数字电视技术考试基本知识

数字电视技术考试基本知识数字电视技术考试基本知识数字电视技术考试基本知识数字电视技术考试基本知识编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编: 第一章数字电视概述数字点数广播系统由：信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机组成。信源编码是对视频、音频、数据进行压缩编码的过程。是为了提高数字通信传输的可靠性。调制是为了提高频谱利用率。多路复用是将视频、音频、和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，将多个节目的数据流再复用成单一的数据流的过程。数字电视分为标准清晰度电视（SDTV）和高清晰度电视（HDTV）。传输速率有信息传输速率（数码率）和码元传输速率（传码率）。其中码元进制M与二进制码元位数m关系：。数码率越高，占用频带就越宽。误比特率也称信息差错率或比特差错率，是指传错信息的比特数与所传输的总信息比特数之比值。频带利用率是衡量数字传输系统有效性的一个重要指标。它表示在单位时间、单位频带内传输信息的多少，即单位频带内所能实现的数码率，单位为比特/秒赫兹，用符号b/(s·Hz)表示。香农公式：其中：为信噪比，B为信道传输频带宽度。 第二章信源编码熵编码是一类无损编码，其基本原理是对信源中出现概率大的符号赋予短码，对出现概率小的符号赋予长码，从而在统计上获得较短的平均码长。基于图像的统计特性进行数据压缩的基本方法就是预测编码。它利用图像信号的空间或时间相关性，用已传输的像素对当前的像素进行预测，然后对预测值与真实值的差—预测误差进行编码处理和传输。变换编码是将空间域里描述的图像经过某种变换，在变换域中进行描述，即将图像能量在空间域的分散分布变为在变换域的相对集中分布。DCT64个变换系数中包括1个代表直流分量的“DC系数”和63个代表交流分量的“AC系数”。对游程的长度进行游程编码。游程编码的方法是将扫描得到的一维序列转换为一个由二元数组（run,level）组成的数字序列。静止图像编码是指对单幅图像的编码，其主要编码方法是DPCM（差值脉冲编码）和变换编码。量化：左上角量化间隔小而右下角量化间隔大，这是因为图像的低频分量最重要，量化间隔小，量化误差也小，精度高；图像的高频分量只影响图像的细节，精度要求可以低一些，量化间隔可以大一些。活动图像信号就是电视信号，编码要求实时和高效。图像编码的应用层次：1标准数字电视：采用ISOMPEG-2标准，约5Mb/s；2会议电视：采用ITU-TH.261建议，属中，低速码率的图像压缩，约384kb/s；3:高清晰度电视：ISOMPEG-2标准，约20Mb/s；活动图像的压缩编码利用每幅图像内部的相关性进行帧内压缩编码，有变换编码和预测编码两种基本类型；还利用相邻帧之间的相关性进行帧间压缩编码，主要是运动补偿预测和混合编码。混合编码是将变换编码和预测编码组合在一起，通常用DCT等变换进行空间冗余度的压缩，用帧间预测或运动补偿预测进行时间冗余度的压缩。视频结构包括：视频序列、图像组、图像、像条、宏块和像块。图像可以分为三种编码图像I、P和B。I帧只利用本帧信息；P帧由过去的I帧或P帧采用有运动补偿的帧间预测进行更有效的编码；B帧既需要过去的图像帧（I或P帧），也需要后来的图像帧（P帧）进行有运动补偿的双向预测。传输码流中编码图像的顺序称为编码顺序；在解码输出端重建图像的顺序为显示顺序。MPEG-2标准分：类和级级有：1低级LL(4Mb/s)。2主级ML(20Mb/s)。3高1440级H14L（80Mb/s）。4高级HL(100Mb/s)。类有：1简单类SP。2主类MP。3信噪比可分级类SNRP4空间可分级类SSP。5高类HP。MP@ML标准清晰度数字电视(15Mb/s)；MP@HL高清晰度数字电视(80Mb/s)。人耳可以听到频率在20Hz~20kHz之间的声波，这种声波被称为音频信号。主要分三种：1语音：200Hz~3.4KHz;2音乐音：20Hz~20KHz;3效果音：如自然现象产生的声音。人耳的掩蔽效应是指一个较强声音的存在掩蔽了另一个较弱声音的存在。主要表现为频域掩蔽效应和时间掩蔽效应。人对各种频率可听见的最小声级叫做绝对可听域，也称为静听阈。时间掩蔽效应分为前掩蔽（弱音在强音之前）、同期掩蔽（弱音和强音同时存在）和后掩蔽（弱音在强音之后）。滤波器组由具有特殊相位关系和相等带宽（750Hz）的多相滤波器构成，其作用是将时域中的宽带PCM信号变为32个750Hz窄带的子频带。杜比AC-3规定的取样频率为48kHz。每个音频节目最多可有6个音频信道，分别是：中心、左、右、左环绕、右环绕和低频增强。作用：使噪声处在距音频信号频率分量很近的频率上，就很容易被音频信号所遮盖。当没有音频信号掩蔽时，杜比就集中力量降低或消除编码的噪声。 第三章多路复用多路复用分为节目复用和系统复用两种。节目复用是将一路数字电视节目的视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法时复用成一个单一的数据流。系统复用是将各路数字电视节目的数据流进行再复用，实现节目间的动态带宽分配，并提供各种增值业务。TS数据包固定为188B。几种节目特定信息PSI：1节目关联表PAT：它给出每一个节目对应的PMT的PID，还给出NIT的PID本身的PID为0x0000。2条件接受表CAT：给出条件接收系统的有关信息，PID为0x0001。3节目映射表PMT：给出一个节目内各种媒体流的PID及该节目的解码时钟。4网络信息表NIT：给出物理传输网络的有关信息。（5传送流描述表TSDT：PID为0x0002）PSI和TS流之间的基本关系：每个TS流必须有一个完整有效的节目关联表（PAT），节目关联表中给出了节目好和此节目的节目映射表(PMT)位置之间的对应关系。在映射为一个TS包之前，PAT可能被分为255个分段，每个分段包含有整个PAT的一部分。将一路数字电视节目的视频PES包、音频PES包和其他辅助数据（包括一些增值业务）的PES包按一定的比率复用成一路节目的TS(或PS)流成为节目复用。节目时钟参考PCR修正：PCR是编码系统时钟的采样值。PCR时序信息是将系统时间频率27MHz的1/300（等于90kHz）编码33位码并加上9位余数。PCR指示PCR_base的最后一个字节预定到达目标解码器的时间。 第四章信道编码信道中的噪声分为加性噪声和乘性噪声。就噪声引发差错的统计规律而言，可分为随机差错信道和突发差错信道两类。信道编码是指纠错编码，是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。对于分组码，最小码距dmin与码的纠错和检错能力之间具有如下关系：在一个码组集合中，如果码组间的最小码距满足，则该码集中的码组可以检测e位错码；如果满足，则可以纠正t位错码；如果满足，则可以纠正t位错码，同时具有检测e位错码的能力。BCH码的码长n与监督位、纠错能力之间的关系如下：对任意正整数m和t，t<m/2,必存在一个码长，监督位不多于mt位，能纠正所有小于或等于t位随机错误的二进制本原BCH码。在DVB中，每8个TS数据包将移位寄存器初始化一次，初始值设置为100101010000000每8个TS包的第一个TS数据包的同步字节进行比特翻转，从47H翻转到B8H。RS编码在（n,k）RS码中，输入信号每k·m比特为一码字，每个码元由m比特组成，因此一个码字共包括k个码元。一个能纠正t个码元错误的RS码的主要参数如下：1字长码元或比特。2监督码元数n-k=2t码元或m·2t比特。 3最小码距码元或m·(2t+1)比特。交织的作用是减小信道中错误的相关性，把长突发错误离散成为短突发错误或随机错误。交织深度越大，则离散程度越高。交织包括分组交织和卷积交织。DVB采用的是卷积交织。 第五章调制技术对于8MHz带宽的电视频道，均匀安排以个子载波，r值可取11或13，即N为2048或8192，可简称为2k（载波）模式和8k模式。理论上，相邻载波间隔分别为3906Hz或976.5Hz。正交频分复用OFDM利用数据并行传输和频谱重叠的频分复用技术来抗脉冲干扰和多径衰减，同时实现频带的充分利用。正弦和余弦信号的正交性：只当两个同频率、同相位的正弦或余弦信号相乘并在△w的一个周期T内积分时，积分值才不等于0，其他各路信号相乘后的积分值均等于0。移动接收采用2k模式单频网采用8k模式 第六章数字电视标准目前数字电视广播有三个相对成熟的标准制式：欧洲的DVB、美国的ATSC和日本的ISDB。欧洲的DVB制式应用最广泛、最灵活。DVB制式主要包括：1、数字卫星电视（DVB-S）（采用QPSK四相相移键控调制方式）；2、数字有线电视（DVB-C）（采用QAM正交幅度调制方式）；3、数字地面广播电视（DVB-T）（采用COFDM多载波频分复用技术）。这三个标准的信源编码方式都是MPEG-2的复用数据包，规定视频采用MPEG-2编码，音频采用MPEG-1Audio层Ⅱ编码标准。ATSC标准视频压缩采用MPEG-2标准，音频压缩采用ATSC标准A/52，节目复用遵循MPEG-2标准。在地面电视广播系统中，采用网格编码8电平残留边带（8-VSB）调制方式，在6MHz频带内可传送一路HDTV，其传输比特率为19.39Mb/s。在有限电视网中采用16-VSB调制,在6MHz频带内可传送一路HDTV，其传输比特率为38.78Mb/s。VSB数据结构：数据帧分成两个数据场，每场又有313个数据段。每场第一个数据段是数据场同步。VSB频谱：在6MHz带宽内，过渡段各310kHz,3dB带宽为6-0.31*2=5.38MHzMPEG-2传送复用器输出的TS流是固定长度（188B）的数据包，其中第一个字节是同步字节Sync(47H)。有线数字电视广播系统的特点包括：1传输信道的带宽窄（8MHz）；2信号电平高，接收端最小输入信号在100mVp-p以上；3传输信道质量好，光缆和电缆内的信号不易收到外来干扰。在卷积交织器后没有级联的卷积编码，即只有外编码而无内编码。DVB-T系统中的导频分为连续导频和散布导频，连续导频向接收机提供同步和相位误差估值信息。散布导频的作用是提供频率选择性衰落、时间选择性衰落和干扰的变化动态等信道特性信息，便于接收机迅速进行动态信道均衡。(特殊导频TPS用于传输保护间隔长度、调制方式等的系统参数。)前向纠错编码由外码（BCH码）和内码（LDPC）级联实现。交织有符号交织、频域交织和卷积交织。频域交织仅适用于多载波模式（c=3780），目的是将调制星座点符号映射到帧体包含的3780个有效子载波上。复帧的四层结构：信号帧、超帧、分帧、和日帧。超帧（时间长度定义为125ms,8个超帧为1s）、分帧(分帧长度为1min，包含480个超帧)和日帧（由1440个分帧构成，时间为24h）。信号帧是系统帧结构的基本单元，一个信号帧由帧头和帧体两部分时域信号组成。帧体部分包含36个符号的系统信息和3744个符号的数据，共3780个符号。帧头的长度有三种选项。数字电视传输系统净荷数据率简称净码率，以下三个方面影响净码率：1前向纠错（减少净码率）。2星座图映射（增加净码率）。3符号帧形成（减少净码率）。我国地面标准传输净码率：其中：CRFEC（前向纠错编码效率）：因是外编码效率与内编码效率之积CRRS*CRI。我国地面数字点数传输系统设计为0.4、0.6、0.8三种码率，精确值分别为3008/7488、4512/7488、6016/7488。b（调制映射关系）：表示每个载波可携带多少个比特信息，4QAM-MR调制为1b，4QAM调制和QPSK调制为2b，16QAM调制为4b，32QAM调制为5b，64QAM调制为6b。（有效的数据周期）：指示一个符号中有效数据占用的时间长度；（符号周期）：指示一个符号占用的时间长度；：有效数据比例；（符号率）：指系统的传输符号率。有效符号率=。DVB-T净码率在8k模式中，=6048/6817=0.887，2k模式中=1512/1705=0.887。表示加入保护间隔后产生的有效数据比例。对于保护间隔为1/4、1/8、1/16、1/32，分别对应4/5、8/9、16/17、32/33。 附录A波长在380~780nm范围内的电磁波能够使人眼长生颜色感觉，称为可见光。由不同光谱混合出相同色光的现象叫同色异谱。在彩色电视系统中，用标准白光作为照明光源。常用标准白光：A、B、C、D和E共5种。绝对黑体的温度越高，辐射的光谱中蓝色成分越多，红色成分越少。标准光源的可见光谱与某温度的绝对黑体辐射的可见光谱相同或相近时，绝对黑体的温度称为该光源的色温。人眼最敏感的光波长为555nm，颜色是草绿色。人眼视网膜上有大量的光敏细胞，按形状分为杆状细胞和锥状细胞。分辨力是指人眼在观看景物时对细节的分辨能力。分辨力在很大程度上取决于景物细节的亮度和对比度。人眼对彩色细节的分辨力比对黑白细节的分辨力低。在彩色电视系统中传送彩色图像时，只传送黑白图像细节，而不传送彩色细节，这样可减少色信号的带宽，这就是大面积着色原理的依据。人眼的亮度感觉总是滞后于实际亮度的，这一特性称为视觉惰性或视觉暂留。不引起闪烁感觉的最低重复频率，称为临界闪烁频率。彩色的三要素：亮度、色调和饱和度在彩色电视中，选用了红、绿、蓝作为三基色。亮度反映光的明亮程度；色调反映彩色的类别