《数字电视基础知识》PPT课件.ppt

数字电视基础知识 ,内容提要, 数据压缩技术 MPEG-2 DVB,压缩分类,数据压缩技术,无失真压缩 用于文本压缩、要求无失真的静止图象压缩对一般图象的压缩比不大于2 高保真压缩 用于要求较高的医学、军事、航天等领域，一般压缩比不大于10 大压缩比压缩 用于运动图象、数据库数据存储等领域，一般压缩比在20倍以上,数据压缩技术简介,压缩的可行性 统计的冗余(数学意义上的冗余) 感知能力的局限(心理学意义上的冗余) 运动图象中的冗余 空间上的冗余 时间上的冗余 压缩的极限 数学上：信息熵 差别的感受性：韦伯定律、心理学模型,数据压缩技术,真彩色图象,256色图象,感知能力限制(1),数据压缩技术,真彩色图象,256色1/4采样率图象,感知能力限制（2）,数据压缩技术,主流压缩方法,预测 一维：DPCM 二维：块预测、模型匹配 变换编码(FFT、DCT、Wavelet等) 量化(标量、矢量、LZW) 统计编码 Huffman、算术编码 分形,数据压缩技术,预测技术,缩小了值的范围 压缩效果依赖于预测模型和量化技术 一维信号预测：f(t)=g(t)+e(t) f(t)输入信号 g(t)预测信号 e(t)误差值 对输入信号的编码转化为对误差的编码,数据压缩技术,预测技术(2),二维信号预测：,A,B,C,D,X,前一行,当前行,三维信号预测：,运动向量,数据压缩技术,变换编码,选择正交变换，频率分辨率换取空间分辨率 常用的变换编码FFT,DCT,Wavelet,哈德码 易于快速计算,数据压缩技术,量化(1),0,m,7 6 5 4 3 2 1,标量量化,数据压缩技术,量化(2),720X576图象有414720个象素 24bits真彩色可以表达16777216个不同颜色,数据压缩技术,统计编码,5个不同事件W1,W2,W5,需要3bits,平均码长=0.6*1+0.2*2+0.1*3+0.05*4+0.05*4=1.7bits,数据压缩技术,内容提要,数据压缩技术 MPEG-2 DVB,MPEG的沿革,从JPEG到MPEG 1993年通过MPEG-1标准(ISO-11172)，目标是支持VHS分辨率水平的数字节目传输、存储和播放 1994年通过MPEG-2标准(ISO-13818)，目标是支持从VHS分辨率水平直至高清晰度电视水平的传输、存储和播放 1999年通过MPEG-4标准 正在制定MPEG-7、MPEG21标准,MPEG-2,MPEG-2标准的组成,系统(ISO 13818-1) 视频(ISO 13818-2) 音频(ISO 13818-3),MPEG-2,MPEG-2系统,通用的码流传输和存储机制 允许定义私有数据、支持扩展 系统流分类 节目流考虑很好的信道条件，误码损失较大 传输流考虑较差的信道条件，误码损失较小,MPEG-2,MPEG-2视频,算法的易实现与效果的折衷 考虑了与MPEG-1的兼容性 针对不同应用分成不同的类(Profile)和级(Level),MPEG-2,MPEG-2音频,支持5.1路声道 支持多语种 压缩方法 采用心理学模型 利用子带编码 利用差帧 非均匀量化,MPEG-2,MPEG-2适用范围,作用 框架 压缩方法 传输 广播（音、视频） 交互(电视会议、点播服务) 存储 存储媒体、图象数据库,MPEG-2,MPEG-2批判,商业利益的折衷 技术手段的迁就 图象只是二进制串缺乏理解、难以交互 压缩比远未到达理论、技术的极限8X8 DCT、有限范围ME,MPEG-2,内容提要,数据压缩技术 MPEG-2 DVB,DVB标准概况,DVB,DVB,我国目前数字卫星压缩电视节目现状,DVB,DVB标准的组成,DVB,DVB标准的组成(续1),DVB,DVB标准的组成(续2),DVB,DVB标准的组成(续3),ETS 300 748 Digital broadcasting systems for television, sound and data services; Framing structure, channel coding and modulation for Multipoint Video Distribution Systems at 10 GHz and above ETS 300 749 Digital broadcasting systems for television, sound and data services; Framing structure, channel coding and modulation for Multipoint Video Distribution Systems below 10 GHz,DVB,DVB标准的组成(续4),ETR 154 Digital broadcasting systems for television; Implementation guidelines for the use of MPEG-2 systems; Video and audio in satellite and cable broadcasting applications ETR 290 Measurement guidelines for DVB systems prEN 50201 Interface for DVB-IRDs,DVB,DVB标准的组成(续5),ETR 289 Digital Video Broadcasting (DVB); The Common Scrambling system description TS 101 197 Digital Video Broadcasting (DVB); Technical specification of SimulCrypt in DVB systems prEN 50221 Common Interface Specification for Conditional Access and other Digital Video Broadcasting Decoder Applications,DVB,DVB标准的组成(续6),prTS 101 192 Digital Video Broadcasting (DVB); Specification for the transmission of data services in DVB bitstreams prEN 50083-9 Interfaces for CATV/ SMATV Headends and similar Professional Equipment prETS 300 743 Digital broadcasting systems for television, sound and data services; Subtitling systems,DVB,DVB标准的组成(续7),ETS 300 800 Digital Video Broadcasting (DVB); DVB interaction channel for Cable TV distribution system (CATV) ETS 300 801 Digital Video Broadcasting (DVB); DVB interaction channel through the Public Switched Telecommunications System (PSTN) / Integrated Services Digital Network (ISDN),DVB,DVB标准的组成(续8),ETS 300 802 Digital Video Broadcasting (DVB); Network Independent Protocols for DVB Interactive Services ETS 300 803 Digital Video Broadcasting (DVB); DVB interaction channel for Satellite Master Antenna TV distribution systems (SMATV),DVB,DVB标准的组成(续9),ETS 300 813 Interfacing to PDH networks ETS 300 814 Interfacing to SDH networks ETS 300 815 DVB interfaces to ATM networks,DVB,DVB标准的组成(续10),ETSI TS 101 812 Multimedia Home Platform Specification 1.0,DVB, DVB-SI ,概述,SI-Service Information 前端系统提供服务、事件信息的渠道 接收端根据该信息进行自动配置 兼容PSI，比PSI提供更多的信息 调谐、信道解码等 提供一种实现EPG的方式,Bouquet,Satellite,Transponder 1,Transponder 2,Transponder 3,Transponder T,Cable,Channel 1,Channel 2,Channel C,Terrestrial,Channel 1,Channel 2,Channel C,Service 1,Service 2,Service 3,Service S,Video,Audio 1,Audio 2,Data,Service 1,Service 2,Service S,Service 1,Service 2,Service S,Networks,Multiplexes,Service,Components,相关标准,1 ISO/IEC 13818-1: “Information Technology - Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Recommendation H.222.0 (systems)“. 2 ISO 3166: “Codes for the representation of names of countries“. 3 ISO 639.2: “Code for the representation of names of languages“. 4 EBU SPB 492 (1992): “Teletext specification (625 line Television Systems)“.,相关标准（续）,5 ISO 8859: “Information processing - 8-bit single-byte coded graphic character sets, Latin alphabets“. 6 ETR 162: “Digital Video Broadcasting (DVB); Allocation of Service Information (SI) codes for DVB systems“. 7 ETR 211: “Digital Video Broadcasting (DVB); Guidelines on implementation and usage of Service Information (SI)“.,相关标准（续）,8 ISO/IEC 10646-1: “Information Technology - Universal Multiple-Octet Coded Character Set (UCS) - Part 1: Architecture and Basic Multilingual Plane“. 9 ISO/IEC 6937: “Information Technology - Coded graphic character set for text communication Latin alphabet“. 10 ETR 289: “Digital Video Broadcasting (DVB); Support for use of scrambling and Conditional Access (CA) within digital broadcasting systems“.,相关标准（续）,11 IEC CD-100C/1883: Parts 1 and 4 “Digital Interface for Consumer Electronic Audio/Video Equipment“. 12 ETR 154: “Digital Video Broadcasting (DVB); Implementation guidelines for the use of MPEG-2 Systems, Video and Audio in satellite, cable and terrestrial broadcasting applications“. 13 IEEE 1394: “High Performance Serial Bus“.,服务信息描述-PSI,四种类型的表构成PSI信息，PSI信息是复用器必须的信息 PAT 节目关联表 节目入口点、索引 CAT 条件接收表 PMT 节目映射表 节目、服务及PCR和PID的对应关系 NIT 网络信息表,服务信息描述-SI,下面的9个表是DVB扩展的进一步对服务和事件进行描述 BAT 服务花束（Bouquet）关联表 给出花束名和服务列表 SDT 服务描述表 对服务的描述-服务名、服务提供商 EIT事件信息表 描述事件的名、开始时间、长度 不同的事件可用不同的描述子,服务信息描述-SI（续）,RST 事件运行状态表 TDT 当前时间和日期的信息描述表 TOT 当前时间和当地时间的时差信息表 ST 填充表 SIT 可选信息表（存储时用） DIT 断续信息表（存储时用）,服务信息表,所有的表都以数据段的形式插入TS流中 不是任何TS需要所有的表 除EIT表外，其他所有的表不能被加密 段做为语法语义结构将SI表映射到TS流中 SI的语法结构应符合MPEG2中定义的私用段的语法,SI表的PID分配,PAT CAT TSDT reserved NIT, ST SDT, BAT, ST EIT, ST RST, ST TDT, TOT, ST network synchronization reserved for future use DIT SIT,0x0000 0x0001 0x0002 0x0003 to 0x000F 0x0010 0x0011 0x0012 0x0013 0x0014 0x0015 0x0016 to 0x001D 0x001E 0x001F,table_id的分配,0x00 program_association_section 0x01 conditional_access_section 0x02 program_map_section 0x03 transport_stream_description_section 0x04 to 0x3F reserved 0x40 network_information_section - actual_network 0x41 network_information_section - other_network 0x42 service_description_section - actual_transport_stream 0x43 to 0x45 reserved for future use 0x46 service_description_section - other_transport_stream 0x47 to 0x49 reserved for future use 0x4A bouquet_association_section 0x4B to 0x4D reserved for future use 0x4E event_information_section - actual_transport_stream, present/following 0x4F event_information_section - other_transport_stream, present/following,table_id的分配（续）,0x4F event_information_section - other_transport_stream, present/following 0x50 to 0x5F event_information_section - actual_transport_stream, schedule 0x60 to 0x6F event_information_section - other_transport_stream, schedule 0x70 time_date_section 0x71 running_status_section 0x72 stuffing_section 0x73 time_offset_section 0x74 to 0x7D reserved for future use 0x7E discontinuity_information_section 0x7F selection_information_section 0x80 to 0xFE user defined 0xFF reserved,NIT表的定义,network_information_section() table_id 8 uimsbf section_syntax_indicator 1 bslbf reserved_future_use 1 bslbf reserved 2 bslbf section_length 12 uimsbf network_id 16 uimsbf reserved 2 bslbf version_number 5 uimsbf current_next_indicator 1 bslbf section_number 8 uimsbf last_section_number 8 uimsbf reserved_future_use 4 bslbf network_descriptors_length 12 uimsbf for(i=0;iN;i+) descriptor() reserved_future_use 4 bslbf transport_stream_loop_length 12 uimsbf,NIT表的定义（续）,for(i=0;iN;i+) transport_stream_id 16 uimsbf original_network_id 16 uimsbf reserved_future_use 4 bslbf transport_descriptors_length 12 uimsbf for(j=0;jN;j+) descriptor() CRC_32 32 rpchof ,SDT表的定义,service_description_section() table_id 8 uimsbf section_syntax_indicator 1 bslbf reserved_future_use 1 bslbf reserved 2 bslbf section_length 12 uimsbf transport_stream_id 16 uimsbf reserved 2 bslbf version_number 5 uimsbf current_next_indicator 1 bslbf section_number 8 uimsbf last_section_number 8 uimsbf original_network_id 16 uimsbf reserved_future_use 8 bslbf,SDT表的定义（续）,for (i=0;iN;i+) service_id 16 uimsbf reserved_future_use 6 bslbf EIT_schedule_flag 1 bslbf EIT_present_following_flag 1 bslbf running_status 3 uimsbf free_CA_mode 1 bslbf descriptors_loop_length 12 uimsbf for (j=0;jN;j+) descriptor() CRC_32 32 rpchof ,EIT表的定义,event_information_section() table_id 8 uimsbf section_syntax_indicator 1 bslbf reserved_future_use 1 bslbf reserved 2 bslbf section_length 12 uimsbf service_id 16 uimsbf reserved 2 bslbf version_number 5 uimsbf current_next_indicator 1 bslbf section_number 8 uimsbf last_section_number 8 uimsbf transport_stream_id 16 uimsbf original_network_id 16 uimsbf segment_last_section_number 8 uimsbf last_table_id 8 uimsbf,EIT表的定义（续）,for(i=0;iN;i+) event_id 16 uimsbf start_time 40 bslbf duration 24 uimsbf running_status 3 uimsbf free_CA_mode 1 bslbf descriptors_loop_length 12 uimsbf for(i=0;iN;i+) descriptor() CRC_32 32 rpchof ,TDT表的定义,time_date_section() table_id 8 uimsbf section_syntax_indicator 1 bslbf reserved_future_use 1 bslbf reserved 2 bslbf section_length 12 uimsbf UTC_time 40 bslbf ,SI中用到的描述子和其Tag,network_name_descriptor 0x40 service_list_descriptor 0x41 stuffing_descriptor 0x42 satellite_delivery_system_descriptor 0x43 cable_delivery_system_descriptor 0x44 Reserved for future use 0x45 Reserved for future use 0x46 bouquet_name_descriptor 0x47 service_descriptor 0x48 country_availability_descriptor 0x49 linkage_descriptor 0x4A NVOD_reference_descriptor 0x4B time_shifted_service_descriptor 0x4C short_event_descriptor 0x4D extended_event_descriptor 0x4E time_shifted_event_descriptor 0x4F component_descriptor 0x50 mosaic_descriptor 0x51 stream_identifier_descriptor 0x52 CA_identifier_descriptor 0x53 content_descriptor 0x54,SI中用到的描述子和其Tag,parental_rating_descriptor 0x55 teletext_descriptor 0x56 telephone_descriptor 0x57 local_time_offset_descriptor 0x58 subtitling_descriptor 0x59 terrestrial_delivery_system_descriptor 0x5A multilingual_network_name_descriptor 0x5B multilingual_bouquet_name_descriptor 0x5C multilingual_service_name_descriptor 0x5D multilingual_component_descriptor 0x5E private_data_specifier_descriptor 0x5F service_move_descriptor 0x60 short_smoothing_buffer_descriptor 0x61 frequency_list_descriptor 0x62 partial_transport_stream_descriptor 0x63 data_broadcast_descriptor 0x64 CA_system_descriptor (note 2) 0x65 data_broadcast_id_descriptor 0x66 Reserved for future use 0x67 to 0x7F user defined 0x80 to 0xFE Forbidden 0xFF,内容描述子的定义,content_descriptor() descriptor_tag 8 uimsbf descriptor_length 8 uimsbf for (i=0;iN;i+) content_nibble_level_1 4 uimsbf content_nibble_level_2 4 uimsbf user_nibble 4 uimsbf user_nibble 4 uimsbf ,内容级与内容的关系,level_1 level_2 Description 0x0 0x00xF undefined content Movie/Drama: 0x1 0x0 movie/drama (general) 0x1 0x1 detective/thriller 0x1 0x2 adventure/western/war 0x1 0x3 science fiction/fantasy/horror 0x1 0x4 comedy 0x1 0x5 soap/melodrama/folkloric 0x1 0x6 romance 0x1 0x7 serious/classical/religious/historical movie/drama 0x1 0x8 adult movie/drama 0x1 0x90xE reserved for future use 0x1 0xF user defined News/Current affairs: 0x2 0x0 news/current affairs (general) 0x2 0x1 news/weather report 0x2 0x2 news magazine 0x2 0x3 documentary 0x2 0x4 discussion/interview/debate 0x2 0x5 to 0xE reserved for future use 0x2 0xF user defined,内容级与内容的关系（续）,level_1 level_2 Description Show/Game show: 0x3 0x0 show/game show (general) 0x3 0x1 game show/quiz/contest 0x3 0x2 variety show 0x3 0x3 talk show 0x3 0x40xE reserved for future use 0x3 0xF user defined Sports: 0x4 0x0 sports (general) 0x4 0x1 special events (Olympic Games, World Cup etc.) 0x4 0x2 sports magazines 0x4 0x3 football/soccer 0x4 0x4 tennis/squash 0x4 0x5 team sports (excluding football) 0x4 0x6 athletics 0x4 0x7 motor sport 0x4 0x8 water sport 0x4 0x9 winter sports 0x4 0xA equestrian 0x4 0xB martial sports 0x4 0xC0xE reserved for future use 0x4 0xF user defined ,马赛克描述子,马赛克是由一组视频图象组成 有效组织信息，使显示屏上同时显示多个视频图象 马赛克描述子划分数字视频部件成为基本单元 给出基本单元内容和相应信息（服务、事件等）的对应关系,马赛克描述子语法,mosaic_descriptor() descriptor_tag 8 uimsbf descriptor_length 8 uimsbf mosaic_entry_point 1 bslbf number_of_horizontal_elementary_cells 3 uimsbf reserved_future_use 1 bslbf number_of_vertical_elementary_cells 3 uimsbf for (i=0;iN; i+) logical_cell_id 6 uimsbf reserved_future_use 7 bslbf logical_cell_presentation_info 3 uimsbf elementary_cell_field_length 8 uimsbf for (i=0;ielementary_cell_field_length;i+) reserved_future_use 2 bslbf elementary_cell_id 6 uimsbf cell_linkage_info 8 uimsbf If (cell_linkage_info =0x01) bouquet_id 16 uimsbf ,马赛克描述子语法（续）,If (cell_linkage_info =0x02) original_network_id 16 uimsbf transport_stream_id 16 uimsbf service_id 16 uimsbf If (cell_linkage_info =0x03) original_network_id 16 uimsbf transport_stream_id 16 uimsbf service_id 16 uimsbf If (cell_linkage_info =0x04) original_network_id 16 uimsbf transport_stream_id 16 uimsbf service_id 16 uimsbf event_id 16 uimsbf ,logical_cell_presentation_info的含义,0x00 undefined 0x01 video 0x02 still picture (see note) 0x03 graphics/text 0x04 to 0x07 reserved for future use NOTE: Still picture: A coded still picture consists of a video sequence containing exactly one coded picture which is intra-coded.,多语种服务名描述子,主要用于定义服务名和服务提供者名 multilingual_service_name_descriptor() descriptor_tag 8 uimsbf descriptor_length 8 uimsbf for (i=0;iN;i+) ISO_639_language_code 24 bslbf service_provider_name_length 8 uimsbf for (j=0;jN;j+) char 8 uimsbf service_name_length 8 uimsbf for (j=0;jN;j+) char 8 uimsbf ISO_639_language_code: 由ISO 639 Part 2 3 定义的三字节语言码,NVOD参考描述子,提供间隔时间的同一服务描述机制 有效描述同一序列不同开始时间的数个服务 用户可以访问距开始时间最近的一个服务 NVOD参考描述子给出组成NVOD服务的一个服务列表 每个服务也在相应的SDT子表中由一个时间间隔描述子定义 时间间隔事件描述子用于与时间间隔服务相关的事件描述 组成NVOD服务的所有服务可以不在同一TS流中 在NVOD所在的所有TS中应包含参考服务描述,NVOD参考描述子语法,NVOD reference descriptor NVOD_reference_descriptor() descriptor_tag 8 uimsbf descriptor_length 8 uimsbf for (i=0;iN;i+) transport_stream_id 16 uimsbf original_network_id 16 uimsbf service_id 16 uimsbf ,基于MPEG-2的 数字电视编码传输系统,数字化广播的优点,抗干扰能力强 保真度高 采用信源编码技术提高信道利用率 采用信道编码技术改善容错性能 便于实现收费,应用领域,卫星数字电视广播 有线网数字电视广播（同轴或HFC） 地面数字电视广播 数字电视在微波传输网的应用（MMDS） 数字电视在PDH、SDH光传输网的应用 数字电视在IP网上的应用,典型的广播编码系统组成示意图,典型的广播编码系统组成示意图,MPEG2编码传输的关键技术,抗干扰 RS码 交织 卷积码 高效的调制方法 QPSK QAM COFDM,压缩与解码 视频：MPEG-2 MPML 音频：MPEG-2 复用 MPEG-2系统 条件接收 节目加解扰 控制字加解密,编码传输系统,信源编码与复用,卫星信道适配器,有线系统数字电视,RS编 码器 (204, 188),字节到m 位符号 的映射,卷积 交织 器,信道适配器,8,m,8,8,m,有线系统数字电视,与DVB-S的主要区别 调制方式 有线数字电视采用16,32或64点的正交调幅调制(QAM) 卫星数字电视采用QPSK调制 由于传输条件较好，省去了卷积码编码过程 由于采用QAM调制，增加了字节到符号的映射 为保证得到旋转不变的QA