数字电视的发展及其标准

数字电视的发展及其标准

一、什么是数字电视
    1．数字电视的概念   
    数字电视是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号或对数字电视信号进行处理和调制的全新电视系统。该系统所有的信号传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的，数字信号的传播速率可达每秒19.39M字节，如此大的数据流保证了数字电视的高清晰度，克服了模拟电视的先天不足。
    2．数字电视的两种主流解释
    (1)上世纪80年代ITT公司研制了一套数字处理芯片，在接收模拟电视信号的情况下，再经模拟高中频处理，最后经模／数转换成数事信号进行数字处理，以改进图像清晰度。上世纪90年代又出现多种具有画中画、倍行和其他改进的“数字电视机”，不过这些电视机接收的仍是模拟电视信号，并不是真正意义上的数字电视。
    (2)美国的“数字电视机”(简称DTV)专指地面数字电视广播系统。在这种系统中，除了目前节目制作中还有一部分是模拟的以外，从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号。因此，只有这种电视机才是名副其实的数字电视机。
    3．数字电视的优势
    数字化是广电行业的一次技术转型，将会给广播电视带来一场变革，有线电视数字化主要带来三个方面的变化：
    (1)量的变化。现在通过有线电视网可以看到30~50套电视节目。数字化之后，可以看到几百套电视节目。
    (2)质的变化。数字化之后，我们的电视机变成了多媒体信息终端，不仅能看电视节目，还可以听广播，可以获得多种信息资讯服务，可以通过电视购物、缴水电费等，成为人们生活中不可缺少的工具，成为社会现代服务业的支撑平台。
    (3)方式的改变。现在看电视是被动看。数字化之后，我们可以主动地看，根据自己的时间选取自己喜欢看的节目。可以说，广播电视数字化在满足公共需求和普遍要求的同时，为用户提供了一对

一、端到端的个性化服务。
    4．数字电视的缺点
    数字电视并不是完美无缺的，它同样存在一些弱点。例如在取样的过程、量化误差、压缩编码所带来的信号损伤，在节目制作及传输过程中贯通延迟。有些损伤可以修复，并不影响图像的最终质量，而有些损伤只能通过一些补偿措施削弱它的影口向，但这并不能影响电视领域向数字化的转变。
    5。数字电视的分类
    ●按信号传输方式可分为：地面无线传输数字电视；卫星传输数字电视；有线传输数字电视。   
    ●按图像清晰度可分为三大类：数字高清晰度电视(HDTV)；数字标准清晰度电视(SDTV)；数字普通清晰度电视(LDTV).
    ●按照产品类型可分为：数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视接收机。
    ●按显示屏幕幅型比分类：数字电视可分为4：3和16：9幅型比两种类型。

二、数字电视标准
    在数字电视传输码流中，一个数据包有多大，含有多少字节，每个字节的含义是什么，甚至一个字节的某一比特位是何意义，都有明确的规定，这就是标准。目前投入使用的有三种：美国的ATSC(先进电视系统委员会)；欧洲的DVB(数字视频广播)；日本的ISDB(综合服务数字广播)。
    每一种数字电视标准又可分为卫星传输、电缆传输和地面传输方式。
    1．美国ATSC标准
    ATSC数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面。最高层为图像层，确定图像的形式，包括像素阵列，幅型比和帧频。第二层是图像压缩层，采用MPEG-2图像压缩标准。第三层是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中，如节目1图像，节目2声音，或者辅助数据，采用MPEG-2系统标准。最后一层是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播，其标准采用Zenith公司开发的8VSB，此系统可通过6MHz的地面广播频道实现19，3Mb／s的传输速率。该标准也包含适合有线电视系统高数据率的16VSB模式，可在6MHz的有线信道中实现38．6Mb／s的传输速率。下面两层共同承担普通数据的传输，上面两层确定在普通数据传输的基础上运行的特定配置，如HDTV或SDTV(标准清晰度电视)。上面两层还确定ATSC标准支持的具体图像格式，共有18种格式(HDTV6种、SDTV12种)，14种采用逐行扫描方式。
    (1)HDTV，1920像素(H)x1080像素(V)，宽高比16：9，帧频60Hz／隔行扫描制，帧频30Hz及24Hz／逐行扫描制；
    (2)HDTV，1280．像素(H)X720像素(V)，宽高比16：9，帧频60Hz及30Hz、24Hz／逐行扫描制；
    (3)SDTV，704像素(H)x480像素(V)，宽高比16：9或4：3，帧频60Hz／隔行扫描制，帧频60Hz及30Hz、24Hz／逐行扫描制；
    (4)SDTV，640像素(H)x480像素(V)，宽高比4：3，帧频60Hz／隔行扫描制，帧频60Hz、30Hz、24Hz／逐行扫描制。
    HDTV除一种之外，图像格式都采用逐行扫描。因为1920x1080格式不适合在6MHz信道内以60帧／秒进行逐行扫描，故以隔行扫描取代之。SDTV的640x480图像格式与计算机的VGA格式相同，以保证与计算机的适用性二在所有12种SDTV格式中，有9种采用逐行扫描，保留3种为隔行
扫描方式以适应现有的视频系统。
    另外，ATSC还开发通过了在帧频为50Hz的国家使用的另行标准。HDTV的像素阵列相同，但帧频为25Hz和50Hzo SDTV格式的垂直分辨率为576行而水平分辨率则不同；也包含352x288格式，适应必要的窗口设置。基于50Hz版本的ATSCDTV标准使采用帧频为50Hz的国家更易于使用。
ATSC成员30个，我国的广播科学研究院也参加了ATSC组织。
2．欧洲DVB标准  
    DVB标准包括：DVB广播传输系统、DVB基带附加信息系统、DVB交互业务系统、DVB条件接收及接口标准。具体如下：    
    (1)DVB广播传输系统
    DVB数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面、SMATV、MNDSD在内的所有通用电视广播传输媒体。它们分别对应的DVB标准中：DVB-S＼DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS和DVB-MC。
    1)DVB-S(ETS 300421)??数字卫星直播系统标准。    
    该标准以卫星作为传输介质。通过卫星转发的压缩数字信号，经过卫星接收机后由卫星机顶盒处理，输出现有模拟电视机可以接收的信号。数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式，工作频率为11门2GHz。在使用MPEG-2的MP@ML(主类@主级)格式时，用户端
达到CCIR601演播室质量的码率为9Mb／s，达到PAL质量的码率为5Mb／s。一个54MHz转发器传送速率可达68Mb／s，并可供多套节目复用。
    在DVB-S标准公布之后，几乎所有的卫星直播数字电视均采用该标准，我国也选用了DVB-S标准。
    2)DVB-C(ETS 300 429)??数字有线广播电系统标准。
    该标准具有16、32、64QAM三种方式，工作频率在10GHz以下。采用64QAM正交调幅调制时，?个PAL通道传送码率为47．34Mb／s，还可供多套节目复用。2001年国家广电总局颁布的行业标准《有线数字电视广播信道编码和调制规范》等同于DVB-C标准。
    3)DVB-T(ETS 300 744)??数字地面广播系统标准。
    这是最复杂的DVB传输系统。现在采用编码正交频分复用(COFDM)调制方式，8MHz带宽内能传送4套电视节目，传输质量高，频道较少。
    4)DVB-SMATV(ETS 300 473)??数字SMA’IV(卫星共用天线电视)广播系统标准。5)DVB-MS(ETS 300 748)?--高于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准。
    MMDS是采用调幅微波向多点传送，分配多频道电视节目的系统。该标准基于DVB-S，使携带大量节目的微波信号直接入户。用DVB-S接收机配上一个MMDS频率变换器就可接收DVB-MS信号。
    6)DVB?MC(ETS 300 749)??低于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准
    该标准基于DVB-C，使携带大量节目的微波信号直接入户。用DVB-C接收机配上一个MMDS频率变换器就可接收DVB-MC信号。

(2)DVB基带附加信息系统
    DVB数字广播系统除传送普通的视频＼音频信号外，还需传送接收旧D调谐、节目指南，以及图文、字幕、图标等信息。
    1)DVB-S1(ETS 300。468)??数字广播业务信息系统标准。
    该标准由一系列的表和描述符构成，它们给出了有关DVB业务或节目的所有参数。
    2)DVB-TXI(ETS 300 472)??数字图文广播系统标准。
    该标准用于固定格式图文电视的传送。
    3)DVB-SUB(ETS 300 743)??数字广播字幕系统标准。
    该标准用于字幕及图标(台标等)的传送。
    (3)DVB交互业务系统
    在通用DVB数字广播系统的基础上，进一步构成交互业务系统的要素包括与其他相关国际标准兼容的交互业务网络独立协议，传送交互服务过程命令与控制信号的回传信道等。
    1)DVB-N，P(ETS 300 802)／DVB交互业务网络独立协议标准。
    2)DVB?RCC(ETS 300 800)--CALX／系统DVB反传信道标准。    
    3)DVB?RCT(ETS 300 801)--PSTN／ISDN的DVB反传信道标准。
    (4)DVB条件接收及接口标准
    DVB数字广播系统中有些业务传送的是加扰的条件接收信息。条件接收的通用接口，使IRD(综合解码接收机)能够解扰采用通用加扰算法的加扰信息。DVB数字广播系统与其他电信网络(例如PDH、SDH、ATM等)的连接扩展了DVB技术的应用范围，其与这些电信网络的接口实现了DVB向电信网络的过渡。此外还有用于连接专业设备及旧D的接口。
    1)DVB-CI(EN 50221)??条件接收及其他应用的通用接口标准o
    2)DVB?PDH(ETS 300 813)--PDH(准同步数字系列)网络DVB接口标准o
    3)DVB-SDH(ETS 300 814)--SDH(同步数字系列)网络DVB接口标准。
    4)DVB-ATM(ETS 300 815)--ATM网络DVB接口标准。
    5)DVB?PI  (EN 50083-9)--CA-IV／SMAIV前端及类似的专业设备接口标准。
    6)DVB?IPDI(EN 50201)wDVB?IRD接口标准。
    DVB成员已经达到265个，我国的广播科学研究院和TCL电子集团也在其中。
    3．日本ISDB标准
    ISDB是日本的DIBEG(Digital Broad?casting Experts Group数字广播专家组)制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。
    可以预言在不远的将来ATSC、DVB、ISDB等数字电视标准都将不覆存在，取而代之的是统一的国际数字电视标准。

   三、中国的数字电视
    1．中国数字电视的发展
    自从国家科技部?995年批准实施中国高清晰度电视重大科技产业工程项目以来，中国的数字电视已经历了十年的发展，并取得了举世瞩目的成绩。2000年以来，国家设立了数字电视研发及产业化专项，重点是研究和制定自主知识产权的国家数字电视标准、数字电视产业化和应用推广试验，包括批准北京、上海、深圳3个试验区和2个测试实验室，批准立项系列产业化开发项目。数字电视发展计划被纳入“十五”高新技术的12个重大专项之列，数字电视研究工作全面启动。
    2．中国数字电视的标准
    目前我国已颁发的与数字电视相关的标准如下：
    (1)数字(高清晰度)电视标准体系。
    (2)数字电视基础标准，具体如下：
    1)GB／T7400．11数字电视术语；2)GY／T134数字电视图像质量主观评价方法；3)GY／T144广播电视SDH干线网管理接口协议；4)GY／T145广播电视SDH干线网网元管理信息模型规范；5)GY/Z174数字电视广播业务信息(S1)规范；6)GY／Z175数字电视广播条件接收系统(CA)规范。    
    (3)演播室参数标准，具体如下：
    1)GB／T14857演播室数字电视编码参数规范；2)GB／T17953 4：2：2数字分量图像信号的接口；3)GY/T155高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值；4)GY／T156演播室数字音频参数；5)GY/T157演播室高清晰度电视数字视频信号接口；6)GY／T158演播室数字音频信号接口；7)GY／T1594：4：4数字分量视频信号接口；8)GY／T160演播室数字电视辅助数据信号格式；9)GY／T-161数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的传输规范；10)GY/T 162高清晰度电视串行接口中作为附属数据信号的24比特数字音频格式； 11)GY／T 163数字电视附属数据空间内时间码和控制码的格式；12)GYB-164演播室串行数字光纤传输系统；13)GB／T14919数字声音信号源编码技术规范；14)GB/T14920四声道数字声音副载波系统技术规范；15)GY／r 167数字分量演播室的同步基准信号；16)GY／T 165电视中心播控系统数字播出通路技术指标和测量方法。
(4)视频编码及复用标准
    1)GB/T17975．2信息技术??运动图像及其伴音信号的通用编码；2)MPEG-2视频标准在数字(高清晰度)电视广播中的实施准则(征求意见稿)；3)MPEG-2系统标准在数字(高清晰度)电视广播中的实施准则(征求意见稿)。
    (5)信道编码及调制标准
    1)GB／T 17700?1999卫星数字电视广播信道编码及调制标准；2)GY厅170-2001有线数字电视广播系统信道编码及调制规范；3)GY／T143有线电视系统调幅激光器发送机和接收机入网技术条件和测量方法；4)GY／T146卫星数字电视上行站通用规范；5)GY/Tl47卫星数字电视接收站通用技术要求；6)GY/T148卫星数字电视接收机技术要求；7)GY/T149卫星数字电视接收站测量方法??系统测量；8)GY／T150卫星数字电视接收站测量方法??室内单元测量；9)GY／T151卫星数字电视接收站测量方法??室外单元测量。
    3．中国数字电视发展规划
    2005年3月国家广电总局调整了发展目标，新目标为1000万户。过渡计划为：
    第一阶段：到2005年，直辖市、东部地区地(市)以上城市、中部地区省会市和部分地(市)级城市＼西部地区部分省会市的有线电视完成
向数字化过渡。
    第二阶段：到2008年，东部地区县以上城市、中部地区地(市)级城市和大部分县级城市、西部地区部分地(市)级以上城市和少数县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
    第三阶段：到2010年，中部地区县级城市、西部地区大部分县以上城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
    第四阶段：到2015年，西部地区县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
    对于西部广大农村和偏远地区以及不适合发展有线电视的地区，可以考虑向卫星接收方面发展。
    结束语
    发展是硬道理，2006年是”十一五”开局之年，实现广播影视数字化的发展目标是广电业在十五期间形成的共识，推进广电数字化是广电人在“十一五”期间的重要任务。机遇、挑战、竞争、合作相伴而生，行业间和网络间的融合成为发展趋势。