数字电视的关键技术分析

摘　要：数字电视的关键技术分析 　　

关键词：

　　电视行业是我国民生行业中一个重要组成部分。随着科技以及经济的快速发展，数字电视被广泛应用。数字电视就是从信源开始，将电视信号经过量化、编码转换成由二进制数组成的数字式信号，然后对数字信号进行信源压缩编码、纠错、交织与调制等信道编码后，以较高的数码流发射、传输、并由数字电视接收机接收、处理和显示。数字电视是需要很多关键技术的支持，其要求专业性极强。本文主要分析了六种数字电视关键技术。
1.数字电视信源编解码技术
　　数字电视信号所携带的信息基本上都是多媒体信息，其中视频、音频数据信息量加大，因此，数字电视信号要想存储或者传输必须进行数据压缩编码，信源编码技术主要包括两个内容，即视频编解码和音频编解码。（1）视频编解码技术。视频编码技术主要就是连续压缩图像，其压缩编码的依据如下：1）连续图像间的时间相关性，同一个镜头内相邻图像的大部分内容是相同的。2）图像信号空间的相关性，图像信息相邻像素之间、行与行之间、列与列之间都有很多冗余度，则不必存储所有像素。3）人眼的视觉特性。人眼对原始图像各信息的敏感度不同，因此可以对不敏感的无关紧要的信息给予较大的失真处理，相反对人眼比较敏感的信息，则尽可能减少其失真。4）图像的统计特性。事件发生的概率较、小时，需要分配较长的码字；反之发生的概率较大时，则分配较短的码字。（2）音频编码技术。音频编码技术主要就是完成声音信息的压缩。音频编码技术主要利用人耳的听觉特性：1）听觉的掩蔽效应，在人的听觉上，一个声音的存在会掩蔽另一个声音的存在，掩蔽效应是一个较为复杂的心理和生理现象，包括人耳的频域掩蔽效应和时域掩蔽效应。2）人耳对声音的方向特性，人耳很难判断2kHz高频声音信号的方向性，因而立体声广播的高频部分不必重复存储。
2.复用技术
（1）复用器的数据打包功能。在数字电视中，复用器通过一个打包器将音频、视频、辅助数据的码流打包，然后将其复合成单路。目前，网络通信数据的打包都是按照一定格式来进行的。数字电视具有可扩展性、交互性和分级性，这就是由于复用器对打包节目的加扰所造成的。并且加扰技术可随机化，因此，要想对其进行解扰接收机必须具备密钥才行。（2）复用器的相关标准与传输介质。国际上采用的是MPEG-2标准，并且我国也将采用这一标准。HDTV数据包长度为188个字节，是ATM信元的整数倍。今后以光纤为传输介质，以ATM为信息传输模式的宽带综合业务数字网极有可能成为未来"信息高速公路"的主体设施。可用4个ATM信元来完整地传送一个HDTV传送包，因而可达到HDTV与ATM的方便接口。
3.数字电视的信道编码技术
　　信道编码就是通过按一定规则重新排列信号码元或加入辅助码，进行纠错，从而保证信号的可靠性传输。信道编码后的基带信号的传输可通过调制将其送入各类通信来进行，数字电视的传输信道包括卫星信道、有线电视信道和地面广播信道。其中卫星主要就是为了解决大面积覆盖的问题；有线电视主要就是为了解决城镇地区"信息到户"的问题；地面电视主要就是为了解决简单接收和移动接收的问题。对于信道编码而言，纠错编码是非常重要的，只有数字通信才具备纠错编码，而模拟通信是不具备的。在数字电视系统中，纠错编码被广泛应用。
4.数字电视调制解调技术
　　在数字电视系统中，主要采用五种数字调制技术。（1）正交振幅调制（QAM）。正交振幅调制目前已经成为了一种频谱利用率很高的调制方式，在有线电视网络高速数据传输中被广泛应用，这种技术调制效率高，要求传送途径的信噪比高。正交振幅调制的原理图如图1所示。（2）正交相移键控调制（QPSK）。这种调制技术调制效率高，要求传送途径的信噪比低，适合卫星广播；（3）残留边带调制（VSB），抗多径传播效应好（即消除重影响效果好），适合地面广播；（4）编码正交频分复用调制（COFDM），抗多径传播效应和同频干扰好，适合地面广播和同频网广播；（5）扩频调制（SSM），主要是在CDMA移动通信领域应用极为广泛，特别是在WCDMA，CDMA－2000、TD－SCDMA等第三代移动通信（3G）中重要性非常突出。

图1 正交振幅调制的原理图
5.数字电视加扰解扰技术
　　为了使数字电视收费运营机制顺利实施，必须采用加扰解扰技术。收费电视系统的基本特点是所提供的业务不是所有用户都能够享用，只有授权的用户才可使用，也就是说，它是一种有偿服务体系。正是这种有偿机制的实施，才使数字电视的投资能够产生经济效益。改变标准数字电视信号的特性就是加扰，在视频、音频等数据上做了一些特殊的处理，从而限制未授权用户使用。数字电视加扰是在用户前端完成，而数字电视解扰则是在用户端完成，其可分为两种方法：（1）通过愉悦方式在用户终端来解扰，不用通过前端来进行。（2）通过前端来解扰，即通过用户寻址控制来进行。目前，大多数的加扰和解扰都是用过第二种方式来进行的。加扰解扰技术在数字电视系统中是必不可少的。
6.高速宽带网络技术
　　保证数字电视系统的有效实施，其中速接入网和高速互联互通的传输网是非常重要的。多媒体数据对网络环境的要求是非常严的，尤其对带宽和实时性的要求更加严格。数字电视中的视频、音频数据时间相关性很强，对网络的延迟特别敏感，应保证在任意给定的网络交换能力下能提供给用户可靠稳定的带宽、保证高质量、平滑和全动态视频的多媒体数据流传输。
　　综上所述，数字电视的关键技术包括：数字电视信源编解码技术、复用技术、数字电视的信道编码技术、数字电视调制解调技术、数字电视加扰解扰技术、高速宽带网络技术。这些技术也是实现数字电视的基础技术。只有将这些关键技术有效的应用起来，才能更好的为居民提供良好的数字电视，同时也能够促进电视业的发展。