电视原理第五章 数字电视与高清晰度电视.ppt

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,*,第五章数字电视与高清晰度电视,5.1,数字电视概述,5.2,数字电视标准,5.3,数字电视的接收,5.4,高清晰度电视,一、欧洲数字电视的发展过程与趋势,1995,年，欧洲,150,个组织合作开发数字视频广播,(DVB),项目，并成立了,DVB,联盟。,DVB,联盟是一个由,30,多个国家的,230,多个成员组成的国际机构。该机构的首要目标是在全球范围内发展和推广共同的数字电视广播标准。,DVB,联盟共同制定了数字电视的,DVB,（,Digital Video Broadcast,）标准。这是一套有关电视广播系统大家庭诸多要素的统一标准。,5.1,概 述,5.1.1,数字电视发展历程,2,第五章 数字电视与高清晰度电视,其中最引人瞩目的是,DVB,数字卫星和有线电视传输系统的标准。这些标准已作为世界统一的标准被大多数国家接受，包括中国。,大概在同一时间段，欧洲的有线网也开始向数字化转换。,从,1996,年开始，欧洲数字电视市场无论从订户数量、还是产值上都有相当高的增长率。,1997,年底数字电视用户数只有,200,万；在许多欧盟成员中，数字电视用户的数量相对还很低，只有,4.4%,的电视家庭能收看数字电视。到,1999,年中，欧洲数字电视有了快速发展，其中英国和瑞典既有卫星和有线数字电视、又有地面数字电视；,3,第五章 数字电视与高清晰度电视,欧洲数字电视频道增加得非常快，达到每年新增,100,个数字频道，到,1999,年末欧盟已有约,400,个数字电视频道。,数字电视频道主要是,16,：,9,格式数字电视、,PPV,和,NVOD,节目，同时有许多节目分类频道,(,如电影、体育、记录片、家庭购物等,),。电子节目指南,(EPG),、电子商务、电视银行、信息和新闻、游戏、电视电子邮件、电视互联网接入和交互电视等业务得到了广泛的应用。,4,第五章 数字电视与高清晰度电视,以英国为例，,1998,年,11,月,BskyB,开播卫星数字电视，有,140,个频道，并于,2001,年,9,月关闭其卫星模拟电视。共售出卫星数字电视机顶盒,550,万个，加上有线电视转播，共有,10192,万用户。,英国是传统地面电视广播非常发达的国家，有线电视并未得到充分发展，到,2001,年,11,月共有,410,万用户，其中有,160,万数字用户，当中,NTL,有,100,万用户,(,总共,280,万,),、,Telewest,有,56.4,万用户,(,总共,130,万,),。英国的地面数字电视发展受到世界的关注，由于开播时间几乎和卫星,DTV,平台相同，也是,1998,年,10,月，到,2001,年,11,月共有,120,万个机顶盒,5,第五章 数字电视与高清晰度电视,二、美国数字电视发展过程与趋势,与欧洲和日本相比，美国对,HDTV,（高清晰度数字电视）的研究起步较晚，但是由于它在发展数字电视机方面占有优势，特别是,1993,年成立的数字,HDTV,大联盟（,GA,），使得它现在在,HDTV,的发展中具有举足轻重的作用。,1994,年,2,月，,GA,推出了数字,HDTV,大联盟制式，它不但吸取了本国各主要数字,HDTV,制式的优点，而且从日本和欧洲的研究中得到许多启示，因此标准高，方法灵活。,1996,年,12,月，美国正式批准了由,ATSC,委员会制定的主要用于地面广播数字电视的标准，称之为,DTV,。,6,第五章 数字电视与高清晰度电视,到,2002,年,2,月,6,日，在美国,84,个地面电视广播城市和地区，已有,244,个数字电视台正式播出，,DTV,覆盖率已达,75%,。,根据,CES,的统计和估计，美国数字电视机的销售呈稳定增长趋势，到,2001,年底，数字电视机的拥有量已达,222,万台。在售出的数字电视机中，,49,以下的占,38%,，,50,54,的占,27%,，,55,59,的占,16%,，超过,60,的占,20%,；其中,CRT,占,23%,，投影占,77%,；可接收,HDTV,的占,86%,。,7,第五章 数字电视与高清晰度电视,三、日本数字电视的发展过程与趋势,日本是数字电视研究与开发起步最早的国家。早在,1985,年它就建立了,1125,线、每秒,60,帧的,MUSE,制式。,1988,年率先在汉城奥运会进行大屏幕,HDTV,试播。,1989,年，,NHK,开始进行面向,HDTV,的广播演示，到,1991,年底，这种广播每天已定时播放,8,小时，,SONY,公司也于,1990,年底发行了第一盘,HDTV,录像带。,日本的,MUSE,制式打破了现有电视机的生产模式，,HDTV,广播与现有电视广播并行存在。日本第一台,HDTV,接收机体积很大，只适合在百货商店或其它公共场合使用。,8,第五章 数字电视与高清晰度电视,四、我国数字电视的发展过程与趋势,中国在数字电视领域一开始便与科技先进的发达国家保持同步。,1995,年中央电视台开始利用数字电视系统播出加密频道，利用卫星向有线电视台传送,4,套加密电视节目。,1996,年开始通过卫星传输数字电视信号。卫星既能发送模拟信号也能发送数字信号。目前，几乎所有省市的电视台都上了卫星，发送的都是数字信号。,9,第五章 数字电视与高清晰度电视,1998,年,9,月，我国研制成功第一套数字高清晰度电视系统，成为继美国、欧洲和日本之后世界上第四个拥有数字高清晰度电视地面广播传输系统的国家。在,9,月,8,日至,12,日的,5,天时间里，中央电视塔利用这套系统试发射了数字电视节目。,10,第五章 数字电视与高清晰度电视,从数字电视的发展趋势来看，我国数字电视发展大致可分为三个阶段。,第一阶段：,1998,2003,年。,这一阶段数字电视的有线广播国家标准尚未完成，数字电视的产业链还无法形成，不可能进行大规模的数字电视产业化。,在这一阶段，市场的热点在于电视台的设备更新与升级，这是数字电视产业化的先行者。在,SDTV,（标准清晰度数字电视）制作播出设备大规模进入电视台的同时，,HDTV,（高清晰度数字电视）制作播出设备也开始进入大型电视台。,11,第五章 数字电视与高清晰度电视,第二阶段：,2003,2005,年。,我国主要城市的有线数字电视产业化开始启动。主要城市中,SDTV,开始大规模的进入家庭，普通模拟电视也可以通过加装机顶盒来实现数字电视的功能。在一些发达地区，人们开始逐渐接触,HDTV,。,第三阶段：,2005,2008,年。,我国主要城市将逐步普及数字高清晰度电视的商业播出。城市中,HDTV,成为电视机产品消费的主流。,12,第五章 数字电视与高清晰度电视,5.1.2,数字电视系统结构,模拟电视最明显的缺点是在传输过程中图像质量的损伤，因为信号的非线性失真积累使得图像对比度会产生越来越大的畸变，长距离传输后，图像的信噪比也会下降，图像的清晰度越来越低，相位失真的累积也会使得图像产生彩色失真、镶边和重影。,13,第五章 数字电视与高清晰度电视,模拟电视还有稳定度差、可靠性低、调整不便、集成、自动控制困难等缺点。,数字电视从节目采集、编辑制作到信号的发送、传输和接收全部采用数字处理，其中利用了先进的数字图像压缩技术、数字信号纠错编码技术、高效的数字信号调制技术等。,在处理、传输过程中引入的噪波只要幅度不超过一定的门限都可以被清除掉，即使有误码，也可利用纠错技术纠正过来，所以数字电视接收的图像质量较高。,14,第五章 数字电视与高清晰度电视,数字电视采用压缩编码技术，在只能传送一套模拟电视节目的频带内传送多套数字电视节目，电视频道数会相应地迅速增多。,数字电视便于开展多种数字信息服务，如数据广播、文字广播等。数字电视容易实现加密、加扰，便于开展各类收费业务。,图,5-1,是数字电视广播系统方框图，系统由信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机六部分组成。,15,第五章 数字电视与高清晰度电视,图,5-1,数字电视广播系统方框图,16,第五章 数字电视与高清晰度电视,5.2,现有的数字电视标准,目前数字电视广播有三个相对成熟的标准制式：欧洲的,DVB(Digital Video Broadcasting),、,美国的,ATSC,（,Advanced Television Systems Committee,）,和日本的,ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting),。,17,第五章 数字电视与高清晰度电视,欧洲的,DVB,制式应用最广泛、最灵活。,DVB,制式主要包括数字卫星电视,(DVB-S),、,数字有线电视,(DVB-C),和数字地面广播电视,(DVB-T),三个标准，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-2,第二层,(MUSICAM),编码标准。,DVB,标准对于不同的传输媒体，采用了不同的调制方式：,DVB-S,采用,QPSK,四相相移键控调制方式，,D,VB-C,采用,QAM,正交幅度调制方式，,DVB-T,采用,COFDM,多载波频分复用技术。,18,第五章 数字电视与高清晰度电视,COFDM,在抑制多径传输干扰方面有着显著的优越性。在传输比特率方面，,DVB,允许比特率可变，对,DVB-T,而言，在,6 MHz,的频带内传输速率为,3.7,23.8 Mb/s,，,在,8 MHz,的频带内，传输速率为,4.9,31.7 Mb/s,。,DVB-C,和,DVB-S,已被世界各国采纳。,19,第五章 数字电视与高清晰度电视,ATSC,标准视频压缩采用,MPEG-2,标准，音频压缩采用,ATSC,标准,A,52(,即杜比公司的,AC-3),，,节目复用遵循,MPEG-2,标准，能完成各种码流的组合和调整。,地面电视广播系统中，采用网格编码（,Trellis Code,）,8,电平残留边带（,8-VSB,）,调制方式，在,6 MHz,的频带内可传送一路,HDTV,节目，传输比特率为,19.39 Mb/s,；,有线电视网中采用,16-VSB,调制方式，在,6 MHz,的频带内可传送两路,HDTV,节目，传输比特率为,38.78 Mb/s,。,20,第五章 数字电视与高清晰度电视,5.2.1 ATSC,标准,1.,系统,ATSC,标准采用了,ITU-R Tech Group 11,3(,数字电视地面广播模式,),的模式，由信源编码和压缩、业务复用和传送、,RF,发送三个子系统组成，信源编码与压缩用来得到视频、音频和辅助数据流。辅助数据,(Ancillary data),是指控制数据、条件接收控制数据和,与视频、音频节目有关的数据。,21,第五章 数字电视与高清晰度电视,业务复用和传送把视频、音频和辅助数据流打成统一格式的数据包并合成一个数据流。,R,F,发送也称为信道编码和调制。信道编码的目的是从受到传输损失的信号中恢复出原信号，在地面传输中采用,8V,S,B,调制，在有线电视中采用,16V,S,B,调制,。,22,第五章 数字电视与高清晰度电视,5.2.2 DVB,标准,1.DVB,是一个完整的系统,DVB,是以欧洲为主，世界上有,200,多个组织参加开发的项目。,DVB,是一套完整的数字电视解决方案，得到了广泛的应用。,DVB,系统的主要标准有：,DVB-S,用于,11,12 GHz,频段的数字卫星系统，适用于多种转发器带宽与功率，传输层的数据码速率最大为,38.1 Mb/s,。,23,第五章 数字电视与高清晰度电视,DVB-C,用于,8 MHz,数字有线电视系统，与,DVB-S,兼容，传输层的数据码速率最大为,38.1 Mb/s,。,DVB-T,用于,6,、,7,、,8 MHz,地面数字电视系统，传输层的数据码速率最大为,24 Mb/s,。,DVB-CS,用于数字卫星共用天线电视系统（,SMATV,），由,DVB-C,和,DVB-S,改变得出，服务于共用天线电视系统安装。,24,第五章 数字电视与高清晰度电视,DVB-SI,业务服务信息系统，可对,DVB,解码器进行设置。,DVB-TXT,固定格式文本传送规范。,DVB-CI,用于条件接收及其他应用的,DVB,通用接口。,DVB-DATA,用于多媒体数据广播的技术规范。,此外还有多种,DVB,回传信道和网络接口标准。,25,第五章 数字电视与高清晰度电视,5.2.3 ISDB-T,标准,日本,ISDB-T,标准采用频宽分段传输正交频分复用调制方式,(Bandwidth Segmented Transmission OFDM),。,该调制方式可以在,6 MHz,带宽中传递,HDTV,服务或多节目服务。与,DVB,不同，,ISDB-T,标准将整个带宽分割成一系列的频率段称为,OFDM,段。,ISDB-T,提供了几种调制方式的组合,(DQPSK,、,QPSK,、,16QAM,、,64QAM),和内编码的编码率,(code rate)(1,2,、,2,3,、,3,4,、,5,6,、,7,8),。,这些参数对,每个,OFDM,段可以独立选择。,26,第五章 数字电视与高清晰度电视,ISDB-T,的模拟带宽有,5.6 MHz(,宽带,ISDB-T),和,430 kHz(,窄带,ISDB-T),两种选择，宽带,ISDB-T,由,13,个,OFDM,段组成，可以分层传输，也就是说，各个,OFDM,段可以具有不同的参数，这样就能够满足综合业务接收机的需要。窄带,ISDB-T,仅由一个,OFDM,段构成，适合语音和数据广播。宽带接收机可以接收窄带信号，窄带接收机可以接收宽带信号的中心频率段。,27,第五章 数字电视与高清晰度电视,5.3,高清晰度电视,1,、什么是高清晰度电视,国际无线电咨询委员会（,CCIR,）,为高清晰度电视下的定义是：“当观看距离为屏幕高度三倍时，高清晰度电视机的垂直清晰度和水平清晰度应是现行电视的两倍以上，画面的宽高比,169,，配有多声道优质伴音。”,28,第五章 数字电视与高清晰度电视,高清晰度电视,(HDTV,，,High Definition Television),是指水平清晰度和垂直清晰度大约为目前模拟彩色电视系统的,2,倍，宽高比为,169,的数字电视系统。,根据,ITU,的定义，一个具有正常视觉的观众在距离高清晰度电视机大约是显示屏高度,3,倍的地方所看到的图像质量应与观看原景象或表演时所得到的印象相同。,29,第五章 数字电视与高清晰度电视,标准清晰度电视,(SDTV,，,Standard Definition Television),是指质量相当于目前模拟彩色电视系统,(PAL,、,NTSC,、,SECAM),的数字电视系统，也称为常规电视系统。,其来源是,ITU-R 601,标准的,422,的视频，经过某些数据压缩处理后所能达到的图像质量，清晰度约为,500,电视线。,30,第五章 数字电视与高清晰度电视,目前，已经有一些国家按上述要求研制出高清晰度电视，其画面清晰逼真，几乎和,35mm,电影胶片的放映效果不相上下，其伴音则与激光唱机的音质相同。,高清晰度电视分为模拟,HDTV,系统和数字,HDTV,系统两大类型。早期研制的,HDTV,属模拟系统，而近期各国研制的,HDTV,则趋向数字系统。,31,第五章 数字电视与高清晰度电视,作为世界科技前沿的美国，为了迎接高清晰度电视的挑战，已经提出一个口号，要“通过高清晰度电视创造一个新的产业”。,日本、欧洲以及亚洲“四小龙”的韩国、台湾也纷纷斥巨资进行开发和研究。在,HDTV,初创阶段，日本人的技术曾一度领先。,1991,年日本首先向市场投放了彩色高清晰度电视机，但价格高达,1,万美元，而且他们的模拟图像显然不合多媒体潮流，市场反应平平。面对日本咄咄逼人的攻势，西欧国家首先应战，推出了“尤里卡,95,计划”。,32,第五章 数字电视与高清晰度电视,美国观望一段时期后，也有联邦通讯委员会提出了对策，参与角逐。他们组织了包括通用电器公司、爱丽丝电子公司、麻省理工学院、国家广播公司、美国电话电报公司,(AT&T),，以及菲利浦和汤姆斯公司两家欧洲跨国公司在内的庞大联盟，并采用全数字化的技术，一步到位。,他们已推出了四种全数字制式，准备把它们作为将来国际标准的基础。现在高清晰度电视的技术基础已确定在全数字化上。美国联邦通讯委员会的前任主席塞克斯曾在著名的,商业周刊,杂志上预言,高清晰度电视是迈向多媒体世界的第一步！,33,第五章 数字电视与高清晰度电视,尽管目前,HDTV,的技术难点还很多，但世界各国都在不断地投入人力财力，致力于它的研究和开发。,其原因就是这一技术可能抢占到未来电子技术的制高点，控制新一代电子产品的市场。高清晰度电视的冲击还不仅在于此，高清晰度电视丰富多彩的屏幕，是一个高度集成的通信网。,这个通信网不仅包括电视，而且包括计算机、电话、视频游戏、,CD,唱机和其它电子媒体，这些与高清晰度电视有关的产品市场可能达数千亿美元。,34,第五章 数字电视与高清晰度电视,我国,HDTV,的过去、现在与未来,目前，对于我国消费者来说，想在近几年购买高清晰度电视机，不得不再多考虑考虑，因为高清晰度电视机是与价格成正比的。,高清晰度电视机，目前在美国至少,5000,美元，这样的价格在我国是很难接受的。,根据目前的状况来看，国内的,HDTV,无论是技术还是市场都不算成熟，所以作为消费者还应采取观望的态度。但是，,HDTV,毕竟是未来电视发展的趋势，早晚将要成为主流产品。,35,第五章 数字电视与高清晰度电视,作业：,