淺談高清數(shù)字電視的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

李學(xué)工

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們生活水平不斷提高。社會信息化時(shí)代已經(jīng)來臨，原有的電視技術(shù)已經(jīng)無法滿足人們的要求，高清數(shù)字電視應(yīng)運(yùn)而生。高清數(shù)字電視技術(shù)集合了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等多種最新科技技術(shù)，能方便的給人們提供最新電視節(jié)目和相關(guān)信息。與傳統(tǒng)的電視技術(shù)相比，數(shù)字電視技術(shù)在抗干擾能力、傳輸效率、兼容性等方面有很大的優(yōu)勢。為了進(jìn)一步滿足人們不斷增長的需求，對數(shù)字電視技術(shù)進(jìn)行深入研究有很重要的實(shí)際意義。本文從多方面探討了我國高清數(shù)字電視技術(shù)及其數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，并結(jié)合我國數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，展望了我國高清數(shù)字電視技術(shù)未來的發(fā)展方向，供大家參考分析。

關(guān)鍵詞：高清數(shù)字電視；數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡(luò)；發(fā)展前景

社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了信息社會的到來。電視技術(shù)水平也不斷革新，更好的滿足了人們對物質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)的追求。高清數(shù)字電視技術(shù)集合了電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等多種最新科技技術(shù)，能方便的給人們提供最新電視節(jié)目和相關(guān)信息。與傳統(tǒng)的電視技術(shù)相比，數(shù)字電視技術(shù)在抗干擾能力、傳輸效率、兼容性等方面有很大的優(yōu)勢。我國數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展較晚，從上世紀(jì)九十年代中期才開始采用數(shù)字壓縮技術(shù)，并通過衛(wèi)星傳輸電視節(jié)目。近十幾年來，高清數(shù)字電視在中國發(fā)展迅速，實(shí)現(xiàn)了廣播電視技術(shù)的整體遷移。電視技術(shù)從衛(wèi)星數(shù)字電視，向高清有線數(shù)字電視發(fā)展，解決了高清數(shù)字電視的地面?zhèn)魉蛡鬏敿夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)了電視技術(shù)質(zhì)的提升。但相比歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，我國高清電視技術(shù)還存在著一些不小的差距，為了進(jìn)一步滿足人們不斷增長的需求，對數(shù)字電視技術(shù)進(jìn)行深入研究有很重要的實(shí)際意義。本文對高清數(shù)字電視技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)做了簡要概述，從傳輸網(wǎng)絡(luò)和傳輸標(biāo)準(zhǔn)分析了高清數(shù)字電視的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。最后，文章結(jié)合我國數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，展望了我國高清數(shù)字電視技術(shù)未來的發(fā)展方向。

1 數(shù)字電視技術(shù)概述及其特點(diǎn)分析

1.1 數(shù)字電視技術(shù)概述

對于數(shù)字電視技術(shù)來說，電視節(jié)目制作的一系列過程都是用數(shù)字信號來完成的，這一系列環(huán)節(jié)有電視信號的發(fā)射、傳輸和接收等等。與其他類型的信號相比，數(shù)字信號的傳輸質(zhì)量和接收效果都要好很多，數(shù)字信號傳輸?shù)漠嬅嬉睬逦芏唷，F(xiàn)代數(shù)字電視技術(shù)在全世界得到了迅速發(fā)展，給人們帶來了更好的電視效果體驗(yàn)，也體現(xiàn)出了人們生活水平的提高和社會的進(jìn)步。

1.2 數(shù)字電視技術(shù)的特點(diǎn)分析

與傳統(tǒng)電視技術(shù)相比，數(shù)字電視技術(shù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在信號的抗干擾能力、傳輸效率、系統(tǒng)兼容性和收拾效果四個(gè)方面。

（1）數(shù)字信號抗干擾能力強(qiáng)。數(shù)字電視信號一般不會受到外界音頻和視頻信號的影響，有著超強(qiáng)的抗干擾能力。數(shù)字電視技術(shù)能有效避免傳統(tǒng)電視技術(shù)出現(xiàn)的船串臺、噪音和圖像模糊等缺陷。

（2）傳輸效率高。數(shù)字電視技術(shù)傳輸效率極高，能借助有線電視網(wǎng)絡(luò)的模擬頻道，為人們提供許多高清晰的數(shù)字電視節(jié)目。這在一定程度上降低了電視節(jié)目的傳輸成本，提高了傳輸?shù)男省?/p>

（3）系統(tǒng)兼容性強(qiáng)。數(shù)字電視技術(shù)兼容性很強(qiáng)，信號接收十分方便。只要在普通電視機(jī)上加一個(gè)機(jī)頂盒接收器，就能有效接收數(shù)字電視的信號。這對電視用戶來說，操作非常方便，能為用戶節(jié)省不少成本。

（4）電視信號接收效果好。與傳統(tǒng)的電視技術(shù)相比，數(shù)字電視信號接收效果極好，電視畫面的質(zhì)量很高，聲音效果也很逼真，受到了廣大電視用戶的好評。

2 高清數(shù)字電視數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)簡介

高清數(shù)字電視數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞揭话阌腥N，地面?zhèn)鬏?、有線傳輸和衛(wèi)星傳輸，每種傳輸方式各有特色。地面?zhèn)鬏斒菙?shù)字電視廣播最基本的傳輸形式。它通過電視臺制定高點(diǎn)天線來發(fā)射無線電視信號，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視信號的廣播。被信號輻射覆蓋的用戶，可以利用接收天線和電視機(jī)來接收高清數(shù)字電視信號，收看電視節(jié)目。對于模擬電視傳輸網(wǎng)絡(luò)來說，容易受到信號噪聲積累和多徑干擾的影響，人們常把天線安置在樓頂，形成樓群的公用天線系統(tǒng)。隨著光纜寬帶傳輸技術(shù)的突破，光纖傳輸技術(shù)得到很大的發(fā)展，形成了以光纖傳輸為基礎(chǔ)的有線電視廣播網(wǎng)絡(luò)。和地面?zhèn)鬏敿夹g(shù)相比，有線傳輸效果更好，管理更加方便。地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)需要對全國同一頻率進(jìn)行劃分，而有線傳輸廣播系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)一地一網(wǎng)或一個(gè)城市一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這對電視企業(yè)的運(yùn)營管理更加簡單，電視用戶可以利用有線制式的機(jī)頂盒和電視機(jī)相連，接收電視信號。

衛(wèi)星高清數(shù)字電視傳播網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)前數(shù)字電視信號傳輸?shù)闹饕緩?，用戶?shù)量最多。和地面?zhèn)鬏敽陀芯€傳輸方式不同，衛(wèi)星傳輸網(wǎng)絡(luò)能將數(shù)字電視信號集中在衛(wèi)星的地面發(fā)射站，借用微波技術(shù)將信號發(fā)送到離地面很高的同步衛(wèi)星上。然后同步衛(wèi)星用微波再將電視信號發(fā)回到地面，電視用戶可以用小型衛(wèi)星信號接收器或衛(wèi)星制式機(jī)頂盒來接收衛(wèi)星的高清數(shù)字電視信號，收看電視。

3 高清數(shù)字電視的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)分析

3.1 電視信號的傳輸

高清電視信號采用數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，從電視?jié)目的制作到用戶終端的接收都實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。高清數(shù)字電視的視頻標(biāo)準(zhǔn)至少要具備720p或1080i的分辨率，音頻格式為數(shù)字格式的5.1，屏幕寬高為16：9。在我國電視領(lǐng)域，有相當(dāng)數(shù)量的電視節(jié)目制作、編輯和存儲以實(shí)現(xiàn)全高清化。下面簡單分析一下高清電視節(jié)目是如何從演播室傳輸?shù)接脩艏抑械碾娨暽系摹?/p>

首先，在電視節(jié)目制作場合，采用高清攝像機(jī)拍攝圖像，經(jīng)過電視臺編輯處理后，形成高清的HD-SDI信號。這種高清信號如果不經(jīng)過壓縮處理，是無法傳輸?shù)接脩粢壕щ娨暽巷@示的。另外，高清的HD-SDI信號為了適合衛(wèi)星或者有線網(wǎng)絡(luò)傳輸，還需要采取相關(guān)的編碼器設(shè)備對信號進(jìn)行編碼壓縮處理。目前我國高清電視節(jié)目一般采用MPEG-2的編碼格式，節(jié)目寬帶可以達(dá)到22Mbps。而國際上常采用H264的編碼格式，節(jié)目寬帶在7-11Mbs之間。

H264編碼器一般有兩種技術(shù)解決方案。一種技術(shù)方案是基于ASIC芯片的，如Ambarella公司的A系列平臺。Thomson公司的芯片具備效率高。編碼質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)就是芯片開放性比較差，跟新速度比較慢，不方便加入新功能模塊。而TI公司的DSP系列的算法難度適中，成本較低，但芯片穩(wěn)定性待提高。

高清電視信號完成編碼后，TS信號流就能夠在有線網(wǎng)絡(luò)或衛(wèi)星中無損傳輸。以中央電視臺的高清電視節(jié)目為例，節(jié)目從電視臺傳輸?shù)叫l(wèi)星上，地方電視臺利用接收器將信號接收，然后將TS傳輸流送到地方的有線前端進(jìn)行處理。將數(shù)據(jù)通過如復(fù)用、EPG插入、加擾等處理后，最后利用同軸電纜送達(dá)到用戶。電視用戶借用一臺支持高分辨率的電視機(jī)和機(jī)頂盒接收器，就可以在家里收看高清電視節(jié)目了。

3.2 高清電視數(shù)據(jù)在有線網(wǎng)絡(luò)中的處理技術(shù)

由于電視數(shù)據(jù)采用了全數(shù)字化的格式，數(shù)據(jù)在有線網(wǎng)絡(luò)中的處理就變得簡單多了。目前，高清數(shù)字電視節(jié)目從節(jié)目提供商到有線運(yùn)營商，通常采用兩種方式。一種是利用SDH地面?zhèn)魉偷哪Ｊ?，另一種是用衛(wèi)星覆蓋的模式。

經(jīng)過編碼處理的高清電視節(jié)目，以傳輸流的格式被有線前端接收，再經(jīng)過加擾、插入和VOD等系統(tǒng)對信號進(jìn)行點(diǎn)播和時(shí)移處理。最后利用QAM調(diào)制后送達(dá)到有線網(wǎng)絡(luò)，傳輸給電視用戶。當(dāng)前有線數(shù)字電視前端系統(tǒng)播出的高清節(jié)目，一般采用MPEG-2編碼格式，如我國中央電視臺和各省市的高清衛(wèi)視臺。此外，如我國香港地區(qū)的亞洲高清頻道、歐洲足球頻道等，采用了H.264的編碼格式。對于采用MPEG-2編碼格式電視臺，每個(gè)QAM頻點(diǎn)可以放置兩套，而H.264編碼格式每個(gè)QAM頻點(diǎn)可以放置4套節(jié)目。

3.3 高清數(shù)字電視數(shù)據(jù)在傳輸中的轉(zhuǎn)碼技術(shù)

由于電視VOD業(yè)務(wù)的開展和高清節(jié)目的進(jìn)一步增加，有線電視的頻點(diǎn)資源越來越緊張。為了解決傳統(tǒng)MPEG-2高清節(jié)目頻譜利用率底，占用寬帶大等缺點(diǎn)，一種把MPEG-2格式轉(zhuǎn)化成占寬帶低的H.264高清節(jié)目技術(shù)被開發(fā)出來。

通常情況下，由于不同編碼格式的宏模塊大小不同，將MPEG-2格式的碼流轉(zhuǎn)化成H.264的碼流有一定困難。目前市場上采用以下幾種方案進(jìn)行轉(zhuǎn)化：一種是基于英特爾CPU和軟件的轉(zhuǎn)碼，代表產(chǎn)品有Envivio C4編碼器、TAG MCT編碼器等。另一種方式是通過碼流控制，即所謂的碼流壓縮方式。還有通過ASIC芯片完全解碼后再編碼，代表產(chǎn)品有H.264高清編碼器。

4 高清數(shù)字電視數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展方向

目前采用歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)的地區(qū)和國家最多，達(dá)到33個(gè)，采用美國ATSC標(biāo)準(zhǔn)的有5個(gè)國家和地區(qū)，已有兩家經(jīng)過技術(shù)分析，決定退出ATSC標(biāo)準(zhǔn)而加入歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)。我國電視行業(yè)也采用了歐洲D(zhuǎn)VB-T標(biāo)準(zhǔn)，并取得了不錯(cuò)的發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和電子信息技術(shù)的發(fā)展，各種信號高效傳輸技術(shù)被開發(fā)出來，并在高清數(shù)字電視行業(yè)得到了有效應(yīng)用。通過近年來的大量研究和電視行業(yè)發(fā)展情況分析，OFDM多載波技術(shù)成為無線傳輸技術(shù)的發(fā)展方向。它被很多國家的高清數(shù)字電視行業(yè)采用，用來進(jìn)行數(shù)字電視信號的傳輸，它也被認(rèn)為寬帶無線局域網(wǎng)和新一代移動通信（4G）的主流技術(shù)。

5 我國高清數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與未來發(fā)展方向分析

5.1 我國高清數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著信息化時(shí)代的到來，數(shù)字電視技術(shù)面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展面臨的機(jī)遇體現(xiàn)在電視技術(shù)作為大眾接受社會事物的主渠道，一直以來是我們廣大電視觀眾的一個(gè)傳統(tǒng)習(xí)慣，數(shù)字電視技術(shù)比原有的電視技術(shù)能夠?yàn)橛^眾帶來更大的信息量，因此會受到大眾的接受和喜歡：我國數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展也面臨著一定的挑戰(zhàn)，信息化時(shí)代的到來為數(shù)字電視技術(shù)的發(fā)展帶來了春天，也為網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了相應(yīng)的發(fā)展機(jī)遇，現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)非常發(fā)達(dá)，數(shù)字電視能夠提供的信息，網(wǎng)絡(luò)上也有，有時(shí)候比數(shù)字電視還要方便，因此，數(shù)字電視技術(shù)面臨著網(wǎng)絡(luò)發(fā)展給他帶來的嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。數(shù)字電視技術(shù)怎樣在社會發(fā)展過程中找到自身的落腳點(diǎn)，是值得思考的重要問題

5.2 我國高清數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展方向

（1）交互式數(shù)字電視。目前，我國的數(shù)字電視技術(shù)僅僅停留在“廣播”功能上，在未來的數(shù)字電視技術(shù)發(fā)展過程中，這種單向的“廣播”功能會被打破，取而代之的是能夠進(jìn)行互動的“交互式”數(shù)字電視技術(shù)。交互式的數(shù)字電視，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶自由的進(jìn)行節(jié)目選擇，改變以往只能被動接受的局面，電視觀眾可以根據(jù)自己的需求有效的選擇節(jié)目播放的時(shí)間和播放的內(nèi)容，體現(xiàn)一定的個(gè)體性。交互式的數(shù)字電視能更適應(yīng)電視行業(yè)的發(fā)展需求，適應(yīng)廣大觀眾的心理需求。因此，未來社會數(shù)字電視的交互式發(fā)展趨勢很明顯

（2）互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字電視。在當(dāng)今社會發(fā)展過程中，網(wǎng)絡(luò)在人們的工作和生活中所起到的作用越來越明顯?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)縮短 人與人之間的距離，而且給人們帶來很多的方便。

（3）高清數(shù)字化電視。當(dāng)前，許多電視節(jié)目制作部門的高清電視節(jié)目的數(shù)量越來越多。相應(yīng)的我國的數(shù)字化電視技術(shù)也要向高清數(shù)字化電視技術(shù)方向上發(fā)展。

6 結(jié)言

數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)是高清數(shù)字電視技術(shù)的核心內(nèi)容，直接決定著數(shù)字電視的發(fā)展進(jìn)程，是保障電視畫面穩(wěn)定性和清晰度的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)字電視技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為人們生活帶了許多方便。隨著社會數(shù)字化、信息化和電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電視技術(shù)一定會有更廣闊的應(yīng)用舞臺。結(jié)合我國當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀，加大對數(shù)字電視數(shù)據(jù)的傳輸技術(shù)研究，是我國高清數(shù)字電視發(fā)展的正確方向。

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