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数字视频广播

数字视频广播 一.前言–数字电视是在还没有察觉?的情℃况下就?已经进入了我们的生活。而我们能够开始…

数字视频广播

一.前言

–数字电视是在还没有察觉?的情℃况下就?已经进入了我们的生活。而我们能够开始感觉到数字技术的±冲击只是一个时间问题,今天数〒⊥字技术已经在我们生活的方方面面有所㎏体现,从电话、传真机到微型电脑,再到目前风靡?世界的因特网。

–今天,尽?管我们在家里仍然收看的还是模拟电视节目,但是节目制作棚里的设备已经是数字化了,从节目制作棚到发射塔的信号传输也已是数字化了,没有?这些节目制作与传输的数字技术,我们的节目质?量是无法满足的。当你通过卫星电视网、有线电视网或开路电视网观看电视?节目时,你已经?是位于数字电视传输的最?后一个环节,这一个环节?正在经℡历一场数字化革命¤,以达到电×视节目的全数字?化传输。在电视数字化的进程中,国际DVB组织(DigitalVideoBroadcasting)提出了全套的解决方案,这-方案涉及我们常用的传2输媒介:数字卫星电视(DVB-S)、数字有线电视(DVB-C)、数字开路电视(DVB-?T)。

–电视数字化的时代已经≒到来!

–在※欧洲,从1991年开始,电视台、家电产品生产厂家和标≤准制订者℅坐到了一%起,商谈组成-个工作≮组,共同制订数字电视的发展规划,工作组的成员?发展很快,这一个由欧洲∧人发﹢起的组织很快就吸引美国及﹥日本的∠许多成员,变成了-个世?界性组??织。1993年9月工作组起草了一个备忘录,将工作组更名为DVB组织∣,即?国际数字视频广播组织。数字?电视的发展进入了新的时代。根据过去痛苦的教训,工业界决定要以市场的商业需?求作为标准制订的+指导,?DVB组织决定新的技术必须是建立在M?PEG-2压?缩算法?上的数字技术,?必须是市场导向的。

–由于相对较低的基础设施费?用投入和各国相对简单的标准协调问题,数字卫星电视(DVB-S)网、数字有线电视(DVB-C)网和数字%开路电视(DV∩∵B-T)*网先走一步,发﹤/展更快。19915年DVB组织确立了数字卫星电视的标准DVB-S,1996年数字有线电视DVB-C数字共用天线电视、数字微波电视等标准随之确立,数字开路电视DVB-*T的′采用紧随其后,将给整个社会带来∟更深刻的变化。I?997年以DVB标准为∴基础的数字?电视已﹣经在全?世界普及,拥有了几百万用户。1998年末,微型计算机用户可以通过在他们使用的≠微机内插入数字卫星接收卡,用来享受因特网服务。
目‰前,数字地面≡电视(×DVB-T?)标准正在⊙逐渐被世界各国所采用,为今后的高 ?清晰度电视开辟了广泛∞的前景。

二.DVB标准数字电视技术

–DVB标准∮提供了-套完整的,适用于不?同媒介的数?字电视广播系统规范,其周全的计划及广范的共识是其成功的关键。从一开始,大家就选定ISO/IECMPE㎝G-2标准?作为音频及≧视频的编码压缩方式,对信源编码进行了统一,随后对MPEG-°2码流进行打包形成传输流(TS),进行多∷个≈传?输流复用,最后通过卫星、有线电视@及开路电视等不同媒介传输方式进行传输。№

1?.DVB标准的核心
●系统¬采用MPEG压缩的音频,视频及数据?格式作为数据源
●系统采??用公共MPEG-2传输流(TS)复用方式
●系统采用公共的用于描述广播节目的系统服?务信息?(SI)
●系统的第∨一级÷?信道编码采用∥R-S前向纠错?编码保护
●调制与其它附属的信道编码方?式,由不同的传输媒介来确∏定
●使用通用的加扰方式以及条件接收界面<

2.DVB音频特点
–DVB系统的音频编码使用㎡MPEG-ILayerII笫二层音频编码,⌒也称做MUSICAM。音频的MPEG-ILayermII编码压缩系统利用了声?音的低声音频谱掩蔽效?应,这一人体生理学效应允许我们对于人?耳不太敏感的频率♂进行低码率编码,这一技术的采用可以大?大地降低音频编码速?率。MPEG-ILayerII?音频编码可3用?于单音,立体声,环绕声和多路多语言声音的编码。

3.DVB视频特点

㎎–对于视频,国际上采用标准的MPEG-2压缩编码,MPEG-2视频编码系统由一个大家族构成,每一个系统之间都有兼容性和共同性,根据图?像清晰度的不同,它分成四种信源格式或称等级(LEVEL),从录像带(VC?R)的低图像清晰度,到高清晰度电视。除了根据图像清晰度定义的等级以?外,DVB视频标准还定义了档次(PROFIL﹣E)的概念㎞,每一个不同的档次(P?ROFILE⊕)能=够提供构成编码系-统的压缩£工具和压缩算法。

-?-a)档次(PROFI?LE)

–目前在MPEG-2系?统中存在5个档次(PROFILE),每一个档次(PROFILE)都会比它?的前一个档次更加复杂,更加完善,提供更多的‖工具,同时其相对应的设¢备的价格也更高。

?

–档次的最初级叫做简单档次(SIMPLE㏄PROFILE),随后是主档次(¥MAINPROFILE∫?),它比简单档次(SIMPLEPROPILE)增加了编码双向预测的功能,?即:B-FRAMES,?在使?用同样的码流的情况?下,它?的质量会更好,但算法更加复杂,使用的⊿芯片更多。主档次(MAINPROFILE)的解码芯片,可以兼容解码简单档次(SIMPLEPROFILE)的?编码,这种¥向下兼容性贯穿整个系﹢列的?档次。

–在主档次(MA?INPRO?FILE)之后,ml是信?噪比可分级档次(SNRSCALABLE)及空间频谱可分级档次(SPACILLYSCALABLEPROFIL?E)√,这?两种档次可以调整信噪比与码流率关系,以及图像清晰度与码?流率之间的关系,?出于其编码的复杂性?以及3接收设备价§格昂㈱贵问题,DVB标准目前不支持这两种档次。最高级的档次是HIGHPROFILE∽,∑它不仅兼容前面的低极档次,兼备所有的功能,?而且可以进行多行,同时♀编码,而前≯面的档次则是逐行编码。

–在档次中存在两种?图像采样方式,即:4:2∈:2和4:2:0格式。我们知道电视复合信号可以分成亮度信号?分?量(Y)和色度信号分量(R-Y,B-∶Y),4:2?:2格式是对亮度??信号进行4个采样,对色度信号(R-Y,B-Y)进行2个采样,4:2:?0色度信号(R-Y,B-Y)∪只做隔行采样,如果使用8比特采样,我们可以算出对标准PAL?制电视信号进行采样后的4:?2:2

格式图像码流率如下:
″亮度信号码流?率为:7?20×5?76×25帧/秒×8bit=82.944Mb/s
色度信号码流率为:2×1/2×720×576×25帧/秒×8bit=82.944Mb?/s
总码流率为:82.944Mb≌/s+82.944Mb/s=16m5.888Mb/s

–我们看到没有压缩的电视图像码流率非常高,占用带宽太宽,不适£用于传输,即≦使采用4:2:0格式,图像码流率也高达124.416∝Mb?/㏑s,MP?EG-2的压缩算法采用除?去电视视频信号的时间冗余和空间冗余的算法,使码流率降到3~8Mb/s仍然获得质量清晰的图象,使数字电视的传输成为可能。

-?-(b)等级(LEVEL)
根据图?像节?目源的清晰度由低到高的不同,D$VBMPEG-2标准分成许多等级,最低的LOWLEVEL的清晰度是IU-R-BT、601建议的四分之一,即:352×288×25帧?/秒。MAI?NLEVEL是完℉全符合IU-R-BT、601建议的标准,即o:720×576×25帧/秒。HIGH-1440LEVEL采用了=每?行144∷0个采样的方法。HIGHLEV?EL?采用了◎更高的?每行1920的采样方法。

–目前在世界上最常用的MPEG-2标准是MP@?ML,即:MAINPROμFL>E@MAI㏒NLEVE㎜L,它是第一代数字有线电视和数字卫星电视的基础,节目提≥供者可以提供?6㏕25线质mol量的节目,图像的长宽比?可以是4:3或16?:9;至于码流率,它是由节目提供者根据节?目质量来选定的,图像质量越高,所需码·?流率越高,?反之则越低。


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作者: mgnqyz

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