数字电视基础

1、陕西省有线数字电视技术交流数字电视与DVB DVB （Digital Video Broadcasting，数字视频广播）标准是由数字视频委员会 （DAVIC）制定的数字电视标准，该组织是一个跨国界、跨行业的国际组织，其成员已有 200 多个，遍及世界 30多个国家。目前，基于 DVB 标准的各种数字视频广播系统已开始在欧洲、美洲、亚洲和澳大利亚等地运营。DVB - C 是为数字有线电视广播专门制定的标准，也是我国将要实行的数字有线电视行业标准。数字电视相关概念DVB业务：它是一种基于信源编码为MPEG-2的数字广播技术，这种技术有三种标准： 1、DVB-S/S2，它多用在卫星转发器上，带宽为

2、26MHZ72MHZ； 2、DVB-T，它是针对地面广播的； 3、DVB-C 它主要用在有线电视上。DVB-C数字视频广播系统的信号通常采用QAM（正交幅相调制）方式进行传送。DVB-H，主要应用于手机和便携式移动多媒体接收终端视、音频信号抽样、量化抽样、量化MPEG-2编码编码RS编码、卷积交织QAM调制RF信号 目前，国内的“有线数字电视”基本上采用的是DVBC的技术体制。DVBC信号产生的理论流程信号产生的理论流程数字电视技术平台的构成有线数字电视广播传输系统采用宽带 HFC （光纤与同轴电缆混合）接入网。有线电视系统由三部分组成： 前端部分 HFC 传输部分 用户终端设备前端部分 前端

3、设备 EPG(电子节目指南) SMS(用户管理系统)/BOSS(运营支撑系统) CA(条件接收) NVOD(准视频点播) 数据广播 中间件前端设备前端设备主要工作流程前端设备主要工作流程CA系统 CA(条件接收系统): 就是电视节目在传输过程中，规定一些节目只有特殊的用户可以接收，或者说只有经过授权的用户才能观看该电视节目。NVOD系统 VOD:也就是视频点播，是一种按照需要的视频流播放。主要存在于双向网络中实现，可以满足用户的个性化服务要求。 NVOD ( Near Video-On-Demand )：是一种利用单向网络实现的近似的视频点播服务，由于无法即点即播，大约存在十分钟左右的时延，所

4、以称之为准视频点播。 VOD就是实时视频点播业务，当用户想观看某个节目时，通过回传网络定购该节目，专门为用户开设一个传输通道，用户就可以马上收看该节目。 NVOD是准视频点播业务，因为HFC网络资源有限，而VOD的资源占用量相对较大，因此目前普遍使用的是NVOD准视频点播。 NVOD把节目的播出时间点固定，多个不同时间点开始的节目并行播放，让用户可以选择离自己最近的时间点观看，从而达到类似VOD的效果。数据广播系统 数字视频与数据无本质的区别，都是一种特殊的数据。数字技术的应用使计算机数据可以利用数字电视信道传播，这就是数据广播技术。HFC网络与用户终端 HFC接入网：即光纤同轴混合网，数字电

5、视的传输主要通过HFC网络进行传输。 用户终端：主要指机顶盒，我们现在只能通过机顶盒来接收数字电视信号和享受相关的服务。机顶盒 传统的说法：“置于电视机顶上的盒子。” 它利用有线电视网络作为传输平台，利用电视机作为用户终端，提高电视机的某种性能或者增加某些功能。 我们这里特指数字电视所使用的机顶盒。有线数字电视机顶盒结构框图机顶盒的功能 基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有的广播和交互式多媒体应用功能 电子节目指南（EPG） 高速数据广播 软件在线升级 因特网的接入和电子邮件 有条件接收数字机顶盒的分类数字机顶盒的分类 数字电视机机顶盒数字电视机机顶盒 网络电视机顶盒网络电视机顶盒 多

6、媒体机顶盒多媒体机顶盒数字电视机顶盒的分类 基本型：用于单向网络，主要业务有数字电视，节目指南，信息广播，用户控制。 增强型：用于准双向网络，主要业务有NVOD，远程教育，电视购物。 高级型：用于双向网络，主要要求有大容量的硬盘可供节目的存储，能够完成所有的交互式网络功能。定义了分组传输的协议定义了编码器和解码器同步的方法定义了数据流复用和解复用的方法为条件接收提供了加扰的可能性MPEG-2的系统层的系统层MPEG-2的系统层的系统层 缩略语： TS传输流 Transport Stream PCR节目参考时钟 Program Refrence Clock PSI节目专用信息 Program S

7、pecial Infomation SI业务信息 Service Infomation PID包标志 Packet ID ES基本流 Elementary Stream PES 打包基本流 Packet Elementary Stream VPES Video Packet Elementary Stream APES Audio Packet Elementary Stream PAT节目关联表说明码流中节目数及其PMT PID PMT节目映像表说明节目基本流及其PID SDT服务描述表存放节目名称和节目提供者 CAT条件访问表加密流的控制信息 NIT网络信息表MPEG-2的系统层定义了两种

8、码流结构： PS (Program Stream) 节目数据流 针对错误少的环境，例如交互式多媒体 分组长度可变一般比较长 TS (Transport Stream) 传输流 针对易发生错误的环境将多个独立时间基点的多道节目合成单独的数据流，属于同一套节目的各个PES分组具有相同的时间基点,长度188个字节。MPEG-2的系统层的系统层DVB组织及组织及DVB标准标准核心内容：1、信源编码采用MPEG2视音频压缩方式；2、数据复用采用MPEG2传输（TS）复用方式；3、采用公共的系统服务信息（SI）描述广播节目；4、信道的第一级信道编码采用RS前向纠错码；5、调制及其它附属的信道编码方式由不同

9、的传媒来确定；6、使用通用的加扰算法及CA接口DVB网络组织结构网络组织结构DVB网络的树状结构，层次从高到低分别为Network网络 Transport Stream传输流 Service 服务（节目） Component组件。SBNTransport Stream 1Transport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSXTV-1SXTV-2数据广播数据广播视频视频音频音频PCR私有数据私有数据ServiceComponentTSNetworkDVB网络组织结构网络组织结构Network 网络 : 每个区域性的TS流集合都可以称作一个

10、网络，如陕西省网，DVB系统中每个正式的网络都有一个全球唯一的标识。在NIT表中的Network_id字段描述。（陕西省网的Network_id为0 x9999）SBNTransport Stream 1Transport Stream 2Transport Stream 3CCTV-1CCTV-2CCTV-nSXTV-1SXTV-2数据广播数据广播视频视频音频音频PCR私有数据私有数据ServiceComponentTSNetworkTransport Stream 传输流 : 就是数字比特流，承载服务的通道，传输到用户时一个流即对应一个频点。一个网络中可以有多个流，一个流中可以有多个数字电

11、视服务。Service 服务 : 业务的载体，是面向用户的最小单位，类似模拟电视中“频道”的概念，但范围要更广。比如中央一台就是一个数字电视服务。服务有很多类型：数字电视，数字广播，Loader服务，数据广播服务等。Component组件组件 : 最底层的基本流,如一路视频、音频、或一路数据广播问题：问题：如何在一个传输流中传输多个Service？接收方如何正确识别同一流中不同Service的Component？TS流的基本概念流的基本概念传输流Transport Stream(通常称为一路码流)，是最基本的传输实现，数据最终以码流的方式输出。码流部分其实就是DVB协议的最底层， 类似于TCP

12、/IP协议的数据链路层，这一层关心的是数据打包，数据帧结构和传输，而不关心负载是什么。码流在传输过程中还有能量分散，卷积交织，FEC等信道编码过程。码流中最基本的单位是188字节的包(Packet，又称为分组),前4BYTE是包头，后184为负载PS:有的包大小为204字节，那是因为在原来的188字节后加了16字节的前向纠错(R-S编码)，需要进行转换处理时可以直接裁剪掉。188BYTE188BYTE188BYTE188BYTE188BYTE188BYTEHeader 4BYTEPayload 184BYTE码流中包的传输码流中包的传输包是信息的最小单位，包的类型由包中的负载决定。该包有可能是

13、视频，辅助信息，或者是填充的空包。码流的速率称为码率，单位是bit/s,因此可以计算出一个100M的码流文件在码流发生器上以38M码率发送时，持续时间是：100M(BYTE) 8 / 38M = 21.05秒码流传输采用时分复用方法，也就是说在一个时间点内只有一种类型的数据包正在传送。视频包音频包空包SI包视频包空包SI包T码流中数据包的传送 时间轴码流中包的传输码流中包的传输PAT分组APES分组原始流VPES分组原始流音频基本流视频基本流ESES音频帧视频帧PESTP分组PMT分组CAT分组视频预处理音频A/D音频编码视频编码系统复用接口模拟音频模拟音频数字音频模拟视频模拟视频数字视频VP

14、ESAPESMPEG-2TS时钟ASISPIPSI/SI码流中包的传输码流中包的传输视频包音频包空包SI包视频包空包SI包节目1视节目2音节目3视节目1音PATPMT包头（PID）TS流的包结构流的包结构TS流TS流是一串连续的数据流，包含不同节目的视频数据、音频数据、图文数据还有相关的PSI/SI数据等。接收端如何从TS码流中分离出这些不同的基本流采用分组传播方式（分组大小一般固定为188或204字节）TS流的包结构流的包结构因为实际的传输过程中总会产生误码，因此在TS包的188字节后增加16字节的前向纠错码（RS编码），这样就形成了204字节的TS包188字节4字节TS包头为了区分不同的T

15、S包，从188字节的包中划分出4个字节作为包头，用于描述相应TS包所负载的内容及其它一些属性。16字节RS编码因此一个TS包（不论是188字节还是204字节），其真正用于传输数据的有效部分实际只有184字节。而实际应用中我们还须再将这184字节再细分为两部分：适应字段有效负载适应字段有效负载PSI信息，信息， SI信息信息SI Service Information 服务信息：因为MPEG-2主要用于传输节目，对于数字电视的服务性应用来说还不够完善，因此DVB对MPEG-2协议进行了扩展，增加了一些描述性的表，包括:SDT,BAT,EIT,TDT,TOT,RST,ST,TSDT,DIT,SIT

16、，并且增加了一个子表的类型为Other，表示其他传输流中的信息，可以作为Other使用的有SDT,NIT,EITPSI Program Specific Information 节目特殊信息：是MPEG-2协议中定义的用来描述节目结构的信息，包括PAT,PMT,CAT,NIT四个表。PAT和PMT表用来指出码流中视音频的路径，CAT用来指定码流的加扰EMM信息和其他相关CA信息，NIT表用来描绘本TS流的通道信息。PSI信息(节目路径)SI信息(服务附加描述)PSI(Program Specific Information)节目特殊信息：PAT (Program Association Tab

17、le) 节目关联表PMT (Program Map Table) 节目映射表CAT (Conditional Access Table) 条件接受表NIT (Network Information Table) 网络信息表SI(Service Information)服务信息：SDT (Service Descriptor Table) 服务描述表BAT (Bouquet Association Table) 业务群映射表EIT (Event Information Table) 事件信息表TDT (Time and Data Table) 时间日期表TOT (Time Offset Tabl

18、e) 时间日期表PSI信息，信息， SI信息信息PSI/SI信息 PAT是Program Association Table的简称,即”节目关联表”. PAT表主要包含频道号码和每一个频道对应的PMT的PID号码。 (1) TS流- transport_stream_id，该标志唯一的流 (2) 节目频道号- program_number，该号码标志流中的一个频道，该频道可以包含很多的节目(即可以包含多个Video PID和Audio PID) PMT是Program Map Table的简称,即”节目影射表”.PMT的 PID 是服务器自由定义的(但不会和系统保留的PID冲突).这个PID是

19、在PAT表中描述的。 (1) 当前频道中包含的所有Video数据的PID (2) 当前频道中包含的所有Audio数据的PID (3) 和当前频道关联在一起的其他数据的PID(如数字广播,数据通讯等使用的PID) CAT是Conditional Access Table的简称,即”条件访问表”,PID是0 x01.CAT携带的是服务器的私有信息(CA系统就需要使用该表格实现节目的解密). SDT是Service Description Table的简称,即”服务器描述表”,PID是0 x11.SDT携带的是电视台名称和电视节目名称.DVB接收系统接收SDT表中的节目信息,实现比较友好的界面显示和

20、操作. NIT可以提供当前流的节目信息,也可以提供和当前流有关联的流的节目信息. NIT提供如网络名称,传输参数(如频率,调制方式等). BAT提供了业务群相关的信息，给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。 EIT提供的是流节目信息的改变,比如一个节目已经开始,或者已经结束的信息等.根据EIT及其它表所提供的信息，可以出五花八门的电子节目指南。 时间和日期表（TDT）：它给出了与当前的时间和日期相关的信息。 时间偏移表（TOT）：它给出了与当前时间、日期和本地时间偏移相关的信息。复用复用(编码、加扰编码、加扰)器器 数字电视前端系统中最主要的核心设备数字电视前端系统中最主要的核心设备

21、设备功能设备功能：数字电视节目、信息、数据的打包、复用与再复数字电视节目、信息、数据的打包、复用与再复用。生成多个节目的复合流；用。生成多个节目的复合流；生成生成PSI表格；表格；PSI/SI信息的重映射；信息的重映射；节目流、信息流的过滤。节目流、信息流的过滤。PCR原理原理问题： 同一节目的视音频存在一种同步关系，如嘴唇的动作与声音存在同步的关系，这种关系我们称为唇音同步。复用器TSA-PESV-PESPCR原理原理问题： 同一节目的视音频存在一种同步关系，如嘴唇的动作与声音存在同步的关系，这种关系我们称为唇音同步。 为解决唇音同步问题，我们在编码时在音视频基本流中打入了DTS(解码时钟戳)和PTS(展现时钟戳)，同时在节目中引入一个PCR_PID专门用于传输系统时钟。视频预处理