《【精选】数字电视原理 第一章教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【精选】数字电视原理 第一章教案（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、简单介绍模拟电视，引入数字电视，阐述二者区别，数字电视的先进性，优点。1. 数字电视和高清晰度电视的概念1.1 模拟电视模拟电视制式是 20 世纪 4050 年代逐步研制和完善起来的，其图像传输采用隔行扫描方式，把一帧图像分成两场，第 1 场传输奇数行，称为奇数场，第 2 场传输偶数行，称为偶数场，在接收端将两场组合起来形成完整图像。用这种方法降低了视频信号传输的频带宽度，但也带来一些缺点。例如：1） 隔行扫描的两场必须能完美地组合在一起，若出现误差则图像清晰度会很低；2） 传输带宽一般为 6MHz 或 8MHz，图像清晰度不会很高；3） 模拟电视传输的是模拟信号，在传输过程中会产生噪声干扰，
2、而且不能在互联网中存储、转换及传输，难以适应目前的数字化需求。模拟电视节目的存储空间太大，保存节目录像带将是一个很大的负担。在现在这个信息化、数字化的时代，模拟电视已经不能满足需要，电视信号数字化成为电视发展的必然趋势，因此，人们开始更多地关注数字电视的研发。1.2 数字电视的概念。数字电视是数字电视系统的简称，是指采用数字技术将音频、视频和数据等信号进行信源编码、信道编码和调制等处理，经存储或实时广播后，供用户接收、播放的电视系统。也就是说将传统的模拟电视信号转换成二进制数字信号，然后进行处理、压缩、传输、存储和显示。解释：数字电视是一个系统，而数字电视机是指在不改变现行传输体制的前提下，对
3、视频信号和音频信号进行数字处理的电视接收机。前者是指一整套系统，后者仅是一种设备，是前者的一个分支。数字技术：是指借助一定的设备将图像、声音、文字等各种信息，转化为计算机能识别的二进制数字“0”和“1”后进行运算、加工、存储、传送、传播、还原的技术。在运算、存储等环节中要借助计算机对信息进行编码、压缩、解码等，因此也称为数码技术、计算机数字技术等。信源：信源编码：信源编码（source coding）是一种以提高通信有效性为目的而对信源符号进行的变换；为了减少或消除信源剩余度而进行的信源符号变换。最原始的信源编码就是莫尔斯电码，另外还有 ASCII 码和电报码都是信源编码。但现代通信应用中常见
4、的信源编码方式有：Huffman 编码、算术编码、L-Z 编码，这三种都是无损编码，另外还有一些有损的编码方式。信源编码的目标就是使信源减少冗余，更加有效、经济地传输，最常见的应用形式就是压缩。 信道：在两点之间用于收发信号的单向或双向通路。 信道编码（channel coding ）为了与信道的统计特性相匹配，并区分通路和提高通信的可靠性，而在信源编码的基础上，按一定规律加入一些新的监督码元，以实现纠错的编码。调制：是一种将信号注入载波，以此信号对载波加以调制的技术，以便将原始信号转变成适合传送的电波信号, 常用于无线电波的广播与通信、利用电话线的数据通信等各方面。调制的逆过程叫做解调，用以
5、解出原始的信号。讲到数字电视就不得不提到高清晰度电视。什么是 HDTV，特点是什么，举个例子。1.3 高清晰度电视高清晰度电视是一个透明的系统，一个视力正常的观众在观看距离为显示屏高度的 3 倍处所看到的图像的清晰度，与观看原始景物或表演的感觉相同。高清晰度电视特点： 图像清晰度高，在水平和垂直方向上均近似为现行模拟电视图像清晰度的 2 倍，图像分辨力为 19201080 像素(720576-SDTV)。 色域宽，扩大了彩色重现范围，色彩更加逼真。 （色域是对一种颜色进行编码的方法，也指一个技术系统能够产生的颜色的总和。就是指某种设备所能表达的颜色数量所构成的范围区域，即各种屏幕显示设备、打印
6、机或印刷设备所能表现的颜色范围。 ） 图像宽高比从常规电视的 4:3 变为 16:9，符合人眼的视觉特性，视野宽，临场感强。 配有高保真，多声道环绕立体声。2.数字电视的优点1) 可提高信号的传输质量，不会产生噪声累积，信号抗干扰能力大大增强，收视质量高（亮色串扰） 。 数字电视信号的传输不像模拟信号受在传输过程中噪声积累的影响，几乎完全不受噪声干扰，在接收端收看到的电视图像非常接近演播室水平。此外，数字电视的音频效果很好，可支持五声道的杜比数码（AC-3 ）5.1 环绕立体声家庭影院服务。2) 易于存储，可大大改善电视节目的保存质量和复制质量，理论上可进行无数次复制和长期保存。3) 增加节目
7、频道，充分利用频谱资源 。利用现有的一个 8MHz 带宽的电视频道，原来只能传输一套模拟频道的电视节目；而现在，可以传输 6-8 套 DVD 质量或 15-18 套 VCD 质量的数字电视节目。例如：现在传送 30 套模拟电视节目，如果全部改用数字电视技术传输，可传送约 200 套 DVD质量或 500 多套 VCD 质量的电视节目，充分利用了电视频道资源，可满足用户自由选择电视节目的个性化要求。4) 易于实现条件接收，开展各种综合业务。随着有线电视传输和用户接收的数字化，可以给用户提供多样化的服务，电视网站、交互电视、股票行情与分析、视频点播等新业务的开展将变得更加容易，用户将从单纯的收视者
8、变为积极的参加者。5) 便于控制和管理 因为数字电视具有独有的加密技术，运营商能方便的实现节目收费、控制节目收视等管理手段。原来的传统电视节目只要一发送出去，网内的用户都能收看；而数字电视则能控制哪些用户能收看或不能收看，哪些用户又能收看哪些不同的节目频道，从而完善了管理手段6) 便于数字处理和计算机处理 （能够利用数字处理技术产生各种特技形式，增强节目的艺术效果和视觉冲击力。 ）3.数字电视系统的组成数字电视前端、数字电视信号传输与分配网络、数字电视终端。数字节目制作平台是数字电视的信源部分（发送端） ，主要负责信源的编码与制作；数字电视信号传输平台是数字电视的信道部分（信道编码/ 存储）
9、，主要负责信号的传输与存储；负责电视接收终端是数字电视的信宿部分（接收端） ，主要负责数字视频、音频信号的接收。与传统模拟技术不同，数字电视从电视节目录制、播出到发射、接收，全部悉用数字编码与数字传输技术，并采用数字信号进行编码和解码来代替传统的模拟信号。 3.1 数字电视前端主要包括：信号采集设备、编码器、调制器、复用器、信号发射器。视频、音频信号信息量非常大，因此数字电视信号必须进行数据压缩编码才能进行存储或传输，信源编解码技术主要包括视频编解码与音频编解码两部分内容。视频编码技术主要作用是对连续图像进行压缩。音频编解码是实现对声音信息的压缩。3.2 数字电视信号传输与分配网络：国内数字电
10、视传输方式 卫星传输（DVB-S-QPSK）通过上传天线传输信号给广播卫星，再用接收天线接受信号，然后经过 DVB-S 机顶盒，显示电视信号。 有线传输（DVB-C-QAM）通过频道分配器分配频道，然后经由有线电视网将电视信号传输到家用电视上。 地面传输（DVB-T-COFDM） 地面电视广播系统4.数字电视系统的关键技术 重点4.1 数字电视系统的划分数字电视系统，从横向可划分为：数字电视节目制作（编辑）数字信号处理广播（传输）接收显示的端到端的系统。 数字电视节目制作设备主要有：数字摄像机、数字录像机、数字持技机、数字编辑机、数字字幕机和非线性编辑系统等； 用于数字信号处理的技术有：压缩编
11、码和解码技术、数据加扰和解扰、加密和解密技术； 信号传输的方式有；地面无线传输、有线(光缆) 传输、卫星广播等； 用于显示的设备有：阴极射线管显示器(CRT)、液晶显示器(LD)、等离子体显示器(PDP) 、投影显示 (包括前投、背投)等。从纵向来说是从物理传输协议中间件标准信息表示信息使用内容保护的一系列系统问题。4.2 关键技术信源编解码、传送复用、信道编解码、调制解调、中间件、条件接收及大屏幕显示技术是数字电视系统的技术核心。 信源编解码。 信源编码是对原始图像或声音信息的编码表示进行比特率压缩的过程。为了能在悠闲地频带内传送电视节目，必须对电视信号进行压缩处理。 传送复用。 从发送端信
12、息的流向，复用器把音频、视频、辅助数据的码流通过一个打包器打包（实际是数据分组） ，然后再复用合成单路串行的传输比特流，送给信道编码器及调制器。接收端与此过程相反。 信道编解码与调制解调。 经过信源编码和系统复接后生成的节目传送码流，通常需要通过某种传输媒介才能到达用户接收机。传输媒介可以是广播电视系统(如地面电视广播系统、卫星电视广播系统或有线电视广播系统)，也可以是电信网络系统，或存储媒介(如磁盘、光盘等)，这些传输媒介统称为传输信道。通常情况下，编码码流是不能或不适合直接通过传输信道进行传输的，必须经过某种处理，使之变成适合在规定信道中传输的形式。在通信原理上，这种处理称为信道编码与调制
13、。任何信号经过任何媒质传输都会失真，这些失真导致数字信号在传输过程中的误码，为了克服误码，针对不同的传输媒质必须设计不同的信道编码方案和调制方案。数字电视信道编码和调制解调的目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信号的抗干扰能力，信道编码后的基带信号经过调制，可送入各类通信中进行传输，数字电视的传输通道包括卫星传输、地面开路传输和有线传输三种。通过调制把传输信号放在载波上，为发射做好准备。调制要求适应信道性质，并尽可能地提高信道传输效率，而信道编码则需视信道条件，在信号中增加纠错码，相当于增加信号冗余度。【在数字电视系统中，除混合光纤同轴电缆（HFC）传输系统中主要采用高速数字调制技术外
14、，以下五种调制方式应用很广泛：1.正交幅度调制（QAM） ，调制效率高，要求传送途径的信噪比高，适合有线电视电缆传输；1.正交相移键控调制（QPSK） ，调制效率高，要求传送途径的信噪此低，适合卫星广播；3.残留边带调制（VSB） ，抗多径传播效应好（即消除重影响效果好） ，适合地面广播；4.辊码正交频分复用调制（COFDM） ，抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播；5.扩频调刊（Spread Spectrum Modulation） 。 】 中间件（Middleware）是一种将应用程序与底层的实时操作系统，硬件实现的技术细节隔离开来的软件环境，支持跨硬件平台和跨操作系统的软
15、件运行，使应用不依赖于特定的硬件平台和实时操作系统。 条件接收（Condition Access，CA）是一种技术手段，它只允许付费的授权用户使用某一业务，未经授权的用户不能使用。5.数字电视标准5.1 美国 ATSC 标准 (Advanced Television System Committee 高级电视制式委员会）ATSC 数字电视标准包括 HDTV、SDTV、数据广播、多声道环绕立体声和卫星直播等。其特点是强调覆盖范围和数据容量，并侧重于数字电视地面广播。ATSC 数字电视标准层级划分： 视频层：确定视频格式，包括图像分辨力，宽高比和帧频。 视频压缩层：采用 MPEG-2 视频压缩标准
16、 系统复用层：特定的数据被纳入不同的压缩包中，采用 MPEG-2 系统标准 传输层：确定数据传输的调制和信道编码方案。5.2 欧洲 DVB 标准 (Digital Video Broadcast，数字视频广播）DVB 主要目标是寻求一种能对所有信道都适用的通用数字电视技术。设计原则是使系统能灵活地传输 MPEG-2 视频、音频和其他码流，并要求兼容MPEG-2 标准，且使用统一的业务信息，采用统一的条件接收接口，统一的 RS 前向纠错码，以及得以进行数据广播等，形成通用的数字电视标准和系统。DVB 数字电视标准系列 DVB 广播传输系统（卫星、地面、有线等） DVB 基带附加信息系统（IRD 调谐、节目指南，以及图文、字幕、图标等） DVB 交互业务信息（交互业务网络独立协议、交互业务回传信道等） DVB 条件接收及接口标准（通用接口、与其他电信网络连接扩展接口等）5.3 日本 ISDB 标准 (Integrated Services Digital
