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1、广播电视数字基础,第一章 数字电视技术发展基本情况,数字电视:是指在电视信号产生后的处理、记录、传送、接收的过程中使用的都是数字信号。相应的设备称为数字电视设备。,一、数字电视有三种传输方式,地面无线电视广播有线电视广播卫星电视广播,a、地面数字电视世界各国都非常重视地面数字电视广播的发展。因为地面数字电视广播是公共服务，频率资源是社会的公共资源，是政府管理和控制的不可再生资源，数字电视广播发展会对信息制造业产生巨大的影响。,地面无线电视数字化,发展目标：公共服务、标清、高清固定接收、移动接收、,广播电台,地面光缆 微波,发射机1,发射机2,发射机3,地面无线广播数字化,数字声音广播（DAB）
2、 调幅广播数字化（DRM）,地面数字电视广播传输标准,国际上形成了四种不同的地面数字电视广播传输标准：美国ATSC、欧州DVB-T、日本ISDB-T。2006年8月18日我国颁布地面数字电视传输标准数字电视地面传输系统帧结构、信道编码和调制技术规范GB20600-2006，并将从2007年8月1日起正式实施。,b、有线数字电视模拟技术的有线电视网率先进入了数字化时代，从2003年起，我国已在49个城市开展了有线数字电视试点工作，探索出了数字化整体转换的“青岛模式”，目前，青岛、杭州、深圳等100多个城市已经实现了全市用户的数字化。今后五年，全国城市的有线电视将全部完成数字化整体转换。,数字化后
3、：有线数字电视将向多媒体、宽带综合业务、双向交互多功能方向发展，并成为国家信息化建设的重要组成部分。,C、卫星数字电视 国际上，数字电视广播以卫星电视广播为突破口，逐步带动有线数字化和地面数字化。我国1996年中央电视台采用数字卫星电视信号传输系统开始，目前通过卫星传输的电视信号全部都是数字电视信号。,随着大功率卫星制造技术和数字压缩技术的发展，卫星直播数字电视系统已进入实用，并具有覆盖广、抗干扰、方便接收的特点。,2007年我国将要发射的卫星直播数字电视系统，其上行专用频段为17.3-17.8GHz，下行专用频段为11.7-12.2GHz，电波采用圆极化方式，用户使用直径50厘米左右的小口径
4、天线和一台卫星接收机就可很好地接收上百套广播电视节目。,上行站,电台、电视台,地面光缆、微波,2006年底发射我国直播卫星我国专用调制技术ABS-S首先用于村村通节目源 不加密传输中央和各省卫视节目,集体接收,个体接收,卫星直播广播电视,d、高清晰度电视无论是在模拟电视还是数字电视中，高清晰度电视都是一项非常重要业务。按照国际电联的定义，高清电视是指在屏幕高度3倍的距离观看高清电视时应有身临其境的感觉。（普通电视为6倍）,高清晰度电视图象的宽高比为16：9，人眼的水平视角要达到30度，声音需采用多路环绕立体声，使观众感受到家庭影院的效果。,二、电视发展趋势,数字电视已经成为电视发展不可动摇的必
5、然方向。我国数字电视发展将实施“三步走”的战略： 2003年开始推进有线数字化2006年发展卫星直播电视广播2008年全面发展地面数字电视广播2015年关闭模拟电视,数字化使电视机成为家庭多媒体信息终端,三、广电数字化意义重大,使电视机成为集公共传播、信息服务、文化娱乐于一体的多媒体信息终端 . 实现千家万户、人人享用、安全可控的信息化是符合我国国情的、用较短时间、用较低成本跨越数字鸿沟的有效途径. 在“三网融合”中发挥重要作用. 带动文化、教育、媒体、服务等行业的发展. 形成新的文化娱乐消费市场. 带动媒体产业、信息产业、电子产品制造业等民族工业的发展. 推动广播电视的发展和改革.,广播电视
6、数字化产生的深刻变革 1、图像和声音质量提高：数字电视只要接收端能接收到，图像质量就较好。 2、服务方式改进：不仅可以向大众提供“广播”服务，还可对特定人群提供丰富多彩的专业化、多样化、对象化节目，提供端到端的个性化“窄播”服务，不仅提供单向节目服务，还可提供个性化的互动和点播。,3、盈利模式改变：数字电视所形成的商务服务平台，可以开展电视购物、商务信息发布、付费电视、点播服务和电视彩信、短信服务等多种服务。利用这一平台还可完成交纳水、电、煤气费，股票交易等多种金融服务。 4、发展空间拓宽：数字化后，频道资源极大丰富，使广播电视的业务范围不断延伸，从单一服务向综合服务发展,5、接收方式变化：广
7、播电视数字化以后，人们可随时随地收看电视节目。 6、广播电视数字化是我国信息化的最佳途径：普通电视加装机顶盒后就成为家庭的多媒体信息终端，成为我国信息化最经济、最便捷的载体最普及的工具。我国计算机普及率城镇为33%、农村为2%，彩电普及率城镇为133%、农村为75%广播电视数字化是一项惠及千家万户的民心工程，是用较短时间、较低成本跨越数字鸿沟，推进信息化的有效途径。,第二章 广播电视数字化基础知识,* 数字技术与模拟技术的本质区别：数字信号是用“0”和“1”两个数值通过不同的组合表示声音和图象的变化，数字处理的本质是信息再生而不是处理收到的信号波形。由于只有“0”和“1”两个值，即使传输通道受
8、到很大干扰，仍能判断原来发送的信息是“0”还是“1”，只要恢复的信息没有错，接收端就能还原出和发送端一样质量的图象和声音。,1、 数字技术与模拟技术相比有明显的优点： 抗干扰，多次处理质量损失小；传输效率高，节省资源；可以融合多种业务；便于存储、检索、共享；易于大规模集成，成本低，可快速处理复杂问题；易于精确管理，提供优质服务。数字化是一场技术的变革，将改变传统的生产方式，提供更广阔的发展空间。,2、数字系统基本处理环节：首先是原始视音频和数据的数字化，即用“0”和“1”表示模拟信号；视音频和数据的压缩，即通过一定的手段减少原始信号源中的“0”和“1”的总数但不影响信号还原后的效果；信道编码，
9、即对卫星、有线、地面三种主要的不同传输通道，针对拟传输的信号预先进行有针对性的处理。接收端根据不同传输通道所做的处理进行解调然后解包、解压缩，最后用电视机或其他的接收设备接收。,一、模拟信号的数字化：模拟信号的数字化要经过三个步骤： 取样、量化、编码。取样是指每隔一定时间记录一个模拟信号当时的数值，只要在接收端恢复同样的值，经过处理就和原来的信号没有区别。量化是指用一定精度测量出每个样值的大小，比如测出的值为4，6；编码就用“0”和“1”二进制数字表示这个值，如用0100表示4，用0110表示6；这样原来的模拟信号4、6就变成了0100 0110表示的信号了。,（b）量化编码,（3）几个名词,
10、信号带宽B抽样频率fs、抽样周期T信号动态范围A量化级差、量化级数N、量化比特数n相互之间关系N=A / ,1、比特（bit） 英文binary digit的简写译音。直译二进制数字。二进制数字一位=1bit.数字通信中，还是信息量的度量单位，用来表示信息和大小量的单位。k bit所含信息量可反映2k个状态。N进制与2进制的关系：n（bit）=log2N,* 常见术语,衡量通信系统的传输速率，表示有效性的指标。它表示单位时间内传送码元(比特)的数目。比特率：用Rb表示。单位： bit/s、 bps (bit per second)Rb=fsn数码率：用RB表示 。单位：波特B（Baud）N进制
11、下两者之间的关系：Rb=RBlog2 N,2、数码率（比特率）,衡量通信系统有效性的一个重要指标。它表示单位时间、单位频带内传输信息量的多少。即单位频带所能实现的信息速率（比特率）。单位：bit/shz 。常用来衡量调制方式效率。,3、 频带利用率,衡量通信系统可靠性的一个重要指标。,4、误码率Pe（误比特率Pb）,分量信号：Y色度信号： CR=0.713(R-Y)CB=0.564(B-Y),* 数字电视格式,高档级的演播室标准。 Y：fs=13.5=3.3754（Mhz） 分辨力：720576 CR、CB：fs=13.5=3.3754（Mhz） 分辨力：720576,1、4：4：4 格式,2
12、、4：2：2格式（CCIR.601）,演播室节目制作标准 Y：fs=13.5=3.3754（Mhz） 分辨力：720576 CR、CB：fs=6.75=3.3752（Mhz） 分辨力：360576,3、4：2：0格式,十分重要的格式，即MPEG-2（MPML）。 Y：fs=13.5=3.3754（Mhz） 分辨力：720576 CR、CB：fs=6.75=3.3752（Mhz） 分辨力：360288,4、2：1：1格式（SIF格式）,MPEG-1标准，我国流行的VCD所采用的格式。 Y：fs=6.75=3.3752（Mhz） 分辨力：360288 CR、CB：fs=3.3751（Mhz） 分辨
13、力：180144,4、2：1：1格式（SIF格式）,MPEG-1标准，我国流行的VCD所采用的格式。 Y：fs=6.75=3.3752（Mhz） 分辨力：360288 CR、CB：fs=3.3751（Mhz） 分辨力：180144,数字电视广播系统的组成及关键技术,二、数字电视的信源编码电视信号在获取后经过的第一个处理环节就是信源编码。信源编码是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码率和带宽，实现信号有效传输的目的。因此压缩编码的技术与标准成为信源编码的核心。,码率压缩主要是使用多种手段提高传输效率，如减少静止图象的重复发送和减少运动部分的重复发送等。一秒钟的静止图象就是25幅相同
14、图象由于数字处理可以对图象进行存储，因此只需传送1幅图象，其他24幅图象可以在接收端利用存储的图象重复显示。对于运动图象来说，每幅图象都不太一样，但图象中运动部分通常变化不大只是位置的移动，这时第一次只要分别传送运动部分和背景，后面再传输运动部分在各画面中的座标，就可以在接收端组合出不同运动位置的图象，这样就大大节省了传输码率。,20世纪90年代以来，各种压缩编码的国际标准相继推出，其中MPEG2是专为数字电视 （包括标准数字电视和数字高清晰度电视）制定的压缩编码标准。MPEG2压缩编码输出 的码流作为数字电视信源编码的标准输出码流已被广泛认可。,20世纪90年代以来，各种压缩编码的国际标准相
15、继推出，其中MPEG2是专为数字电视（包括标准数字电视和数字高清晰度电视）制定的压缩编码标准。MPEG2压缩编码输出的码流作为数字电视信源编码的标准输出码流已被广泛认可。,MPEG压缩标准,MPEG（Moving Picture Expert Group）意思是“运动图像专家组”，这个专家组的任务是给用于数字储存介质、电视广播和通信的运动图像和它的伴音制定一种通用的编码方法。,符合这种编码方法的视频可以作为计算机数据的形式加以管理，可以存储于各种存储媒体，可以在现有的或将来的网络上进行传送和接收，也可以在现有和将来的广播频道中进行分配。,MPEG中的关键压缩技术有三个：DCT、运动补偿和Huf
16、fman编码。DCT大大减小了图像的空间冗余度，运动补偿则大大减小了时间冗余度，而Huffman编码则在信息表示方面大大减小了冗余度。,1、MPEG中的三个关键压缩技术,1）DCT变换 同傅立叶分析中任何信号可以分解成基波和不同幅度的谐波的组合具有相同的物理意义，任何像块都可以看成由64个不同幅度的基本图像的组合，这64个系数代表64个基本图像的“加权”值。如果子像块样值 f(i, j) 为88的矩阵时，经DCT变换后的频域系数 F(u, v) 也为88的矩阵。此矩阵的左上角系数 F(0, 0) 相对于子像块的直流系数，其余的 F(u, v) 均表示交流系数。频率系数 F(u, v) 的绝对值代表空间频域上频谱的能量分布，而负号表示相位相反。绝大部分能量集中在直流分量和少数的低频成分上。,
