浅谈数字电视及其标准

摘要：数字电视标准的作用在于定义整个数字电视系统的具体实现细节。介绍了数字电视的基本概念，详细阐述了我国采用的数字电视标准特别是地面数字电视标准，解释了相关的几个误区，对数字电视的发展进行了展望。

关键词：数字电视；标准；数字电视地面广播；DMB-TH标准

中图分类号：G255文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)29-0470-03

The Digital TV and It's Criterion

DAI Jie1,HUA Wei-lie1,YAO Jing1, ZHANG Jian1, LI Jun2,ZHENG Jun-jie2

(1.XinHua Press,Nanjing 211105,China;2.Institute of meteorology,Liberation Army University of Science and Technology, Nanjing 211101,China)

Abstract: The function of the Digital TV criterion is to define the realization of the Digital TV system.In this paper,the basic concept of Digital TV and it’s criterion adopted by our country were introduced,several relative mistakes were explained.At last,the development future of Digital TV was analyzed.

Key words: digital TV;criterion;digital TV ground broadcasting;DMB-TH criterion

1 数字电视

数字电视是与模拟相对应的一个概念，是指从节目摄制、编辑、播出、传输到信号接收、处理、显示完全数字化的系统，在技术上具有同时播出500套电视节目的能力，用户可通过机顶盒利用现有的有线电视网络来收看数字电视系统播出的数字电视节目。数字电视是一项全新的电视服务，是一种新型的传播方式，是数字技术在电视领域发展的必然结果。

数字电视将逐渐改变“你播我看”的传统模式，用户将从中感受到一个更加个性化、人性化和科学化的视讯新天地。 交互式数字电视系统由三部分组成：数字前端系统、双向传输网络和用户终端系统。数字前端系统通常划分为信源处理、信息处理和传输处理三部分，完成节目的数字化、加扰、授权和认证等功能；双向传输网络主要通过卫星、Cable、地面发射、MMDS等方式将节目传送到用户家中；用户终端系统采用机顶盒（STB）收看数字电视节目或实现交互式功能，如收看付费电视、实现Internet浏览、远程教育等。

数字电视技术最先出现在欧洲，从八十年代开始，欧洲几个电视技术较先进的国家，如德国、法国、英国，都开始研究数字电视技术，1982年，新一代数字式电视机由美国的数字电视公司首先研制成功。1996年4月法国第一个开始数字电视商业广播。全世界的数字电视广播迅猛发展，其中尤以DVB-S广播技术的应用发展最普及和迅猛。1998年9月我国的数字电视广播HDTV-T在中央电视塔上进行的广播试验成功，并宣布我国数字电视广播三步走计划：2008年正式试播HDTV-T，计划2015年将全面实现数字电视广播，同时停止模拟电视广播。数字电视的时代即将到来，模拟电视终将被数字电视所取代。

2 数字电视标准

广播电视数字系统与模拟系统相比，技术标准在数字化、网络化中具有更重要的地位和作用。模拟系统的标准主要是规定设备的外在接口，而数字系统的标准不仅规定设备的外在接口，还要对数字信号处理的整个过程和细节甚至是每个比特都做详细的规定，如果标准不统一，设备和网络都将无法联通，数字信号将无法传输；模拟系统工程是单一的、相互独立的业务系统，而数字系统则是统一的、综合的、从播出到接收的大系统，接收端与播出端必须完全对应，这就要求对播出系统、传输系统与机顶盒接收机统一制订标准；模拟系统的标准主要是单一的技术标准，而数字系统的标准则是集信息标准、广播电视技术标准、通信传输标准、计算机标准于一体的多层次的标准。目前，数字电视有三大标准，即美国的ATSC、欧洲的DVB和日本的ISDB三种不同的标准。

2.1 美国ATSC标准

美国1987年成立了高级电视业务顾问委员会（ACATS），策划美国高级电视。于1996年12月通过ATSC数字电视标准作为美国国家标准。ATSC（Advanced Television System Committee先进电视制式委员会）数字电视标准由四个分离的层级组成，层级之间有清晰的界面。最高层为图像层，确定图像的形式，包括像素阵列，幅型比和帧频；第二层是图像压缩层，采用MPEG-2 (Moving Picture Experts Group)图像压缩标准；第三层是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中，采用MPEG-2系统标准；最后一层是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。对于地面广播系统，ATSC采用了Zenith公司开发的8-VSB（残留边带调制）传输模式，在6MHz地面广播频道上可实现19.3Mbps的传输速率。该标准也包含适合有线电视系统的16-VSB传输模式，可在6MHz有线电视信道中实现38.6Mbps的传输速率。

2.2 欧洲DVB标准

欧洲在1993年组织了200多个组织参加并制定了DVB（Digital Video Broadcasting）标准，即数字视频广播系统，它包括了卫星、有线电视、无线电视等多种传输方式的普通数字电视和高清晰度电视广播。 DVB选定ISO／IEC MPEG-2标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一，用MPEG-2数据包结构作为数据容器，并使用严格的DVB服务信息格式，有效、方便地实现了多种媒体之间的传输，并实现它们之间的数字信号转换。

2.2.1DVB传输系统

DVB传输系统涉及卫星、有线电视、地面、SMATV、MMDS 等所有传输媒体。它们对应的DVB标准为： DVB-S数字卫星广播系统标准。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。数据流的调制采用四相相移键控调制(QPSK)方式，工作频率为11G/12GHz。一个54MHz转发器传送速率可达68Mbps，可用于多套节目的复用。DVB-S标准几乎为所有的卫星广播数字电视系统所采用。我国也选用了DVB-S标准。

DVB-C数字有线电视广播系统标准。该标准以有线电视网作为传输介质，应用范围广。它具有16、32、64QAM（正交振幅调制）三种方式，工作频率在10GHz以下。例如采用64QAM正交调幅调制时，一个PAL通道的传送码率为41.34Mb/s，还可供多套节目（通常为6-8套节目）复用。系统前端可从卫星和地面发射获得信号，在终端需要电视机顶盒。

DVB-T数字地面电视广播系统标准。这是最复杂的DVB传输系统。地面数字电视发射的传输容量理论上与有线电视系统相当，本地区覆盖最好。采用COFDM (编码正交频分)调制方式，在8MHz带宽内能传送4套电视节目，传输质量高，但接收费用也高。

2.2.2 DVB基带附加信息系统

DVB数字广播系统除传送视频、音频信号外，还可传送接收综合解码接收机IRD(Integrated Receiver Decoder)调谐、节目指南及图文、字幕、图标等信息。适用于此类基带附加信息系统的DVB标准包括：

1) DVB-SI：数字广播业务信息系统标准。

2) DVB-TXT：数字图文广播系统标准，用于固定格式图文电视的传送。

3) DVB-SUB：数字广播字幕系统标准，用于字幕及图标的传送。

2.2.3 DVB交互业务系统

DVB数字广播系统能根据需要，提供交互业务服务。构成交互业务系统的要素包括与其他相关国际标准兼容的交互业务网络独立协议、传送交互服务过程命令与控制信号的回传信道等。对应的DVB标准有：

1) DVB-NIP：DVB交互业务网络独立协议标准。

2) DVB-RCC：CATV系统DVB反传信道标准。

3) DVB-RCT：PSTN/ISDN的DVB反传信道标准。

2.2.4DVB条件接收及接口标准

在DVB数字广播系统中，有些业务传送加扰的条件接受信息。通过条件接收的通用接口，使IRD能够解扰采用通用加扰算法的加扰信息。条件接收是付费电视广播的基本部分，对数字电视运行的成功至关重要。DVB数字广播系统与其他电信网络(如SDH、ATM等)连接，扩展了DVB技术的应用范围，可实现DVB向电信网络的过渡。此外，还有利于连接专业设备及IRD的接口。关于这些接口的DVB标准包括：

1) DVB-CI：条件接收及其它应用的通用接口标准。

2) DVB-PDH：PDH（准同步数字系列）网络DVB接口标准。

3) DVB-SDH：SDH（同步数字系列）网络DVB接口标准。

4) DVB-ATM：ATM网络DVB接口标准。

5) DVB-PI：CATV/SMATV前端及类似的专业设备接口标准。

6) DVB-IRDI：DVB-IRD接口标准。

2.3 日本ISDB标准

日本的数字电视起步最早，于1994年开始试播高清晰电视节目，直到1997年9月成立了数字广播专家组DIBEG（Digital Broadcasting Experts Group ），并提出了综合业务数字广播ISDB（Integrated Services Digital Broadcasting）系统标准。ISDB利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。ISDB具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。

3 我国数字电视标准

中国卫星数字电视采用QPSK调制方式，与欧洲、美国和日本采用的标准相同。由于中国限制个人直接接收卫星数字电视节目，所以目前是由有线电视台集中接收数字电视信号，并将其转化为模拟信号通过有线网络传输给广大用户收看的。中国有线数字电视的标准采用QAM调制方式，与欧洲、美国和日本相同。中国有线数字电视的发展基础较好，且播出所需的投入成本较小，已经在部分大中型城市试播。有线数字电视因不受国家政策限制，得到很快推广。

数字电视地面广播与数字卫星广播相较，有容易普及、接收价格低廉的特点；与数字有线电视广播相较，则不易受城市施工建设、自然灾害、战争等因素造成的网络中断影响。在传输状况、应用需求等方面，地面传输方式更加复杂，全球各地在地面数字电视传输系统方案的选择上争议也最大。我国各方面曾经提交的地面数字电视标准提案共5套，分别是：

1) 国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)一号提案：高级数字电视广播系统(ADTB-T)；

2) 国家HDTV总体组(The HDTV Technical Executive Experts Group)二号提案：数字电视地面广播系统(BDB-T/OFDM)；

3) 广电总局广播科学研究院(Academy of Broadcasting Science,State Administration of Radio, Film and TV)的射频子带分割双载波混合调变系统(CDTB-T)；

4) 清华大学(Tsinghua University)地面数字多媒体电视广播传输协议(TDS-OFDM based DMB-T)；

5) 成都电子科技大学(Chengdu Electronic Technology University)的同步多载波扩频地面数字电视传输系统(SMCC/COFDM)。

2006年8月18日国家标准化管理委员会宣布DMB-TH标准将为强制性国家标准，长达5年之久的数字电视地面传输标准之争由此告一段落。它以TDS-OFDM技术为基础，以多载波技术为主，融合了单载波技术，在作为强制性地面标准的同时，也可以用于移动电视(Mobile TV)。DMB-TH是融合了包括清华、上海交大和广科院等多方研发成果的一个方案，但DMB-TH的主要技术是基于清华方案，也就是拥有自主知识产权的TDS-OFDM(时域同步正交频分复用)调制技术，原有的清华方案的主要技术特点都会体现在DMB-TH标准中，同时，DMB-TH提供了单载波和多载波两种技术选项。该标准支持高清晰度电视、标准清晰度电视和多媒体数据广播等多种业务，满足大范围固定覆盖和移动接收需要。该标准实现了关键技术创新，形成了多项有自主知识产权的专利技术，突破性的取得了单、多载波调制技术的融合，是我国自主创新的一项新的重要成果。基于该标准的系统性能好、频谱利用率高、可扩展性强，适应我国城乡不同应用需求。

4 几个认识上的误区

4.1 高清等于高清电视

高清是新一代的视频标准，它是一个系统，一种视频格式，而不是具体的一台电视机或者摄像机，所以决不能把它与高清电视混为一谈。对于“高清”标准的定义，目前还没有完全统一的标准，各国的发展进度也不一致。国家数字电视接收设备和性能标准制定工作组组长刘全恩指出，按照信息产业部已确定上报的“数字高清显示器”草案，规定数字电视机的显示屏幕长与宽的比例一定要为16∶9，并且图像屏幕清晰度要达到720线以上。而低于这个分辨率的视频，一般称为标清。目前国内高清电视市场上的产品，很多都只是拿“高清格式”作为噱头的，并非是真正的高清电视机，只不过是能收看标准清晰度数字电视节目而已。

4.2 拥有高清电视可以收看高清电视节目

很多消费者都以为购买了高清电视之后，就可以随心所欲地收看高清电视节目了，这就有所误会了。拥有高清电视当然是收看高清电视节目最基本的前提条件，但是由于高清电视节目在带宽、编码等方面有一些特殊的需要，因此无论是通过有线传送还是卫星传送都需要专门的高清传送站，用户才能接收到。在美国和日本已经有高清电视节目，到目前为止，在我国的高清电视用户中，只有几个城市的用户可以享受高清电视节目。

央视高清频道是中央电视台的一个综合性的付费频道，试播期间每天播出15小时。2006年1月正式开播，正式开播后播出时间延长到18个小时。目前确定高清频道的使用服务费为120元/月，购买一台符合央视高清频道技术条件的高清机顶盒大约要花费2500元。由于目前国内没有对高清电视出台一个统一的标准，很多家电厂商都标榜自己的产品是高清电视，在这个鱼龙混杂的高清市场上，央视高清为了避免由于用户的电视机清晰度达不到要求而影响收视效果，从而影响节目口碑，所以央视高清的“HDTV@”认证很快便出台了。央视建议众多国内外电视机厂家“自愿”在中央视传媒登记申请，并送一个或多个型号的电视机到国家广播电视产品质量监督检验中心所属的数字电视产品质量检测实验室进行检测。所有通过“高清晰数字电视”测试的生产厂家都可以在自己的产品上贴上“HDTV@”的央视高清认证标志。首批获得“HDTV@”认证标志的品牌机包括有海尔送检的流媒体液晶电视，夏华送检的“微晶神画”数字高清电视，TCL送检的银弧LCD40A71系列液晶电视，以及先锋送检的PDP-435HDC\PDP-505HDC等离子电视机等。

5 小结

数字高清电视作为数字付费电视业一个新的增长点，目前在欧美日韩等数字电视发展较快的国家普及率已非常高。央视高清频道的开播，对推动中国数字付费电视事业的发展具有划时代的意义，市场潜力不可限量。我国计划2015年将全面实现数字电视广播，同时停止模拟电视广播，数字电视的时代即将到来。

参考文献：

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