詳細介紹數字電視的相關技術

本文從三點詳細介紹數字電視相關技術：
　　(1)數字電視廣播流程及實現手段

　　數字電視廣播，其信號流程包括制作(編輯)、信號處理、廣播(傳輸)和接收(顯示)幾個過程。

　　目前用于數字節目制作的手段主要有：數字攝像機和數字照像相機、計算機、數字編輯機、數字字幕機；用于數字信號處理的手段有：數字信號處理技術(DSP)、壓縮、解壓、縮放等技術；用于傳輸的手段有：地面廣播傳輸、有線電視(或光纜)傳輸、衛星廣播(DSS)及寬帶綜合業務網(ISDN)、DVD等；用于接受顯示的手段有：陰極射線管顯示器(CRT)、液晶顯示器、等離子體顯示器、投影顯示(包括前投、背投)等。

　　視頻編碼技術主要功能是完成圖像的壓縮，使數字電視的信號傳輸量由995Mbit/s減少為20～30Mbit/s。視頻編碼計算時主要有以下客觀依據：(1)圖像時間的相關性。視頻信號由連續圖像組成，相鄰圖像有很多相關性，找出這些相關性就可減少信息量。(2)圖像空間的相關性。例如圖像中有一大塊單一顏色，那么不必把所有像素存貯。(3)人眼的視覺特性。人眼對原始圖像各處失真敏感度不同，對不敏感的無關緊要的信息給予較大的失真處理，即使這些信息全部丟失了，人眼也可能覺察不到；相反，對人眼比較敏感的信息，則盡可能減少其失真。(4)事件間的統計特性。事件發生的概率越小，則其熵值越大，表示信息量越大，需分配較長的碼字；反之，發生的概率越大，則其熵值越小，只需分配較短的碼字。

　　與視頻編解碼相同，音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號數字化后，信息量比模擬傳輸狀態大得多，因而數字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸，而是要多一道壓縮編碼工序。

　　音頻信號的壓縮編碼主要利用了人耳的聽覺特性。(1)聽覺的掩蔽效應。在人的聽覺上，一個聲音的存在掩蔽了另一個聲音的存在，掩蔽效應是一個較為復雜的心理和生理現象，包括人耳的頻域掩蔽效應和時域掩蔽效應。(2)人耳對聲音的方向特性。對于2KHZ以上的高頻聲音信號，人耳很難判斷其方向性，因而立體聲廣播的高頻部分不必重復存貯。

　　國際上對數字圖像編碼曾制訂了三種標準，主要用于電視會議的H.261，主要用于靜止圖像的JPMG標準，主要用于連續圖像的MPEG標準。
在HDTV視頻壓縮編解碼標準方面，美國、歐洲、日本設有分歧，都采用了MPEG-2標準。MPEG(Moving Picture Expert Group)意思是"運動圖像專家組"，壓縮后的信息可以供計算機處理，也可以在現有和將來的電視廣播頻道中進行分配。

　　在音頻編碼方面，歐洲、日本采用了MPEG-2標準；美國采納了杜比公司(Dolby)的AC-3方案，MPEG-2為備用方案。

　　對于我國來說，今后信源編解碼標準也會與美國、歐洲、日本一樣采用MPEG-2標準。

　　(2)數字電視的復用系統

　　數字電視的復用系統是HDTV的關鍵部分之一。從發送端信息的流向來看，它將視頻、音頻、輔助數據等編碼器送來的數據比特流，經處理復合成單路串行的比特流，送給信道編碼及調制。接受端與此過程正好相反。

　　模擬電視系統不存在復用器。在數字電視中，復用器把音頻、視頻、輔助數據的碼流通過一個打包器打包(這是通俗的說法，其實是數據分組)，然后再復合成單路。目前網絡通信的數據都是按一定格式打包傳輸的。HDTV數據的打包將使其具備了可擴展性、分級性、交互性的基礎。
付費電視是現在和將來電視發展的一個方向。復用器可對打包的節目信息進行加擾，使其隨機化，接收機具有密鑰才能解擾。

　　在HDTV復用傳輸標準方面，美國、歐洲、日本也沒有分歧，都采用了MPEG-2標準。美國已有了MPEG-2解復用的專用芯片。我國恐怕也會采用MPEG-2作為復用傳輸的標準。

　　HDTV數據包長度是188個字節，正好是ATM信元的整數倍。今后以光纖為傳輸介質，以ATM為信息傳輸模式的寬帶綜合業務數字網極有可能成為未來"信息高速公路"的主體設施。可用4個ATM信元來完整地傳送一個HDTV傳送包，因而可達到HDTV與ATM的方便接口。

　　(3)數字電視的信道編解碼及調制解調

　　數字電視信道編解碼及調制解調的目的是通過糾錯編碼、網格編碼、均衡等技術提高信號的抗干擾能力，通過調制把傳輸信號放在載波或脈沖串上，為發射做好準備。我們目前所說的各國數字電視的制式，標準不能統一，主要是指各國在該方面的不同，具體包括糾錯、均衡等技術的不同，帶寬的不同，尤其是調制方式的不同。

　　數字傳輸的常用以下四種調制方式：

　　正交振幅調制(QAM)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線電視電纜傳輸。

　　鍵控移相調制(QPSK)：調制效率高，要求傳送途徑的信噪比低，適合衛星廣播。

　　殘留邊帶調制(VSB)：抗多徑傳播效應好(即消除重影效果好)，適合地面廣播。

　　編碼正交頻分調制(COFDM)：抗多徑傳播效應和同頻干擾好，適合地面廣播和同頻網廣播。

　　美國地面電視廣播迄今仍占其電視業務的一半以上，因此，美國在發展高清晰度電視時首先考慮的是如何通過地面廣播網進行傳播，并提出了以數字高清晰度電視為基礎的標準-ATSC。美國HDTV地面廣播頻道的帶寬為6MHZ，調制采用8VSB。預計美國的衛星廣播電視會采用QPSK調制，電纜電視會采用QAM或VSB調制。

　　從1995年起，歐洲陸續發布了數字電視地面廣播(DVB-T)、數字電視衛星廣播(DVB-S)、數字電視有線廣播(DVB-C)的標準。歐洲數字電視首先考慮的是衛星信道，采用QPSK調制。歐洲地面廣播數字電視采用COFDM調制，8M帶寬。歐洲電纜數字電視采用QAM調制。