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1、一、什么是数字电视？ 数字电视是相对于模拟电视而言的。我们懂得，电视就是实时向远处传送可视的活动图像。具体的措施,是先把光的图像变成与其相应的电信号,运用电信号可以传得远的特点，实现向远处传送的目的。 （一)什么叫模拟电视？自然界的实际景物图象千差万异,无论从亮度层次上，色彩种类上，都是极丰富的。用电信号表达它,一定是一种可以取任意值的持续变化的电量。我们把这样直接与自然界实际图象相应的,持续变化的电信号称为模拟信号，就是模拟实际,与实际同样。用这种方式传送电视就是模拟电视。(二)什么是数字电视?先从用离散值代表模拟量谈起。举个例子,人的脚在一定尺度内，其长短分布是无限多种的，数值上是持续的。
2、就是多长的均有，这好比模拟量。但实际在工厂生产鞋的时候,并不是这样,而是仅使用一定数量的号码，就适应了整个人群不同尺寸的脚。只要选择接近的某些号码,就可以穿。这些尺寸不持续的号码,把持续的脚长“离散化”了,就是用离散量表达持续量,这种用离散量表达持续量的做法叫模拟量的数字化。数字电视,就是设想用离散的电量表达持续的电量,在电视信号的产生、传播、接受各个环节上，都使用离散数字来表达、解决。也就是说,数字电视是信源、信道、信宿三个环节上全面数字化的电视系统。信源指节目的产生：摄、录、编；信道指传播；信宿指接受、显示。 (三)数字电视由五个环节构成: 1、信源编码：就是把原始的模拟电视信号用数字编码
3、来表达，也称为数字化、模数转换(/D转换）。然后,进行压缩。数字电视信号源有三项：视频数据流、音频数据流和辅助数据流。辅助数据流涉及管理数据、有条件接受数据以及与节目有关的数据。 2、复用:就是把上述三项数据流合成一路。采用以“包”为单位的时分复用方式。一方面把上面说的三项数据流分割成一定长度的包(也称分组），在“包”的头部加上标记，作为辨别是 属于哪个流的标志，以便在接受时把它们区别开。然后把它们合流为单一的复用流。一种视频数据流、一种音频数据流、一种辅助数据流合成一套节目流。尔后，多套节目流再合成为传播流。3、信道编码和调制:上述数据流不适于在传播通道中传播。为了使信号适配于传播信道,减少
4、传播过程的差错，还需要对数据流进行必要的解决（再编码)，这种做法叫信道适配,也称为信道编码。它的作用重要是负责误码的检错和纠错。调制的作用是把基带数据流搬移到高频载波上去，把基带信号变成频带信号。使之可以在频分复用的模拟信道中 4、传播信道：有FC、数字干线、卫星、无线、存储介质等。 5、接受机:就是机顶盒,实现上述四项环节的逆过程,把从信道上接受的数据流还原成原始的模拟电视信号。 （四)如何把模拟电视信号数字化？ 、先要解决用离散数字来表达持续的模拟信号问题。打个比方：气温是逐渐变化的,每时每刻都在变化，因而它是随时间持续变化的模拟量。但观测气温不必每分每秒都测量,隔一定期间测一点画在坐标图
5、上,连一条线,就表达了气温的变化。如果时间间隔合适,这条线的形状与持续不间断测量的曲线形状会基本吻合，即,用离散量可以表达持续的模拟量。这种间隔测量的方式，叫做在持续变化的模拟量上的取样。这是把模拟信号数字化的第一步。 2、取样间隔多大合适? 一方面的原则是能基本如实的代表本来的持续模拟量。间隔太远了要漏去重要的信息,例如测气温，最高气温出目前每天的14:00，取样间隔太大,偏偏漏掉了1：00,就会发生大错。因而，取样间隔与信号性质有关，要符合奈奎斯特定理：即取样频率要不小于信号最高频率的二倍。这样抽取的样值就涉及了本来模拟信号的所有信息而不漏掉。例如电视亮度信号，最高频率是6Mhz，取样频率
6、就应当不小于6=12Mhz。取样的实现也简朴，让信号通过一种电子开关，开关每秒钟接通12M 次（固然每次接通时间都很短),就实现了在模拟信号中每秒取12 个离散了的样值。这些样值，不再是持续的了。取样的成果，仅是把模拟信号进行时间上的离散。样值的幅度，仍然是模拟取值的，具有持续的数值。必须在幅度值上也进行离散解决，才干实现不仅时间上离散，幅度值上也离散。对幅度值的离散，就是把幅度值提成若干级别，对不在级别线上的进行舍零取整解决，归到相邻的级别上去。这与我们买鞋是一种道理。这样,持续的幅度值就用离散化的有限个级别取代了，这个过程叫做量化。 、量化取多少个级别合适？ 级别多了好,但要付出的代价大。
7、理论和实际都证明,对电视图象信号，用个级别就可以了。取样、量化只是在时间和幅度上把信号的表达做到了离散化，还不是数字化。数字化的目的是用“0”和“1”两个数字码表达一切级别、量值。为什么要用“0”和“1”,不用09，就是由于“0”和“1”最容易用电量来表达。如,有电压是“1”，无电压是0“;开关接通是“1”，开关断开是“0，但“0”和“”只能表达两个级别,56 个级别怎么办？使用“0”“1”的排列构成码就解决了。这有如条码，条码只有黑、白两种条，但它们不同的组合可以编出无数的码，可以分别代表多种商品。例如,我们用8 位“”和“1”编成8 位码，000000、000001、0000010.11,
8、就有了25628 种不反复的码,表达25 个量。把量化后的信号，用“0”和“1”构成的码来表达,叫做编码。用数字编码表达量化的信号,模拟信号才算是真正数字化了。总的是，模拟数字化三个过程:取样、量化和编码。 二、有关数字压缩。 讨论压缩的必要性、也许性和压缩的措施。1、压缩的必要性下面的讨论会看到，通过取样、量化、编码后的电视信号信息量非常大。电视亮度信号的最高频率是6Mh，每个色差信号大最高频率为两个1.5Mh。根据奈奎斯特定理,亮度与色度信号的取样频率分别应当不小于12Mh和23hz=6Mhz。量化级别取56,需要8 位二进制编码。这样,传送一套电视节目,所需要的码率(每秒钟传送码的位数)
9、为（1+23）8144Mbit/s。传送这样高的速率，对我们目前一种频道M的带宽,实在是大得了不得。事实上取样频率是13.5Mhz,量化比特数是10,因而码率为70Mh。因此,要想使数字化节目真正能付之使用,必须对码率进行压缩。这就是数字电视信号压缩的必要性。2、压缩的也许性 数字电视信号之因此可以压缩，是由于电视信号存在着冗余。一方面是空间冗余。就是一幅画面内,各象素之间有很强的有关性。例如，蓝天,不必所有蓝天的每一种象素都传送一次，只传送一种象素就行,其他的，到接受点所有按第一种复制。这样一来就节省了大量信息,清除了冗余。另一方面是时间冗余。相邻两帧图像的内容也大体相似。我们可以不必每一帧
10、图像都传，例如只传送第一帧、在接受端，第三帧用第一帧预测产生，第二帧用第一、三两帧取平均产生,这又可以压缩码率。再次，是人的视觉冗余。运用人眼对图象高频细节、色度信号敏捷度低的特点进行压缩,把人眼本来看不到的信号取消，以节省码率。这就是信号压缩的也许性。 3、压缩的措施 压缩的措施，采用MPEG-2 原则。它针对图像上述几种冗余的特点，运用运动估值、离散余弦变换（D)、自适应量化和熵编码等技术（实际是某些算法）,实现对信号码率的压缩。把数字化后14Mbit/s 的码率压缩到6Mbt/s，仍然可以保持SV 的水平。并且压缩比可变,由C到HDV 级别都可以。目前数字有线电视使用的压缩级别是主级主类
11、：MPM，相称于SDT（原则清晰度电视720*56象素）水平。运动估值是为了消除相邻帧间的空间冗余。由于相邻的帧间,图象大量的数据是相似的,不必都所有传播，仅传递相邻帧的变化部分就可以了，这样就可以压缩了传播的数据量。离散余弦变换DC，是将信号由空间域变换到频域，使信号能量集中到低频率。自适应量化是针对DT而言,由于人眼的视觉对图象细节不敏感，故表达图象细节的高频部分可以压缩。自适应量化就是对DCT变换后的高频系数采用粗量化，对低频系数细量化。事实上是基于视觉冗余。熵编码，就是可变字长编码。给使用概率大的事件分派短字码,给使用概率小的事件分派长字码，最大限度的提高编码效率。 三、数据电视的传播
12、码流; 模拟电视信号通过/转换、压缩后,变成了由二进制脉冲构成的脉冲序列，叫做码流。 每一套节目有视频码流、音频码流，这些与模拟信号一一相应的码流称为基本流ES。为便于传播,实现时分复用,基本流S 必须“打包”，就是将顺序、持续传播的数据流按一定的时间长度进行分割，分割的小段叫做“包”,因而打包也称为分组。在每个包前加上包头，就构成了打包的基本流PES。传送一套节目有三种基本码流：视频、音频和相应的数据流,需要把它们组合到一起,叫做复用。复用的措施是时分复用。上述把同一节目的三种基本流复用到一起叫节目复用。复用后，根据需要可以形成节目流PS 和传播流TS。它们分别合用于不同的传播环境。包的长度
13、较长，且可变,合用于在良好的媒质里传播。T 包长是固定的，188 个字节,合用于容易出错的媒体中传播。在有线电视系统中传播的是传播流TS。T 包的包头,长 个字节，包头里最重要的要素是包辨认符PID，它标记该包是属于哪套节目的什么流。接着的是可变长度的适配域,背面是净荷,净荷携带实际内容。四、数字电视的特点。 与模拟电视相比，数字电视有如下特点: 数字信号传播噪声没有积累。我们懂得,模拟信号在传播的每个环节，都要加入噪声,如放大器,每级放大器的噪声都要加进去,放大后信号大了，C/ 低了。数字信号是一连串的“0”和“”脉冲序列,在传播过程中，侵入的噪声可以通过再生的措施清除。所谓再生解决，就是收
14、到信号后，不是直接放大,而是重新在有脉冲的位置制作一种形状完全相似的脉冲，恢复信号中脉冲的原样而清除了噪声。再生是基带数字传播抗干扰的重要手段。另一方面，数字传播技术有非常有效的纠错方式，如我们使用的R纠错，可以把误码率由10E-改善到10E12。因此,我们收看数字有线电视时,主观感觉最为明显的是画面清洁,没有杂波、雪花。从维修的角度，数字信号对/N 的规定也比模拟信号宽容。模拟信号CN=43d时可以得到 分的收看质量。数字电视C=31dB 就可以满意收看。事实上，整个网络中，数字信号的功率电平就是以比模拟电平低10B来传播的。 数字信号的传播和解决过程不存在非线性失真。 有较好的收视稳定性。
15、模拟电视的收看质量的劣化是渐变的，图像由好到坏有一种过程,令人讨厌。数字电视收看质量的劣化有“断崖效应”，只要有图像,质量就是好的，无 噪点,稳定。信号劣化，就立即马塞克，没有过渡。相对于模拟信号,给收看者以稳定的感觉。 模拟改数字后来,极大地释放了频率资源。 由于采用压缩率非常高的MPEG-2 压缩措施,使码率减少诸多,加上采用高效率的调制方式，可以在一种8Mhz的带宽里传送6套以上质量达到原则清晰度(DT）的节目。这给有线电视提供更多套节目,为实现NVO、VOD 提供资源。可以在现行传播体制下传播高清晰度电视(HD）。 数字信号容易解决,易于使用大规模集成电路和微型化,生产时设备一致性好，不必调节。容易大量使用软件，实现智能化操作。 对节目加扰、加密容易、可靠,保证商业运作。 五、 数字电视信号是如何在有线电视HFC网上传播的？ 模拟电视持续的电信号数字化后,变成了完全由“0”、“”构成的脉冲串(通过MEG2 编码形成由MPEG-2包构成的传播流）。直接把数字串在网络上传送,叫做基带传播（未经某种解决的数字信号称为基带信号)。它要占用从0 开始的无限带宽。但是我们目前的HFC网络，传播模拟电视信号是采用AM（残留边带调幅）频分复用方式传播的。就是说，每套电视节目先调制到一种指定的高频率载波上(采用残留边带调幅方式)
