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數(shù)字電視最早誕生在德國，上個(gè)世紀(jì)90年代初，德國的ITT公司推出了世界上第一臺數(shù)字彩色電視機(jī)，一時(shí)驚動很大，但這臺數(shù)字彩色電視機(jī)沒有多大優(yōu)勢，因?yàn)樗杀竞芨摺３杀靖叩脑蚴撬褂昧藥鎯ζ�，�?dāng)時(shí)集成電路的生產(chǎn)技術(shù)與今天相比還很落后，電路密度很低，所以成本很高。這臺數(shù)字彩色電視機(jī)在功能上雖然很簡單，但在技術(shù)上已達(dá)到了非常高的水平，如，用數(shù)字濾波技術(shù)進(jìn)行Y/C分離和場閃爍處理。ITT公司大約只生產(chǎn)了3000臺這樣的電視機(jī)后，就再也沒有生產(chǎn)。由于當(dāng)時(shí)人們都想象不到，電視技術(shù)能發(fā)展到今天這么快，由模擬信號一下子轉(zhuǎn)變成全數(shù)字信號，因此人們都稱它是世界上第一臺數(shù)字電視機(jī)。
在此基礎(chǔ)上，后來人們發(fā)明了畫中畫電視，爾后又發(fā)明了插行電視機(jī)，或叫改善清晰度電視機(jī)IDTV（Improved-Definition Television），也就是現(xiàn)在的倍行、倍場等電視機(jī)之類。這些電視機(jī)都是只對視頻信號做一些很簡單的數(shù)字技術(shù)處理，圖像質(zhì)量并沒有明顯提高，但當(dāng)時(shí)人們都認(rèn)為是一種很了不起的數(shù)字電視技術(shù)，我們國家也把這種電視機(jī)定義為數(shù)字電視機(jī)，并制訂了數(shù)字電視機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)一直沿用到2000年。因此，國內(nèi)很多電視機(jī)廠家都把自己的插行電視機(jī)說成是數(shù)字電視機(jī)??DIGITAL TV。
其實(shí)，那時(shí)候國外的全數(shù)字信號電視機(jī)早已誕生，并且于上個(gè)世紀(jì)90年代就已開始進(jìn)行數(shù)字信號廣播，如早期的MAC，MUSE，和爾后的DVB-S，DVB-C，DVB-T，HDTV等。由于國內(nèi)新的數(shù)字電視機(jī)標(biāo)準(zhǔn)遲遲未定，而舊的又不作廢，因此國內(nèi)的各種DIGITAL TV概念滿天飛，如，某些公司的數(shù)碼電視等。
數(shù)字電視的發(fā)展是一步一步走過來的，如果追索起源頭，要追索到60多年前的付立葉先生，他的付立葉變換理論奠定了數(shù)字電視技術(shù)的基礎(chǔ)，繼他之后，還有一大堆應(yīng)用科學(xué)家在默默地耕耘了五十多年。MPEG信源編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的誕生，標(biāo)志著數(shù)字電視技術(shù)已經(jīng)基本成熟。而MPEG信源編碼技術(shù)中的17個(gè)重要專利技術(shù)，就有兩個(gè)發(fā)生在1950年，分別為：哈夫曼編碼（Huffmancoging），差動脈沖編碼調(diào)制（DPCM）。后面的15個(gè)重要技術(shù)基本上也都是按均勻密度分布在時(shí)間軸上，可見工作之艱辛，并不是某人靈感一來就能發(fā)明成功的。這些技術(shù)的應(yīng)用都是為了一個(gè)目的，就是使數(shù)字信號能夠在各種線路中進(jìn)行傳輸。
數(shù)字電視的技術(shù)基礎(chǔ)是模數(shù)轉(zhuǎn)換ADC（Analog-to-Digital Converter）和編碼（Coding）技術(shù)。編碼技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)成為一門很熱門的科學(xué)技術(shù)，它是數(shù)學(xué)和物理學(xué)及其它科學(xué)交融在一起的，一個(gè)嶄新領(lǐng)域中的應(yīng)用技術(shù)。在全數(shù)字電視技術(shù)中，有兩個(gè)很關(guān)鍵的編碼技術(shù)??信源編碼和信道編碼。信源編碼的主要任務(wù)是解決圖像信號的壓縮和保存問題；信道編碼的主要任務(wù)是解決圖像信號的傳輸問題。
ADC與二進(jìn)制編碼
ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換也叫取樣，是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的必要過程。我們知道模擬信號是由無數(shù)個(gè)連續(xù)的點(diǎn)來組成，任何電路都無法對無數(shù)個(gè)點(diǎn)的信息進(jìn)行如：插行、壓縮等處理，因此只能從無數(shù)個(gè)點(diǎn)中抽出一些有代表性的點(diǎn)進(jìn)行處理，這種方法就叫取樣，或叫A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換。取樣可以比喻成把圖片通過一個(gè)絲網(wǎng)后再印到報(bào)紙上（這叫絲網(wǎng)印刷），報(bào)紙上的圖片就變成由很多小點(diǎn)點(diǎn)組成，這些小點(diǎn)點(diǎn)就是從圖片中無數(shù)個(gè)點(diǎn)取樣后得來的。經(jīng)過取樣得到的點(diǎn)，越密和越細(xì)，圖像就越逼真。
對視頻信號取樣也存在這樣的道理，取樣頻率越高，相當(dāng)于抽樣的點(diǎn)越多，數(shù)據(jù)就越真實(shí)，但數(shù)據(jù)占的內(nèi)存也多。除了點(diǎn)的密度對圖像質(zhì)量有影響外，每個(gè)點(diǎn)所表示數(shù)值的精度也會影響圖像質(zhì)量，這個(gè)叫量化，即分層。層分得越多，精度就越高，量化精度單位用bit（二進(jìn)制的位）表示，即多少bit編碼，或叫二進(jìn)制編碼。
目前對視頻信號進(jìn)行取樣時(shí)，一般取樣脈沖頻率都是取視頻最高頻率的3倍，和用8bit進(jìn)行量化編碼，即把視頻信號分成256層（也叫階梯）。圖1是對視頻信號進(jìn)行取樣與二進(jìn)制編碼的原理圖。
如果用上述方法對PAL制圖像信號進(jìn)行處理，那么對于6MHz的亮度信號取樣脈沖頻率應(yīng)為18MHz，但為了減少干擾，一般都取彩色副載波頻率的4倍，即17.72MHz為取樣頻率。為此求得傳送亮度信號的碼率為142Mbit/S，另外還有兩個(gè)色差信號R-Y和B-Y也要傳送，如果按3MHz帶寬來計(jì)算，兩個(gè)色差信號的碼率為144Mbit/S，這樣全電視信號的碼率為286Mbit/S，這個(gè)還沒有把傳輸過程中的幀同步脈沖計(jì)算進(jìn)去，如果把幀同步脈沖計(jì)算進(jìn)去，碼率還需要提高2-10%，即超過300Mbit/S。這么高的碼率在一般線路中根本就無法傳送，況且還有伴音信號也要傳送呢。
對于HDTV高清晰度電視機(jī)，我國的HDTV高清晰度電視機(jī)視頻最高帶寬是64MHz，約為PAL制視頻帶寬的11倍，如果把它換算成碼率就是3200Mbit/S，這么高的碼率，任何線路都無法傳輸，目前用有線電視線路傳輸數(shù)字信號，最高碼率只能達(dá)到30Mbit/S左右。因此，為了能夠傳輸數(shù)字電視信號，數(shù)字電視信號本身也要進(jìn)行壓縮，要么數(shù)字電視節(jié)目廣播就無法實(shí)現(xiàn)。
信源編碼
字、符號、圖形、圖像、音頻、視頻、動畫等各種數(shù)據(jù)本身的編碼通常稱為信源編碼，信源編碼標(biāo)準(zhǔn)是信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)。無論是數(shù)字電視、激光視盤機(jī)，還是多媒體通信和各種視聽消費(fèi)電子產(chǎn)品，都需要音視頻信源編碼這個(gè)基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)。
大家用電腦打字一定很熟悉，當(dāng)你用WORD編輯軟件把文章（DOC文件）寫完，存好盤后，再用PCTOOLS工具軟件把你的DOC文件打開，你一定能看到你想象不到的東西，內(nèi)容全是一些16進(jìn)制的數(shù)字，這些數(shù)字叫代碼，它與文章中的字符一一對應(yīng)。現(xiàn)在我們換一種方法，用小畫板軟件來寫同樣內(nèi)容的文章。你又會發(fā)現(xiàn)，用小畫板軟件寫出來的BMP文件，占的內(nèi)存（文件容量）是DOC文件的好幾十倍，你知道這是為什么？原來WORD編輯軟件使用的是字庫和代碼技術(shù)，而小畫板軟件使用的是點(diǎn)陣技術(shù)，即文字是由一些與坐標(biāo)位置決定的點(diǎn)來組成，沒有使用字庫，因此，兩者在工作效率上相差幾十倍。
目前模擬信號電視機(jī)圖像信號處理技術(shù)就很類似小畫板軟件使用的點(diǎn)陣技術(shù)，而全數(shù)字電視機(jī)的圖像信號處理技術(shù)就很類似WORD編輯軟件使用的字庫和代碼技術(shù)。實(shí)際上這種代碼傳輸技術(shù)在圖文電視中很早就已用過，在圖文電視機(jī)中一般都安裝有一個(gè)帶有圖文字庫的譯碼器，對方發(fā)送圖文信號的時(shí)候只需發(fā)送圖文代碼信息，這樣可以大大地提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
對于電視機(jī)，顯示內(nèi)容是活動圖像信息，它哪來的“字庫”或“圖庫”呢？這個(gè)就是電視圖像特有的“相關(guān)性”技術(shù)問題。原來在電視圖像信號中，90%以上的圖像信息是互相相關(guān)的，我們在模擬電視機(jī)中使用的Y/C（亮度信號/彩色信號）分離技術(shù)，就是利用兩行圖像信號的相關(guān)性，來進(jìn)行Y/C分離。如果它們之間內(nèi)容不相關(guān)，Y/C信號則無法進(jìn)行分離。全數(shù)字信號電視也一樣，如果圖像內(nèi)容不相關(guān)，則圖像信號壓縮也就要免談。如果圖像內(nèi)容有相關(guān)性，那么上一幅圖像的內(nèi)容就相當(dāng)于下一幅圖像的“圖形庫”，或一幅圖像中的某部分就是另一部分的“圖形庫”，因此，下一幅圖像或圖像中某一個(gè)與另一個(gè)相關(guān)的部分，在發(fā)送信號時(shí)，只需發(fā)送一個(gè)“代碼”，而傳送一個(gè)“代碼”要比送一個(gè)“圖形庫”效率高很多，顯示時(shí)也只需把內(nèi)容從“圖形庫”中取出即可，這就是MPEG圖像壓縮的原理。
利用電視信號的相關(guān)性，可以進(jìn)行圖像信號壓縮，這個(gè)原理大家已經(jīng)明白，但要找出圖像相關(guān)性的內(nèi)容來，那就不是一件很容易的事情，這個(gè)技術(shù)真的是太復(fù)雜了。為了容易理解電視圖像的相關(guān)性，我們不妨設(shè)想做一些試驗(yàn)，把圖像平均分成幾大塊，然后每一塊，每一塊的進(jìn)行比較，如果有相同的，我們就定義它們有相關(guān)性；如果沒有相同的，我們繼續(xù)細(xì)分下去，把每大塊又分成幾小塊，一直比較下去，最后會發(fā)現(xiàn)，塊分得越細(xì)，相同塊的數(shù)目就越多，但分得太細(xì)需要的代碼也增多，所以并不是分得越細(xì)越好。我們在看VCD的時(shí)候經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，如果VCD讀光盤數(shù)據(jù)出錯，就會在圖像中看到“馬賽克”，這些“馬賽克”就是圖像分區(qū)時(shí)的最小單位，或把數(shù)碼相片進(jìn)行放大，也可以看到類似“馬賽克”的小區(qū)，這就是數(shù)碼圖像的最小“圖形庫”，每個(gè)小“圖形庫”都要對應(yīng)一個(gè)“代碼”。
在單幅圖像中找出相關(guān)性的幾率并不是很大的，所以對單幅圖像的壓縮率并不很大，這個(gè)通過觀察數(shù)碼相片的容量就很容易明白，如果把尋找相關(guān)性的范圍擴(kuò)大到兩幅圖像，你就會發(fā)現(xiàn)，具有相關(guān)性的內(nèi)容太多了，這是因?yàn)檫\(yùn)動物體對于人的眼睛感覺器官來說，是很慢的，如果很快，人的眼睛就看不清楚，看不清楚的東西就不能算成圖像。電視機(jī)每秒鐘向人們演示圖像是50次或以上（PAL為50次，NTSC為60次），如果你的眼睛是個(gè)攝影機(jī)，你也無法感覺到圖像的微小變化，這就表明相鄰兩幅圖像的相關(guān)性非常大，而圖像之間相隔距離較遠(yuǎn)時(shí)，其圖像的相關(guān)性才逐步減小，并且這種相關(guān)性很強(qiáng)的圖像變化時(shí)，一般都是有規(guī)律的，也就是說每一幅圖像的變化是可以預(yù)測的。實(shí)際上在上一幅圖像的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)帶有方向的系數(shù)，即左、右、上、下移動，就可以得到一幅運(yùn)動圖像的新圖像。這里順便指出，上面說到的一幅圖像，并不是特指人們從電視機(jī)顯示屏上看到的整幅畫面，而是可大可小的一部分。
利用圖像的可預(yù)測性，可以大大的提高“圖形庫”的利用律，即很多幅圖像都可以公用一個(gè)“圖形庫”。MPEG在傳送圖像時(shí)就是這樣，對于高速變化的圖像，如果時(shí)間來得及（即碼率不是很高時(shí)），就傳送新的內(nèi)容來顯示，如果來不及（即碼率很高時(shí)）就用“圖形庫”中的內(nèi)容來頂替（即預(yù)測），反正高速運(yùn)動的圖像人們也看不清。例如：MPEG在傳送5幅圖像時(shí)，可能只傳其中的3幅（時(shí)間來得及時(shí)），也可能只傳兩幅（時(shí)間來不及時(shí)），具體過程是，先傳第1和第5幅，然后時(shí)間來得及就傳第3幅，時(shí)間來不及就插第3幅（根據(jù)1和5預(yù)測3），最后再插第2幅（根據(jù)1和3預(yù)測2），和第4幅（根據(jù)3和5預(yù)測4）。
上面我們只是從感性上和很膚淺的對圖像壓縮的原理進(jìn)行了分析，如果我們把上面的分析內(nèi)容移到數(shù)學(xué)領(lǐng)域，那么我們將要面對非常多的西格瑪“∑”（求和）和矩陣符號。順便介紹一下，對數(shù)字電視圖像壓縮處理最出名的理論是：DCT（Discrete Cosine Transform）離散余弦變換（付立葉變換），和DPCM差動脈沖編碼調(diào)制，還有哈夫曼編碼（Huffmancoging）。
圖像信號的壓縮過程也是數(shù)字電路（或計(jì)算機(jī)）對數(shù)字信號的處理過程，計(jì)算機(jī)雖然很聰明，但它只會做加法運(yùn)算。其它的減法、乘法、除法還有函數(shù)運(yùn)算，計(jì)算機(jī)都是把它們轉(zhuǎn)換成加法進(jìn)行運(yùn)算。付立葉先生60年前可能就預(yù)見到了我們要對數(shù)字信號進(jìn)行處理，所以他發(fā)明了付立葉變換。其原理是：一個(gè)周期函數(shù)可以展開成無數(shù)個(gè)正弦或余弦函數(shù)之和，函數(shù)的周期越短其（級數(shù)）收斂就越快，周期越長其收斂就越慢。對于上面我們分析的圖像信號，全部都可以看成是周期函數(shù)信號。相關(guān)性很強(qiáng)的圖像信號可看成是短周期信號，相關(guān)性很弱的圖像信號可看成是長周期信號。因此，經(jīng)過付立葉變換后的信號，只需對展開成級數(shù)的各項(xiàng)系數(shù)（一般只取前幾項(xiàng)）進(jìn)行處理和傳送。
DPCM差動脈沖編碼調(diào)制也有人叫預(yù)測編碼，它的定義是：在線性預(yù)測編碼中，首先用過去的若干像素值對當(dāng)前像素值進(jìn)行線性預(yù)測，然后將其差值進(jìn)行PCM編碼傳送，接收端將此差值積分而再生圖像；哈夫曼編碼也叫可變長編碼，它對出現(xiàn)概率大的差值信號編以短碼，對概率小的差值信號編以長碼，哈夫曼編碼可獲得最小的平均碼長。
在數(shù)字電視技術(shù)中，除了圖像需要壓縮以外，聲音也要壓縮，但聲音壓縮要比圖像壓縮簡單很多，因?yàn)槁曇舻男畔⒘勘绕饒D像的信息量來，少得可憐。人的耳朵能聽到聲音的頻率范圍是20Hz到20kHz，如果我們把20Hz到20kHz按照一定的頻帶寬度分成很多個(gè)頻率通道，用來對聲音進(jìn)行過濾和處理，就能對聲音信號進(jìn)行壓縮。這個(gè)頻率通道就相當(dāng)于，歌曲中的諧音：多、來、米、發(fā)、梭、拉、妻、多（12345671）。
聲音壓縮的原理也是利用“字庫”的概念，在信號的譯碼端，安裝有很多個(gè)與信號發(fā)送編碼端對應(yīng)的頻率發(fā)生器（如12345671諧音器）。另外聲音還有一個(gè)屏蔽效應(yīng)，就是，人的耳朵對某個(gè)頻率范圍的聲音靈敏度特別高（600Hz附近），對一些頻率卻很低（低頻和高頻）；還有，如果有幾種聲音同時(shí)存在，聲音大的內(nèi)容很容易聽到，而聲音很小的東西要非常注意才能聽到（對數(shù)特性）。利用這些特點(diǎn)，在編碼的時(shí)候就可以分長碼和短碼來對不同的內(nèi)容進(jìn)行編碼，對主要聲音內(nèi)容用長碼，對次要內(nèi)容用短碼??這叫有所為和有所不為。經(jīng)過多種方法對聲音信號壓縮處理后，聲音信號傳送的碼率可變得非常低，即壓縮比非常大。
聲音信號壓縮的原理可以比喻成，某人想聽某鋼琴家彈鋼琴，一種方法是把鋼琴家連同鋼琴都請到家來；另一種方法是，只請鋼琴家而用自己的鋼琴進(jìn)行演奏；再有一種方法是，只需對方把曲譜寄過來，而用自己的鋼琴和家人來演奏，顯然是最后一種方法最簡便。
在全數(shù)字信號電視系統(tǒng)中，圖像信號和音頻號之所以能壓縮，并不完全是信源編碼端的功勞，接收端譯碼器的功勞也非常大，沒有譯碼器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，圖像信號和音頻信號的壓縮是不可能的。其實(shí)從信源端發(fā)送給接收端，真正屬于圖像內(nèi)容的信息并不多，大部分都是“補(bǔ)丁”（差值），和“指令”（代碼），譯碼器通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，不斷地更新自己的“數(shù)據(jù)庫”（圖形庫），然后重新編碼輸出，最后進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出音視頻。
目前圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)有MPEG1、MPEG2、MPEG4、MPEG7，根據(jù)用途的不同壓縮方法和碼率也不一樣。MPEG1用于VCD，清晰度很低，但碼率也很低；MPEG2用于SDTV或HDTV，清晰度很高，但碼率也很高；MPEG4本來準(zhǔn)備用于可視電話，它壓縮比很高，碼率也很低，活動圖像質(zhì)量比MPEG2差，但它可以在電腦上進(jìn)行標(biāo)清節(jié)目顯示，所以有人準(zhǔn)備把它進(jìn)行升級來替代MPEG2或更高版本（JVT）；MPEG7用于圖書館檔案查詢，壓縮比非常高，碼率很低。聲音壓縮標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在較常用的有杜比和AC3兩種。
我們國家目前也想自己搞一套音視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)AVS（Audio Video coding Standard），AVS1.0的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)備與新的國際音視頻標(biāo)準(zhǔn)JVT（Joint Video Team）兼容，性能與MPEG4的升級版本差不多，這個(gè)AVS標(biāo)準(zhǔn)是否成功，取決于國內(nèi)IC生產(chǎn)廠家愿不愿意跟進(jìn)，和政府扶植的力度，但愿上帝保佑中國。
信道編碼
數(shù)字信號傳輸和模擬信號傳輸是不一樣的，模擬信號一般通過高頻調(diào)制以后就可以通過線路進(jìn)行傳輸，接收端對輸入信號進(jìn)行解調(diào)后，就可以輸出模擬信號；而數(shù)字信號傳輸就不同了，數(shù)字信號不但需要調(diào)制，調(diào)制之前還要進(jìn)行編碼，接收端對輸入信號首先進(jìn)行解調(diào)，然后再解碼。經(jīng)過編碼的信號一般含有同步頭，用戶碼、數(shù)據(jù)碼、自由碼、結(jié)束碼等，這叫做一幀編碼，數(shù)字信號就是一幀，一幀地進(jìn)行傳送的，如MPEG數(shù)字信號，每幀為188bit。對數(shù)字信號解碼也必須按順序，一幀，一幀地進(jìn)行。
同步頭一般人都很容易理解，它表示一幀編碼信號的開始；用戶碼用來表示這幀內(nèi)容的屬性，即這一幀東西是誰的，在數(shù)碼通信中一般都有多個(gè)用戶同時(shí)在進(jìn)行通信，編碼時(shí)就按用戶分幀來傳輸信號，這樣對解碼比較簡單，如果只有一個(gè)用戶，可以不需要用戶碼；數(shù)據(jù)碼是需要傳輸?shù)淖钪饕獌?nèi)容，在屬性不容易出錯的情況下，它可以有多組數(shù)據(jù)碼，每組分別表示一個(gè)信號分量；自由碼一般是作為備用的，用來加密或其它用途；結(jié)束碼表示這一幀內(nèi)容傳輸已經(jīng)結(jié)束，告訴譯碼器做好下一幀信號解碼的準(zhǔn)備。
模擬信號需要同時(shí)傳輸多路信號時(shí)（或多個(gè)信號分量），一般是采用正交調(diào)制或復(fù)合調(diào)制，如PAL電視信號：亮度信號，6MHz（標(biāo)稱為6MHz，實(shí)際只有4.15MHz），對38MHz載波調(diào)幅；兩個(gè)色差Y-R和Y-B，1.5MHz，對4.43MHz付載波正交調(diào)幅；伴音，500KHz，對6.5MHz付載波調(diào)頻。它占用的頻率資源，除了載波頻率外還要把頻率帶寬算上，因?yàn)檩d波是可選擇的，所以一般都只說頻率帶寬，PAL電視信號的帶寬為8MHz（6 + 1.5 + 0.5）。PAL電視信號的4個(gè)模擬分量在傳輸時(shí)，屬于同時(shí)傳輸。
而數(shù)字信號需要同時(shí)傳輸多路信號時(shí)（或多個(gè)信號分量），一般是采用串行編碼，即一幀編碼中可以有多組數(shù)據(jù)碼（代表多個(gè)信號分量），如數(shù)據(jù)碼1代表亮度信號，數(shù)據(jù)碼2表示色差信號Y-R，數(shù)據(jù)碼3表示色差信號Y-B，等等，如一幀容量有限，可以加用戶碼分幀來傳輸多個(gè)信號分量。數(shù)字信號調(diào)制要比模擬信號簡單很多，一般用QPSK（正交調(diào)相）或QAM（正交調(diào)相又調(diào)幅）調(diào)制，也可以用FSK（鍵控調(diào)頻）或ASK（鍵控調(diào)幅）調(diào)制，很少用AM（調(diào)幅）和FM（調(diào)頻）調(diào)制。因?yàn)榍罢哒{(diào)制效率非常高，特別是QAM調(diào)制，256QAM調(diào)制的頻譜利用率是8bit/Hz，還有一種多載波調(diào)制COFDM，其頻譜利用率更高，可達(dá)16bit/Hz。數(shù)字信號傳輸占用的頻率資源，除了載波頻率帶寬以外，還有一個(gè)傳輸碼率。例如利用有線電視信號傳輸網(wǎng)絡(luò)6MHz帶寬可以傳輸兩路標(biāo)清電視信號，最高碼率達(dá)36Mbit/S（64QAM）。
數(shù)碼通信的好處是，可以把多路信號，或多個(gè)用戶信號同時(shí)擠在一條線路上，只要這條線路傳輸碼率足夠高。這種情況叫打包，或就信號復(fù)用，解碼時(shí)，則需要先拆包（也叫解復(fù)用）后才能解碼。打包的原理就是上面的幀編碼原理，不同傳輸系統(tǒng)，幀編碼的長度是不一樣的，因此在進(jìn)行多種信號傳輸過程中，經(jīng)常要拆包和重新打包。
數(shù)字彩色信號在傳輸過程中，一般不是按電視機(jī)的掃描順序來傳送信號的，這是因?yàn)樾盘栐趥鬏斶^程中可能會出錯。當(dāng)信號在傳輸過程中出錯時(shí)，如果信號按順序傳送，則電視畫面上會集中在某個(gè)地方出現(xiàn)一大片馬賽克，使人看起來非常不爽；如果信號不是按順序傳送，而是按某種分布規(guī)律來傳送，同樣出錯時(shí)，馬賽克會被均勻地散布在整個(gè)畫面上，使人看起來感到還可以接受。這種錯位傳輸信號的方法稱為RS編碼或卷積，這是也是數(shù)字電視信道編碼中的一項(xiàng)重要技術(shù)。
SDTV和HDTV
SDTV和HDTV人們分別把它們叫標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視和高清晰度數(shù)字電視，SDTV電視節(jié)目很早在歐洲就開始廣播，如，DVB-S（衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播）、DVB-C（有線數(shù)字視頻廣播）、DVB-T（地面數(shù)字視頻廣播），這些都是屬于標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視，目前SDTV電視圖像分辨率標(biāo)準(zhǔn)為：576×720 4:3 ，即掃描參數(shù)與現(xiàn)在的模擬電視一樣，但水平清晰度提高了一倍多。HDTV的概念第一個(gè)提出來，和第一個(gè)進(jìn)行節(jié)目廣播的是日本，但它的HDTV技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（MUSE）沒有人跟風(fēng)。最后美國于1995年又推出一種新的HDTV標(biāo)準(zhǔn)（ATSC），并于1996年開始正式廣播。此事一時(shí)引起很大的轟動，連日本已經(jīng)開始廣播了兩年的MUSE-HDTV節(jié)目也被迫停止廣播，準(zhǔn)備跟風(fēng)美國。
目前SDTV和HDTV都是采用MPEG2圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，但由于MPEG-LA公司提出要對MPEG標(biāo)準(zhǔn)的使用者收費(fèi)，加上HDTV的傳輸碼率要比SDTV高好幾倍，使得HDTV-T（地面廣播）在傳輸技術(shù)上遇到了較大的難度，一時(shí)人們對HDTV的熱情開始冷卻了下來。
我國政府對實(shí)現(xiàn)SDTV和HDTV數(shù)字電視廣播的熱情很高，并制定了未來5年和15年數(shù)字電視發(fā)展的時(shí)間表，但我國的SDTV和HDTV標(biāo)準(zhǔn)遲遲沒有定下來。
從技術(shù)上考慮，SDTV和HDTV數(shù)字電視的顯示格式一共有18種(HDTV 6種、SDTV 12種)，其中14種采用逐行掃描方式。
(1) HDTV，1920象素(H)×1080象素(V)，寬高比16:9，幀頻60Hz/隔行掃描，幀頻30Hz/逐行掃描，幀頻24Hz/逐行掃描。
(2) HDTV，1280×720，16:9寬高比，幀頻60Hz/逐行掃描，幀頻30Hz/逐行掃描，幀頻24Hz/逐行掃描。
(3) SDTV，704×480，16:9或4:3寬高比，幀頻60Hz/隔行掃描，幀頻60Hz/逐行掃描，幀頻30Hz/逐行掃描，幀頻24Hz/逐行掃描。
(4) SDTV，640×480，4:3寬高比，幀頻60Hz/隔行掃描，幀頻60Hz/逐行掃描，幀頻30Hz/逐行掃描，幀頻24Hz/逐行掃描。
在6種HDTV格式中，因?yàn)?920×1080格式不適合在6MHz信道內(nèi)以60幀/秒進(jìn)行逐行掃描，故以隔行掃描取代之。SDTV的640×480圖像格式與計(jì)算機(jī)的VGA格式相同，保證了與計(jì)算機(jī)的適用性。在12種SDTV格式中，有9種采用逐行掃描，保留3種為隔行掃描方式以適應(yīng)現(xiàn)有的視頻系統(tǒng)。
我們國家可能采用的標(biāo)準(zhǔn)：
(1) SDTV標(biāo)準(zhǔn) 576×720 4:3
(2) SDTV標(biāo)準(zhǔn) 576×1024 16:9
(3) SDTV標(biāo)準(zhǔn) 540×720 4:3
(4) SDTV標(biāo)準(zhǔn) 540×960 16:9
(5) HDTV標(biāo)準(zhǔn) 1080×1920 16:9
另外，還有三種信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)格式：
(1) ATSC標(biāo)準(zhǔn)
ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)由四個(gè)分離的層級組成，層級之間有清晰的界面。最高為圖像層，確定圖像的形式，包括象素陣列、幅型比和幀頻。接著是圖像壓縮層，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)。再下來是系統(tǒng)復(fù)用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的壓縮包中，采用MPEG-2壓縮標(biāo)準(zhǔn)。最后是傳輸層，確定數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制和信道編碼方案。對于地面廣播系統(tǒng)，采用Zenith公司開發(fā)的8-VSB傳輸模式，在6MHz地面廣播頻道上可實(shí)現(xiàn)19.3Mb/s的傳輸速率。該標(biāo)準(zhǔn)也包含適合有線電視系統(tǒng)高數(shù)據(jù)率的16-VSB傳輸模式，可在6MHz有線電視信道中實(shí)現(xiàn)38.6Mb/s的傳輸速率。
(2) DVB標(biāo)準(zhǔn)
DVB傳輸系統(tǒng)涉及衛(wèi)星、有線電視、地面、SMATV、MMDS 等所有傳輸媒體。它們對應(yīng)的DVB標(biāo)準(zhǔn)為：DVB-S、DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS和DVB-MC。
DVB-S(ETS 300 421)
為數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。衛(wèi)星傳輸具有覆蓋面廣、節(jié)目容量大等特點(diǎn)。數(shù)據(jù)流的調(diào)制采用四相相移鍵控調(diào)制(QPSK)方式，工作頻率為11/12GHz。在使用MPEG-2MP@ML格式時(shí)，用戶端若達(dá)到CCIR 601演播室質(zhì)量，碼率為9Mb/s；達(dá)到PAL質(zhì)量，碼率為5Mb/s。一個(gè)54MHz轉(zhuǎn)發(fā)器傳送速率可達(dá)68Mb/s，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。DVB-S標(biāo)準(zhǔn)幾乎為所有的衛(wèi)星廣播數(shù)字電視系統(tǒng)所采用。我國也選用了DVB-S標(biāo)準(zhǔn)。
DVB-C(ETS 300 429)
為數(shù)字有線電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。它具有16、32、64QAM(正交調(diào)幅)三種調(diào)制方式，工作頻率在10GHz以下。采用64QAM時(shí)，一個(gè)PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，可用于多套節(jié)目的復(fù)用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機(jī)頂盒。
DVB-T(ETS 300 744)
為數(shù)字地面電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。這是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字電視發(fā)射的傳輸容量，理論上與有線電視系統(tǒng)相當(dāng)，本地區(qū)覆蓋好。采用編碼正交頻分復(fù)用(COFDM)調(diào)制方式，在8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目，傳輸質(zhì)量高；但其接收費(fèi)用高。
DVB-SMATV(ETS 300 473)
為數(shù)字衛(wèi)星共用天線電視(SMATV)廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。它是在DVB-S和DVB-C基礎(chǔ)上制定的。
DVB-MS(ETS 300 748)
為高于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。
它基于DVB-S，使攜帶大量節(jié)目的微波信號直接入戶。用DVB-S接收機(jī)配上一個(gè)MMDS頻率變換器，就可接收DVB-MS信號。
DVB-MC(ETS 300 749)
為低于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。
它基于DVB-C，使攜帶大量節(jié)目的微波信號直接入戶。用DVB-C接收機(jī)配上一個(gè)MMDS頻率變換器，就可接收DVB-MC信號。
(3) ISDB標(biāo)準(zhǔn)
ISDB（綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）是新型的多媒體廣播業(yè)務(wù)，它系統(tǒng)地綜合了各項(xiàng)數(shù)字內(nèi)容，每一項(xiàng)內(nèi)容可以包括從LDTV到HDTV的多節(jié)目視頻、多節(jié)目音頻、圖形、文本等。如今大部分的數(shù)字內(nèi)容均被編碼到MPEG-2傳輸流格式并被廣泛傳輸。由于ISDB包含了不同的業(yè)務(wù)，其傳輸系統(tǒng)必然要涵蓋各種業(yè)務(wù)不同的需求，例如HDTV需要一個(gè)大的傳輸容量，而數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需要極高的業(yè)務(wù)可靠性，諸如條件接入的鍵控傳輸，軟件下載等。為了集成這些業(yè)務(wù)需求不同的信號，要求傳輸系統(tǒng)提供一系列可供選擇的調(diào)制和誤碼保護(hù)方案，并且能夠靈活組合以滿足所集成業(yè)務(wù)的每一需求，特別是工作在11～12GHz衛(wèi)星廣播業(yè)務(wù)(BSS)頻段、又處于高雨衰區(qū)國家的衛(wèi)星ISDB系統(tǒng)的需求。ISDB標(biāo)準(zhǔn)首先是日本提出和使用，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)比前面的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜，但用途更廣，和更有前途。
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