數(shù)字電視技術(shù)結(jié)構(gòu)

1、數(shù)字電視技術(shù)結(jié)構(gòu)數(shù)字電視技術(shù)結(jié)構(gòu)數(shù)字電視技術(shù)由兩大部分組成，即系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)。系統(tǒng)技術(shù)主要包括條件接收技術(shù)（CAS）、復(fù)用解復(fù)用技術(shù)、用戶管理技術(shù)（SMS）、節(jié)目管理技術(shù)（PMS）四大部，其中，CAS、SMS、PMS是構(gòu)成可管理、可控制數(shù)字電視播出系統(tǒng)的技術(shù)核心。應(yīng)用技術(shù)是支持VOD、EPG、數(shù)據(jù)廣播、交互游戲和交互證券等業(yè)務(wù)的軟件技術(shù)。應(yīng)用軟件在系統(tǒng)前端和用戶端設(shè)備中運(yùn)行時(shí)，需要建立一個(gè)開放的運(yùn)用環(huán)境，需要與系統(tǒng)軟件進(jìn)行接口，這個(gè)

2、運(yùn)用環(huán)境和程序接口的建立由中間件系統(tǒng)來完成，因此，中間件系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)層次上位于系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)之間，是系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)綜合業(yè)務(wù)（綜合性和交互性）開放的支撐技術(shù)。復(fù)用解復(fù)用技術(shù)由GBT17957.1、ISOICE13818描述，它所規(guī)定的TS流是運(yùn)載由CAS、SMS、SMS關(guān)聯(lián)生成的控制信息、PSISI信息、圖像伴音信息的載體，處于系統(tǒng)技術(shù)的最低層，是整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)的物理支撐。條件接收技術(shù)（CAS）是提供對(duì)數(shù)字電視用戶業(yè)務(wù)進(jìn)行授權(quán)和認(rèn)證的一種技術(shù)

3、手段，通俗地講，是對(duì)視頻、音頻和數(shù)據(jù)等信息實(shí)施加密、解密、接收的控制技術(shù)。CAS是實(shí)現(xiàn)容許被授權(quán)的用戶使用某一業(yè)務(wù)；未經(jīng)授權(quán)的用戶不能使用某一業(yè)務(wù)的系統(tǒng)技術(shù)，能夠?qū)?shù)字電視業(yè)務(wù)按時(shí)間、頻道和節(jié)目進(jìn)行有效的控制和管理。數(shù)字電視一般采用機(jī)頂盒（STB）＋智能卡的方式實(shí)現(xiàn)用戶端對(duì)數(shù)字電視節(jié)目的條件接收。第一講數(shù)字電視概述第一講數(shù)字電視概述電視技術(shù)，經(jīng)歷著從黑白電視到彩色電視的發(fā)展過程，有的國家已開始試播高清晰度電視和立體電視。我國決定從199

4、9年10月1日起開始試播高清晰度電視(HDTV)。電視的使用范圍早已超越了廣播娛樂界，并深深地?cái)U(kuò)展到文化教育、科研管理、工礦企業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、公安交通、軍事宇航等各個(gè)重要部門?，F(xiàn)在的彩色電視雖已發(fā)展到色彩鮮艷，形象逼真的高超地步，但是，它們?nèi)匀皇恰澳M電視”。在圖像信號(hào)的制作處理、控制調(diào)節(jié)、記錄重放、調(diào)制解調(diào)、傳輸轉(zhuǎn)播、接收顯示等過程中，圖像信號(hào)和伴音信號(hào)都是在時(shí)間軸上和振幅軸上連續(xù)變化的模擬信號(hào)。模擬電視最明顯的缺點(diǎn)是接力傳輸方式產(chǎn)生噪

5、聲，長距離傳輸?shù)男旁氡葠夯箞D像清晰度越來越受到損傷；發(fā)送傳輸設(shè)備中，放大器的非線性積累使圖像對(duì)比度產(chǎn)生越來越大的畸變；相位失真的積累產(chǎn)生色彩失真，使“鬼影”現(xiàn)象愈來愈嚴(yán)重。同時(shí)，模擬電視還具有穩(wěn)定度差、可靠性低、調(diào)整繁雜、不便集成、自動(dòng)控制困難、以及成本高昂等缺點(diǎn)。近十多年來，由于微電子技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)、數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，使數(shù)字電視的發(fā)展已取得了令人鼓舞的成果。特別是數(shù)字圖像獲取、數(shù)字存儲(chǔ)、位圖打印和

6、圖形顯示的數(shù)字設(shè)備的出現(xiàn)帶來了許多數(shù)字圖像方面的應(yīng)用。技術(shù)先進(jìn)國家的電視演播室設(shè)備數(shù)字化已完成，數(shù)字電視接收機(jī)已上市出售，各種數(shù)字圖像編碼壓縮設(shè)備隨多媒體技術(shù)的發(fā)展已投人使用。國際上也相應(yīng)地制定了統(tǒng)一的數(shù)字電視信號(hào)的編碼標(biāo)準(zhǔn)，為數(shù)字電視的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所謂數(shù)字電視，是將傳統(tǒng)的模擬電視信號(hào)經(jīng)過抽樣、量化和編碼轉(zhuǎn)換成用二進(jìn)制數(shù)代表的數(shù)字式信號(hào)，然后進(jìn)行各種功能的處理、傳輸、存儲(chǔ)和記錄，也可以用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理、監(jiān)測(cè)和控制。采用數(shù)字

7、技術(shù)不僅使各種電視設(shè)備獲得比原有模擬式設(shè)備更高的技術(shù)性能，而且還具有模擬技術(shù)不能達(dá)到的新品值經(jīng)8比特量化后，碼率為13.58=108Mbits。兩個(gè)色差信號(hào)RY、BY抽樣頻率，分別為6.75MHz(32倍彩色副載波頻率)，每樣品值經(jīng)8比特量化后為54Mbits。所以在不采用任何壓縮措施時(shí)，總的數(shù)碼率為108十54十54=216(Mbits)。這相當(dāng)于3000多路數(shù)字電話話路。從理論上講，PCM二進(jìn)制傳輸信道每lHz帶寬能傳輸?shù)淖罡叽a率是

8、2bits。因此，這相當(dāng)于要求信道提供108MHz的帶寬，是現(xiàn)有視頻信號(hào)帶寬的10倍以上。所以說，不壓縮時(shí)的數(shù)字電視信號(hào)的數(shù)碼率太高，頻帶太寬，從通信系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，PCM傳輸方式是以帶寬為代價(jià)換取高的傳輸質(zhì)量。為了提高圖像通信的有效性，一般不采用直接PCM方式傳輸，而是對(duì)數(shù)字化后的信源信號(hào)先進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，然后再傳輸。現(xiàn)正已提出、并正在探索各種數(shù)據(jù)壓縮措施，可望數(shù)碼率大大降低。例如：美國所提出的全數(shù)字高清晰度電視方案，數(shù)據(jù)壓縮后的信號(hào)帶

9、寬，可做到與普通NTSC彩色電視信號(hào)的帶寬相同(6MHz)，但圖像質(zhì)量實(shí)現(xiàn)了躍。按目前的國際水平，已實(shí)現(xiàn)的把一路普通彩色數(shù)字電視216Mbs的數(shù)碼率壓縮到8.448Mbs，它是未壓縮前數(shù)據(jù)量的3.7%，相當(dāng)于模擬信號(hào)帶寬為4MHz但與模擬彩色電視相比，其主觀圖像質(zhì)量沒有任何降低。另外，彩色數(shù)字會(huì)議電視系統(tǒng)，其數(shù)碼率的國際標(biāo)準(zhǔn)為2.048MbS，數(shù)據(jù)量僅為未壓縮前的1%，圖像質(zhì)量也可以達(dá)到滿意的程度?？梢姡瑪?shù)據(jù)壓縮的前景可觀。數(shù)字調(diào)制技術(shù)

10、更是方興未艾。而且，8.448Mbs的數(shù)字電視信號(hào)，經(jīng)數(shù)字調(diào)制以后的模擬帶寬可降到1.2MHz，則在6MHz帶寬中，可傳5路8.448Mbs經(jīng)調(diào)制以后的數(shù)字電視信號(hào)。目前已被采用的數(shù)字電視設(shè)備有：數(shù)字特技、數(shù)字時(shí)基校正器、數(shù)字幀同步機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)、數(shù)字電視接收機(jī)等。數(shù)字化設(shè)備可大大擴(kuò)展特技功能，加強(qiáng)藝術(shù)效果。從整個(gè)電視系統(tǒng)來說，發(fā)展數(shù)字電視可以分兩步走：(l)局部設(shè)備數(shù)字化。即攝像機(jī)輸出為模擬信號(hào)，經(jīng)模擬、數(shù)字轉(zhuǎn)換(AD)變成數(shù)字信號(hào)，

11、在演播室的數(shù)字設(shè)備中進(jìn)行處理，如數(shù)字特技處理等，處理完后，又轉(zhuǎn)換成(DA)模擬信號(hào)，再用電視發(fā)射機(jī)發(fā)射。接收機(jī)收到信號(hào)以后，檢波成視頻信號(hào)，再經(jīng)AD變換成數(shù)字信號(hào)，在接收機(jī)中進(jìn)行數(shù)字處理(如數(shù)字降噪、數(shù)字輪廓校正、數(shù)字去重影、畫中畫等)，再由DA變換在顯像管上顯示出高度清晰、噪聲很小的鮮艷圖像。(2)全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，即把要發(fā)送圖像直接變換成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)編碼壓縮再變換成適合于傳輸?shù)拇a型，在數(shù)字微波、數(shù)字光纖信道上傳輸，在接收端再將所收到

12、的數(shù)據(jù)恢復(fù)成電視圖像，在通道的所有環(huán)節(jié)上電視信號(hào)都是以數(shù)字形式傳送的。圖ll為演播室數(shù)字處理框圖。信號(hào)源為彩色攝像機(jī)送出R、G、B信號(hào)后，均經(jīng)AD變換成數(shù)字視頻信號(hào)送至節(jié)目制作單元，同時(shí)還有數(shù)字錄像機(jī)、數(shù)字特技以及數(shù)字制式轉(zhuǎn)換器送來的信號(hào)均送入節(jié)目制作單元中，經(jīng)節(jié)目制作以后的信號(hào)，再送至DA變換器中，變成模擬信號(hào)，然后送往電視發(fā)射機(jī)。圖l2為數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)框圖。發(fā)端由攝像機(jī)產(chǎn)生彩色電視圖像，經(jīng)AD變換后，變?yōu)閿?shù)字視頻信號(hào)送入信源編碼中

13、。信源編碼承擔(dān)著圖像數(shù)據(jù)壓縮功能，它去掉信號(hào)中的冗余部分，使傳輸碼率降低。經(jīng)信源編碼后的圖像信號(hào)送入多路復(fù)用器中與數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行多路復(fù)用，然后送入信道編碼器，信道編碼即為糾錯(cuò)編碼，提高信號(hào)在傳輸中的抗干擾能力。這是因?yàn)閿?shù)據(jù)碼流經(jīng)長距離傳輸后不可避免地會(huì)引入噪聲而發(fā)生誤碼。因此，加入糾錯(cuò)碼以提高其抗干擾能力。經(jīng)糾錯(cuò)編碼后的信號(hào)送入輸出接口電路。輸出接口電路起碼型變換作用，即把單極性碼變成有利于傳輸?shù)碾p極性碼。遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，可以采用數(shù)字微