数字电视基础知识.ppt

1、广播电视行业技术培训 数字电视技术,数字有线电视系统部份,数字产品技术基础知识 数字电视常用术语 数字产品及应用,数字电视技术基础知识,数字化是全球技术发展大趋势,数字化大趋势 数字手机、电子书籍、CD、VCD、DVD、数码相机等 数字电视DTV、HDTV,什么是数字电视？,数字电视 是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号，然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录。 目前数字电视的任务 传输环节的数字化 干线采用SDH (Synchronous Digital Hierarchy)方式 本地采用HFC (Hybrid Fibre-Coax Network)方

2、式,有线电视系统数字化必要性？,模拟电视不足 模拟电视接力传输产生噪声 模拟电视稳定度差、可靠性低、调整繁杂、不便集成、自动控制困难、以及成本高昂 实现用户管理困难,数字信号与模拟信号传输对比,接收端如何完全再现发送端信号? 模拟信号传输过程中的失真不可避免,数字化电视传输优点？,提高了电视节目的质量 图象质量达到DVD水平，伴音达到环绕立体声效果 噪声没有积累，各用户的信号质量一样 图像尺寸（取样数扫描行）720480 主观评价约4.3分，与模拟的3级左右相比，图像等级提高1级 信号可以无失真再生 噪声不逐步积累；基本不产生新的噪声 适合多环节、长距离传输。 信号稳定可靠 能够避免在模拟系统

3、中非线性失真对图像的影响，消除了微分增益和微分相位失真引起的图像畸变。,易于实现信号存储 使用各种数字处理，用在节目制作上可提高图像质量。 多功能业务 电视网站 股票 增加了电视节目的数量 1个8MHz模拟频道可以传810套数字电视节目 可方便实现加密解密 中间件技术 便于在各类通信信道（特别SDH）网络中传输 能实现各式各样的交互式应用,数字化电视传输优点？,机顶盒的基本概念,机顶盒（STB，Set Top Box） 从广义上说，凡是与电视机连接的网络终端设备都可称为机顶盒 模拟频道增补器 模拟频道解扰器 上网机顶盒 数字卫星的综合接收解码器 数字地面机顶盒 数字有线机顶盒,广电总局有线数字

4、电视技术新体系,节目平台,中央电视台12套数字电视节目以及1套交互电视节目 各省现有的电视节目 其他节目,传输平台,不间断、高质量，既经济又安全地将节目传输到各个服务平台。 广电全国骨干网 各省骨干网,服务平台,由地市以上有线电视前端、分配网建立 直接面向最终用户 将节目分配给用户，管理用户、服务用户、发展用户,监管平台,监管前端和用户端的技术 协调、监管有线数字电视运营秩序 促进有线数字电视有序发展,有线数字电视（DTV）,服务平台主要任务 数字节目集成在一起，送入分配网 生成完整的电子节目单（EPG） 用户机顶盒授权 本地网络市场开拓、用户发展及管理。 技术维护和用户服务。,什么是数字电视

5、技术标准？ 数字电视传输码流中，一个数据包有多大，含有多少字节，每个字节的含义是什么，甚至一个字节的某一比特位是何意义，都有明确的规定，这就是标准。 数字电视技术标准的作用？ 设备方面 标准统一，设备和网络都联通 系统方面 数字系统是统一的、综合的、从播出到接收的大系统 接收端与播出端必须完全对应,数字电视技术标准,美国标准ATSC （Advanced Television System Committee先进电视制式委员会） 欧洲标准DVB （Digital Video Broadcasting 数字视频广播）； 日本标准ISDB （Integrated Services Digital B

6、roadcasting 综合业务数字广播） 中国有线数字电视广播信道编码和调制规范 2001年国家广电总局颁布行业标准,该标准等同于DVB-C标准 DVB 数字广播传输系统利用了包括卫星、有线、地面等所有通用电视广播传输媒体。它们分别对应的DVB标准为DVB-S、DVB-C、DVB-T等 。,有线数字电视的标准,世界数字电视的标准分布,数字电视地面传输标准,DVB-T 欧洲标准 多载波正交频分复用(COFDM)调制方式 ADTB-T 上海交大方案 系统扩展能力强，最大程度兼容国内外有线和地面传输标准 DMB-T 清华大学方案 自主原创的TDS-OFDM技术，高频谱利用率，低接收信噪比门限，快速

7、系统同步，强抗突发脉冲干扰和多径干扰能力，支持固定、步行、移动接收和低功耗便携终端。,蓝 色-已经采用了欧洲DVB-T标准 红 色已经采用或准备采用DMB-T 粉红色-有用清华DMB-T的意向 浅蓝色-有用欧洲DVB-T的意向 白 色-尚无上项目的计划 决定采用清华DMB-T标准，已经上马或者正在以该标准进行招标的省市包括江西、河南、长沙、广州、辽宁、河北、内蒙古、青岛、沈阳、石家庄、哈尔滨、贵阳等。其中，长沙和青岛是由原来的DVB-T更换成DMB-T。,相关名词,视频点播（VOD:Video On Demand） 根据观众的要求播放节目的视频点播系统 准视频点播（NVOD：Near Vide

8、o On Demand） 近似视频点播 目前主要形式是轮播 交互式视频点播（IVOD Interacttive Video On Demand） 在双向网上实现视频点播,互动电视 多角度交互节目（用子足球或其它球类比赛） 专题性交互节目 多赛事交互节目（用于大型运动会赛事）,相关名词,数字 前端,iTV 广播服务器,复用器,交互电视其他应用,比特误码率 比特误码率（BER）定义为错误比特和发送的比特总数之比。 图象质量优异: BER 10-4 纠错 在接收端通过奇偶校验位来发现有错误的数据字，并给予纠正。,相关名词,中间件 机顶盒的中间件是指连接机顶盒的硬件驱动程序和数字交互式业应用程序的软件

9、 OPEN TV、MHP、Liberate、Core等,相关名词,图象处理的基础知识,为什么要进行图象压缩?,786488 bytes,33079 bytes,图像压缩比与重现图像精度,JPEG 32 kbytes,JPEG 11 kbytes,图象的组成,为什么可以压缩编码?,压缩编码 图像作为一个信源，描述信源的数据 是信息量(信源熵)和信息冗余量之和 信息冗余量 空间冗余，时间冗余，结构冗余，知识冗余，视觉冗余等 数据压缩实质上是减少这些冗余量,信息量和熵,事件的信息量 仙农信息论把一个事件（字符a1）所携带的信息量定义为： I(a1) = log2 (1/p) = -log2 p (b

10、it) 其中p为事件发生（字符出现）的概率 I(a1)即随机变量X取值为a1时所携带的信息量 因为X的信息量也是一个随机变量，所以我们要研究它的统计特性。其数学期望为： 称H(X)为一阶信息熵或者简称为熵(Entropy) 熵编码 包括香农范诺编码、霍夫曼编码和算术编码，其宗旨在于找到一种编码使得平均码长到达熵极限，基本思想就是对出现概率较大的符号取较短的码长，而对出现概率较小的符号取较大的码长。,MPEG- l 图象结构,MPEG标准,MPEG 运动图像专家组(Moving Picture Expert Group) MPEG的任务是开发运动图像及其声音的数字编码标准，成立于1988年 到现

11、在为止已陆续公布了一系列的规则与标准。其中MPEG-2已为公众公认的一种压缩规则了。 MPEG-1， MPEG-2， MP-3， MPEG-4， MPEG-7,MPEG2四种压缩方式,运动估值 是用于消除相邻帧的时间冗余。利用差值检测和块匹配法，仅传递相邻帧的差值和相关运动矢量，从而压缩信源的信息量。 离散余弦变换（DCT） 用于域变换，将信号从空间域变换到频域，使信号的能量集中在几个低频系数上，从而为信息的高效压缩创造了条件。 自适应量化 消除不相关信息。对视觉不太敏感的高频系数则采用粗量化，在保留与减少冗余之间选择最佳取值。 熵编码 消除冗余信息。将游程编码与霍夫曼编码联合使用，降低多零值

12、系数的编码比特数，同时给概率大的事件分配短码字，概率小的事件分配长码字，最大限度地提高编码效率。,MPEG-2 的“级”与“类” MPEG-2标准共分5类 （简单类、主类、SNR可分级类、空间可分级类、高类） MPEG-2标准共分4级 低级、主级、高级14401152、高级19201152 其中“主类，主级”(main profile,main level)简写成MPML 是一种常被采用的压缩算法(Compression algorithm)。这种算法能有效地把数字化电视信号限制在15Mbps(兆比特每秒)以内。,MPEG标准,抽样频率 在分量编码时两个色差信号的抽样频率可以低一些。这样亮度信

13、号与两个色差信号的抽样频率之比为422。 420格式，444格式。,MPEG标准,=,+,+,RGB,Y,V,U,4:2:2 (YUV)取样示例,音视频编解码技术(AVS)-我国自主知识产权,具有我国自主控制知识产权的技术 可以在AVS基础上，制订中国的音视频编解码的国家标准。 AVS与MPEG 2对比 2003年7月2日：国家广电总局广播电视计量检测中心对AVS 以系统MPEG-2系统为参照系 进行了检测检测报告最后的评价结果为：“所测AVS音视频编解码（软件）系统在压缩码率比MPEG-2编解码系统低一倍的情况下，图像质量均好于经MPEG-2编解码后的图像质量”。 AVS实现产业化还可以节省

14、相当可观的 MPEG - 2 专利费 在国内市场上，AVS将有可能取代目前的MPEG 2的前景 。,SI（业务信息）,作用 按节目分类（如音乐节目、体育节目、电影等）检索节目； 按节目提供者检索节目； 未来一段时间内节目播出表； 其它节目服务功能。 标准 欧洲电信标准ETS300468 中国制定了数字视频广播中文业务信息规范 电子节目指南（EPG） 是数字电视传输的一种特色,EPG的功用,基本功能： 节目单：以“频道时间”方式提供一段时间内的所有电视节目信息；包括节目附加信息、节目分类、节目预定、家长分级控制 当前节目播放：从节目单中选择当前的节目进行播放。 PPV（pey per view）

15、节目指南 NVOD(Near Video On Demand)准视频点播节目指南 VOD视频点播节目指南 （须双向网络） 互动的电子商务服务指南（须双向网络） EPG还可包含以下高级功能（可选）： 数据广播服务 节目预览 分类广告信息服务指南 电子商务信息指南节目 电子邮件列表服务 （双向网络） Internet接入内容列表服务（双向网络）,数字电视信道编码,QAM正交幅度调制,8-QAM 调制的8种信号示意,16-QAM 星座图,条件接收及用户管理系统,CA功能介绍,用户管理 系统维护 授权管理,只有授权订户才可以解扰码流,实际上是控制解扰方*,帐务的管理 统计报表,集成CAS的三种形式,S

16、TB,2. CI,CA module (CAM),加密过程示意,EMM,加扰,EMM,数字电视TS,复 用 器,加密器,条件接收系统 CAS,网络管理系统 NMS,加密后的TS流,服务信息 SI,ECM,控制字,CA选用,其它还有算通、PowerTV、MediaGuard、Conax 等CA系统,CA技术解决方案与主要厂商,IRDETO 荷兰MIH VIACCESS 法国电信 NDS 英国新闻集团 NagraVision 瑞士 MEDIAGUARD-Canal Plus 法国SECA CRYPTOWORKS Philips CONAX 挪威 清华同方 中国 中视联ChinaCrypt 中国 算

17、通 中国,数字电视系统及九州相应设备,DVC-2018TH机顶盒,HFC 网络,用户端,数字电视前端组成及设备,数字传输信号,数字传输信号,计算机,电视机,数字电视前端系统,设备硬件 数字卫星接收机 视频服务器 编解码器 复用器 QAM调制器 各种管理服务器 控制网络部分,作用 前端系统是有线电视网络的信息源、交换中心,前端系统四个主要部分 信号输入部分 信号处理部分 信号输出部分 系统管理部分,数字有线电视信号输入部分,信号来源 数字卫星信号 加密 透明 本地信号 模拟编码压缩 视频服务器 SDH骨干网信号 格式和控制方式 ASI数据流 SPI数据流 DS3接口,数字有线电视信号输入部分设备

18、九州DVS-398TS+数字卫星综合解码器,适用信号源 透明数字卫星电视节目 输出 ASI接口 音视频,数字有线电视信号输入部分设备九州专业综合解码器,适用信号源 加密数字卫星电视节目（ DVS-2018AS ） 加密有线数字电视节目（ DVS-2018AC ） 加密骨干网数字信号（ DVS-2018AD ） 加密数字电视码流 （ DVS-2018A ） 输出 ASI接口 音视频,DVS-2018E,DVS-2018AS DVS-2018AC DVS-2018AD DVS-2018A,数字有线电视信号输入部分设备九州DVE-1型编码器,适用信号源 本地电视节目数字化 输入 音视频 输出 提供2

19、路ASI输出 和1路SPI输出 输出码率从512 Kbps到20 Mbps可调,数字电视前端信号处理部分,作用 数字电视信号的解扰、复用、SI处理等,服务信息SI表 复用器可对表进行实时处理,复用 多个ASI传输流复接成一个新的TS传输流， 加上附加信息以便引导机顶盒的正常接收和解码。 加扰器 对不含密的码流进行加扰处理品,传输流复合,将使用信道的时间分成一个个的时间片，按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，这就是时分多路复用（Time Division Multiplexing,TDM)。,数字有线电视信号处理部分设备九州TSP2001-1传输

20、流复用器,输入 最多路单节目或多节目码流 输出 路多节目码流 支持ASI和SPI接口 其他 内置PSI浏览及再生成功能 支持EPG及CA信息插入 支持本地数据广播插入 DS3或E3接口（选件）,数字电视信号输出部分,目的 已经处理的信息把它变成传输网络所需的信号格式,数字有线电视信号输出设备九州QAM860-A调制器,输入传输流数据 复用器 来自SDH MPEG2视频服务器 DVB网关 输出 射频输出。 47862MHz全段捷变 55dBmV输出电平,数字电视（DVB-C）传输,传输要求 实践证明只要有线电视网络符合系统指标，不管是哪一类网络的拓朴结构、单向还是双向网，都能传输DVBC数字有线

21、电视信号，它们的区别只不过是哪一种拓补结构的可靠性、性能指标和拓展性更好 设备 九州现有各类光发射机，光放大器，射频放大器，分支分配器，光缆，电缆均能传输,数字电视接收,数字电视接收方式 电视机+机顶盒（STB）+IC卡 一体化电视机 PC+接收卡+IC卡,基本型机顶盒,增强型机顶盒 交互式DVB,高级型顶盒 交互式Web,HD/3D,EPG, 付费TV,接收Email,EPG, 电子商务, Email, 音乐,体育,娱乐天气预报浏览,游戏,可互动的Web 具有暂停和数据存储功能的HDD,数字电视接收,九州机顶盒与CA,DVC-2018TH+ DVC-2018DV DVC-2018ND DVC

22、-2018IR,九州机顶盒与芯片方案,1、ST5518芯片（主频81MHz） DVC-2018TH+ DVC-2018DV DVC-2018IR 2、富士通86H21 （主频135MHz） DVC-2018ND 带中间件NDS Core 3、ST5516芯片（主频166MHz） 4、中间件 深圳茁壮、open TV、 NDS Core,产品名称：DVC-2018TH+,功能特点 采用功能强大的Sti5518解码解复用芯片 符合DVB-C/MPEG-2 标准 支持永新同方条件接收 支持163264128256QAM等调制方式 高保真立体声输出 支持S-VHS视频输出 友好的用户界面 OSD功能

23、PAL/NTSC自动识别 可通过RS-232串口本地升级 NIT表搜索功能 具有儿童锁功能，可对系统和频道进行管理,产品名称：DVC-2018TH+,技术规格调谐器输入频率范围：10860MHz输入信号电平：-20 +20dBm 输出阻抗：75符号率：3.0 7.0MS/S解调方式：163264128256QAM外码：RS(204,188,t=8), I=12 传输流解复用器 遵循标准：ISO/IEC 13818-1标准输入最大码流：60Mbps（串行）/7.5Mbps（并行）,产品名称：DVC-2018TH+,视频解码 遵循标准：ISO/IEC 13818- 2MPML 视频格式：4:3，1

24、6：9 分辨率：MAX 720576 视频制式：PAL/NTSC 音频解码 遵循标准：ISO/IEC 13818-3 声道模式：左/左、右/右、左/右 声音解码：MPEG-I Layer I and II 采样频率： 32KHz/44.1KHz/48KHz,输出端口音频输出：单声道、左右立体声（RCA接口）视频输出：复合视频输出（RCA接口）Y/C输出：（S-Video 接口） 数据串行接口RS-232串行口：DB-9母头 射频调制（可选）调制方式：PAL-D输出范围：标准电视频道CH3 智能卡读写器 遵循标准：ISO7816-3读卡器数目：1个,基本硬件配置主芯片：Sti5518处理速率：8

25、1MHzFLASH：4MB SDRAM：16MBEEPROM：8KB 电源输入电压： AC85 265, 50/60Hz电源功耗：Max 25W 待机功耗：5瓦,产品名称：DVC-2018TH+,DVC-2018TH+部分界面,数字电视传输系统,常见问题及处理,数字电视传输示意,采用DVB-C的设 备作无线传输在 国内成为一种新 的选择?,DVB-C有线传输,传输要求 实践证明只要有线电视网络符合系统指标，不管是哪一类网络的拓朴结构、单向还是双向网，都能传输DVBC数字有线电视信号，它们的区别只不过是哪一种拓补结构的可靠性、性能指标和拓展性更好,衡量模拟信号损伤情况有载噪比、组合三次差拍、组合二阶互调等技术参数。相似地，传输数字调制信号好坏也有一些技术参数： 信号电平 标准规定数字信号系统输出口的电平可以是4