_数字电视的原理.pdf

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1、数字电视最早诞生在德国，上个世纪90年代初，德国的ITT公司推出了世界上第一台数字彩色电视机，一时惊动很大，但这台数字彩色电视机没有多大优势，因为它成本很高。成本高的原因是它使用了帧存储器，当时集成电路的生产技术与今天相比还很落后，电路密度很低，所以成本很高。这台数字彩色电视机在功能上虽然很简单，但在技术上已达到了非常高的水平，如，用数字滤波技术进行Y/C分离和场闪烁处理。ITT公司大约只生产了3000台这样的电视机后，就再也没有生产。由于当时人们都想象不到，电视技术能发展到今天这么快，由模拟信号一下子转变成全数字信号，因此人们都称它是世界上第一台数字电视机。在此基础上，后来

2、人们发明了画中画电视，尔后又发明了插行电视机，或叫改善清晰度电视机IDTV（Improved-DefinitionTelevision），也就是现在的倍行、倍场等电视机之类。这些电视机都是只对视频信号做一些很简单的数字技术处理，图像质量并没有明显提高，但当时人们都认为是一种很了不起的数字电视技术，我们国家也把这种电视机定义为数字电视机，并制订了数字电视机标准，这个标准一直沿用到2000年。因此，国内很多电视机厂家都把自己的插行电视机说成是数字电视机——DIGITALTV。其实，那时候国外的全数字信号电视机早已诞生，并且于上个世纪90年代就已开始进行数字信号广播，如早期的MAC

3、，MUSE，和尔后的DVB-S，DVB-C，DVB-T，HDTV等。由于国内新的数字电视机标准迟迟未定，而旧的又不作废，因此国内的各种DIGITALTV概念满天飞，如，某些公司的数码电视等。数字电视的发展是一步一步走过来的，如果追索起源头，要追索到60多年前的付立叶先生，他的付立叶变换理论奠定了数字电视技术的基础，继他之后，还有一大堆应用科学家在默默地耕耘了五十多年。MPEG信源编码技术标准的诞生，标志着数字电视技术已经基本成熟。而MPEG信源编码技术中的17个重要专利技术，就有两个发生在1950年，分别为：哈夫曼编码（Huffmancoging），差动脉冲编码调制（DPCM

4、）。后面的15个重要技术基本上也都是按均匀密度分布在时间轴上，可见工作之艰辛，并不是某人灵感一来就能发明成功的。这些技术的应用都是为了一个目的，就是使数字信号能够在各种线路中进行传输。数字电视的技术基础是模数转换ADC（Analog-to-DigitalConverter）和编码（Coding）技术。编码技术现在已经成为一门很热门的科学技术，它是数学和物理学及其它科学交融在一起的，一个崭新领域中的应用技术。在全数字电视技术中，有两个很关键的编码技术——信源编码和信道编码。信源编码的主要任务是解决图像信号的压缩和保存问题；信道编码的主要任务是解决图像信号的传输问题。ADC与二进

5、制编码ADC模数转换也叫取样，是把模拟信号转换成数字信号的必要过程。我们知道模拟信号是由无数个连续的点来组成，任何电路都无法对无数个点的信息进行如：插行、压缩等处理，因此只能从无数个点中抽出一些有代表性的点进行处理，这种方法就叫取样，或叫A/D（模拟/数字）转换。取样可以比喻成把图片通过一个丝网后再印到报纸上（这叫丝网印刷），报纸上的图片就变成由很多小点点组成，这些小点点就是从图片中无数个点取样后得来的。经过取样得到的点，越密和越细，图像就越逼真。对视频信号取样也存在这样的道理，取样频率越高，相当于抽样的点越多，数据就越真实，但数据占的内存也多。除了点的密度对图像质量有影响外

6、，每个点所表示数值的精度也会影响图像质量，这个叫量化，即分层。层分得越多，精度就越高，量化精度单位用bit（二进制的位）表示，即多少bit编码，或叫二进制编码。目前对视频信号进行取样时，一般取样脉冲频率都是取视频最高频率的3倍，和用8bit进行量化编码，即把视频信号分成256层（也叫阶梯）。图1是对视频信号进行取样与二进制编码的原理图。如果用上述方法对PAL制图像信号进行处理，那么对于6MHz的亮度信号取样脉冲频率应为18MHz，但为了减少干扰，一般都取彩色副载波频率的4倍，即17.72MHz为取样频率。为此求得传送亮度信号的码率为142Mbit/S，另外还有两个色差信号R-

7、Y和B-Y也要传送，如果按3MHz带宽来计算，两个色差信号的码率为144Mbit/S，这样全电视信号的码率为286Mbit/S，这个还没有把传输过程中的帧同步脉冲计算进去，如果把帧同步脉冲计算进去，码率还需要提高2-10%，即超过300Mbit/S。这么高的码率在一般线路中根本就无法传送，况且还有伴音信号也要传送呢。对于HDTV高清晰度电视机，我国的HDTV高清晰度电视机视频最高带宽是64MHz，约为PAL制视频带宽的11倍，如果把它换算成码率就是3200Mbit/S，这么高的码率，任何线路都无法传输，