数字电视,是从电视节目录制、播出到发射、接收全部采用数字编码与数字传输技术的新一代电视。它具有许多优点,如:可实现双向交互业务、抗干扰能力强、频率资源利用率高等,它可提供优质的电视图像和更多的视频服务(如交互电视、远程教育、会议电视、电视商务、影视点播等),而模拟电视就不具备此功能。
所谓数字电视,就是将传统的模拟电视信号经过抽样、量化和编码转换成用二进制数代表的数字式信号,然后进行各种功能的处理、传输、存储和记录,也可以用电子计算机进行处理、监测和控制。采用数字技术不仅使各种电视设备获得比原有模拟式设备更高的技术性能,而且还具有模拟技术不能达到的新功能,使电视技术进入崭新时代。
在传统的模拟电视中,模拟全电视信号通过调制在无线电射频载波上发送出去。广播信道可以是地面广播、有线电视网或卫星广播。数字电视则是将电视信号进行数字化采样,其信号的数据率是很高的,演播室质量的数字化电视信号的数据率在200Mbps。要在原模拟电视频道带宽内传输如此高速率的数字信号是不可能的,因此,必须经过MPEG-2压缩编码, MPEG-2是未来的广播电视数字压缩的国际标准。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。
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,造成误码,也可以利用纠错编、解码技术把它们纠正过来。所以,在数字信号传输过程中,不会降低信杂比。而模拟信号在处理和传输中,每次都可能引入新的杂波,为了保证最终输出有足够的信杂比,就必须对各种处理设备提出较高信杂比的要求。模拟信号要求 S/N>40dB,而数字信号只要求S/N>20dB。模拟信号在传输过程中噪声逐步积累,而数字信号在传输过程中,基本上不产生新的噪声,也即信杂比基本不变。
2、可避免系统的非线性失真的影响。而在模拟系统中,非线性失真会造成图像的明显损伤。
3、数字设备输出信号稳定可靠。因数字信号只有“0”、“l”两个电平,“l”电平的幅度大小只要满足处理电路中可能识别出是"l"电平就可,大一点、小一点无关紧要。
4、易于实现信号的存储,而且存储时间与信号的特性无关。近年来,大规模集成电路(半导体存储器)的发展,可以存储多帧的电视信号,从而完成用模拟技术不可能达到的处理功能。例如,帧存储器可用来实现帧同步和制式转换等处理,获得各种新的电视图像特技效果。
5、采用数字技术,与计算机配合可以实现设备的自动控制和调整。
6、数字技术可实现时分多路,充分利用信道容量,利用数字电视信号中行、场消隐时间,可实现文字多工广播 ( Teletext )。
7、压缩后的数字电视信号经数字调制后,可进行开路广播,在设计的服务区内(地面广播),观众将以极大的概率实现“无差错接收”,收看到的电视图像及声音质量非常接近演播室质量。
8、可以合理地利用各种类型的频谱资源。以地面广播而言,数字电视可以启用模拟电视禁用频道"(taboo channel),而且在今后能够采用“单频率网络”(single frequency network)技术,例如 l套电视节目仅占用同 1个数字电视频道而覆盖全国。此外,现有的 6MHz模拟电视频道,可用于传输 l套数字高清晰度电视节目或者 4-6套质量较高的数字常规电视节目,或者 16-24套与家用 VHS录像机质量相当的数字电视节目。
9、在同步转移模式(STM)的通信网络中,可实现多种业务的“动态组合”(dynamic combination)。例如,在数字高清晰度电视节目中,经常会出现图像细节较少的时刻。这时由于压缩后的图像数据量较少,便可插入其它业务(如电视节目指南、传真、电子游戏软件等),而不必插入大量没有意义的“填充比特”。
10、很容易实现加密/解密和加扰/解扰技术,便于专业应用(包括军用)以及广播应用(特别是开展各类收费业务)。
11、具有可扩展性、可分级性和互操作性,便于在各类通信信道特别是异步转移模式(ATM)的网络中传输,也便于与计算机网络联通。
13、可以与计算机“融合”而构成一类多媒体计算机系统,成为未来“国家信息基础设施”(NII)的重要组成部分。
数字电视的特点和优势
1、清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强:数字电视信号的传输不象模拟信号受在传输过程中噪声积累的影响,且不受地理因素的限制,几乎可以无限扩大覆盖面,在接收端收看到的电视图像及收听到的声音质量非常接近演播室水平。此外,数字电视的音频效果好,可支持五声道的杜比数码(AC-3)5.1环绕立体声家庭影院服务。
2、频道数量将成倍增加。利用现有的8MHz的一个模拟电视频道,可传输4到8套质量较高的数字电视节目,用户对节目的可选度高。
3、可方便实现加密/解密和加扰/解扰功能,便于专业应用以及广播应用(特别是开展各类计费业务)。而条件接收系统的应用,可以实现用户和业务的良好管理。
4、系统采用了开放的中间件技术,能实现各式各样的交互式应用。
5、易于实现信号存储,而且存储时间与信号的特性无关,易于开展多种增值业务。
6、由于保留了现有模拟电视视频格式,用户端仅需加装数字电视机顶盒即可接收数字电视节目。
数字电视在有线电视网中的传输
有线数字视频广播,它是由前端系统、网络系统、用户终端三大部分组成,其中,前端系统是整个有线数字电视系统的核心,网络是系统的基础平台,用户终端是实现最终的结果。
a) 前端系统:是有线电视网络的信息源、交换中心。数字电视的前端系统一般由数字卫星接收机、视频服务器、编解码器、复用器、QAM调制器、各种管理服务器以及控制网络部分等设备组成。数字电视前端系统一般可分为四个主要部分,即信号输入部分、信号处理部分、信号输出部分和系统管理部分,每一个部分都有其特定的功能,最终组成完整的数字电视前端。
b) 网络部分:有线电视HFC(光纤同轴电缆混合网)网络的拓朴结构一般有星型结构、树型结构和星树型混合结构、以及两级光链路级联的双星型结构。
c) 用户终端:数字机顶盒(STB)不仅是用户终端,还是网络终端,它利用有线电视网络作为传输平台,电视机作为用户终端,它能使模拟电视机从被动接收模拟电视转向交互式数字电视,使用户享受数字电视、数据广播等全方位的信息服务。