數(shù)字電視的相關(guān)技術(shù)
發(fā)布時(shí)間:2008/6/5 0:00:00 訪問(wèn)次數(shù):314
(1)數(shù)字電視廣播流程及實(shí)現(xiàn)手段
數(shù)字電視廣播,其信號(hào)流程包括制作(編輯)、信號(hào)處理、廣播(傳輸)和接收(顯示)幾個(gè)過(guò)程。
目前用于數(shù)字節(jié)目制作的手段主要有:數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字照像相機(jī)、計(jì)算機(jī)、數(shù)字編輯機(jī)、數(shù)字字幕機(jī);用于數(shù)字信號(hào)處理的手段有:數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(dsp)、壓縮、解壓、縮放等技術(shù);用于傳輸?shù)氖侄斡校旱孛鎻V播傳輸、有線電視(或光纜)傳輸、衛(wèi)星廣播(dss)及寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)(isdn)、dvd等;用于接受顯示的手段有:陰極射線管顯示器(crt)、液晶顯示器、等離子體顯示器、投影顯示(包括前投、背投)等。
(2)數(shù)字電視的信源編解碼技術(shù)
信源編解碼技術(shù)包括視頻壓縮編解碼技術(shù)及音頻壓縮編解碼技術(shù)。
數(shù)字電視尤其數(shù)字高清晰度電視與模擬電視相比,在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中 ,最為困難的部分就是對(duì)視頻信號(hào)的壓縮。在1920×1080顯示格式下,數(shù)字化后的碼率在傳輸中高達(dá)995mbit/s,這比現(xiàn)行模擬電視的傳輸信息量大得多。因而數(shù)字電視的圖像不能象模擬電視的圖像那樣直接傳輸,而是要多一道壓縮編碼工序。
視頻編碼技術(shù)主要功能是完成圖像的壓縮,使數(shù)字電視的信號(hào)傳輸量由995mbit/s減少為20~30mbit/s。視頻編碼計(jì)算時(shí)主要有以下客觀依據(jù):
。1)圖像時(shí)間的相關(guān)性。視頻信號(hào)由連續(xù)圖像組成,相鄰圖像有很多相關(guān)性,找出這些相關(guān)性就可減少信息量。
(2)圖像空間的相關(guān)性。例如圖像中有一大塊單一顏色,那么不必把所有像素存貯。
(3)人眼的視覺(jué)特性。人眼對(duì)原始圖像各處失真敏感度不同,對(duì)不敏感的無(wú)關(guān)緊要的信息給予較大的失真處理,即使這些信息全部丟失了,人眼也可能覺(jué)察不到;相反,對(duì)人眼比較敏感的信息,則盡可能減少其失真。(4)事件間的統(tǒng)計(jì)特性。事件發(fā)生的概率越小,則其熵值越大,表示信息量越大,需分配較長(zhǎng)的碼字;反之,發(fā)生的概率越大,則其熵值越小,只需分配較短的碼字。
與視頻編解碼相同,音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號(hào)數(shù)字化后,信息量比模擬傳輸狀態(tài)大得多,因而數(shù)字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸,而是要多一道壓縮編碼工序。
音頻信號(hào)的壓縮編碼主要利用了人耳的聽覺(jué)特性。
。1)聽覺(jué)的掩蔽效應(yīng)。在人的聽覺(jué)上,一個(gè)聲音的存在掩蔽了另一個(gè)聲音的存在,掩蔽效應(yīng)是一個(gè)較為復(fù)雜的心理和生理現(xiàn)象,包括人耳的頻域掩蔽效應(yīng)和時(shí)域掩蔽效應(yīng)。
。2)人耳對(duì)聲音的方向特性。對(duì)于2khz以上的高頻聲音信號(hào),人耳很難判斷其方向性,因而立體聲廣播的高頻部分不必重復(fù)存貯。
國(guó)際上對(duì)數(shù)字圖像編碼曾制訂了三種標(biāo)準(zhǔn),主要用于電視會(huì)議的h.261,主要用于靜止圖像的jpmg標(biāo)準(zhǔn),主要用于連續(xù)圖像的mpeg標(biāo)準(zhǔn)。
在hdtv視頻壓縮編解碼標(biāo)準(zhǔn)方面,美國(guó)、歐洲、日本設(shè)有分歧,都采用了mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)。mpeg(moving picture expert group)意思是"運(yùn)動(dòng)圖像專家組",壓縮后的信息可以供計(jì)算機(jī)處理,也可以在現(xiàn)有和將來(lái)的電視廣播頻道中進(jìn)行分配。
在音頻編碼方面,歐洲、日本采用了mpeg-2標(biāo)準(zhǔn);美國(guó)采納了杜比公司(dolby)的ac-3方案,mpeg-2為備用方案。
對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō),今后信源編解碼標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)與美國(guó)、歐洲、日本一樣采用mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)。
(3)數(shù)字電視的復(fù)用系統(tǒng)
數(shù)字電視的復(fù)用系統(tǒng)是hdtv的關(guān)鍵部分之一。從發(fā)送端信息的流向來(lái)看,它將視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)等編碼器送來(lái)的數(shù)據(jù)比特流,經(jīng)處理復(fù)合成單路串行的比特流,送給信道編碼及調(diào)制。接受端與此過(guò)程正好相反。
模擬電視系統(tǒng)不存在復(fù)用器。在數(shù)字電視中,復(fù)用器把音頻、視頻、輔助數(shù)據(jù)的碼流通過(guò)一個(gè)打包器打包(這是通俗的說(shuō)法,其實(shí)是數(shù)據(jù)分組),然后再?gòu)?fù)合成單路。目前網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)都是按一定格式打包傳輸?shù)。hdtv數(shù)據(jù)的打包將使其具備了可擴(kuò)展性、分級(jí)性、交互性的基礎(chǔ)。
付費(fèi)電視是現(xiàn)在和將來(lái)電視發(fā)展的一個(gè)方向。復(fù)用器可對(duì)打包的節(jié)目信息進(jìn)行加擾,使其隨機(jī)化,接收機(jī)具有密鑰才能解擾。
在hdtv復(fù)用傳輸標(biāo)準(zhǔn)方面,美國(guó)、歐洲、日本也沒(méi)有分歧,都采用了mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)已有了mpeg-2解復(fù)用的專用芯片。我國(guó)恐怕也會(huì)采用mpeg-2作為復(fù)用傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。
hdtv數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是188個(gè)字節(jié),正好是atm信元的整數(shù)倍。今后以光纖為傳輸介質(zhì),以atm為信息傳輸模式的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)極有可能成為未來(lái)"信息高速公路"的主體設(shè)施?捎4個(gè)atm信元來(lái)完整地傳送一個(gè)hdtv傳送包,因而可達(dá)到hdtv與atm的方便接口。
(4)數(shù)字電視的信道編解碼及調(diào)制解調(diào)
數(shù)字電視信道編解碼及調(diào)制解調(diào)的目的是通過(guò)糾錯(cuò)編碼、網(wǎng)格編碼、均衡等技術(shù)提高信號(hào)的抗干擾能力,通過(guò)調(diào)制把傳輸信號(hào)放在載波或脈沖串上,為發(fā)射做好準(zhǔn)備。我們目前所說(shuō)的各國(guó)數(shù)字電視的制式,標(biāo)準(zhǔn)不能統(tǒng)一,主要是指各國(guó)在該方面的
(1)數(shù)字電視廣播流程及實(shí)現(xiàn)手段
數(shù)字電視廣播,其信號(hào)流程包括制作(編輯)、信號(hào)處理、廣播(傳輸)和接收(顯示)幾個(gè)過(guò)程。
目前用于數(shù)字節(jié)目制作的手段主要有:數(shù)字?jǐn)z像機(jī)和數(shù)字照像相機(jī)、計(jì)算機(jī)、數(shù)字編輯機(jī)、數(shù)字字幕機(jī);用于數(shù)字信號(hào)處理的手段有:數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(dsp)、壓縮、解壓、縮放等技術(shù);用于傳輸?shù)氖侄斡校旱孛鎻V播傳輸、有線電視(或光纜)傳輸、衛(wèi)星廣播(dss)及寬帶綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)(isdn)、dvd等;用于接受顯示的手段有:陰極射線管顯示器(crt)、液晶顯示器、等離子體顯示器、投影顯示(包括前投、背投)等。
(2)數(shù)字電視的信源編解碼技術(shù)
信源編解碼技術(shù)包括視頻壓縮編解碼技術(shù)及音頻壓縮編解碼技術(shù)。
數(shù)字電視尤其數(shù)字高清晰度電視與模擬電視相比,在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中 ,最為困難的部分就是對(duì)視頻信號(hào)的壓縮。在1920×1080顯示格式下,數(shù)字化后的碼率在傳輸中高達(dá)995mbit/s,這比現(xiàn)行模擬電視的傳輸信息量大得多。因而數(shù)字電視的圖像不能象模擬電視的圖像那樣直接傳輸,而是要多一道壓縮編碼工序。
視頻編碼技術(shù)主要功能是完成圖像的壓縮,使數(shù)字電視的信號(hào)傳輸量由995mbit/s減少為20~30mbit/s。視頻編碼計(jì)算時(shí)主要有以下客觀依據(jù):
(1)圖像時(shí)間的相關(guān)性。視頻信號(hào)由連續(xù)圖像組成,相鄰圖像有很多相關(guān)性,找出這些相關(guān)性就可減少信息量。
。2)圖像空間的相關(guān)性。例如圖像中有一大塊單一顏色,那么不必把所有像素存貯。
。3)人眼的視覺(jué)特性。人眼對(duì)原始圖像各處失真敏感度不同,對(duì)不敏感的無(wú)關(guān)緊要的信息給予較大的失真處理,即使這些信息全部丟失了,人眼也可能覺(jué)察不到;相反,對(duì)人眼比較敏感的信息,則盡可能減少其失真。(4)事件間的統(tǒng)計(jì)特性。事件發(fā)生的概率越小,則其熵值越大,表示信息量越大,需分配較長(zhǎng)的碼字;反之,發(fā)生的概率越大,則其熵值越小,只需分配較短的碼字。
與視頻編解碼相同,音頻編解碼主要功能是完成聲音信息的壓縮。聲音信號(hào)數(shù)字化后,信息量比模擬傳輸狀態(tài)大得多,因而數(shù)字電視的聲音不能象模擬電視的聲音那樣直接傳輸,而是要多一道壓縮編碼工序。
音頻信號(hào)的壓縮編碼主要利用了人耳的聽覺(jué)特性。
(1)聽覺(jué)的掩蔽效應(yīng)。在人的聽覺(jué)上,一個(gè)聲音的存在掩蔽了另一個(gè)聲音的存在,掩蔽效應(yīng)是一個(gè)較為復(fù)雜的心理和生理現(xiàn)象,包括人耳的頻域掩蔽效應(yīng)和時(shí)域掩蔽效應(yīng)。
。2)人耳對(duì)聲音的方向特性。對(duì)于2khz以上的高頻聲音信號(hào),人耳很難判斷其方向性,因而立體聲廣播的高頻部分不必重復(fù)存貯。
國(guó)際上對(duì)數(shù)字圖像編碼曾制訂了三種標(biāo)準(zhǔn),主要用于電視會(huì)議的h.261,主要用于靜止圖像的jpmg標(biāo)準(zhǔn),主要用于連續(xù)圖像的mpeg標(biāo)準(zhǔn)。
在hdtv視頻壓縮編解碼標(biāo)準(zhǔn)方面,美國(guó)、歐洲、日本設(shè)有分歧,都采用了mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)。mpeg(moving picture expert group)意思是"運(yùn)動(dòng)圖像專家組",壓縮后的信息可以供計(jì)算機(jī)處理,也可以在現(xiàn)有和將來(lái)的電視廣播頻道中進(jìn)行分配。
在音頻編碼方面,歐洲、日本采用了mpeg-2標(biāo)準(zhǔn);美國(guó)采納了杜比公司(dolby)的ac-3方案,mpeg-2為備用方案。
對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō),今后信源編解碼標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)與美國(guó)、歐洲、日本一樣采用mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)。
(3)數(shù)字電視的復(fù)用系統(tǒng)
數(shù)字電視的復(fù)用系統(tǒng)是hdtv的關(guān)鍵部分之一。從發(fā)送端信息的流向來(lái)看,它將視頻、音頻、輔助數(shù)據(jù)等編碼器送來(lái)的數(shù)據(jù)比特流,經(jīng)處理復(fù)合成單路串行的比特流,送給信道編碼及調(diào)制。接受端與此過(guò)程正好相反。
模擬電視系統(tǒng)不存在復(fù)用器。在數(shù)字電視中,復(fù)用器把音頻、視頻、輔助數(shù)據(jù)的碼流通過(guò)一個(gè)打包器打包(這是通俗的說(shuō)法,其實(shí)是數(shù)據(jù)分組),然后再?gòu)?fù)合成單路。目前網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)都是按一定格式打包傳輸?shù)。hdtv數(shù)據(jù)的打包將使其具備了可擴(kuò)展性、分級(jí)性、交互性的基礎(chǔ)。
付費(fèi)電視是現(xiàn)在和將來(lái)電視發(fā)展的一個(gè)方向。復(fù)用器可對(duì)打包的節(jié)目信息進(jìn)行加擾,使其隨機(jī)化,接收機(jī)具有密鑰才能解擾。
在hdtv復(fù)用傳輸標(biāo)準(zhǔn)方面,美國(guó)、歐洲、日本也沒(méi)有分歧,都采用了mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)已有了mpeg-2解復(fù)用的專用芯片。我國(guó)恐怕也會(huì)采用mpeg-2作為復(fù)用傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。
hdtv數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度是188個(gè)字節(jié),正好是atm信元的整數(shù)倍。今后以光纖為傳輸介質(zhì),以atm為信息傳輸模式的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)極有可能成為未來(lái)"信息高速公路"的主體設(shè)施?捎4個(gè)atm信元來(lái)完整地傳送一個(gè)hdtv傳送包,因而可達(dá)到hdtv與atm的方便接口。
(4)數(shù)字電視的信道編解碼及調(diào)制解調(diào)
數(shù)字電視信道編解碼及調(diào)制解調(diào)的目的是通過(guò)糾錯(cuò)編碼、網(wǎng)格編碼、均衡等技術(shù)提高信號(hào)的抗干擾能力,通過(guò)調(diào)制把傳輸信號(hào)放在載波或脈沖串上,為發(fā)射做好準(zhǔn)備。我們目前所說(shuō)的各國(guó)數(shù)字電視的制式,標(biāo)準(zhǔn)不能統(tǒng)一,主要是指各國(guó)在該方面的
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