數(shù)字電視基礎知識.ppt

1、廣播電視行業(yè)技術培訓 數(shù)字電視技術,數(shù)字有線電視系統(tǒng)部份,數(shù)字產品技術基礎知識 數(shù)字電視常用術語 數(shù)字產品及應用,數(shù)字電視技術基礎知識,數(shù)字化是全球技術發(fā)展大趨勢,數(shù)字化大趨勢 數(shù)字手機、電子書籍、CD、VCD、DVD、數(shù)碼相機等 數(shù)字電視DTV、HDTV,什么是數(shù)字電視？,數(shù)字電視 是將傳統(tǒng)的模擬電視信號經過抽樣、量化和編碼轉換成用二進制數(shù)代表的數(shù)字式信號，然后進行各種功能的處理、傳輸、存儲和記錄。 目前數(shù)字電視的任務 傳輸環(huán)節(jié)的數(shù)字化 干線采用SDH (Synchronous Digital Hierarchy)方式 本地采用HFC (Hybrid Fibre-Coax Network)方

2、式,有線電視系統(tǒng)數(shù)字化必要性？,模擬電視不足 模擬電視接力傳輸產生噪聲 模擬電視穩(wěn)定度差、可靠性低、調整繁雜、不便集成、自動控制困難、以及成本高昂 實現(xiàn)用戶管理困難,數(shù)字信號與模擬信號傳輸對比,接收端如何完全再現(xiàn)發(fā)送端信號? 模擬信號傳輸過程中的失真不可避免,數(shù)字化電視傳輸優(yōu)點？,提高了電視節(jié)目的質量 圖象質量達到DVD水平，伴音達到環(huán)繞立體聲效果 噪聲沒有積累，各用戶的信號質量一樣 圖像尺寸（取樣數(shù)掃描行）720480 主觀評價約4.3分，與模擬的3級左右相比，圖像等級提高1級 信號可以無失真再生 噪聲不逐步積累；基本不產生新的噪聲 適合多環(huán)節(jié)、長距離傳輸。 信號穩(wěn)定可靠 能夠避免在模擬系統(tǒng)

3、中非線性失真對圖像的影響，消除了微分增益和微分相位失真引起的圖像畸變。,易于實現(xiàn)信號存儲 使用各種數(shù)字處理，用在節(jié)目制作上可提高圖像質量。 多功能業(yè)務 電視網站 股票 增加了電視節(jié)目的數(shù)量 1個8MHz模擬頻道可以傳810套數(shù)字電視節(jié)目 可方便實現(xiàn)加密解密 中間件技術 便于在各類通信信道（特別SDH）網絡中傳輸 能實現(xiàn)各式各樣的交互式應用,數(shù)字化電視傳輸優(yōu)點？,機頂盒的基本概念,機頂盒（STB，Set Top Box） 從廣義上說，凡是與電視機連接的網絡終端設備都可稱為機頂盒 模擬頻道增補器 模擬頻道解擾器 上網機頂盒 數(shù)字衛(wèi)星的綜合接收解碼器 數(shù)字地面機頂盒 數(shù)字有線機頂盒,廣電總局有線數(shù)字

4、電視技術新體系,節(jié)目平臺,中央電視臺12套數(shù)字電視節(jié)目以及1套交互電視節(jié)目 各省現(xiàn)有的電視節(jié)目 其他節(jié)目,傳輸平臺,不間斷、高質量，既經濟又安全地將節(jié)目傳輸?shù)礁鱾€服務平臺。 廣電全國骨干網 各省骨干網,服務平臺,由地市以上有線電視前端、分配網建立 直接面向最終用戶 將節(jié)目分配給用戶，管理用戶、服務用戶、發(fā)展用戶,監(jiān)管平臺,監(jiān)管前端和用戶端的技術 協(xié)調、監(jiān)管有線數(shù)字電視運營秩序 促進有線數(shù)字電視有序發(fā)展,有線數(shù)字電視（DTV）,服務平臺主要任務 數(shù)字節(jié)目集成在一起，送入分配網 生成完整的電子節(jié)目單（EPG） 用戶機頂盒授權 本地網絡市場開拓、用戶發(fā)展及管理。 技術維護和用戶服務。,什么是數(shù)字電視

5、技術標準？ 數(shù)字電視傳輸碼流中，一個數(shù)據(jù)包有多大，含有多少字節(jié)，每個字節(jié)的含義是什么，甚至一個字節(jié)的某一比特位是何意義，都有明確的規(guī)定，這就是標準。 數(shù)字電視技術標準的作用？ 設備方面 標準統(tǒng)一，設備和網絡都聯(lián)通 系統(tǒng)方面 數(shù)字系統(tǒng)是統(tǒng)一的、綜合的、從播出到接收的大系統(tǒng) 接收端與播出端必須完全對應,數(shù)字電視技術標準,美國標準ATSC （Advanced Television System Committee先進電視制式委員會） 歐洲標準DVB （Digital Video Broadcasting 數(shù)字視頻廣播）； 日本標準ISDB （Integrated Services Digital B

6、roadcasting 綜合業(yè)務數(shù)字廣播） 中國有線數(shù)字電視廣播信道編碼和調制規(guī)范 2001年國家廣電總局頒布行業(yè)標準,該標準等同于DVB-C標準 DVB 數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)利用了包括衛(wèi)星、有線、地面等所有通用電視廣播傳輸媒體。它們分別對應的DVB標準為DVB-S、DVB-C、DVB-T等 。,有線數(shù)字電視的標準,世界數(shù)字電視的標準分布,數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇藴?DVB-T 歐洲標準 多載波正交頻分復用(COFDM)調制方式 ADTB-T 上海交大方案 系統(tǒng)擴展能力強，最大程度兼容國內外有線和地面?zhèn)鬏敇藴?DMB-T 清華大學方案 自主原創(chuàng)的TDS-OFDM技術，高頻譜利用率，低接收信噪比門限，快速

7、系統(tǒng)同步，強抗突發(fā)脈沖干擾和多徑干擾能力，支持固定、步行、移動接收和低功耗便攜終端。,藍 色-已經采用了歐洲DVB-T標準 紅 色已經采用或準備采用DMB-T 粉紅色-有用清華DMB-T的意向 淺藍色-有用歐洲DVB-T的意向 白 色-尚無上項目的計劃 決定采用清華DMB-T標準，已經上馬或者正在以該標準進行招標的省市包括江西、河南、長沙、廣州、遼寧、河北、內蒙古、青島、沈陽、石家莊、哈爾濱、貴陽等。其中，長沙和青島是由原來的DVB-T更換成DMB-T。,相關名詞,視頻點播（VOD:Video On Demand） 根據(jù)觀眾的要求播放節(jié)目的視頻點播系統(tǒng) 準視頻點播（NVOD：Near Vide

8、o On Demand） 近似視頻點播 目前主要形式是輪播 交互式視頻點播（IVOD Interacttive Video On Demand） 在雙向網上實現(xiàn)視頻點播,互動電視 多角度交互節(jié)目（用子足球或其它球類比賽） 專題性交互節(jié)目 多賽事交互節(jié)目（用于大型運動會賽事）,相關名詞,數(shù)字 前端,iTV 廣播服務器,復用器,交互電視其他應用,比特誤碼率 比特誤碼率（BER）定義為錯誤比特和發(fā)送的比特總數(shù)之比。 圖象質量優(yōu)異: BER 10-4 糾錯 在接收端通過奇偶校驗位來發(fā)現(xiàn)有錯誤的數(shù)據(jù)字，并給予糾正。,相關名詞,中間件 機頂盒的中間件是指連接機頂盒的硬件驅動程序和數(shù)字交互式業(yè)應用程序的軟件

9、 OPEN TV、MHP、Liberate、Core等,相關名詞,圖象處理的基礎知識,為什么要進行圖象壓縮?,786488 bytes,33079 bytes,圖像壓縮比與重現(xiàn)圖像精度,JPEG 32 kbytes,JPEG 11 kbytes,圖象的組成,為什么可以壓縮編碼?,壓縮編碼 圖像作為一個信源，描述信源的數(shù)據(jù) 是信息量(信源熵)和信息冗余量之和 信息冗余量 空間冗余，時間冗余，結構冗余，知識冗余，視覺冗余等 數(shù)據(jù)壓縮實質上是減少這些冗余量,信息量和熵,事件的信息量 仙農信息論把一個事件（字符a1）所攜帶的信息量定義為： I(a1) = log2 (1/p) = -log2 p (b

10、it) 其中p為事件發(fā)生（字符出現(xiàn)）的概率 I(a1)即隨機變量X取值為a1時所攜帶的信息量 因為X的信息量也是一個隨機變量，所以我們要研究它的統(tǒng)計特性。其數(shù)學期望為： 稱H(X)為一階信息熵或者簡稱為熵(Entropy) 熵編碼 包括香農范諾編碼、霍夫曼編碼和算術編碼，其宗旨在于找到一種編碼使得平均碼長到達熵極限，基本思想就是對出現(xiàn)概率較大的符號取較短的碼長，而對出現(xiàn)概率較小的符號取較大的碼長。,MPEG- l 圖象結構,MPEG標準,MPEG 運動圖像專家組(Moving Picture Expert Group) MPEG的任務是開發(fā)運動圖像及其聲音的數(shù)字編碼標準，成立于1988年 到現(xiàn)

11、在為止已陸續(xù)公布了一系列的規(guī)則與標準。其中MPEG-2已為公眾公認的一種壓縮規(guī)則了。 MPEG-1， MPEG-2， MP-3， MPEG-4， MPEG-7,MPEG2四種壓縮方式,運動估值 是用于消除相鄰幀的時間冗余。利用差值檢測和塊匹配法，僅傳遞相鄰幀的差值和相關運動矢量，從而壓縮信源的信息量。 離散余弦變換（DCT） 用于域變換，將信號從空間域變換到頻域，使信號的能量集中在幾個低頻系數(shù)上，從而為信息的高效壓縮創(chuàng)造了條件。 自適應量化 消除不相關信息。對視覺不太敏感的高頻系數(shù)則采用粗量化，在保留與減少冗余之間選擇最佳取值。 熵編碼 消除冗余信息。將游程編碼與霍夫曼編碼聯(lián)合使用，降低多零值

12、系數(shù)的編碼比特數(shù)，同時給概率大的事件分配短碼字，概率小的事件分配長碼字，最大限度地提高編碼效率。,MPEG-2 的“級”與“類” MPEG-2標準共分5類 （簡單類、主類、SNR可分級類、空間可分級類、高類） MPEG-2標準共分4級 低級、主級、高級14401152、高級19201152 其中“主類，主級”(main profile,main level)簡寫成MPML 是一種常被采用的壓縮算法(Compression algorithm)。這種算法能有效地把數(shù)字化電視信號限制在15Mbps(兆比特每秒)以內。,MPEG標準,抽樣頻率 在分量編碼時兩個色差信號的抽樣頻率可以低一些。這樣亮度信

13、號與兩個色差信號的抽樣頻率之比為422。 420格式，444格式。,MPEG標準,=,+,+,RGB,Y,V,U,4:2:2 (YUV)取樣示例,音視頻編解碼技術(AVS)-我國自主知識產權,具有我國自主控制知識產權的技術 可以在AVS基礎上，制訂中國的音視頻編解碼的國家標準。 AVS與MPEG 2對比 2003年7月2日：國家廣電總局廣播電視計量檢測中心對AVS 以系統(tǒng)MPEG-2系統(tǒng)為參照系 進行了檢測檢測報告最后的評價結果為：“所測AVS音視頻編解碼（軟件）系統(tǒng)在壓縮碼率比MPEG-2編解碼系統(tǒng)低一倍的情況下，圖像質量均好于經MPEG-2編解碼后的圖像質量”。 AVS實現(xiàn)產業(yè)化還可以節(jié)省

14、相當可觀的 MPEG - 2 專利費 在國內市場上，AVS將有可能取代目前的MPEG 2的前景 。,SI（業(yè)務信息）,作用 按節(jié)目分類（如音樂節(jié)目、體育節(jié)目、電影等）檢索節(jié)目； 按節(jié)目提供者檢索節(jié)目； 未來一段時間內節(jié)目播出表； 其它節(jié)目服務功能。 標準 歐洲電信標準ETS300468 中國制定了數(shù)字視頻廣播中文業(yè)務信息規(guī)范 電子節(jié)目指南（EPG） 是數(shù)字電視傳輸?shù)囊环N特色,EPG的功用,基本功能： 節(jié)目單：以“頻道時間”方式提供一段時間內的所有電視節(jié)目信息；包括節(jié)目附加信息、節(jié)目分類、節(jié)目預定、家長分級控制 當前節(jié)目播放：從節(jié)目單中選擇當前的節(jié)目進行播放。 PPV（pey per view）

15、節(jié)目指南 NVOD(Near Video On Demand)準視頻點播節(jié)目指南 VOD視頻點播節(jié)目指南 （須雙向網絡） 互動的電子商務服務指南（須雙向網絡） EPG還可包含以下高級功能（可選）： 數(shù)據(jù)廣播服務 節(jié)目預覽 分類廣告信息服務指南 電子商務信息指南節(jié)目 電子郵件列表服務 （雙向網絡） Internet接入內容列表服務（雙向網絡）,數(shù)字電視信道編碼,QAM正交幅度調制,8-QAM 調制的8種信號示意,16-QAM 星座圖,條件接收及用戶管理系統(tǒng),CA功能介紹,用戶管理 系統(tǒng)維護 授權管理,只有授權訂戶才可以解擾碼流,實際上是控制解擾方*,帳務的管理 統(tǒng)計報表,集成CAS的三種形式,S

16、TB,2. CI,CA module (CAM),加密過程示意,EMM,加擾,EMM,數(shù)字電視TS,復 用 器,加密器,條件接收系統(tǒng) CAS,網絡管理系統(tǒng) NMS,加密后的TS流,服務信息 SI,ECM,控制字,CA選用,其它還有算通、PowerTV、MediaGuard、Conax 等CA系統(tǒng),CA技術解決方案與主要廠商,IRDETO 荷蘭MIH VIACCESS 法國電信 NDS 英國新聞集團 NagraVision 瑞士 MEDIAGUARD-Canal Plus 法國SECA CRYPTOWORKS Philips CONAX 挪威 清華同方 中國 中視聯(lián)ChinaCrypt 中國 算

17、通 中國,數(shù)字電視系統(tǒng)及九州相應設備,DVC-2018TH機頂盒,HFC 網絡,用戶端,數(shù)字電視前端組成及設備,數(shù)字傳輸信號,數(shù)字傳輸信號,計算機,電視機,數(shù)字電視前端系統(tǒng),設備硬件 數(shù)字衛(wèi)星接收機 視頻服務器 編解碼器 復用器 QAM調制器 各種管理服務器 控制網絡部分,作用 前端系統(tǒng)是有線電視網絡的信息源、交換中心,前端系統(tǒng)四個主要部分 信號輸入部分 信號處理部分 信號輸出部分 系統(tǒng)管理部分,數(shù)字有線電視信號輸入部分,信號來源 數(shù)字衛(wèi)星信號 加密 透明 本地信號 模擬編碼壓縮 視頻服務器 SDH骨干網信號 格式和控制方式 ASI數(shù)據(jù)流 SPI數(shù)據(jù)流 DS3接口,數(shù)字有線電視信號輸入部分設備

18、九州DVS-398TS+數(shù)字衛(wèi)星綜合解碼器,適用信號源 透明數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目 輸出 ASI接口 音視頻,數(shù)字有線電視信號輸入部分設備九州專業(yè)綜合解碼器,適用信號源 加密數(shù)字衛(wèi)星電視節(jié)目（ DVS-2018AS ） 加密有線數(shù)字電視節(jié)目（ DVS-2018AC ） 加密骨干網數(shù)字信號（ DVS-2018AD ） 加密數(shù)字電視碼流 （ DVS-2018A ） 輸出 ASI接口 音視頻,DVS-2018E,DVS-2018AS DVS-2018AC DVS-2018AD DVS-2018A,數(shù)字有線電視信號輸入部分設備九州DVE-1型編碼器,適用信號源 本地電視節(jié)目數(shù)字化 輸入 音視頻 輸出 提供2

19、路ASI輸出 和1路SPI輸出 輸出碼率從512 Kbps到20 Mbps可調,數(shù)字電視前端信號處理部分,作用 數(shù)字電視信號的解擾、復用、SI處理等,服務信息SI表 復用器可對表進行實時處理,復用 多個ASI傳輸流復接成一個新的TS傳輸流， 加上附加信息以便引導機頂盒的正常接收和解碼。 加擾器 對不含密的碼流進行加擾處理品,傳輸流復合,將使用信道的時間分成一個個的時間片，按一定規(guī)則將這些時間片分配給各路信號，每一路信號只能在自己的時間片內獨占信道進行傳輸，這就是時分多路復用（Time Division Multiplexing,TDM)。,數(shù)字有線電視信號處理部分設備九州TSP2001-1傳輸

20、流復用器,輸入 最多路單節(jié)目或多節(jié)目碼流 輸出 路多節(jié)目碼流 支持ASI和SPI接口 其他 內置PSI瀏覽及再生成功能 支持EPG及CA信息插入 支持本地數(shù)據(jù)廣播插入 DS3或E3接口（選件）,數(shù)字電視信號輸出部分,目的 已經處理的信息把它變成傳輸網絡所需的信號格式,數(shù)字有線電視信號輸出設備九州QAM860-A調制器,輸入傳輸流數(shù)據(jù) 復用器 來自SDH MPEG2視頻服務器 DVB網關 輸出 射頻輸出。 47862MHz全段捷變 55dBmV輸出電平,數(shù)字電視（DVB-C）傳輸,傳輸要求 實踐證明只要有線電視網絡符合系統(tǒng)指標，不管是哪一類網絡的拓樸結構、單向還是雙向網，都能傳輸DVBC數(shù)字有線

21、電視信號，它們的區(qū)別只不過是哪一種拓補結構的可靠性、性能指標和拓展性更好 設備 九州現(xiàn)有各類光發(fā)射機，光放大器，射頻放大器，分支分配器，光纜，電纜均能傳輸,數(shù)字電視接收,數(shù)字電視接收方式 電視機+機頂盒（STB）+IC卡 一體化電視機 PC+接收卡+IC卡,基本型機頂盒,增強型機頂盒 交互式DVB,高級型頂盒 交互式Web,HD/3D,EPG, 付費TV,接收Email,EPG, 電子商務, Email, 音樂,體育,娛樂天氣預報瀏覽,游戲,可互動的Web 具有暫停和數(shù)據(jù)存儲功能的HDD,數(shù)字電視接收,九州機頂盒與CA,DVC-2018TH+ DVC-2018DV DVC-2018ND DVC

22、-2018IR,九州機頂盒與芯片方案,1、ST5518芯片（主頻81MHz） DVC-2018TH+ DVC-2018DV DVC-2018IR 2、富士通86H21 （主頻135MHz） DVC-2018ND 帶中間件NDS Core 3、ST5516芯片（主頻166MHz） 4、中間件 深圳茁壯、open TV、 NDS Core,產品名稱：DVC-2018TH+,功能特點 采用功能強大的Sti5518解碼解復用芯片 符合DVB-C/MPEG-2 標準 支持永新同方條件接收 支持163264128256QAM等調制方式 高保真立體聲輸出 支持S-VHS視頻輸出 友好的用戶界面 OSD功能

23、PAL/NTSC自動識別 可通過RS-232串口本地升級 NIT表搜索功能 具有兒童鎖功能，可對系統(tǒng)和頻道進行管理,產品名稱：DVC-2018TH+,技術規(guī)格調諧器輸入頻率范圍：10860MHz輸入信號電平：-20 +20dBm 輸出阻抗：75符號率：3.0 7.0MS/S解調方式：163264128256QAM外碼：RS(204,188,t=8), I=12 傳輸流解復用器 遵循標準：ISO/IEC 13818-1標準輸入最大碼流：60Mbps（串行）/7.5Mbps（并行）,產品名稱：DVC-2018TH+,視頻解碼 遵循標準：ISO/IEC 13818- 2MPML 視頻格式：4:3，1

24、6：9 分辨率：MAX 720576 視頻制式：PAL/NTSC 音頻解碼 遵循標準：ISO/IEC 13818-3 聲道模式：左/左、右/右、左/右 聲音解碼：MPEG-I Layer I and II 采樣頻率： 32KHz/44.1KHz/48KHz,輸出端口音頻輸出：單聲道、左右立體聲（RCA接口）視頻輸出：復合視頻輸出（RCA接口）Y/C輸出：（S-Video 接口） 數(shù)據(jù)串行接口RS-232串行口：DB-9母頭 射頻調制（可選）調制方式：PAL-D輸出范圍：標準電視頻道CH3 智能卡讀寫器 遵循標準：ISO7816-3讀卡器數(shù)目：1個,基本硬件配置主芯片：Sti5518處理速率：8

25、1MHzFLASH：4MB SDRAM：16MBEEPROM：8KB 電源輸入電壓： AC85 265, 50/60Hz電源功耗：Max 25W 待機功耗：5瓦,產品名稱：DVC-2018TH+,DVC-2018TH+部分界面,數(shù)字電視傳輸系統(tǒng),常見問題及處理,數(shù)字電視傳輸示意,采用DVB-C的設 備作無線傳輸在 國內成為一種新 的選擇?,DVB-C有線傳輸,傳輸要求 實踐證明只要有線電視網絡符合系統(tǒng)指標，不管是哪一類網絡的拓樸結構、單向還是雙向網，都能傳輸DVBC數(shù)字有線電視信號，它們的區(qū)別只不過是哪一種拓補結構的可靠性、性能指標和拓展性更好,衡量模擬信號損傷情況有載噪比、組合三次差拍、組合二階互調等技術參數(shù)。相似地，傳輸數(shù)字調制信號好壞也有一些技術參數(shù)： 信號電平 標準規(guī)定數(shù)字信號系統(tǒng)輸出口的電平可以是4