第8章節(jié) 數(shù)字電視

第8章 數(shù)字電視 8.1 概述 8.2 現(xiàn)有的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn) 8.3 數(shù)字電視的接收 8.4 數(shù)字電視的發(fā)展 思考題和習(xí)題 8.1 概 述 8.1.1 數(shù)字電視系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 模擬電視最明顯的缺點(diǎn)是在傳輸過程中圖像質(zhì)量的損傷， 因?yàn)樾盘柕姆蔷€性失真積累使得圖像對比度會(huì)產(chǎn)生越來越大的畸變， 長距離傳輸后， 圖像的信噪比也會(huì)下降， 圖像的清晰度越來越低， 相位失真的累積也會(huì)使得圖像產(chǎn)生彩色失真、 鑲邊和重影。 模擬電視還有穩(wěn)定度差、 可靠性低、 調(diào)整不便、 集成、 自動(dòng)控制困難等缺點(diǎn)。 數(shù)字電視從節(jié)目采集、 編輯制作到信號的發(fā)送、 傳輸和接收全部采用數(shù)字處理， 其中利用了先進(jìn)的數(shù)字圖像壓縮技術(shù)、 數(shù)字信號糾錯(cuò)編碼技術(shù)、 高效的數(shù)字信號調(diào)制技術(shù)等。 在處理、 傳輸過程中引入的噪波只要幅度不超過一定的門限都可以被清除掉， 即使有誤碼， 也可利用糾錯(cuò)技術(shù)糾正過來， 所以數(shù)字電視接收的圖像質(zhì)量較高。 數(shù)字電視采用壓縮編碼技術(shù)， 在只能傳送一套模擬電視節(jié)目的頻帶內(nèi)傳送多套數(shù)字電視節(jié)目， 電視頻道數(shù)會(huì)相應(yīng)地迅速增多。 數(shù)字電視便于開展多種數(shù)字信息服務(wù)， 如數(shù)據(jù)廣播、 文字廣播等。 數(shù)字電視容易實(shí)現(xiàn)加密、 加擾， 便于開展各類收費(fèi)業(yè)務(wù)。 圖8-1是數(shù)字電視廣播系統(tǒng)方框圖， 系統(tǒng)由信源編碼、 多路復(fù)用、 信道編碼、 調(diào)制、 信道和接收機(jī)六部分組成。 信源編碼是對視頻、 音頻、 數(shù)據(jù)進(jìn)行的編碼， 第6章中的圖像壓縮編碼都屬于信源編碼，數(shù)字電視按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)（詳見6.3.6節(jié)）進(jìn)行信源編碼， 輔助數(shù)據(jù)可以是獨(dú)立的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)， 也可以是和視頻、 音頻有關(guān)的數(shù)據(jù)， 如字幕等。 信源編碼是為了提高數(shù)字通信傳輸效率而采取的措施， 是通過各種編碼盡可能地去掉信號中的冗余信息， 以降低傳輸速率和減少傳輸頻帶寬度。 多路復(fù)用是將視頻、 音頻和數(shù)據(jù)等各種媒體流按照一定的方法復(fù)接成一個(gè)單一的數(shù)據(jù)流。 信道編碼是指糾錯(cuò)編碼， 是為提高數(shù)字通信傳輸?shù)目煽啃远扇〉拇胧?為了能在接收端檢測和糾正傳輸中出現(xiàn)的錯(cuò)誤， 在發(fā)送的信號中增加一部分冗余碼， 因此信道編碼增加了發(fā)送信號的冗余度， 它是以犧牲信息傳輸?shù)男蕘頁Q取可靠性的。 數(shù)字通信系統(tǒng)是達(dá)到高效率和可靠性的最佳折衷， 信源編碼和信道編碼都是必不可少的處理步驟。 調(diào)制是根據(jù)傳輸信道的特點(diǎn)采用的效率較高的信號調(diào)制方式。 信道有衛(wèi)星信道、 有線電視信道和地面廣播信道等。 衛(wèi)星廣播著重于解決大面積覆蓋的問題。 有線電視廣播著重于解決城鎮(zhèn)等人口居住稠密地區(qū)“信息到戶”的問題。 而地面無線廣播由于其所獨(dú)具的簡單接收和移動(dòng)接收的能力， 能夠滿足現(xiàn)代信息化社會(huì)“信息到人”的基本需求。 接收機(jī)包括解調(diào)、 信道解碼、 解復(fù)用、 視音頻解壓縮、 顯示格式轉(zhuǎn)換等。 數(shù)字電視分為標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視和高清晰度電視。 標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV， Standard Definition Television)是指質(zhì)量相當(dāng)于目前模擬彩色電視系統(tǒng)(PAL、 NTSC、 SECAM)的數(shù)字電視系統(tǒng)， 也稱為常規(guī)電視系統(tǒng)。 其來源是ITU-R 601 標(biāo)準(zhǔn)的4∶2∶2的視頻， 經(jīng)過某些數(shù)據(jù)壓縮處理后所能達(dá)到的圖像質(zhì)量， 清晰度約為500電視線。 高清晰度電視(HDTV， High Definition Television)是指水平清晰度和垂直清晰度大約為目前模擬彩色電視系統(tǒng)的2倍， 寬高比為16∶9的數(shù)字電視系統(tǒng)。 根據(jù)ITU的定義， 一個(gè)具有正常視覺的觀眾在距離高清晰度電視機(jī)大約是顯示屏高度3倍的地方所看到的圖像質(zhì)量應(yīng)與觀看原景象或表演時(shí)所得到的印象相同。 8.1.2 信道編碼 1. 信道編碼的一些基本概念 (1) 分組碼和卷積碼 在分組碼中， 編碼后的碼元序列每n位為一組， 其中k位是信息碼元， r位是附加的監(jiān)督碼元， r=n-k， 通常記為(n， k)。 分組碼的監(jiān)督碼元只與本碼組的信息碼元有關(guān)。 卷積碼的監(jiān)督碼元不僅與本碼組的信息碼元有關(guān)， 還與前面幾個(gè)碼組有約束關(guān)系。 (2) 線性碼和非線性碼 若信息碼元與監(jiān)督碼元之間的關(guān)系是線性的， 即滿足一組線性方程， 稱為線性碼； 反之， 兩者若不滿足線性關(guān)系， 則稱為非線性碼。 (3) 系統(tǒng)碼和非系統(tǒng)碼 在編碼后的碼組中， 信息碼元和監(jiān)督碼元通常都有確定的位置， 一般信息碼元集中在碼組的

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