数字电视技术与发展.ppt

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1、数字电视分类及发展数字电视分类及发展邓泽学邓泽学邓泽学邓泽学(80874197)(80874197)2007/6/202007/6/20数字电视定义和分类数字电视定义和分类数字电视数字电视数字电视数字电视：利用利用利用利用MPEGMPEG标准中的各种图像格式，把现标准中的各种图像格式，把现标准中的各种图像格式，把现标准中的各种图像格式，把现行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到行模拟电视制式下的图像、伴音信号的平均码率压缩到大约大约大约大约4.6921Mbps4.6921Mbps，其图像质

2、量水平清晰度达到，其图像质量水平清晰度达到，其图像质量水平清晰度达到，其图像质量水平清晰度达到50050012001200线，并采用数字声音信号压缩技术，传输多声道信线，并采用数字声音信号压缩技术，传输多声道信线，并采用数字声音信号压缩技术，传输多声道信线，并采用数字声音信号压缩技术，传输多声道信号。号。号。号。分类分类分类分类：按调制方式分：卫星、有线、地面按调制方式分：卫星、有线、地面按解码能力分：高清、标清按解码能力分：高清、标清按有无按有无CA分：分：FTA（透明）、条件（透明）、条件数字电视关键技术数字电视关键技术1、数字电视的信源编解码技术数字电视的信源编解码技术：视频压缩编解码：

3、视频压缩编解码：MPEG-2标准标准音频压缩编解码：音频压缩编解码：AC-3或或MPEG2、数字电视的复用系统数字电视的复用系统主要功能是将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特主要功能是将视频、音频、辅助数据等编码器送来的数据比特流经处理复合成单路串行的比特流流经处理复合成单路串行的比特流3、信道编解码及调制解调信道编解码及调制解调：其目的是目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信其目的是目的是通过纠错编码、网格编码、均衡等技术提高信号的抗干扰能力。常用的调制方式有：号的抗干扰能力。常用的调制方式有：正交振幅调制正交振幅调制(QAM)键控移相调制键控移相调制(QPSK)残留边带调制

4、残留边带调制(VSB)编码正交频分调制编码正交频分调制(COFDM)主要数字电视标准主要数字电视标准1、美国美国ATSC：美国美国HDTV地面广播频道的带宽为地面广播频道的带宽为6MHZ，调制采，调制采用用8VSB。美国的卫星广播电视采用。美国的卫星广播电视采用QPSK调制，有线电视采用调制，有线电视采用QAM或或VSB调制。调制。ATSC标准支持的具体图像格式共有标准支持的具体图像格式共有18种种(HDTV6种、种、SDTV12种种)，其中，其中14种采用逐行扫描方式种采用逐行扫描方式2、欧洲欧洲DVB：即：即DigitalVideoBroadcasting，数字视频广播，数字视频广播。重重

5、点是卫星，采用点是卫星，采用QPSK调制。地面广播采用调制。地面广播采用COFDM调制，调制，8M带带宽。有线采用宽。有线采用QAM调制。调制。3、日本日本ISDB：是日本：是日本DigitalBroadcastingExpertsGroup（数字广（数字广播专家组播专家组）制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化）制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。ISDB具

6、有柔软性、扩展性、共通性等特点，可灵活地集成和发具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。送多节目的电视和其它数据业务。调制方式和调制方式和DVB类似。类似。我国数字电视标准我国数字电视标准中国的数字电视起步很早，中国的数字电视起步很早，中国的数字电视起步很早，中国的数字电视起步很早，19991999年就完成了年就完成了年就完成了年就完成了HDTVHDTV的功能样的功能样的功能样的功能样机。目前卫星和有线标准已经确定，采用欧洲机。目前卫星和有线标准已经确定，采用欧洲机。目前卫星和有线标准已经确定，采用欧洲机。目前卫星和有线标准已经确定，采用欧洲DVB-SD

7、VB-S和和和和DVB-CDVB-C。地面方面以清华和上海交大为主地面方面以清华和上海交大为主地面方面以清华和上海交大为主地面方面以清华和上海交大为主,为融合方案。为融合方案。为融合方案。为融合方案。1 1、清华方案清华方案清华方案清华方案DMB-THDMB-TH标准标准标准标准 该标准在该标准在该标准在该标准在OFDM(OFDM(正交频分复用正交频分复用正交频分复用正交频分复用)的保护间隔的保护间隔的保护间隔的保护间隔(GuardInterval)(GuardInterval)中，去掉了导频部分，复用同步头。该同步头中，去掉了导频部分，复用同步头。该同步头中，去掉了导频部分，复用同步头。该同

8、步头中，去掉了导频部分，复用同步头。该同步头利用利用利用利用DSS(DSS(直接扩散方式，扩散符号使用的是直接扩散方式，扩散符号使用的是直接扩散方式，扩散符号使用的是直接扩散方式，扩散符号使用的是PNPN系列系列系列系列)，提高了灵，提高了灵，提高了灵，提高了灵敏度，有利于汽车等移动状态下接收信号。与欧洲方式相比，灵敏度，有利于汽车等移动状态下接收信号。与欧洲方式相比，灵敏度，有利于汽车等移动状态下接收信号。与欧洲方式相比，灵敏度，有利于汽车等移动状态下接收信号。与欧洲方式相比，灵敏度提高了敏度提高了敏度提高了敏度提高了10%10%左右，信噪比的要求也可以降低到左右，信噪比的要求也可以降低到左

9、右，信噪比的要求也可以降低到左右，信噪比的要求也可以降低到-20dB-20dB。同时。同时。同时。同时信号的传输效率也提高了信号的传输效率也提高了信号的传输效率也提高了信号的传输效率也提高了10%10%。主要特点：主要特点：主要特点：主要特点：信道容量大信道容量大信道容量大信道容量大，接收灵敏度高，接收灵敏度高，接收灵敏度高，接收灵敏度高、同步恢复快（小于、同步恢复快（小于、同步恢复快（小于、同步恢复快（小于5ms5ms），信道估计准确，抗干扰能力强，用分级编码技术，使标），信道估计准确，抗干扰能力强，用分级编码技术，使标），信道估计准确，抗干扰能力强，用分级编码技术，使标），信道估计准确，抗

10、干扰能力强，用分级编码技术，使标清和高清电视信号传输得到兼容等等。清和高清电视信号传输得到兼容等等。清和高清电视信号传输得到兼容等等。清和高清电视信号传输得到兼容等等。我国数字电视标准我国数字电视标准2 2、上海交大的、上海交大的、上海交大的、上海交大的ADTB-TADTB-T标准标准标准标准 ADTB-TADTB-T是一种是一种是一种是一种“单载波单载波单载波单载波”方案，采用方案，采用方案，采用方案，采用4 4位或位或位或位或1616位位位位QAMQAM变变变变调方式，并在其中融入了独特的平均化技术，使用调方式，并在其中融入了独特的平均化技术，使用调方式，并在其中融入了独特的平均化技术，使

11、用调方式，并在其中融入了独特的平均化技术，使用8MHz8MHz带宽，拥有带宽，拥有带宽，拥有带宽，拥有5Mbit/s5Mbit/s、10Mbit/s10Mbit/s、20Mbit/s20Mbit/s三种传输模式。三种传输模式。三种传输模式。三种传输模式。主要特点如下：主要特点如下：主要特点如下：主要特点如下：大容量（大容量（大容量（大容量（12Mbps12Mbps）的高速移动接收）的高速移动接收）的高速移动接收）的高速移动接收 首次实现单载波的单频网技术首次实现单载波的单频网技术首次实现单载波的单频网技术首次实现单载波的单频网技术 提供了高提供了高提供了高提供了高/中中中中/低码率业务混合传输

12、的可能性低码率业务混合传输的可能性低码率业务混合传输的可能性低码率业务混合传输的可能性 稳定可靠的固定接收性能，兼容有线接收稳定可靠的固定接收性能，兼容有线接收稳定可靠的固定接收性能，兼容有线接收稳定可靠的固定接收性能，兼容有线接收 信号的峰均比低，载噪比门限低，有利于频谱规划，作到信号的峰均比低，载噪比门限低，有利于频谱规划，作到信号的峰均比低，载噪比门限低，有利于频谱规划，作到信号的峰均比低，载噪比门限低，有利于频谱规划，作到更好的信号覆盖更好的信号覆盖更好的信号覆盖更好的信号覆盖。数字解码部分数字解码部分数字解码部分数字解码部分：1 1、解码处理技术：解码芯片目前发展到第二代、解码处理技

13、术：解码芯片目前发展到第二代、解码处理技术：解码芯片目前发展到第二代、解码处理技术：解码芯片目前发展到第二代SOCSOC，MCUMCU的的的的速度由速度由速度由速度由50-80MHz50-80MHz，提升到标清，提升到标清，提升到标清，提升到标清130-200Mhz130-200Mhz，高清，高清，高清，高清300MHZ300MHZ或或或或以上，芯片集成了第一代以上，芯片集成了第一代以上，芯片集成了第一代以上，芯片集成了第一代SOCSOC的解码、解复用、的解码、解复用、的解码、解复用、的解码、解复用、MCUMCU外许多外许多外许多外许多外部功能，包括硬盘、外部功能，包括硬盘、外部功能，包括硬盘

14、、外部功能，包括硬盘、13941394、DVIDVI等，外部存储器接口也由等，外部存储器接口也由等，外部存储器接口也由等，外部存储器接口也由SDRAMSDRAM，向高清，向高清，向高清，向高清DDRSDRAMDDRSDRAM，标清，标清，标清，标清SDRAMSDRAM过渡，程序存过渡，程序存过渡，程序存过渡，程序存储方面由只支持储方面由只支持储方面由只支持储方面由只支持NORFlashNORFlash，向同时支持大容量的，向同时支持大容量的，向同时支持大容量的，向同时支持大容量的NandNandflashflash和和和和NorFlashNorFlash发展。发展。发展。发展。2 2、解调技术

15、：解调芯片目前采用单芯片、解调技术：解调芯片目前采用单芯片、解调技术：解调芯片目前采用单芯片、解调技术：解调芯片目前采用单芯片ASICASIC，功能强大，主，功能强大，主，功能强大，主，功能强大，主要采用零中频、提高灵敏度、纠错、抗干扰等方面的特性。要采用零中频、提高灵敏度、纠错、抗干扰等方面的特性。要采用零中频、提高灵敏度、纠错、抗干扰等方面的特性。要采用零中频、提高灵敏度、纠错、抗干扰等方面的特性。数字电视接收技术数字电视接收技术数字电视接收技术数字电视接收技术显示器部分：显示器部分：1、显示信号处理技术：对输入各种模拟信号进行模数转换和数字解显示信号处理技术：对输入各种模拟信号进行模数转

16、换和数字解码、数字滤波，边缘增强、降噪等处理后，进行逐行码、数字滤波，边缘增强、降噪等处理后，进行逐行/倍场处理，倍场处理，并对图像数据进行各种图像处理，如：黑电平扩展、图像边缘增并对图像数据进行各种图像处理，如：黑电平扩展、图像边缘增强、彩色瞬态特性改善、肤色校正等。对数字视频信号则主要实强、彩色瞬态特性改善、肤色校正等。对数字视频信号则主要实现各种图像处理如现各种图像处理如Scaler，行，行/场变化等。场变化等。2、显示器技术：高清数字电视显示器目前以平板显示器为主，主要、显示器技术：高清数字电视显示器目前以平板显示器为主，主要是是50寸以下以寸以下以LCD为主，为主，50-60寸以寸以

17、PDP和背投为主，和背投为主，60寸以上背寸以上背投或投影机为主。投或投影机为主。数字电视接收技术数字电视接收技术软件技术：软件技术：1、嵌入式操作系统：一般是嵌入式实时多任务操作系统（、嵌入式操作系统：一般是嵌入式实时多任务操作系统（RTOS，Real-TimeOperatingSystem)。目前比较流行的有。目前比较流行的有VxWorks、WindowsCE、PSOS、Linux等。它在实时环境中工作，并占用等。它在实时环境中工作，并占用较小的内存空间较小的内存空间,它负责管理本地资源和网络资源，提供基本的它负责管理本地资源和网络资源，提供基本的操作功能以及设备的访问控制。操作功能以及设

18、备的访问控制。2、解码应用软件：一般采用、解码应用软件：一般采用C语言编程，主要完成搜台、节目信息语言编程，主要完成搜台、节目信息分析、存储、编辑，节目播放，电子节目指南提取和各种分析、存储、编辑，节目播放，电子节目指南提取和各种OSD显显示等等。目前国内尚没有实现软件工程设计，设计质量比较难以示等等。目前国内尚没有实现软件工程设计，设计质量比较难以控制；控制；3、条件接收系统：目前主要是国外较成熟的系统，如主要有、条件接收系统：目前主要是国外较成熟的系统，如主要有Irdeto、SECA(Mediaguard)、Viaccess、NDS(OpenVideoGuard)、NagraVision、

19、Conax、Cryptoworks等，国内的主要有中视联、等，国内的主要有中视联、清华同方、算通等。清华同方、算通等。数字电视发展趋势数字电视发展趋势欧洲欧洲DVB：1）卫星方面推出了卫星方面推出了DVB-S2标准，支持更大传输容量；标准，支持更大传输容量；2）新一代多媒体移动标准：）新一代多媒体移动标准：DVB-H（DigitalVideoBroadcastingHandheld）通过地面数字广播网络向便携）通过地面数字广播网络向便携/手持终端提供多媒体手持终端提供多媒体业务，也就是手机数字电视。该标准基于业务，也就是手机数字电视。该标准基于DVB-T，不同在于：，不同在于：DVB-H终端采

20、用电池进行供电，通过终端采用电池进行供电，通过DVB-H支持的支持的“时间分片时间分片”技术实现的。技术实现的。H.264（MPEG4,Part10）音视频编码和压缩（有知识产权问题）音视频编码和压缩（有知识产权问题？或者？或者MicrosoftWindowsMediaCodec9），），移动接收和抗干扰性能更为优越移动接收和抗干扰性能更为优越数字电视发展趋势数字电视发展趋势美国美国ATSC：1）FCC规定了在电视机中增加数字接收单元的时间表，规定了在电视机中增加数字接收单元的时间表，2007年年7月月所有所有13吋及以上电视具有数字电视功能；吋及以上电视具有数字电视功能；2）FCC将制定符合

21、向数字电视机发送微波数字节目的版权保护技术将制定符合向数字电视机发送微波数字节目的版权保护技术“BroadcastFlag”的规则，并自的规则，并自2006年年1月开始实施。月开始实施。BroadcastFlag是一项防止利用因特网二次传播数字电视节目的技术；是一项防止利用因特网二次传播数字电视节目的技术；3）FCC将制定旨在实现数字有线电视和数字电视机之间的兼容性的将制定旨在实现数字有线电视和数字电视机之间的兼容性的标准。标准。2005年年7月月1日以前，有线电视运营商必须支持由日以前，有线电视运营商必须支持由ANSI制定制定的规格。提供由的规格。提供由ANSI制定的安全模块（制定的安全模块

22、（POD）。）。4）2005年年7月月,所有的高清机顶盒必须有所有的高清机顶盒必须有digitalvisualinterface(DVI)orahighdefinitionmultimediainterface(HDMI).数字电视发展趋势数字电视发展趋势随着数字电视近随着数字电视近10年的发展，数字电视由简单的音视频处理向多功年的发展，数字电视由简单的音视频处理向多功能、网络化发展，许多新功能不断出现，主要有：能、网络化发展，许多新功能不断出现，主要有：1、PVR：硬盘节目录放，实现：硬盘节目录放，实现personalTV或或timeshift功能。功能。2、MPEG4：支持流媒体的播放。：

23、支持流媒体的播放。3、SATA：硬盘接口从：硬盘接口从IDE向串行硬盘发展；向串行硬盘发展；4、网络化：具有网络浏览及流媒体播放等功能、网络化：具有网络浏览及流媒体播放等功能5、HDMI：与接口比较多了如下功能：与接口比较多了如下功能：+主要是用于上，不是专门针对消费电子。主要是用于上，不是专门针对消费电子。+音频信号音频信号+小型化接口小型化接口+CE控制总线控制总线+具有其他控制或配置功能具有其他控制或配置功能5、数字电视机顶盒原理数字电视机顶盒原理信号输入通道解码解复用控制 PowerPC CPU 音 视频解码 接口 管理 SDRAM FLASH 面板/遥控输入电源模块DRAM视频输出音

24、频输出 SMARTCARD数字电视机顶盒软件架构数字电视机顶盒软件架构DatabaseDVB Soft TeletextDVB SI ParserDVB SubtitleBoard Support PackageEPGFlash DriverSerialDriverEEPROMDriverFront Panel DriverTuner DriverMiscellaneousSuch as SDRAM,Video matrix etc.MiddlewareApplication and GUIChannel SearchChannelEditSat/TPEditChannelBrowserCha

25、nnelBannerMiscellaneousCIPVR有线数字电视机顶盒软件功能收看数字电视电子节目指南（EPG）高速数据广播 软件在线升级 因特网接入和电子邮件 支持交互式应用有条件接收 功能框图I2C通过通过GPIO口控制口控制并行并行接口接口MPEGMPEG2 2数据流数据流一一体体化化调谐器调谐器放大放大变频变频QAMFEC有线数字信号EEPROM 音频DACDAC前控板前控板MB86H20AMB86H20A解复用音视频解码视频编码模拟视频信号6 6路开关电源路开关电源FLASH音频放大SDRAM50.5858MHzMHz智能卡板智能卡板音频信号工作原理 有线数字电视节目通过有线电缆

26、传输50.5858MHz频率的信号送入有线数字电视接收机的一体化调谐器，经过放大、二次变频、QAM（正交幅度调制）解调、A/D（模拟/数字）变换、解码、FEC（前向纠错）等处理，输出8比特的MPEG2数据流。该MPEG2数据流通过并行接口传输到MB86H20A中央处理芯片进行处理。解复用完成MPEG2数据解包，分解出音、视频同步控制及其他数据信息。解码完成音、视频解压缩、解码等功能，将各种数据信息还原成完整的图象和伴音信号，然后再经过视频编码，输出模拟视频信号和数字音频信号。数字音频信号经过高精度D/A变换和放大处理；模拟视频信号经过滤波电路调整，最终输出电视机所需要的模拟音、视频信号。电路原

27、理电源部分采用开关电源，标清功率在10W左右，一般采用3路输出，根据目前用户的使用习惯，设计MTBF5万小时。12V提供视频和音频运放的供电。5V分为三路：数字光纤端子、串口芯片和DOWNLOAD插座；音频DAC；智能卡芯片、智能卡板插座、前控板插座和三端稳压片N402。3.3V提供主芯片、存储器、DOWNLOAD插座、智能卡板插座和前控板插座。电路原理主解码板信道部分：一体化调谐器或分体式。主芯片：CPU、解复用、音视频解码、视频DAC、视频编码、各种接口。SDRAM：提供软件的运行空间和MB86H20A解复用、视频解码所需的空间。FLASH ROM则是软件和节目数据的存储空间。EEPROM节目和用户信息存储空间 音频D/A、放大：从主芯片得到各声道的数字音频信号，经过D/A变换得到相应的模拟信号，经音频运放放大输出。电路原理前控板1、分立元件配合MB86H20A的GPIO口。2、专门的按键扫描和数码管的显示刷新等控制芯片。3、51单片机实现电路原理智能卡板电路上：用分立三极管等元件设计而成。利用ST8024、TDK8024，TDA8024专用芯片插座智能卡座：常开、常闭。插拔次数：1万，5万，10万，30万