淺談數字電視及其標準

摘要：數字電視標準的作用在于定義整個數字電視系統的具體實現細節。介紹了數字電視的基本概念，詳細闡述了我國采用的數字電視標準特別是地面數字電視標準，解釋了相關的幾個誤區，對數字電視的發展進行了展望。

關鍵詞：數字電視；標準；數字電視地面廣播；DMB-TH標準

中圖分類號：G255文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)29-0470-03

The Digital TV and It's Criterion

DAI Jie1，HUA Wei-lie1，YAO Jing1， ZHANG Jian1， LI Jun2，ZHENG Jun-jie2

(1.XinHua Press，Nanjing 211105，China;2.Institute of meteorology，Liberation Army University of Science and Technology， Nanjing 211101，China)

Abstract: The function of the Digital TV criterion is to define the realization of the Digital TV system.In this paper，the basic concept of Digital TV and it’s criterion adopted by our country were introduced，several relative mistakes were explained.At last，the development future of Digital TV was analyzed.

Key words: digital TV;criterion;digital TV ground broadcasting;DMB-TH criterion

1 數字電視

數字電視是與模擬相對應的一個概念，是指從節目攝制、編輯、播出、傳輸到信號接收、處理、顯示完全數字化的系統，在技術上具有同時播出500套電視節目的能力，用戶可通過機頂盒利用現有的有線電視網絡來收看數字電視系統播出的數字電視節目。數字電視是一項全新的電視服務，是一種新型的傳播方式，是數字技術在電視領域發展的必然結果。

數字電視將逐漸改變“你播我看”的傳統模式，用戶將從中感受到一個更加個性化、人性化和科學化的視訊新天地。 交互式數字電視系統由三部分組成：數字前端系統、雙向傳輸網絡和用戶終端系統。數字前端系統通常劃分為信源處理、信息處理和傳輸處理三部分，完成節目的數字化、加擾、授權和認證等功能；雙向傳輸網絡主要通過衛星、Cable、地面發射、MMDS等方式將節目傳送到用戶家中；用戶終端系統采用機頂盒（STB）收看數字電視節目或實現交互式功能，如收看付費電視、實現Internet瀏覽、遠程教育等。

數字電視技術最先出現在歐洲，從八十年代開始，歐洲幾個電視技術較先進的國家，如德國、法國、英國，都開始研究數字電視技術，1982年，新一代數字式電視機由美國的數字電視公司首先研制成功。1996年4月法國第一個開始數字電視商業廣播。全世界的數字電視廣播迅猛發展，其中尤以DVB-S廣播技術的應用發展最普及和迅猛。1998年9月我國的數字電視廣播HDTV-T在中央電視塔上進行的廣播試驗成功，并宣布我國數字電視廣播三步走計劃：2008年正式試播HDTV-T，計劃2015年將全面實現數字電視廣播，同時停止模擬電視廣播。數字電視的時代即將到來，模擬電視終將被數字電視所取代。

2 數字電視標準

廣播電視數字系統與模擬系統相比，技術標準在數字化、網絡化中具有更重要的地位和作用。模擬系統的標準主要是規定設備的外在接口，而數字系統的標準不僅規定設備的外在接口，還要對數字信號處理的整個過程和細節甚至是每個比特都做詳細的規定，如果標準不統一，設備和網絡都將無法聯通，數字信號將無法傳輸；模擬系統工程是單一的、相互獨立的業務系統，而數字系統則是統一的、綜合的、從播出到接收的大系統，接收端與播出端必須完全對應，這就要求對播出系統、傳輸系統與機頂盒接收機統一制訂標準；模擬系統的標準主要是單一的技術標準，而數字系統的標準則是集信息標準、廣播電視技術標準、通信傳輸標準、計算機標準于一體的多層次的標準。目前，數字電視有三大標準，即美國的ATSC、歐洲的DVB和日本的ISDB三種不同的標準。

2.1 美國ATSC標準

美國1987年成立了高級電視業務顧問委員會（ACATS），策劃美國高級電視。于1996年12月通過ATSC數字電視標準作為美國國家標準。ATSC（Advanced Television System Committee先進電視制式委員會）數字電視標準由四個分離的層級組成，層級之間有清晰的界面。最高層為圖像層，確定圖像的形式，包括像素陣列，幅型比和幀頻；第二層是圖像壓縮層，采用MPEG-2 (Moving Picture Experts Group)圖像壓縮標準；第三層是系統復用層，特定的數據被納入不同的壓縮包中，采用MPEG-2系統標準；最后一層是傳輸層，確定數據傳輸的調制和信道編碼方案。對于地面廣播系統，ATSC采用了Zenith公司開發的8-VSB（殘留邊帶調制）傳輸模式，在6MHz地面廣播頻道上可實現19.3Mbps的傳輸速率。該標準也包含適合有線電視系統的16-VSB傳輸模式，可在6MHz有線電視信道中實現38.6Mbps的傳輸速率。

2.2 歐洲DVB標準

歐洲在1993年組織了200多個組織參加并制定了DVB（Digital Video Broadcasting）標準，即數字視頻廣播系統，它包括了衛星、有線電視、無線電視等多種傳輸方式的普通數字電視和高清晰度電視廣播。 DVB選定ISO／IEC MPEG-2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統一，用MPEG-2數據包結構作為數據容器，并使用嚴格的DVB服務信息格式，有效、方便地實現了多種媒體之間的傳輸，并實現它們之間的數字信號轉換。

2.2.1DVB傳輸系統

DVB傳輸系統涉及衛星、有線電視、地面、SMATV、MMDS 等所有傳輸媒體。它們對應的DVB標準為： DVB-S數字衛星廣播系統標準。衛星傳輸具有覆蓋面廣、節目容量大等特點。數據流的調制采用四相相移鍵控調制(QPSK)方式，工作頻率為11G/12GHz。一個54MHz轉發器傳送速率可達68Mbps，可用于多套節目的復用。DVB-S標準幾乎為所有的衛星廣播數字電視系統所采用。我國也選用了DVB-S標準。

DVB-C數字有線電視廣播系統標準。該標準以有線電視網作為傳輸介質，應用范圍廣。它具有16、32、64QAM（正交振幅調制）三種方式，工作頻率在10GHz以下。例如采用64QAM正交調幅調制時，一個PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，還可供多套節目（通常為6-8套節目）復用。系統前端可從衛星和地面發射獲得信號，在終端需要電視機頂盒。

DVB-T數字地面電視廣播系統標準。這是最復雜的DVB傳輸系統。地面數字電視發射的傳輸容量理論上與有線電視系統相當，本地區覆蓋最好。采用COFDM (編碼正交頻分)調制方式，在8MHz帶寬內能傳送4套電視節目，傳輸質量高，但接收費用也高。

2.2.2 DVB基帶附加信息系統

DVB數字廣播系統除傳送視頻、音頻信號外，還可傳送接收綜合解碼接收機IRD(Integrated Receiver Decoder)調諧、節目指南及圖文、字幕、圖標等信息。適用于此類基帶附加信息系統的DVB標準包括：

1) DVB-SI：數字廣播業務信息系統標準。

2) DVB-TXT：數字圖文廣播系統標準，用于固定格式圖文電視的傳送。

3) DVB-SUB：數字廣播字幕系統標準，用于字幕及圖標的傳送。

2.2.3 DVB交互業務系統

DVB數字廣播系統能根據需要，提供交互業務服務。構成交互業務系統的要素包括與其他相關國際標準兼容的交互業務網絡獨立協議、傳送交互服務過程命令與控制信號的回傳信道等。對應的DVB標準有：

1) DVB-NIP：DVB交互業務網絡獨立協議標準。

2) DVB-RCC：CATV系統DVB反傳信道標準。

3) DVB-RCT：PSTN/ISDN的DVB反傳信道標準。

2.2.4DVB條件接收及接口標準

在DVB數字廣播系統中，有些業務傳送加擾的條件接受信息。通過條件接收的通用接口，使IRD能夠解擾采用通用加擾算法的加擾信息。條件接收是付費電視廣播的基本部分，對數字電視運行的成功至關重要。DVB數字廣播系統與其他電信網絡(如SDH、ATM等)連接，擴展了DVB技術的應用范圍，可實現DVB向電信網絡的過渡。此外，還有利于連接專業設備及IRD的接口。關于這些接口的DVB標準包括：

1) DVB-CI：條件接收及其它應用的通用接口標準。

2) DVB-PDH：PDH（準同步數字系列）網絡DVB接口標準。

3) DVB-SDH：SDH（同步數字系列）網絡DVB接口標準。

4) DVB-ATM：ATM網絡DVB接口標準。

5) DVB-PI：CATV/SMATV前端及類似的專業設備接口標準。

6) DVB-IRDI：DVB-IRD接口標準。

2.3 日本ISDB標準

日本的數字電視起步最早，于1994年開始試播高清晰電視節目，直到1997年9月成立了數字廣播專家組DIBEG（Digital Broadcasting Experts Group ），并提出了綜合業務數字廣播ISDB（Integrated Services Digital Broadcasting）系統標準。ISDB利用一種已經標準化的復用方案在一個普通的傳輸信道上發送各種不同種類的信號，同時已經復用的信號也可以通過各種不同的傳輸信道發送出去。ISDB具有柔軟性、擴展性、共通性等特點，可以靈活地集成和發送多節目的電視和其它數據業務。

3 我國數字電視標準

中國衛星數字電視采用QPSK調制方式，與歐洲、美國和日本采用的標準相同。由于中國限制個人直接接收衛星數字電視節目，所以目前是由有線電視臺集中接收數字電視信號，并將其轉化為模擬信號通過有線網絡傳輸給廣大用戶收看的。中國有線數字電視的標準采用QAM調制方式，與歐洲、美國和日本相同。中國有線數字電視的發展基礎較好，且播出所需的投入成本較小，已經在部分大中型城市試播。有線數字電視因不受國家政策限制，得到很快推廣。

數字電視地面廣播與數字衛星廣播相較，有容易普及、接收價格低廉的特點；與數字有線電視廣播相較，則不易受城市施工建設、自然災害、戰爭等因素造成的網絡中斷影響。在傳輸狀況、應用需求等方面，地面傳輸方式更加復雜，全球各地在地面數字電視傳輸系統方案的選擇上爭議也最大。我國各方面曾經提交的地面數字電視標準提案共5套，分別是：

1) 國家HDTV總體組(The HDTV Technical Executive Experts Group)一號提案：高級數字電視廣播系統(ADTB-T)；

2) 國家HDTV總體組(The HDTV Technical Executive Experts Group)二號提案：數字電視地面廣播系統(BDB-T/OFDM)；

3) 廣電總局廣播科學研究院(Academy of Broadcasting Science，State Administration of Radio， Film and TV)的射頻子帶分割雙載波混合調變系統(CDTB-T)；

4) 清華大學(Tsinghua University)地面數字多媒體電視廣播傳輸協議(TDS-OFDM based DMB-T)；

5) 成都電子科技大學(Chengdu Electronic Technology University)的同步多載波擴頻地面數字電視傳輸系統(SMCC/COFDM)。

2006年8月18日國家標準化管理委員會宣布DMB-TH標準將為強制性國家標準，長達5年之久的數字電視地面傳輸標準之爭由此告一段落。它以TDS-OFDM技術為基礎，以多載波技術為主，融合了單載波技術，在作為強制性地面標準的同時，也可以用于移動電視(Mobile TV)。DMB-TH是融合了包括清華、上海交大和廣科院等多方研發成果的一個方案，但DMB-TH的主要技術是基于清華方案，也就是擁有自主知識產權的TDS-OFDM(時域同步正交頻分復用)調制技術，原有的清華方案的主要技術特點都會體現在DMB-TH標準中，同時，DMB-TH提供了單載波和多載波兩種技術選項。該標準支持高清晰度電視、標準清晰度電視和多媒體數據廣播等多種業務，滿足大范圍固定覆蓋和移動接收需要。該標準實現了關鍵技術創新，形成了多項有自主知識產權的專利技術，突破性的取得了單、多載波調制技術的融合，是我國自主創新的一項新的重要成果。基于該標準的系統性能好、頻譜利用率高、可擴展性強，適應我國城鄉不同應用需求。

4 幾個認識上的誤區

4.1 高清等于高清電視

高清是新一代的視頻標準，它是一個系統，一種視頻格式，而不是具體的一臺電視機或者攝像機，所以決不能把它與高清電視混為一談。對于“高清”標準的定義，目前還沒有完全統一的標準，各國的發展進度也不一致。國家數字電視接收設備和性能標準制定工作組組長劉全恩指出，按照信息產業部已確定上報的“數字高清顯示器”草案，規定數字電視機的顯示屏幕長與寬的比例一定要為16∶9，并且圖像屏幕清晰度要達到720線以上。而低于這個分辨率的視頻，一般稱為標清。目前國內高清電視市場上的產品，很多都只是拿“高清格式”作為噱頭的，并非是真正的高清電視機，只不過是能收看標準清晰度數字電視節目而已。

4.2 擁有高清電視可以收看高清電視節目

很多消費者都以為購買了高清電視之后，就可以隨心所欲地收看高清電視節目了，這就有所誤會了。擁有高清電視當然是收看高清電視節目最基本的前提條件，但是由于高清電視節目在帶寬、編碼等方面有一些特殊的需要，因此無論是通過有線傳送還是衛星傳送都需要專門的高清傳送站，用戶才能接收到。在美國和日本已經有高清電視節目，到目前為止，在我國的高清電視用戶中，只有幾個城市的用戶可以享受高清電視節目。

央視高清頻道是中央電視臺的一個綜合性的付費頻道，試播期間每天播出15小時。2006年1月正式開播，正式開播后播出時間延長到18個小時。目前確定高清頻道的使用服務費為120元/月，購買一臺符合央視高清頻道技術條件的高清機頂盒大約要花費2500元。由于目前國內沒有對高清電視出臺一個統一的標準，很多家電廠商都標榜自己的產品是高清電視，在這個魚龍混雜的高清市場上，央視高清為了避免由于用戶的電視機清晰度達不到要求而影響收視效果，從而影響節目口碑，所以央視高清的“HDTV@”認證很快便出臺了。央視建議眾多國內外電視機廠家“自愿”在中央視傳媒登記申請，并送一個或多個型號的電視機到國家廣播電視產品質量監督檢驗中心所屬的數字電視產品質量檢測實驗室進行檢測。所有通過“高清晰數字電視”測試的生產廠家都可以在自己的產品上貼上“HDTV@”的央視高清認證標志。首批獲得“HDTV@”認證標志的品牌機包括有海爾送檢的流媒體液晶電視，夏華送檢的“微晶神畫”數字高清電視，TCL送檢的銀弧LCD40A71系列液晶電視，以及先鋒送檢的PDP-435HDC\\PDP-505HDC等離子電視機等。

5 小結

數字高清電視作為數字付費電視業一個新的增長點，目前在歐美日韓等數字電視發展較快的國家普及率已非常高。央視高清頻道的開播，對推動中國數字付費電視事業的發展具有劃時代的意義，市場潛力不可限量。我國計劃2015年將全面實現數字電視廣播，同時停止模擬電視廣播，數字電視的時代即將到來。

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