數(shù)字電視工作原理

 

數(shù)字電視就是指從演播室到發(fā)射、傳輸、接收的所有環(huán)節(jié)都是使用數(shù)字電視信號或?qū)υ撓到y(tǒng)所有的信號傳播都是通過由0、1數(shù)字串所構(gòu)成的數(shù)字流來傳播的電視類型。其信號損失小，接收效果好。
基本定義:

　　數(shù)字電視（Digital TV）又稱為數(shù)位電視或數(shù)碼電視，是指從演播室到發(fā)射、傳輸、接收的所有環(huán)節(jié)都是使用數(shù)字電視信號或?qū)υ撓到y(tǒng)所有的信號傳播都是通過由0、1數(shù)字串所構(gòu)成的二進制數(shù)字流來傳播的電視類型，與模擬電視相對。

傳輸過程　　“數(shù)字電視”的含義并不是指我們一般人家中的電視機，而是指電視信號的處理、傳輸、發(fā)射和接收過程中使用數(shù)字信號的電視系統(tǒng)或電視設(shè)備。其具體傳輸過程是：由電視臺送出的圖像及聲音信號，經(jīng)數(shù)字壓縮和數(shù)字調(diào)制后，形成數(shù)字電視信號，經(jīng)過衛(wèi)星、地面無線廣播或有線電纜等方式傳送，由數(shù)字電視接收后，通過數(shù)字解調(diào)和數(shù)字視音頻解碼處理還原出原來的圖像及伴音。

編輯本段工作原理

　　將電視的視音頻信號數(shù)字化后，其數(shù)據(jù)量是很大的，非常不利于傳輸，因此數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)成為關(guān)鍵。實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)方法有兩種：

壓縮編碼

　　IEEE的MPEG專家組已發(fā)展制訂了ISO/IEC13818(MPEG-2)國際標(biāo)準(zhǔn)，MPEG-2采用不同的層和級組合即可滿足從家庭質(zhì)量到廣播級質(zhì)量以及將要播出的高清晰度電視質(zhì)量不同的要求，其應(yīng)用面很廣，它支持標(biāo)準(zhǔn)分辨率16:9寬屏及高清晰度電視等多種格式，從進入家庭的DVD到衛(wèi)星電視、廣播電視微波傳輸都采用了這一標(biāo)準(zhǔn)。

改進編碼

　　發(fā)展新的數(shù)字調(diào)制技術(shù)，提高單位頻寬數(shù)據(jù)傳送速率。如，在歐洲DVB數(shù)字電視系統(tǒng)中，數(shù)字衛(wèi)星電視系統(tǒng)(DVB-S)采用正交相移鍵控調(diào)制(QPSK)；數(shù)字有線電視系統(tǒng)(DVB-C)采用正交調(diào)幅調(diào)制(QAM)；數(shù)字地面開路電視系統(tǒng)就(DVB-T)采用更為復(fù)雜的編碼正交頻分復(fù)用調(diào)制(COFDM)。

 

技術(shù)優(yōu)點　　數(shù)字電視技術(shù)與原有的模擬電視技術(shù)相比，有如下優(yōu)點： 　　(1)信號雜波比和連續(xù)處理的次數(shù)無關(guān)。電視信號經(jīng)過數(shù)字化后是用若干位二進制的兩個電平來表示，因而在連續(xù)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(shù)字信號再生，都可能把它清除掉，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(shù)把它們糾正過來。所以，在數(shù)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(shè)備提出較高信雜比的要求。模擬信號要求 S/N>40dB，而數(shù)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(shù)字信號在傳輸過程中，基本上不產(chǎn)生新的噪聲，也即信雜比基本不變。 　　(2)可避免系統(tǒng)的非線性失真的影響。而在模擬系統(tǒng)中，非線性失真會造成圖像的明顯損傷。 　　(3)數(shù)字設(shè)備輸出信號穩(wěn)定可靠。因數(shù)字信號只有“0”、“1”兩個電平，“1”電平的幅度大小只要滿足處理電路中可能識別出是“1”電平就可，大一點、小一點無關(guān)緊要。 　　(4)易于實現(xiàn)信號的存儲，而且存儲時間與信號的特性無關(guān)。近年來，大規(guī)模集成電路(半導(dǎo)體存儲器)的發(fā)展，可以存儲多幀的電視信號，從而完成用模擬技術(shù)不可能達到的處理功能。例如，幀存儲器可用來實現(xiàn)幀同步和制式轉(zhuǎn)換等處理,獲得各種新的電視圖像特技效果。 　　(5)由于采用數(shù)字技術(shù)，與計算機配合可以實現(xiàn)設(shè)備的自動控制和調(diào)整。 　　(6)數(shù)字技術(shù)可實現(xiàn)時分多路，充分利用信道容量，利用數(shù)字電視信號中行、場消隱時間，可實現(xiàn)文字多工廣播(Teletext)。 　　(7)壓縮后的數(shù)字電視信號經(jīng)數(shù)字調(diào)制后，可進行開路廣播，在設(shè)計的服務(wù)區(qū)內(nèi)(地面廣播)，觀眾將以極大的概率實現(xiàn)“無差錯接收”(發(fā)“0”收“0”，發(fā)“1”收“1”)，收看到的電視圖像及聲音質(zhì)量非常接近演播室質(zhì)量。 　　(8)可以合理地利用各種類型的頻譜資源。以地面廣播而言，數(shù)字電視可以啟用模擬電視?quot；禁用頻道(taboo channel)，而且在今后能夠采用“單頻率網(wǎng)絡(luò)”(single frequency network)技術(shù)，例如 l套電視節(jié)目僅占用同 1個數(shù)字電視頻道而覆蓋全國。此外，現(xiàn)有的 6MHz模擬電視頻道，可用于傳輸 l套數(shù)字高清晰度電視節(jié)目或者 4-6套質(zhì)量較高的數(shù)字常規(guī)電視節(jié)目，或者 16-24套與家用 VHS錄像機質(zhì)量相當(dāng)?shù)臄?shù)字電視節(jié)目。 　　(9)在同步轉(zhuǎn)移模式(STM)的通信網(wǎng)絡(luò)中，可實現(xiàn)多種業(yè)務(wù)的“動態(tài)組合”(dynamic combination)。例如，在數(shù)字高清晰度電視節(jié)目中，經(jīng)常會出現(xiàn)圖像細節(jié)較少的時刻。這時由于壓縮后的圖像數(shù)據(jù)量較少，便可插入其它業(yè)務(wù)（如電視節(jié)目指南、傳真、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(xiàn)加密/解密和加擾/解擾技術(shù)，便于專業(yè)應(yīng)用（包括軍用）以及廣播應(yīng)用（特別是開展各類收費業(yè)務(wù)）。 　　(11)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(zhuǎn)移模式(ATM)的網(wǎng)絡(luò)中傳輸，也便于與計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通。 　　(12)可以與計算機“融合”而構(gòu)成一類多媒體計算機系統(tǒng)，成為未來“國家信息基礎(chǔ)設(shè)施”(NII)的重要組成部分。