數(shù)字電視技術(shù)運(yùn)行原理及應(yīng)用研究

李廣宇

摘 要：數(shù)字電視技術(shù)已經(jīng)取代了模擬電視技術(shù)，成為了目前電視信號傳輸?shù)闹髁骷夹g(shù)，數(shù)字電視技術(shù)具有不失真、安全性好、傳輸效率高的優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。本文通過對數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展、運(yùn)行原理及應(yīng)用的分析，探究了數(shù)字電視技術(shù)的創(chuàng)新方向。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電視技術(shù) 運(yùn)行原理 應(yīng)用

1、數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展

數(shù)字電視技術(shù)依托高速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化與信息化應(yīng)運(yùn)而生，它是高科技的技術(shù)產(chǎn)物。數(shù)字電視以其特有的高速度、高清晰、多功能、低能耗優(yōu)點(diǎn)受到人們關(guān)注和青睞，人們可以根據(jù)自己喜好選擇性的觀看部分?jǐn)?shù)字電視節(jié)目，所以，它能夠滿足不同人們的個(gè)性化需求。現(xiàn)階段我國數(shù)字電視尚處于起步階段，它的技術(shù)運(yùn)行原理及運(yùn)用還有很大發(fā)展空間。接收數(shù)字電視有幾種不同的方式，接收DTV的最古老的手段之一是來自使用天線的地面發(fā)射機(jī)。這種方式被稱為數(shù)字地面電視（DTT），使用DTT，觀眾僅限于具有天線范圍內(nèi)的地面發(fā)射機(jī)的頻道。 其他方式也在數(shù)字電視技術(shù)中開始使用，人們最熟悉的是數(shù)字電視衛(wèi)星。在一些通過微波通常實(shí)現(xiàn)電視信號傳輸?shù)膰遥褂脭?shù)字MMDS。已經(jīng)設(shè)計(jì)了諸如數(shù)字多媒體廣播（DMB）和DVB-H的其他標(biāo)準(zhǔn)以允許諸如移動(dòng)電話的手持設(shè)備接收電視信號。另一種方式是IPTV，即通過互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議接收電視，依靠數(shù)字用戶線（DSL）或光纜線路，還可以通過開放式互聯(lián)網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)電視）接收數(shù)字電視信號，包括中央流媒體服務(wù)和P2P對等系統(tǒng)。以往傳統(tǒng)模式電視的信號傳遞與圖像傳遞都是在模擬體制下實(shí)現(xiàn)，模擬電視容易被干擾，進(jìn)而使畫面模糊、產(chǎn)生噪音，數(shù)字電視比模擬電視有更多優(yōu)勢。首先，它的內(nèi)容更為豐富、精彩，數(shù)字電視不僅能夠提供很多公共電視節(jié)目，而且能夠提供付費(fèi)型電視節(jié)目及提供相關(guān)咨詢服務(wù)等，電視用戶能夠有選擇性的觀看電視及電影，也能夠重新回放精彩畫面；其次，數(shù)字電視畫面非常清晰，按圖像清晰程度，又可以把數(shù)字電視分為高清和標(biāo)清數(shù)字電視，尤其是高清數(shù)字電視，它的畫面非常清晰幾乎能達(dá)到家庭影院效果；再次，數(shù)字電視的服務(wù)非常全面，用戶能夠利用數(shù)字電視觀看電影、電視、接收廣播。

2、數(shù)字電視技術(shù)的運(yùn)行原理

2.1 調(diào)制解碼與信道解碼

數(shù)字電視調(diào)制解碼主要運(yùn)用調(diào)制傳輸信號并把它引到脈沖串，準(zhǔn)備隨時(shí)發(fā)射信號，數(shù)字電視信道解碼是要利用網(wǎng)絡(luò)編碼或者糾正編碼技術(shù)提高傳播信號對外界干擾信號的抵抗能力。現(xiàn)階段，因?yàn)楦鱾€(gè)國家的網(wǎng)絡(luò)編碼、糾錯(cuò)編碼及調(diào)制技術(shù)有所差異，使得數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)和制式還沒有形成統(tǒng)一。

2.2 數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)

數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)主要是指H.264音視頻壓縮技術(shù)。H.264由ITU-T視頻編碼專家組（VCEG）以及ISO / IEC JTC1運(yùn)動(dòng)圖像專家組（MPEG）開發(fā)。項(xiàng)目合作的努力被稱為聯(lián)合視頻團(tuán)隊(duì)（JVT）。 ITU-T H.264標(biāo)準(zhǔn)和ISO / IEC MPEG-4 AVC標(biāo)準(zhǔn)被共同維護(hù)，使得它們具有相同的技術(shù)內(nèi)容。高效率視頻編碼（HEVC）、H.265和MPEG-H第2部分是由相同組織開發(fā)的H.264 / MPEG-4 AVC的后繼者，而較早的標(biāo)準(zhǔn)仍然被普遍使用。H.264可能被稱為藍(lán)光光盤的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)之一，所有藍(lán)光光盤播放機(jī)必須能夠解碼H.264。它也被流媒體互聯(lián)網(wǎng)廣泛使用，例如來自Vimeo、YouTube和iTunes Store的視頻，諸如Adobe Flash Player和Microsoft Silverlight之類的網(wǎng)絡(luò)軟件以及地面上的各種HDTV廣播、電纜（DVB-C）和衛(wèi)星（DVB-S和DVB-S2）。 H.264由各方擁有的專利保護(hù)，涵蓋H.264最重要專利的許可證由專利池MPEG LA管理。MPEG LA允許免費(fèi)使用H.264技術(shù)來為終端用戶免費(fèi)提供流媒體數(shù)字電視視頻。

2.3 音視頻編碼

高級視頻編碼（MPEG-4 AVC）是基于面向塊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)囊曨l壓縮標(biāo)準(zhǔn)，截至2016年，它是錄制、壓縮和分發(fā)視頻內(nèi)容最常用的格式之一。H.264 / AVC項(xiàng)目的目的是創(chuàng)建一個(gè)能夠以比以前的標(biāo)準(zhǔn)低得多的提供良好視頻質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)（即，MPEG-2、H.263或MPEG- 4的第2部分），而不會(huì)增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，以至于不實(shí)際或過于昂貴的成本。另外一個(gè)目標(biāo)是提供足夠的靈活性，使標(biāo)準(zhǔn)適用于各種各樣的網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)上的各種應(yīng)用，包括各種比特率、各種分辨率的視頻、廣播、DVD存儲(chǔ)、RTP / IP分組網(wǎng)絡(luò)和ITU-T多媒體電話系統(tǒng)。H.264標(biāo)準(zhǔn)可以被視為由許多不同的配置文件組成的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。解碼器規(guī)范描述哪些配置文件可以被解碼，H.264通常用于有損壓縮，盡管也可以在有損編碼的圖像內(nèi)創(chuàng)建真正的無損編碼的區(qū)域或者支持整個(gè)編碼的無損使用。

2.4 組網(wǎng)技術(shù)

利用目前最流行的千兆以太網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)為千兆主干、百兆交換到桌面，全方位支持?jǐn)?shù)字電視的信息處理與交換的傳輸、操作和策略服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)總體結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)絡(luò)互連、核心節(jié)點(diǎn)、樓層交換三個(gè)層面，一般采用交換，必要時(shí)實(shí)現(xiàn)路由隔離。網(wǎng)絡(luò)根據(jù)業(yè)務(wù)用戶分布和數(shù)據(jù)的流向，合理的進(jìn)行網(wǎng)段劃分。允許采用虛擬網(wǎng)技術(shù)（VLAN）。實(shí)現(xiàn)各數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互聯(lián)，形成公共信息的交換環(huán)境，為數(shù)字電視用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)。 實(shí)現(xiàn)信息資源和軟硬件資源共享，提供豐富的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)，以推動(dòng)辦公自動(dòng)化，根據(jù)樓宇辦公場合不同，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)分別設(shè)計(jì)出內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)平臺(tái)，兩網(wǎng)之間采用物理隔離的技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)涉密問題。

3、數(shù)字電視技術(shù)的應(yīng)用

3.1 高清數(shù)字電視

數(shù)字電視支持由廣播電視系統(tǒng)定義的許多不同的圖片格式，它們是尺寸和縱橫比（寬高比）的組合。使用數(shù)字地面電視（DTT）廣播，格式范圍可以大致分為兩類：用于傳輸高清視頻和標(biāo)清電視（SDTV）的高分辨率電視（HDTV）。可以通過DTV傳輸?shù)膸追N不同HDTV格式之一是：逐行掃描模式為1280×720像素，隔行掃描視頻模式為1080×1080像素，這些都使用16：9寬高比。有些電視機(jī)能夠以60 Hz的逐行掃描幀速率（1080P）接收1920×1080的HD分辨率。由于頻道容量問題，HDTV無法通過模擬電視頻道傳輸。

3.2 網(wǎng)絡(luò)電視

網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）是使用基于邏輯因特網(wǎng)協(xié)議（IP）的信號來傳送電視內(nèi)容，而不是通過傳統(tǒng)的地面、衛(wèi)星信號和有線電視形式。與下載的媒體不同，IPTV可以連續(xù)采用流傳輸源媒體。因此，客戶端媒體播放器幾乎可以立即開始播放數(shù)據(jù)（如電視頻道），這被稱為流媒體。雖然IPTV使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，但并不僅限于從互聯(lián)網(wǎng)流傳的電視媒體即互聯(lián)網(wǎng)電視。IPTV還通過機(jī)頂盒或其他客戶端設(shè)備以廣泛部署在具有高速接入信道的基于用戶的電信網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)入終端用戶以及用于在公司和私人IT網(wǎng)絡(luò)周圍的媒體傳送的IPTV部署。在電信領(lǐng)域的IPTV正在其持續(xù)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

4、總結(jié)與展望

數(shù)字電視技術(shù)在廣播電視系統(tǒng)的運(yùn)作中有著不可取代的作用，可以在信號傳輸運(yùn)行中進(jìn)行高速轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)并及時(shí)處理監(jiān)測管理數(shù)字電視信號，同時(shí)可以減小故障波及范圍。但是由于以數(shù)字電視技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境特點(diǎn)，使其很容易受到干擾。為此，要通過人工智能的應(yīng)用、先進(jìn)數(shù)字控制器件的應(yīng)用以及故障應(yīng)對措施的制定等措施不斷加強(qiáng)信號線路設(shè)備的保護(hù)，并通過監(jiān)測環(huán)節(jié)的構(gòu)建來盡量減少數(shù)字電視信號傳輸運(yùn)行中受到的干擾。

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