數字電視技術介紹時間：2005-08-08來源：CATV第一講數字電視概述電視技術，經歷著從黑白電視到彩色電視的開展過程，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1999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播送娛樂界，并深深地擴展到文化教育、科研管理、工礦企業、醫療衛生、公安交通、軍事宇航等各個重要部門。現在的彩色電視雖已開展到色彩鮮艷，形象逼真的高超地步，但是，它們仍然是“模擬電視”。在圖像信號的制作處理、控制調節、記錄重放、調制解調、傳輸轉播、接收顯示等過程中，圖像信號和伴音信號都是在時間軸上和振幅軸上連續變化的模擬信號。模擬電視最明顯的缺點是接力傳輸方式產生噪聲，長距離傳輸的信噪比惡化，使圖像清晰度越來越受到損傷；發送傳輸設備中，放大器的非線性積累使圖像比照度產生越來越大的畸變；相位失真的積累產生色彩失真，使“鬼影”現象愈來愈嚴重。同時，模擬電視還具有穩定度差、可靠性低、調整繁雜、不便集成、自動控制困難、以及本錢高昂等缺點。近十多年來，由于微電子技術、超大規模集成電路技術、數字信號處理技術、計算機技術的突飛猛進，使數字電視的開展已取得了令人鼓舞的成果。特別是數字圖像獲取、數字存儲、位圖打印和圖形顯示的數字設備的出現,帶來了許多數字圖像方面的應用。技術先進國家的電視演播室設備數字化已完成，數字電視接收機已上市出售，各種數字圖像編碼壓縮設備隨多媒體技術的開展已投人使用。國際上也相應地制定了統一的數字電視信號的編碼標準，為數字電視的開展奠定了堅實的根底。

所謂數字電視，是將傳統的模擬電視信號經過抽樣、量化和編碼轉換成用二進制數代表的數字式信號，然后進行各種功能的處理、傳輸、存儲和記錄，也可以用電子計算機進行處理、監測和控制。采用數字技術不僅使各種電視設備獲得比原有模擬式設備更高的技術性能，而且還具有模擬技術不能到達的新功能，使電視技術進入嶄新時代。

數字電視技術與原有的模擬電視技術相比，有如下優點：

(l)信號雜波比和連續處理的次數無關。電視信號經過數字化后是用假設干位二進制的兩個電平來表示，因而在連續處理過程中或在傳輸過程中引入雜波后，其雜波幅度只要不超過某一額定電平，通過數字信號再生，都可能把它去除掉，即使某一雜波電平超過額定值，造成誤碼，也可以利用糾錯編、解碼技術把它們糾正過來。所以，在數字信號傳輸過程中，不會降低信雜比。而模擬信號在處理和傳輸中，每次都可能引入新的雜波，為了保證最終輸出有足夠的信雜比，就必須對各種處理設備提出較高信雜比的要求。模擬信號要求S/N＞40dB，而數字信號只要求S/N＞20dB。模擬信號在傳輸過程中噪聲逐步積累，而數字信號在傳輸過程中，根本上不產生新的噪聲，也即信雜比根本不變。

(2)可防止系統的非線性失真的影響。而在模擬系統中，非線性失真會造成圖像的明顯損傷。

(3)數字設備輸出信號穩定可靠。因數字信號只有“0”、“l”兩個電平，“l”電平的幅度大小只要滿足處理電路中可能識別出是“l”電平就可，大一點、小一點無關緊要。

(4)易于實現信號的存儲，而且存儲時間與信號的特性無關。近年來，大規模集成電路(半導體存儲器)的開展，可以存儲多幀的電視信號，從而完成用模擬技術不可能到達的處理功能。例如，幀存儲器可用來實現幀同步和制式轉換等處理,獲得各種新的電視圖像特技效果。

(5)由于采用數字技術，與計算機配合可以實現設備的自動控制和調整。

(6)數字技術可實現時分多路，充分利用信道容量，利用數字電視信號中行、場消隱時間，可實現文字多工播送(Teletext)

(7)壓縮后的數字電視信號經數字調制后，可進行開路播送，在設計的效勞區內(地面播送)，觀眾將以極大的概率實現“無過失接收”(發“0”收“0”，發“l”收“l”)，收看到的電視圖像及聲音質量非常接近演播室質量。

(8)可以合理地利用各種類型的頻譜資源。以地面播送而言，數字電視可以啟用模擬電視的“禁用頻道”(taboochannel)，而且在今后能夠采用“單頻率網絡”(singlefrequencynetwork)技術，例如l套電視節目僅占用同1個數字電視頻道而覆蓋全國。此外，現有的6MHz模擬電視頻道，可用于傳輸l套數字高清晰度電視節目或者4-6套質量較高的數字常規電視節目，或者16-24套與家用VHS錄像機質量相當的數字電視節目。

(9)在同步轉移模式(STM)的通信網絡中，可實現多種業務的“動態組合”(dynamiccombination)。例如，在數字高清晰度電視節目中，經常會出現圖像細節較少的時刻。這時由于壓縮后的圖像數據量較少，便可插入其它業務(如電視節目指南、、電子游戲軟件等)，而不必插入大量沒有意義的“填充比特”。

(10)很容易實現加密/解密和加擾/解擾技術，便于專業應用(包括軍用)以及播送應用(特別是開展各類收費業務)。

(ll)具有可擴展性、可分級性和互操作性，便于在各類通信信道特別是異步轉移模式(ATM)的網絡中傳輸，也便于與計算機網絡聯通。

(12)可以與計算機“融合”而構成一類多媒體計算機系統，成為未來“國家信息根底設施”(NII)的重要組成局部。數字電視不進行數據壓縮時，數碼率太高。例如，亮度信號抽樣頻率一般選為13.5MHz(3倍彩色副載波頻率)，每樣品值經8比特量化后，碼率為13.5×8=108Mbit/s。兩個色差信號R-Y、B-Y抽樣頻率，分別為6.75MHz(3/2倍彩色副載波頻率)，每樣品值經8比特量化后為54Mbit/s。所以在不采用任何壓縮措施時，總的數碼率為108十54十54=216(Mbit/s)。這相當于3000多路數字話路。從理論上講，PCM二進制傳輸信道每lHz帶寬能傳輸的最高碼率是2bit/s。因此，這相當于要求信道提供108MHz的帶寬，是現有視頻信號帶寬的10倍以上。所以說，不壓縮時的數字電視信號的數碼率太高，頻帶太寬，從通信系統的觀點來看，PCM傳輸方式是以帶寬為代價換取高的傳輸質量。為了提高圖像通信的有效性，一般不采用直接PCM方式傳輸，而是對數字化后的信源信號先進行數據壓縮，然后再傳輸。現正已提出、并正在探索各種數據壓縮措施，可望數碼率大大降低。例如：美國所提出的全數字高清晰度電視方案，數據壓縮后的信號帶寬，可做到與普通NTSC彩色電視信號的帶寬相同(6MHz)，但圖像質量實現了飛躍。按目前的國際水平，已實現的把一路普通彩色數字電視216Mb/s的數碼率壓縮到8.448Mb/s，它是未壓縮前數據量的3.7%，相當于模擬信號帶寬為4MHz,但與模擬彩色電視相比，其主觀圖像質量沒有任何降低。另外，彩色數字會議電視系統，其數碼率的國際標準為2.048Mb/S，數據量僅為未壓縮前的1%，圖像質量也可以到達滿意的程度。可見，數據壓縮的前景可觀。數字調制技術更是方興未艾。而且，8.448Mb/s的數字電視信號，經數字調制以后的模擬帶寬可降到1.2MHz，那么在6MHz帶寬中，可傳5路8.448Mb/s經調制以后的數字電視信號。

目前已被采用的數字電視設備有：數字特技、數字時基校正器、數字幀同步機、數字錄像機、數字電視接收機等。數字化設備可大大擴展特技功能，加強藝術效果。從整個電視系統來說，開展數字電視可以分兩步走：(l)局部設備數字化。即攝像機輸出為模擬信號，經模擬、數字轉換(A/D)變成數字信號，在演播室的數字設備中進行處理，如數字特技處理等，處理完后，又轉換成(D/A)模擬信號，再用電視發射機發射。接收機收到信號以后，檢波成視頻信號，再經A/D變換成數字信號，在接收機中進行數字處理(如數字降噪、數字輪廓校正、數字去重影、畫中畫等)，再由D/A變換在顯像管上顯示出高度清晰、噪聲很小的鮮艷圖像。(2)全系統實現數字化，即把要發送圖像直接變換成數字信號，經編碼壓縮再變換成適合于傳輸的碼型，在數字微波、數字光纖信道上傳輸，在接收端再將所收到的數據恢復成電視圖像，在通道的所有環節上電視信號都是以數字形式傳送的。圖l-l為演播室數字處理框圖。信號源為彩色攝像機送出R、G、B信號后，均經A/D變換成數字視頻信號送至節目制作單元，同時還有數字錄像機、數字特技以及數字制式轉換器送來的信號均送入節目制作單元中，經節目制作以后的信號，再送至D/A變換器中，變成模擬信號，然后送往電視發射機。圖l-2為數字電視傳輸系統框圖。發端由攝像機產生彩色電視圖像，經A/D變換后，變為數字視頻信號送入信源編碼中。信源編碼承當著圖像數據壓縮功能，它去掉信號中的冗余局部，使傳輸碼率降低。經信源編碼后的圖像信號送入多路復用器中與數字音頻信號進行多路復用，然后送入信道編碼器，信道編碼即為糾錯編碼，提高信號在傳輸中的抗干擾能力。這是因為數據碼流經長距離傳輸后不可防止地會引入噪聲而發生誤碼。因此，參加糾錯碼以提高其抗干擾能力。經糾錯編碼后的信號送入輸出接口電路。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的雙極性碼。遠距離傳輸時，可以采用數字微波線路，也可以采用數字光纖線路，以接力傳輸方式，站與站的距離可達50公里圖l-l演播室數字處理框圖圖l-2數字電視傳輸系統框圖數字電視接收機框圖如圖l-3所示，電視接收天線接收下來的信號經高頻通道、中頻放大，然后，送至視頻檢波得到模擬信號。再經A/D變換，變為數字信號，送入數字處理器中，進行數字降噪、數字輪廓校正、數字去重影、行頻加倍、去閃爍處理、畫中畫處理等，最后送入D/A變換器中，變成模擬信號供顯象管顯示。電視發射高頻局部和電視接收高頻通道局部均為模擬系統，這是因為在接近1000MHz頻率要實現數字化,就目前的技術水平不可能完成。圖l-3數字電視接收機框圖對數字電視信號進行編碼,可分為全信號編碼和分量編碼，如圖l-4所示。其中圖(a)為全信號編碼，圖(b)為分量信號編碼。從圖(a)可以看出，模擬全電視信號經A/D變換，變為數字信號，經數字處理后，再送入D/A變換，復原成模擬全信號。全信號編碼，從框圖上看似乎很簡單，但這種方法易造成亮、色干擾。尤其對SECA制(東歐國家彩色電視制式)來說，由于色差信號對副載頻的調制方式是調頻的，難于采用全信號編碼，只能采用分量編碼。圖(b)是分量信號編碼框圖，模擬全信號經A/D變換后，再經數字亮、色別離，分成數字亮度信號和數字色差信號，送入數字信號處理器中，經處理后的信號再經數字式全信號編碼，然后經D/A變成模擬全信號。該圖雖增加數字亮、色別離和數字式全信號編碼，但數字處理是對分量信號進行的，消除了亮、色干擾現象。這種處理方式可使圖像質量提高，因此應用較為廣泛，國際標準也建議采用分量信號編碼方式。從數宇電視開展的趨勢來看，可有如下進程:第一步實現普通電視的數字化，利用MPEG-l的國際標準，將數據率壓縮到2.048Mb/s速率，其圖像質量可優于家用錄像機VHS的質量。第二步按MPEG-2標準中的主級標準，將數據率壓縮到8.448Mb/s，其圖像質量可達現有電視演播室的質量。第三步按MPEG-2的高級標準，將數據率壓縮到20Mb/s左右，其圖像質量可達HDTV的質量。將來，人們不會只滿足于HDTV，還會有更高級的電視。例如，可能出現垂直和水平清晰度分別為現有電視的4倍和8倍的特高清晰度電視(UDTV)和超高清晰度電視(SDTV)，掃描行數可達2248行，其圖像質量可達70mm電影的水平。第二講數字電視的國際標準

自1948年提出視頻數字化概念后,經過將近40年的探索,于1982年提出了電視演播室數字編碼的國際標準(CCIR601號建議);又于1984年提出了第一個實用化的、適應于會議電視和可視要求的H.261標準;1993年公布了活動圖像的編碼壓縮標準MPEG-1;1994年發表了MPEG-2標準,該標準向下兼容MPEG-1,向上兼容HDTV的圖像質量;1999年公布了MPEG-4標準;今后還方案發表MPEG-7標準。下面將上述國際標準逐一介紹。

為了便于國際間的節目交換，為消除數字設備之間的制式差異,和為625行電視系統與525行電視系統之間兼容，在1982年2月國際無線電咨詢委員會(CCIR)第15次全會上，通過了601號建議，確定以分量編碼為根底,即以亮度分量Y、和兩個色差分量R-Y、B-Y為根底進行編碼,作為電視演播室數字編碼的國際標準。

該標準規定:(1).不管是PAL制，還是NTSC制電視,Y、R-Y、B-Y三分量的抽樣頻率分別為13.5MHz、6.75MHz、6.75MHz。(2).抽樣后采用線性量化，每個樣點的量化比特數用于演播室為10bit,用于傳輸為8bit。(3).Y、R-Y、B-Y三分量樣點之間比例為4:2:2。

在1983年9月召開的國際無線電咨詢委員會(CCIR)中期會議上，又作了三點補充：(l)明確規定編碼信號是經過γ預校正的Y、(R-Y)、B-Y)信號；(2)相應于量化級0和255的碼字專用于同步，l到254的量化級用于視頻信號;(3)進一步明確了模擬與數字行的對應關系，并規定從數字有效行末尾至基準時間樣點的間隔，對525行、60場/秒制式來說為16個樣點，對625行、50場/秒制式那么為12個樣點。不管625行/50場或525行/60場，其數字有效行的亮度樣點數都是720，色差信號的樣點數均是360，這是為了便于制式轉換。假設亮度樣點數被2除，就得到色差信號的數據。

2.2.H·261標準

1984年國際電報咨詢委員會的第15研究組成立了一個專家組,專門研究電視的編碼問題，所用的網絡為綜合業務數據網絡ISDN，當時的目標是推薦一個圖像編碼標準，其傳輸速率為m×384kb/s(千位/秒)，m=l,2,3,4,5。這里384kb/s在ISDN中稱為Ho通道。另有根本通道B的速率為64kb/s,6×B=384kb/s。5×Ho=30×B=1920kb/s為窄帶ISDN的最高速率。后來因為384kb/s速率作為起始點偏高，廣泛性受限制，另外跨度也太大，靈活性受影響，所以改為p×64kb/s,p=l，2,3,..30。最后又把p擴展到32，因為32×64kb/s=2084kb/s,其中2084＝211，根本上等于2Mb/s,實際上已超過了窄帶ISDN的最高速率1920kb/s，最高速率也稱通道容量。經過5年以上的精心研究和努力，終于在1990年12月完成和批準了CCITT推薦書H.261，即“采用p×64kb/s的聲像業務的圖像編解碼”，H.261簡稱p×64。

由于H.261標準是用于電視和電視會議，所以推薦的圖像編碼算法必須是實時處理的，并且要求最小的延遲時間，因為圖像必須和語音密切配合，否那么必須延遲語音時間。當p取l或2時，速率只能到達128kb/s,由于速率較低只能傳清晰度不太高的圖像，所以適合于面對面的電視。當p＞6時，速率＞384kb/s那么速率較高，可以傳輸清晰度尚好的圖像，所以適用于電視會議。

靜像數據壓縮標準JPEG(JointPhoto一graphicExpertsGroup)，直譯為聯合攝影術專家組，其中聯合是指幾個國際組織的聯合。它是從1986年正式開始制訂的。當時由兩個國際組織聯合支持，其一,是國際標準組織ISO;其二,是國際電報咨詢委員會CCITT。到1987年l1月，國際電工委員會IEC也參加合作，因此說JPEG是三個國際組織合作的成果。雖然從1986開始，經過許屢次國際會議討論和修改后，于1992年7月2日表決通過標準的第一局部，但是可能對有關測試標準草案(即標準的第二局部)作進一步修改。JPEG是ISO的標準,同時也CCITT的推薦標準。

JPEG是數字圖像壓縮的國際標準。它用于連續變化的靜止圖像，這里包括灰度等級和顏色兩方面的連續變化。JPEG包含兩種根本壓縮方法，各有不同的操作模式。第一種是有損壓縮，它是以DCT(DiscreteCosineTransform)為根底的壓縮方法。第二種為無損壓縮，又稱預測壓縮方法。但最常使用的是第一種,即DCT壓縮方法，也稱為基線順序編解碼(BaselineSequentialCodec)方法，因為這種方法的優點是先進、有效、簡單、易于交流，因此應用廣泛,是以DCT為根底的最根本、最重要的方法。

MPEG是活動圖像專家組(MovingPictureExpertGroup)的英文縮寫。實際上，它是標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)聯合技術委員會l(JTCl)的第29分委員會(SC29)的第ll工作組(WGll)，其全稱是WGllofSC29ofISO/IECJTCl。MPEG的任務是開發運動圖像及其聲音的數字編碼標準，成立于1988年。

專家組最初的任務有三個：實現1.5Mb/s、10Mb/s、40Mb/s的壓縮編碼標準，即MPEG-l、MPEG-2、MPEG-3。但因為MPEG-2的功能已使MPEG-3為多余，所以MPEG-3于1992月撤消。MPEG-4工程是1991年5月建議并于1993年7月確認，其目標是甚低數碼率的音頻壓縮編碼(碼率低于28.8Kb/s)。下面分別介紹各個標準。

隨著數字音頻和數字視頻技術的廣泛應用，ISO的活動圖像專家組(MPEG)在1991年11月提出了ISOll172標準的建議草案，通稱MPEG-1標準。該標準于1992年11月通過，1993年8月公布。MPEG-1標準適用于數碼率在1.5Mbps左右的應用環境，也就是為CD-ROM光盤的視頻存儲和放像所制定的。

MPEG-l標準可以處理各種類型的活動圖像，其根本算法對于壓縮水平方向360個像素豎直方向288個象素的空間分辨力，每秒24至30幅畫面的運動圖像有很好的效果，在MPEG-1標準中的一幀圖像的概念不同于電視中幀的概念，前者一定是成逐行掃描的圖像，如果待處理信號是隔行掃描的圖像，那么編碼前必須將其轉換成逐行掃描的格式。

MPEG-l標準提供了一些錄像機的功能：正放，圖像凍結、快進、快倒和慢放。此外，還提供了隨機存儲的功能，當然，解碼器這些功能的實現在一定程度上同圖像數據存儲介質相關。

MPEG-l標準采用了一系列技術以獲得高壓縮比，第一，對色差信號進行亞采樣，減少數據量;第二，采用運動補償技術減少幀間冗余度；第三，做二維DCT變換去除空間相關性;第四，對DCT分量進行量化，舍去不重要的信息，將量化后DCT分量按照頻率重新排序;第五，將DCT分量進行變字長編碼;第六，對每數據塊的直流分量(DC)進行預測差分編碼MPEG-l中的圖像類型共分四種:I圖像,或稱Intra圖像，采用幀內編碼，不參照其它圖像;P圖像,或稱Predicted圖像,它們參照前一幅I或P圖像做運動補償編碼;B圖像，或稱雙向預測圖像，它們參照前一幅和后一幅I或P圖像做雙向運動補償編碼;D圖像，或稱直流(DC)圖像，這類圖像中只含直流分量，是為快放功能而設計的。

MPEG-2是由MPEG開發的第2個標準。按方案于1994年l1月正式確定為國際標準，MPEG-2是“活動圖像及有關聲音信息的通用編碼”(GenericCodingofMovingPicturesAssociatedAudioInformation)標準。MPEG-2標準制定始于1990年7月。在此之間，國際電信盟電信標準化部門(ITU-T)成立了一個有關ATM的圖像編碼專家組。從此開始了JTC1ITU-T的合作。從1991年5月開始征集有關圖像編碼算法(VideoCodingAlgorithms)的文件,有32個公司和組織提供了非常詳細的研究結果和D1格式的編解碼圖像錄像帶。1991年ll月,在日本的JVC研究所進行了比照測試，確定帶有運動補償預測和內插的DCT最成熟和性能最好。在1992年1月的會上又定下了MPEG-2是“通用”(generic)標準。

MPEG-2的聲音和系統局部的工作始于1992年7月。MPEG為制定MPEG-2經常與有關國際組織，如ISO、IEC、ITU-T、ITU-R等開會協調，并注意到了與MPEG-1的兼容一致。國際電聯的無線電通信部門(ITU-R)從播送電視方面提出的不同需求構成了MPEG-2的檔次/等級(Profile/Level)概念的根底。ITU-R在MPEG-2的質量檢驗、測試方面做了大量工作。MPEG-2的委員會草案ISO/IECCD13818是1993年l1月產生的。按方案在1994年1l月7日至l1日的新加坡會議上，批準為國際標準ISO/IECIS13818。此后還要對MPEG-2進行擴展。

MPEG-4標準將支持7個新的功能。可粗略劃分為3類：基于內容的交互性、高壓縮率和靈活多樣的存取模式。現分別介紹如下：

1.基于內容的交互性(Content-basedinteractivity)

(1)基于內容的操作與比特流編輯支持無須編碼就可進行基于內容的操作與比特流編輯。例如：使用者可在圖像或比特流中選擇一具體的對象(Object)(例如圖像中的某個人，某個建筑等等)，隨后改變它的某些特性。

(2)自然與合成數據混合編碼提供將自然視頻圖像同合成數據(文本、圖形)有效結合的方式，同時支持交互性操作。

(3)增強的時間域隨機存取MPEG-4將提供有效的隨機存取方式：在有限的時間間隔內,可按幀或任意形狀的對象,對一音、視頻序列進行隨機存取。例如以一序列中的某個音、視頻對象為目標進行“快進”搜索。

2.高壓縮率(Compression)

(l)提高編碼效率在與現有的或正在形成的標準的可比較速率上,MPEG-4標準將提供更好的主觀視覺質量的圖像。這一功能可望在迅速開展中的移動通信網中獲得應用，但值得注意的是：提高編碼效率不是MPEG-4的唯一的主要目際。

(2)對多個并發數據流的編碼MPEG-4將提供對一景物的有效多視角編碼,加上多伴音聲道編碼及有效的視聽同步。在立體視頻應用方面,MPEG-4將利用對同一景物的多視點觀察所造成的信息冗余，MPEG-4的這一功能在足夠的觀察視點條件下將有效地描述三維自然景物。

3.靈活多樣的存取(Universalaccess)

(l)錯誤易發環境中的抗錯性(Robustness)“靈活多樣”是指允許采用各種有線、線網和各種存儲媒體，MPEG-4將提高抗錯誤能力(Errorrobustnesscapability)，尤其是在易發生嚴重錯誤的環境下的低比特應用中(移動通信鏈路)。注意，MPEG-4是第一個在其音、視頻表示標準中考慮信道特性的標準。目的不是取代已由通信網提供的錯誤控制技術，而是提供一種對抗殘留錯誤的堅韌性。例如：選擇性前向糾錯(Selectiveforwarderrorcorrection)，錯誤遏制(Errorcontainment),或錯誤掩蓋(Errorconcealment)。

(2)基于內容的尺度可變性(Content-basedscalability)內容尺度可變性意味著給圖像中的各個對象分配優先級。其中，比較重要的對象用較高的空間和或時間分辨率表示。基于內容的尺度可變性是MPEG-4的核心，因為一旦圖像中所含對象的目錄及相應的優先級確定后，其它的基于內容的功能就比較容易實現了。對甚低比特率應用來說，尺度可變性是一個關鍵的因素,因為它提供了自適應可用資源的能力。例如,這個功能允許使用者規定：對具有最高優先級的對象以可接受的質量顯示,第二優先級的對象那么以較低的質量顯示，而其余內容(對象)那么不予顯示，可見,這種方式可最有效地利用有限的資源。

MPEG家族的新成員叫作“多媒體內容描述接口”(簡稱MPEG-7,它的由來是1+2+4=7,因為沒有MPEG-3、MPEG-5、MPEG-6)，它將擴展現有內容識別專用解決方案的有限的能力，特別是它還包括了更多的數據類型。換言之，MPEG-7將規定一個用于描述各種不同類型多媒體信息的描述符的標準集合。MPEG-7還將對定義其他描述符及其結構(描述方案)，和他們之間的關系的方法進行標準化。這種描述(也就是描述符和描述方案的組合)將與內容本身關聯起來，以便對用戶感興趣的素材進行快速高效的搜索。MPEG-7將標準化一種用來定義描述方案的語言，即描述定義語言(DDL)。帶有與之相關的MPEG-7數據的AV素材，就可以被加上索引，并可進行檢索。這些素材可能包括，靜止圖像、圖形、3D模型、音頻、語言、視頻、以及關于這些成份如何組成一個多媒體表述(即所謂“環境”，組合信息)的信息。在這些通用數據類型中的特殊情況可能已包括面部表情和個人特征。

MPEG-7象MPEG家族中的其他成員一樣，是針對滿足特定需要的音、視頻信息的標準化表述。由于MPEG-7是在其它標準表述諸如模擬、PCM、MPEG-l、MPEG-2和MPEG-4等根底上建立起來的，而標準化的功能之一就是對其中相應局部提供參考。舉例來說，也許一個用于MPEG-4的形狀描述符,在MPEG-7的環境里可能會有幫助，同樣的，用于MFEG-l、MPEG-2的運動矢量區也可能有這樣的情況。

但是，MPEG-7的描述符并不依賴于它所描述的內容是編碼的或存儲的方式，可以把MPEG-7的描述說明,附加到模擬制的電影里或是用紙張打印出來的圖片上。然而，盡管MPEG-7的描述不依賴于所處理素材的(編碼)表達方式，但由于在一定程度上它是在MPEG-4的根底上開展起來的，而MPEG-4采用了按照具有一定時間關系(同步)和空間關系(對于視頻而言是在屏幕上，對于音頻而言是在房間內)的對象,來進行音、視頻編碼的處理方式，因此用MPEG-4編碼有可能把描述說明附加到場景中的成員(對象)，比方說音、視頻對象身上。所以，MPEG-7在描述中要提供不同的程度，才可能實現不同等級的識別。

因為描述性特征必須在應用環境中才有意義，所以他們會因用戶范圍的不同和應用領域的不同而有所區別。這就意昧著，同樣的素材，因為要和應用范圍相匹配，可能會使用不同類型的特征來描述。我們來看一些例子，對于可視素材，較低的抽象級別可能會用一些象形狀、尺寸、紋理、顏色、運動(拋射)、位置(“對象會在場景中的哪個位置被發現呢?”)等屬性來描述；對音頻內容而言，可能會采用調式、情緒、節奏、節奏變化、在聲場中的位置等屬性。而最高的抽象等級可能會給出關于語意的信息：“在這個場景中，左側有一只正在吠叫的棕狗，右側有一只落下來的藍色圓球，背景中還有汽車經過的聲音。”當然，所有這些描述都會以高效方式進行編碼，也即能提高搜索的效率。同時，中間也可能存在過渡的抽象等級。抽象等級與提取特征的方式有關，許多低等級的特征可以用全自動的方式提取出來，而高等級的特征就需要更多的人工交互。第三講數字視頻播送(DVB)數字電視是在還沒有發覺的情況下就已經進入了我們的生活。而我們能夠開始感覺到數字技術的沖擊只是一個時間問題，今天數字技術已經在我們生活的方方面面有所表達，從、機到微型電腦，再到目前風行世界的因特網。

今天，盡管我們在家里仍然收看的還是模擬電視節目，但是節目制作棚里的設備已經是數字化了，從節目制作棚到發射塔的信號傳輸也已是數字化了，沒有這些節目制作與傳輸的數字技術，我們的節目質量是無法滿足的。當你通過衛星電視網、有線電視網或開路電視網觀看電視節目時，你已經是位于數字電視傳輸的最后一個環節，這一個環節正在經歷一場數字化革命,以到達電視節目的全數字化傳輸。在電視數字化的進程中,國際DVB組織(DigitalVideoBroadcasting)提出了全套的解決方案，這-方案涉及我們常用的傳輸媒介：數字衛星電視(DVB-S)、數字有線電視(DVB-C)、數字開路電視(DVB-T)。

電視數字化的時代已經到來!

在歐洲，從1991年開始，電視臺、家電產品生產廠家和標準制訂者坐到了一起，商談組成-個工作組，共同制訂數字電視的開展規劃，工作組的成員開展很快，這一個由歐洲人發起的組織很快就吸引美國及日本的許多成員，變成了-個世界性組織。1993年9月工作組起草了一個備忘錄，將工作組更名為DVB組織，即國際數字視頻播送組織。數字電視的開展進入了新的時代。

根據過去痛苦的教訓，工業界決定要以市場的商業需求作為標準制訂的指導，DVB組織決定新的技術必須是建立在MPEG-2壓縮算法上的數字技術，必須是市場導向的。

由于相對較低的根底設施費用投入和各國相對簡單的標準協調問題,數字衛星電視(DVB-S)網、數字有線電視(DVB-C)網和數字開路電視(DVB-T)網先走一步，開展更快。1995年DVB組織確立了數字衛星電視的標準DVB-S，1996年數字有線電視DVB-C數字共用天線電視、數字微波電視等標準隨之確立，數字開路電視DVB-T的采用緊隨其后，將給整個社會帶來更深刻的變化。I997年以DVB標準為根底的數字電視已經在全世界普及，擁有了幾百萬用戶。1998年末，微型計算機用戶可以通過在他們使用的微機內插入數字衛星接收卡，用來享受因特網效勞。目前，數字地面電視(DVB-T)標準正在逐漸被世界各國所采用，為今后的高清晰度電視開辟了廣泛的前景。

DVB標準提供了-套完整的，適用于不同媒介的數字電視播送系統標準，其周全的方案及廣范的共識是其成功的關鍵。從一開始，大家就選定ISO/IECMPEG-2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統一，隨后對MPEG-2碼流進行打包形成傳輸流(TS)，進行多個傳輸流復用，最后通過衛星、有線電視及開路電視等不同媒介傳輸方式進行傳輸。

●系統采用MPEG壓縮的音頻，視頻及數據格式作為數據源

●系統采用公共MPEG-2傳輸流(TS)復用方式

●系統采用公共的用于描述播送節目的系統效勞信息(SI)

●系統的第一級信道編碼采用R-S前向糾錯編碼保護

●調制與其它附屬的信道編碼方式，由不同的傳輸媒介來確定

●使用通用的加擾方式以及條件接收界面

DVB系統的音頻編碼使用MPEG-ILayerII笫二層音頻編碼，也稱做MUSICAM。音頻的MPEG-ILayerII編碼壓縮系統利用了聲音的低聲音頻譜掩蔽效應，這一人體生理學效應允許我們對于人耳不太敏感的頻率進行低碼率編碼，這一技術的采用可以大大地降低音頻編碼速率。MPEG-ILayerII音頻編碼可用于單音，立體聲，環繞聲和多路多語言聲音的編碼。

對于視頻,國際上采用標準的MPEG-2壓縮編碼，MPEG-2視頻編碼系統由一個大家族構成，每一個系統之間都有兼容性和共同性，根據圖像清晰度的不同，它分成四種信源格式或稱“等級”(LEVEL)，從錄像帶(VCR)的低圖像清晰度，到高清晰度電視。除了根據圖像清晰度定義的“等級”以外，DVB視頻標準還定義了“檔次”(PROFILE)的概念，每一個不同的“檔次”(PROFILE)能夠提供構成編碼系統的壓縮工具和壓縮算法。

a)“檔次”(PROFILE)

目前在MPEG-2系統中存在5個“檔次”(PROFILE)，每一個“檔次”(PROFILE)都會比它的前一個“檔次”更加復雜，更加完善，提供更多的工具,同時其相對應的設備的價格也更高。

“檔次”的最初級叫做簡單檔次(SIMPLEPROFILE)，隨后是主檔次(MAINPROFILE)，它比簡單檔次(SIMPLEPROPILE)增加了編碼雙向預測的功能，即：B-FRAMES，在使用同樣的碼流的情況下，它的質量會更好，但算法更加復雜，使用的芯片更多。主檔次(MAINPROFILE)的解碼芯片,可以兼容解碼簡單檔次(SIMPLEPROFILE)的編碼，這種向下兼容性貫穿整個系列的“檔次”。

在主檔次(MAINPROFILE)之后,是信噪比可分級檔次(SNRSCALABLE)及空間頻譜可分級檔次(SPACILLYSCALABLEPROFILE)，這兩種“檔次”可以調整信噪比與碼流率關系,以及圖像清晰度與碼流率之間的關系，出于其編碼的復雜性以及接收設備價格昂貴問題，DVB標準目前不支持這兩種“檔次”。最高級的“檔次”是HIGHPROFILE，它不僅兼容前面的低極“檔次”，兼備所有的功能，而且可以進行多行，同時編碼，而前面的“檔次”那么是逐行編碼。

在“檔次”中存在兩種圖像采樣方式，即：4:2:2和4:2:0格式。我們知道電視復合信號可以分成亮度信號分量(Y)和色度信號分量(R-Y,B-Y)，4:2:2格式是對亮度信號進行4個采樣，對色度信號(R-Y，B-Y)進行2個采樣，見圖3.1；4:2:0格式的色度信號(R-Y,B-Y)只做隔行采樣，如果使用8比特采樣,我們可以算出對標準PAL制電視信號進行采樣后的4:2:2格式圖像碼流率如下：

我們看到沒有壓縮的電視圖像碼流率非常高，占用帶寬太寬，不適用于傳輸，即使采用4:2:0格式,圖像碼流率也高達124.416Mb/s,MPEG-2的壓縮算法采用除去電視視頻信號的時間冗余和空間冗余的算法，使碼流率降到3~8Mb/s仍然獲得質量清晰的圖象，使數字電視的傳輸成為可能。

(b)“等級”(LEVEL)

根據圖像節目源的清晰度由低到高的不同，DVBMPEG-2標準分成許多“等級”,最低的LOWLEVEL的清晰度是IU-R-BT、601建議的四分之一，即：352×288×25幀/秒。MAINLEVEL是完全符合IU-R-BT、601建議的標準，即：720×576×25幀/秒。HIGH-1440LEVEL采用了每行1440個采樣的方法。HIGHLEVEL采用了更高的每行1920的采樣方法。

目前在世界上最常用的MPEG-2標準是MP@ML，即：MAINPROFLE@MAINLEVEL,它是第一代數字有線電視和數字衛星電視的根底，節目提供者可以提供625線質量的節目，圖像的長寬比可以是4:3或I6:9;至于碼流率，它是由節目提供者根據節目質量來選定的，圖像質量越高，所需碼流率越高，反之那么越低。-2碼流復用及效勞信息參照數字電視傳輸方框圖3.5，音頻、視頻及數字信號首先經過MPEG-2編碼器進行數據壓縮，通過節目復用器形成根本碼流(ES)，根本碼流經過打包后形成有包頭的根本碼流(PES)。代表不同音頻、視頻信號的PES流被送入傳輸復用器進行系統復用，復用后的碼流叫做傳輸流(TS)，傳輸流中包括多個節目源的不同信號，為了區分這些信號，在系統復用器上需要參加效勞信息(SI)，使接收端可以識別不同的節目。為了便于理解DVB傳輸系統的效勞信息，我們對傳輸碼流的結構進行粗略的介紹，傳輸碼流的長度定義為188個字節長，見下列圖3.3。每個傳輸流的前4個字節為字頭(Header)，字頭后面就是需要傳送的有用信息，包括音頻，視頻或數據信息，通常是184個字節長度，有時在有用信息(UsefulData)中插入一段適配區域(AdaptationField)，用于補充長度不完整的傳輸流，放置解碼時鐘(PCR)。傳輸流的字頭是識別傳輸流的關鍵，其結構見下列圖3.4，由32個比特組成，其含義見下列圖3.4。

在字頭32比特中，13位的PID碼特別重要，它是區分碼流信息性質的關鍵，是節目信息的“身份證”，不同的電視節目和效勞信息(SI)對應有不同的PID碼。對于一臺解碼接收機而言，為了找到它所要接收的電視節目，它首先通過PID碼找到效勞信息(SI)所對應的不同表格(Table),DVB標準定義了如下效勞信息表格：

PAT:ProgramAllocationTable節目分配表

CAT:ConditionalAccessTable有條件接收表

PMT:ProgramMapTable節目分布表

NIT:NetworkInformationTable網絡信息表

SDT:ServiceDescriptionTable效勞描述表

EIT:EventInformationTable事件信息表

TDT：TimeandDateTable時間日期表

通過這些效勞信息表格，可以查到所要接收節目的PID碼和對應的時鐘PCR，節目就可以復原。

DVB標準的傳輸系統分成信源編碼(SourceCoding)和信道編碼(channelCoding)兩局部，信源編碼采用MPEG-2碼流。首先，對音頻和視頻進行節目復用，然后再將多個數字電視節目流進行傳輸復用。

信道編碼包括：前向糾錯編碼、解碼、調制、解調和上下變額三局部。前向糾錯碼根據不同的傳輸媒介采用不同的組合。衛星傳輸采用QPSK調制，有線傳輸采用QAM調制，開路傳輸采用COFDM調制或I6VSB調制。見圖3.5。

數字衛星電視的傳輸是為了滿足衛星轉發器的帶寬及衛星信號的傳輸特點而沒計的。衛星系統是一個單載波系統，如果我們將所要傳輸的有用信息稱為“核”，那么它的周圍包裹了許多保護層，使信號在傳輸過程中有更強的抗干擾能力，視頻、音頻以及數據被放入固定長度打包的MPEG-2傳輸流中，然后進行信道處理，在衛星系統中，信道處理過程包括：

(a)首先進行同步字節的倒相，倒相字節的長度為每8個字節進行一次。

(b)然后進行數據的能量擴散，數據隨機化，防止出現長串的0或1。

(c)為每個數據包加上前向糾錯的R-S編碼，也叫做外碼。R-S編碼的參加會使原始數據長度由原來的188字節增加到204字節。

(d)進行數據交織。

(e)參加卷積碼糾錯，也稱內碼，內碼的數量可以根據信號的傳輸環境進行調節。

(f)最后對數據流進行QPSK調制。見圖3.6。總之，傳輸系統首先對突發的誤碼進行離散化，然后參加R-S外糾錯碼保護，內糾錯碼是可以根據發射功率，天線尺寸以及碼流率進行調節變化。舉例來講，一個36MHz帶寬的衛星轉發器采用3/4的卷積碼可以到達的碼流率是39Mb/s，這一碼流率可以傳送5-6路高質量電視信號。見圖3.7。

數字有線電視采用與衛星同樣的“核”，即MPEG-2壓縮編碼的傳輸流。由于傳輸媒介采用的是同軸線，與衛星傳輸相比外界干擾小，信號強度相對高些，所以前向糾錯碼保護中取消了內碼。調制方式改成64-QAM方式，有時也可以采用I6-QAM，32-QAM或更高的128-QAM，256-QAM。對于QAM調制而言，傳輸信息量越高，抗干擾能力越低。在一個8MHz標準電視頻道內，如果使用64-QAM，所傳輸的數據速率為38.5Mb/s。見圖3.8。

開路傳輸系統的標準是1998年2月批準通過的。第一個正式的開路傳輸系統于I998年初開始運營。MPEG-2數字音頻、視頻壓縮編碼仍然是開路傳輸的核心。其它特點是，采用COFDM調制方式，在這種調制方式內，可以分成適用于小范圍的單發射機運行的2k載波方式，適用于大范圍多發射機的8k載波方式。COFDM調制方式將信息分布到許多個載波上面，這種技術曾經成功地運用到了數字音、視頻播送DAB上面，用來防止傳輸環境造成的多徑反射效應，其代價是引入了傳輸“保護間隔”。這些“保護間隔”會占用一局部帶寬，通常COFDM的載波數量越多，對于給定的最大反射延時時間，傳輸容量損失越小。但是總有一個平穩點，增加載波數量會使接收機復雜性增加，破壞相位噪聲靈敏度。

由于COFDM調制方式的抗多徑反射功能，它可以潛在地允許在單頻網中的相鄰網絡的電磁覆蓋重疊，在重疊的區域內可以將來自兩個發射塔的電磁波看成是一個發射塔的電磁波與其自身反射波的疊加。但是如果兩個發射塔相距較遠，發自兩塔的電磁波的時間延遲比較長，系統就需要較大的保護間隔。

從前向糾錯碼來看，由于傳輸環境的復雜性，DVB-T系統不僅包含了內外碼(OuterCode，InnerCode)。而且參加了內外交織(OuterInterleave，InnerInterleave)。

有條件接收

數字電視的有條件接收是一個比較復雜的題目，各個國家、各個公司都希望保守自已的秘密，大家很難達成一致意見，最終DVB標準達成以下共識：

a)兩種加解擾方式共存于市場，第一種為“Simulcrypt'，每臺接收機只能使用單一的解擾方式，排斥其它的解擾方式。第二種為”Multrypt'，每臺接收機通過定義的公共接口(CommonInterface)允許使用多種解擾方式。

b)定義一種公共的加解擾算法，使消費者使用單一的解碼器。

c)要求條件接收的供給商提供進入數字解碼器的接口方法。

d)公布有條件接收公共接口(CommonInterface)的技術規格。

e)起草反盜版建議。

f)有條件接收系統供給商向其它數字電視生產廠商所提供的產品必須是合情合理的產品,并且是禁止排斥公共接口(CommonInterface)的產品。

g)有條件接收系統必須允許節目經營者之間的有條件控制轉移，比方衛星有條件接收的節目進入有線網后，原有的有條件接收系統可以被新的有條件接收系統所替換。第四講數字電視設備4.1.VCD、超級VCD、與DVD

超級VCD的中文含義是超級激光視盤(包括CVD:ChinaVideoDisc;和SVCD:SuperVCD),它的出現主要是為了適應目前中國市場的需要，為中國所獨有。

第一、超級VCD與VCD最大的不同,在于超級VCD采用的是DVD所采用的MPEG-2壓縮、解壓技術，但又比MPEG-2質量標準稍低，可稱作準MPEG-2標準。而VCD采用的是MPEG-1標準，VCD只有一路立體聲或兩路單聲道，而畫面分辨率只有250~280線，與錄相機差不多。使用VCD,浪費了現有電視機的技術指標，且難以與功放、音箱、電視機配置成理想的家庭影院。而超級VCD那么大大地提高了清晰度和音響效果。超級VCD的清晰度可達350線，它還有雙語種立體聲或四個單聲道輸出。

第二、超級VCD有自已的碟片，價格與VCD差不多，但效果要高于VCD。另外，超級VCD影碟機可與CD、VCD光盤兼容。但用超級VCD機播放VCD盤片時，其VCD本身的圖像質量并不能得到提高。但超級VCD在軟件上比VCD強勢不明顯,在硬件上比起DVD來還有相當的距離。

第三、超級VCD價格比DVD低得多，而它的碟片也比DVD低得多。

但目前一套120分鐘的電影，要三張超級VCD碟片才能裝載完備，這是它的缺點。

國家已制定超級VCD標準。編碼的圖像分辨率采用了2/3D1格式(480×576),應用程序改為‘可選項’，標識名稱仍然為超級VCD,規定采用一倍密度的根本型盤,為給將來擴展留有余地,標準中設有‘擴展型盤’這一條。

超級VCD的根本內容:

(1).雙倍速機芯

(2).MPEG-2編、解碼，盤片數據格式為2/3D1

(3).水平清晰度為350線,垂直清晰度為VCD的兩倍

(4).光盤存儲時間為45分鐘

(5).向下兼容VCD、CD碟片

(6).超級VCD采用了MPEG-2中的VBR可變碼率技術，消除了因為快速運動圖像引起的馬賽克現象。

(7).超級VCD音頻壓縮格式分為根本型和擴展型兩個層次，根本型采用MPEG-1壓縮技術，雙立體聲即四聲道。擴展層采用MPEG-2壓縮技術，聲道為5.1。

(8).超級VCD的數據格式建立在CD-ROMXA規格技術上，具有更強的交互性、更好的兼容能力、更佳的文字顯示能力。

與超級VCD根本相同的海外標準為HQVCD,海外的四大廠家為索尼、飛利浦、JVC、松下。超級VCD標準已于98年6月30日上報IEC(國際電工委員會),爭取成為國際通行標準。98年10月16日在美休斯頓召開IEC第100屆年會上投票表決。超級VCD的行業標準由原電子工業部錄制設備標準化委員會和電子部三所頒發。國家技術監督局將審核頒發超級VCD的國家標準。超級VCD具有超強糾錯、全面兼容、三碟連放、PBC2.0回放功能，超級VCD碟片大小、厚薄、材料等物理參數與VCD、CD相同，可利用現有VCD碟片生產線，來生產壓制超級VCD碟片。音質可采用杜比定向邏輯編碼Pro-Logic，或AC-3數碼環繞聲編碼。

超級VCD首先由新科、熊貓、康佳、萬燕等九家推出產品。

1998年9月29日，國家信息產業部宣布，‘超級VCD系統技術標準’正式向社會公布實施。CVD與SVCD都符合國家這一新標準，使CVD與SVCD之爭劃上了句號。新標準在內容上，主要以已上市產品為依據，對盤片規格、文件系統規格等進行統一的規定。金正超級VCD加有獨特的6級糾錯伺服功能，對非正規渠道及質量不及標準的各種碟片也能輕松解讀。

DVD選用了MPEG-2的數字編碼技術和美國C-CUBE公司的‘斯華D-6’DVD解碼芯片,提高了視頻和音頻質量。例如，蜆華DVD330,內置杜比數碼效果，其5聲道高保真效果，令人如置身現場;并提供8種語言32種文字字幕，其清晰度高達500線以上,但超級VCD也只能到達350線,所以，DVD保證了清晰度和色彩的重現。

DVD聲音使用杜比AC-3編碼的環繞立體聲，8種語言,32種字幕。它的三大特點:

(1).DVD-ROM,使計算機與DVD連為一體;

(2).DVD-Audio,采用96KHz取樣頻率，24bit量化，音質遠遠超過CD,成為新一代激光唱盤;

(3).可錄式DVD。

表1.列出了LD、VCD、超級VCD(CVD、SVCD)、DVD.各項參數的比較。.LDVCDCVDSVCDDVD英文名稱LaserDiscVideoCompactDiscChinaVideoDiscSuperVideoCompactDiscDigitalVideoDisc圖像格式(水平×垂直)625行,50場,幅型比4:3352×2881/2D1(352×576)2/3D1(480×576)480×576(2/3D1)720×576(D1)清晰度(線)720288(250)300~400(350線(實際260線))400500以上視頻壓縮標準模擬記錄,無壓縮MPEG-1MPEG-2MPEG-2(2/3D1)MPEG-2聲道數2聲道2聲道4聲道4聲道DolbyAC-3環繞立體聲,8種語言,32種字幕糾錯措施無有有有有碟片容量650MB650MB650MB單片播放時間雙面120分鐘74分鐘45分鐘45分鐘單面單層:133分鐘單面雙層:242分鐘雙面單層:266分鐘雙面雙層:484分鐘附加功能....DVD-ROM.DVD與計算機連為一體DVD-Audio.96kHz抽樣，24bit編碼,音質高于CD碟片價格(元)100以上10101050以上整機價格(元)30001000~11001600~1800.3200~4000光盤直徑(cm)3012121212伺服系統.VCD伺服VCD伺服VCD伺服DVD伺服

注:目前電視機清晰度為350~400線

和傳統的CD家族一樣，DVD可用于不同的領域，有不同的產品種類，如表2所列。目前投放市場的只有DVD-Video〔BookB〕和DVD-ROM〔BookA〕。表2DVD產品種類種類BookABookBBookCBookDBookEDVD-ROMDVD-VideoDVD-AudioDVD-Write-OnceDVD-Rewritable只讀型DVDDVD放象機DVD放音機單次錄入型DVD屢次錄入型DVD用途計算機家電家電計算機，家電計算機，家電

目前國內外大多數資料中認為DVD是DigitalVideoDisc〔數字視頻光盤〕的縮寫，而一些國外著名專家認為DigitalVersatileDisc〔數字多用途光盤〕更為合理，因DVD不只用于存儲視頻信息，還具有更廣泛的用途。

DVD的開發自1994年春開始便迅速在世界范圍內鋪開。最初，在DVD的格式方面，世界上存在兩大陣營：以索尼和菲力浦為一方，于1994年底提出了MMCD〔MultimediaCD〕多媒體CD格式。在與CD相同尺寸〔12厘米〕的光盤上，將容量從680MB提高到了3.7GB/面，是CD記錄容量的五倍多。其播放時間可達135分鐘，垂直清晰度可達400線以上，并且可傳多路立體聲聲音和多種文字字幕的數據。同時，MMCD可采用雙層技術，使容量到達7.4GB，播放時間長達270分鐘。僅隔一個月，以東芝、日立、華納、松下等為代表公布了一個與MMCD競爭的SD〔SuperDisc〕超高密度DVD格式。與LD一樣，它采用雙面結構，12厘米盤片的單面容量為4.7GB，播放時間也為135分鐘。雙面容量為9.4GB，播放時間為270分鐘。

上述兩大陣營各持己見，各自推廣自己的格式。最后，東芝和索尼為防止出現80年代錄像機制式之爭的局面再次重演，決定就統一行業標準進行談判，并于1995年9月15日在東京簽署了關于兩大集團格式統一的根本協議，從而結束了長達九個月的DVD格式之爭。統一后的標準制定出保存了兩大格式優點的DVD統一格式，采用新的格式名稱為高密度CD〔HighDensityCD，即HDCD〕。新的DVD標準所采用的HDCD的根本內容如下：

·光盤直徑：12厘米，單面盤厚度0.6毫米，雙面盤厚度1.2毫米；

·光盤規格：單層單面容量4.7GB，單層雙面容量8.5GB；雙層單面容量9.4GB，

·信號調制方式：EFMPlus〔≈8/16方式〕；

·糾錯方式：RS－PC〔里德-所羅門乘積糾錯碼〕；

·數據的壓縮和解壓縮采用MPEG-2格式標準。分辨率符合CCIR601號建議，最

·高可達720×480〔30HzNTSC制〕或720×576〔25HzPAL制〕；

·向下兼容CD-DA、CD-I、CD-ROM，VCD；

·杜比數碼式多聲道音頻編碼，多軌語音輸出；

·拷貝保護；

·統一后的DVD標準在光盤結構和數據存儲上采用了東芝的雙面方式，雙面連續播放時間為270分鐘；而在圖象編碼、數據讀取和解壓回放方面都采用了索尼的信號調制技術。從此，“DVD世紀大戰”劃上了一個完美的句號。

(1).隔行掃描時理論公式計算方法

垂直分辨率可用如下公式表示。

β:垂直回掃率

Z:掃描行數

對于PAL信號，Z=625,每幀垂直消隱為50行,

所以，β=M=K1(1-β)Z=0.7×(1-0.08)×625=402.5≈403(線)

般應考慮像素尺寸為正方形時，圖像質量為最正確，考慮到普通電視屏幕寬高比為K=4/3,所以水平分辨率有:

N=KM=KK1(1-β)Z

對于PAL信號,

N=(線)

所以，對于MPEG-2(MP@ML)D1標準720×576(PAL)格式

垂直分辨率為:403(線)

水平分辨率為:536(線)

對于MPEG-1(MP@LL)1/2D1標準352×288(PAL)格式

垂直分辨率為:202(線)

水平分辨率為:268(線)

對于MPEG-1(MP@ML)2/3D1標準480×576(PAL)格式

垂直分辨率為:403(線)

水平分辨率為:357(線)

(2).隔行掃描時經驗公式計算方法

水平分辨率=80×最大帶寬(MHz)

在數字視頻設備中，最大帶寬等于fs/2,fs/2為信號數字化時的采樣頻率。

根據上述公式，可計算出水平和垂直分辯率列入下表。系統編碼方式像素結構(寬×高)極限垂直分辨率(線)極限水平分辨率(線)抽樣頻率(MHz)最大帶寬(MHz)VCDMPEG-1352×288(PAL)202268(SIF)352×240(NTSC)169225CVDMPEG-21/2D1352×576(PAL)403268MPEG-21/2D1352×480(NTSC)338225MPEG-22/3D1480×576(PAL)403357MPEG-22/3D1480×480(NTSC)338300SVCDMPEG-2(2/3D1)480×576(PAL)403357MPEG-2(2/3D1)480×480(NTSC)338300DVDMPEG-2(D1)720×576(PAL)403536MPEG-2(D1)720×480(NTSC)338450

(3).逐行掃描時計算方法

逐行掃描時，因不發生并行現象，水平分辯率應等于一行中的樣點數。而垂直分辨率應等于垂直方向的樣點數。

例如:VCD圖像格式為352×288,那么水平分辯率應為352,而垂直分辯率應為288。由此類推。

數字衛星電視接收機電路框圖如圖4.1所示,拋物面天線收下衛星信號以后送至調諧器，經A/D變換送入QPSK解調電路，再經衛星訊道前向糾錯解碼、解交織、解復用，然后經MPEG-2解碼送出數字音頻和模擬視頻。數字音頻又經D/A變換送出左、右聲道的聲音信號。模擬視頻再經編碼處理,可輸出R、G、B;Y/C;和復合視頻信號(CVBS)。典型的數字衛星電視接收機技術指標如下:

技術指標

標準現范：DVB-S

解調方式：QPSK

碼流率：2-45Mbps

輸入信號頻率：9502150MHz

輸入信號電平：-65~-25dBm

中頻帶寬：36MHz

輸入信號接頭：F頭

視頻解碼方式：MPEG-1,MPEG-2

視頻輸出方式：PAL/NTSC(自動選項)

視頻輸出寬高比例：4:3;16:9

視頻輸出清晰度：PAL:720×576，NTSC:720×480

音頻解碼方式：MPEG-1，MPEG-2

音頻輸出模式：單聲道，雙聲道，立體聲

音視頻輸出接頭：一個RCA，RF輸出(選項)

LNB極化電壓控制：13V/l8V，短路保護

LNB22KHz控制：開/關

電壓：180250V，50Hz

功耗：25W

體積：380mm(W)×270mm(D)×6omm(H)

數字有線電視接收機如圖4.2所示。由數字有線電視網送來的數字電視節目，送至調諧器，經A/D變換送入QAM解調電路，再經衛星訊道前向糾錯解碼、解交織、解復用，然后經MPEG-2解碼送出數字音頻和模擬視頻。數字音頻又經D/A變換送出左、右聲道的聲音信號。模擬視頻再經編碼處理,可輸出R、G、B;Y/C;和復合視頻信號(CVBS)。典型的數字有線電視接收機技術指標如下:

技術指標

標準標準：DVB-C

解調方式：64QAM

碼流率：7Mbauds

輸入信號：

輸入頻率：47MHz~862MHz

輸入電平：－10dm~+10dBm

輸入帶寬：8MHz

輸入接頭：F頭

視頻解碼方式：MPEG-I和MPEG-2

視頻比特率：最大15Mb/s

視頻輸出制式：NTSC和PAL制

視頻圖像比例：16:9，4:3

視頻解像率：720×480

視頻OSD方式：高級OSD

音頻解碼方式：MPEG-I和MPEG-2

音頻輸出方式：單聲道，雙聲道，立體聲

音頻輸出接口：音視頻接口(RCA)一對

S端子每只射頻輸出一只(選項)

SCART接口二只(選項)

SCART接口二只(選頂)

電源：100~240V，47~63HZ，22W

機械尺寸：380mm(W)X270mm(D×60mm(H)時間：2005-08-08來源：CATV

數字電視編碼壓縮器如圖4.3所示，它包括數字電視編碼壓縮局部、模擬電視編碼局部、和數字音頻子系統三局部。其工作過程均通過PCI總線。其技術指標如下:

技術指標

●完全符合MPEG-2DVB推薦標準

●多分辨率范圍從CCIR601到SIF

●具有4:3和I6:9兩種寬高比

●可變比特率從1.5Mbps~15Mbps

●MPEG-2“主檔次”(MainProfile)“主等級”(Mainlevel)圖象

●MPEG-2,2場/幀,采用I，P和B幀編碼

●自動重復場檢測電影狀態

●可選數據輸入模塊

●高級MPEG-2壓縮算法，最高壓縮率

●圖象壓縮穩定度預測

●對亮度和色飽和度重復取樣和濾波的多個內局部辨率

704H×480V，704H×576V

352H×480V，352H×576V

544H×480V，544H×576V

352H×240V，352H×288V

480H×480V，480H×576V

●寬范圍的多電平運動矢量搜索范圍

●掩蔽運動矢量開或關控制

●緊密主題提取

●多個MPEG-2傳輸流輸出：2個高速串行輸出，1個并行輸出(調制器)

●可選輸出，E-1，E-3，DS-3，DC-3和ATM匹配

●易操作的Ethernet系統控制器

●雙立體聲音頻編碼(附加組件可支持多音頻通道)

●用于付費系統的DVB加擾單元

●可選用3RU或4RU機架高度

●可選用統計復用模式和QPSK調制器

●利用Divicom算法降低噪聲和音頻預處理，使用非線性瞬時濾波

●對最正確動態編碼算法提取的摸擬瞬時統計

圖象壓縮質量水平顯示，在系統控制器上連續監視圖象質量，提供“低質量圖象”預警信號

數字多路復用器是將多路MPEG-2的數據流復用為單一的數據流,可用于多路數字電視傳輸之用。例如四路MPEG-2碼流可以復接成E3輸出(34.368MHz)。其技術指示如下:

技術指示

●完全符合MPEG-2DVB推薦標準

●提供4路高速串行數據口

●包含MPEG-2數據流輸入時鐘基準校正

●用于付費系統的DVB加擾接口

●2個MPEG-2碼流輸出接口

●PID,PCR重寫處理

●PID碼流可以被單獨送入和消除，允許在系統控制器選擇冗余或復制的信息

●被選用的PSI碼流可以被合并到一個單一的MPEG-2輸出碼流

●重新傳送PCR包裹，用以同步MPEG-2編碼壓縮器

●被復用的輸出碼流可以傳向調制器或再次被復用器使用

●采用Ethernet網上的SNMP系統來控制系統控制器

●可采用統計模式的復用方式

●可選用E3、DS-3、ATM或OC-3的輸出方式

●可參加QPSK或QAM調制器

●依據圖象的復雜程度，對輸入DiviCom數據流采用統計控制復用方式

在MPEG-2數據流插入題頭控制信息(ECM)，利用控制碼(CW)加擾付費數據流分配未使用頻帶到數據輸入模塊

[space

QPSK數字調制器如圖4.4所示，被壓縮的MPEG-1,MPEG-2數字視頻信號，送入數字接口電路，再經能量擴散送入R-S糾錯電路，經數據交織和卷積編碼再送入數據分配，分兩路輸出，分別經數字濾波、D/A變換，再經模擬低通濾波，再送入正交平衡調制電路，輸出為中頻信號。最后變為射頻信號送往線路中。其技術指標如下:一般特性技術參數符合DVB標準技術指標調制方式QPSKTx脈沖形式平方根升余弦，滾降系數=0.35(可選0.2~0.4)符號率外碼RS(204,188,8)交織卷積,深度I=12卷積K=7,R=1/2,3/4,5/6,7/8能量擴散IESS309,按DVB推薦標準數據接口用戶數據傳輸率(MPEG-2)D=2×Ds×R×188/204Mb/s(最高48.38Mb/s)并行數據口符合DVB推薦標準串行數據口符合ITU-T,G703(HDB3)或DVBASI標準中頻輸出接口輸出通道數2個中頻輸出頻率70MHz(可選140MHz)中頻輸出電平-25dBm到0dBm中頻輸出阻抗75歐姆監控與測試監測方式RS232,以太網，顯示和鍵盤直接測試接口I&Q,符號率時鐘，中頻(IF)和本振(LO)電源要求電源電壓交流90V~132V或187V~264V電源功率46W環境條件工作溫度+5○C~+45○C工作濕度在25○C時小于95%機械條件尺寸19"1U標準機框重量小于7Kg一般特性技術參數符合DVB標準技術指標調制方式M-QAM,M=16,32,64,128,256Tx脈沖形式符號率Ds=5~7波特(頻道帶寬8MHz)Ds=4~5.27波特(頻道帶寬6MHz)外碼RS(204,188,8)交織卷積,深度I=12能量擴散IESS309,按DVB推薦標準數據接口用戶數據傳輸率(MPEG-2)D=Ds×log2(M)×188/204Mb/s(最高51.6Mb/s)并行數據口符合DVB推薦標準串行數據口符合ITU-T,G703(HDB3)或DVBASI標準

中頻輸出接口中頻輸出頻率36MHz(可選36.1MHz,44MHz)中頻輸出電平-27dBm到-7dBm中頻輸出阻抗75歐姆監控與測試監測方式RS232,以太網，顯示和鍵盤直接測試接口I&Q,符號率時鐘，中頻(IF)和本振(LO)電源要求電源電壓交流90V~132V或187V~264V電源功率55W環境條件工作溫度+5○C~+45○C工作濕度在25○C時小于95%機械條件尺寸19"1U標準機框重量小于7Kg

QAM數字調制器如圖4.5所示，被壓縮的MPEG-1,MPEG-2數字視頻信號，送入數字接口電路，再經能量擴散送入R-S糾錯電路，經數據交織再送入M-QAM數據映射，分兩路輸出，分別經數字濾波、D/A變換，再經模擬低通濾波，再送入正交平衡調制電路，輸出為中頻信號。最后變為射頻信號送往線路中。其技術指標如表。

QPSK/QAM數字調制轉換器如圖4.6所示。該圖上局部為QPSK解調器，下局部為QAM調制器。它將經QPSK調制的信號轉變為QAM調制的信號。該設備適應于將從衛星接收下來的信號，經轉換以后，變為QAM調制的信號，送往數字有線電視網中。其各項指標如下表:一般特性技術參數符合DVB標準技術指標調制方式M-QAM,M=16,32,64,128,256Tx脈沖形式符號率Ds=5~7波特(頻道帶寬8MHz)Ds=4~5.27波特(頻道帶寬6MHz)外碼RS(204,188,8)交織卷積,深度I=12能量擴散IESS309,按DVB推薦標準數據接口用戶數據傳輸率(MPEG-2)D=Ds×log2(M)×188/204Mb/s(最高51.6Mb/s)并行數據口符合DVB推薦標準串行數據口符合ITU-T,G703(HDB3)或DVBASI標準中頻輸出接口中頻輸出頻率36MHz(可選36.1MHz,44MHz)中頻輸出電平-27dBm到-7dBm中頻輸出阻抗75歐姆監控與測試監測方式RS232,以太網，顯示和鍵盤直接測試接口I&Q,符號率時鐘，中頻(IF)和本振(LO)電源要求電源電壓交流90V~132V或187V~264V電源功率55W環境條件工作溫度+5○C~+45○C工作濕度在25○C時小于95%機械條件尺寸19"1U標準機框重量小于7Kg

QPSK數字解調器如圖4.7所示。從衛星接收到的信號先送到調諧器進行頻道選擇，再送入基帶轉換電路進行濾波，濾波后的信號再經A/D變換、QPSK解調、信道前向糾錯譯碼，得到MPEG-2傳輸碼流，通過數據接口送往用戶。一般特性技術參數符合DVB標準技術指標調制方式QPSKTx脈沖形式平方根升余弦，滾降系數=0.35(可選0.2~0.4)符號率Ds=16~30.5波特或2~8波特外碼RS(204,188,8)交織卷積,深度I=12卷積K=7,R=1/2,3/4,5/6,7/8能量擴散IESS309,按DVB推薦標準數據接口用戶數據傳輸率(MPEG-2)D=2×Ds×R×188/204Mb/s(最高48.38Mb/s)并行數據口符合DVB推薦標準串行數據口符合ITU-T,G703(HDB3)或DVBASI標準中頻輸出接口輸入電平-25dBm到-65dBm輸入阻抗75歐姆輸入頻率950MHz~2050MHzLNB控制水平極化18V,I∠400mA垂直極化13V監控與測試監測方式RS232,以太網，顯示和鍵盤直接測試接口數據與時鐘誤碼率電源要求電源電壓交流90V~132V或187V~264V電源功率44W環境條件工作溫度+5○C~+45○C工作濕度在25○C時小于95%機械條件尺寸19"1U標準機框重量小于7Kg第五講視頻點播(VOD)系統

視頻點播(VOD-VideoOnDemand)系統,采用客戶/效勞器模式，將圖文、視音頻素材存于視頻效勞器中，客戶端可隨時通過有線電視網(CATV)和內部網交互式地查詢點播效勞器中的媒體信息。本系統既可以廣泛地應用在賓館、`酒店和娛樂場所，也可以應用于住宅小區、教育系統、圖書館、政府機關和企事業單位，另外，這套系統還可以在播送電視領域作為高質量視頻資料的檢索、審閱系統,得到廣泛應用。

點播電視，它又可分為真點播電視(TVOD-TrueVideoOnDemand)和準點播電視(NVOD-NearVideoOnDemand)。在真點播電視中，每個用戶各自占有一套節目，每個人都要得到即時響應，對存貯在信息中心和電視臺視頻效勞器中的節目可以隨意控制。提供真點播電視的效勞費用是十分昂貴的。它的替代物是準點播電視。NVOD是每隔一定時間(如10分鐘)從頭播放一套節目。用戶觀看電視節目時，交換機將用戶終端與最近將要從頭開播的頻道連通，用戶等待時間不會超過時間間隔(如10分鐘)。NVOD實現起來要廉價得多，它的延遲對用戶的許多應用是無足輕重的，在等待時間內還可向用戶播放存儲資料，廣告或音樂視頻插曲，這樣使效勞提供者能用廣告利潤貼補用戶帳單。

如圖5.1所示，視頻點播系統由采編工作站，視頻效勞器、客戶點播端及相應的網絡系統組成。每當一個用戶向效勞器提出請求，效勞器端將點播的視頻流調制到有線電視網；客戶端通過機頂盒解碼，在電視機上實現全動態視頻的實時回放。點播的視頻節目可以多種多樣，既可以是影視節目、卡拉OK、音樂歌曲，也可以是由效勞方提供的自制節目，如效勞介紹、商務信息、餐廳的特色菜肴、風景名勝、娛樂場所介紹等等。通過與酒店管理系統的聯網，客人還可以在房間里方便地查詢自己的消費情況等。系統擴展后可以完成Internet接人、網絡瀏覽和電子郵件以及交互式多媒體信息效勞的要求。

VOD視頻效勞器的主要功能是接收用戶的點播等請求，將每25路節目流復用成一路傳輸流，通過ASI卡發送給調制器。視頻效勞器將所有的節目流保存在高速磁盤陣列中，將公共信息，收費信息，點播菜單等信息存在普通磁盤中。

該系統采用常規數據與節目流數據分開存儲的方式。普通數據庫:如用戶數據庫、節目數據庫、公共信息庫。操作系統以及應用軟件存放在一般磁