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1、数字电视基础讲座,电视广播系统,全电视信号 高频信号 全电视信号,|改用数字手段传输|,模拟与数字,最原始的通信是数字的：烽火台莫尔斯电报后来革命为模拟广播电台现在又革命为数字化通信,优缺点,（1）抗噪声能力模拟信号不能识别噪声数字信号只要噪声没超过1/2量阶，就可识别并通过整形清除噪声。,数字接收机只要输入信噪比大于一定值，就可以无差错接收，取得“等同于演播室图象质量”。数字电视广播发射机的发射功率（在同样的覆盖面积）可以比模拟广播发射机小一个数量级以上。数字电视广播会有一种“邻户效应”：到达某个临界点之后就完全不能接收了；而模拟电视图象质量是逐次降质，不会突然消失。,（2）处理手段,数字信
2、号用数字电路尤其可用计算机进行处理自动化多功能化智能化（目前市场上许多“数字电视机”已经应用这些数字处理方法，将来真正的数字电视也将用它扩展业务）,（3）传输信息量,把模拟信号变成数字信号，数码率大大增加，会占用很宽的频带，模拟电视台只有8MHz带宽，难以传输。80年代日本的模拟高清晰度电视就是因此而失败的。目前的压缩编码技术进展很快，不但已经解决了这个问题，而且比模拟方式更节省频带，同样的带宽内可以传送更多的节目。,数字电视信号处理全过程,电视信号还可以从象素的概念去理解：时间离散：已经看成一个个的点，可以分别去处理、传送。电平离散：需要把连续变化的亮度分成 若干层次，四舍五入量化取整。根据
3、人眼的分辨能力，分256层，用8位二进制数来表示（8比特）。,000102030405060708091011,000000010010001101000101011001111000100110101011,数据量,标准清晰度电视（SDTV）720576（41万）家用清晰度电视（LDTV）360288（10万）高清晰度电视（HDTV）19201080（207万）数码相机的象素还要更多些。,黑白图象720 576 8 25=83 M bit/s外加同步、消隐、伴音，达100 M bit/s彩色图象再多1倍：200 M bit/s高清晰度电视：1000 M bit/s以上！模拟电视频道带宽仅8M
4、Hz！,三、信源编码,目的：压缩数据量，又叫压缩编码。著名的压缩编码标准：JPEG 联合图片专家组 数码相机MPEG 运动图象专家组MPEG-1 VCDMPEG-2 DVD，电视广播MPEG-4 可视电话MPEG-7 多媒体MPEG-21 网络,1、变换编码,通过变换，简化表达的方式。以富里叶变换的概念为例，说明变换能简化表达的原理。,离散余弦变换DCT,1一维DCT变换,以4块像素组为例，X0、X1、X2、X3分别代表原来的像素值变换成Y0、Y1、Y2、Y3另一组值含义：表示不变化、变化1次、变化2次、变化3次 直流？一次谐波？二次谐波？三次谐波？Y0 Y1 Y2 Y3,例：按上述X电压数组
5、，变成Y系数的数组，并进行逆变换,2二维DCT变换,二维DCT变换系数对图像的贡献,任何一个4 4的图像，都可以由这16种基本图形用各自的系数（可取负值）加权后叠加出来。图中的第1行或第1列相当于一维变换系数对应的图形。根据2维DCT变换核的可分离性，2维变换可以转化为通过水平方向和垂直方向的两次1维变换完成。2维快速算法FCT也可通过两次1维FCT实现。,2、预测编码与运动补偿,一幅电视图像中的几十万像素并非完全互不相同,差分脉冲调制DPCM,只传输样本之间的差值，通常差值小于原值。绝大部分都落在0值附近，大差值出现概率很低。小数值信号可以减少码位数，大差值是图像空间、时间跳变的地方，人眼分
6、辨率不高，可以粗糙的进行量化。这种不均匀分布的概率给统计编码提供了用武之地。,运动补偿,时间上相邻帧的图像也很相似,3、统计编码,例1：Morse电报例2：订餐电话联络（由此可见，概率密度不均匀才能有效）常用统计编码方法Huffman编码算术编码游程长度编码（改变连1、连0的表示方式）,压缩量数十倍到上百倍，视图象质量要求，有专用集成电路来完成。,四、信道编码,目的：纠正传输时发生的误码误码：传输媒介（网线、电缆、无线电波、碟片）有干扰，使接收发生错误前向纠错：广播电视是单向系统，不能反馈信息，只能加送纠错码交织：为了更有效地纠错信源编码是压缩数据，信道编码却增加了冗余数据,1、纠错编码,目的
7、：校正随机误码计算机技术有一种奇偶校正码，只能检错，不能纠错。常用的纠错编码：R-S码（里德-所罗门码）卷积码,纠错概念类比：会计帐本,*小计*小计*小计*小计*小计*小计合计 合计 合计合计 合计 合计 合计 总计,2、交织,目的：校正群误码方法：把数据打散，交叉交织后传输,五、信道调制,信号要远距离传输必须调制到高频上1、模拟调制：调幅（模拟电视、中短波广播）调频（调频广播、卫星电视）调相,2、数字调制,（1）二进制调制ASK FSK PSK振幅键控 频率键控 相位键控,（2）多进制调制,二进制数携带的信息量较少（1bit)，不能在6MHz带宽内传输高清晰度电视。信源编码？1Gbit/s
8、30-36Mbit/s 6MHz带宽多进制数能携带更多的信息，减少传送的码元数。2n进制有2n个状态，能代表 n bit信息。,例如：四相调制取0、90、180、-90 可代表00、01、10、11四个状态（两个bit）以此类推，8个状态含3 bit信息。,状态越多，每位码带的bit数越多，越节省码位数，但越易受噪声干扰。数字电视常用的调制方法有：多电平调相 QPSK、8PSK（卫星）多电平残留边带调幅 8VSB、16VSB（美国）多电平正交调幅 16QAM、32QAM、64QAM、128QAM（欧洲、计算机）,数字电视传输容量,数字电视走向实用有两大技术支柱：高效的信源压缩编码技术高效的信道
9、调制技术用目前的技术在一路模拟电视频道带宽内可传送 1路 HDTV电视信号 4-6路 SDTV电视信号10-12路 LDTV电视信号,3、接收机顶盒,数字信号接收与模拟信号不同，接收部分通常作成机顶盒与模拟电视机配合使用。不同国家、不同用途，机顶盒也不相同。除必要的解调功能外，机顶盒通常还带有其他的新功能。,数字电视优点总结,抗干扰力强：减少传输缺陷，但本身不提高清晰度，数字伴音质量接近CD。可减少发射功率：减少不同业务间的互相干扰，保护电磁环境。节省频谱资源：同样的网络带宽可以开设更多的频道（5倍）。可以使用同频网，可以使用禁用频道，地面无线广播也可增加频道资源。可以开办高清晰度电视。易于和
10、计算机连接，方便处理，可以开发新业务、多功能化、智能化。,六、新功能,1、条件接收免费频道：国家公益频道（政策宣传、新闻、政府公告、突发事件、救援报道）加密频道：授权（付费）用户才能接收,数字加密优点,密码很多，不容易破解设置更改方便操作容易，不必上门进行，可在电视台对机顶盒操作“授权”,2、交互,电视台用户信息互通。典型用途：视频点播扩展服务功能：计算机网功能：保安监控、民意测验、家庭购物、电子付款、医疗、资料检索、远程教学电话网功能,三网合一问题,电话网：双向，频带窄计算机网：双向，频带较宽（10Mbit/s、100Mbit/s、甚至1000Mbit/s）电视网：单向，频带宽（750-10
11、00MHz）三个网的骨干网络部分没有区别，都是光缆，都是数字信号，只是到用户的“最后1公里”不相同。,CATV宽带综合服务网,技术上：（1）把HFC网络双向化分配器、分支器原本是双向的同轴电缆是双向的放大器须改造成双向（频分）光缆双向内芯线很多，双向不成问题（2）信道两端投入相应的交互设备,双向放大器,70MHz以上为下行信号65MHz以下为上行信号,市场：,有竞争才有发展动力，满足现状必被淘汰（1）国际形势：数字电视是发展的必然趋势，我国现在不搞，必然坐失良机，被时代抛弃，将来受制于人。（DVD追讨专利费、卫星接收技术）（2）国家规划：既要出台数字电视，就会有模拟电视淘汰的期限，你不播数字电视，到时候就没的播了。（3）市场调研,再见,
