數字視頻廣播(DVB)闡述

一.?前言

--數字電視是在還沒有察覺的情況下就已經進入了我們的生活。而我們能夠開始感覺到數字技術的沖擊只是一個?時間問題，今天數字技術已經在我們生活的方方面面有所體現，從電話、傳真機到微型電腦，再到目前風靡世界的?因特網。

--今天，?盡管我們在家里仍然收看的還是模擬電視節(jié)目，但是節(jié)目制作棚里的設備已經是數字化了，從節(jié)目制?作棚到發(fā)射塔的信號傳輸也已是數字化了，沒有這些節(jié)目制作與傳輸的數字技術，我們的節(jié)目質量是無法滿足的。?當你通過衛(wèi)星電視網、有線電視網或開路電視網觀看電視節(jié)目時，你已經是位于數字電視傳輸的最后一個環(huán)節(jié)，?這一個環(huán)節(jié)正在經歷一場數字化革命,以達到電視節(jié)目的全數字化傳輸。在電視數字化的進程中,國際?DVB組織?(Digital?Video?Broadcasting)提出了全套的解決方案，這-方案涉及我們常用的傳輸媒介：數字衛(wèi)星電視(DVB-S)?、數字有線電視(DVB-C)?、數字開路電視(DVB-T)?。?

--電視數字化的時代已經到來!?

--在歐洲，從1991?年開始，電視臺、家電產品生產廠家和標準制訂者坐到了一起，商談組成-個工作組，共同制?訂數字電視的發(fā)展規(guī)劃，工作組的成員發(fā)展很快，這一個由歐洲人發(fā)起的組織很快就吸引美國及日本的許多成員?，變成了-個世界性組織。?1993年9月工作組起草了一個備忘錄，將工作組更名為DVB組織，即國際數字視頻廣播?組織。數字電視的發(fā)展進入了新的時代。?根據過去痛苦的教訓，工業(yè)界決定要以市場的商業(yè)需求作為標準制訂的指導，?DVB組織決定新的技術必須是建立?在?MPEG-2壓縮算法上的數字技術，必須是市場導向的。

--由于相對較低的基礎設施費用投入和各國相對簡單的標準協(xié)調問題,數字衛(wèi)星電視(DVB-S)網、數字有線電視?(DVB-C)網和數字開路電視(DVB-T)網先走一步，發(fā)展更快。?1995年?DVB組織確立了數字衛(wèi)星電視的標準?DVB-S?，?1996年數字有線電視DVB-C數字共用天線電視、數字微波電視等標準隨之確立，數字開路電視?DVB-T的采用緊?隨其后，將給整個社會帶來更深刻的變化。?I997年以?DVB標準為基礎的數字電視已經在全世界普及，擁有了幾?百萬用戶。?1998年末，微型計算機用戶可以通過在他們使用的微機內插入數字衛(wèi)星接收卡，用來享受因特網服務。?
目前，數字地面電視(DVB-T)標準正在逐漸被世界各國所采用，為今后的高清晰度電視開辟了廣泛的前景。?

二.?DVB標準數字電視技術

--DVB標準提供了-套完整的，適用于不同媒介的數字電視廣播系統(tǒng)規(guī)范，其周全的計劃及廣范的共識是其成?功的關鍵。從一開始，大家就選定ISO/IEC?MPEG-2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統(tǒng)一，隨后對?MPEG-2碼流進行打包形成傳輸流(TS)，進行多個傳輸流復用，最后通過衛(wèi)星、有線電視及開路電視等不同媒介傳輸方式進行傳輸。

1.?DVB標準的核心?
●系統(tǒng)采用?MPEG壓縮的音頻，視頻及數據格式作為數據源?
●系統(tǒng)采用公共?MPEG-2傳輸流(TS)復用方式?
●系統(tǒng)采用公共的用于描述廣播節(jié)目的系統(tǒng)服務信息(SI)?
●系統(tǒng)的第一級信道編碼采用?R-S前向糾錯編碼保護?
●調制與其它附屬的信道編碼方式，由不同的傳輸媒介來確定?
●使用通用的加擾方式以及條件接收界面

2.?DVB音頻特點?
--DVB系統(tǒng)的音頻編碼使用?MPEG-I?LayerII笫二層音頻編碼，也稱做MUSICAM。音頻的?MPEG-I?Layer?II編碼?壓縮系統(tǒng)利用了聲音的低聲音頻譜掩蔽效應，這一人體生理學效應允許我們對于人耳不太敏感的頻率進行低碼率?編碼，這一技術的采用可以大大地降低音頻編碼速率。?MPEG-I?Layer?II?音頻編碼可用于單音，立體聲，環(huán)繞?聲和多路多語言聲音的編碼。

3.?DVB視頻特點

--對于視頻,國際上采用標準的?MPEG-2壓縮編碼，MPEG-2視頻編碼系統(tǒng)由一個大家族構成，每一個系統(tǒng)之間都?有兼容性和共同性，根據圖像清晰度的不同，它分成四種信源格式或稱等級(LEVEL)，從錄像帶(VCR)的低圖像?清晰度，到高清晰度電視。除了根據圖像清晰度定義的等級以外，?DVB視頻標準還定義了檔次(PROFILE)的?概念，每一個不同的檔次(PROFILE)能夠提供構成編碼系統(tǒng)的壓縮工具和壓縮算法。

--a)檔次(PROFILE)

--目前在?MPEG-2系統(tǒng)中存在?5個檔次(PROFILE)，每一個檔次(PROFILE)都會比它的前一個檔次更加復雜，?更加完善，提供更多的工具,同時其相對應的設備的價格也更高。

--檔次的最初級叫做簡單檔次(SIMPLE?PROFILE)，隨后是主檔次(MAIN?PROFILE)，它比簡單檔次(SIMPLE?PROPILE)增加了編碼雙向預測的功能，即：B-FRAMES，在使用同樣的碼流的情況下，它的質量會更好，但算法更?加復雜，使用的芯片更多。主檔次(MAIN?PROFILE)的解碼芯片,可以兼容解碼簡單檔次(SIMPLE?PROFILE)的編碼，?這種向下兼容性貫穿整個系列的檔次。

--在主檔次(MAIN?PROFILE)之后,是信噪比可分級檔次(SNR?SCALABLE)及空間頻譜可分級檔次(SPACILLY?SCALABLE?PROFILE)，這兩種檔次可以調整信噪比與碼流率關系,以及圖像清晰度與碼流率之間的關系，出于其?編碼的復雜性以及接收設備價格昂貴問題，?DVB標準目前不支持這兩種檔次。最高級的檔次是?HIGH?PROFILE?，它不僅兼容前面的低極檔次，兼?zhèn)渌械墓δ?，而且可以進行多行，同時編碼，而前面的檔次則是逐行編碼?。

--在檔次中存在兩種圖像采樣方式，即：?4:2:2和4:2:0格式。我們知道電視復合信號可以分成亮度信號分量?(Y)和色度信號分量(R-Y,B-Y)，4:2:2格式是對亮度信號進行4個采樣，對色度信號(R-Y，B-Y)進行?2個采樣，4:2:0色度信號(R-Y,B-Y)只做隔行采樣，如果使用8比特采樣,我們可以算出對標準?PAL制電視信號進行采樣后的?4:2:2

格式圖像碼流率如下：?
亮度信號碼流率為：?720×?576×?25幀／秒×?8bit=82.944Mb/s?
色度信號碼流率為：?2×1/2×?720×?576×?25幀／秒×?8bit=82.944Mb/s?
總碼流率為：?82.944Mb/s?+82.944Mb/s?=165.888Mb/s

--我們看到沒有壓縮的電視圖像碼流率非常高，占用帶寬太寬，不適用于傳輸，即使采用?4:2:0格式,圖像碼流?率也高達?124.416Mb/s,?MPEG-2的壓縮算法采用除去電視視頻信號的時間冗余和空間冗余的算法，使碼流率降到?3~8Mb/s仍然獲得質量清晰的圖象，使數字電視的傳輸成為可能。

--(b)等級(LEVE?L)?
根據圖像節(jié)目源的清晰度由低到高的不同，?DVB?MPEG-2標準分成許多等級,最低的?LOW?LEVEL的清晰度是?IU-R-BT、?601建議的四分之一，即：?352×288×25幀／秒。?MAIN?LEVEL是完全符合IU-R-BT、?601建議的?標準，即：720×576×25幀／秒。HIGH-1440?LEVEL采用了每行?1440個采樣的方法。?HIGH?LEVEL采用了更高?的每行1920的采樣方法。

--目前在世界上最常用的?MPEG-2標準是?MP@?ML，即：?MAIN?PROFLE@?MAIN?LEVEL,它是第一代數字有線電?視和數字衛(wèi)星電視的基礎，節(jié)目提供者可以提供?625線質量的節(jié)目，圖像的長寬比可以是4:?3或?16:?9;?至于碼流率，它是由節(jié)目提供者根據節(jié)目質量來選定的，圖像質量越高，所需碼流率越高，反之則越低。