资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 数字电视基础知识,81,模拟电视升级为数字电视,电视,( TV ),是把活动景物的图像转变成电信号,模拟电视,:,电信号的强度连续变化,数字电视,:,信号的强度是断断续续变化,用二进制数码代表信号的强度,模拟电视升级为数字电视的意义：提升图像质量，降低成本。是战略技术,高清晰度电视,( HDTV ),，标准清晰度电视,( SDTV ),和低清晰度电视,( LDTV ),8.1.2,数字电视系统结构,从信号的流程来看，可以分成节目采集、编辑制作和数字信号处理（图,1,左部）、传输信道（图,8.1),中部）和接收显像三大部分（图,8.1,右部）。从数字信号处理技术上看，控制程序（软件）与数字设备（硬件）结合在一起才能完成特定功能，软件技术可以分成物理层的传输控制协议、中间件（软件平台）标准、信息表示、信息使用、内容安全等科学技术子系统。据有特定功能的软件又简称虚拟机,。,数字电视机顶盒（,STB,）,不淘汰模拟电视接收机，又要实现用模拟机看数字电视的目的，需要在系统输出口与模拟电视之间串入一个设备, STB,它能输出模拟视频信号（,V,）和伴音信号（,A,），可以直接引到电视机的,V,、,A,端子上。,我国的国策是不生产数字电视接收机。,模数转换（,A/D,和数模转换（,D/A,）,有线数字电视机顶盒见第九章,13,数字电视的显著亮点,图像清晰度提高,1,到,2,倍，不会产生热噪声积累,色彩逼真，无串色；不会产生非线性失真干扰积累,可移动接收，无重影,节目套数可增加到,500,个以上，成本反而降低,伴音亮丽，容易实现数字环绕立体声，还有多语种功能,能开展多种业务。,14,我国发展数字电视的情况,卫星数字电视广播（,DVBS,）已经播出高清电视（,HDTV,）和标清（,SDTV,）电视节目,卫星数字电视直播（,DBSDTH,）,有线数字电视网，标清（,SDTV,）电视节目，网络运营商向用户免费赠送机顶盒，不能免费收视数字电视节目，实现机顶盒的收费功能和交互电视（,ITV,），有线数字电视网必须改造成数据通信网，简称双向网,地面数据广播,8.2,音频信号、视频信号的数字化过程,8.2.1,数字音频信号,图,83,是对一个,1000,赫兹（,Hz,）单音频电信号的具体描述。,用直角坐标图形描述脉冲作用见图,8.4,，从时间上看，此图描述的是断续电信号。通用称谓为等幅脉冲信号。,把模拟信号转化成数字信号过程如图,8.2,所示,对图,8.3,和图,8.4,的两个瞬时值波形做乘法运算，结果用图,8.5,描述 。,8.2.1.1,取样（采样）,取样就是把时间周期化，把无限长的时间坐标分为无数个相同的时间段（即周期），目的是定量分析一个周期之内信号的变化量。当采样频率,f,s 2 ,f,m,(,模拟信号的最高频率,),时，就可以把失真量控制在人耳能接受的范围内。,8.2.1.2,量化用计算机进行计算、加工和处理模拟信号的过程,量化比特数：因为,M=,2,n,，,n,代表二进制数码有几位，定名为量化比特数。此例中，,M16,；所以,n4,；就算是,4,比特量化。,量化就是将模拟信号的幅度值离散化,8.2.1.3,编码,计算机和数字电视是采用二进制计数的系统，量化电平也必需按特定的规则进行二进制编码。结果为,0,和,1,的有序排列组合，称之为数码流。在计算机内，用电脉冲表示,0,和,1,，数码流和编码脉冲的含义相同。,Rb,量化比特数（,n,）,采样频率（,fs,）。,三种校验（,Parity Codes,）码,1,奇偶校验码,2,汉明码,3,循环冗余校验码,码距（,N,）定义：,在一个编码系统中，两个合法编码之间有,N,个二进位不同，从上表看出：例如,8421BCD,码的,N,为,1,；带奇校验位的,8421,码和带偶校验位的,8421,码 的,N,为,2,。,奇校验位,1001011001,、偶校验位,0110100110,如何设定？在带奇校验位的,8421,码中，“,1”,的个数为奇数（,1,和,3,）；在带偶校验位的,8421,码中，“,1”,的个数（,2,和,4,）为偶数；,奇偶校验码是查（检）错码！合法编码中“,0”,与“,1”,出错了，产生错误编码。事件为带奇校验位的,8421,码与带偶校验位的,8421,码相互变换。,8.2.2,数字视频信号,声音的波形与空间位置无关，而字符、图形、图像等都与空间位置有关，其数字化技术的复杂性大大增加。,将视频信号转化为数字视频信号的过程就叫做视频信号数字化,8.2.2.1,人的视觉,把,R,、,G,、,B,定名为三原色,视频信号的频率范围,0,至,6MHz,亮度信号（,Y,）,色差信号（,U,与,V,）,8.2.2.2,视频信号的第一次采样时（时间）空（空间位置）转换,动态的电视图像由一系列的静态画面组成,一幅画面是由若干行和若干列象素点组成的阵列，图,8.6,中，小剑头代表象素点,帧频,25Hz,场频,50Hz,电子束强度的变化量就是代表亮度（,Y,）、色差信号（,U,、,V,）。上述过程的简称是,点采样,8.2.2.3,扫描原理,与电子束运动距离成线性关系的电流波形如图,8.7,。显然，行扫描锯齿脉冲的周期也必须是,64,微秒（参见图,8.8a,），场扫描锯齿脉冲的周期必然是,20,毫秒（参见图,8.8b,）。,从图,8.6,中左上角的第一个象素点开始，按照从左到右、从上到下的顺序，轰击各个象素点。一行接一行地扫描，完成,1,行扫描任务所需要的时间叫做行扫周期（,Th,），相关技术标准给定,64,微秒，则行扫描频率,fh,等于,15625 Hz,。完成一帧扫描任务所需要的时间叫做帧扫周期（,Tf,），,Tf,40,毫秒，则帧扫描频率,25 Hz,。扫描完一帧画面后再去扫描下一帧画面。,续,可以把全部的扫描过成叫做电视图像的第一次采样。 点采样是电子束轰击象素点，线采样是电子束的行扫描过成，电子束的帧扫描就是面采样。画面由点、线、面构成，把点（象素）、线（象素行）、面（象素矩阵）的位置信息转化成只与时间相关的信息就是全部的扫描过成,。,可以把全部的扫描过成叫做电视图像的第一次采样,点采样是电子束轰击象素点，线采样是电子束的行扫描过成，电子束的帧扫描就是面采样。画面由点、线、面构成，把点（象素）、线（象素行）、面（象素矩阵）的位置信息转化成只与时间相关的信息就是全部的扫描过成。,亮度（,Y,）、色差信号（,U,、,V,）的第二次采样,量化比特数越高，图像质量越好。考虑成本因素，通常，,Y,、,U,、,V,都采用,8,比特量化，即调制后的脉冲幅度（样值）被分为,256,个量化级，,8,位二进制数从,00000000,到,11111111,共有,256,个。与,0,到,255,的十进制数一一对应，则二进制数成为十进制数的代码。在脉冲调制过程中，要防止过载；传递代码要加入识别符号、同步字码，这都要占用比特位（,bit,）。通常，第,235,级代表白电平；第,16,级代表黑电平，,U,、,V,代码是两端各留,16,个,bit,。,8.3.,有线数字电视系统及前端 光纤同轴电缆混合网简称,HFC,模式,8.3.1,输入部分, HFC,前端的信号源,信息的来源主要有以下六条渠道。与模拟前端不同之处：输入信号为异步串行码流（,ASI,），在核心服务器 内复接,（混合）,。,图,8.9,是,HFC,前端的信号流程与硬件框架图。,8.3.2,核心服务器的功能,前端的核心作用是信号处理，传输码流的监视、解扰、加扰、复用与服务信息（,SI,）生成和更改、数据调制、,，将各个环节集成为一体的设备叫做核心服务器。,用户机顶盒搜索节目，必须靠服务信息（,SI,）引导。,核心服务器的三大功能,信号处理复用器是将多个异步串行码流（,ASI,）转换成一个新的,ASI,，新,ASI,的比特率会大得多，实现充分利用有限比特率的目的。,节目信息管理,用户信息管理,8.3.3,信号输出部分（图,8.9,的中频,【,IF,】,信号）,邻频混合器起频分复用作用,在有线电视中不宜用射频调制器，应该用中频调制器。,射频物理频道表见,1.1,16QAM,、,64QAM,、,256QAM,的数字调制器,数字电视的电平,与模拟电视的电平,8.3.4,数字前端的系统管理,系统管理必须做到,实时监控前端工作状态,监视输入码流与输出码流和节目质量,轮番检查受众收视状况,核查计费信息,即时打印故障报表及日志。,8.4,光纤传输技术,8.4.1,信息高速公路的整体思路,三网融合、互联互通、资源共享,有线数字电视网络是大容量透明传输网、是最佳广播网、是唯一兼容模拟和数字信号的网络、是目前唯一可传输高清晰度电视,(HDTV),的现实网络。,8.4.2,我国有线数字电视网络,我国有线数字电视网络采用四级组网方式，参看图,8.11,SDH,成为光纤同步数字传输技术、体制、网络的代名词,SDH,和,HFC,网都传输数字电视信号；但是，数字电视信号的形式不同，前者的是光脉冲；后者的是被数字电视信号调制的光载波，载波的波形是连续的，所以，,HFC,的本质是模拟光纤网。,8.4.3,模拟光纤网,HFC,网中的光缆干线 ，参见图,8.12,HFC,网中的光缆干线由驱动放大器、光发射机、光功率分配器、光接收机及单模光纤组成。,100,以上的光纤干线，必需使用数字光纤（,SDH,）；,100,以内使用,HFC,网。其中的光纤干线，光载波波长为,1550nm,时，传输距离在,30100,之间，,30,以内使用,1310nm,的光载波。,8.4.3.1,光节点的规模,我国的管理部门规定：每个光节点的规模不超过,500,户,光纤干线到路边（,FTTC,），,500,户以下；串接,RF,宽放两台；光纤干线到建筑物（,FTTB,），,125,户以下；串接,RF,宽放一台，光纤干线入户（,FTTH,），光节点规模为一户,光节点越小，系统串行环节越少，可靠性越高,8.4.3.2 HFC,网的上行通道,双向有线电视网络，是一个不对称的通信系统，数据和图像的下行流量大，上行流量小。下行带宽,780MHz,与上行带宽,60MHz,之比为,13,，即下行通信能力是上行的,13,倍,上行数据通信采用时分多址（,TDMA,、,A-TDMA,），抗噪声能力差，要求信道的载噪比大于或等于,25dB,上行数据通信采用码分多址（,S-CDMA,），抗噪声能力强，只要求信道的载噪比大于或等于需,15dB,8.4.3.3HFC,网的下行通道容量,每一个物理频道占,8MHz,带宽，通道频率范围为,87,至,862MHz,，共安排,96,个物理下行频道,64-QAM,时占用,1.8Gbps,。可容纳单节目传输流（,SPTS,）数量，即可容纳标准清晰度电视（,SDTV,）,514,套,8.5,射频（,RF,）同轴电缆分配网,从图,8.13,看出，同轴电缆分配网是接入网的最后一部分，这是高低通滤波器到家庭网络之间的传输网。,带宽是,51000 MHz,（,RF,）,高通滤波器的通频带带宽是,651000 MHz,，低通滤波器通频带带宽是,565 MHz,。,接入子网叫做双向网,8.5.1,比较,A,类网与,B,类网,射频数字电视信号的载波电平用分贝毫瓦（,dBm,）计量；射频模拟信号载波电平用分贝微伏（,dBV,）计量,A,类网是双向网，,B,类网单向的,Y,dBV,x,dBm,108.75,A,类网中的有源设备内使用高低通滤波器，上行与下行信号分道扬镳,8.5.2,有源设备与无源设备,補赏电缆损耗的放大器具有双向传输功能,H/L,滤波器，将上行与下行通道隔离起来,集中分支器是终端星形器件,用户盒有,TV,和数据（,DP,）两个插座。上行,RF,信号电平在,112dBV,以上，,TV,与,DP,之间的隔离度必须在,60 dB,以上。,8.5.3 A,类电缆分配网的技术要点,减少上行汇聚（各个机顶盒产生的噪声和干扰向前端传输）噪声的六项措施：光节点要小：光纤到楼头（,FTTB,），每个光节点的负荷在,125,户以下；,使用集中分支器，构建星形分配网络,输出口之间的隔离度要达到,60 dB,以上,屏蔽系数大，使用四屏蔽电缆，设备的屏蔽系数达到,60 dB,以上,多点工作接地，与安全接地和防雷接地分离，不宜共用等电位连接体。,8.5.4,供电,共缆供电（也称集中供电）,选择供电器的功率，负荷功率不超过其额定功率的,60%,。有源设备内部的直流稳压电源，将,60V,整流成直流电压。,
展开阅读全文