數(shù)字電視及其測(cè)量淺談

本文在介紹數(shù)字電視基本概念和背景的前提下，介紹了數(shù)字電視測(cè)試的主要參數(shù)和主要儀器，并介紹數(shù)字電視測(cè)試行業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。

一、數(shù)字電視概念及其優(yōu)點(diǎn)

1. 什么是數(shù)字電視

所謂數(shù)字電視，是在電視的全過(guò)程中，視音頻信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，即節(jié)目攝制、剪接、編輯、存儲(chǔ)、發(fā)送、傳輸、接收和顯示等環(huán)節(jié)全部采用數(shù)字處理的全新電視系統(tǒng)。也可以說(shuō)數(shù)字電視是在信源、信道、信宿三個(gè)方面全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和數(shù)字化處理的電視系統(tǒng)。其中電視信號(hào)的采集（攝取）、編輯加工、播出發(fā)送（發(fā)射）屬于數(shù)字電視的信源，傳輸和存儲(chǔ)屬于信道，接收端與顯示器件屬于信宿。

2. 數(shù)字電視分類(lèi)

數(shù)字電視按其傳輸途徑可分為三種：數(shù)字衛(wèi)星電視（DVB-S），數(shù)字有線電視（DVB-C）和數(shù)字地面廣播電視（DVB-T） , 數(shù)字手持電視（DVB-H ）。

數(shù)字電視按其傳輸視頻（活動(dòng)圖像）比特率的大小可粗略劃分為三個(gè)等級(jí)：普及型數(shù)字電視（PDTV），標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視（ SDTV ）和高清晰度數(shù)字電視（ HDTV ）。其中 PDTV 屬于 SDTV 的最低等級(jí)，現(xiàn)在數(shù)字電視的發(fā)展方向是以 SDTV 為主要發(fā)展方向，而在數(shù)字電視源端或某些領(lǐng)域采用 HDTV 。

3. 數(shù)字電視的優(yōu)點(diǎn)

與模擬電視相比，數(shù)字電視有如下優(yōu)點(diǎn)：

① 圖像傳輸質(zhì)量較高，距離遠(yuǎn)。數(shù)字電視信號(hào)在傳輸過(guò)程中，多次中繼（或復(fù)制）后不會(huì)發(fā)生干擾和噪聲的積累，同時(shí)可采用糾錯(cuò)編碼技術(shù)，提高抗干擾能力。所以數(shù)字電視在傳輸中保持信噪比基本不變，收端圖像質(zhì)量基本保持與發(fā)端一致，且傳輸距離不受限制。

② 頻譜資源利用率高。頻譜資源是國(guó)家重要資源，模擬電視的頻譜資源有限。一套模擬電視節(jié)目要占用 36MHz 帶寬的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器，占用 8MHz 的地面電視廣播和有線電視頻率。而數(shù)字電視采用壓縮編碼技術(shù)，在 36MHz 的衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中可傳送 5 套 SDTV 節(jié)目，在一個(gè) 8MHz 頻道內(nèi)可傳送 4 套以上的 SDTV 節(jié)目。

③ 提供全新的業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字電視通信中可以互不干擾地同時(shí)傳送文字、數(shù)據(jù)、語(yǔ)言、靜止圖像等多種數(shù)字信息。

④ 信息穩(wěn)定可靠，設(shè)備維護(hù)、使用簡(jiǎn)單。

⑤ 節(jié)省發(fā)送功率，覆蓋范圍廣。

⑥ 靈活友好的人機(jī)界面，易于實(shí)現(xiàn)條件接收。

因此，技術(shù)上先進(jìn)的數(shù)字電視系統(tǒng)必然會(huì)取代模擬電視。

4. 數(shù)字電視系統(tǒng)簡(jiǎn)介

數(shù)字電視廣播系統(tǒng)主要包括地面廣播、有線廣播和衛(wèi)星廣播系統(tǒng)。

數(shù)字電視廣播系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)部分：

① 數(shù)字演播室系統(tǒng)；

② 視、音頻信號(hào)的壓縮編碼部分；

③ 系統(tǒng)業(yè)務(wù)復(fù)用部分；

④ 信通編碼部分；

⑤ 調(diào)制傳輸部分。

二、數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)

1. 什么是數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)

在數(shù)字電視傳輸碼流中，一個(gè)數(shù)據(jù)包有多大，含有多少字節(jié)，每個(gè)字節(jié)的含義是什么，甚至一個(gè)字節(jié)的某一比特位是何意義，都有明確的規(guī)定，這就是標(biāo)準(zhǔn)。

數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)包括兩大部分：數(shù)字電視演播室標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視演播室標(biāo)準(zhǔn)定義未壓縮音視頻的格式、設(shè)備間的接口等，主要與節(jié)目的制作有關(guān)。數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)涉及到音視頻的壓縮、數(shù)字信號(hào)的傳輸、條件接收系統(tǒng)、與數(shù)字電視廣播業(yè)務(wù)有關(guān)的其它標(biāo)準(zhǔn)。

2. 國(guó)際上的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)

目前，國(guó)際上有3個(gè)數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)，分別是美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)ATSC（Advanced Television Systerm Committee ）；歐洲的標(biāo)準(zhǔn)DVB（Digital Video BroADCasting）；日本的標(biāo)準(zhǔn)ISDB（Intetarted Services Digital Broadcasting ）。

歐洲的DVB 標(biāo)準(zhǔn)分為 3 個(gè)部分：衛(wèi)星數(shù)字電視為 DVB-S ，采用正交鍵控調(diào)制（QPSK）；有線數(shù)字電視為 DVB-C ，采用正交幅度調(diào)制（ QAM ）；地面數(shù)字電視為 DVB-T ，采用正交頻分復(fù)用調(diào)制（COFDM）。

DVB標(biāo)準(zhǔn)具有較多優(yōu)點(diǎn)，因 DVB-S已被全球采用，而DVB-C也被歐洲、澳大利亞、北美、南美等國(guó)家采用?？梢赃@樣說(shuō)，國(guó)際上數(shù)字衛(wèi)星電視和數(shù)字有線電視原則上都采用歐洲的 DVB 標(biāo)準(zhǔn)，分歧比較大的是地面電視。 對(duì)于 DVB 數(shù)字電視系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，原則上是按《DVB系統(tǒng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)TR101290》，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì) MPEG-2TS流的測(cè)試，衛(wèi)星和電視網(wǎng)絡(luò)傳輸媒介共同參數(shù)的測(cè)試，電視網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星、地面、MMDS/MVDS的專(zhuān)門(mén)測(cè)試都給出了具體的方法和要求。

3. 我國(guó)的數(shù)字電視的標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)是世界上電視用戶(hù)最多的一個(gè)國(guó)家，應(yīng)該擁有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于數(shù)字有線電視和數(shù)字衛(wèi)星電視來(lái)說(shuō)，國(guó)家已經(jīng)明確采用 DVB 標(biāo)準(zhǔn)，即采用 DVB-S 和 DVB-C ，各地均在有序的進(jìn)行。主要是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地面電視標(biāo)準(zhǔn)尚未制定。

我國(guó)確定自主制訂地面廣播電視標(biāo)準(zhǔn)。 2001年國(guó)家數(shù)字電視專(zhuān)項(xiàng)工作會(huì)議針對(duì)國(guó)內(nèi)提出的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敺桨高M(jìn)行征集。 2001年4月30日前征集到四家標(biāo)準(zhǔn)研究單位 5 個(gè)地面?zhèn)鬏敺桨浮?2002-2003 年對(duì)這 5 套方案進(jìn)行了測(cè)試，選出2個(gè)方案做進(jìn)一步改進(jìn)，即清華大學(xué)提出的方案DMB-T 標(biāo)準(zhǔn)和上海交通大學(xué)提出的方案 ADTB-T。在數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)制定的最后階段，清華大學(xué)主導(dǎo)的 DMB-T 標(biāo)準(zhǔn)和上海交通大學(xué)主導(dǎo)的 ADTB-T標(biāo)準(zhǔn)之間僵持不下，最終二者走向“融合”。

2006年8月18日中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委在“ 2006年第8號(hào)(總第95號(hào)) 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)發(fā)布公告”中發(fā)布了《數(shù)字電視地面廣播傳輸系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)、信道編碼和調(diào)制》，屬?lài)?guó)家強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)，2007年8月1日正式實(shí)施。地面數(shù)字電視廣播有三種接收方式：地面固定接收、移動(dòng)接收和手持設(shè)備接收，我國(guó)數(shù)字電視地面標(biāo)準(zhǔn)主要適用于前兩種接收方式，而針對(duì)手持接收將專(zhuān)門(mén)制定手機(jī)多媒體廣播標(biāo)準(zhǔn)。

三、數(shù)字電視測(cè)試

數(shù)字電視測(cè)試大致可分為四個(gè)層次，即應(yīng)用層、協(xié)議層、傳輸層、物理層。應(yīng)用層測(cè)試主要針對(duì)于 SD/HD 的節(jié)目制作和播出部門(mén)，測(cè)試儀器應(yīng)當(dāng)提供多格式、多標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試平臺(tái)，對(duì)數(shù)字電視音頻基帶信號(hào)進(jìn)行質(zhì)量測(cè)試。協(xié)議層測(cè)試主要用于衡量設(shè)備對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的符合性，要求此類(lèi)儀器盡可能多的具有當(dāng)前通用協(xié)議，進(jìn)行協(xié)議測(cè)試，如 MPEG-2 、 MPEG-4 、 H.264/AVC 和 VC-1 等。傳輸層測(cè)試用于評(píng)估各種調(diào)試方式的調(diào)試性能，如星座圖、調(diào)制誤差率、誤碼率等。物理層測(cè)試包括具體的物理接口測(cè)試，如輸出功率、端口阻抗、回波損耗等。