1、電視原理第五章數(shù)字電視與高清晰度電視第1頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五一、歐洲數(shù)字電視的發(fā)展過程與趨勢 1995年，歐洲150個組織合作開發(fā)數(shù)字視頻廣播(DVB)項目，并成立了DVB聯(lián)盟。DVB聯(lián)盟是一個由30多個國家的230多個成員組成的國際機構(gòu)。該機構(gòu)的首要目標(biāo)是在全球范圍內(nèi)發(fā)展和推廣共同的數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)。 DVB聯(lián)盟共同制定了數(shù)字電視的DVB（Digital Video Broadcast）標(biāo)準(zhǔn)。這是一套有關(guān)電視廣播系統(tǒng)大家庭諸多要素的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。5.1 概 述 數(shù)字電視發(fā)展歷程2第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第2頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分

2、，星期五 其中最引人矚目的是DVB數(shù)字衛(wèi)星和有線電視傳輸系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)已作為世界統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)被大多數(shù)國家接受，包括中國。 大概在同一時間段，歐洲的有線網(wǎng)也開始向數(shù)字化轉(zhuǎn)換。 從1996年開始，歐洲數(shù)字電視市場無論從訂戶數(shù)量、還是產(chǎn)值上都有相當(dāng)高的增長率。1997年底數(shù)字電視用戶數(shù)只有200萬；在許多歐盟成員中，數(shù)字電視用戶的數(shù)量相對還很低，只有4.4%的電視家庭能收看數(shù)字電視。到1999年中，歐洲數(shù)字電視有了快速發(fā)展，其中英國和瑞典既有衛(wèi)星和有線數(shù)字電視、又有地面數(shù)字電視；3第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第3頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 歐洲數(shù)字電視頻道增加得非

3、常快，達(dá)到每年新增100個數(shù)字頻道，到1999年末歐盟已有約400個數(shù)字電視頻道。 數(shù)字電視頻道主要是16：9格式數(shù)字電視、PPV和NVOD節(jié)目，同時有許多節(jié)目分類頻道(如電影、體育、記錄片、家庭購物等)。電子節(jié)目指南(EPG)、電子商務(wù)、電視銀行、信息和新聞、游戲、電視電子郵件、電視互聯(lián)網(wǎng)接入和交互電視等業(yè)務(wù)得到了廣泛的應(yīng)用。 4第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第4頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 以英國為例，1998年11月BskyB開播衛(wèi)星數(shù)字電視，有140個頻道，并于2001年9月關(guān)閉其衛(wèi)星模擬電視。共售出衛(wèi)星數(shù)字電視機頂盒550萬個，加上有線電視轉(zhuǎn)播，共有101

4、92萬用戶。 英國是傳統(tǒng)地面電視廣播非常發(fā)達(dá)的國家，有線電視并未得到充分發(fā)展，到2001年11月共有410萬用戶，其中有160萬數(shù)字用戶，當(dāng)中NTL有100萬用戶(總共280萬)、Telewest有56.4萬用戶(總共130萬)。英國的地面數(shù)字電視發(fā)展受到世界的關(guān)注，由于開播時間幾乎和衛(wèi)星DTV平臺相同，也是1998年10月，到2001年11月共有120萬個機頂盒 5第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第5頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五二、美國數(shù)字電視發(fā)展過程與趨勢 與歐洲和日本相比，美國對HDTV（高清晰度數(shù)字電視）的研究起步較晚，但是由于它在發(fā)展數(shù)字電視機方面占有優(yōu)勢，

5、特別是1993年成立的數(shù)字HDTV大聯(lián)盟（GA），使得它現(xiàn)在在HDTV的發(fā)展中具有舉足輕重的作用。 1994年2月，GA推出了數(shù)字HDTV大聯(lián)盟制式，它不但吸取了本國各主要數(shù)字HDTV制式的優(yōu)點，而且從日本和歐洲的研究中得到許多啟示，因此標(biāo)準(zhǔn)高，方法靈活。1996年12月，美國正式批準(zhǔn)了由ATSC委員會制定的主要用于地面廣播數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)，稱之為DTV。6第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第6頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 到2002年2月6日，在美國84個地面電視廣播城市和地區(qū)，已有244個數(shù)字電視臺正式播出，DTV覆蓋率已達(dá)75%。 根據(jù)CES的統(tǒng)計和估計，美國數(shù)字電

6、視機的銷售呈穩(wěn)定增長趨勢，到2001年底，數(shù)字電視機的擁有量已達(dá)222萬臺。在售出的數(shù)字電視機中，49以下的占38%，5054的占27%，5559的占16%，超過60的占20%；其中CRT占23%，投影占77%；可接收HDTV的占86%。 7第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第7頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五三、日本數(shù)字電視的發(fā)展過程與趨勢 日本是數(shù)字電視研究與開發(fā)起步最早的國家。早在1985年它就建立了1125線、每秒60幀的MUSE制式。1988年率先在漢城奧運會進(jìn)行大屏幕HDTV試播。1989年，NHK開始進(jìn)行面向HDTV的廣播演示，到1991年底，這種廣播每天已定

7、時播放8小時，SONY公司也于1990年底發(fā)行了第一盤HDTV錄像帶。 日本的MUSE制式打破了現(xiàn)有電視機的生產(chǎn)模式，HDTV廣播與現(xiàn)有電視廣播并行存在。日本第一臺HDTV接收機體積很大，只適合在百貨商店或其它公共場合使用。 8第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第8頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五四、我國數(shù)字電視的發(fā)展過程與趨勢 中國在數(shù)字電視領(lǐng)域一開始便與科技先進(jìn)的發(fā)達(dá)國家保持同步。1995年中央電視臺開始利用數(shù)字電視系統(tǒng)播出加密頻道，利用衛(wèi)星向有線電視臺傳送4套加密電視節(jié)目。 1996年開始通過衛(wèi)星傳輸數(shù)字電視信號。衛(wèi)星既能發(fā)送模擬信號也能發(fā)送數(shù)字信號。目前，幾乎所有省

8、市的電視臺都上了衛(wèi)星，發(fā)送的都是數(shù)字信號。 9第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第9頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 1998年9月，我國研制成功第一套數(shù)字高清晰度電視系統(tǒng)，成為繼美國、歐洲和日本之后世界上第四個擁有數(shù)字高清晰度電視地面廣播傳輸系統(tǒng)的國家。在9月8日至12日的5天時間里，中央電視塔利用這套系統(tǒng)試發(fā)射了數(shù)字電視節(jié)目。 10第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第10頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 從數(shù)字電視的發(fā)展趨勢來看，我國數(shù)字電視發(fā)展大致可分為三個階段。第一階段：19982003年。 這一階段數(shù)字電視的有線廣播國家標(biāo)準(zhǔn)尚未完成，數(shù)字電視的

9、產(chǎn)業(yè)鏈還無法形成，不可能進(jìn)行大規(guī)模的數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化。 在這一階段，市場的熱點在于電視臺的設(shè)備更新與升級，這是數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化的先行者。在SDTV（標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視）制作播出設(shè)備大規(guī)模進(jìn)入電視臺的同時，HDTV（高清晰度數(shù)字電視）制作播出設(shè)備也開始進(jìn)入大型電視臺。 11第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第11頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五第二階段：20032005年。 我國主要城市的有線數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化開始啟動。主要城市中SDTV開始大規(guī)模的進(jìn)入家庭，普通模擬電視也可以通過加裝機頂盒來實現(xiàn)數(shù)字電視的功能。在一些發(fā)達(dá)地區(qū)，人們開始逐漸接觸HDTV。第三階段：20052008年。

10、 我國主要城市將逐步普及數(shù)字高清晰度電視的商業(yè)播出。城市中HDTV成為電視機產(chǎn)品消費的主流。12第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第12頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 5.1.2 數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模擬電視最明顯的缺點是在傳輸過程中圖像質(zhì)量的損傷， 因為信號的非線性失真積累使得圖像對比度會產(chǎn)生越來越大的畸變， 長距離傳輸后， 圖像的信噪比也會下降， 圖像的清晰度越來越低， 相位失真的累積也會使得圖像產(chǎn)生彩色失真、 鑲邊和重影。 13第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第13頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 模擬電視還有穩(wěn)定度差、 可靠性低、 調(diào)整不便、

11、集成、 自動控制困難等缺點。 數(shù)字電視從節(jié)目采集、 編輯制作到信號的發(fā)送、 傳輸和接收全部采用數(shù)字處理， 其中利用了先進(jìn)的數(shù)字圖像壓縮技術(shù)、 數(shù)字信號糾錯編碼技術(shù)、 高效的數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)等。 在處理、 傳輸過程中引入的噪波只要幅度不超過一定的門限都可以被清除掉， 即使有誤碼， 也可利用糾錯技術(shù)糾正過來， 所以數(shù)字電視接收的圖像質(zhì)量較高。14第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第14頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 數(shù)字電視采用壓縮編碼技術(shù)， 在只能傳送一套模擬電視節(jié)目的頻帶內(nèi)傳送多套數(shù)字電視節(jié)目， 電視頻道數(shù)會相應(yīng)地迅速增多。 數(shù)字電視便于開展多種數(shù)字信息服務(wù)， 如數(shù)據(jù)廣播

12、、 文字廣播等。 數(shù)字電視容易實現(xiàn)加密、 加擾， 便于開展各類收費業(yè)務(wù)。 圖5-1是數(shù)字電視廣播系統(tǒng)方框圖， 系統(tǒng)由信源編碼、 多路復(fù)用、 信道編碼、 調(diào)制、 信道和接收機六部分組成。15第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第15頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五圖 5-1 數(shù)字電視廣播系統(tǒng)方框圖 16第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第16頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五5.2 現(xiàn)有的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 目前數(shù)字電視廣播有三個相對成熟的標(biāo)準(zhǔn)制式： 歐洲的DVB(Digital Video Broadcasting)、 美國的ATSC（Advanced Telev

13、ision Systems Committee）和日本的ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting)。 17第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第17頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 歐洲的DVB制式應(yīng)用最廣泛、 最靈活。 DVB制式主要包括數(shù)字衛(wèi)星電視(DVB-S)、 數(shù)字有線電視(DVB-C)和數(shù)字地面廣播電視(DVB-T)三個標(biāo)準(zhǔn)， 這三個標(biāo)準(zhǔn)的信源編碼方式都是MPEG-2的復(fù)用數(shù)據(jù)包， 規(guī)定視頻采用MPEG-2編碼， 音頻采用MPEG-2第二層(MUSICAM)編碼標(biāo)準(zhǔn)。 DVB標(biāo)準(zhǔn)對于不同的傳輸媒體， 采用了不同的調(diào)制

14、方式： DVB-S采用QPSK四相相移鍵控調(diào)制方式， DVB-C采用QAM正交幅度調(diào)制方式， DVB-T采用COFDM多載波頻分復(fù)用技術(shù)。 18第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第18頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 COFDM在抑制多徑傳輸干擾方面有著顯著的優(yōu)越性。 在傳輸比特率方面， DVB允許比特率可變， 對DVB-T而言， 在6 MHz的頻帶內(nèi)傳輸速率為3.723.8 Mb/s， 在8 MHz的頻帶內(nèi)， 傳輸速率為4.931.7 Mb/s。 DVB-C和DVB-S已被世界各國采納。 19第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第19頁，共36頁，2022年，5月20日，7點2

15、5分，星期五 ATSC標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)， 音頻壓縮采用ATSC標(biāo)準(zhǔn)A52(即杜比公司的AC-3)， 節(jié)目復(fù)用遵循MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)， 能完成各種碼流的組合和調(diào)整。 地面電視廣播系統(tǒng)中， 采用網(wǎng)格編碼（Trellis Code）8電平殘留邊帶（8-VSB）調(diào)制方式， 在6 MHz的頻帶內(nèi)可傳送一路HDTV節(jié)目， 傳輸比特率為19.39 Mb/s； 有線電視網(wǎng)中采用16-VSB調(diào)制方式， 在6 MHz的頻帶內(nèi)可傳送兩路HDTV節(jié)目， 傳輸比特率為38.78 Mb/s。 20第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第20頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 5.2.1 ATS

16、C標(biāo)準(zhǔn) 1. 系統(tǒng) ATSC標(biāo)準(zhǔn)采用了ITU-R Tech Group 113(數(shù)字電視地面廣播模式)的模式， 由信源編碼和壓縮、 業(yè)務(wù)復(fù)用和傳送、 RF發(fā)送三個子系統(tǒng)組成， 信源編碼與壓縮用來得到視頻、 音頻和輔助數(shù)據(jù)流。 輔助數(shù)據(jù)(Ancillary data)是指控制數(shù)據(jù)、 條件接收控制數(shù)據(jù)和與視頻、 音頻節(jié)目有關(guān)的數(shù)據(jù)。 21第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第21頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 業(yè)務(wù)復(fù)用和傳送把視頻、 音頻和輔助數(shù)據(jù)流打成統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)包并合成一個數(shù)據(jù)流。 RF發(fā)送也稱為信道編碼和調(diào)制。 信道編碼的目的是從受到傳輸損失的信號中恢復(fù)出原信號， 在地

17、面?zhèn)鬏斨胁捎?VSB調(diào)制， 在有線電視中采用16VSB調(diào)制。 22第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第22頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 5.2.2 DVB標(biāo)準(zhǔn) 1. DVB是一個完整的系統(tǒng) DVB是以歐洲為主， 世界上有200多個組織參加開發(fā)的項目。 DVB是一套完整的數(shù)字電視解決方案， 得到了廣泛的應(yīng)用。 DVB系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)有： DVB-S用于1112 GHz頻段的數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng)， 適用于多種轉(zhuǎn)發(fā)器帶寬與功率， 傳輸層的數(shù)據(jù)碼速率最大為38.1 Mb/s。 23第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第23頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 DVB-C用于

18、8 MHz數(shù)字有線電視系統(tǒng)， 與DVB-S兼容， 傳輸層的數(shù)據(jù)碼速率最大為38.1 Mb/s。 DVB-T用于6、 7、 8 MHz地面數(shù)字電視系統(tǒng)， 傳輸層的數(shù)據(jù)碼速率最大為24 Mb/s。 DVB-CS用于數(shù)字衛(wèi)星共用天線電視系統(tǒng)（SMATV）， 由DVB-C和DVB-S改變得出， 服務(wù)于共用天線電視系統(tǒng)安裝。 24第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第24頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五DVB-SI業(yè)務(wù)服務(wù)信息系統(tǒng)， 可對DVB解碼器進(jìn)行設(shè)置。 DVB-TXT固定格式文本傳送規(guī)范。 DVB-CI用于條件接收及其他應(yīng)用的DVB通用接口。 DVB-DATA用于多媒體數(shù)據(jù)廣播

19、的技術(shù)規(guī)范。 此外還有多種DVB回傳信道和網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)。 25第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第25頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 5.2.3 ISDB-T標(biāo)準(zhǔn) 日本ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)采用頻寬分段傳輸正交頻分復(fù)用調(diào)制方式(Bandwidth Segmented Transmission OFDM)。 該調(diào)制方式可以在6 MHz帶寬中傳遞HDTV服務(wù)或多節(jié)目服務(wù)。 與DVB不同， ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)將整個帶寬分割成一系列的頻率段稱為OFDM段。 ISDB-T提供了幾種調(diào)制方式的組合(DQPSK、QPSK、 16QAM、 64QAM)和內(nèi)編碼的編碼率(code rate)(12

20、、 23、 34、 56、 78)。 這些參數(shù)對每個OFDM段可以獨立選擇。 26第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第26頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 ISDB-T的模擬帶寬有5.6 MHz(寬帶ISDB-T)和430 kHz (窄帶ISDB-T)兩種選擇， 寬帶ISDB-T由13個OFDM段組成， 可以分層傳輸， 也就是說， 各個OFDM段可以具有不同的參數(shù)， 這樣就能夠滿足綜合業(yè)務(wù)接收機的需要。 窄帶ISDB-T僅由一個OFDM段構(gòu)成， 適合語音和數(shù)據(jù)廣播。 寬帶接收機可以接收窄帶信號， 窄帶接收機可以接收寬帶信號的中心頻率段。 27第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第

21、27頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五5.3 高清晰度電視1、什么是高清晰度電視 國際無線電咨詢委員會（CCIR）為高清晰度電視下的定義是：“當(dāng)觀看距離為屏幕高度三倍時，高清晰度電視機的垂直清晰度和水平清晰度應(yīng)是現(xiàn)行電視的兩倍以上，畫面的寬高比169， 配有多聲道優(yōu)質(zhì)伴音。” 28第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第28頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 高清晰度電視(HDTV， High Definition Television)是指水平清晰度和垂直清晰度大約為目前模擬彩色電視系統(tǒng)的2倍， 寬高比為169的數(shù)字電視系統(tǒng)。 根據(jù)ITU的定義， 一個具有

22、正常視覺的觀眾在距離高清晰度電視機大約是顯示屏高度3倍的地方所看到的圖像質(zhì)量應(yīng)與觀看原景象或表演時所得到的印象相同。 29第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第29頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV， Standard Definition Television)是指質(zhì)量相當(dāng)于目前模擬彩色電視系統(tǒng)(PAL、 NTSC、 SECAM)的數(shù)字電視系統(tǒng)， 也稱為常規(guī)電視系統(tǒng)。 其來源是ITU-R 601 標(biāo)準(zhǔn)的422的視頻， 經(jīng)過某些數(shù)據(jù)壓縮處理后所能達(dá)到的圖像質(zhì)量， 清晰度約為500電視線。 30第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第30頁，共36頁，2022年

23、，5月20日，7點25分，星期五 目前，已經(jīng)有一些國家按上述要求研制出高清晰度電視，其畫面清晰逼真，幾乎和35mm電影膠片的放映效果不相上下， 其伴音則與激光唱機的音質(zhì)相同。 高清晰度電視分為模擬HDTV系統(tǒng)和數(shù)字HDTV系統(tǒng)兩大類型。早期研制的HDTV屬模擬系統(tǒng)，而近期各國研制的HDTV則趨向數(shù)字系統(tǒng)。31第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第31頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 作為世界科技前沿的美國，為了迎接高清晰度電視的挑戰(zhàn)，已經(jīng)提出一個口號，要“通過高清晰度電視創(chuàng)造一個新的產(chǎn)業(yè)”。 日本、歐洲以及亞洲“四小龍”的韓國、臺灣也紛紛斥巨資進(jìn)行開發(fā)和研究。在HDTV初創(chuàng)階段，日本人的技術(shù)曾一度領(lǐng)先。 1991年日本首先向市場投放了彩色高清晰度電視機，但價格高達(dá)1萬美元，而且他們的模擬圖像顯然不合多媒體潮流，市場反應(yīng)平平。面對日本咄咄逼人的攻勢，西歐國家首先應(yīng)戰(zhàn)，推出了“尤里卡95計劃”。32第五章 數(shù)字電視與高清晰度電視第32頁，共36頁，2022年，5月20日，7點25分，星期五 美國觀望一段時期后，