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数字电视及丈量

1、数字电视数字电视在全世界迅速开展,我国也加快了播放进程。按广电部要求,直辖市、沿海发达地区、各省会城市2005年要开通

1、 数字电视

数字电视在全世界迅速打开,我国也加快了播映进程。按广电部要求,直辖市、滨海发达地区、各省会城市 2005 年要注册数字电视, 2015 年全国注册数字电视,基本完结模仿电视向数字电视过渡。为迎候 2008 年奥运会,各地都会在此之前掀起摸拟电视向数字电视平移的高潮。

所谓数字电视,应该是电视的全进程中,其视、音频都是数字信号,包含摄制、剪接、修改、存储、播映、传输、接纳。这就是说,电视节目从摄像开端就是数字视音频信号,一直到用户的电视机收到的也是视音频数字信号,用户用数字电视机收看电视节目。值得特别阐明的是,现在我国电视用户正在运用的电视机和市面上正在出售的电视机都不是真实的数字电视机,它们都是要通过机顶盒获得模仿电视信号。这些年来,市面上大举炒作的“数码彩电”都是在模仿电视广播制式下,对内部电路、信号处理操控等方面选用了一些数字技能,来进步电视图画及伴音质量,并添加了一些功用,如多视窗、画中画、画外画、视窗扩大、逐行等都不能直接接纳数字电视信号。真实的数字电视机应该是能直接接纳数字电视信号,假如是加密的数字电视信号,它会有一个卡座,扫入付费卡即可。

因为数字电视信号在传输进程中会遇到各种不同的状况,有必要采纳相应的对策,即选用不同调制办法,故有数字卫星电视、数字有线电视、数字地上电视之分。不管那种数字电视它对视音频信号都要进行编码、紧缩、复用、最大的差别是调制办法不一样。

数字电视较模仿电视有许多长处。首要,数字拍摄清晰度大大进步,它能够供给高清晰度或规范高清晰度节目;数字电视信号在传输进程中抗搅扰才干强;数字电视信号是通过紧缩后再传输,因而它占用的频带窄,如曩昔 8MH 带宽传一个电视摸拟节目,数字电视可传送6 ~ 8 个节目。在数字电视传输网络中,不只能够打开传输数字电视事务,并且能够打开各种增值事务,如视频点播、远程教育、电子商务、宽带上网、电话传输事务等等。往后,数字电视传输是数字信号, Internet 网是数字信号、电话传输是数字信号,可交融在一起,这就是咱们现在说的三网合一,它会给用户供给更多更好的服务。当然三网合一在技能上能够,但在运用进程中,因为营运的分工,用处的特途性,不一定只用一个网络,这不是本文评论的论题。

2、数字电视规范

应该说,数字电视是一个巨大的体系,在咱们研讨、出产设备、装置、调试、保护体系中都应有一个一起约好的规范,而作为丈量的工程师应该依据这些规范研讨切实可行的测验办法,并供给适宜的丈量仪器。显而易见,一个国家只要确认了规范才干顺畅地、多快好省地打开数字电视。

2.1、 世界上的数字电视规范

现在世界上有三个数字电视规范,它们是欧洲的 DVB 、美国的 ATSC 、日本的 ISDB 。日本的 ISDB 是依据 DVB ,因而有人以为世界上首要有两种规范,即 DVB 和 ATSC 。

欧洲的 DVB 规范分为三个部分

卫星数字电视为 DVB-S ,选用正交键控调制( QPSK )

有线数字电视为 DVB-C ,选用正交起伏调制( QAM )

地上数字电视为 DVB-T ,选用正交频分复用调制( COFDM )

DVB 规范具有较多长处,因而 DVB-S 已被全球选用,而 DVB-C 也被欧洲、澳大利亚、北美、南美等国家选用。能够这样说,世界上数字卫星电视和数字有线电视原则上都选用欧洲的 DVB 规范,不合比较大的是地上电视。即 DVB-T 和 ATSC-T 在全球竞赛。

关于 DVB 数字电视体系测验规范,原则上是按《 DVB 体系测验规范 TR101290 》,该规范对 MPEG-2  TS 流的测验,卫星和电视网络传输前言一起参数的测验,电视网络、卫星、地上、 MMDS/MVDS 的专门测验都给出了具体的办法和要求。 TR101290 主张的 MPEG — 2 TS 流丈量和剖析办法包含 MPEG-2 第 4 个文件中的规则测验( ISO/IEC13818-4 )和 DVB -SI 文件 TR101290 和 EN300468 ,测验并不依赖于任何商业用解码器及芯片,而是运用 MPEG-2  TSTD (方针解码器)的规范解码程序。

2.2 、我国的数字电视规范

咱们是一个大国,是世界上数字电视用户最多的一个国家,应该具有自有知识产权的数字电视规范。并且广电部已有了数字电视从模仿电视向数字电视平移的时间表。数字有线电视现在全国省会以上的城市及大多数地市级以上的城市都注册了数字电视,深圳市 2005 年度已完结了数字电视全体平移。就数字地上电视来说,许多大城市已注册或正在注册。可是惋惜的是我国的数字电视规范没有出台。

实践上,关于数字电视我国从 80 时代初就开端盯梢, 80 时代末就由广电部牵头,国家科委安排高清电视( HDTV )专家领导小组,国家计委赞助,开端了一系列研讨作业, 1996 年国家成立了“ HDTV ”整体小组, 1999 年清华大学开端数字电视规范研讨。五年前广电部已有音讯规范一定要出来,时至今日,尚无完好的我国数字电视规范面世。

关于数字电视和数字卫星电视来说,国家现已清晰选用 DVB 规范,各地均在有序的进行。首要是据有自主知识产权的地上电视规范没有确认。

现在参加规范竞赛的有清华大学计划、上海交通大学计划、广科院计划,据说经三家交融的规范已于 2005 年 6 月构成文字计划,估计 2005 年末出台,但至今尚无音讯。

从技能上来说,清华计划称之为 DNB-T 规范,选用时域同步正交平分复用调制办法;上海计划称之为 ADTB-T 规范,选用单载波移动传输。这两种办法有底子不同的差异,要交融很困难,并且它们各自都申请了多项技能专利,更难的是,在他们背面都有大批设备商、营运商支撑,据守自身的经济利益,在全国各地建起了或正在建各自计划的数字地上电视网络。也有的当地爽性不管什么规范不规范问题,直接用 DVB-C 规范建地上电视,也有用 DVB-T 为规范,真所谓群雄割据、一片紊乱。这种紊乱的局势,就是国家规范出台,运营商也不会一下改过来,这就是实践。

2.3、 再论数字电视规范

数字电视是国家的一件大事,它直接关系到国民经济和公民的切身利益,赶快确认规范是重中之重,这种不依规范建立起来的体系,其丢失终究还是以各种办法转嫁到社会,转嫁到老百姓身上去,国家受丢失,老佰姓受害。再则,一个规范它也是在某一段时期运用,不可能白璧无瑕,我想取舍哪种计划,确认一个规范,最重要的原则是要代表一个国家利益,要适用,有前瞻性就行了。当时适用可行,往后技能发展了,能够再按此根底上改善。就 DVB-T 规范来说,几年前咱们都以为它是比较好的规范,欧洲上一年不又在此根底上推出了 DVB-H 规范吗。

DVB-T 是选用 2K 和 8K 形式的编码正交频分复用的多载波调制办法( COFDM ),而 DVB-H 是新增 4K 形式并于 2K 、 8K 形式之间。它与 DVB-T 比较, DVB-H 有终端功耗更低,移动接纳抗搅扰才干更强的特色,适用于移动电话、手持计算机等小型便携设备,进入地上数字地上电视广播网络收看数字电视信号。

归纳上述可知,现在我国内的数字电视仪器都选用 DVB-S 、 DVB-C 、而数字地上电视适当一部份是 DVB-T 。我国的数字地上电视规范没有确认,故测验仪器需依据确认的规范,确认必要的测验参数,研发相应的仪器进行测验。

3、 数字电视测验参数

较模仿电视来说,数字电视是一个新的概念,首要它的测验方针大都是数字信号,但它作为一种载体来说,依然是图画和声音信号,所以它们测验应是在模仿电视根底上会有许多新的概念和参数。

3.1、数字电视平均功率电平

在模仿电视信号中是以图画载波和伴音付载波组成的复合电视信号,它的巨细是以图画载波行同步的信号峰值电平来表明。可是,在数字电视中传输的是脉冲信号,在曩昔的 8MHz 频带内有许多脉冲信号,咱们是将它当作一个噪声频谱,用噪声功率的概念,以每赫噪声功率给予积分的办法求得所谓频道功率,为了规划运用方便依然用电平来表明,常用 dBuv, 故称做数字平均功率电平或简称数字电平。这与一般的所谓电平是有差异的。

3.2、 误码率 BER

误码率 BER 的界说是误码的比特数与传输的总比特数之比。误码的本质与信号的信噪比( S/N )有关,是信号遭到噪声、脉冲颤动,工业搅扰及突发信号(如雷击)的影响,因而咱们能够由丈量噪声(信噪比)算出 BER 。

按 TR10129 规范界说为一时传输少于1个误码,关于 64QAM 来说,BER 〈 1 × 10 ˉ 4 。

3.3、 调制过失率 MER

调制过失率 MER 是信号抱负的矢量起伏和与信号过失矢量起伏和之比,以 dB 表明。

这儿所说的过失矢量起伏是指信号能遭到噪声搅扰的总和。咱们知道,在模仿电视中,其信号遭到的各种搅扰是直接影响到电视质量,如白噪声使图画直接发生雪花,沟通声直接引起图画发生翻滚等等。因而咱们在模仿电视规范中拟定了丈量这些搅扰信号的规范参数,如 C/N 、哼声 CSO 、 CTB 、 CM 等。可是,因为在数字电视信号均是以脉冲信号传输,这些搅扰信号并不直接影响图画质量,最直接的影响的是误码,由此而发生马赛克或许断线(信号终断),在这儿咱们是将这些搅扰信号通通当作是噪声或许无用信号,称之为广义噪声,可是这些噪声并不一定使信号误码, MER 应是表征没有误码时信号的质量,即正常作业时广义噪声搅扰状况。

这儿要阐明的是 MER 是调制过失率决不能叫调制误码率,因为它是表征信号没有误码时的噪声搅扰状况,咱们能够此来审定数字电视信号图画质量。如 64QAM 的数字电视信号在 23 ~ 24dB 图画就会出马赛克, 23dB 以下会随时断线 , 乃至无法收看,在 25dB 以上图画就正常,考虑到体系稳定性和丈量过失,因而 DVB-C 规范要求 MER 大于 27dB 。

3.4、 星座图

星座图是因为数字电视信号都是选用正交调制,那么两组信号就会在坐标图上有相应的方位,构成所谓星座图。关于抱负的信号来说,在其星座图的相应方框图内只要一点。如前所述,电视信号总是遭到广义噪声影响,假如咱们屡次取样下来,那么它就不是一点而是有许多取样点构成的一离散的小云团,如图所示,依据星座图的形状咱们能够调查出这些所谓广义噪声的特性,然后得知噪声来历,以便对设备或传输网络采纳相应措施,削减相应噪声,扫除行将引起误码的毛病。

3.5、 突发噪声

郁闷数字电视设备,传输网络(包含空中卫星、地上传输和有线传输)会遭到周围的脉冲信号,雷击等的搅扰。这种搅扰的特色是脉冲延迟时间很窄,但起伏较大,关于模仿电视来说,它是直接影响到图画,但因为人的视觉较愚钝,不易发现,而关于脉冲信号来说,就是直接发生误码。因而对突发噪声的测验十分重要,现在大都选用频谱剖析或时域剖析来进行。

4 、数字电视仪器

在数字电视研发、出产、开发、装置、保护、修补进程中需求选用许多的测验仪器,其中有适当一部份是依据它的具体要求用的是通用仪器,而咱们评论的是专业性的数字电视仪器。再则,因为数字电视是在模仿电视根底上进行的,故这些数字电视仪器有些还需求丈量模仿电视参数。现在数字电视仪器首要有以下几大类:

4.1 、数字电视信号源

1) 、数字电视规范信号源

这种规范信号源是发生规范的数字信号供测验,它是按不同的调制办法 ( 如 DVB-T 、 DVB-C 、 DVB-S) 和制式 ( 如 PAL 、 NTSC 、 SECAM) 发生测验信号,它们能够有静止图画,也能够有活图画

2 )、数字电视测验信号源

这种信号源不只发生规范数字电视信号,并且在规范信号上加上模仿的噪声,来改动信号质量,获取不同 MER 的数值。这关于机顶盒出产的断定十分有用。

3 )、码流发生器

码流发生器是发生 MPEG2 的码流,具有 MPEG2 信号的记载和播映功用,以供给了搞清数字电视( HDTV )和标清数字电视( SDTV )信号,含视频、音频、和其他数据 ( 如图文、伪随机码 ) 。仪器自身就具有规范静止图画和接连活动图画信号,也能够依据用户需求录制你所需求的数字视音频信号,自行界说或修改再行作为测验码流输出。

4.2 、码流剖析仪

码流剖析仪首要是按数字电视规范进行,如 DVB 按规范是按 TR101290 ,过失优先级分三类进行,实时测验剖析或离线剖析。一起要对码流协议、码流结构、 S1 表格信息剖析, EPG 节目攻略、码率测验、时钟 PCR 剖析、 QAM 剖析等。

4.3 、数字电视视音频剖析仪

从电视的视点来说,人们寻求的电视应获得杰出的视音频作用,在这一点上,不管是数字电视或模仿电视其技能方针是共同的,不同者是说数字电视要求更高了。

4.3.1 波形监示器和矢量监示器

波形监示器是全帧显现视频信号波形,一般可显现全帧一行或两行,或许一起显现两场同行。

矢量监示器用以显现电视信号的矢量特性,可在显现屏上以刻度读出微分增益、微分相位。也能够对音频信号进行测验,在屏幕上读出音频立体声的相位差。

波形监示器和矢量监示器可成为独立的两种仪器,也能够组合成一个仪器,这样更发挥作用,即矢量 / 波形监示器。它不只可有以上功用,还可添加一些功用,一般具有波形显现、矢量显现、图画显现、立体声音频显现、时间码相位和起伏显现、 SCH 和五颜六色成帧显现等。这是在视音频测验中用得最多的仪器。

4.3.2 视音频信号剖析

这种仪器一般是以视频剖析为主,但也兼容音频信号的测验,直接丈量视频方针、微分增益、微分相位、色度 / 亮度增益、色度 / 亮度相位、频率响应、 2T K 因数、亨声、信噪比、群时延、亮度非线性、白条起伏、同步起伏、色同步起伏等等。有的也具有波形监示器和矢量监示器功用。

还要阐明的是关于数字电视信号来说,它传输的是数字信号,因而有必要有规范解码器,使传输的数字流变成 SDI 视音频数字流,视音频测验仪才干测验,假如视频剖析仪只能丈量模仿信号,那么还有必要通过 D/A 变换器。当然,假如是以测机顶盒的输出视音频信号就不会有这些费事,因为那已是模仿音视频信号。在新面世的视音频剖析仪中,一般都能直接丈量数字电视信号和摸拟电视信号。

4.4 、数字 / 模仿电视信号剖析仪

关于数字电视信号的测验剖析,不管是发射端(前端),或是用户端、以及传输进程中的各个环节,都有必要进行监测,不同的测验场合,对其精度、测验项目是不同的。因而测验仪器厂家开发了各种测验仪器,习惯不同场合。

4.4.1 数字 / 模仿电视剖析仪

这种仪器现在都是以 DVB-C 、 DVB-S 、 DVB-T 规范为主(以下简称 DVB ),它是以 DVB 要求的方针作为丈量方针,如平均功率电平、 BER 、 MER 、星座图、 EVR 等。为了习惯当时模仿数字过渡的需求,特别是 CATV 传输进程中仍需对模仿的方针进行测验,故这些仪器依然有模仿的首要测验方针,如频道扫描、频谱剖析、斜度、亨声、 C/N 、 V/A 、 CSO 、 CTB 、频响、浅漏等。许多仪器都特别注重对侵略信号的测验,这是因为突发的侵略信号对数字信号影响更为重要。

4.4.2 数字 / 模仿电视频谱图画场强仪

这种仪器是欧洲人的规划思维,他们以为,关于工程上的数字电视信号丈量,对其方针而言,只需测首要方针电平表、 V/A 、 C/N 、 BER 、 MER 、星座图。而十分重要的是看数字电视 / 模仿电视的图画,电视图画好了什么都会好。再则是频谱剖析,包含全程频谱剖析和带内、带外频谱,这样能够对信号质量进行剖析,并可调查噪声状况和侵略信号。

4.4.3 场强测验仪

业界所说的场强测验仪实践是电视信号电平表。这是许多用于现场测验的仪器,它一般具有频道扫描、模仿电平、数字平均功率电平、 V/A 、 C/N 丈量即可。它的特色是用量大,携带方便,最好是手持式,丈量方针最好有“合格 / 不合格”断定。

4.4.4频谱剖析仪

频谱剖析仪是将信号在频谱轴上打开的一种所谓频域测验,严格地说,上述仪器都是以频谱剖析仪为根底,经丈量后导出各种技能参数。一个好的工程师能够用一台好的频谱剖析仪来完结前述几种参数的丈量。

本文是从丈量的视点论说了数字电视规范,并对数字电视的首要参数和仪器进行了论说,限于篇幅有限、无法尽行更具体的讨论。

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