數(shù)字電視技術運行原理及應用研究

李廣宇

摘 要：數(shù)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?shù)闹髁骷夹g，數(shù)字電視技術具有不失真、安全性好、傳輸效率高的優(yōu)點，得到廣泛的應用。本文通過對數(shù)字電視技術的發(fā)展、運行原理及應用的分析，探究了數(shù)字電視技術的創(chuàng)新方向。

關鍵詞：數(shù)字電視技術 運行原理 應用

1、數(shù)字電視技術的發(fā)展

數(shù)字電視技術依托高速發(fā)展的網絡化與信息化應運而生，它是高科技的技術產物。數(shù)字電視以其特有的高速度、高清晰、多功能、低能耗優(yōu)點受到人們關注和青睞，人們可以根據(jù)自己喜好選擇性的觀看部分數(shù)字電視節(jié)目，所以，它能夠滿足不同人們的個性化需求。現(xiàn)階段我國數(shù)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(fā)展空間。接收數(shù)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(fā)射機。這種方式被稱為數(shù)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(fā)射機的頻道。 其他方式也在數(shù)字電視技術中開始使用，人們最熟悉的是數(shù)字電視衛(wèi)星。在一些通過微波通常實現(xiàn)電視信號傳輸?shù)膰遥褂脭?shù)字MMDS。已經設計了諸如數(shù)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(lián)網協(xié)議接收電視，依靠數(shù)字用戶線（DSL）或光纜線路，還可以通過開放式互聯(lián)網（互聯(lián)網電視）接收數(shù)字電視信號，包括中央流媒體服務和P2P對等系統(tǒng)。以往傳統(tǒng)模式電視的信號傳遞與圖像傳遞都是在模擬體制下實現(xiàn)，模擬電視容易被干擾，進而使畫面模糊、產生噪音，數(shù)字電視比模擬電視有更多優(yōu)勢。首先，它的內容更為豐富、精彩，數(shù)字電視不僅能夠提供很多公共電視節(jié)目，而且能夠提供付費型電視節(jié)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(shù)字電視畫面非常清晰，按圖像清晰程度，又可以把數(shù)字電視分為高清和標清數(shù)字電視，尤其是高清數(shù)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(shù)字電視的服務非常全面，用戶能夠利用數(shù)字電視觀看電影、電視、接收廣播。

2、數(shù)字電視技術的運行原理

2.1 調制解碼與信道解碼

數(shù)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(fā)射信號，數(shù)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?，F(xiàn)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(shù)字電視的標準和制式還沒有形成統(tǒng)一。

2.2 數(shù)據(jù)壓縮技術

數(shù)據(jù)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(fā)。項目合作的努力被稱為聯(lián)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(fā)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(lián)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(wèi)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(shù)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?shù)囊曨l壓縮標準，截至2016年，它是錄制、壓縮和分發(fā)視頻內容最常用的格式之一。H.264 / AVC項目的目的是創(chuàng)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(tǒng)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(tǒng)。H.264標準可以被視為由許多不同的配置文件組成的系統(tǒng)標準。解碼器規(guī)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(chuàng)建真正的無損編碼的區(qū)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(xiàn)數(shù)字電視網絡為千兆主干、百兆交換到桌面，全方位支持數(shù)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(jié)點、樓層交換三個層面，一般采用交換，必要時實現(xiàn)路由隔離。網絡根據(jù)業(yè)務用戶分布和數(shù)據(jù)的流向，合理的進行網段劃分。允許采用虛擬網技術（VLAN）。實現(xiàn)各數(shù)字電視網絡系統(tǒng)的互聯(lián)，形成公共信息的交換環(huán)境，為數(shù)字電視用戶提供網絡服務平臺。 實現(xiàn)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(jù)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(xiàn)涉密問題。

3、數(shù)字電視技術的應用

3.1 高清數(shù)字電視

數(shù)字電視支持由廣播電視系統(tǒng)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(shù)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）?？梢酝ㄟ^DTV傳輸?shù)膸追N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(xié)議（IP）的信號來傳送電視內容，而不是通過傳統(tǒng)的地面、衛(wèi)星信號和有線電視形式。與下載的媒體不同，IPTV可以連續(xù)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(shù)據(jù)（如電視頻道），這被稱為流媒體。雖然IPTV使用互聯(lián)網協(xié)議，但并不僅限于從互聯(lián)網流傳的電視媒體即互聯(lián)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(xù)的標準化進程。

4、總結與展望

數(shù)字電視技術在廣播電視系統(tǒng)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(fā)數(shù)據(jù)并及時處理監(jiān)測管理數(shù)字電視信號，同時可以減小故障波及范圍。但是由于以數(shù)字電視技術系統(tǒng)運行的環(huán)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(shù)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(jiān)測環(huán)節(jié)的構建來盡量減少數(shù)字電視信號傳輸運行中受到的干擾。

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