数字电视的技术相关词条.docx
《数字电视的技术相关词条.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数字电视的技术相关词条.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数字电视的技术相关词条
广播电视小知识
数字电视：
数字电视（DigitalTV）是指从电视信号的采集、编辑、传播、接收和存储整个广播链路数字化的数字电视广播系统。
数字电视利用MPEG标准中的各种图像格式，把现行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到大约4.69—21Mbps，其图像质量可以达到电视演播室的质量水平，胶片质量水平，图像水平清晰度达到500—1200线以上，并采用AC—3声音信号压缩技术，传输5.1声道的环绕声信号。
数字电视分类
数字电视按图像清晰度分类，可分为数字高清晰度电视（HDTV）、数字标准清晰度电视（SDTV）和数字普通清晰度电视（LDTV）三种。
HDTV的图像水平清晰度大于800线，图象质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平；SDTV的图像水平清晰度大于500线，主要是对应现有电视的分辨率量级，其图象质量为演播室水平；LDTV的图像水平清晰度为200-300线，主要是对应现有VCD的分辨率量级，我们目前华数有线数字电视传送的节目就属于标准清晰度电视（SDTV），简称为数字标清。
数字电视分类
按信号传输方式数字电视可分为地面无线传输数字电视（地面数字电视）、卫星传输数字电视（卫星数字电视）、有线传输数字电视（有线数字电视）三类，我们北高峰发射台发射的CH14和CH33的节目就属于地面数字电视。
数字电视的信源编码
一个完整的数字电视系统包括数字电视信号的产生、处理、传输、接收和重现等诸多环节。
数字电视信号在进入传输通道前的处理过程一般如图1所示：
电视信号在获取后经过的第一个处理环节就是信源编码。
信源编码是通过压缩编码来去掉信号源中的冗余成分，以达到压缩码率和带宽，实现信号有效传输的目的。
信道编码是通过按一定规则重新排列信号码元或加入辅助码的办法来防止码元在传输过程中出错，并进行检错和纠错，以保证信号的可靠传输。
信道编码后的基带信号经过调制，可送入各类通道中进行传输。
目前数字电视可能的传输通道包括卫星，地面无线传输和有线传输等。
为了减少信源输出符号序列中的剩余度、提高符号的平均信息量，对信源输出的符号序列所施行的变换。
具体说，就是针对信源输出符号序列的统计特性来寻找某种方法，把信源输出符号序列变换为最短的码字序列，使后者的各码元所载荷的平均信息量最大，同时又能保证无失真地恢复原来的符号序列。
信道编码：
一种为了提高通信系统可靠性而对传输信号进行的编码，信道编码又称差错控制。
为确保数字信息传输的可靠性,在要传送的数字信息中,人为按照一定的规则加进冗余,称为信道编码。
当传输过程中出现差错时,在信道解码的过程中可以发现并纠正差错,恢复出正确的数据序列。
信道编码是数字广播电视信号传输的重要环节。
正交频分复用（OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）：
OFDM（正交频分复用）技术实际上是MCM（Multi-CarrierModulation，多载波调制）的一种。
其主要思想是，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰（ICI）。
每个子信道上的信号带宽小于信道的相关带宽，因此每个子信道上的可以看成平坦性衰落，从而可以消除符号间干扰。
而且由于每个子信道的带宽仅仅是原信道带宽的一小部分，信道均衡变得相对容易。
目前，我们CH16国标数字电视DMB－TH就是采用这种技术进行调制发射的。
电视发射调制：
电视发射调制就是对信号源的信息进行处理，使其变为适合于信道传输的形式的过程。
一般来说，信号源含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。
基带信号往往不能作为传输信号，因此必须把基带信号转变为一个相对基带频率而言频率非常高的信号以适合于信道传输。
调制是通过改变高频载波的幅度、相位或者频率，使其随着基带信号幅度的变化而变化来实现的。
而解调则是将基带信号从载波中提取出来以便预定的接收者（也称为信宿）处理和理解的过程。
模拟电视：
图象信号的产生、传输、处理到接收机的复原，整个过程几乎都是在模拟体制下完成的。
其特点是采用时轴取样，每帧在垂直方向取样，以幅度调制方式传送电视图象信号。
为降低频带，同时避开人眼对图象重现的敏感频率，将1帧图象又分成奇、偶两场扫描。
传统的模拟电视存在易受干扰、色度畸变、亮色串扰、行串扰、行蠕动、大面积闪烁、清晰度低和临场感弱等缺点。
我们北高峰发射台是在1977年开始正式进行电视信号发射的。
20世纪80年代，在德国出现了数字电视接收机，从而揭开了数字电视的帷幕。
电视发射机 ：
把电视图像和伴音信号转变成可供天线向空间辐射电磁波的强力射频电流的电子装备，包括激励器、图像功放、伴音功放和双工器等。
电视图像和伴音信号经激励器预处理放大后，分别在视频功放和伴音功放中放大，两者通过双工器组合成射频电流。
这种图像和伴音分开放大的发射机称为双通道电视发射机。
北高峰发射台电视机房里的CH22、CH28的R/S发射机和CH4、CH6的Harris发射机是属于双通道发射机。
反之则是单通道发射机，北高峰发射台4台北京广播器材电子科技公司生产的发射机都是单通道发射机。
发射机除有主要的电路系统,还有电源、控制和冷却系统,发射机的功率范围大致为：
甚高频（VHF）从几瓦到几十千瓦；超高频（UHF）功率要大些，从几十瓦到一、二百千瓦；我们发射台的发射机主要有10KW和5KW两种。
电视发射天线 ：
把电视发射机产生的强力射频电流转换为向空间辐射的电磁波的系统。
电视发射天线一般装在高铁塔上，或把铁塔架在高山或高楼顶上，以增大覆盖面积。
通常还用增加辐射单元层数来增强水平方向的辐射场强，以提高全向天线的增益。
有时也用定向发射天线，即在一个或某几个特定方向上加强辐射而在其他方向减弱辐射，以进一步提高天线增益和对不同地区进行有选择的广播覆盖。
频率响应：
频率响应是电视发射机和调频发射机中一个非常重要的指标，它代表系统对正弦信号的稳态响应特性。
稳态是系统的运动在过渡过程结束后的状态。
系统的频率响应由幅频特性和相频特性组成。
幅频特性表示增益的增减同信号频率的关系；相频特性表示不同信号频率下的相位畸变关系。
根据频率响应可以比较直观地评价系统复现信号的能力和过滤噪声的特性。
电视发射机的特点:
1）残留边带幅度调制。
所谓残留边带幅度调制是在双边带调制基础上，设计适当的输出滤波器使信号的一个边带频谱成分完全保留，而另一个边带频谱成分小部分保留。
主要优点有以下几点：
①既有效地压缩了信号的带宽，又可保证接收的电视图像基本上没有失真。
②可以减少正交失真和群时延失真对图像的影响。
③使整个收发系统的电路设备简化。
2）固定黑色电平。
为了保证电视图像的质量，要采取强迫手段固定黑色电平，即采用箝位电路来实现。
固定黑色电平不仅可以恢复图像的直流电平，还能消除低频干扰，还可以提高放大管的利用率，增大输出功率。
3）工作在超短波波段。
只能靠空间波传播，以直线方式传播，所以传播距离有限。
4）调制极性。
采用负极性调制。
相对于正极性调制来说，负级性调制可以提高发射机的效率和输出功率，更容易克服干扰的影响，更容易实现自动增益控制。
5）伴音采用调频方式。
带宽为250KHZ，最大频偏±50KHZ，
电视发射机的发展趋势
电视发射机的发展趋势总的来说是向适应于数字电视的方向发展，主要表现在：
1）单通道化
数字电视对电视发射机提出了更高的要求，一是要求功率放大器具有更好的线性指标，二是采用共同放大方式。
单通道发射机为将来的数字化改造减少了工作量。
2）固态化
固态化大大提高了发射机的可靠性，大功率高线性的功率晶体管是固态化的技术基础。
预加重技术和去加重技术
在电视的声音广播和调频广播中，对音频信号的处理都使用了预加重和去加重技术，目的是为了提高整个系统在还原音频信号时的信噪比。
对于调频调制方式，调制指数M为
M=⊿f/F
⊿f为调频波最大允许频偏，F是调制信号最高频率。
在实际广播中，信号是从30HZ~15KHZ，低音和中音成分比较强，高音成分比较弱。
这样使得高音的调制系数减少，高音频段的信噪比下降。
为了解决这个问题，应当将声音信号中的高音成分有意识地预先加以提升，即利用提高高音频成分调制系数的办法来补偿因上述原因造成的M的下降。
这种在发射端采取的措施称为预加重技术。
相应的在接收端对声音信号的高频成分进行相应的衰减，这种处理技术叫去加重技术。
功率合成与分配
所谓功率合成是指利用二个以上的功率放大器，同时对输入的射频信号进行功率放大，然后利用合成网络将各个功率放大器输出功率相加，得到总的输出功率。
为了实现功率合成，还需要将输入的射频信号均匀地、互不影响地分配给几个晶体管功率放大器，使每个放大器获得大小相等，相位相同、相反或相差90°的分信号，实现这一功能的就是功率分配网络。
这两种网络的结构形式是相同的，通常称它们为混合网络。
电视发射机主要应用的几种混合网络
1）传输线变压器混合网络。
多用于短波和VHF频段，且功率等级不太大的场合。
2）定向耦合器混合网络。
该网络最主要的优点是能提供良好的宽带匹配。
3）隔离式混合网络。
隔离式混合网络的优点是可对晶体管提供可靠的稳定负载，并起到抗负载失配的保护作用，功率容量较高，特别适用于高功率级的功率合成，缺点是插入损耗较大，价格较高。
4）威尔逊合成网络
5）同相环行合成网络。
美国哈里斯公司采用的就是这个合成方式。
最大优点是可以扩展为任意数目的功率合成。
当合成器的电缆出现故障时，用户可以自行修理。
6）1/4波长传输线同相合成网络
直播卫星
直播卫星（DBS）是利用工作在专用卫星广播频段的广播卫星，将电视节目直接送到家庭的一种广播方式。
又称卫星直接到户（DTH）。
在技术上，直播卫星采取了两项措施：
1）使用Ku波段。
2）采用大功率的卫星转发器。
由于直播卫星的等效全向功率可达60DBW，用户使用0.5米口径的天线就可以很好的接收节目。
卫星电视直播是解决覆盖问题的最有效、先进、便捷的途径，代表了卫星广播技术发展的方向。
数字微波通信的优点
数字信号可以逐站再生，适宜高质量的长距离传输。
抗干扰性强，有利于设备的全固态化，可以增加设备的可靠性。
扩大传输容量。
更便于和各种数字化终端设备接口，提高传输质量和效率。
高速大容量数字微波传输的一整套技术可以与光纤技术直接相沟通，便于组成综合业务数字通信网。
保密性强，具有很强的抗灾能力。
FM立体声广播立体声信号的产生流程
1、将L（左声道）和R信号（右声道）进行叠加（即L+R）我们称这种和信号为M信号；将L信号与R信号相减即L-R，我们称这种信号为S信号，如图。
2、将S信号调制于38KHZ的副载波（调幅制AM），调制后再将38KHZ的已调波通过一个称为平行器的将38KHZ副载波抑制掉，仅留下38KHZ已调波的上下边带分量。
将S信号进行这样的处理目的是使S信号变成±S（如图2）。
抑制副载波的目的是因为调幅波在能量的角度上看载频占有最大的能量，而边频幅度（上下边带）不超过载频幅度的1/2，也就是说，边频能量最多只有载波的50%，当调制度达到100%时边频的能量一共只占1/3。
但是，信息是靠边带来传送的，所以幅度恒定的副载波是无用的，将它抑制掉这对提高信噪比和节约发射机的发射功率都有好处。
在接收端就必须要将抑制了的38KHZ载波信号进行恢复才能正确解调出S信号，而且恢复的38KHZ载波信号必须要和发射端的38KHZ在相位上保持一致。
那末我们采用的办法是在发射端发送一个导频控制信号此信号用以在接收机中从新建立38KHZ的副载波。
3、将L+R信号和上下边带信号与19KHZ导频信号同时加到环形调制器中进行混合叠加成为立体声复合信号。
4、将立体声复合信号与主载波（88～108MHZ）以FM方式进行调制后发射出去。
FM立体声信号的接收解码
立体声信号的主要部分是差信号±S，在单声道接收机中此信号被去加重电路滤除了，在立体声解码中就必须依靠S信号，将S信号和M信号相加减来获得L、R信号。
M+S=（L+R）+（L-R）=2L、M-S=（L+R）-（L-R）=2R。
立体声解码电路是通过一个19KHZ倍频电路和环形检波器来实现以上的功能。
调频同步广播
调频同步广播是用同一载波频率、同一节目源，按中小功率多布点的方法，实现广阔地域无缝隙同步覆盖的广播技术。
顾名思义广播同步就是两台以上调频发射机使用同一载频，广播同一节目，在交叠覆盖区内，实现近于无干扰接收的系统。
总的要求：
同频、同相、同调制度和一定的场强。
我们FM93MHz浙江交通之声就是全省覆盖的同步广播节目。
全省范围内北高峰发射台是主发射点和其它20？
？
？
多个覆盖点组成的同步广播网。
为什么业余无线电爱好者叫HAM?
根据英文版的《郎曼当代英语词典》解释单词“HAM”时有一条为“APERSONWHORECEIVESAND/ORSENDSRADIOMESSAGESUSINGHISOWNAPPARATUS。
”（用自己的设备接收和（或）发射无线电信息的人）这个定义实际上就是业余无线电爱好者，因此英语“RADIOAMATEUR”和“HAM”的意思完全一样。
另外，“HAM”一词又有“火腿”的意思，所以，我国的业余无线电爱好者有时也风趣地自称为“火腿”。
另外，AMATEURRADIO=RADIOAMATEUR
英语“AMATEURRADIO”的意思是业余无线电，那么“RADIOAMATEUR”的意思也是业余无线电吗？
不是的。
英语的单词同中文的词一样，具有双重性或多重性。
“AMATEUR”这个词作为形容词时译为业余的，而作为名词时则应译为业余爱好者。
从词性上看，“RADIOAMATEUR”中的“AMATEUR”是名词，所以应译为业余无线电爱好者。
无线电广播电视发射频率分布表
广播（radiobroadcasting）
广播是通过无线电波或导线传送声音、图像的新闻传播工具。
通过无线电波传送节目的称无线广播，通过导线传送节目的称有线广播。
广播诞生于20世纪20年代。
世界上第一座领有执照的电台，是美国匹兹堡KDKA电台，于1920年11月2日正式开播。
中国的第一座广播电台建于1923年，是外国人办的。
中国人民广播事业创建于1940年12月，即中央人民广播电台的前身——延安新华广播电台。
广播的优势是对象广泛，传播迅速，功能多样，感染力强；短处是一瞬即逝，顺序收听，不能选择，语言不通则收听困难。
使载波振幅按照调制信号改变的调制方式叫调幅。
经过调幅的电波叫调幅波。
它保持着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和信号波形相似。
调幅波的振幅大小，由调制信号的强度决定。
调幅波用英文字母AM表示。
使载波频率按照调制信号改变的调制方式叫调频。
已调波频率变化的大小由调制信号的大小决定，变化的周期由调制信号的频率决定。
已调波的振幅保持不变。
调频波的波形，就像是个被压缩得不均匀的弹簧，调频波用英文字母FM表示。
无线电广播的初次使用
1906年圣诞节前夕的一天晚上，大约8点钟时间，新英格兰附近几艘轮船上的无线电报务员突然从耳机里听到一个男人的说话声，讲的是《圣经》“路加福音”中的圣诞故事。
接着耳机中又传来一首优美的小提琴曲和祝大家圣诞快乐的声音。
几分钟后，声音消失了，耳机里重新响起莫尔斯电码那熟悉的滴答声。
这意外的声音使收听到它的无线电报务员既惊异又兴奋，他们谁也没有想到，这是世界上第一次无线电广播，主持这次历史性广播的是美籍加拿大发明家费森登。
自此以后，一个新的通讯时代便开始了。
数字音频：
它是指一个用来表示声音强弱的数据序列，由模拟声音经抽样、量化和编码后得到的。
简单地说，数字音频的编码方式就是数字音频格式，我们所使用的不同的数字音频设备一般都对应着不同的音频文件格式。
数字音频以音质优秀、传播无损耗、可进行多种编辑和转换而成为主流，并且应用于各个方面。
常见的数字音频格式有：
1．WAV格式，是微软公司开发的一种声音文件格式，也叫波形声音文件，是最早的数字音频格式，被Windows平台及其应用程序广泛支持。
2．MIDI又称作乐器数字接口，是数字音乐/电子合成乐器的统一国际标准。
3．大家都很熟悉CD这种音乐格式了，扩展名CDA，其取样频率为44.1kHz，16位量化位数，跟WAV一样，但CD存储采用了音轨的形式，又叫“红皮书”格式，记录的是波形流，是一种近似无损的格式。
4．MP3全称是MPEG-1AudioLayer3，它在1992年合并至MPEG规范中。
MP3能够以高音质、低采样率对数字音频文件进行压缩。
它能够在音质丢失很小的情况下（人耳根本无法察觉这种音质损失）把文件压缩到更小的程度。
5．WMA（WindowsMediaAudio）是微软在互联网音频、视频领域的力作。
WMA格式是以减少数据流量但保持音质的方法来达到更高的压缩率目的，其压缩率一般可以达到1:
18。
6．MP4采用的是美国电话电报公司（AT&T）所研发的以“知觉编码”为关键技术的a2b音乐压缩技术，由美国网络技术公司（GMO）及RIAA联合公布的一种新的音乐格式。
MP4的压缩比达到了1:
15，体积较MP3更小，但音质却没有下降。
7．QuickTime是苹果公司于1991年推出的一种数字流媒体，它面向视频编辑、Web网站创建和媒体技术平台，QuickTime支持几乎所有主流的个人计算平台，可以通过互联网提供实时的数字化信息流、工作流与文件回放功能。
8．DVDAudio是新一代的数字音频格式，与DVDVideo尺寸以及容量相同，为音乐格式的DVD光碟，取样频率为“48kHz/96kHz/192kHz”和“44.1kHz/88.2kHz/176.4kHz”可选择，量化位数可以为16、20或24比特，它们之间可自由地进行组合。
9．MD（MiniDisc）是Sony公司产品。
MD可以在一张小小的盘中存储60～80分钟采用44.1khz采样的立体声音乐，采用了ATRAC算法（自适应声学转换编码）压缩音源。
10．RealAudio是由RealNetworks公司推出的一种文件格式，最大的特点就是可以实时传输音频信息，尤其是在网速较慢的情况下，仍然可以较为流畅地传送数据，因此RealAudio主要适用于网络上的在线播放。
杜比数字（DolbyDigital）
“杜比数字（DolbyDigital）是杜比数字（AC-3）音频编/解码技术在DVD及DTV这类消费类格式的应用。
在不断的发展普及过程中，DolbyDigital最终定型为5.1声道模式，这也是目前大多数家庭影院或者PC多媒体桌面影院所支持的标准。
杜比数字能够提供了五个全频带声道，其中包括左、中、右屏幕声道，独立的左环绕及右环绕声道以及一个独立的用于增强低音效果的“.1”声道，而中置声道很多时候也被用于强化对白，而环绕声道主要用于营造整体声场的立体感。
DolbyDigital首先被应用于电影音效，而后DolbyDigital又被应用在DVD影碟中，成为家庭影院系统的组成部分。
它已经成为应用面最为广泛的环绕音频标准，大部分DVD节目都支持这个最基本的环绕音频格式。
杜比数字环绕EX（DolbyDigitalSurroundEX）
是在杜比数字（DolbyDigital）标准上加入了第三个环绕声道。
第三个环绕声道被解码之后，通过影院或家庭影院系统中设置在观众座位正后方的环绕声扬声器来播放（也被称为后中置），而左/右环绕声道音频信息则通过设置在座位左右方的环绕声扬声器来播放。
考虑到系统的兼容性，这个后中置声道经矩阵编码后录制在常规的5.1系统的左/右环绕声轨中，这样当影片在常规的5.1系统的影院系统播放时就不会发生信息丢失的现象。
杜比数字环绕EX（Dolby®DigitalSurroundEX）的优势在于加入了新的环绕声道，从而使得后方声音效果得到较大的改善。
目前已经有越来越多的高质量DVD影碟开始支持这个全新的标准。
AC-3的编解码技术简介
AC-3是在AC-1和AC-2基础上发展起来的多通道编码技术，保留了原AC-2中如窗函数处理、指数变换编码、自适应比特分配等许多特点，还新增了运用立体声多声道的编码技术策略的coupling和rematrix算法。
一般而言，立体声的左声道和右声道的信号在听觉上十分相似，存在着许多重复的冗余信息，将这两个声道的信号联合起来加以编码，便可除去冗余的信号且不会影响原来的音质。
AC-3输入PC声音数据，输出压缩后的数码流。
编码的第一步是，运用TDAC（TimeDomainAliasingCancellation）滤波器把时域内的PC取样数据变换成频域内成块的一系列变换系数，每个变换系数以二进制指数形式表示，即由一个指数和一个尾数构成。
指数部分经编码后构成了整个信号大致的频谱，又被称为频谱包络。
用频谱包括和遮蔽由线的相关性决定每个尾数的比特分配。
由于比特分配中采用了前/后向混合自适应比特分配以及公共比特池等技术，因而可使有限的码率在各声道之间、不同的频率分量之间获得合理的分配；在对尾数的量化过程中，可对尾数进行抖晃处理，抖晃所使用的伪随机数生器的可在不同的平台上获得相同的结果。
最后由六个块的频谱包络、粗量化的尾数及相应的参数组成AC-3数据帧格式，连续的帧汇成数码流输出。
由时域变换到频域的块长度的选择是指数变换编码的基础。
在AC-3中定义了两种长度切换，一种是512个样值点的长块，一种是256个样值点的短块。
在信号频谱分析时，对要处理的声道信号块区截取得越长越好，这样可以得到较好的频率分辨力，同时也能得到较高的编码效率。
但是较长的数据块可能包含了一些不同一些可能被识别的噪音，如pre-echo。
也就是说人耳因时间和频率上存在的遮蔽效应在进行指数变换编码时是有矛质的，不能同时兼顾，必须统筹处理。
对于稳态信号，其频率随时间变换缓慢，为提高编码效率，要求滤波器组有好的频率分辨力，即要求一个长区块；而对于快速变化的信号，则要求好的时间分辨力，即要求一个短区块。
在编码器中，输入信号在经过3Hz高通滤波器去除直流成分后，再经过一个8kHz的高通滤波器取出高频成分，用其能量与预先设定的阈值相比较，以检测信号的瞬变情况。
AC-3采用基于改良离散余弦变换（MDCT）的自适应变换编码（ATC）算法。
虽然在AC-3标准中定义了MDCT变换，但是实际采用一个N/4点的IFFT（快速傅立叶变换），再加上两个简单的Pre-IFFT和Post-IFFT作为调整，以实现一个N点的IMDCT变换。
ATC算法的一个重要考虑是基于听觉遮蔽效应的临界频带理论，即在临界频带内一个声音对另一个声音信号的遮蔽效应最明显。
因此，划分频带的滤波器组要有足够迅速的频率响应，以此保证临界频带外的噪声衰减足够大，使时域和频率内的噪声限定在遮蔽阈值以下。
在AC-3编码器的比特分配技术中，采用了应用广泛的前向和后向自适应比特分配法则。
前向自适应方法是编码器计算比特分配，并把比特分配信息明确地编入数据比特流中，其特点是在前端编码过程中使用听觉模型，因此修改模型对接收侧解码过程没有影响；其缺点是降低编码效率，因为要传送比特分配信息而占用了一部分有效比特。
后向自适应方法没有得到编码器明确的比特分配信息，而是从数码流中产生比特分配信息，优点是不占用有效比特，因此有更高的传输效率。
其缺点是要从接收的数据中计算比特分配。
此外，解码器的算法也会随着编码器听觉模型的改变而改变。
AC-3采用混合前向/后向自适应比特分配，在提高码率和降低成本间取得了平衡。
AC-3解码器的解码原理基本上是编码的逆向过程，首先解码器必须与编码数据流同步
升级会员 