p52数字电视及高清晰度电视

1、彩 色 电 视 新 技 术 讲 座彩 色 电 视 新 技 术 讲 座数 字 电 视高 清 晰 度 电 视 数字处理彩色电视机数字处理彩色电视机 数字电视数字电视 高清晰度电视高清晰度电视 我国数字电视发展的最新动态我国数字电视发展的最新动态- - 彩色电视新技术讲座之二彩色电视新技术讲座之二数 字 处 理 彩 色 电 视 机数字数字处理处理彩色电视机彩色电视机（DPTV） Digital Processing TeleVision 在在不改变现行广播电视传输体制不改变现行广播电视传输体制的前提下，的前提下，将经过图像检波的将经过图像检波的视频信号视频信号，经过伴音鉴，经过伴音鉴频的频的音频信号

2、音频信号以及其他部分以及其他部分进行进行数字处理数字处理的广播电视接收机的广播电视接收机。数字处理彩色电视机的组成高频头高频头图图像像中中频频处处理理系系统统FBASYR - YB - YRGB音频音频A/D音频音频D/A音频音频处理处理视频视频A/D视频视频处理处理亮度亮度D/A色度色度D/A同步同步扫描扫描处理处理中央中央微处微处理器理器数 字 电 视数字电视数字电视（DTV： Digital Television ） 从从电视节目电视节目（音（音/ /视频信号）的视频信号）的采集采集、制作制作、传送传送（发射）（发射）到到接收接收、还原还原成音成音/ / 视频信号整个体系视频信号整个体系

3、全面数字化全面数字化 数字视频广播数字视频广播（DVB） （Digital Video Broadcasting） DVB 传播传播媒体媒体有卫星（有卫星（DVB -S）、有线电视（）、有线电视（DVB-C）和地面广播（和地面广播（DVB-T）等，）等， 包括包括高清晰度高清晰度电视（电视（HDTV）和和普通清晰度普通清晰度电视（电视（SDTV）多种）多种数字电视数字电视格式格式。目前数字电视广播目前数字电视广播大部分仍然是大部分仍然是 SDTV节目节目数字电视综合接收机的组成调谐器调谐器调谐器调谐器调谐器调谐器OFDM解调解调QPSK解调解调QAM解调解调FEC 滤波滤波（RS）FEC 滤波

4、滤波RS /ViterbyMPEG-2解解码码器器MPU实时控制实时控制音频音频解码解码视频视频解码解码图形图形存贮存贮DVD解码解码计算机计算机通信通信有线有线电视电视卫星卫星广播广播地面地面广播广播QPSKFEC 滤波滤波（RS）通信控制通信控制信 道 解 调信 源 解 码高 清 晰 度 电 视 高清晰度电视高清晰度电视（HDTV） High Definition TeleVision “ 高清晰度电视高清晰度电视应是一个应是一个透明透明系统，一个系统，一个正常正常视力视力的观众在距该系统显示屏高度的的观众在距该系统显示屏高度的3 倍倍距离距离处所看到的处所看到的图像质量图像质量，应具有观

5、看，应具有观看原始景物原始景物或或表演时表演时相同相同的感觉。的感觉。” 摘自摘自CCIR 801号报告号报告模拟电视系统的特点与其缺陷采用采用复合信号复合信号传输方式传输方式 当当图像图像出现出现较多细节较多细节或者处于较快或者处于较快运动区域运动区域时，由于图时，由于图像的像的高频高频频谱频谱丰富丰富，可能会破坏良好的，可能会破坏良好的频谱交错频谱交错。结果。结果在接收机中在接收机中梳状滤波器梳状滤波器对信号分离不彻底，造成两个色对信号分离不彻底，造成两个色度信号分量互串的度信号分量互串的色串色色串色现象、色度信号串入亮度通道现象、色度信号串入亮度通道的的色串亮色串亮现象或亮度信号串入色度

6、通道的现象或亮度信号串入色度通道的亮串色亮串色现象，现象，引起彩色引起彩色失真失真、爬行爬行、形成图像边缘部分的、形成图像边缘部分的副载波光点副载波光点干扰干扰等，彩色图像的等，彩色图像的清晰度下降清晰度下降。采用较采用较低场频低场频（50 或或60Hz）的）的隔行扫描隔行扫描方式方式 存在存在大面积的闪烁大面积的闪烁和和行间闪烁行间闪烁。HDTV 与 普通电视普通电视普通电视HDTV1. 行数行数625 行行1250 行行(1080行行)2. 宽高比宽高比4 ：35 ：3 或或 16 ：93. 观看距离观看距离屏幕高屏幕高 7 倍倍屏幕高屏幕高 3 倍倍4. 水平视觉水平视觉1030（电影（

7、电影60）5. 扫描方式扫描方式2 ：12：1 或或 1：16. 场频场频50 Hz50 Hz 或或100 Hz7. 亮度信号带宽亮度信号带宽 6 MHz25 MHz8. 色差信号带宽色差信号带宽 1.5 MHz6.5 MHz9. 行频行频15.625 kHz32.250 kHz高清晰度数字电视与普通数字电视普通电视普通电视HDTV1. 抽样频率（抽样频率（4：2：2 格式）格式） Y R-Y、B-Y13.5 MHz6.75 MHz72 MHz36 MHz2. Y 每行每行样点样点8642304 3. Y 每行有效样点每行有效样点72019204. Y 每帧有效行每帧有效行57611525.

8、R-Y、B-Y 每行有效样点每行有效样点4329606. R-Y、B-Y 每帧有效行每帧有效行2885767. 像素纵横比像素纵横比6 MHz25 MHz8. 未未压缩码压缩码 总码率总码率165.6 Mbit /s663.552 Mbit /s9. 压缩后压缩后码码 总码率总码率8.448 Mbit /s25 Mbit /s10. 压缩比压缩比2026.5DTV 与 HDTV 发展概况 日本1972 年年NHK（日本广播协会）提出（日本广播协会）提出MUSE 制的制的 Hi -VisionMUSE（Multiple Sub-Nyquist Sampling Encoding） “多重亚奈奎斯

9、特取样编码多重亚奈奎斯特取样编码”MUSE 制标准格式：制标准格式： 1125 /30 /2 1 制，图像宽高比为制，图像宽高比为 16 9 采用采用数字数字技术对视频图像信号进行技术对视频图像信号进行压缩压缩，模拟模拟方式方式传输传输 一个频道频带压缩为一个频道频带压缩为 8.1 MHz 1988 年利用年利用MUSE 制成功地对汉城制成功地对汉城奥运会奥运会进行了实况进行了实况转播转播MUSE 制与常规电视不兼容，只能利用制与常规电视不兼容，只能利用卫星卫星通道传送，通道传送，不能采用不能采用地面地面广播的方式广播的方式DTV 与 HDTV 发展概况 日本90 年代年代中期转向中期转向数字

10、数字高清晰度电视的研制。高清晰度电视的研制。 数字地面广播采用数字地面广播采用ISDB -T标准。标准。ISDB（Intergraded-Services Digital Broadcasting） “综合业务数据广播综合业务数据广播”2000年年12月日本广播卫星开通了月日本广播卫星开通了10 个个HDTV 频道，并开频道，并开展了互动式服务。展了互动式服务。HDTV格式以格式以1080i为主，伴音为为主，伴音为AAC制式制式2003年年12月开播地面数字电视，原计划月开播地面数字电视，原计划2006 年全面实现年全面实现数字化电视广播数字化电视广播，但，但尚未完全实现尚未完全实现。2007

11、年年,日本日本NHK公司在东京公开演示了公司在东京公开演示了SHV（Super Hi-Vision）超级高清电视系统，分辨率达）超级高清电视系统，分辨率达76804320。预计预计2009完成完成SHV标准，标准，2011年开始卫星测试。年开始卫星测试。DTV 与 HDTV 发展概况 欧洲80 年代中期欧洲年代中期欧洲 设计了从设计了从 MAC 到到 HD-MAC 再逐渐再逐渐过渡到过渡到 HDTV 的道路。的道路。MAC（Multiplexed Analogue Components） “模拟分量时分多工制模拟分量时分多工制”MAC 制：制： 采用模拟方式传输制式。用采用模拟方式传输制式。用

12、时间轴压缩时间轴压缩的方法，将每的方法，将每行的亮度信号和色度信号行的亮度信号和色度信号顺序顺序地传送，从而取消了副地传送，从而取消了副载波，彻底克服了现行模拟制式中的一些缺点。载波，彻底克服了现行模拟制式中的一些缺点。HD-MAC 制式：制式： 1250 /25 /2 1 制，屏幕宽高比为制，屏幕宽高比为 16 9 视频带宽视频带宽 8 MHz ，通过卫星播出，与，通过卫星播出，与MAC 兼容。兼容。DTV 与 HDTV 发展概况 欧洲1992 年年成功利用成功利用 HD-MAC 制转播巴塞罗那制转播巴塞罗那奥运会奥运会。1993 年年起大力推进数字视频广播。开发制定了起大力推进数字视频广播

13、。开发制定了DVB 标准。欧洲标准。欧洲HDTV采用采用COFDM 数字调制传输方式。数字调制传输方式。COFDM：“编码正交频分复用编码正交频分复用”（Coding Orthogonal Frequency Division Multiplex )瑞典瑞典已试播已试播HDTV节目，格式为节目，格式为720 p 和和1080 i 。英国英国从从1998年秋开播数字电视节目，年秋开播数字电视节目， 计划计划2010 年全部实现数字化。年全部实现数字化。DTV 与 HDTV 发展概况 美国 90 年代年代才开始才开始 HDTV 研究，但一开始即提出全数字化的研究，但一开始即提出全数字化的高清晰度电

14、视高清晰度电视 ATV（Advanced TeleVision）方案）方案1993年年5月，四大数字月，四大数字HDTV公司联合组成大联盟（公司联合组成大联盟（GA：Grand Alliance）1995年年4月，通过月，通过GA 系统制订的数字电视标准系统制订的数字电视标准ATSC 制制ATSC（Advanced Television Systems Committee） “先进电视制式委员会先进电视制式委员会”1996 年底年底美国美国FCC 通过通过ATSC 制作为制作为ATV广播国家标准，广播国家标准， 并要求至并要求至2006年底，停止模拟年底，停止模拟 NTSC 制的电视广播。制的

15、电视广播。 DTV 与 HDTV 发展概况 美国1996年，采用年，采用ATSC制使用制使用18 种格式进行种格式进行地面广播地面广播， 其中包括：其中包括： 高高清晰度清晰度HDTV（720p 和和1080i）、）、 增强增强清晰度清晰度EDTV（480p）、）、 标准标准清晰度清晰度 SDTV（480 i）节目，）节目， 伴音均采用伴音均采用AC-3 制。制。ATSC制采用制采用 8VSB（残留边带）数字调制传输方式。（残留边带）数字调制传输方式。2000 年曾有年曾有750 家电视台要求修改家电视台要求修改ATSC 标准。标准。2002年年有有84个城市和地区个城市和地区244个数字电视

16、台正式开播。个数字电视台正式开播。 DTV覆盖率达覆盖率达 75%2007年年停止模拟电视机销售停止模拟电视机销售预计预计2010年年停止模拟电视广播。停止模拟电视广播。DTV 与 HDTV 发展概况 中国1989 年代开始年代开始HDTV 研究。研究。1995 年，成立了年，成立了HDTV 项目项目总体组总体组（TEEG）1998 年年6月，第一台自立开发的月，第一台自立开发的高清晰度高清晰度电视功能样机电视功能样机系统在北京系统在北京联试成功联试成功，并于，并于1998 年年9月通过中央电视塔月通过中央电视塔进行了高清晰度电视节目地面广播和接收的进行了高清晰度电视节目地面广播和接收的演示演

17、示实验。实验。1999 年年2月，第一部高清晰度电视月，第一部高清晰度电视发射机发射机通过技术鉴定通过技术鉴定1999 年年国庆节国庆节，中央电视台用，中央电视台用ATSC和和DVB-T两种制式两种制式试播试播了数字了数字高清晰度高清晰度电视节目和电视节目和标准清晰度标准清晰度电视节目。电视节目。DTV 与 HDTV 发展概况 中国2000年，国家计划委员会规划建立年，国家计划委员会规划建立京京、沪沪、深深数字电视数字电视试验区；在试验区；在深圳市深圳市开播高清晰度电视，宣称争取到开播高清晰度电视，宣称争取到2005 年深圳市基本停播模拟电视年深圳市基本停播模拟电视( (并未实现并未实现) )

18、。2000年底，向全社会年底，向全社会征集征集数字电视无线传输数字电视无线传输标准标准方案。方案。2002年，年， HDTV 项目总体组和国家广播电视总局广播科项目总体组和国家广播电视总局广播科学研究所、清华同方、成都电子科技大学等四家单位提学研究所、清华同方、成都电子科技大学等四家单位提供了五套中国供了五套中国HDTV方案。方案。20022006年，政府有关部门组织专家完成了对年，政府有关部门组织专家完成了对ATSC、DVB-T 和和 ISDB-T 的对比测试。的对比测试。DTV 与 HDTV 发展概况 中国2006年年4月，月，数字电视接收设备术语数字电视接收设备术语数字电视液晶数字电视液

19、晶背投影显示器通用规范背投影显示器通用规范等等25项电子行业标准正式颁布。项电子行业标准正式颁布。2006年年8月月，中国数字电视地面广播传输系统国家标准，中国数字电视地面广播传输系统国家标准-GB20600-2006数字电视地面广播传输系统帧结构、信数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制道编码和调制正式颁布。正式颁布。2007年年8月月1日日起国家地面数字电视传输标准强制性实施。起国家地面数字电视传输标准强制性实施。2007年年10月月12日日，国家标准地面数字电视在深圳高交会，国家标准地面数字电视在深圳高交会现场试播。现场试播。2008年年1月月1日日中央电视台在北京地区开始地面数

20、字电视中央电视台在北京地区开始地面数字电视信号试播。信号试播。2008年奥运会年奥运会前将有前将有37个城市开通地面数字电视节目。个城市开通地面数字电视节目。我国数字电视发展的最新动态我国已颁布的与数字电视相关的标准我国已颁布的与数字电视相关的标准（2007年年4月）月）数字（高清晰度）电视标准体系数字（高清晰度）电视标准体系数字电视基础标准数字电视基础标准演播室参数标准演播室参数标准视频编码及复用标准视频编码及复用标准信道编码及调制标准信道编码及调制标准我国数字电视发展的最新动态数字数字高清晰度电视机高清晰度电视机（我国数字电视标准）（我国数字电视标准）能接收能接收、解调解调由高清晰信号调制

21、的由高清晰信号调制的射频信号射频信号图像清晰度图像清晰度：垂直和水平分辨力均大于等于：垂直和水平分辨力均大于等于720线线能能解码解码、显示、显示19201080 i /50Hz 或更高图像格式或更高图像格式的视频信号的视频信号图像显示图像显示宽高比宽高比16 ：9能能输入、处理、显示输入、处理、显示如如720576 等其他图像格式等其他图像格式视频信号视频信号能能解码解码、输出输出数字电视的声音信号数字电视的声音信号我国数字电视发展规划到到2005年，年，直辖市直辖市、东部东部地区地（市）以上城市、地区地（市）以上城市、中部中部地区省会和部分地（市）级城市、地区省会和部分地（市）级城市、西部

22、西部地区部分省会市地区部分省会市的有线电视基本完成向数字化过渡。的有线电视基本完成向数字化过渡。到到2008年，年，东部东部地区县以上城市、地区县以上城市、中部中部地区地（市）级地区地（市）级城市和大部分县以上城市、城市和大部分县以上城市、西部西部地区部分地（市）级以地区部分地（市）级以上城市和少数县级城市的有线电视基本完成向数字化过上城市和少数县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。渡。奥运会奥运会、东部东部地区全面地区全面采用采用HDTV节目源节目源。我国数字电视发展规划到到2010年，年，中部中部地区县级城市、地区县级城市、西部西部地区大部分县以上地区大部分县以上城市的有线电视基本完成向

23、数字化过渡。城市的有线电视基本完成向数字化过渡。到到2015年，年，西部西部地区县级城市的有线电视基本完成向数地区县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。字化过渡。全面停播全面停播模拟电视模拟电视节目。节目。 （西部西部广大农村和偏远地区考虑向广大农村和偏远地区考虑向卫星接收卫星接收方向发展）方向发展）我国地面数字电视标准DTMB（Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting） 地面数字多媒体电视广播地面数字多媒体电视广播信源编码信源编码采用采用MPEG2标准标准传输系统传输系统采用采用TDS-OFDM 单多载波单多载波调制方式调制方式 TDS-

24、OFDM（ Time Domain Synchronous-Orthogonal Frequency Division Multiplexing）时域同步时域同步正交频分复用正交频分复用（国标国标DTMB技术技术)数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制 （GB20600-2006）我国地面数字电视标准OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing） 正交频分复用正交频分复用：将信息分布到多个载波上传输：将信息分布到多个载波上传输,载波之间留载波之间留有有“保护间隔保护间隔”，用于避免传输环境造

25、成的多径反射效应。，用于避免传输环境造成的多径反射效应。支持多频网支持多频网和和单频网两种组网模式单频网两种组网模式目前北京采用目前北京采用“双模式双模式”：高清频道单载波方式覆盖；：高清频道单载波方式覆盖； 标清频道多载波方式覆盖。标清频道多载波方式覆盖。（国标国标DTMB技术技术)数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制 （GB20600-2006）地面数字电视系统组成数字信号源数字信号源数字发射系统数字发射系统地地面面调调制制数字电视接收系统数字电视接收系统地地面面解解调调数字电视显示数字电视显示独立显示独立显示天馈、发射塔天馈、发射塔

26、一体显示一体显示调谐器调谐器信源信源解码解码本地节目本地节目有线有线/卫星节目源卫星节目源数据业务数据业务编码器编码器复用器复用器SFN/MFN地面地面广播覆盖网广播覆盖网地地面面发发射射地面数字电视国标发送端系统框图数据输入数据输入随机化随机化前向纠错前向纠错编码编码星座映射星座映射与交织与交织复复用用系统信息系统信息帧帧体体数数据据处处理理基基带带后后处处理理帧头帧头正正交交上上变变频频组组帧帧射频输出射频输出地面数字电视国标发送端系统框图随机化：随机化：为了保证传输数据的随机性以便于传输信为了保证传输数据的随机性以便于传输信号处理，输入的数据码流数据需要用扰码进行加扰。号处理，输入的数据

27、码流数据需要用扰码进行加扰。 数据输入数据输入随机化随机化前向纠错前向纠错编码编码星座映射星座映射与交织与交织复复用用系统信息系统信息帧帧体体数数据据处处理理基基带带后后处处理理帧头帧头正正交交上上变变频频组组帧帧射频输出射频输出地面数字电视国标发送端系统框图数据输入数据输入随机化随机化前向纠错前向纠错编码编码星座映射星座映射与交织与交织复复用用系统信息系统信息帧帧体体数数据据处处理理基基带带后后处处理理帧头帧头正正交交上上变变频频组组帧帧射频输出射频输出前向纠错编码前向纠错编码:由外码（由外码（BCH 码）和内码（码）和内码（LDPC）级联实现，）级联实现，采用了三种不同的码率以满足各种服务

28、需求，并且为了降低实采用了三种不同的码率以满足各种服务需求，并且为了降低实现成本，三种不同码率的前向纠错码使用同样的现成本，三种不同码率的前向纠错码使用同样的BCH码，同时码，同时LDPC码具有相同的结构，达到了硬件实现的资源共享。码具有相同的结构，达到了硬件实现的资源共享。 地面数字电视国标发送端系统框图数据输入数据输入随机化随机化前向纠错前向纠错编码编码星座映射星座映射与交织与交织复复用用系统信息系统信息帧帧体体数数据据处处理理基基带带后后处处理理帧头帧头正正交交上上变变频频组组帧帧射频输出射频输出星座映射星座映射：包含以下几种符号映射关系：包含以下几种符号映射关系：64QAM、32QAM

29、、16QAM、4QAM、4QAM-NR。 (1) 4QAM与与4QAM-NR的符号映射对应于高速移动服务业务的需求，可以的符号映射对应于高速移动服务业务的需求，可以支持支持标准清晰度电视标准清晰度电视广播，能够兼顾覆盖范围和接收质量的服务需求。广播，能够兼顾覆盖范围和接收质量的服务需求。(2) 4QAM、16QAM与与32QAM符号映射可对应于中码率服务业务的需求，符号映射可对应于中码率服务业务的需求，可以支持可以支持多路标准清晰度电视多路标准清晰度电视广播，能够兼顾覆盖范围和频率资源利用广播，能够兼顾覆盖范围和频率资源利用的服务需求。的服务需求。(3) 32QAM 和和64QAM符号映射对应

30、于高码率服务业务的需求，可以同时支符号映射对应于高码率服务业务的需求，可以同时支持持高清晰度电视高清晰度电视和和多路标准清晰度电视多路标准清晰度电视的广播。的广播。 地面数字电视国标发送端系统框图数据输入数据输入随机化随机化前向纠错前向纠错编码编码星座映射星座映射与与交织交织复复用用系统信息系统信息帧帧体体数数据据处处理理基基带带后后处处理理帧头帧头正正交交上上变变频频组组帧帧射频输出射频输出交织交织: :采用时域符号交织技术以提高抗脉冲噪声干扰采用时域符号交织技术以提高抗脉冲噪声干扰能力。时域符号交织编码在多个信号帧之间进行。数能力。时域符号交织编码在多个信号帧之间进行。数据信号的数据块间交

31、织采用基于星座符号的卷积交织据信号的数据块间交织采用基于星座符号的卷积交织编码。编码。 地面数字电视国标发送端系统框图数据输入数据输入随机化随机化前向纠错前向纠错编码编码星座映射星座映射与交织与交织复复用用系统信息系统信息帧帧体体数数据据处处理理基基带带后后处处理理帧头帧头正正交交上上变变频频组组帧帧射频输出射频输出5 5帧体数据处理帧体数据处理：帧体数据块复接系统信息后，用：帧体数据块复接系统信息后，用C个子载波调制。个子载波调制。有两种工作模式：有两种工作模式：C=1 或或 C=3780。在载波数在载波数C=1模式下，作为可选项，对帧头和帧体经过组帧后形模式下，作为可选项，对帧头和帧体经过