ATSC制數(shù)字電視機(jī)頂盒的研究

1、.：.；關(guān)于ATSC制數(shù)字電視機(jī)頂盒的研討數(shù)字電視的開(kāi)展趨勢(shì) 從1994年開(kāi)播衛(wèi)星數(shù)字電視，到1998年底開(kāi)播地面數(shù)字電視廣播，數(shù)字電視曾經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面啟動(dòng)。到1999年底，全球約有2500萬(wàn)臺(tái)衛(wèi)星數(shù)字電視機(jī)頂盒，700萬(wàn)臺(tái)有線網(wǎng)數(shù)字機(jī)頂盒和40萬(wàn)臺(tái)地面數(shù)字電視機(jī)頂盒和接納機(jī)，主要分布于歐洲、美國(guó)和日本。 美國(guó)方案于2006年在全美范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的數(shù)字化傳輸，日本那么將在2021年實(shí)現(xiàn)一切電視節(jié)目的數(shù)字化，德國(guó)媒體管理局方案在2006年前封鎖一切的地面模擬電視傳送。我國(guó)的數(shù)字電視技術(shù)正在加緊實(shí)施“三步戰(zhàn)略步伐：2003年完成地面數(shù)字電視規(guī)范的制定，在大城市開(kāi)播數(shù)字電視；2005年，衛(wèi)星傳輸全

2、部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化；2021年，地面電視根本實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，普及數(shù)字電視接納機(jī)機(jī)頂盒；2021年，中國(guó)電視廣播全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，完成模擬向數(shù)字的過(guò)渡。 目前，世界各國(guó)正面臨著從模擬電視向數(shù)字電視的演進(jìn)變革，與通訊領(lǐng)域的模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)演進(jìn)的歷程一樣，在用戶需求和科學(xué)技術(shù)提高的宏大拉動(dòng)下，數(shù)字電視技術(shù)日趨成熟，在不斷為人們提供更高質(zhì)量、更多功能和更個(gè)性化的音視頻節(jié)目的同時(shí)，逐漸成為電視系統(tǒng)的主流。未來(lái)的數(shù)字電視將是一個(gè)全方位的寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，從各個(gè)層面影響現(xiàn)代人類的社會(huì)生活，其觸角將普及社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)、文化和生活等各個(gè)領(lǐng)域。關(guān)于ATSC制數(shù)字電視機(jī)頂盒的研討 摘 要：本文概述了數(shù)字電視廣播原理，對(duì)ATSC

3、制造了較詳細(xì)的引見(jiàn)。在此根底上，進(jìn)一步論述了作者實(shí)現(xiàn)的ATSC制數(shù)字電視機(jī)頂盒系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 1引言 在信息技術(shù)的推進(jìn)下，廣播電視進(jìn)入從模擬廣播到數(shù)字廣播的過(guò)渡階段。美國(guó)，歐洲，澳大利亞，日本，新加坡等相繼確定了本國(guó)的數(shù)字電視廣播規(guī)范。 隨著視頻緊縮技術(shù)的深化研討，九十年代初出現(xiàn)了一系列視頻緊縮規(guī)范，其中尤以MPEG-2影響圈較大；同時(shí)隨著集成電路制造技術(shù)的提高，許多芯片廠商相繼推出了相應(yīng)公用芯片，這些都極大地推進(jìn)了數(shù)字電視的開(kāi)展。美國(guó)于1995年經(jīng)過(guò)了ATSC數(shù)字電視規(guī)范。歐洲制定了包括DVB-T在內(nèi)的一體化數(shù)字電視廣播規(guī)范，目前偏重于規(guī)范明晰度數(shù)字電視。日本從模擬高明晰度電視研討轉(zhuǎn)向數(shù)字電視之

4、后，確立了ISDB-T的地面廣播規(guī)范。三種規(guī)范在信源編碼方面類似，都采用MPEG-2視頻緊縮，高明晰度電視圖像常用格式為19201080，每秒60場(chǎng)/50場(chǎng)隔行，最大的區(qū)別是信道調(diào)制和傳輸方式的不同。因此三種制式接納機(jī)的不兼容主要在接納機(jī)信道解調(diào)模塊。 圖1表示了數(shù)字電視廣播和接納系統(tǒng)根本原理。從內(nèi)容上分為信源部分和信道部分；從構(gòu)造上分為發(fā)送端，傳輸網(wǎng)絡(luò)和接納端。發(fā)送端包括信源編碼音視頻編碼，業(yè)務(wù)復(fù)用，信道編碼和調(diào)制。傳輸網(wǎng)絡(luò)既可以是地面廣播，也可以是有線電視和衛(wèi)星接納。調(diào)制信號(hào)到達(dá)接納端，先進(jìn)展信道解調(diào)構(gòu)成基帶TS流，然后進(jìn)展解復(fù)用，構(gòu)成音視頻PESES流分別解碼，最后輸出音頻和視頻信號(hào)。

5、2ATSC電視制式簡(jiǎn)介 ATSC的英文全稱是Advanced Television Systems Committee美國(guó)高級(jí)電視業(yè)務(wù)顧問(wèn)委員會(huì)。該委員會(huì)于1995年9月15日正式經(jīng)過(guò)ATSC數(shù)字電視國(guó)家規(guī)范。ATSC制信源編碼采用MPEG-2視頻緊縮和AC3音頻緊縮；信道編碼采用VSB調(diào)制，提供了兩種方式：地面廣播方式8VSB和高數(shù)據(jù)率方式16VSB。隨著多媒體傳輸業(yè)務(wù)的不斷開(kāi)展，為了順應(yīng)挪動(dòng)接納的需求，近來(lái)又方案添加2VSB的挪動(dòng)接納方式。下面從信源部分和信道部分來(lái)作引見(jiàn)： 21信源編碼與解碼 由于數(shù)字化的HDTV原始視頻數(shù)據(jù)量非常大，碼率高達(dá)1Gbps以上。為了能在一個(gè)6M頻道帶寬內(nèi)廣播

6、HDTV信號(hào)，必需采用緊縮比很高的視頻緊縮算法。ATSC制采用MPEG2視頻緊縮。MPEG2視頻緊縮格式分為4級(jí) 5類，從低分辨率圖像到高明晰度視頻有十幾種格式，其中 MP HL格式完全符合 HDTV廣播需求。MPEG2視頻緊縮采用了運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償，幀內(nèi)預(yù)測(cè)和幀間預(yù)測(cè)編碼，DCT變換編碼和熵編碼等算法，緊縮率可達(dá) 3050倍。付出的代價(jià)是 MPEG-2緊縮算法運(yùn)算量極大。AC3有 51聲道編碼，可以復(fù)用成TS流。信源解碼是編碼的逆過(guò)程，包括TS的解復(fù)用和音視頻ES的解緊縮，整個(gè)過(guò)程符合MPEG2和AC3的解緊縮語(yǔ)法。HDTV解碼運(yùn)算量相對(duì)較低，是緊縮編碼運(yùn)算量的非常之一。 2.2信道調(diào)制與解調(diào)

7、 以地面廣播8VSB方式為例，信道調(diào)制與解調(diào)原理如圖2所示。發(fā)送端：碼率為19.39Mbps的TS流輸入到信道調(diào)制單元。信道編碼過(guò)程包括數(shù)據(jù)隨機(jī)處置，RS糾錯(cuò)編碼，卷積交錯(cuò)，格狀編碼，同步信號(hào)插入，構(gòu)成符號(hào)率為10.76Msym/s的8電位符號(hào)流八種電位：7V，5V，3V，1V。然后進(jìn)展模擬處置，插入導(dǎo)頻，預(yù)平衡和單邊帶調(diào)制，最后送到發(fā)射機(jī)。接納端：射頻RF經(jīng)調(diào)諧器鎖定，構(gòu)成中頻IF輸出，AD變換后逐級(jí)進(jìn)展8VSB信道解調(diào)處置，完成解調(diào)后輸出碼率為19.39Mbps的TS流。8VSB傳輸方式的參數(shù)如表1所示。 對(duì)TS流進(jìn)展信道編碼，要經(jīng)過(guò)如下處置：首先TS包中187個(gè)字節(jié)和一個(gè)偽隨機(jī)序列按比特

8、位異或運(yùn)算TS包長(zhǎng)度為188個(gè)字節(jié)，同步頭0 x47沒(méi)有進(jìn)展異或和RS編碼，使TS流數(shù)據(jù)隨機(jī)化，碼率依然是19.39Mbps。隨機(jī)化后數(shù)據(jù)送入 t=10207，187的 RS編碼器，每個(gè)TS包添加 20校驗(yàn)字節(jié)，包長(zhǎng)度為 208字節(jié)，碼率上升為21.52Mbps。然后又經(jīng)過(guò)208，52的卷積交錯(cuò)器，可以抵御長(zhǎng)度相當(dāng)于4ms的突發(fā)干擾。在格狀編碼之前還經(jīng)過(guò)一個(gè)12符號(hào)交錯(cuò)器。格狀編碼采用23方式，即每?jī)蓚€(gè)比特輸入構(gòu)成3比特輸出，此時(shí)碼率升為3528Mbps。映射處置將每 3比特?cái)?shù)據(jù)映射到一個(gè) 8電位符號(hào)，每個(gè)符號(hào)相當(dāng)于映射前的 3比特，格狀編碼前的2比特。插入段同步，場(chǎng)同步后，便組裝成為數(shù)據(jù)幀。

9、每一數(shù)據(jù)幀包括兩個(gè)數(shù)據(jù)場(chǎng)；每一數(shù)據(jù)場(chǎng)由313個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中第一個(gè)數(shù)據(jù)段作為該場(chǎng)的同步；每個(gè)數(shù)據(jù)段又由832個(gè)8電位符號(hào)組成，其中開(kāi)場(chǎng)四個(gè)符號(hào)作為該段的同步。于是構(gòu)成了符號(hào)率為1076Msyms的數(shù)據(jù)流，由于一個(gè)符號(hào)表示兩比特，所以比特率相當(dāng)于對(duì)2152Mbps，除去同步開(kāi)銷和檢錯(cuò)冗余，凈比特率為1928Mbs。 3 機(jī)頂盒系統(tǒng)設(shè)計(jì) 31 數(shù)字電視機(jī)頂盒系統(tǒng)構(gòu)成 ATSC制機(jī)頂盒系統(tǒng)可分為兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的模塊：前端信道解調(diào)和后端信源解碼。前端和后端接口的數(shù)據(jù)格式是TS碼流。前端部分主要完成高頻下變換和8VSB信道解調(diào)，并輸出TS流；后端部分實(shí)現(xiàn)TS流的解復(fù)用，并將視頻和音頻的ES/PES流分別

10、送入相應(yīng)的音視頻解碼器，最終輸出視頻和音頻信號(hào)。系統(tǒng)的整體控制部分由后端的主控CPU擔(dān)任，包括I2c總線，前端的信道解調(diào)，TS流解復(fù)用，音頻解碼和視頻解碼，以及遙控器和鍵盤等流程控制。圖3表示了ATSC制機(jī)頂盒的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖。 32 前端解調(diào)模塊設(shè)計(jì) 1調(diào)諧器Tuner 調(diào)諧器經(jīng)過(guò)I2c總線來(lái)控制，完成高頻調(diào)諧并輸出中頻信號(hào)。有些調(diào)諧器沒(méi)有I2c總線，而是由3根控制線來(lái)設(shè)置調(diào)諧參數(shù)，此時(shí)要求機(jī)頂盒的主控芯片帶有一定數(shù)量的PIO編程端口。另外，信道解調(diào)器根據(jù)中頻信號(hào)幅度，經(jīng)過(guò)AGC信號(hào)來(lái)調(diào)理調(diào)諧器輸出的中頻信號(hào)幅度，使其穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)。中頻信號(hào)輸出幅度通常較小，需求經(jīng)過(guò)中頻放大器，然后送入

11、8VSB解調(diào)器。 2信道解調(diào)器 8VSB解調(diào)器收到中頻信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)展模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后逐級(jí)進(jìn)展解調(diào)。信道解調(diào)器可以直接對(duì)輸入44MHz中頻信號(hào)進(jìn)展A/D采樣，提供AGC信號(hào)調(diào)理中頻信號(hào)增益。正常任務(wù)形狀下，解調(diào)芯片先經(jīng)過(guò)非相關(guān)AGC方式使中頻信號(hào)幅度在A/D采樣范圍之內(nèi)；接著進(jìn)展載波鎖定和同步信號(hào)恢復(fù)；實(shí)現(xiàn)同步后，相關(guān)AGC方式進(jìn)一步細(xì)調(diào)中頻信號(hào)幅度。然后依次進(jìn)展NTSC同頻干擾濾波、信號(hào)平衡、9相位跟蹤鎖定以及FEC處置包括格狀解碼、去卷積交錯(cuò)、RS解碼和去隨機(jī)等步驟，最后輸出TS碼流。實(shí)踐解調(diào)的每一步都可以經(jīng)過(guò)內(nèi)部存放器來(lái)跟蹤。解調(diào)過(guò)程中各階段信號(hào)的實(shí)踐性能，如鎖定形狀，信噪比，誤碼率等可以

12、由解調(diào)芯片內(nèi)部的存放器指示。 33 后端解碼模塊設(shè)計(jì) 1主控CPU 主控CPU實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)的各種控制功能，同時(shí)完成TS流解復(fù)接。一方面，主控CPU解析前端送入的TS流，提取相關(guān)的PSI表，并利用PID過(guò)濾器來(lái)分別音視頻ES或PES流，實(shí)現(xiàn)TS流解復(fù)用。另一方面，主控CPU管理多個(gè)進(jìn)程，如視頻解碼、音頻解碼、紅外遙控、鍵盤呼應(yīng)、前端解調(diào)和TS解復(fù)用等，控制著接納機(jī)的解碼全過(guò)程。 2視頻解碼器 視頻解碼器完成符合 MPEG2緊縮規(guī)范的視頻實(shí)時(shí)解碼，包括 MPHL格式。解碼器外接128Mbits的SDRAM，用于解碼過(guò)程中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。視頻解碼時(shí)，主控CPU解析ES流或PES流幀以上高層語(yǔ)法，提取圖片

13、尺寸，比特率，量化距陣等控制參數(shù)，然后將參數(shù)寫入解碼器的控制存放器。而幀以下的，涉及大運(yùn)算量的視頻解碼，主要經(jīng)過(guò)視頻解碼器的硬件解碼單元實(shí)現(xiàn)。視頻解碼器支持ATSC制中的一切十八種格式及其中的某些格式轉(zhuǎn)換，它既可以輸出8-bit的規(guī)范明晰度視頻信號(hào)，也可以輸出24-bit高明晰度視頻信號(hào)。它還支持OSD，經(jīng)過(guò)節(jié)目信息和頻道選擇的顯示，運(yùn)用戶具有本地信息交互功能。 3音頻解碼器 音頻解碼由單片兼容 MPEG2和 AC3的音頻解碼器完成，不需求外部存儲(chǔ)器。解碼過(guò)程中，主控 CPU可以經(jīng)過(guò) 8bit數(shù)據(jù)接口或者經(jīng)過(guò)I2c接口來(lái)控制音頻解碼器。音頻解碼器可接納 MPEG1，MPEG2，AC-3和PCM

14、多種音頻數(shù)據(jù)輸入，具有三路雙聲道PCM數(shù)據(jù)串行輸出接口和一個(gè)SPDIF數(shù)字音頻輸入口。 34 機(jī)頂盒解碼流程分析 數(shù)字電視機(jī)頂盒的源程序裝載于FLASH ROM內(nèi)。加電啟動(dòng)后，各芯片進(jìn)展上電復(fù)位，主控CPU從FLASH ROM內(nèi)加載并運(yùn)轉(zhuǎn)程序。程序首先完成軟硬件初始化，包括時(shí)鐘初始化，系統(tǒng)內(nèi)存初始化，前端解調(diào)初始化以及音視頻解碼存放器初始化等，并建立多個(gè)任務(wù)進(jìn)程。多進(jìn)程方式使主控CPU能同時(shí)處置多個(gè)任務(wù)流程，還可以進(jìn)展進(jìn)程間的通訊控制。 系統(tǒng)完成初始化后，用戶經(jīng)過(guò)遙控器選擇頻道，頻道選擇界面經(jīng)過(guò)OSD顯示。主控CPU呼應(yīng)遙控器指令，經(jīng)過(guò)I2C總線設(shè)置調(diào)諧器，使調(diào)諧器輸出中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)信道

15、解調(diào)器處置后，輸出TS流。主控CPU內(nèi)PID過(guò)濾器實(shí)現(xiàn)TS流解復(fù)接，將相關(guān)的ES或PES流分別送入音視頻解碼器，最終輸出音頻和視頻信號(hào)。TS流中的節(jié)目信息經(jīng)過(guò)解析并存儲(chǔ)，用戶經(jīng)過(guò)OSD查詢菜單，了解相關(guān)的節(jié)目信息。對(duì)于多節(jié)目復(fù)合的TS流，用戶還可以經(jīng)過(guò)節(jié)目指南EPG指定收看TS流中的某個(gè)詳細(xì)節(jié)目。 35 機(jī)頂盒接納性能 ATSC制頻道帶寬為6MHz，可以傳送19.39Mbps固定比特率的數(shù)字電視節(jié)目，節(jié)目可以是單個(gè)高明晰度電視，也可以由4-5個(gè)規(guī)范明晰度電視節(jié)目復(fù)用而成，符號(hào)率為固定的10.76Msym/s，因此ATSC制廣播電視的頻道搜索比DVB簡(jiǎn)單，只需設(shè)定頻道參數(shù)。假設(shè)全頻道范圍內(nèi)接納，

16、也只需從頻道2到頻道69逐個(gè)搜索。 限于條件，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用閉路接納的方式，由碼流發(fā)生器輸出8VSB調(diào)制信號(hào)，載波頻率為473MHz14頻道，信號(hào)直接經(jīng)過(guò)一段電纜送到機(jī)頂盒的RF輸入端。主控CPU經(jīng)過(guò)設(shè)定頻道參數(shù)，可在2秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)頻道鎖定和8VSB解調(diào)，在45秒內(nèi)包括8VSB解調(diào)和信源解碼完成節(jié)目的解析和音視頻解碼，對(duì)于無(wú)節(jié)目的頻道05秒內(nèi)可斷定。實(shí)踐接納信號(hào)的信噪比要求高于16dB，否那么接納機(jī)無(wú)法解調(diào)或解碼時(shí)存在一定的誤碼。 4終了語(yǔ) 數(shù)字化進(jìn)程使廣播電視，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通訊之間的行業(yè)界限變得越來(lái)越模糊，三者既浸透又交融的特點(diǎn)將繼續(xù)一段時(shí)間。在此背景下，數(shù)字電視也將隨著業(yè)務(wù)和技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)展逐

17、漸走向成熟。未來(lái)的數(shù)字電視機(jī)頂盒不但會(huì)在知的領(lǐng)域功能更趨完善，也將在未知的領(lǐng)域里開(kāi)辟更寬廣的空間。 下面兩層共同承當(dāng)普通數(shù)據(jù)的傳輸。上面兩層確定在普通數(shù)據(jù)傳輸根底上運(yùn)轉(zhuǎn)的特定配置，如HDTV或SDTV；還確定ATSC規(guī)范支持的詳細(xì)圖像格式，共有18種(HDTV6種、SDTV12種)，其中14種采用逐行掃描方式。 HDTV，1920像素H1080像素V，寬高比16：9，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制； HDTV，1280像素H720像素V，寬高比16：9，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制； SDTV，704

18、像素H480像素V，寬高比16：9或4：3，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制； SDTV，640像素H480像素V，寬高比4：3，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制。 另外，ATSC還開(kāi)發(fā)并經(jīng)過(guò)了可為采用50Hz幀頻的國(guó)家運(yùn)用的另行規(guī)范。一、什么是 HYPERLINK esmchina/TECHTERM/ART/%CA%FD%D7%D6%B5%E7%CA%D3.HTM 數(shù)字電視 數(shù)字電視(Digital TV)是從電視信號(hào)的采集、編輯、傳播、接納整個(gè)廣播鏈路

19、數(shù)字化的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)。數(shù)字電視利用MPEG HYPERLINK esmchina/ART_8800044742_1400_0_0_4300_e08d3937.HTM o 日本沖電氣制定其綠色采購(gòu)規(guī)范 規(guī)范中的各種圖像格式，把現(xiàn)行模擬電視制式下的圖像、伴音信號(hào)的平均碼率緊縮到大約4.6921Mbps，其圖像質(zhì)量可以到達(dá)電視演播室的質(zhì)量程度，膠片質(zhì)量程度，圖像程度明晰度到達(dá)5001200線以上，并采用AC3聲音信號(hào)緊縮技術(shù)，傳輸5.1聲道的環(huán)繞聲信號(hào)。 二、數(shù)字電視的分類 按清圖像晰度分類，數(shù)字電視包括數(shù)字高明晰度電視(H HYPERLINK esmchina/TECHTERM/ART/DTV

20、.HTM DTV)、數(shù)字規(guī)范明晰度電視(SDTV)和數(shù)字普透明晰度電視(LDTV)三種。HDTV的圖像程度明晰度大于800線，圖象質(zhì)量可到達(dá)或接近35mm寬銀幕電影的程度；SDTV的圖像程度明晰度大于500線，主要是對(duì)應(yīng)現(xiàn)有電視的分辨率量級(jí)，其圖象質(zhì)量為演播室程度；LDTV的圖像程度明晰度為200-300線，主要是對(duì)應(yīng)現(xiàn)有VCD的分辨率量級(jí)。 按信號(hào)傳輸方式分類，數(shù)字電視可分為地面無(wú)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。 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 HYPERLINK forum.esm-cn/FO

21、RUM_POST_1000010009_1100102167_0.HTM o 尋機(jī)頂盒生產(chǎn)廠家 機(jī)頂盒和一體化數(shù)字電視接納機(jī)。 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)及規(guī)范 1、數(shù)字電視的信源編解碼技術(shù) 視頻編解碼技術(shù) 數(shù)字電視尤其數(shù)字高明晰度電視與模擬電視相比，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，最為困難的部分就是對(duì)視頻信號(hào)的緊縮。在19201080顯示格式下，數(shù)字化后的碼率在傳輸中高達(dá)995Mbit/s，這比現(xiàn)行模擬電視的傳輸信息量大得多。因此數(shù)字電視的圖像不能象模擬電視的圖像那樣直接傳輸，而是要多一道緊縮編碼工序。視頻編碼技術(shù)主要功能是完成圖像的緊縮

22、，使數(shù)字電視的信號(hào)傳輸量由995Mbit/s減少為20？30Mbit/s。 音頻編解碼技術(shù) 與視頻編解碼一樣，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的緊縮。聲音信號(hào)數(shù)字化后，信息量比模擬傳輸形狀大得多，因此數(shù)字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸，而是要多一道緊縮編碼工序。 信源編解碼的相關(guān)規(guī)范 國(guó)際上對(duì)數(shù)字圖像編碼曾制定了三種規(guī)范，分別是主要用于電視會(huì)議的H.261、主要用于靜止圖像的JPMG規(guī)范和主要用于延續(xù)圖像的MPEG規(guī)范。 在HDTV視頻緊縮編解碼規(guī)范方面，美國(guó)、歐洲和日本設(shè)有分歧，都采用MPEG-2規(guī)范。MPEG緊縮后的信息可以供計(jì)算機(jī)處置，也可以在現(xiàn)有和未來(lái)的電視廣播頻道中進(jìn)展分

23、配。在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2規(guī)范；美國(guó)采用了杜比(Dolby)公司的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。但隨著技術(shù)的提高，1994年完成的MPEG-2隨著技術(shù)的提高如今顯得越來(lái)越落后，國(guó)際上正在思索用MPEG-4 AVC來(lái)替代目前的MPEG-2。 中國(guó)方面，中國(guó)的數(shù)字音視頻編解碼規(guī)范任務(wù)組制定了面向數(shù)字電視和高清激光視盤播放機(jī)的AVS規(guī)范。該規(guī)范據(jù)稱具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，與MPEG-2規(guī)范完全兼容，也可以兼容MPEG-4 AVC/ H.26?國(guó)際規(guī)范根本層，其緊縮程度據(jù)稱可到達(dá)MPEG-2規(guī)范的2-3倍，而與MPEG-4 AVC相比，AVS更加簡(jiǎn)約的設(shè)計(jì)降低了芯片實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度

24、。 2、數(shù)字電視的復(fù)用系統(tǒng) 數(shù)字電視的復(fù)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(lái)看，它將視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)等編碼器送來(lái)的數(shù)據(jù)比特流，經(jīng)處置復(fù)合成單路串行的比特流，送給信道編碼及調(diào)制。接受端與此過(guò)程正好相反。在HDTV復(fù)用傳輸規(guī)范方面，美國(guó)、歐洲、日本沒(méi)有分歧，都采用了MPEG-2 規(guī)范。美國(guó)已有MPEG-2解復(fù)用的公用芯片。 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)的目的是經(jīng)過(guò)糾錯(cuò)編碼、網(wǎng)格編碼、平衡等技術(shù)提高信號(hào)的抗干擾才干，經(jīng)過(guò)調(diào)制把傳輸信號(hào)放在載波或脈沖串上，為發(fā)射做好預(yù)備。目前所說(shuō)的各國(guó)數(shù)字電視的制式，規(guī)范不能一致，主要是指各國(guó)在該方面的不同，詳細(xì)

25、包括糾錯(cuò)、平衡等技術(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，適宜有線電視電纜傳輸。 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，適宜衛(wèi)星廣播。 殘留邊帶調(diào)制(VSB)：抗多徑傳播效應(yīng)好即消除重影效果好，適宜地面廣播。 編碼正交頻分調(diào)制(COFDM)：抗多徑傳播效應(yīng)和同頻干擾好，適宜地面廣播和同頻網(wǎng)廣播。 四、世界上現(xiàn)有的主要 HYPERLINK esmchina/ART_8800068365_1100_2101_0_0_ad6d3684.HTM o 中國(guó)自主規(guī)范的堅(jiān)決擁護(hù)者和受害者力合微

26、電子 數(shù)字電視規(guī)范 1、美國(guó)數(shù)字電視規(guī)范ATSC 美國(guó)地面電視廣播迄今仍占其電視業(yè)務(wù)的一半以上，因此，美國(guó)在開(kāi)展高明晰度電視時(shí)首先思索的是如何經(jīng)過(guò)地面廣播網(wǎng)進(jìn)展傳播，并提出了以數(shù)字高明晰度電視為根底的規(guī)范-ATSCAdvanced Television System Committee先進(jìn)電視制式委員會(huì)。美國(guó)HDTV地面廣播頻道的帶寬為6MHZ，調(diào)制采用8VSB。估計(jì)美國(guó)的衛(wèi)星廣播電視會(huì)采用QPSK調(diào)制，有線電視會(huì)采用QAM或VSB調(diào)制。 ATSC數(shù)字電視規(guī)范由四個(gè)分別的層級(jí)組成，層級(jí)之間有明晰的界面。最高為圖像層，確定圖像的方式，包括象素陣列、幅型比和幀頻。接著是圖像緊縮層，采用MPEG-2

27、緊縮規(guī)范。再下來(lái)是系統(tǒng)復(fù)用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的緊縮包中，采用MPEG-2緊縮規(guī)范。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(duì)于地面廣播系統(tǒng)，采用Zenith公司開(kāi)發(fā)的8-VSB傳輸方式，在6MHz地面廣播頻道上可實(shí)現(xiàn)19.3Mb/s的傳輸速率。該規(guī)范也包含適宜有線電視系統(tǒng)高數(shù)據(jù)率的16-VSB傳輸方式，可在6MHz有線電視信道中實(shí)現(xiàn)38.6Mb/s的傳輸速率。 下面兩層共同承當(dāng)普通數(shù)據(jù)的傳輸。上面兩層確定在普通數(shù)據(jù)傳輸根底上運(yùn)轉(zhuǎn)的特定配置，如HDTV或SDTV；還確定ATSC規(guī)范支持的詳細(xì)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

28、種HDTV格式中，由于19201080格式不適宜在6MHz信道內(nèi)以60幀/秒進(jìn)展逐行掃描，故以隔行掃描取代之。SDTV的6?0480圖像格式與計(jì)算機(jī)的VGA格式一樣，保證了與計(jì)算機(jī)的適用性。在12種SDTV格式中，有9種采用逐行掃描，保管3種為隔行掃描方式以順應(yīng)現(xiàn)有的視頻系統(tǒng)。 另外，ATSC還開(kāi)發(fā)并經(jīng)過(guò)了可為采用50Hz幀頻的國(guó)家運(yùn)用的另行規(guī)范。HDTV格式的象素陣列一樣，但幀頻為25Hz和50Hz；SDTV格式的垂直分辨率為576行，程度分辨率那么不同；也包含352288格式，順應(yīng)必要的窗口設(shè)置。 2、歐洲數(shù)字電視規(guī)范DVB 歐洲數(shù)字電視規(guī)范為DVB，即Digital Video Broa

29、dcasting，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)的規(guī)范。歐洲數(shù)字電視首先思索的是衛(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)規(guī)范。這是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字電視發(fā)射的傳輸容量，實(shí)際上與有線電視系統(tǒng)相當(dāng)，本地域覆蓋好。采用編碼正交頻分復(fù)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；但其接納費(fèi)用高。 DVB-S(ETS 300

30、421) 為數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)規(guī)范。衛(wèi)星傳輸具有覆蓋面廣、節(jié)目容量大等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)流的調(diào)制采用四相相移鍵控調(diào)制(QPSK)方式，任務(wù)頻率為11/12GHz。在運(yùn)用MPEG-2MPML格式時(shí)，用戶端假設(shè)到達(dá)CCIR 601演播室質(zhì)量，碼率為9Mb/s；到達(dá)PAL質(zhì)量，碼率為5Mb/s。一個(gè)54MHz轉(zhuǎn)發(fā)器傳送速率可達(dá)68Mb/s，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。DVB-S規(guī)范幾乎為一切的衛(wèi)星廣播數(shù)字電視系統(tǒng)所采用。我國(guó)也選用了DVB-S規(guī)范。 DVB-C(ETS 300 429) 為數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)規(guī)范。它具有16、32、6?QAM(正交調(diào)幅)三種調(diào)制方式，任務(wù)頻率在10GHz以下。采用6?QAM時(shí)，一個(gè)

31、PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號(hào)，在終端需求電纜機(jī)頂盒。 3、日本數(shù)字電視的規(guī)范ISDB 日本數(shù)字電視首先思索的是衛(wèi)星信道，采用QPSK調(diào)制。并在1999年發(fā)布了數(shù)字電視的規(guī)范-ISDB。ISDB是日本的DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 數(shù)字廣播專家組)制定的數(shù)字廣播系統(tǒng)規(guī)范，它利用一種曾經(jīng)規(guī)范化的復(fù)用方案在一個(gè)普通的傳輸信道上發(fā)送各種不同種類的信號(hào)，同時(shí)曾經(jīng)復(fù)用的信號(hào)也可以經(jīng)過(guò)各種不同的傳輸信道發(fā)送出去。ISDB具有柔軟性、擴(kuò)展性、共通性等特點(diǎn)，可以靈敏地集成和發(fā)送多節(jié)目的電視和

32、其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 4、DVB與ATSC的比較 歐洲D(zhuǎn)VB規(guī)范和美國(guó)ATSC規(guī)范的主要區(qū)別如下： 方形像素：在ATSC規(guī)范中采用了“方形像素(Square Picture Eelements),由于它們更加適宜于計(jì)算機(jī)；而DVB規(guī)范最初沒(méi)有采用，最近也采用了。此外，范圍廣泛的視頻圖像格式也被DVB采用，而ATSC對(duì)此那么不作強(qiáng)迫性規(guī)定。 系統(tǒng)層和視頻編碼：DVB和ATSC規(guī)范都采用MPEG-2規(guī)范的系統(tǒng)層和視頻編碼，但是，由于MPEG-2規(guī)范并未對(duì)視頻算法作詳細(xì)規(guī)定，因此實(shí)施方案可以不同，與兩個(gè)規(guī)范都無(wú)關(guān)。 音頻編碼：DVB規(guī)范采用了MPEG-2的音頻緊縮算法；而ATSC規(guī)范那么采用了AC-3的音

33、頻緊縮算法。 信道編碼：兩者的擾碼器Radomizers采用不同的多項(xiàng)式；兩者的里德所羅門前向糾錯(cuò)FEC編碼采用不同的冗余度，DVB規(guī)范用16B，而ATSC規(guī)范用功20B；兩者的交錯(cuò)過(guò)程(Interleaving)不同； 在DVB規(guī)范中網(wǎng)格編碼Trellix coding有可選的不同速率，而在ATSC規(guī)范中地面廣播采用固定的2/3速率的網(wǎng)格編碼，有線電視那么不需采用網(wǎng)格編碼。 調(diào)制技術(shù)：衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中DVB規(guī)范采用QPSK，而ATSC規(guī)范不涉及衛(wèi)星廣播。有線電視系統(tǒng)中DVB規(guī)范采用任選的16/32/6?QAM，而ATSC規(guī)范采用16VSB，兩者完全不同。地面廣播系統(tǒng)中DVB規(guī)范采器具有QPSK

34、、16QAM或6?QAM的COFDM2K個(gè)或8K個(gè)載波；而ATSC規(guī)范采用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非常類似,可以說(shuō)是經(jīng)修正的歐洲方案,傳輸方案仍是COFDM,運(yùn)用的編碼方式一樣,調(diào)制方法也一樣,也分為2K和8K兩種方式。由于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成員曾經(jīng)到達(dá)265個(gè)(35個(gè)國(guó)家和地域)，主要集中在歐洲并普及世界各地，我國(guó)的廣播科學(xué)研討院和TCL電子集團(tuán)也在其中。ATSC成員30個(gè)，其中有美國(guó)國(guó)內(nèi)成員20

35、個(gè)、阿根廷、法國(guó)、韓國(guó)等7個(gè)國(guó)家的成員10個(gè)，中國(guó)的廣播科學(xué)研討院也參與了ATSC組織。ISDB謀劃指點(diǎn)委員會(huì)委員17個(gè)，其他成員23個(gè)，其成員都是日本國(guó)內(nèi)的電子公司和廣播機(jī)構(gòu)。 五、中國(guó)的數(shù)字電視規(guī)范 1、中國(guó)的衛(wèi)星數(shù)字電視規(guī)范 中國(guó)衛(wèi)星數(shù)字電視采用QPSK調(diào)制方式，與歐洲、美國(guó)和日本采用的規(guī)范一樣。由于中國(guó)限制個(gè)人直接接納衛(wèi)星數(shù)字電視節(jié)目，所以目前是由有線電視臺(tái)集中接納數(shù)字電視信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)傳輸給寬廣用戶收看的。 2、中國(guó)的有線數(shù)字電視規(guī)范 中國(guó)有線數(shù)字電視的規(guī)范還在報(bào)批過(guò)程中，估計(jì)采用QAM調(diào)制方式，與歐洲、美國(guó)和日本一樣。中國(guó)有線數(shù)字電視的開(kāi)展根底較好，且播出所

36、需的投入本錢較小，曾經(jīng)在部分大中型城市試播。有線數(shù)字電視因不受國(guó)家政策限制，有能夠會(huì)得到很快推行。 3、中國(guó)的地面數(shù)字電視規(guī)范 數(shù)字電視地面廣播與數(shù)字衛(wèi)星廣播相較，有容易普及、接納價(jià)錢低廉的特點(diǎn)；與數(shù)字有線電視廣播相較，那么較不易受城市施工建立、自然災(zāi)禍、戰(zhàn)爭(zhēng)等要素呵斥的網(wǎng)絡(luò)中斷影響。因此，在傳輸情況、運(yùn)用需求等方面，地面?zhèn)鬏敺绞礁訌?fù)雜，全球各地在地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)方案的選擇上爭(zhēng)議也最大。 自2001年4月起，中國(guó)國(guó)家廣電總局便開(kāi)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(kāi)場(chǎng)在北京、上海及深圳三地進(jìn)展數(shù)字地面廣播規(guī)范的測(cè)試任務(wù)，在2002年至2003年間測(cè)試完成之后，開(kāi)場(chǎng)

37、進(jìn)展最后規(guī)范的制定，目前還在制定過(guò)程之中。 目前中國(guó)各方面提交的地面數(shù)字電視規(guī)范提案共5套，分別是： 國(guó)家HDTV總體組(The HDTV Technical Executive Experts Group)一號(hào)提案：高級(jí)數(shù)字電視廣播系統(tǒng)(ADTB-T)； 國(guó)家HDTV總體組(The HDTV Technical Executive Experts Group)二號(hào)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(xué)研討院(Academy of Broadcasting Science, State Administration of Radio, Film and TV)的

38、射頻子帶分割雙載波混合調(diào)變系統(tǒng)(CDTB-T)； 清華大學(xué)(Tsinghua University)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(xué)(Chengdu Electronic Technology University)的同步多載波擴(kuò)頻地面數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)(SMCC/COFDM)。 目前，這五種規(guī)范中，呈現(xiàn)出清華大學(xué)與上海交大的兩種規(guī)范對(duì)壘之勢(shì)。 清華大學(xué)的DMB-T規(guī)范 該規(guī)范在OFDM(正交頻分復(fù)用)的維護(hù)間隔(Guard Interval)中，去掉了導(dǎo)頻部分，復(fù)用同步頭。該同步頭利用DSS(直接分散方式，分散符號(hào)運(yùn)用的是PN系列)

39、，提高了靈敏度，有利于汽車等挪動(dòng)形狀下接納信號(hào)。與歐洲方式相比，靈敏度提高了10%左右，信噪比的要求也可以降低到-20dB。同時(shí)信號(hào)的傳輸效率也提高了10%。 清華DMBT協(xié)議簡(jiǎn)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(jí)的幀構(gòu)造 強(qiáng)糾錯(cuò)編碼技術(shù) 靈敏的信道調(diào)制技術(shù) OFDM 3780 個(gè)子載波，QPSKQAM?？苟鄰胶投嗥绽招?yīng)，支

40、持單頻網(wǎng) 高效可靠的時(shí)域同步技術(shù) 幀同步：Walsh 編碼的PN序列，QPSK調(diào)制?？煽客?，基站識(shí)別，終端定位和絕對(duì)時(shí)間同步，只接納需求信息，到達(dá)省電便攜和挪動(dòng)的條件和目的 準(zhǔn)確快速的信道估計(jì)技術(shù) 便于實(shí)現(xiàn)的快速算法 清華DMB-T方案的技術(shù)特點(diǎn) 具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)目前已有19個(gè)專利 信道容量大 (最高每秒 32兆位， 適于高明晰度電視廣播) 接納靈敏度高 (簡(jiǎn)單天線可以收視， 適于便攜式接納機(jī)) 同步恢復(fù)快小于5ms，信道估計(jì)準(zhǔn)確，抗干擾才干強(qiáng)24dB擴(kuò)頻增益，抑制數(shù)字電視的懸崖效應(yīng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)廣播 可以抗靜態(tài)多徑 (簡(jiǎn)單天線接納)和動(dòng)態(tài)多徑干擾 (適于運(yùn)動(dòng)環(huán)境下接納) 可以抗各種家電脈沖干擾

41、 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(jí)編碼技術(shù)，使標(biāo)清和高清電視信號(hào)傳輸?shù)玫郊嫒?采用了擴(kuò)頻技術(shù)，大大提高了時(shí)域信號(hào)同步性能 在傳輸系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)制和糾錯(cuò)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(kuò)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規(guī)范 ADTB-T是一種“單載波方案，采用4位或16位QAM變調(diào)方式，并在其中融入了獨(dú)特的平均化技術(shù)，運(yùn)用8MHz帶寬，擁有5Mbit/s、10Mbit/s、20Mbit/s三種傳輸方式。目前正在開(kāi)發(fā)第4代接納樣機(jī)，同時(shí)正在進(jìn)展高速挪動(dòng)接納實(shí)驗(yàn)。 關(guān)于挪動(dòng)接納信號(hào)的性能，據(jù)稱超越了DVB-T。關(guān)

42、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(diǎn)包括： 有效的數(shù)據(jù)構(gòu)造：滿足靈敏的綜合數(shù)字業(yè)務(wù)和抗干擾要求 單載波調(diào)制技術(shù)：4/16/6?O-QAM 雙導(dǎo)頻輔助同步技術(shù)：穩(wěn)健的上下導(dǎo)頻輔助同步系統(tǒng) 優(yōu)秀的信道編解碼技術(shù)：級(jí)聯(lián)的交錯(cuò)內(nèi)外碼FEC 強(qiáng)大的對(duì)抗信道衰落的平衡技術(shù)：0dB多經(jīng)和前、后向回波 更多高效的接納處置技術(shù)：普通高頻頭復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處置 大容量挪動(dòng)接納：挪動(dòng)條件下最高速率可達(dá)12Mbps ADTB-T中心技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)： 初次實(shí)現(xiàn)大容量12Mbps的高速挪動(dòng)接納 初次實(shí)現(xiàn)單載波的單頻網(wǎng)技術(shù) 提供了高/中/低碼率

43、業(yè)務(wù)混合傳輸?shù)哪軌蛐?穩(wěn)定可靠的固定接納性能，兼容有線接納 信號(hào)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(hào)覆蓋 對(duì)抗相位噪聲的才干強(qiáng) 跟蹤快速變化信道的才干強(qiáng) 采用雙導(dǎo)頻信號(hào)，載波恢復(fù)和時(shí)鐘恢復(fù)更穩(wěn)健，可靠 獲得近20項(xiàng)發(fā)明專利 數(shù)字電視規(guī)范ATSC，DVB的比較 收藏 贊賞 楊 力 李 利摘要：本文從視頻、音頻、地面廣播、衛(wèi)星電視、有線電視、交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等方面對(duì)兩大數(shù)字電視規(guī)范ATSC和DVB進(jìn)展了全面的比較。 1 前言 伴隨信息時(shí)代的到來(lái)，廣播電視事業(yè)，特別是有線電視得到了迅速開(kāi)展。 有線電視的開(kāi)展有兩個(gè)明顯的特點(diǎn)： 一是光纖化，光纖通訊技術(shù)的開(kāi)展DWDM、光復(fù)用技術(shù)和光交

44、換技術(shù)的出現(xiàn)及光設(shè)備的價(jià)錢不斷下降和用戶對(duì)帶寬的需求越來(lái)越高使得光纖越來(lái)越向用戶接近；二是數(shù)字化，這表達(dá)在兩個(gè)方面，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬電視廣播在逐漸向數(shù)字電視廣播過(guò)渡，另一方面隨著多功能交互業(yè)務(wù)的開(kāi)展和開(kāi)展，基帶數(shù)字業(yè)務(wù)所占比例越來(lái)越大，許多有線電視臺(tái)為此建立了本人的數(shù)字干線網(wǎng)絡(luò)。 模擬電視的數(shù)字化進(jìn)展迅速，到4月18日止，美國(guó)在29個(gè)城市曾經(jīng)有57個(gè)電視臺(tái)地面廣播發(fā)送數(shù)字HDTV信號(hào)，覆蓋44的美國(guó)人口。 其他國(guó)家和地域也為此積極地做預(yù)備或進(jìn)展推行，我國(guó)將在50周年國(guó)慶時(shí)進(jìn)展數(shù)字電視試播。 在電視的數(shù)字化進(jìn)程中，規(guī)范之爭(zhēng)猛烈，據(jù)DVB的資料，數(shù) 字地面廣播采用規(guī)范情況是： 曾經(jīng)采用DVB的占1

45、9以歐洲為主，曾經(jīng)采用ATSC的占15以北美為主，曾經(jīng)采用ISDB的占5日本，還有61尚未確定，我國(guó)目前也面臨著一次選擇。對(duì)有線電視臺(tái)而言，開(kāi)展交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)是新的收入增長(zhǎng)點(diǎn)，選擇何種規(guī)范的產(chǎn)品將直接影響到有線電視投入的本錢及收益 情況，對(duì)數(shù)字機(jī)頂盒和Cable Modem規(guī)范的研討、產(chǎn)品的測(cè)試曾經(jīng)引起了各臺(tái)的注重，北京、上海、廣州和成都都做了一些的實(shí)驗(yàn)，但采用什么規(guī)范還沒(méi)有確定。 2 數(shù)字電視規(guī)范概述 2.1 ATSC ATSC (Advanced Television Systems Committee)努力于建立先進(jìn)的電視系統(tǒng)規(guī)范，如HDTV等。它的數(shù)字電視規(guī)范(A/ 53) 已于199

46、6年底被FCC采用。 在北美ATSC和SCTE (Society of Cable Telecommunications Engineers) 協(xié)作進(jìn)展地面廣播、有線電視和衛(wèi)星電視的數(shù)字電視規(guī)范任務(wù)，SCTE建立美國(guó)有線電視技術(shù)規(guī)范，建立了OpenCable (機(jī)頂盒) 和DOCSIS/MCNS (Cable Modem) 。 SCTE的技術(shù)評(píng)價(jià)和測(cè)試由CableLabs進(jìn)展，如 Cable Modem能否符合MCNS規(guī)范是由CableLabs擔(dān)任測(cè)試認(rèn)證的。 2.2 DVB DVB (Digital Video Broadcasting)是歐洲努力于數(shù)字電視規(guī)范的組織，其目的是找 到一種對(duì)一

47、切傳輸媒體都適用的數(shù)字電視技術(shù)和系統(tǒng)，它包括DVBS (衛(wèi)星) 、 DVBT (地面廣播) 、DVBC (有線電視)和DVBRCCL (Return Channels for Cable and LMDS)。DAVIC(Digital Audio Visual Council)是個(gè)非贏利組織，主 要開(kāi)展Cable Modem和機(jī)頂盒的交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的規(guī)范，它和DVB在這方面獲得了一致。 3 兩大規(guī)范的比較 3.1 普通比較 3.2 視頻比較 a. ATSC 格式包括720576 544576 480576 352576 720480 544480 480480 352 480 352288 3

48、52240 支持16:9和4:3的寬高比 HDTV定義為MPEG2的MPHL， 分辨率不超越19201152 19201080是建議的分辨率3.3 音頻比較a. ATSC Dolby(AC3) 5.1聲道環(huán)繞立體聲 兩聲道在192kbps到達(dá)最正確質(zhì)量 5.1聲道環(huán) 繞立體聲在384kbps到達(dá)好質(zhì)量，在448kbps到達(dá)最正確質(zhì)量 b. DVB MPEG第二層的 Musicam 在256kbps到達(dá)最正確立體聲質(zhì)量 向后兼容環(huán)繞立體聲需求高比特率：640kbps 3.4 地面廣播比較 a. ATSC RS(204,188, T=10)，交錯(cuò)深度I=52 更好的帶寬效 率 低的C/N比門限，

49、系統(tǒng)抗脈沖噪聲干擾才干 更好的相位噪聲性能 低的峰值/平均功率比 較低的接受門限使較小的功率提供較好的覆蓋 b. DVBT RS (204,188, T=8)，交錯(cuò)深度I=12 COFDM編碼能較好的處理多途徑接受問(wèn)題 單頻網(wǎng)絡(luò) (SFN) 運(yùn)用8k方式 挪動(dòng)接受運(yùn)用2k方式 3.5 衛(wèi)星系統(tǒng)比較 a. DigiCipher(ATSC) Reed Solomon的FEC(前向糾錯(cuò)碼) 8種卷積收縮率(5/11, 1/2,3/5,2/3,4/5,5/6,7/8) QPSK或Offset的QPSK調(diào)制 b. DVBS RS(204,188, T=8)，交錯(cuò)深度I=12 5種卷積收縮率(1/2,2/

50、3,4/5,5/6,7/8) QPSK調(diào)制 3.6 有 線電視比較 a. SCTE RS(128,122, T=3)，可變交錯(cuò)深度 64QAM和256QAM調(diào)制 OpenCable的機(jī)頂盒和DOCSIS/MCNS的Cable Modem 格形編碼使C/N比獲得2dB的 改善 格形編碼使三階差拍產(chǎn)物減少 b. DVBC RS(204,188,T=8)，交錯(cuò)深度I= 12 64QAM調(diào)制 4 交互式業(yè)務(wù) 4.1 IP包封裝格式 DVB/DAVIC是基于ATM的，經(jīng)過(guò)AAL5實(shí)現(xiàn)高效的IP over ATM，或者運(yùn)用LLC /SNAP封裝。 DOCSIS直接將Ethernet幀封裝成MCNS幀 4.

51、2 下行調(diào)制 DVB/DAVIC： 帶外調(diào)制運(yùn)用QPSK； 帶內(nèi)運(yùn)用MPEG2傳送，16，64和256QAM DOCSIS運(yùn)用MPEG 2傳送， 64和256QAM 4.3 上行調(diào)制 DVB/DAVIC運(yùn)用QPSK DOCSIS運(yùn)用QPSK和 16QAM 4.4 下行頻譜利用率 a. DVB/DAVIC 帶外調(diào)制每個(gè)ATM信元采用RS (55,53) 編碼，1MHz和2MHz帶寬碼率分別為 1.544Mbps和3.088Mbps。 MPEG2運(yùn)用RS(204,188)，交錯(cuò)深度I=12，滾降系數(shù)0.15，頻譜效率為0.80log2(QAM星座數(shù))bps/Hz。 b. DOCSISMPEG2運(yùn)用

52、RS (128,122) ，交錯(cuò)深度可變，64QAM滾降系數(shù)0.18，格形編碼的卷積編碼比例14/15，頻譜效率為0.7539log2(64)bps/Hz；256QAM滾降系數(shù)0.12，格形編碼的卷積編碼比例19/20，頻譜效率為0.808log2(64)bps/Hz。 4.5 上行頻譜利用率 DVB/DAVIC：帶外調(diào)制每個(gè)ATM信元采用RS(59,53)編碼，200Hz到4MHz帶寬的碼率從0.256Mbps到6.176Mbps。 DOCSIS： 運(yùn)用RS編碼， 糾錯(cuò)碼長(zhǎng)由CMTS確定， 長(zhǎng)度從T=0到T=10，0.2, 0.4,0.8,1.6和3.2MHz帶寬的波特率分別為160,320

53、,640,1280和2560k。 5 總結(jié) 從總體來(lái)看，ATSC和DVB都很勝利，DVB較好的綜合了衛(wèi)星、地面廣播和有線電視，如在糾錯(cuò)編碼的方法和系數(shù)方面堅(jiān)持了很好協(xié)調(diào)性，這樣衛(wèi)星和地面廣播節(jié)目可以方便的轉(zhuǎn)入有線網(wǎng)絡(luò)。也正是采用了一致的糾錯(cuò)格式，沒(méi)有很好 的思索不同傳輸途徑的特點(diǎn)，使得DVBT和DVBC在抗噪聲才干方面較ATSC和SCTE差，COFDM調(diào)制較好的處理了多徑接納和挪動(dòng)接納的問(wèn)題。 在交互式數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面，DVB和DOCSIS都在努力使本人的規(guī)范國(guó)際化，從現(xiàn)有的產(chǎn) 品看， 支持MCNS/DOCSIS的Cable Modem占主流，而在機(jī)頂盒方面，支持DVB/ DAVIC的產(chǎn)品居多。

54、在機(jī)頂盒的CA方面， DVB/DAVIC運(yùn)用Smart Card實(shí)現(xiàn)， 而DOCSIS支持Smart Card和可尋址方式，雖然都是開(kāi)放式構(gòu)造，但DVB/DAVIC較為特殊，因此在管理系統(tǒng)的支持方面，DVB/DAVIC的廠家較少，僅NDS等幾家。 目前國(guó)內(nèi)開(kāi)展Cable Modem業(yè)務(wù)的有線臺(tái)較多，而機(jī)頂盒的推行那么相對(duì)落后，思索到產(chǎn)品的兼容性，DOCSIS的機(jī)頂盒是更經(jīng)濟(jì)的選擇，這樣有線電視臺(tái)可以在前端設(shè)備、管理系統(tǒng)的投入上得到節(jié)約。 本文CSDN博客，轉(zhuǎn)載請(qǐng)標(biāo)明出處： HYPERLINK 關(guān)鍵詞：機(jī)頂盒，模塊構(gòu)成，關(guān)鍵技術(shù) 1 引 言隨著科技提高及數(shù)字技術(shù)的開(kāi)展，廣播電視進(jìn)入了從模擬廣播到

55、數(shù)字廣播的過(guò)渡階段。自從歐洲率先于20世紀(jì)80年代提出數(shù)字視頻廣播的概念之后，歐美國(guó)家的企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)用了近8年的時(shí)間完成了數(shù)字視頻廣播技術(shù)的研發(fā)以及規(guī)范的制定，極大地推進(jìn)了數(shù)字電視的開(kāi)展。美國(guó)于1995年經(jīng)過(guò)了ATSC數(shù)字電視規(guī)范。歐洲制定了包括DVBT在內(nèi)的一體化數(shù)字電視廣播規(guī)范，目前偏重于規(guī)范明晰度數(shù)字電視。日本從模擬高明晰度電視研討轉(zhuǎn)向數(shù)字電視之后，確立了ISDBT的地面廣播規(guī)范。三種規(guī)范在信源編碼方面類似，都采用MPEG2視頻緊縮，高明晰度電視圖像常用格式為19201080，每秒60場(chǎng)50場(chǎng)隔行，最大的區(qū)別是信道調(diào)制和傳輸方式的不同。因此，三種制式接納機(jī)的不兼容主要在于接納機(jī)信道解調(diào)

56、模塊。圖1表示了數(shù)字電視廣播和接納系統(tǒng)根本原理。從內(nèi)容上分為信源部分和信道部分；從構(gòu)造上分為發(fā)送端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和接納端。發(fā)送端包括信源編碼音視頻編碼、業(yè)務(wù)復(fù)用、信道編碼和調(diào)制。傳輸網(wǎng)絡(luò)既可以是地面廣播，也可以是有線電視和衛(wèi)星接納。調(diào)制信號(hào)到達(dá)接納端，先進(jìn)展信道解調(diào)構(gòu)成基帶TS流，然后進(jìn)展解復(fù)用，構(gòu)成音視頻PESESPacket EssentialStreamEssentialStream流分別解碼，最后輸出音頻和視頻信號(hào)。2ATSC電視制式簡(jiǎn)介ATSC的英文全稱是Advanced TelevisionSystems Committee美國(guó)高級(jí)電視業(yè)務(wù)顧問(wèn)委員會(huì)。該委員會(huì)于1995年9月15日正式

57、經(jīng)過(guò)ATSC數(shù)字電視國(guó)家規(guī)范。ATSC制信源編碼采用MPEG2視頻緊縮和AC3音頻緊縮；信道編碼采用格形編碼殘留邊帶VSB調(diào)制，提供了兩種方式：地面廣播方式8VSB和高數(shù)據(jù)率方式16VSB。隨著多媒體傳輸業(yè)務(wù)的不斷開(kāi)展，為了順應(yīng)挪動(dòng)接納的需求，近來(lái)又方案添加2VSB的挪動(dòng)接納方式。下面從信源部分和信道部分來(lái)作引見(jiàn)。21信源編碼與解碼由于數(shù)字化的HDTV原始視頻數(shù)據(jù)量非常大，碼率高達(dá)1Gbps以上。為了能在一個(gè)6MHz頻道帶寬內(nèi)廣播HDTV信號(hào)，必需采用緊縮比很高的視頻緊縮算法。ATSC制采用MPEG2視頻緊縮。MPEG2視頻緊縮格式分為4級(jí)5類，從低分辨率圖像到高明晰度視頻有十幾種格式，其中，

58、MPHL格式完全符合HDTV廣播需求。MPEG2視頻緊縮采用了運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償，幀內(nèi)預(yù)測(cè)和幀間預(yù)測(cè)編碼，離散余弦變換DCT編碼和熵編碼等算法，緊縮率可達(dá)3050倍，但其代價(jià)是MPEG2緊縮算法運(yùn)算量極大。AC3有51聲道編碼，可以復(fù)用成TS流。信源解碼是編碼的逆過(guò)程，包括TS的解復(fù)用和音視頻ES的解緊縮，整個(gè)過(guò)程符合MPEG2和AC3的解緊縮語(yǔ)法。HDTV解碼運(yùn)算量相對(duì)較低，是緊縮編碼運(yùn)算量的非常之一。22信道調(diào)制與解調(diào)以地面廣播8VSB方式為例，信道調(diào)制與解調(diào)原理如圖2所示。發(fā)送端：碼率為1939Mbps的TS流輸入到信道調(diào)制單元。信道編碼過(guò)程包括數(shù)據(jù)隨機(jī)處置、RS糾錯(cuò)編碼、卷積交錯(cuò)、格狀編碼

59、、同步信號(hào)插入，構(gòu)成符號(hào)率為1076Msyms的8電位符號(hào)流八種電位：7V，5V，3V，1V。然后進(jìn)展模擬處置，插入導(dǎo)頻，預(yù)平衡和單邊帶調(diào)制，最后送到發(fā)射機(jī)。接納端：射頻RF經(jīng)調(diào)諧器鎖定，構(gòu)成中頻IF輸出，AD變換后逐級(jí)進(jìn)展8VSB信道解調(diào)處置，完成解調(diào)后輸出碼率為1939Mbps的TS流。8VSB傳輸方式的參數(shù)如表1所示。對(duì)TS流進(jìn)展信道編碼，要經(jīng)過(guò)以下處置：首先，TS包中187個(gè)字節(jié)和一個(gè)偽隨機(jī)序列按比特位異或運(yùn)算TS包長(zhǎng)度為188個(gè)字節(jié)，同步頭0 x47沒(méi)有進(jìn)展異或和RS編碼，使TS流數(shù)據(jù)隨機(jī)化，碼率依然是1939Mbps。隨機(jī)化后數(shù)據(jù)送入t10207，187的RS編碼器，每個(gè)TS包添加20校驗(yàn)字節(jié)，包長(zhǎng)度為208字節(jié)，碼率上升為2152Mbps。然后又經(jīng)過(guò)208，52的卷積交錯(cuò)器，可以抵御長(zhǎng)度相當(dāng)于4ms的突發(fā)干擾。在格狀編碼之前還經(jīng)過(guò)一個(gè)12符號(hào)交錯(cuò)器。格狀編碼采用23方式，即每?jī)蓚€(gè)比特輸入構(gòu)成3比特輸出，此時(shí)碼率升為3528Mbps。映射處置將每3比特?cái)?shù)據(jù)映射到一個(gè)8電位符號(hào)，每個(gè)符號(hào)相當(dāng)于映射前的3比特，格狀編碼前的2比特。插入段同步、場(chǎng)同步后，便組裝成為數(shù)據(jù)幀。每一數(shù)據(jù)幀包括兩個(gè)數(shù)據(jù)場(chǎng)；每一數(shù)據(jù)場(chǎng)由313個(gè)數(shù)據(jù)段組成，其中第一個(gè)數(shù)據(jù)段作為該場(chǎng)的同步；每個(gè)數(shù)據(jù)段又由832個(gè)8電位符號(hào)組成，其中開(kāi)場(chǎng)4個(gè)符號(hào)作為該段的同步。于是構(gòu)成了符號(hào)率為1076Msyms的數(shù)據(jù)流，