數字電視技術運行原理及應用研究

李廣宇

摘 要：數字電視技術已經取代了模擬電視技術，成為了目前電視信號傳輸的主流技術，數字電視技術具有不失真、安全性好、傳輸效率高的優點，得到廣泛的應用。本文通過對數字電視技術的發展、運行原理及應用的分析，探究了數字電視技術的創新方向。

關鍵詞：數字電視技術 運行原理 應用

1、數字電視技術的發展

數字電視技術依托高速發展的網絡化與信息化應運而生，它是高科技的技術產物。數字電視以其特有的高速度、高清晰、多功能、低能耗優點受到人們關注和青睞，人們可以根據自己喜好選擇性的觀看部分數字電視節目，所以，它能夠滿足不同人們的個性化需求。現階段我國數字電視尚處于起步階段，它的技術運行原理及運用還有很大發展空間。接收數字電視有幾種不同的方式，接收DTV的最古老的手段之一是來自使用天線的地面發射機。這種方式被稱為數字地面電視（DTT），使用DTT，觀眾僅限于具有天線范圍內的地面發射機的頻道。 其他方式也在數字電視技術中開始使用，人們最熟悉的是數字電視衛星。在一些通過微波通常實現電視信號傳輸的國家，使用數字MMDS。已經設計了諸如數字多媒體廣播（DMB）和DVB-H的其他標準以允許諸如移動電話的手持設備接收電視信號。另一種方式是IPTV，即通過互聯網協議接收電視，依靠數字用戶線（DSL）或光纜線路，還可以通過開放式互聯網（互聯網電視）接收數字電視信號，包括中央流媒體服務和P2P對等系統。以往傳統模式電視的信號傳遞與圖像傳遞都是在模擬體制下實現，模擬電視容易被干擾，進而使畫面模糊、產生噪音，數字電視比模擬電視有更多優勢。首先，它的內容更為豐富、精彩，數字電視不僅能夠提供很多公共電視節目，而且能夠提供付費型電視節目及提供相關咨詢服務等，電視用戶能夠有選擇性的觀看電視及電影，也能夠重新回放精彩畫面；其次，數字電視畫面非常清晰，按圖像清晰程度，又可以把數字電視分為高清和標清數字電視，尤其是高清數字電視，它的畫面非常清晰幾乎能達到家庭影院效果；再次，數字電視的服務非常全面，用戶能夠利用數字電視觀看電影、電視、接收廣播。

2、數字電視技術的運行原理

2.1 調制解碼與信道解碼

數字電視調制解碼主要運用調制傳輸信號并把它引到脈沖串，準備隨時發射信號，數字電視信道解碼是要利用網絡編碼或者糾正編碼技術提高傳播信號對外界干擾信號的抵抗能力。現階段，因為各個國家的網絡編碼、糾錯編碼及調制技術有所差異，使得數字電視的標準和制式還沒有形成統一。

2.2 數據壓縮技術

數據壓縮技術主要是指H.264音視頻壓縮技術。H.264由ITU-T視頻編碼專家組（VCEG）以及ISO / IEC JTC1運動圖像專家組（MPEG）開發。項目合作的努力被稱為聯合視頻團隊（JVT）。 ITU-T H.264標準和ISO / IEC MPEG-4 AVC標準被共同維護，使得它們具有相同的技術內容。高效率視頻編碼（HEVC）、H.265和MPEG-H第2部分是由相同組織開發的H.264 / MPEG-4 AVC的后繼者，而較早的標準仍然被普遍使用。H.264可能被稱為藍光光盤的視頻編碼標準之一，所有藍光光盤播放機必須能夠解碼H.264。它也被流媒體互聯網廣泛使用，例如來自Vimeo、YouTube和iTunes Store的視頻，諸如Adobe Flash Player和Microsoft Silverlight之類的網絡軟件以及地面上的各種HDTV廣播、電纜（DVB-C）和衛星（DVB-S和DVB-S2）。 H.264由各方擁有的專利保護，涵蓋H.264最重要專利的許可證由專利池MPEG LA管理。MPEG LA允許免費使用H.264技術來為終端用戶免費提供流媒體數字電視視頻。

2.3 音視頻編碼

高級視頻編碼（MPEG-4 AVC）是基于面向塊運動補償的視頻壓縮標準，截至2016年，它是錄制、壓縮和分發視頻內容最常用的格式之一。H.264 / AVC項目的目的是創建一個能夠以比以前的標準低得多的提供良好視頻質量的標準（即，MPEG-2、H.263或MPEG- 4的第2部分），而不會增加設計的復雜性，以至于不實際或過于昂貴的成本。另外一個目標是提供足夠的靈活性，使標準適用于各種各樣的網絡和系統上的各種應用，包括各種比特率、各種分辨率的視頻、廣播、DVD存儲、RTP / IP分組網絡和ITU-T多媒體電話系統。H.264標準可以被視為由許多不同的配置文件組成的系統標準。解碼器規范描述哪些配置文件可以被解碼，H.264通常用于有損壓縮，盡管也可以在有損編碼的圖像內創建真正的無損編碼的區域或者支持整個編碼的無損使用。

2.4 組網技術

利用目前最流行的千兆以太網技術實現數字電視網絡為千兆主干、百兆交換到桌面，全方位支持數字電視的信息處理與交換的傳輸、操作和策略服務。 網絡總體結構分為網絡互連、核心節點、樓層交換三個層面，一般采用交換，必要時實現路由隔離。網絡根據業務用戶分布和數據的流向，合理的進行網段劃分。允許采用虛擬網技術（VLAN）。實現各數字電視網絡系統的互聯，形成公共信息的交換環境，為數字電視用戶提供網絡服務平臺。 實現信息資源和軟硬件資源共享，提供豐富的網絡信息服務，以推動辦公自動化，根據樓宇辦公場合不同，網絡平臺分別設計出內網和外網平臺，兩網之間采用物理隔離的技術手段實現涉密問題。

3、數字電視技術的應用

3.1 高清數字電視

數字電視支持由廣播電視系統定義的許多不同的圖片格式，它們是尺寸和縱橫比（寬高比）的組合。使用數字地面電視（DTT）廣播，格式范圍可以大致分為兩類：用于傳輸高清視頻和標清電視（SDTV）的高分辨率電視（HDTV）。可以通過DTV傳輸的幾種不同HDTV格式之一是：逐行掃描模式為1280×720像素，隔行掃描視頻模式為1080×1080像素，這些都使用16：9寬高比。有些電視機能夠以60 Hz的逐行掃描幀速率（1080P）接收1920×1080的HD分辨率。由于頻道容量問題，HDTV無法通過模擬電視頻道傳輸。

3.2 網絡電視

網絡電視（IPTV）是使用基于邏輯因特網協議（IP）的信號來傳送電視內容，而不是通過傳統的地面、衛星信號和有線電視形式。與下載的媒體不同，IPTV可以連續采用流傳輸源媒體。因此，客戶端媒體播放器幾乎可以立即開始播放數據（如電視頻道），這被稱為流媒體。雖然IPTV使用互聯網協議，但并不僅限于從互聯網流傳的電視媒體即互聯網電視。IPTV還通過機頂盒或其他客戶端設備以廣泛部署在具有高速接入信道的基于用戶的電信網絡中進入終端用戶以及用于在公司和私人IT網絡周圍的媒體傳送的IPTV部署。在電信領域的IPTV正在其持續的標準化進程。

4、總結與展望

數字電視技術在廣播電視系統的運作中有著不可取代的作用，可以在信號傳輸運行中進行高速轉發數據并及時處理監測管理數字電視信號，同時可以減小故障波及范圍。但是由于以數字電視技術系統運行的環境特點，使其很容易受到干擾。為此，要通過人工智能的應用、先進數字控制器件的應用以及故障應對措施的制定等措施不斷加強信號線路設備的保護，并通過監測環節的構建來盡量減少數字電視信號傳輸運行中受到的干擾。

參考文獻：

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