数字高清电视毕业设计论文.doc

济南大学毕业论文-I-摘要世界通信与信息技术的迅猛发展将引发整个电视广播产业链的变革，数字高清电视是这一变革中的关键环节，越来越多的国家都在大力发展，希望通过数字电视提升本国的通信广播技术。本文共分四个部分：第一部分主要介绍数字电视的基本原理与整个数字电视系统所需的设备；第二部分主要探讨我国数字电视进行政府规制的必要性、政府规制的现状及完善措施；第三部分主要对全国数字电视的几种运行方式及存在的问题作介绍；第四部分对我国数字电视的展望作研究。关键词：数字电视；政府规制；现状；展望ABSTRACTTheworldcommunicationandinationtechnologyhasdevelopedrapidlywillcausethetelevisionbroadcastindustrychainchangeandthedigitaltelevisionisthechangeintheprocessmoreandmorecountriesindevelopingandhopethatthroughthedigitaltelevisionpromotionofnationalcommunicationsbroadcastingtechnology.thispaperisdividedintofourparts：thefirstpartmainlyintroducesthebasicprinciplesofdigitaltelevisionandthedigitaltelevisionsystemsrequiredequipment；thesecondpartofthemajorfiguresinthegovernmenttotheruleofnecessitythegovernmentofthestatusandimprovementmeasures；thethirdpartofthedigitaltelevisionseveraloperationmodeandtheproblemsexistingintheintroduction；thefourthpartofourdigitaltelevisiontomakeastudy.Keywords：digitaltelevision；governmentregulation；CurrentSituation；Outlook济南大学毕业论文-II-目录摘要.IABSTRACT.I1数字电视.11.1数字电视原理.11.2数字电视系统及设备.21.2.1数字摄像机.21.2.2广播传输系统.31.2.3用户接收端.32数字电视发展的政府规制.52.1有线电视的自然垄断属性要求政府规制.52.2新型的媒介业务要求政府规制.52.3有线电视的国家产权要求政府规.52.4我国有线数字电视政府规制现状.63我国数字电视发展现状.73.1我国数字电视运行的几种模式.73.1.1青岛模式.73.1.2佛山模式.73.1.3杭州模式.83.2有待克服的问题.84数字电视发展前景展望.104.1我国数字电视技术展望.10结论.11参考文献.12致谢.13济南大学毕业论文-1-1数字电视电视技术经历了从黑白电视到彩色电视的发展过程电视的使用范围早已超越了广播娱乐界扩展到文化教育、科研管理、企业、卫生等各个领域现在的彩色电视机虽然已发展到色彩鲜艳、形象逼真的高超地步但它仍然是模拟电视在图像信号的制作处理、控制调节、记录重放、调制解调、传输转播、接收显示等过程中图像信号和伴音信号都是在时间轴和振幅轴上连续变化的模拟信号模拟电视最明显的缺点是在传输的过程中图像质量的损伤是累加的即信号的非线性积累使图像对比度产生越来越大的畸变长距离传输后图像的信噪比下降图像清晰度越来越低相位失真的累积使图像产生彩色失真、镶边和重影另外模拟电视容易产生亮色信号互串、行蠕动、半帧频闪烁等现象还有稳定性差、可靠性低、调整不便、集成与自动控制困难等缺点。1.1数字电视原理数字电视是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号在整个数字电视系统中数字电视从节目采集、编辑制作到信号的发送传输和接收全部采用数字处理的全新电视系统它利用了先进的数字图像压缩技术、数字信号纠错编码技术、高效的数字信号调制技术等一系列高端技术在处理、传输信号过程中引入的噪波只要幅度不超过一定的门限都可以被清除掉即使有误码也可利用纠错技术纠正过来所以数字电视接收的图像质量较高。数字电视采用压缩编码技术在只能传送1套模拟的电视节目的频带内可传送多套数字电视节目使电视频道数迅速增多数字电视便于开展多种数字信息服务如数据广播、文字广播等数字电视容易实现加密、加扰便于开展各类收费业务。数字电视系统由信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道传输和接收机等6部分组成图1是其结构框图。图1.1信源编码是对视频、音频、数据进行压缩编码的过程标准数字电视按照MPEG-济南大学毕业论文-2-2标准进行信源编码辅助数据可以是独立的数据业务也可以是和视频、音频有关的据如字幕等信源编码是为了提高数字通信传输速率而采取的技术它通过多种编码尽可能除去信号中的冗余信息以降低传输速率和减少传输频带宽度。多路复用是将视频、音频和数据等多种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流同时将多个节目的数据流复用成单一的数据流的过程。信道编码是指纠错编码是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施为了能在接收端检测和纠正传输中出现的错误信道编码在发送的信号中增加了一部分冗余码因此增加了发送信号的冗余度即通过牺牲信道传输的效率来换取可靠性的提高为了达到数字电视系统的高效率和可靠性的最佳折中信源编码和信道编码都是必须的处理步骤。调制是指为了提高频谱利用率而把宽带的基带数字信号变成窄带的高频载波信号的过程具体的系统应根据传输信道的特点采用高效率的信号调制方式常用的调制技术有QAM、QPSK、COFDM、VSB等。接收机的功能包括调谐、解调、信道解码、解复用、视音频解压缩、显示格式转换等数字电视除了以上功能设备还应包括软件平台中间件及条件接收数字电视接收机(数字机顶盒)的硬件功能主要是对接收的RF信号进行信道解码、解调MPEG-2、码流解码以及模拟音视频信号的输出而电视内容的显示、EPG节目信息和操作界面都依赖于软件技术来实现缺少软件系统就无法在数字电视平台上开展交互电视等业务所以在数字电视系统中软件技术有重要的作用中间件是一种将应用程序与底层的实时操作系统及硬件实现的技术细节隔离开来的软件环境支持跨硬件平台和跨操作系统的软件运行使应用不依赖于特定的硬件平台和实时操作系统中间件通过各种虚拟机构成如Java虚拟机、JavaScript虚拟机等中间件的作用是使机顶盒基本的和通用的功能以应用程序接口API的形式提供给机顶盒生产厂家以实现数字电视交互功能的标准化同时使业务项目(以应用程序的形式通过传输信道)下载到用户机顶盒的数据量减小到最低限度。1.2数字电视系统及设备广播电视系统主要由电视中心(即电视台)、广播传输系统、用户接收端等三大部分构成。在此期间，除了用户接收设备全面更新换代外，还涉及到传输系统和电视中心的脱胎换骨式的全面数字化和高清化的技术改造。1.2.1数字摄像机数字摄像机是指处理模块全部或部分地采用数字信号处理技术的摄像机。数字摄像机的视频信号处理模块通常由模拟模拟处理部分和数字处理部分组成，CCD输出的视频信号经过预放后进入模拟处理部分，完成黑斑补偿，自动黑白平衡、杂散光校正、白斑补偿、增益控制、预校正等，这些部分如果也采用数字处理，则济南大学毕业论文-3-要求信号量化位数用13位，否则将出现AD转换中量化位数低的问题。除以上部分外，后面部分用10位量化进行数字处理，包括彩色校正、轮廓校正、校正、混消隐、白切割、色度孔阑、二维滤波、数据检测、编码矩阵、彩条发生器。由于数字摄像机的视频处理通道采用了数字化处理，因此视频处理更精确、更方便，各项调整更灵活、可靠和稳定，从而大大提高了摄像机输出视频的性能指标。1.2.2广播传输系统数字广播传输系统可由直播卫星，有线数字电视和地面数字电视三种方式传输。数字卫星电视是近几年迅速发展起来的，利用地球同步卫星将数字编码压缩的电视信号传输到用户端的一种广播电视形式。主要有两种方式。一种是将数字电视信号传送到有线电视前端，再由有线电视台转换成模拟电视传送到用户家中。这种形式已经在世界各国普及应用多年。另一种方式是将数字电视信号直接传送到用户家中即：DirecttoHome（DTH）方式。与第一种方式相比，DTH方式卫星发射功率大，可用较小的天线接收，普通家庭即可使用。同时，可以直接提供对用户授权和加密管理，开展数字电视，按次付费电视（PPV），高清晰度电视等类型的先进电视服务，不受中间环节限制。此外DTH方式还可以开展许多电视服务之外的其他数字信息服务，如INTERNET高速下载，互动电视等。有线数字电视是众多数字电视传输方式中实现最为简便也是成本最低廉的一种方式，利用旧有的有线电视传输网络进行传输，只需在接收端配置一台接收机顶盒就可以收看，省去了用户自行架设天线的麻烦。由于数字信号经过传输后在终端对信号进行再生，从而保证了有线数字电视接收到的信号质量与发射前端一样，避免斜纹、雪花等现象发生，标清数字信号可以达到DVD般清晰的图像质量。有线数字电视不仅传输电视节目，还提供强大的信息服务，它采用双向信息传输技术，增加了交互功能，使电视成为一种经济实用、方便快捷的互动性媒介。用户可以根据自身需要开通视频点播、网上购物、远程教学、远程医疗、数据传送、图文广播等众多业务。地面数字电视是数字电视技术的一种，即通过接受电视塔发出的地面数字电视信号，收看电视节目。对于电视机方面，需要具备地面数字电视信号接收能力，如果是老式模拟电视，也可以通过专用的机顶盒接受，然后转换成模拟信号连接到电视机上。1.2.3用户接收端用户接收端有多种设备，现在大部分电视都是内置机顶盒但是传统模拟电视不能接受数字信号，需要安装数模转换器，即机顶盒。顾名思义，机顶盒指电视机顶上的盒子，是扩展电视机功能的一种家电。机顶盒根据接收的信号种类分为模拟机顶盒和数字机顶盒。模拟机顶盒接收模拟济南大学毕业论文-4-信号，数字机顶盒接收数字信号。数字机顶盒是一种多媒体终端，有类似于家用电脑的硬件体系结构和专用的实时操作系统及应用软件。用户将有线馈线接驳于数字机顶盒，在用AV连接线接入电视机AV输入端子，然后使用数字机顶盒遥控器，可以进行频道、节目的选择。数字电视在电视的AV节目中播出，收看时把电视节目转为平时播放影碟或录象的频道，所有数字电视节目都在AV频道中，选择时需使用机顶盒遥控器，根据菜单操作，其操作过程与播放DVD相似。如果不收看数字电视节目，按电视遥控器AV转换键，即回到原节目。济南大学毕业论文-5-2数字电视发展的政府规制有线数字电视的政府规制，即政府运用法律或行政手段对有线数字电视进行管理和控制，以克服或弥补市场机制在资源配置上的失灵，保证市场利益的合理分配。规制的内容主要有内容、市场和技术等几个层面。在此我们重点讨论有线数字电视的市场规制，即政府对有线数字电视的市场进入，市场结构，市场行为，费率和技术标准等的规制，不包括政府对内容的规制。2.1有线电视的自然垄断属性要求政府规制有线电视被公认为具有很强的自然垄断属性。自然垄断产业需要巨大投资，且需要通过较长周期才能逐渐获得回报，沉淀成本大，对企业的经济实力要求高，但一旦运营，容易取得规模经济效益。有线数字电视的整体平移，规模大，资金消耗大，这就要求政府对有线数字电视的市场进入制定管制政策，以保证自然垄断产业的规模经济；有线数字电视的自然垄断属性容易带来另一个后果，即生产的低效率和分配的低效率。垄断企业可能凭借其垄断地位制定高于平均成本的垄断高价。这就要求政府出台有利于市场竞争的政策，放松市场进入的门槛。在产业发展的不同阶段，政府应采取积极的措施，在规模经济和市场竞争之间取得平衡。美国有线电视发展的政府规制就是一个很好的例子。1992年的美国有线电视法尽管在法律上禁止某一地区有线电视的特许约定，但并不禁止或者说默认某一地区事实上的垄断。为了改变这种状况和增加市场竞争的力度，美国在1996年的电信法中打破了电信和有线电视的界线，允许电信业进入有线市场，刺激了有线电视市场的有效竞争。2.2新型的媒介业务要求政府规制每一种新的媒介产业或新的媒介业务的出现，都必将对原有市场结构产生影响，给市场带来新的问题。这就需要政府和市场的共同参与，以确保媒介市场有序、良性地运行。美国有线电视才兴起的时候，与无线电视竞争，产生了许多矛盾，曾困扰着有线电视的发展。美国政府出台了一系列政策，如Must-CarryRule（有线电视系统有责任传输当地无线电视台的信号），较好地调节了二者的矛盾和平衡二者的利益，保证了有线电视的发展。中国有线数字电视的开展，将导致原有市场资源的重新配置，势必对原有媒介市场产生一定影响，这就要求政府能发挥全盘宏观调控的作用，来预防或弥补市场的失灵；有线数字电视的兴起，并不仅仅对市场结构产生影响，还在双向互动的平台上提供许多新的业务：如数字电视付费节目，影视作品的点播，游戏，股票交易，数据库等信息服务。这些新的服务的出现，需要政府针对种种市场行为出台相应的规制措施，来确保其发挥良好的市场效应和社会效应。2.3有线电视的国家产权要求政府规制根据有线电视管理规定，我国的有线电视台由政府或机关、部队、团体、企业事业单位设立，个人不得申请设立有线电视台，且不得与境外机构或个人合资、合股设立有线电视台和建设、经营有线电视网。尽管我国媒介遵从市场规律，按济南大学毕业论文-6-照产业方式运作，追求市场效益，仍然是公共资源，需要求得市场效益和公共利益的平衡。这就需要政府在市场机制失灵出现恶性竞争和垄断时利用法律和行政手段进行规制，在保证社会效益的前提下收获最大的市场效益。2.4我国有线数字电视政府规制现状我国有线数字电视的政府规制主要涉及到有线电视的一系列法规和新出台的有线数字电视法规。1990年11月2日，国务院批准了有线电视管理暂行办法，于11月16日发布施行。我国有线电视事业由此走上了政府规制的轨道。广播电影电视部先后出台了一系列关于有线电视的行政法规和技术规划、标准，如有线电视管理暂行办法实施细则、有线电视系统技术维护运行管理暂行规定等。1994年2月3日，广播电影电视部发布了有线电视管理规定，将有线电视台分为行政区域性有线电视台和非行政区域性有线电视台。1999年11月，国务院办公厅转发了资讯产业部和国家广电总局的关于加强广播电视有线网路建设管理的意见（简称82号文件）。2003年12月1日起实施了国家广电总局颁发的广播电视有线数字付费频道业务管理暂行办法（试行），2005年1月开始执行由国家发展改革委和国家广电总局发布的有线电视基本收视维护费管理暂行办法。此外，国家广电总局发布了有线数字电视频道配置指导性意见（暂行）等四项行业技术要求。总的说来，我国有线电视和有线数字电视的规制在不断发展，但还存在着一些弊端:纵观我国的有线电视规制，主要以行政手段进行，由国家广电总局和其他管理部门颁发，而不是通过立法。这些条例的出台往往缺乏谨慎的考虑和长远的目标，经常更改，带有强烈的行政色彩。这就导致对有线电视乃至有线数字电视的规制缺乏足够的权威性和稳定性。比如2003年12月1日施行的广播电视有线数字付费频道业务管理暂行办法中第四章第三十五条关于有线数字电视的费率规定为：“付费频道的收费标准，由付费频道集成运营机构与付费频道开办机构、付费频道用户接入运营机构等相关运营机构按照国家有关物价管理的规定，共同协商确定，并报相关物价主管部门备案”。在一年后的有线电视基本收视维护费管理暂行办法第三条中重新规定：“有线电视基本收视维护费实行政府定价，收费标准由价格主管部门制定”，第十二条规定“制定或调整有线电视基本收视维护费收费标准应执行政府价格决策听证办法和政府制定价格行为规则（试行）有关规定”。虽然这一规制的更改避免了付费频道集成运营机构与付费频道开办机构、付费频道用户接入运营机构因利益分配的分歧导致的拖延，之后在全国范围内更举行了一系列政府举办的价格听证会，收到了较好的效果，但也暴露出我国有线数字电视规制不够科学和权威，给有线数字电视的推广带来了一定损失。济南大学毕业论文-7-33我国数字电视发展现状自从年代初日本开始高清晰度电视研究以来西方各国都倾全力进行这一项目的研制开发将其视为潜力巨大的世纪朝阳产业。我国是电视系统产品和使用的大国全国有亿电视机用户电视机及其带动的电子元器件和记录设备等上下游电子产品的产值约占国家电子信息总产值的10%。目前电视机行业的残酷竞争已使许多企业举步维艰。此时数字电视的出现给企业带来一线希望它意味着一个潜力巨大的新市场意味着一个新的经济增长点。因此国内数家大型彩电生产企业已开始进行数字电视的生产技术准备都想在世纪数字电视进入家庭之时抢占制高点抢占市场。3.1我国数字电视运行的几种模式我国数字电视运行的几种模式3.1.1青岛模式位于中国东部的沿海城市青岛市在2003年开始推出试验性数字电视服务，与过去靠销售机顶盒来推广数字电视的方式不同，青岛采用“机顶盒免费”的独特操作方式，以“小区”为单位，免费赠送机顶盒，在推行数字节目的同时也停止输送模拟信号，频道数量由28套增加到56套，其中包括17套数字广播和视频点播节目，每月则向用户征收22元人民币的数字电视收视费。“青岛模式”的成功之处在于：其采用免费配送机顶盒来降低用户的成本，每户家庭可配送一台免费的机顶盒，仅需多缴不到10元人民币费用，即可由有线电视转换为数字电视。“青岛模式”之所以能成功的另一个关键在官方的态度，无论在内容、推广或费用补助都大力的协助。在内容上，政府单位提供包括航班服务、天气预报、便民服务等电子政务信息，以解决数字电视内容空白的问题；在费用上，用户只需付出22元人民币，相较于过去的模拟电视费用仅增加10元人民币，就是因为有政府的补贴。3.1.2佛山模式广东佛山市是中国大陆第一批有线数字电视试验城市行列中，在地方政府的大力扶持下，以青岛模式为典范，2004年2月佛山市有线数字电视服务平台正式建置在整体转换上，“佛山模式”的做法是：增加内容、增加服务、免费安装机顶盒、一卡一费。以小区为单位，逐个区域免费发放机顶盒，进行整体转换工作；每区域转换周期为60天左右；完成转换后即停播模拟电视，只传送数字电视信号。“佛山模式”的特点在其收费方式：在机顶盒方面收取了一个初装费，新申请用户需缴交一笔初装费，可免费安装一个机顶盒，用户分机(指同户同址；电视在2台以上者)申请时则不需缴交初装费；但要另购机顶盒及智能卡。在频道方面则采“一卡一费”的模式，收看基本频道的40套电视节目、7套广播和服务信息，用户济南大学毕业论文-8-主机每月收视费由过去的13元人民币提高为17元人民币，分机则为每月10元人民币。3.1.3杭州模式“杭州模式”的特色在于利用之前杭州广电与网通所联合打造的网络，将其变成数字电视IP增值业务的基础。从本质上来看，“杭州模式”与青岛、佛山模式近乎相同，都是以整体平移方式来达到一定规模的用户数；但三者不同点在于机顶盒的配送方式：青岛及佛山模式是赠送普通型广播式机顶盒，而负责杭州数字电视推广的杭州数字电视公司赠送用户的则是基本型交互式机顶盒。这两种机顶盒最大的区别在于，普通型广播式机顶盒仅能单向的收看电视节目，并没有任何的交互式功能；而基本型交互式机顶盒则具备双向交互式功能，用户除了收看数字电视节目外，还可以借此查询及浏览各类图文信息，而若订购了交互式数字电视节目频道后，更可以实现大容量电影、电视剧的在线实时点播功能，享受全面的交互式电视服务。3.23.2有待克服的问题虽然困扰许久的用户数问题已得到解决，在终端设备的发展上也快成长中，但整体中国大陆数字电视产业的发展仍面临相当大的问题，若这些问题无法获得有效的解决，将严重打击着中国大陆数字电视产业的发展。从国外数字电视推广情况来看，刺激消费者升级的主要驱动力是能够收看到更为丰富的节目，其次才是一些高质量的服务如电影般的音像、无插播广告等，内容是数字电视能否为消费者接受的关键。目前中国广电总局批准设立的付费数字电视频道仅47个，几个推广数字电视的城市的节目更不超过70套，与模拟电视在频道数量上相差无几，甚至在内容上都有很多重复。再者中国广电系统的行政监管向来相当严格。在模拟电视时代，内容制作市场相当受限制，新闻、纪录片等非剧情类节目均被电视台牢牢把持，内容制作商真正可做的仅有剧情类节目。另一方面，中国中国大陆数字电视产业链中电视台由于政策上的原因具有先天的垄断地位，内容制作商在电视台面前根本没有议价能力，从日前中央电视台在数字电视收益分成时提出的“541方案”(电视台5、网络运营商4、内容制作商1)方案便可见电视台的强势地位。在利润被严重压榨的情况下，内容短缺的情况也就更为严重。同国外仍成熟的运作相比仍差距很大，需要向外国学习。济南大学毕业论文-9-图3.1济南大学毕业论文-10-4数字电视发展前景展望国家计委副主任张国宝列出的时间表是:将2001年作为我国数字电视广播试验年这一年确定北京、上海、深圳三个城市进行数字电视广播试验2002年具有独立知识产权的中国数字电视系统标准最终确定2003年在全国更大范围内进行数字电视商业广播试验2015年数字电视基本上成为我国电视播放主体。4.1我国数字电视技术展望美、欧两种数字电视标准制式都是一定历史条件下的高科技产物两者各有优劣.虽然中国数字电视起步较晚但可借鉴国外最先进的数字电视技术取长补短迎头赶上.我国电视工作者及学者经过十几年对数字电视技术的研究已取得了令人瞩目的进步相继颁布了数字电视卫星广播和有线电视广播的标准.对于地面广播标准据有关权威机构报道有望在今年底或明年初颁布这无疑会加快中国数字电视的发展.截止目前我国已研究了多种数字电视地面广播的试验方案但无论哪一种方案信源编码都是采用MPEG22国际标准而信道编码则有些不同.概括起来大致可分为4种:广播电视研究院和标准化所组成的课题组提出的中国式82VSB以美国ATSC制为参照其性能与ATSC基本相同.以广播电视研究院杜百川院长为首的研究小组提出的CQAM方案把8MHz带宽分成6MHz的VSB传图像和2MHz传数据.以上海交通大学张文军为组长的高清晰度电视总体组提出的中国OFDM5它以欧洲的DVB2T为参考结合我国实情在信道编码的参数上作了一些修改其性能与欧洲DVB2T基本一致.清华大学提出的DMB2T(digitalmultimediatelevisionbroadcasting)传输方案6与DVB2T一样都采用多载波技术.不仅如此它还采用了Turbo纠错编码、时域中插入同步信号和加大交织深度等先进技术.从上述4种试验方案可见:前两种方案无法解决移动接收的问题第3种方案虽然可解决移动接收的问题但高清电视解码器成本昂贵用户无法接受.而清华大学提出的DMB2T传输方案在技术上具有较大的优势和更大的发展空间.在信道编码方面采用格状码(209187)前向纠错编码可纠错11个字节的传输误码(优于8VSBDVB2T)并在内码和外码之间插入1922卷积交织码减少连续误码的影响.采用OFDM调制技术提高频谱利用率和抗多径干扰能力.对信道估计DMB2T传输系统在时域里采用已知的周期伪