數(shù)字電視標準

1、數(shù)字電視標準概述一、什么是數(shù)字電視 數(shù)字電視(Digital TV)是從電視信號的采集、編輯、傳播、接收整個廣播鏈路數(shù)字化的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)。數(shù)字電視利用MPEG標準中的各種圖像格式，把現(xiàn)行模擬電視制式下的圖像、伴音信號的平均碼率壓縮到大約4.6921Mbps，其圖像質(zhì)量可以達到電視演播室的質(zhì)量水平，膠片質(zhì)量水平，圖像水平清晰度達到5001200線以上，并采用AC3聲音信號壓縮技術(shù)，傳輸5.1聲道的環(huán)繞聲信號。 二、數(shù)字電視的分類 1. 按清圖像晰度分類，數(shù)字電視包括數(shù)字高清晰度電視(HDTV)、數(shù)字標準清晰度電視(SDTV)和數(shù)字普通清晰度電視(LDTV)三種。HDTV的圖像水平清晰度大于8

2、00線，圖象質(zhì)量可達到或接近35mm寬銀幕電影的水平；SDTV的圖像水平清晰度大于500線，主要是對應現(xiàn)有電視的分辨率量級，其圖象質(zhì)量為演播室水平；LDTV的圖像水平清晰度為200-300線，主要是對應現(xiàn)有VCD的分辨率量級。 2. 按信號傳輸方式分類，數(shù)字電視可分為地面無線傳輸數(shù)字電視(地面數(shù)字電視)、衛(wèi)星傳輸數(shù)字電視(衛(wèi)星數(shù)字電視)、有線傳輸數(shù)字電視(有線數(shù)字電視)三類。 3. 按照產(chǎn)品類型分類，數(shù)字電視可分為數(shù)字電視顯示器、數(shù)字電視機頂盒和一體化數(shù)字電視接收機。 4. 按顯示屏幕幅型比分類，數(shù)字電視可分為43幅型比和169幅型比兩種類型。 三、數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及標準 1、數(shù)字電視的

3、信源編解碼技術(shù) · 視頻編解碼技術(shù) 數(shù)字電視尤其數(shù)字高清晰度電視與模擬電視相比，在實現(xiàn)過程中，最為困難的部分就是對視頻信號的壓縮。在1920×1080顯示格式下，數(shù)字化后的碼率在傳輸中高達995Mbit/s，這比現(xiàn)行模擬電視的傳輸信息量大得多。因而數(shù)字電視的圖像不能象模擬電視的圖像那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。視頻編碼技術(shù)主要功能是完成圖像的壓縮，使數(shù)字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為2030Mbit/s。 · 音頻編解碼技術(shù) 與視頻編解碼相同，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號數(shù)字化后，信息量比模擬傳輸狀態(tài)大得多，因而數(shù)字電視的

4、聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。 · 信源編解碼的相關(guān)標準 國際上對數(shù)字圖像編碼曾制訂了三種標準，分別是主要用于電視會議的H.261、主要用于靜止圖像的JPMG標準和主要用于連續(xù)圖像的MPEG標準。 在HDTV視頻壓縮編解碼標準方面，美國、歐洲和日本沒有分歧，都采用MPEG-2標準。MPEG壓縮后的信息可以供計算機處理，也可以在現(xiàn)有和將來的電視廣播頻道中進行分配。在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2標準；美國采納了杜比(Dolby)公司的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。但隨著技術(shù)的進步，1994年完成的MPEG-2隨著技術(shù)的進步現(xiàn)在顯得越

5、來越落后，國際上正在考慮用MPEG-4 AVC來代替目前的MPEG-2。 中國方面，中國的數(shù)字音視頻編解碼標準工作組制定了面向數(shù)字電視和高清激光視盤播放機的AVS標準。該標準據(jù)稱具有自主知識產(chǎn)權(quán)，與MPEG-2標準完全兼容，也可以兼容MPEG-4 AVC/ H.264國際標準基本層，其壓縮水平據(jù)稱可達到MPEG-2標準的2-3倍，而與MPEG-4 AVC相比，AVS更加簡潔的設計降低了芯片實現(xiàn)的復雜度。 2、數(shù)字電視的復用系統(tǒng) 數(shù)字電視的復用系統(tǒng)是HDTV的關(guān)鍵部分之一。從發(fā)送端信息的流向來看，它將視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)等編碼器送來的數(shù)據(jù)比特流，經(jīng)處理復合成單路串行的比特流，送給信道編碼及調(diào)制。

6、接受端與此過程正好相反。在HDTV復用傳輸標準方面，美國、歐洲、日本沒有分歧，都采用了MPEG-2 標準。美國已有MPEG-2解復用的專用芯片。 3、數(shù)字電視的信道編解碼及調(diào)制解調(diào) 數(shù)字電視信道編解碼及調(diào)制解調(diào)的目的是通過糾錯編碼、網(wǎng)格編碼、均衡等技術(shù)提高信號的抗干擾能力，通過調(diào)制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發(fā)射做好準備。目前所說的各國數(shù)字電視的制式，標準不能統(tǒng)一，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術(shù)的不同，帶寬的不同，尤其是調(diào)制方式的不同。 數(shù)字傳輸?shù)某Ｓ谜{(diào)制方式： · 正交振幅調(diào)制(QAM)：調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線電視電纜傳輸。 

7、3; 鍵控移相調(diào)制(QPSK)：調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛(wèi)星廣播。 · 殘留邊帶調(diào)制(VSB)：抗多徑傳播效應好（即消除重影效果好），適合地面廣播。 · 編碼正交頻分調(diào)制(COFDM)：抗多徑傳播效應和同頻干擾好，適合地面廣播和同頻網(wǎng)廣播。 四、世界上現(xiàn)有的主要數(shù)字電視標準 1、美國數(shù)字電視標準ATSC 美國地面電視廣播迄今仍占其電視業(yè)務的一半以上，因此，美國在發(fā)展高清晰度電視時首先考慮的是如何通過地面廣播網(wǎng)進行傳播，并提出了以數(shù)字高清晰度電視為基礎的標準-ATSC（Advanced Television System Committee先進電視制式委員會）

8、。美國HDTV地面廣播頻道的帶寬為6MHZ，調(diào)制采用8VSB。預計美國的衛(wèi)星廣播電視會采用QPSK調(diào)制，有線電視會采用QAM或VSB調(diào)制。 ATSC數(shù)字電視標準由四個分離的層級組成，層級之間有清晰的界面。最高為圖像層，確定圖像的形式，包括象素陣列、幅型比和幀頻。接著是圖像壓縮層，采用MPEG-2壓縮標準。再下來是系統(tǒng)復用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的壓縮包中，采用MPEG-2壓縮標準。最后是傳輸層，確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制和信道編碼方案。對于地面廣播系統(tǒng)，采用Zenith公司開發(fā)的8-VSB傳輸模式，在6MHz地面廣播頻道上可實現(xiàn)19.3Mb/s的傳輸速率。該標準也包含適合有線電視系統(tǒng)高數(shù)據(jù)率的16-V

9、SB傳輸模式，可在6MHz有線電視信道中實現(xiàn)38.6Mb/s的傳輸速率。 下面兩層共同承擔普通數(shù)據(jù)的傳輸。上面兩層確定在普通數(shù)據(jù)傳輸基礎上運行的特定配置，如HDTV或SDTV；還確定ATSC標準支持的具體圖像格式，共有18種(HDTV 6種、SDTV 12種)，其中14種采用逐行掃描方式。 在6種HDTV格式中，因為1920×1080格式不適合在6MHz信道內(nèi)以60幀/秒進行逐行掃描，故以隔行掃描取代之。SDTV的640×480圖像格式與計算機的VGA格式相同，保證了與計算機的適用性。在12種SDTV格式中，有9種采用逐行掃描，保留3種為隔行掃描方式以適應現(xiàn)有的視頻系統(tǒng)。

10、另外，ATSC還開發(fā)并通過了可為采用50Hz幀頻的國家使用的另行標準。HDTV格式的象素陣列相同，但幀頻為25Hz和50Hz；SDTV格式的垂直分辨率為576行，水平分辨率則不同；也包含352×288格式，適應必要的窗口設置。 2、歐洲數(shù)字電視標準DVB 歐洲數(shù)字電視標準為DVB，即Digital Video Broadcasting，數(shù)字視頻廣播。從1995年起，歐洲陸續(xù)發(fā)布了數(shù)字電視地面廣播(DVB-T)、數(shù)字電視衛(wèi)星廣播(DVB-S)、數(shù)字電視有線廣播(DVB-C)的標準。歐洲數(shù)字電視首先考慮的是衛(wèi)星信道，采用QPSK調(diào)制。歐洲地面廣播數(shù)字電視采用COFDM調(diào)制，8M帶寬。歐洲

11、有線數(shù)字電視采用QAM調(diào)制。 · DVB-T(ETS 300 744) 為數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標準。這是最復雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字電視發(fā)射的傳輸容量，理論上與有線電視系統(tǒng)相當，本地區(qū)覆蓋好。采用編碼正交頻分復用(COFDM)調(diào)制方式，在8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目，傳輸質(zhì)量高；但其接收費用高。 · DVB-S(ETS 300 421) 為數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標準。衛(wèi)星傳輸具有覆蓋面廣、節(jié)目容量大等特點。數(shù)據(jù)流的調(diào)制采用四相相移鍵控調(diào)制(QPSK)方式，工作頻率為11/12GHz。在使用MPEG-2MPML格式時，用戶端若達到CCIR 601演播室質(zhì)量，碼率為9Mb/s

12、；達到PAL質(zhì)量，碼率為5Mb/s。一個54MHz轉(zhuǎn)發(fā)器傳送速率可達68Mb/s，可用于多套節(jié)目的復用。DVB-S標準幾乎為所有的衛(wèi)星廣播數(shù)字電視系統(tǒng)所采用。我國也選用了DVB-S標準。 · DVB-C(ETS 300 429) 為數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)標準。它具有16、32、64QAM(正交調(diào)幅)三種調(diào)制方式，工作頻率在10GHz以下。采用64QAM時，一個PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，可用于多套節(jié)目的復用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機頂盒。 3、日本數(shù)字電視的標準ISDB 日本數(shù)字電視首先考慮的是衛(wèi)星信道，采用QPSK調(diào)制。并在1999年發(fā)布了數(shù)

13、字電視的標準-ISDB。ISDB是日本的DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 數(shù)字廣播專家組)制訂的數(shù)字廣播系統(tǒng)標準，它利用一種已經(jīng)標準化的復用方案在一個普通的傳輸信道上發(fā)送各種不同種類的信號，同時已經(jīng)復用的信號也可以通過各種不同的傳輸信道發(fā)送出去。ISDB具有柔軟性、擴展性、共通性等特點，可以靈活地集成和發(fā)送多節(jié)目的電視和其它數(shù)據(jù)業(yè)務。 4、DVB與ATSC的比較 歐洲D(zhuǎn)VB標準和美國ATSC標準的主要區(qū)別如下： · 方形像素：在ATSC標準中采納了“方形像素”(Square Picture Eelements),因為它們更加適合于計算機

14、；而DVB標準最初沒有采納，最近也采納了。此外，范圍廣泛的視頻圖像格式也被DVB采納，而ATSC對此則不作強制性規(guī)定。 · 系統(tǒng)層和視頻編碼：DVB和ATSC標準都采納MPEG-2標準的系統(tǒng)層和視頻編碼，但是，由于MPEG-2標準并未對視頻算法作詳細規(guī)定，因而實施方案可以不同，與兩個標準都無關(guān)。 · 音頻編碼：DVB標準采納了MPEG-2的音頻壓縮算法；而ATSC標準則采納了AC-3的音頻壓縮算法。 · 信道編碼：兩者的擾碼器（Radomizers）采用不同的多項式；兩者的里德所羅門前向糾錯（FEC）編碼采用不同的冗余度，DVB標準用16B，而ATSC標準用功20

15、B；兩者的交織過程(Interleaving)不同； 在DVB標準中網(wǎng)格編碼（Trellix coding）有可選的不同速率，而在ATSC標準中地面廣播采用固定的2/3速率的網(wǎng)格編碼，有線電視則不需采用網(wǎng)格編碼。 · 調(diào)制技術(shù)：衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中DVB標準采用QPSK，而ATSC標準不涉及衛(wèi)星廣播。有線電視系統(tǒng)中DVB標準采用任選的16/32/64QAM，而ATSC標準采用16VSB，兩者完全不同。地面廣播系統(tǒng)中DVB標準采用具有QPSK、16QAM或64QAM的COFDM（2K個或8K個載波）；而ATSC標準采用8VSB。 5、三種數(shù)字地面廣播系統(tǒng)的比較 ISDB-T和歐洲的DVB-T

16、非常類似,可以說是經(jīng)修改的歐洲方案,傳輸方案仍是COFDM,使用的編碼方式相同,調(diào)制方法也相同,也分為2K和8K兩種模式。因為日本電視射頻帶寬為6MHz,所以載波數(shù)、載波間隔有所差別。ISDB-T與DVB-T、ATSC ATV的比較如下： 6、DVB、ATSC和ISDB成員近況 據(jù)悉，DVB成員已經(jīng)達到265個(來自35個國家和地區(qū))，主要集中在歐洲并遍及世界各地，我國的廣播科學研究院和TCL電子集團也在其中。ATSC成員30個，其中有美國國內(nèi)成員20個、來自阿根廷、法國、韓國等7個國家的成員10個，中國的廣播科學研究院也參加了ATSC組織。ISDB籌劃指導委員會委員17個，其他成員23個，其

17、成員都是日本國內(nèi)的電子公司和廣播機構(gòu)。 五、中國的數(shù)字電視標準 1、中國的衛(wèi)星數(shù)字電視標準 中國衛(wèi)星數(shù)字電視采用QPSK調(diào)制方式，與歐洲、美國和日本采用的標準相同。由于中國限制個人直接接收衛(wèi)星數(shù)字電視節(jié)目，所以目前是由有線電視臺集中接收數(shù)字電視信號，并將其轉(zhuǎn)化為模擬信號通過有線網(wǎng)絡傳輸給廣大用戶收看的。 2、中國的有線數(shù)字電視標準 中國有線數(shù)字電視的標準還在報批過程中，預計采用QAM調(diào)制方式，與歐洲、美國和日本相同。中國有線數(shù)字電視的發(fā)展基礎較好，且播出所需的投入成本較小，已經(jīng)在部分大中型城市試播。有線數(shù)字電視因不受國家政策限制，有可能會得到很快推廣。 3、中國的地面數(shù)字電視標準 數(shù)字電視地面

18、廣播與數(shù)字衛(wèi)星廣播相較，有容易普及、接收價格低廉的特點；與數(shù)字有線電視廣播相較，則較不易受城市施工建設、自然災害、戰(zhàn)爭等因素造成的網(wǎng)絡中斷影響。因此，在傳輸狀況、應用需求等方面，地面?zhèn)鬏敺绞礁訌碗s，全球各地在地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)方案的選擇上爭議也最大。 自2001年4月起，中國國家廣電總局便開放數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的規(guī)格建議書的提交；并已在2001年10月開始在北京、上海及深圳三地進行數(shù)字地面廣播標準的測試工作，在2002年至2003年間測試完成之后，開始進行最后標準的制定，目前還在制定過程之中。 目前中國各方面提交的地面數(shù)字電視標準提案共5套，分別是： · 國家HDTV總體組(The

19、 HDTV Technical Executive Experts Group)一號提案：高級數(shù)字電視廣播系統(tǒng)(ADTB-T)； · 國家HDTV總體組(The HDTV Technical Executive Experts Group)二號提案：數(shù)字電視地面廣播系統(tǒng)(BDB-T/OFDM)； · 廣電總局廣播科學研究院(Academy of Broadcasting Science, State Administration of Radio, Film and TV)的射頻子帶分割雙載波混合調(diào)變系統(tǒng)(CDTB-T)； · 清華大學(Tsinghua Univ

20、ersity)地面數(shù)字多媒體電視廣播傳輸協(xié)議(TDS-OFDM based DMB-T)； · 成都電子科技大學(Chengdu Electronic Technology University)的同步多載波擴頻地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)(SMCC/COFDM)。 目前，這五種標準中，呈現(xiàn)出清華大學與上海交大的兩種標準對壘之勢。 清華大學的DMB-T標準 該標準在OFDM(正交頻分復用)的保護間隔(Guard Interval)中，去掉了導頻部分，復用同步頭。該同步頭利用DSS(直接擴散方式，擴散符號使用的是PN系列)，提高了靈敏度，有利于汽車等移動狀態(tài)下接收信號。與歐洲方式相比，靈敏度提

21、高了10%左右，信噪比的要求也可以降低到-20dB。同時信號的傳輸效率也提高了10%。 清華DMBT協(xié)議簡介 · DMB-T (Terrestrial Digital Multimedia/Teelevision Broadcasting) 基于 TDS-OFDM (Time Domain Synchronous -Orthogonal Frequency Division Multiplexing)調(diào)制技術(shù) · 分級的幀結(jié)構(gòu) · 強糾錯編碼技術(shù) · 靈活的信道調(diào)制技術(shù) · OFDM 3780 個子載波，QPSKQAM?？苟鄰胶投嗥绽招?，支持

22、單頻網(wǎng) · 高效可靠的時域同步技術(shù) · 幀同步：Walsh 編碼的PN序列，QPSK調(diào)制?？煽客剑咀R別，終端定位和絕對時間同步，只接收需要信息，達到省電便攜和移動的條件和目的 · 準確快速的信道估計技術(shù) · 便于實現(xiàn)的快速算法 清華DMB-T方案的技術(shù)特點 · 具有自主知識產(chǎn)權(quán)（目前已有19個專利） · 信道容量大 (最高每秒 32兆位， 適于高清晰度電視廣播) · 接收靈敏度高 (簡單天線可以收視， 適于便攜式接收機) · 同步恢復快（小于5ms），信道估計準確，抗干擾能力強（24dB擴頻增益），克服數(shù)字電

23、視的懸崖效應，支持數(shù)據(jù)廣播 · 能夠抗靜態(tài)多徑 (簡單天線接收)和動態(tài)多徑干擾 (適于運動環(huán)境下接收) · 能夠抗各種家電脈沖干擾 · 頻率規(guī)劃效率高（支持同頻網(wǎng)，可用低發(fā)射功率覆蓋大范圍） · 采用分級編碼技術(shù)，使標清和高清電視信號傳輸?shù)玫郊嫒?· 采用了擴頻技術(shù)，大大提高了時域信號同步性能 · 在傳輸系統(tǒng)的信號調(diào)制和糾錯編碼兩大部分都有創(chuàng)新 · 整體性能優(yōu)于現(xiàn)有數(shù)字電視傳輸系統(tǒng) · 具有可擴展性（交互式多媒體廣播、蜂窩式廣播網(wǎng)，等等） 上海交大的ADTB-T標準 ADTB-T是一種“單載波”方案，采用4位或16

24、位QAM變調(diào)方式，并在其中融入了獨特的平均化技術(shù)，使用8MHz帶寬，擁有5Mbit/s、10Mbit/s、20Mbit/s三種傳輸模式。目前正在開發(fā)第4代接收樣機，同時正在進行高速移動接收試驗。 關(guān)于移動接收信號的性能，據(jù)稱超過了DVB-T。關(guān)于所需的靈敏度，據(jù)悉為-82dBm(最大20Mbit/秒)-92dBm(最大5Mbit/秒)。 其主要的技術(shù)組成和特點包括： · 有效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：滿足靈活的綜合數(shù)字業(yè)務和抗干擾要求 · 單載波調(diào)制技術(shù)：4/16/64O-QAM · 雙導頻輔助同步技術(shù)：穩(wěn)健的上下導頻輔助同步系統(tǒng) · 優(yōu)秀的信道編解碼技術(shù)：級聯(lián)的交織

25、內(nèi)外碼FEC · 強大的對抗信道衰落的均衡技術(shù)：0dB多經(jīng)和前、后向回波 · 更多高效的接收處理技術(shù)：普通高頻頭復雜的數(shù)字信號處理 · 大容量移動接收：移動條件下最高速率可達12Mbps ADTB-T核心技術(shù)與創(chuàng)新點： · 首次實現(xiàn)大容量（12Mbps）的高速移動接收 · 首次實現(xiàn)單載波的單頻網(wǎng)技術(shù) · 提供了高/中/低碼率業(yè)務混合傳輸?shù)目赡苄?· 穩(wěn)定可靠的固定接收性能，兼容有線接收 · 信號的峰均比低，載噪比門限低，有利于頻譜規(guī)劃，作到更好的信號覆蓋 · 對抗相位噪聲的能力強 · 跟蹤快速變

26、化信道的能力強 · 采用雙導頻信號，載波恢復和時鐘恢復更穩(wěn)健，可靠 · 取得近20項發(fā)明專利 4、中國已經(jīng)頒布的數(shù)字電視技術(shù)相關(guān)標準 目前中國已頒發(fā)的與數(shù)字電視相關(guān)的標準如下： · 數(shù)字（高清晰度）電視標準體系（概況） · 數(shù)字電視基礎標準 GB/T7400.11 數(shù)字電視術(shù)語 GY/T134 數(shù)字電視圖像質(zhì)量主觀評價方法 GY/T144 廣播電視SDH干線網(wǎng)管理接口協(xié)議 GY/T145 廣播電視SDH干線網(wǎng)網(wǎng)元管理信息模型規(guī)范 GY/Z174 數(shù)字電視廣播業(yè)務信息（SI）規(guī)范 GY/Z175 數(shù)字電視廣播條件接收系統(tǒng)（CA）規(guī)范 · 演播室參數(shù)標準 GB/T 14857 演播室數(shù)字電視編