數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)概述

數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)概述關(guān)鍵字：數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視高清晰度數(shù)字電視MPEG-2MPEG-4H.264ATSCDVBISDBAVS手機(jī)電視IPTV數(shù)字電視（DTV：DigitalTelevision）是指采用數(shù)字技術(shù)將活動(dòng)圖像和聲音等信號(hào)加以處理、壓縮、編碼，經(jīng)存儲(chǔ)或?qū)崟r(shí)廣播后，供用戶接收、播放的電視系統(tǒng)。系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括從演播室節(jié)目制作，到處理、傳送、存儲(chǔ)/傳輸，直至接收、顯示等過程都采用數(shù)字信號(hào)。與傳統(tǒng)的模擬電視相比，數(shù)字電視在圖像和聲音質(zhì)量?jī)擅娑加兄卮蟾倪M(jìn)。根據(jù)清晰度可分為：標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視（SDTV：StandardDefinitionTelevision）和高清晰度數(shù)字電視（HDTV：HighDefinitionTelevision）,碼率分別約為4兆和20兆比特左右。近幾年來，市場(chǎng)上常見的數(shù)碼電視，盡管在原有模擬電視的個(gè)別環(huán)節(jié)中使用了一些數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)如清晰度、降噪、去閃爍等，用來提高和改善模擬彩色電視機(jī)的圖像和聲音質(zhì)量，但從天線接收的信號(hào)，都不是真正意義上的數(shù)字電視，它與全數(shù)字電視信號(hào)并不能直接兼容。相反，真正的數(shù)字電視則可以接收全數(shù)字電視信號(hào)，充分發(fā)揮數(shù)字電視的優(yōu)越性。本文將簡(jiǎn)單介紹數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)電視和移動(dòng)電視等標(biāo)準(zhǔn)，以數(shù)字電視領(lǐng)域相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的概況和相互間的關(guān)系。一數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及其比較目前，全球數(shù)字電視廣播領(lǐng)域已有三種相對(duì)成熟的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。它們分別是：美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)ATSC（AdvancedTelevisionSystemCommittee———先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)）；歐洲的標(biāo)準(zhǔn)DVB(DigitalVideoBroadcasting———數(shù)字視頻廣播）；日本的標(biāo)準(zhǔn)ISDB（IntegratedServicesDigitalBroadcasting———綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）。信源部分的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要是ITU-T建議的H.261、H.262、H.263、H.264系列標(biāo)準(zhǔn)，以H.264為代表；MPEG（活動(dòng)圖像專家組）提出的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等視音頻標(biāo)準(zhǔn)，以MPEG-2、MPEG-4為代表（）以及中國(guó)的數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組（AVS）制訂的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AVS編解碼標(biāo)準(zhǔn)()等。信道部分的標(biāo)準(zhǔn)比較多，根據(jù)傳輸媒介的不同分為衛(wèi)星(S)、有線(C)、地面(T)三種。地面數(shù)字電視接收，包括：地面固定接收、移動(dòng)接收和手機(jī)電視(H)。目前全球共有三套國(guó)際地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)1996年高級(jí)電視系統(tǒng)委員會(huì)(ATSC)研發(fā)的格形編碼八電平殘留邊帶(8-VSB)即：ATSC8-VSB；歐洲1997年提出的數(shù)字視頻地面廣播(DVB-T)采用編碼正交頻分復(fù)用(COFDM)即：DVB-TCOFDM；日本1999年提出的地面綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播(ISDB-T)采用正交頻分復(fù)用(OFDM)即：ISDB-TOFDM。2006年中國(guó)頒布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)GB20600-2006，該標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，2007年8月1日正式實(shí)施。上述標(biāo)準(zhǔn)主要適用于固定接收和移動(dòng)接收。因此，為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端上不通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的鏈路而直接獲得數(shù)字電視信號(hào)，出現(xiàn)了手機(jī)電視的標(biāo)準(zhǔn)，如歐洲的DVB-H和國(guó)家廣電總局頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CMMB等。1．美國(guó)ATSC8-VSB系統(tǒng)美國(guó)ATSC8VSB系統(tǒng)是為了在單個(gè)6MHz頻道中傳輸高質(zhì)量視頻和音頻（HDTV）以及輔助數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)的，用于地面廣播分配系統(tǒng)。它能夠可靠地在6MHz內(nèi)用8VSB調(diào)制傳輸19.4Mbit/s的數(shù)據(jù)。8-VSB“地面同播模式”可抵抗NTSC干擾，對(duì)于地面廣播，此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)允許在已有的NTSC發(fā)射機(jī)上分配一個(gè)額外的具有可比覆蓋范圍的數(shù)字發(fā)射機(jī)，并且在區(qū)域和人口覆蓋方面對(duì)現(xiàn)存NTSC節(jié)目影響最小。8-VSB系統(tǒng)加入了0.3dB的導(dǎo)頻信號(hào)，用于輔助載波恢復(fù)；并加入了段同步信號(hào)，用于8-VSB系統(tǒng)同步和時(shí)鐘信道編碼糾錯(cuò)保護(hù)措施。但該系統(tǒng)存在一系列問題。最主要的是對(duì)付強(qiáng)動(dòng)態(tài)多徑困難，另外，該系統(tǒng)在對(duì)付模擬電視同播時(shí)采用了梳狀濾波器，梳狀濾波器開啟時(shí)，系統(tǒng)門限上升3dB，且開啟與否是通過判決后的硬開關(guān)。這一方案在實(shí)用中不僅會(huì)使開關(guān)受噪聲或多徑變化的影響來回跳動(dòng)，造成系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，還由于其引入的電平數(shù)目和12路交織，影響系統(tǒng)網(wǎng)格解碼和均衡器的工作。ATSC8-VSB傳輸系統(tǒng)具較好的載噪比，可在較低的載噪比下運(yùn)行，但系統(tǒng)為抗NTSC同步干擾在接收機(jī)中加梳狀濾波器，卻犧牲了約3.5dB的載噪比性能；對(duì)抗多徑效應(yīng)而造成的頻率選擇性哀落，8VSB傳輸方式采用了均衡器來消除回波，但對(duì)回波時(shí)延變化很敏感；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是一個(gè)固定碼率的數(shù)字傳輸系統(tǒng)使用單載波調(diào)制技術(shù)，不支持移動(dòng)接收。2．歐洲D(zhuǎn)VB-TCOFDM系統(tǒng)歐洲D(zhuǎn)VB-TCOFDM系統(tǒng)是歐洲數(shù)字電視廣播(DVB)開發(fā)的系列標(biāo)準(zhǔn)中的數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，在系列標(biāo)準(zhǔn)中DVB-T是最復(fù)雜的DVB系統(tǒng)。使用MPEG-2傳送比特流復(fù)用，里德-索羅門(RS)前向糾錯(cuò)系統(tǒng)，采用COFDM調(diào)制方式，把傳輸比特分割到數(shù)千計(jì)的低比特率副載波上，用1705個(gè)載波（“2K”）或6817個(gè)載波(“8K”)模式?！?K”模式用于普通網(wǎng)，“8K”模式用于大小單頻網(wǎng)(SFN)，“2K”與“8K”系統(tǒng)是兼容的。利用手機(jī)來接收衛(wèi)星播發(fā)的數(shù)字電視節(jié)目信號(hào)是一個(gè)非常新穎的想法，目前，只有韓國(guó)在力推這種手機(jī)電視廣播方式（中國(guó)聯(lián)通對(duì)該方式表示出很大興趣），據(jù)SK電訊稱，DMB接收機(jī)能提供高質(zhì)量的圖像,用戶使用該接收機(jī)模塊能夠同時(shí)接收地面無線電視廣播和衛(wèi)星電視廣播的信號(hào)。第三種是利用數(shù)字地面廣播的方式來實(shí)現(xiàn)。這種方式需要在手機(jī)終端上安裝微波數(shù)字電視接收模塊，可以不通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的鏈路而直接獲得數(shù)字電視信號(hào)。目前，最被看好的手機(jī)電視實(shí)現(xiàn)模式是“廣播電視網(wǎng)絡(luò)+移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)”。2006年10月，國(guó)家廣電總局正式頒布了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的移動(dòng)多媒體廣播行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CMMB（中國(guó)移動(dòng)多媒體廣播）。2007年5月，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)推出了“TD－SCDMA＋DAB＋AVS”的組合方案，即CDMB手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)。至此，國(guó)內(nèi)當(dāng)下正在推進(jìn)的手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)已包括歐洲主導(dǎo)的DVB-H、韓國(guó)熱推的T-DMB、高通主導(dǎo)的MediaFLO、國(guó)家廣電總局頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CMMB、凌訊科技的DMB-TH、北京新岸線的T-MMB、華為的CMB標(biāo)準(zhǔn)以及中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)的CDMB共8種主流標(biāo)準(zhǔn)。四網(wǎng)絡(luò)電視標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)電視(IPTV:InternetProtocolTelevision),是指基于IP的電視廣播服務(wù)。該業(yè)務(wù)將電視機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)作為顯示終端,通過寬帶網(wǎng)絡(luò)向用戶提供數(shù)字廣播電視、視頻服務(wù)、信息服務(wù)、互動(dòng)社區(qū)、互動(dòng)休閑娛樂、電子商務(wù)等寬帶業(yè)務(wù)。IPTV的主要特點(diǎn)是交互性和實(shí)時(shí)性,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括流媒體服務(wù)、節(jié)目采編、存儲(chǔ)及認(rèn)證計(jì)費(fèi)等子系統(tǒng),主要存儲(chǔ)及傳送的內(nèi)容是流媒體文件,基于IP網(wǎng)絡(luò)傳輸,通常要在邊緣設(shè)置內(nèi)容分配服務(wù)節(jié)點(diǎn),配置流媒體服務(wù)及存儲(chǔ)設(shè)備,用戶終端可以是IP機(jī)頂盒+電視機(jī),也可以是PC。在IPTV系統(tǒng)中，音視頻編解碼技術(shù)在整個(gè)系統(tǒng)中處于重要地位。IPTV作為IP網(wǎng)絡(luò)上的視頻應(yīng)用，對(duì)音視頻編解碼有很高的要求。首先，編碼要有高的壓縮效率和好的圖像質(zhì)量，壓縮效率越高，傳輸占用帶寬越小;圖像質(zhì)量越高，則用戶體驗(yàn)越好。其次，IPTV平臺(tái)應(yīng)能兼容不同編碼標(biāo)準(zhǔn)的媒體文件，以適應(yīng)今后業(yè)務(wù)的發(fā)展要求。最后，要求終端支持多種編碼格式或具備在線升級(jí)功能。目前主流的音視頻編解碼格式有:ITU-T建議的H.26X系列標(biāo)準(zhǔn)，以H.264為代表;MPEG組織制定的MPEG-X系列標(biāo)準(zhǔn)，以MPEG-2和MPEG-4為代表；中國(guó)的數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作組（AVS）制訂的AVS標(biāo)準(zhǔn)。盡管IPTV標(biāo)準(zhǔn)有很多種，但在國(guó)內(nèi)主要采用MPEG-4和H.264兩種技術(shù)。目前IPTV運(yùn)營(yíng)平臺(tái)多以MPEG-2,MPEG-4等協(xié)議作為視頻協(xié)議，帶寬與圖像質(zhì)量矛盾突出，實(shí)現(xiàn)DVD質(zhì)量需要占用的帶寬太高，同時(shí)由于MPEG-2,MPEG-4所需碼流較高，也使得IPTV運(yùn)營(yíng)的帶寬、存儲(chǔ)等成本居高不下。并且這兩種標(biāo)準(zhǔn)并非國(guó)際通行，許多芯片和設(shè)備廠家也不支持該標(biāo)準(zhǔn)。這就造成了MPEG-4Part2的封閉性，對(duì)IPTV業(yè)務(wù)擴(kuò)展帶來麻煩。另外現(xiàn)有的IPTV多以PC作為收視終端，效果差且不符合傳統(tǒng)的收視模式。并且目前的系統(tǒng)和終端尚無法做到平滑地從MPEG-4升級(jí)到H.264。廣電部門電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)一直采用的是MEPG-2，甚至央視在開通數(shù)字高清晰電視的時(shí)候，采用的也是MEPG-2，因此廣電部門仍然傾向MEPG-4，并且MEPG-2能夠很好地過渡到MEPG-4。H.264由于采用了多項(xiàng)提高圖像質(zhì)量和增加壓縮比的技術(shù)措施，不僅比H.263和MPEG-4節(jié)約了50%的碼率，具有較強(qiáng)的干擾性，容易獲得平穩(wěn)的圖像質(zhì)量。H.264使圖像壓縮技術(shù)上升到了一個(gè)更高階段，能夠在較低帶寬上提供高質(zhì)量的圖像傳輸，這正好適應(yīng)目前國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商接入網(wǎng)帶寬還非常有限的狀況。H.264具有高電信工程技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)化的編碼效率和圖像質(zhì)量，代表了編解碼技術(shù)的發(fā)展方向。同時(shí)，由于標(biāo)準(zhǔn)的開放性以及獲得了3GPP、DVDForum的支持，使得H.264成為IPTV最被看好的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是技術(shù)先進(jìn)，代表未來的方向。上海電信研究院多名專家公開支持H.264是未來IPTV的發(fā)展方向，中國(guó)電信也傾向使用H.264。MPEG-4技術(shù)穩(wěn)定且具有成本優(yōu)勢(shì)。而H.264由于技術(shù)含量高，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)某些廠商很難趕上，使得H.264成本相對(duì)MPEG-4貴很多，因此產(chǎn)品價(jià)格成為制約H.264規(guī)模商用的主要因素。只有生產(chǎn)廠商規(guī)模生產(chǎn)，H.264機(jī)頂盒的價(jià)格才有望下降到與MPEG-4機(jī)頂盒同樣的水平。與MPEG-4和H.264相比，AVS是國(guó)內(nèi)提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的IPTV標(biāo)準(zhǔn)。音視頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)專家、MPEG-4工作組首任主席CliffReader博士認(rèn)為，AVS技術(shù)達(dá)國(guó)際水平，與H.264技術(shù)不相上下。相比較之下，MPEG-2已經(jīng)沒有技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)。AVS的優(yōu)勢(shì)還在于其專利收費(fèi)。H.264有兩個(gè)組織在進(jìn)行專利收費(fèi)，前者有18家企業(yè)，后者有5家企業(yè)，這兩個(gè)組織又各有一套收費(fèi)政策，不久還有第三個(gè)組織加入收費(fèi)行列中來。作為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，AVS收取的專利費(fèi)用很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際上的同類標(biāo)準(zhǔn)。在標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際領(lǐng)域一路破風(fēng)而行，被國(guó)際電聯(lián)列為IPTV信源國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)之一，AVS作為IPTV國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)有望2007年底公布。從目前業(yè)務(wù)形態(tài)來看，數(shù)字電視、IPTV、手機(jī)電