模集成电路技术、 数字信号处理技术、计算机技术的突飞猛
2、进使数字电视取得了飞速发展，在数字图像获取、数字 存储、位图打印和数字图形显示设备上数字技术的应用已成熟。数字电视演播室设备、数字电视 接收机已投入市场，各种数字图像编码压缩设备已投人使用。数字电视信号编码的国际标准也已 制订，这些都为数字电视的发展奠定了坚实的基础。 二、数字电视技术 数字电视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。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原 有模拟设备更高的技术性能，而且还具有模拟技术不能达到的新功能，使电视技术进入崭新时 代。 数字电视与模拟电视相比有如下优点：( I ) 信号杂波
3、比和连续处理的次数无关。( 2 ) 可避免系统 的非线性失真的影响。( 3 ) 数字设备输出信号稳定可靠。( 4 ) 易于实现信号的存储，而且存储时间 与信号的特性无关。( 5 ) 与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。( 6 ) 可充分利用信道容 量，利用数字电视信号中行、场消隐时间实现文字多工广播。( 7 ) 压缩后的数字电视信号经数字 调制后可进行开路广播，收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。( 8 ) 可合理利用各 种类型的频谱资源，如数字地面广播电视可用模拟电视的禁用频道。( 9 ) 在同步转移模式的通信 网络中可实现多种业务的动态组合。( 1 0 ) 容易实现加密解密
4、和加扰解扰技术，便于军用等专 业应用和各类收费业务。( 1 1 ) 具有可扩展性、可分级性和互操作性，便于在各类通信信道中传输 和与计算机网联通。( 1 2 ) 可与计算机融合而构成一类多媒体计算机系统。 数字技术目前在电视设备上的应用有：数字特技、数字时基校正器、数字帧同步机、数字录 像机、数字电视接收机等。数字化设备可大大扩展电视的特技功能，加强电视图象的艺术效果。 数字电视的应用可分为：( 1 ) 局部设备数字化，即摄像机输出模拟信号，经模拟数字转换设备 转成数字信号，在演播室的数字设备中处理完后又转换成模拟信号，再用发射机发射。接收机收 到信号以后检波成视频信号，再变换成数字信号，在接
5、收机中进行数字处理再变换出高度清晰、 噪声很小的鲜艳图像。( 2 1 全系统数字化，即把要发送图像直接变换成数字信号，经编码压缩再 变换成适合于传输的码型，在数字微波或数字光纤信道上传输，在接收端再将所收到的数据恢复 成电视图像，在通道的所有环节上电视信号都是以数字形式传送的。 三、数字电视技术应用的媒介机顶盒 电视的发展趋势是数字电视，但由于目前用户使用的模拟电视机还无法接收数字电视信 号，因此需要一种接收装置来担当模拟电视机和数字电视信号二者之间的桥梁，机顶盒 ( S T B ，S e tT o pB o x ) 于是便应运而生。机顶盒又称顶置盒，是广播媒介实现数字化后接收端 的重要设备，
6、一般置于电视机上。早期的机顶盒是指观众通过遥控器或按键来控翩某些收费节目 的收看。近年来随着数字技术和因特网的发展，机顶盒已从单一的解密收费装置发展成为集解压 缩、W e b 浏览、解密收费和交互控制为一体的数字化终端设备。完整的数字机顶盒由硬件平台 和软件系统组成，可以将其分为：硬件平台、底层软件、中间件、应用软件。底层软件提供操作 系统内核以及各种硬件驱动程序；中间件将应用软件与依赖于硬件平台的底层软件分隔开来，使 应用不依赖于具体的硬件平台；应用软件包括本机存储的应用和可下载的应用程序，这些应用程 序实现了机顶盒的各种功能。 数字机顶盒主要由机顶盒芯片、C P U 、F l a s h
7、、存储器、C A 、中间件等构成，数字机顶盒的 基本功能是数字电视广播的接收和解码，如图1 所示，调谐模块接收射频信号并下变频为中频信 号，进行A D 转换为数字信号，送入解调模块进行解调，输出M P E G 传输流串行或并行数据。 解调对应于不同的传输媒介主要有数字卫星广播的Q P S K 解调、数字有线广播的Q A M 解调和数 字地面广播O F D M 解调等三种方式。解复用模块接收M P E G 传输流，从中抽出一个节目的P E S 数据，包括视频P E S 、音频P E S 。解复用模块中包含一个解扰引擎，可在传输流层和P E S 层对 加扰的数据进行解扰。视频P E S 送入视频解
8、码模块，对M P E G 视频数据进行解码，然后输出到 P A L N T S C 编码器，编码成模拟电视信号，再经视频输出电路输出。音频P E S 送入音频解码模 块，对M P E G 音频数据进行解码，输出P C M 音频数据到P C M 解码器，P C M 解码器输出立体声 模拟音频信号，经音频输出电路输出。 分组 图l 数字广播电视接收解码示意图 数字机顶盒在接收电视的同时，还可接收M P E G 传输流中所携带的数据，并可将数据或视音 频数据转发给其他设备使用，因此机顶盒通常还提供R S 2 3 2 接口、以太网接口、高速串行接口 1 3 9 4 、通用串行接口U S B 等外部接口
9、。各个功能模块加上程序运行所需的C P U 、存储器、接口 电路构成了机顶盒的硬件平台。 与机顶盒相关的数字技术主要有： ( 1 ) 解复用与解压缩技术，在数字传输过程中，数据 要压缩，传输到用户端还需解压缩。机顶盒中的视频压缩标准一般采用I S O I E C1 3 8 1 8 2 ( M P E G - - 2 ) ，音频压缩标准一般采用D o b b yA C 3 ，此外还采用专用芯片实现实时的解复用 和解压缩。( 2 ) 下行数据解调与信道解码技术，卫星数字电视广播采用R s 编码和卷积码进 行信道编码，同时采用Q P S K 方式调制。C A T V 数字电视广播由于信道质量好，只用
10、R - - S 编码 作为信道编码，同时采用1 6 3 2 6 4 2 5 6 Q A M 进行调制。因此对机顶盒来说针对不同性质的 信道需分别采用Q P S K 和Q A M 方式解调。在信道解码方面也需进行相应的R S 码或卷积码的 解码。( 3 ) 实时软件操作系统和网络浏览技术，可采用专用的控制软件系统或是在实时操作系 - - - - 9 4 - - - - - - - - 统上增加应用软件。此外利用机项接入因特网的则机顶盒必须支持P P P P A P ，T C P I P 等通信 协议和H T T P ，H T M L 等。 从广义上讲凡是与电视机相连的网络终端设备都可称为机顶盒，
11、如基于有线电视网络的模拟 频道增补器、模拟频道解扰器，将电话线与电视机联在一起的上网机顶盒、数字卫星的综合接收 解码器、数字地面机顶盒，以及有线电视数字机顶盒都可称为机顶盒。从狭义上讲机项盒就是将 模拟设备排除在外的数字有线电视接收设备。目前机顶盒主要有接收数字卫星广播节目的数字卫 星机顶盒，有线电视台通过专业的数字卫星机顶盒从卫星接收下来卫视节目再通过有线电视送入 用户家中的。其主要功能是接收数字电视广播，同时也支持数据广播、图文电视等应用。但由于 它的传输平台是卫星信道，支持交互式应用比较困难。数字地面机顶盒，与数字卫星机顶盒类似 所不同的只是传输介质由卫星信道变成了地面广播信道，该类机顶
12、盒所使用频率与有线电视频率 相同，但由于这种无线信道的情况比有线电视网络复杂得多，所以它的信号传输技术与数字有线 电视机顶盒也有较大差别。数字有线电视机顶盒，其基本原理与数字卫星机顶盒、数字地面机顶 盒相同，只是信号传输介质是有线电视广播所采用的全电缆网络或光纤，同轴混合网。但由于有 线电视网络较好的传输质量以及电缆调制解调器技术的成熟使得该类机顶盒可以实现各种交互式 应用，该类机顶盒可支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，如数字电视广播接收、电子节目 指南( E P G ) 、准视频点播( N V O D ) 、按次付费观看( P P V ) 、软件在线爿级、数据广播、 I n t e m
13、c t 接入、电子邮件、I P 电话和视频点播等。 四、数字电视技术在苏州有线电视中的应用 有线数字电视是广电发展的新的经济增长点，苏卅l 从1 9 9 9 年开始有线网络数字化技术改 造，原苏州有线电视台现为苏州市广播电视总台网络中心与天柏宽网合作经过两年多的试验、筹 备建成目前国内技术先进、规模最大的有线数字电视系统“H F C 多功能运营示范网”，该系统 列为国家8 6 3 计划，已于2 0 0 1 年7 月通过了中科院等专家小组的验收。2 0 0 1 年4 月2 8 日苏州 有线数字电视试播出，成为中国数字电视投入市场实质运营的实例，这是国内第一个商业化运作 的系统。国家广电总局领导2
14、 0 0 2 年6 月考察了苏州有线数字电视系统并给予较高评价。 苏州数字有线电视系统目前用1 3 个模拟频道传送7 2 套数字电视节目，用2 个模拟频道开 通电子节目指南、股票分析行情和电视网站，系统设计容量5 0 万户。苏州有线电视的数字电视 播控系统采用飞利浦T o k e n M u x 复用器和数字矩阵、哈雷D i v i c o m 复用器、D V N 各类服务器。传 输系统采用D V N 2 0 0 0 编码器、飞利浦A D P E 编码器，Q A 】I l 调制和卫星接收机。条件接收( C A ) 系 统选用瑞士N A G R A 公司的有条件接收系统，其中包括E c M ，E
15、 M M ，E P G 服务器。用户管理系统 ( S m S ) 采用D V N 用户管理系统。用户接收机( S T B ) 选用中国科学院D S P 中心和瑞士N A G R A 公司 合作研制、天柏宽带网络科技( 苏州) 有限公司和苏州有线电视台协作、珠海柏力电子有限公司 生产的S T B l 0 1 0 型机顶盒。该机项盒己经广电总局检测合格入网并符合国家D V B C 标准。系统应 用软件采用S m L 语言，方便快捷。 苏州数字有线电视系统具有如下一些特点：1 、标准性，所有设备接口均符合D v B c 标 准，可兼容任何符合D v B c 标准的设备并易于系统扩展。2 、先进性，系
16、统符合国际国内先进 标准，所有设备的开发、集成均采用该领域内最新成果，部分关键设备选用国际知名厂商的产 品。3 、安全稳定性，硬件系统采用双备份，管理系统能检测系统的运行情况，提供切换保护。 4 、实用性，符合有线电视网的实际情况，可平滑过渡到双向网。 苏州有线采用以前端技术平台折算成资金作为投资，运营后发展用户数量提取分成利润的 模式与天柏宽带网络科技有限公司进行合作，天柏宽网是香港天地数码( 控股) 有限公司在国内 的全资子公司，是一家以数字广播为基础的技术平台供应商。在合作中苏州有线可规避投资风 9 5 险，同时引入具有市场运营经验的战略伙伴；而对天柏宽网来说为了收回投资，激活运营平台， 就必须参与到数字电视的推广中以尽快发展用户，同时与苏州有线建立良好合作关系为今后筹建 内容运营并提供增埴服务打下了良好基础。苏州有线电视现有用户2 2 万户，一般2 0 0 0 0 户为用 户发展临界线，超过2 0 0 0 0 户即可实现赢利。目前苏州有线数字电视已拥有1 5 0 0 0 用户，按照苏 州有线制定
