關于數字電視實驗環境的構建

摘要：結合教學要求，對數字電視實驗環境的構建進行了闡述，并介紹了一套切實可行的建設方案。

關鍵詞：數字電視；實驗環境；建設方案

《數字電視技術》是一門實踐性很強的課程，在教學中，必須配備相應的數字電視實驗環境。目前國內沒有一所高職院校建設成完整的數字電視實驗室。

數字電視系統是將模擬電視信號轉換為數字電視信號進行傳輸、接收、處理、存儲、記錄和控制的系統，完全不同于模擬電視系統。所以，數字電視實驗環境的建設是一個完整的數字電視發射、傳輸和接收的系統建設，要求符合數字電視系統相關的國際、國內和行業標準。在數字電視實驗環境中，要使學生對數字電視信號制作和發射、數字電視信號編碼與調制、數字電視信號傳輸、音視頻技術處理、數字電視標準、數字電視業務、數字電視機頂盒、液晶電視等有系統的認識，增強學生傳輸、調制、數字信號處理、視頻與音頻、數字系統運行、顯示技術等方面的知識與能力。

數字電視實驗環境構成

數字電視系統數字電視系統主要由四個部分組成：前端系統、傳輸網絡系統、終端接收系統和數字音視頻系統。這里主要介紹一種有線電視（DVB-C）的數字電視實驗環境系統，其完整組成框圖如下圖所示。前端系統用于發送和采集各種數字電視節目信號，主要包括衛星節目播出系統、數字電視信號接收采集系統、數字電視服務器系統、傳輸流和PSI/SI編輯系統（電子節目指南EPG）和傳輸流播出系統，發射出經過編碼、調制的射頻電視信號。傳輸網絡系統是用于傳輸調制后的射頻信號并能對信號進行測量，主要包括信號幅度的測量和放大器失真影響等測量，包括傳輸網絡和測試設備等。傳輸網絡的布局要合理，便于實驗中隨時改變信號的幅度和質量，有利于學生對網絡的認識。終端接收系統主要用于DVB-C有線電視信號的接收處理，其主要由數字有線電視機頂盒及相關配套設備等組成，配備機頂盒的開發平臺，有利于學生進行機頂盒的認識和開發實驗。數字音視頻系統是用于呈現數字音視頻效果并明確認識音視頻的性能指標的，包括液晶電視機（或等離子電視等數字型電視機）和相關的測試設備。另外，在數字電視實驗環境中，還設置建立流媒體點播系統平臺，向客戶提供高質量的電影點播、電視劇點播、電視直播等業務。

建設數字電視實驗環境所需設備所需設備包括系統設備和測試設備。系統設備包括：前端系統中的數字和模擬衛星電視接收機（機頂盒）、MPEG-2編碼器、復用器、QAM調制器、計算機、傳輸流錄播平臺、數字有線電視接收機（機頂盒）、傳輸流采集盒（或卡）、傳輸流發送盒（或卡）；傳輸網絡系統中的放大器、衰減器、分支分配器、有線電纜；終端接收系統中的數字有線電視機頂盒及其開發平臺；數字音視頻系統中的液晶電視。其中傳輸流的采集、播出以及服務器系統可采用StreamHighway、藍拓撲、澤華園等公司的設備及傳輸流錄播平臺，軟件系統都能隨時升級。測試設備包括：常用電子實驗工具和儀器一套、數字存儲示波器、數字頻率計、數字場強儀、音視頻測試儀、邏輯分析儀等。數字場強儀要求支持模擬信號和數字信號電平的測量，支持數字QAM解調、誤碼率BER、矢量誤差MER的測量以及QAM星座和頻譜的顯示。試驗環境中設備的套數，由實驗室的大小和學生人數的多少來決定。

數字電視實驗對教師的要求一個實驗室至少需要兩名承擔數字電視實驗教學的“雙師型”教師，至少一名教師有高級職稱。教師必須經過嚴格培訓，熟悉數字電視技術理論，熟練掌握數字電視系統中的所有設備操作和其中的硬件、軟件實驗，具備解決實際問題的能力，同時工作認真負責，對學生有耐心和愛心。

數字電視實驗所需教材數字電視實驗室開設的可以是數字電視實驗課，也可以是數字電視實訓課，需要一本與之相適應的教學指導教材。我們編寫的《數字電視實訓教程》就是專門針對實驗室教學的實訓指導教材，內容包括整個系統中各個環節的硬件和軟件實驗。

數字電視實驗環境中的教學實驗設計

前端系統部分的實驗設計衛星接收機接收節目的調整實驗，讓學生了解數字衛星電視接收機和數字衛星機頂盒的使用。視音頻信號的MPEG-2壓縮編碼實驗，將學過的MPEG-2壓縮編碼技術運用到實踐中，根據編碼器情況可以從硬件和軟件上安排實驗，讓學生對模擬信號和數字傳輸流信號進行比較。多節目流的復用實驗，對數字電視特有的復用技術有直觀的認識。有線電視的QAM調制實驗，學生可對多種QAM調制方式有具體的認識。傳輸流的采集與存儲實驗，讓學生熟練運用傳輸流錄播平臺。還可設計其他一些實驗，如各種節目流的內容編輯、編排和管理實驗；電子節目指南的編排和管理實驗；數字廣播的管理與播出實驗；視頻點播實驗；計算機硬盤上的PSI/SI編輯軟件應用實驗；播出節目的編排與控制實驗；節目加解擾實驗；數字碼流硬盤播放與QAM調制的參數設置實驗等等。

傳輸網絡系統部分的實驗設計這一部分的實驗有：傳輸信號的幅度與頻譜測量實驗；傳輸放大器的失真檢測，交、互調現象觀察實驗；傳輸信號放大或衰減對接收信號靈敏度的影響實驗；數字電視信號與模擬電視信號的比較實驗等。這些實驗讓學生對傳輸網絡有了明確認識，對今后從事網絡工程和維護大有裨益。

終端接收系統部分的實驗設計這一部分的實驗有：機頂盒的認識實驗；使用遙控器或鍵盤配置調整機頂盒的實驗；運用機頂盒的開發平臺進行應用軟件下載實驗；機頂盒的OSD及一些播放功能軟件開發實驗；音視頻模擬信號及接口認識與處理實驗等。要求學生對機頂盒的硬件和軟件有清楚的認識。利用此系統還可以開設數字機頂盒的維修實訓課程。

數字音視頻系統部分的實驗設計數字音視頻系統可以使學生實現液晶電視機或等離子電視機的結構認識與相關測試實驗，音視頻的各種性能指標測試實驗，還可以開設液晶電視機或等離子電視機的維修實訓課程。

系統中可以完成的實驗還有很多，我們可以根據自己的教學側重點加以設計和選擇。

教學安排

數字電視實驗教學可穿插在《數字電視技術》理論課的相應章節中進行，以加深學生對理論的理解與認識。

數字電視實訓教學需要84學時，至少安排12個實訓課題，包括數字電視系統各個部分的軟、硬件實訓課題。這些實訓課題對學生要求較高，要求認識和熟悉數字電視系統的全部工作過程。

數字電視機維修實訓教學課也需要84學時，主要內容是數字機頂盒和液晶電視機的測試與維修，培養學生對數字產品的維修能力。

在我們構建的數字電視實驗環境中，可以開展數字電視一系列實驗實訓教學活動，學生對數字電視的發射、傳輸和接收的整個系統有了系統的認識，提高了實踐能力，能夠滿足高職高專院校培養數字電視專業人才的教學需求，教職工還可以利用實驗設備進行科研和教學開發，以提高學校的教學和科研水平。

參考文獻：

[1]鄧雯，等.數字電視原理、傳輸與接收[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2]余兆明，等．數字電視傳輸與組網[M].北京：人民郵電出版社，2003.

[3]張好國，等.數字電視技術管理實踐[M].北京：電子工業出版社，2006.

作者簡介：

王璇（1971—），女，南京信息職業技術學院電子信息工程系教師，高級工程師，研究方向為數字聲像技術（數字電視）。

（本欄責任編輯：周秀峰）