第章数字电视概述

第1章数字电视概述1.1基本定义

1.2数字电视的优点

1.3数字电视的有关参数

1.4数字电视发展概况思考练习题 1.1基本定义

模拟电视最明显的缺点是，在传输过程中，图像质量的损伤是累积的，即信号的非线性累积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。模拟电视容易产生亮、色信号串扰，行蠕动，半帧频闪烁等现象。模拟电视还有稳定度差、可靠性低、调整不便、集成与自动控制困难等缺点。数字电视是从节目采集、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。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，在只能传送一套模拟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。1.数字电视广播系统的构成

图1-1是数字电视广播系统方框图。该系统由信源编码、多路复用、信道编码、调制、信道和接收机等六部分组成。图1-1数字电视广播系统方框图

2.数字电视与电视数字化处理的区别

现在的模拟彩色电视接收机的电路中采用了多种数字化处理技术，往往自称为数码电视或数字化电视。这些彩色电视机在不改变现行模拟广播电视传输体制的前提下，对解调后的视频和音频的基带信号进行了数字化处理，获得了更高质量的图像和伴音，增加了电视机的功能，但它仍属于模拟电视的范畴，只能接收模拟电视信号，无法接收数字电视信号，与真正的数字电视是两个不同的概念，不可混淆。这些数字化处理技术包括：用数字梳状滤波器进行较完善的亮度、色度分离，消除了亮、色信号串扰现象；对亮度信号进行数字轮廓增强，提高了画面清晰度；对色度信号进行数字降噪和色调校正，减少了画面噪点和色调畸变；用逐行扫描及倍场扫描(DoubleScan)消除行间闪烁和大面积闪烁，提高了图像的垂直清晰度；处理后还能实现画中画、静止画面等新功能以及丽音NICAM(NearInstantaneousCompandingAudioMultiplex，准瞬时压扩音频多路传输，是一种数字脉冲编码调制立体声广播系统，用7.28MHz频率广播)和环绕立体声等功能。有些电视机除采用视频、音频信号处理外，还在其它部分采用了数字技术，例如在调谐、射频信号接收部分采用数字锁相环频率合成器和数字红外遥控解码器，在扫描电路部分采用数字行、场同步电路，在系统控制部分用CCU(中央控制器)进行显像管调整和接收方式选择，在显示部分采用OLED(OrganicLightEmittingDevices，有机发光显示器)、TFTLCD(ThinFilmTransistor

LiquidCrystalDisplay，薄膜晶体管液晶显示器)或PDP(PlasmaDisplayPanel，等离子平板显示器)等。电视信号的数字化处理使现行模拟电视机的性能得到改善，功能得到扩展，同时又为模拟电视向数字电视的过渡准备了必要的技术条件。3.SDTV和HDTV

数字电视分为标准清晰度电视和高清晰度电视。

标准清晰度电视SDTV(StandardDefinitionTelevision)是指质量相当于目前模拟彩色电视系统(PAL、NTSC、SECAM)的数字电视系统，也称为常规电视系统。其定义是，ITU-R601标准的4∶2∶2的视频，经过某些数据压缩处理后所能达到的图像质量。其清晰度约为500电视线，视频数码率约为5Mb/s。高清晰度电视HDTV(HighDefinitionTelevision)是指水平清晰度和垂直清晰度大约为目前模拟彩色电视系统的两倍，宽高比为16∶9的数字电视系统。根据ITU的定义，一个具有正常视觉的观众在距离高清晰度电视机大约是显示屏高度3倍的地方所看到的图像质量应与观看原景象或表演时所得到的印象相同。其清晰度应在800电视线以上，视频数码率约为20Mb/s。国际肉电联凯在I妖TU奔-R虫B穴T.上12特01汇建议糊书中瓦提出携了超舰高清非晰度铜成像垒HR齿I(垂Hy润pe泉rh根ig花h庆Re燥so谣lu击ti推on销I纱ma起gi荐ng老)的隐若干益标准读，其饲基本丧要素芒是图科像的劳最小会分辨坛率为圈19叠20企×1刘08明0，证传输旋速率怪为6点0帧削／秒鸭。H散RI舞分为赚HR忙I0现～H促RI叮3四录个等奸级，际其空洞间分疫辨率璃分别册为1衡92掀0×拍10抗80劫、3睬84姐0×杯21欣60蚀、5含76艇0×祥32距40忽、7古68痰0×汁43雕20帝，其激量化您比特盖数分弄别为艺10爱、1怕0、锄12遵、1障2，充不压兔缩数估据速号率分爬别为缺2.诞5尽Gb呆/s虑、1各0拾Gb既/s治、4酷0香Gb羡/s版、7牙2西Gb泊/s练，传宣输速兔率分孕别为估60翠～8圣0阵Mb虑/s咸、1俱00制～1竖50茅M路b/班s、根15若0～葵60烟0盛Mb鹊/s爸、1软50恼～6危00取M沃b/浊s。晶目前仇按此惹建议愤研制皇的超悼高清登晰度碎图像摩可用老于医读疗、附印刷魔、电粉影、轨电视姥和计归算机申图形目等领币域。除此播之外喷还有诸LD惑TV谎和E恶DT繁V。否一般寇将清各晰度路约为睬30宁0电纲视线型，视信频数拜码率字约为防1～务2俗Mb竹/s挡，图瞒像质叨量与颠VC浙D相谊当的唉数字钻电视克规定腐为家油用级书数字亚电视淋或低算清晰种度数汪字电慎视L挣DT纷V逮(L寨ow汤D都ef限in侧it骗io乏n麻Te劈燕le闷vi捎si战on赏)，国也称唱为普辆及型植数字膜电视押。S皱DT同V与熊HD谱TV轻之间斤还有并增强萍清晰捆度电耀视E滩DT评V(涂En字ha净nc信ed趋D狱ef误in库it傍io柔n愚Te何le酒vi湾si殊on直)，昏其图孝像格雄式为侵96嘴0×芝57预6，乘50躁H园z，议或乳者为许96优0×冒48竟3，扔60辫H模z。1.支2烂数字糊电视恋的优闯点与模迫拟电员视相伤比，练数字拦电视船的优僚点表继现在露以下势几个化方面菊。份1.专图之像传樱输质叔量较寨高随2.校具通有数隔字环萌绕立桃体声坝伴音尊3便.筝频谱夸资源框利用驻率高征4怒.弊多信森息、桌多功雪能怕5.香设鸡备可犯靠，缓维护糊简单纺6尖.触节省驶发送班功率远，覆愉盖范毙围广灵7具.移易于蚕实现炼条件怠接收1.擦3征数字芒电视望的有带关参侄数1.钱数蒙码率镰和传阿码率在数卖字传怜输系砍统中磁,刻传输炮的效衔率用扭传输拐速率抗来衡兆量.若传键输速械率有教信息扁传输宁速率是(数亭码率掀)和肝码元爬传输哀速率而(传毒码率穿)两逐种。无数砍码率技也称评比特共率或训者传满信率身，是法指单县位时油间内简传送烈的二愈进制饱比特没数，剖记为Rb，单度位为抚比特押／秒氧，用闹符号糖b／向s表鉴示。扎经常专还以天兆比枕特／练秒和界吉比锁特／聚秒为鲁单位盯，即微用符共号M百b／煮s和兔Gb搅／s姻表示谷。罢传码呆率是截码元伏(S叛ym崇bo蚂l)摄的传啄输速兽率，照是指牲单位炊时间肾内传梢输码姓元的峡数目躲，记滔为RB，单勇位为晨波特抱(B贱au傲d)栋。为拐明确剥起见那，在用给出炭传码待率的驳同时鸭，应将说明树码元社的进足制M，或延者说习明码跨元存的二恢进制法位数m，这遥里M＝2m。数码踏率Rb和传衡码率RB都是皮传输稻速率幅的指叛标，逐但两撞者的伞概念纺不相颠同，飘使用春时不六可混卷淆。卡在数幅值上驻它们哥可以宜按下瓦式进沫行换惊算：Rb＝RB·l比bM＝RB·m(b蛮/s郊)鸭(渗1-痕1)那式慰中，M为码撤元的转进制断数，m是码沿元的节二进丹制位鸭数。爪可以日看出越，在产码元最为二请进制瓜(M＝2颜，m＝1逼)时塌，Rb=RB。体数码招率还朝可以科反映疮频带梁占有吸情况锁。根带据数笛码率摄的定兆义，顷它可表由比屈特数训与频救率之杏乘积重来表我示，扇这样裂，数宜码率匀与数病字信蹄号的报传输还速率大之间绩就建拴立了黑对应偷关系羽。数深码率印也直颠接反鸽映了童数顶字信丢号所技占用说的频偏带宽贼度，哀即数荷码率禽越高掘，占象用频忙带就热越宽府。因筐此，算数码皆率有缠时也猛简称摆为传冠输速姜率。2.镇误吓码率安和误堵码秒1)列误剧码率Pe误码闹率也捧叫码讲元差辩错率危，是隙指信谎号传犁输过草程中转系统古出现材错误多码元熄的数颜目与燃所传眯输码器元总危数之凉比值麦，即熟误码迷率的剂大小壮，反颠映了雕系统听传输席错误码码元卧的概金率大扮小。亏一般怒以多栋次传撒输的菜平均崭误码巨率表穗示。(1舌-2简)误比仆特率机也称笋信息司差错袄率或锤比特精差错锈率，腥是指乖传错肝信息润的比炒特数庭与所福传输诵的总绒信息壤比特竭数之住比值抚，即锡误比芝特率惕的大激小，旨反映饿了信灰息在各传输句中由甜于码予元的焰错误眨判断亲而造东成的裤传送井信息冒错误国的大州小，科它与位误码疫率从旷两个很不同叶的层够次反栋映了般系统串的可脖靠性遮。在考二进弦制系延统中士，Pe=Pb。但释在多球进制倦系统围中，Pe不等签于Pb。(1参-3轧)2)纳误野码秒环串部行数协字视脚频系弟统工厨作在用基本案上无妄随机血噪声撇误码绳的环液境下讯，其物主要拿误码害为脉册冲误错码，日与随盗机噪愁声误定码不考同的欠是，侦它具勾有间秆隔出个现的刑特点芝，一吵个数董据字疑的出材错会照引起册数百聪个相辈同数闸字的析出错泼。在傍电视猫系统泳中关够心的萄是节酷目出乖错的替次数腊，而香不是纱多少系比特懂受到始影响严，因久此可验使用墙误码章秒(悉Er浴ro示re毛d诸Se避co筒nd跪s)适来度洁量这患种脉附冲误哈码的票特性招。误功码秒教是指唯一段拍时间描之内有发生亏误码园的秒启数(桨Er漫ro律re箱d喉Se烘co失nd狂s罪Ov容er特a敢P逮er菠io渐d混of跳T仍im跨e)丽，适发合于守受脉猾冲干恐扰而旅产生帖误码窃的场层合，咐尤其杜适合圆于评盒价由波于短提脉冲炕干扰悉引起咽视频摸同步东信号遍受损拾而造挎成图弦像纷傍乱的代情形振。常纵用的翼参数膝还有哲上一帽次误仪码秒场间隔亿时间产(T按im边e算Si押nc挡e写th厨e摧La烟st丑E稠rr轰or蹈ed牢S王ec余on艺ds毅)。3.次频攻带利键用率身和功碧率利止用率在数总字传叼输系零统中不，有阔时使迫用频味带利暑用率汗和功匀率利码用率唤来度森量信锣息传捕输的趁有效读性和仆可靠土性。遥频踢带利留用率历是衡萌量数鸦字传光输系茫统有映效性孝的一棕个重供要指愁标。少它表崇示在姑单位轨时间闯、单会位频非带内惰传输烂信息战的多欲少，激即单俱位频哀带内陡所能蜘实现晓的数玩码率以，单护位为聚比特电/秒遇赫兹廉，用心符号衣b/绕(s探·蝇Hz置)表耻示。放一般继来说查，在起相同厉信道栋频带驶宽度样的条俭件下菌，系伪统的岩频带拜利用辟率越今高，厉信息蕉传输破速率首就越暖高，誉系统领的有刚效性慰就发橡挥得摔越好浊。在号二进下制基钳带系宴统中摔，最烧高频微带利择用率陈p=伙2撕b/品(览s·众Hz领)。给在多剃进制惨基带偿系统纳中，螺频带丸利用议率可缺以大匆于2废b小/(陵s·展Hz炮)。钟在载倾波传伍输系蜡统中齿，不桐同的腥调制牙方式听可能圈有不眠同的莫频带断利用叠率，万故一加般常孔用这野个指齐标来全衡量俯调制抛方式杨的效贼率。功率五利用薯率是鞋指在溜一定降误码快率的发条件某下，疑传输假每比龙特信慎息所赛需要迟的最唇小信狂号平扯均功睬率。雹功率爬利用摸率越凭高，县误码嘉率越切小，英信息叮传输纪的可歼靠性悄就越叉高。刷对返于一帅个信壮息传创输系旷统，岛频带为利用援率和超功率愉利用揪率这躲两个践指标充总是烛互相球矛盾谈的。4.吹信旋道容奔量信道怕容量锈反映货一个竟信道数的传亡输能回力，剂而信匪道的晌传输辨能力街是以洲这个蓄信道活最大惧可能念传输宁信息合的速德率来纷度量粮的。强所以沙信道痒容量少定义米为信预道传羡输速洒率的胃最大正值。忘信道贫容量祝与数祸码率峡的区腾别蚊在于名，信霸道容团量表孝示信醉道的肚最大榜数据锄传输料速率牢，是窄信道乳传输熊能力扶的极靠限，蛇而数亮码率稼表示们实际下的数槐据传童输速显率。蚕它们牛采用耳相同聚的单恨位b年/s表。实际虚的信饥道总六是要城受到问各种良噪声辰的干识扰。价香农衣(S分ha烂nn养on完)研桑究了班受随贺机噪踪蝶声干画扰的上信道治情况惜，得古出了失计算贡信道舱容量狸的香盾农公衫式：式中岔：B为信凶道传哄输频桑带宽箩度，S为信隔号平扁均功印率，N为白槐噪声哗的平果均功气率，S／苗N为信央噪比柔。该砍式说吉明：售信道遗容量C与信鞋道带禁宽和粮信噪段比有画关，撕当B与S／膨N确定铁后，晌信道块的最芹大信歪息传竹输速瞎率就袖完全咸确定虹了。唐信噪饱比S／屯N是无么量纲他的数斥值，算通常樱用分沟贝表谦示为绩(1款-4阻)因此徒在用跨式(珠1-真4)弦计算掘时，梢要将廊用分赴贝表挨示的朵(S／愿N)′交按式禁(1楼-6释)换码算为笔无量门纲的什数值辱：根据沙香农雷公式脑还可赞以得搂出以盐下重苦要结轻论：屠(欺1)您任薄何一教个信眉道都洞有信咐道容蛾量C，如搜果满顽足数凝码率Rb≤C，那匪么在口理论郑上存总在一钱种方床法使增信源翁的输劳出能返以任丝式意小救的差慨错概爽率通结过信告道传舍输；渴如果Rb>C，则代无差杜错传秩输在供理论箩上是谋不可系能的躺。(1恳-5禽)(1州-6童)(2帮)有当信股道噪冤声为资高斯优白噪希声时锡，式兵(1鲜-4番)中朝的噪浆声功饶率N不是出常数略，而碎与带愉宽B有关订。若倒设单迫位频予带内柱的噪特声功价率为n0(W肯／H通z)惭，则法噪声鹅功率N=n0B，代驴入式刷(1舞-4秧)可勺得在S和n0一定督时，进信道篮容量C随带测宽B的增叉大而触增大窝。当B趋于逢无穷稿大时屈，C趋于沈常数幅1作.4但4S击／n0。(1投-7塌)(3危)典由于毙信道芹容量欣就是切信道阅的最酸大信直息传丑输速裤率(样即数嗽码率震)，C=I/T，其产中I为信乞息量姥，T为传倡输时尸间，截代入赚式(盾1-目4)甘则可鼻得弟这说榆明，奥当S／N一定肝时，裹给定攻的数引据量钳可以贝用不造同的直带宽遥B和颂时间繁T的婚组合寄来传之输。煤(捞4)鲁在斤给定洪信道双容量C的条母件下司，也叔可以叮用不啄同的脆带宽维和信械噪比耗的组减合来桨传输幻玉数据巨。若守减少搬带宽肚，则赞必须妙发送预较大笨的功持率，棋即增安大信飞噪比S／N；哨若有那较大漠的传迎输带绞宽信潜息，识则同寸样的C能够熟用较隐小的鞋信号五功率访(即盒较小哭的S／N)来才传送浑。也方就是冷说，跨当信怪噪比脱太小孩而不咐能保暖证通支信质捞量时滑，常箱采用倡宽(1敬-8明)带系刃统，森即用筑增加相带宽祝来改肃善传乞输质损量，钱这就巨是所虏谓用混带宽纱换功渐率的建方法已。在勒带宽撤和信饱噪比是的互蔑换过巧程中强，必胞须变罚换信匆号使画之具生有所吹要求魂的带学宽，劈燕这通贴常是千由各身种类购型的巾调制筋和共编码休来完淋成的单。为各定量披说明蛇信噪拢比与索带宽垦的关替系，长我们返设B为信胞道带帽宽，Bi为输映入信锋号带省宽，加输入块信噪悉比为Si／Ni，经薄变换劈燕器变铲换后洒，输聋出信嗽噪比债为So／No，根巧据式码(1抢-8贩)则融可以递导出驰：(1赴-9熊)或者5.企编钟码效裁率在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