數(shù)字電視傳輸技術(shù)的分析與探討

2012-12-28 13:03練溫巖

中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2012年20期

練溫巖

(云和縣浮云街道辦事處,浙江麗水323600)

1 數(shù)字電視簡介以及發(fā)展?fàn)顩r

數(shù)字電視（DTV）的含義并不是指我們家中的高檔電視，它是指電視節(jié)目中信號的處理、發(fā)射、傳輸和接收過程中使用數(shù)字信號的電視系統(tǒng)或電視設(shè)備；是指一個電視節(jié)目從采集制作到傳輸再到用戶端，都是用數(shù)字方式處理信號的一種端到端的系統(tǒng)；是將傳統(tǒng)的模擬信號進行取樣、量化和編碼后轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，其信號傳播都是以0、1所組成的2進制代碼構(gòu)成的數(shù)字流傳播的。其信號的具體傳播過程是：電視臺發(fā)出節(jié)目的聲音和圖像信號，經(jīng)過數(shù)字壓縮和調(diào)制形成數(shù)字信號，再經(jīng)過衛(wèi)星、地面無線或有線傳播，最后由數(shù)字電視接收進行解碼還原，最終到電視節(jié)目。與傳統(tǒng)的模擬電視相比，數(shù)字電視運用了高效壓縮編碼、高效數(shù)字調(diào)制技術(shù)和多路數(shù)據(jù)復(fù)用技術(shù)，使得節(jié)目量和節(jié)目套數(shù)大大增加；數(shù)字電視信號有著高質(zhì)量的傳輸，可以保證電視節(jié)目的圖像更清晰，音質(zhì)更高；同時數(shù)字電視還可以根據(jù)自身需求實現(xiàn)軟件下載、上網(wǎng)沖浪、網(wǎng)絡(luò)購物、遠程教育、信息服務(wù)等一系列功能。

數(shù)字電視時代是信息化革命的一個階段，數(shù)字電視的廣泛應(yīng)用是科學(xué)發(fā)展進步的趨勢。全球化的數(shù)字時代已經(jīng)來臨，歐美發(fā)達國家已經(jīng)先后完成了數(shù)字電視代替模擬電視的進程。2005年左右香港也停止發(fā)送模擬電視信號，進入數(shù)字電視時代。我國內(nèi)陸地區(qū)自然也不甘落后，依據(jù)各地區(qū)不同的發(fā)展水平先后開展數(shù)字電視普及活動。我國的數(shù)字電視有著巨大的軟硬件市場和數(shù)字電視的運營市場，具有很大的發(fā)展?jié)摿?。這個市場會帶動無數(shù)商人加入到數(shù)字化的進程中，而國家在全民數(shù)字化的進程中即要制定具體的細節(jié)標(biāo)準(zhǔn)，又要在大的發(fā)展方向上做出宏觀調(diào)控，力圖保證數(shù)字化進程的和諧穩(wěn)定，做到利于民，惠于民保證全體百姓的利益。

2 數(shù)字電視的傳輸方式

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電視的信號傳輸方式也在增多，主要有地面無線數(shù)字傳輸（DVB-T）、有線數(shù)字傳輸（DVB-C）、衛(wèi)星數(shù)字傳輸(DVB-S)和IPTV等方式。

2.1 地面無線數(shù)字傳輸方式是指地面數(shù)字電視節(jié)目通過電視臺制高點的天線發(fā)射無線電波，再由用戶的天線和電視機接收信號收看電視節(jié)目。地面無線傳輸是數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，具有娛樂、學(xué)習(xí)和公益等重要作用，是車載電視、公交電視、樓宇電視的主要傳輸方式，有普遍性高、實用性高、收費便宜同時還有一定的可控性等諸多特點。但其傳輸需要建立大量的中繼站，信號容易受地形和天氣的影響，使其在應(yīng)用上受到了一定的限制。

2.2 有線數(shù)字傳輸目前是我國城鎮(zhèn)居民使用的主要傳輸途徑，一般采用光纜和同軸電纜混合方式傳輸，即HFC方式。通常有兩種使用方式：一種是單向HFC方式，用戶只能接受前端的信號；另一種是雙向HFC方式，用戶可以接受上行和下行的信號，利于交互式業(yè)務(wù)的發(fā)展。有線數(shù)字電視傳輸信號質(zhì)量高，分配合理，是我國現(xiàn)在以及未來很長一段時間內(nèi)數(shù)字電視傳輸?shù)闹黧w。

2.3 衛(wèi)星傳輸方式是電視節(jié)目信號經(jīng)過數(shù)字加工編碼壓縮，由地面發(fā)射到衛(wèi)星，再由地球同步衛(wèi)星將信號直接傳輸?shù)接脩艏抑??？梢苑譃榍岸?、傳輸和用?個方面。前端負責(zé)節(jié)目的采編制作和數(shù)字信號的編碼壓縮（通常采用MPEG-2編碼），傳輸系統(tǒng)再把信號進行加工處理，通過發(fā)射天線發(fā)送到衛(wèi)星，再經(jīng)衛(wèi)星的轉(zhuǎn)發(fā)器把信號放大向全球進行覆蓋，最后通過用戶系統(tǒng)的接受裝置把信號還原。衛(wèi)星電視是近幾年來發(fā)展最迅速的傳輸方式，其覆蓋范圍廣、信號傳輸質(zhì)量高、收視快捷等，已成為數(shù)字電視的重要組成部分。

2.4 IPTV是數(shù)字電視的最新表現(xiàn)形式，它是集合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，多媒體技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等多種先進科學(xué)技術(shù)為一體的新型數(shù)字電視模式，它通過網(wǎng)絡(luò)IP向用戶提供數(shù)字電視服務(wù)，是未來數(shù)字電視發(fā)展的一種重要形式。

3 數(shù)字電視信號

數(shù)字電視信號強調(diào)的就是"數(shù)字"這兩個字，那么數(shù)字電視信號是怎么產(chǎn)生的呢？我們用攝像機拍攝的電視節(jié)目經(jīng)過光電轉(zhuǎn)化后得到的是模擬信號，模擬信號要變成數(shù)字信號就要經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)化的過程，就是我們說的數(shù)字化過程。簡單的說就是把在時間上連續(xù)的模擬信號進行分割，使其成為時間上離散的信號，再將幅度上的連續(xù)取值變成離散取值（我們也可以把其想象為XY坐標(biāo)軸），最后再通過編碼把離散的取值進行二進制編碼，最終形成數(shù)字信號流進行數(shù)字傳輸。當(dāng)然每一步都是有嚴(yán)格要求的，在取樣上要選擇合理的取樣頻率和取樣結(jié)構(gòu)，在量化上要盡量增加量化級數(shù)減少量化誤差，在編碼上根據(jù)實際情況，按照一定的規(guī)律采用不同的編碼方式（復(fù)合式和分量式），才能最終形成完美的數(shù)字信號。經(jīng)過這樣一系列處理后得到的數(shù)字電視信號有很多優(yōu)點：信號可以經(jīng)過多次復(fù)制、轉(zhuǎn)接、可以進行遠距離傳輸，抗干擾性強，信噪比好；系統(tǒng)由集成電路組成，所以系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性強；還可以實現(xiàn)時間軸處理、特技處理、制式處理、二維濾波等功能，與傳統(tǒng)的模擬信號相比有著無可比擬的優(yōu)越性。

4 數(shù)字電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)是指對于產(chǎn)品的一系列規(guī)范，數(shù)字電視由于其行業(yè)的特性就更需要一個好的標(biāo)準(zhǔn)來保護大家的共同利益。目前已經(jīng)被大家普遍接受使用的標(biāo)準(zhǔn)有三種，以下是我們對三種標(biāo)準(zhǔn)作簡單的介紹。

4.1 美國使用的數(shù)字電視國家標(biāo)準(zhǔn)（ATSC）

ATSC是一個結(jié)構(gòu)清晰、層次分明的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)則。它從數(shù)字電視傳輸?shù)母鱾€層次上出發(fā)，在每一方面都做出了詳細的規(guī)定。它不但從圖像的格式，視頻音頻的壓縮編碼方式、復(fù)用方式，頻道的寬度、信道的外碼和內(nèi)碼以及外碼和內(nèi)碼交織方式、總碼率、調(diào)制技術(shù)、載波數(shù)、接收門限(C/N)以至傳輸方案等方面做出了詳細的標(biāo)準(zhǔn)，而且在數(shù)字信號的形成、傳輸?shù)阶詈筮€原成電視信號等方面，都做出了詳細的規(guī)定。

4.2 歐洲采用的DVB標(biāo)準(zhǔn)

DVB標(biāo)準(zhǔn)是目前最復(fù)雜，最全面的標(biāo)準(zhǔn)，主要形成于衛(wèi)星、地面無線傳輸和有線傳輸?shù)慕换I(yè)務(wù)。DVB標(biāo)準(zhǔn)是一系列標(biāo)準(zhǔn)的組合，其核心規(guī)定了視頻、音頻及資料的以何種壓縮格式（MPEG-2）作為資源，規(guī)定了系統(tǒng)的時間分片和一系列參數(shù)，同時也在信道編碼和保護糾錯上做出了詳細規(guī)定，在傳輸上DVB標(biāo)準(zhǔn)提出了數(shù)字信號的3種主要傳輸方式，以及傳輸時信號的各種具體要求。

4.3 日本近年來研究開發(fā)的ISDB標(biāo)準(zhǔn)

ISDB是一個標(biāo)準(zhǔn)化的復(fù)用方案，即在一個信道上可以傳輸不同的信號，也可以在多個信號上選擇部分接收，有很強的靈活性和擴展性。其把信號進行頻帶分割分層次傳輸，同時伴隨強力的時間交織，即可固定接收，又可移動接收。比如現(xiàn)在的3G手機業(yè)務(wù)就是移動接收的例子。

我國數(shù)字電視發(fā)展迅速，數(shù)字電視的傳輸標(biāo)準(zhǔn)也逐漸完善。我國的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)從地面無線傳播技術(shù)入手，集合國際的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，博采眾長，建立具有自主知識產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)，維持我國數(shù)字化進程的穩(wěn)步前進。

結(jié)語

現(xiàn)我國的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)不但發(fā)展迅速，而且具有龐大的市場，所以我們要更加合理利用、開發(fā)和支配整個市場，保證全民的利益。隨著數(shù)字電視越來愈普及，地面無線傳輸、有線傳輸和衛(wèi)星傳輸也起到越來越重要的作用。我們在借助現(xiàn)有高端技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的同時，需要更多的開發(fā)和使用新技術(shù)，并且通過全民的共同努力，以致讓大家盡快進入數(shù)字時代。