实验九数字电视系统与音视频编解码技术初步

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1、第9章数字电视与音视频编解码技术初步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，数字电视是这一变革中的关键环节。数字电视已被各国视为新世纪的战略技术，成了继电信引爆IT之后的又一大热点。本章是一个学习数字电视技术的的入门实验。通过实际操作，学习和了解数字电视与音视频编解码技术的基本概念，启发学生再学习和再思考，为今后的深入学习和从事信号与信息处理方面的研发工作打下初步基础。9.1实验目的1．学习和了解数字电视系统的工作原理和基本组成。2．学习和了解数字电视的有关国际标准。3．通过实验操作，学

2、习和了解音视频信号的A/D、D/A转换和音视频编解码等数字电视的关键技术，为进一步学习信号和信息处理技术打下基础。9.2实验系统组成及工作原理9.2.1数字电视概述1.数字电视的基本概念1）什么是数字电视 数字电视就是指从演播室到发射、传输、接收的所有环节都是使用数字电视信号或对该系统所有的信号传播都是通过由0、1数字串所构成的数字流来传播的。数字信号的传播速率是每秒19.39兆字节，如此大的数据流的传递保证了数字电视的高清晰度，克服了模拟电视的先天不足。同时还由于数字电视可以允许几种制式信号的同时存在，每

3、个数字频道下又可分为几个子频道，从而既可以用一个大数据流——每秒19.39兆字节，也可将其分为几个分流。例如4个，每个的速度就是每秒4.85兆字节。这样虽然图像的清晰度要大打折扣，却可大大增加信息的种类，满足不同的需求。例如在转播一场体育比赛时，观众需要高清晰度的图像，电视台就应采用每秒19.39兆字节的传播；而在进行新闻广播时，观众注意的是新闻内容而不是播音员的形象，所以没必要采用那么高的清晰度，这时只需每秒3兆字节的速度就可以了，剩下16.39兆字节可用来传输别的内容。如今，数字电视是人们谈论最多的热闹

4、话题之一。由于数字电视是种新生事物，一些相关报道及文章介绍中出现似是而非的概念，诸如“数码电视”、“全数字电视”、“全媒体电视”、“多媒体电视”等，造成大众的困惑，茫然不知所措。其实，“数字电视”的含义并不是指我们一般人家中的电视机，而是指电视信号的处理、传输、发射和接收过程中使用数字信号的电视系统或电视设备。其具体传输过程是：（1）由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号。（2）经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送。（3）由数字电视接收后，通过数字解调和数字视音频解码处

5、理还原出原来的图像及伴音。因为全过程均采用数字技术处理，因此，信号损失小，接收效果好。2）数字电视的基本原理  将电视的视音频信号数字化后，其数据量是很大的，非常不利于传输，因此数据压缩技术成为关键。实现数据压缩技术方法有两种：（1）在信源编码过程中进行压缩。IEEE的MPEG专家组已发展制订了ISO/IEC13818(MPEG-2)国际标准。MPEG-2采用不同的层和级组合，即可满足从家庭质量到广播级质量以及将要播出的高清晰度电视质量不同的要求，其应用面很广。它支持标准分辨率16:9宽屏及高清晰度电视等多

6、种格式，从进入家庭的DVD到卫星电视、广播电视微波传输都采用了这一标准。（2）改进信道编码，发展新的数字调制技术，提高单位频宽数据传送速率。例如，在欧洲DVB数字电视系统中，数字卫星电视系统(DVB-S)采用正交相移键控调制(OPSK)；数字有线电视系统(DVB-C)采用正交调幅调制(QAM)；数字地面开路电视系统(DVB-T)则采用更为复杂的编码正交频分复用调制(COFDM)。3）数字电视的分类  数字电视可以按以下几种方式分类：（1）按信号传输方式分类：可以分为地面无线传输(地面数字电视)、卫星传输(卫

7、星数字电视)、有线传输(有线数字电视)三类。（2）按产品类型分类：可以分为数字电视显示器、数字电视机顶盒、一体化数字电视接收机。（3）按清晰度分类：可以分为低清晰度数字电视(图像水平清晰度大于250线)、标准清晰度数字电视(图像水平清晰度大于500线)、高清晰度数字电视(图像水平清晰度大于800线，即HDTV)。VCD的图像格式属于低清晰度数字电视(LDTV)水平，DVD的图像格式属于标准清晰度数字电视(SDTV)水平。（4）按显示屏幕幅型分类：可以分为4：3幅型比和16：9幅型比两种类型。（5）按扫描线数

8、(显示格式)分类：可以分为HDTV扫描线数(大于1000线)和SDTV扫描线数(600～800线)等。4)数字电视的优点  数字电视技术与原有的模拟电视技术相比，有如下优点：（1）信号杂波比和连续处理的次数无关。电视信号经过数字化后是用若干位二进制的两个电平来表示，因而在连续处理过程中或在传输过程中引入杂波后，其杂波幅度只要不超过某一额定电平，通过数字信号再生，都可能把它清除掉。即使某一杂波电平超过额定值，造成误