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1、 I华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 摘摘 要要 数字电视是指电视节目的采集、制作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字技术的新一代电视。数字电视具有频谱利用率高、信号质量好、抗干扰能力强等优点，因而它取代目前的模拟电视将是必然的趋势。 从 ATSC 高清数字电视的体系结构出发，深入研究了 ATSC 制式数字电视系统的各个组成部分以及后端解决方案的常用软、硬件框架，重点分析了后端接收部分技术。在 TI 公司 ATSC 制式高清数字电视接收机解决方案的基础上，设计了一种应用于 ATSC 制式高清数字电视接收机的嵌入式软件框架。 模拟、数字双模结合是目前数
2、字电视普遍采用的方案，在深入分析两个部分原理的基础上，设计了使用 I2C（inter integrated circuit )总线实现双系统通信的方法，定义了双系统通信的基本协议。 ATSC 数字部分首先研究了程序和系统特殊信息协议解析模块的设计与实现，详细分析了程序与特殊信息协议中的各种表的结构和特性，设计了解析各种表的软件模块；接着分析了 ATSC 的父母管理系统的实现原理，设计了实现父母管理功能的软件模块；最后深入分析了 ATSC 隐藏字幕系统的原理和实现步骤，为隐藏字幕系统设计了软件解析模块。 测试结果表明，设计的 ATSC 制数字高清电视接收机能成功地实现数字电视的各项功能，软件具有
3、很好的健壮性，很好地完成了预期的目标。 关键词：关键词：数字电视，节目与系统信息协议，父母管理，隐藏字幕 II华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 Abstract DTV(digital TV) refers to the actual TV signal being transmitted digitally .DTV enables broadcasters to offer television with movie-quality picture and sound. It also offers greater multicasting and i
4、nteractive capabilities, so it is fast replacing analog TV. On the basis of HDTV architecture of ATSC standard，much research have been done on the components of the DTV,including back-end framework of hardware and software. A high definition TV set is built with the TVP9000 of TEXAS Instrument and F
5、LI8125 of GENESIS Microchip and a good example is given to show how to design a software framework for DTV. After deeply analyzing the basic principle used in DTV and ATV, a method is designed to communicate the DTV system with the ATV system,which is based on the I2C (inter integrated circuit ) bus
6、 ,and a mode is defined to share information between them.Much attention is paid to the design and implementation of the DTV system,firstly the process of parsing PSIP information of ATSC is discussed, then deep insight is put into the principle of parental control and a module of software for paren
7、tal control is designed ， at last, the stack for CC(closed caption) is discussed and a software module for display it is designed. Testing result indicates that the high definition receiver have a good performance on all services defined in DTV, besides, the software running in the system is robust
8、and the GUI is friendly to the user .In a word, it has accomplished the expected task very good. Keywords: Digital Television, Program and System Information Protocol, Parental Control，Closed Caption 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文
9、的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“” ） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期：
10、年 月 日 本 论 文 属1华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 1 绪论绪论 1.1 课题的研究背景课题的研究背景 通信与信息技术的迅猛发展将引发整个电视广播产业的变革，数字电视处于这一变革中的关键环节。伴随着电视广播的全面数字化，传统的电视媒体将在技术、功能上逐步与信息、通信领域的其它手段相互融合，从而形成全新的、庞大的数字电视产业。这一新兴产业已经引起全世界的广泛关注，各发达国家根据自己的国情，分别制定出由模拟电视向数字电视过渡的方案和产业目标。数字电视被各国视为新世纪的战略技术，数字电视成了引爆 IT 的又一大“热点”。 数字电视是指电视节目的采集、制
11、作、编辑、播出、传输、接收的全过程都采用数字技术的新一代电视1。数字电视的优点主要有三个方面，一是随着传输信号的数字化，它在数字信号质量和抗干扰能力上有极大的进步；二是传输效率高，同样的带宽资源能够传输更多的节目；三是在可提供节目的内容方面，数字电视已不局限于传统意义上的电视，可以提供更多的业务内容和节目附加信息，是真正意义上的信息平台2，因而它取代目前的模拟电视将是必然的趋势。数字电视利用 MPEG（Moving Picture Experts Group）标准中的各种图像格式，把现行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到大约 4.6921Mbps，其图像质量可以达到电视演播室的质量
12、水平或胶片质量水平，图像水平清晰度达到500-1200 线以上3。 为了在方兴未艾的数字电视领域抢占有利位置， 唯冠集团华中科技大学联合研究中心启动了 ATSC（Advanced Television Systems Committee，先进电视制式委员会）数字高清晰度电视 HDTV（High Definition Television）的研发项目。本项目主要是利用美国德州仪器公司（TI）的数字高清电视解决方案 TVP9000，来设计一款符合美国 ATSC 标准的数字高清晰度电视接收机。 本论文重点分析和讨论了 ATSC 数字电视标准，实现了基于 ATSC 标准的数字高清晰度电视软件架构。 2
13、华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 1.2 数字电视简介数字电视简介 将电视的视音频信号数字化后，数据量很大，不利于传输，因此数据压缩技术成为关键。实现数据压缩技术方法有两种：一是在信源编码过程中进行压缩，利用人类听觉、视觉效应去除信号中的冗余成分4，在不影响收听、收看效果的前提下尽量压缩数据率；二是改进信道编码，发展新的数字调制技术，提高单位频宽数据传送速率。 在信源编码方面， IEEE的MPEG专家组已发展制订了ISO/IEC11172(MPEG-1)和 ISO/IEC13818(MPEG-2)两项国际标准。数字电视使用 MPEG-2 进行信源编码，其支
14、持标准分辨率 SD （Standard Definition） 的 169 宽屏及高清晰度电视等多种格式，其码率可变，为 340Mbps。在信道编码方面，不同的数字电视标准有不同的选择方案。 1.3 数字电视的分类数字电视的分类 数字电视按照不同的分类方式，可以分为很多类。 按图像清晰度分类，数字电视包括数字高清晰度电视(HDTV)、数字标准清晰度电视（SDTV）和数字普通清晰度电视（LDTV)三种。HDTV 的图像水平清晰度大于800 线，图象质量可达到或接近 35mm 宽银幕电影的水平；SDTV 的图像水平清晰度大于 500 线，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图象质量为演播室水平；LD
15、TV的图像水平清晰度为 200-300 线，主要是对应现有 VCD 的分辨率量级5。 按信号传输方式分类，数字电视可分为地面无线传输数字电视(地面广播数字电视)、卫星传输数字电视(卫星数字电视)、有线传输数字电视(有线数字电视)三类6,7。 按照产品类型分类，数字电视可分为数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视接收机，本文将讨论一体化数字电视接收机的设计与实现。 按显示屏幕幅型比分类， 数字电视可分为 43 长宽比和 169 长宽比两种类型。 1.4 主要数字电视标准主要数字电视标准 1.4.1 美国数字电视标准美国数字电视标准 ATSC 美国地面电视广播迄今仍占其电视业务的一半以上，
16、因此，美国在发展高清晰3华华 中中 科科 技技 大大 学学 硕硕 士士 学学 位位 论论 文文 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8VSB8。 ATSC 数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面。最高为图像层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅型比和帧频。接着是图像压缩层，采用MPEG-2 压缩标准。再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中，采用MPEG-2 压缩标准。最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统，采用 Zenith 公司开发的 8-VSB 传输模式，在 6MHz 地面广播频道上可实现 19.3Mbps 的传输速率。ATSC 标准也包含适合有线电视系统高数据率的
