数字电视信道处理基本原理和测量知识
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数字电视原理概述数字电视是一种基于数字信号传输和处理的电视广播技术,相比于传统的模拟电视,数字电视提供了更高的图像质量、更清晰的声音和更多的功能。
数字电视技术包括信号传输、信号编码、信号解码等多个方面的内容。
本文将重点介绍数字电视的原理,并对数字电视的相关技术进行简要说明。
数字电视的原理信号传输数字电视信号的传输采用数字方式,通过电视信号源产生的数字信号经过一系列的传输和解码过程,最终在显示设备上呈现为图像和声音。
在数字电视信号传输中,主要采用的传输方式有两种:地面传输和卫星传输。
地面传输是指数字电视信号通过地面无线电波传输的方式进行传输,数字电视信号会经过信号编码和调制处理后,通过地面发射台向周围的地面天线发射。
接收方通过地面天线将信号接收并解码,再通过相应的设备呈现在显示屏上。
卫星传输是指数字电视信号通过卫星发射到空中,再由用户安装的接收装置来接收和解码。
通过卫星传输,数字电视信号可以远程传输到各地区,同时有较高的传输稳定性和抗干扰能力。
信号编码在数字电视信号传输的过程中,数字信号需要进行编码处理,以优化信号传输的质量和效率。
常用的数字信号编码方式有以下几种:1.MPEG编码:采用MPEG(Moving Picture ExpertGroup)标准对视频信号进行压缩编码,以减少数据量并提高传输效率。
MPEG编码主要包括视频压缩、音频压缩和数据封装等环节。
2.AC-3编码:AC-3(Audio Codec 3)是数字音频信号的一种编码标准,用于对声音信号进行压缩编码。
AC-3编码可以减小音频数据的大小,从而提高音频的传输效率。
3.H.264编码:H.264是一种常用的视频编码标准,也被称为AVC(Advanced Video Coding)。
H.264编码可以提供更高的视频质量和更高的压缩比,从而实现更快的传输速度和更好的网络传输质量。
信号解码数字电视信号解码是指将接收到的数字信号转换为可见的图像和声音的过程。
数字电视信号传输技术探究
数字电视信号传输技术是基于数字信号传输原理,将传统的模拟电视信号转换为数字
信号,并通过数字化的方式传输到电视机上。
数字电视信号传输技术具有很多优势,比如
信号质量高、抗干扰能力强、信号稳定等。
数字电视信号传输技术使用了多路复用技术,可以将多个信号通过一个信道进行传输。
传统的模拟电视信号需要占用多个信道进行传输,造成资源的浪费。
而数字电视信号传输
技术可以将多个信号压缩后放在一个信道中传输,从而提高了信号传输的效率。
数字电视信号传输技术还采用了纠错技术,可以在信号传输过程中检测和纠正传输中
的错误。
传统的模拟电视信号在传输过程中容易受到噪声、衰减等因素的影响,导致信号
质量下降。
而数字电视信号经过纠错码的编码处理,在信号传输过程中可以检测出错误,
并自动进行纠正,保证信号的质量和完整性。
数字电视信号传输技术的探究可以从信号处理、多路复用、压缩编码以及纠错等方面
展开,这些技术的应用使得数字电视信号传输更加高效、稳定和可靠。
随着科技的不断进步,数字电视信号传输技术将不断提升,为人们带来更好的视听体验。
数字电视工作原理数字电视是一种通过数字信号传输音视频内容的电视系统。
与传统模拟电视相比,数字电视具有更高的图像和声音质量,更丰富的频道选择和交互功能。
而数字电视的工作原理是通过一系列的数字处理和传输技术来实现的。
数字电视的基本原理是将音视频信号转换为数字信号,通过数字传输方式传送到用户设备,然后再由用户设备解码和显示。
下面将从信号传输、编码与解码以及显示等几个方面详细介绍数字电视的工作原理。
首先是信号传输。
数字电视采用的主要信号传输方式有地面传播、卫星传输和有线传输等。
地面传播指的是通过地面传播网络将数字电视信号传输到用户家中,这是最常见的数字电视信号传输方式。
卫星传输是通过卫星将数字电视信号传输到用户家中,具有较大的传输范围和覆盖面积。
有线传输是指通过有线电视网络将数字电视信号传输到用户家中,通常需要用户安装有线电视接收设备。
其次是编码与解码。
数字电视信号的编码与解码是实现数字电视的关键技术。
在信号传输过程中,音频和视频信号会经过压缩编码处理,以便更高效地传输和存储。
常用的音频编码方式有MP2、AC-3和AAC等,而视频编码方式则有MPEG-2、H.264和H.265等。
这些编码方式都通过对音视频信号进行压缩、编码和解码等处理,以实现高质量的音视频传输。
再次是显示。
数字电视信号在用户设备上显示时,需要进行解码和处理。
用户设备通常包括数字电视机、机顶盒、电视卡等。
这些设备会将接收到的数字电视信号经过解码和处理后,将音视频信号转换为可供显示的形式。
数字电视机通过内置的解码器和显示屏,直接将信号进行解码和显示。
机顶盒和电视卡则需要将信号传输到电视机上,然后由电视机进行解码和显示。
总结起来,数字电视工作的整个过程可以概括为信号传输、编码与解码、显示几个关键步骤。
通过数字信号的传输和处理,数字电视实现了音视频内容的高质量传输与显示。
数字电视除了提供更高的图像和声音质量外,还具有更多的频道选择和交互功能,如电子导视、点播和互动游戏等,大大提升了用户的观看体验。
数字电视信号解码原理数字电视信号解码是指将收到的数字电视信号进行解析和还原,以显示出清晰的图像和声音。
本文将介绍数字电视信号解码的原理及其相关技术。
I. 数字电视信号的基本原理数字电视信号是将模拟电视信号转换为数字形式的信号。
数字电视信号包括视频信号和音频信号,它们经过编码、传输和解码等过程才能最终显示在电视屏幕上。
数字电视信号的编码使用压缩算法,使得传输过程更加高效。
常用的数字电视信号编码标准有MPEG-2、MPEG-4和H.265等。
这些编码标准通过去掉冗余数据、利用压缩算法和图像处理技术,将视频信号和音频信号分别压缩后进行传输。
II. 数字电视信号解码的过程数字电视信号解码的过程可以分为以下几个步骤:1. 接收信号数字电视信号经过天线等接收设备接收到电视接收机中。
接收机通过天线将电视信号传送到解码器内。
2. 解封装解码器首先需要对接收到的信号进行解封装。
解封装是将数字电视信号中的音频和视频数据提取出来,并还原为压缩前的格式。
3. 解码解封装后的音频和视频数据分别送入对应的音频解码器和视频解码器进行解码。
音频解码器将数字信号转换为模拟信号,然后经过放大和滤波等处理输出为声音。
视频解码器则将压缩后的视频信号还原为原始的视频图像。
4. 图像处理解码器解码出的视频信号可能会存在一定程度的失真。
为了改善图像质量,解码器通常会对视频信号进行一些图像处理,如去噪、锐化和色彩校正等。
5. 合成和显示经过解码和图像处理后,音频信号和视频信号会合成为完整的音视频信号。
这个信号会经过数模转换后输出到电视屏幕上进行显示。
III. 数字电视信号解码的技术数字电视信号解码的技术涉及到许多方面,以下是一些常用的技术:1. Huffman 编码Huffman 编码是一种常用的无损数据压缩技术,可以对数据进行编码和解码。
在数字电视信号解码过程中,Huffman 编码常被用于对音频信号进行压缩。
2. DCT 变换离散余弦变换(DCT)是一种图像压缩的关键技术,常被用于对视频信号进行压缩。
数字电视信号传输技术分析随着科技的发展,数字电视信号传输技术已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
数字电视信号传输技术是指将电视信号以数字形式传输的技术,这种技术与传统的模拟电视信号传输技术相比,具有更高的清晰度、更稳定的信号、更多的频道选择等优势。
本文将对数字电视信号传输技术进行深入分析,探讨其技术原理、发展现状和未来趋势。
一、技术原理数字电视信号传输技术采用了数字化的方式对电视信号进行编码和解码。
数字信号是通过一系列离散的数值表示,而模拟信号是通过连续的波形表示。
数字电视信号传输技术首先将模拟电视信号进行抽样和量化,得到一系列数字化的数据;然后通过压缩编码的方式对这些数据进行处理,减小数据量;最后再通过数字传输方式将编码后的数据传输到接收端,解码后还原成原始的电视信号。
数字电视信号传输技术的核心就是数字化和压缩编码这两个环节,通过这两个环节的处理,实现了信号的数字化传输和有效的数据压缩,从而提高了信号的清晰度和传输效率。
二、发展现状目前,数字电视信号传输技术已经得到了广泛的应用,包括有线电视、卫星电视、地面数字电视和互联网电视等多种形式。
有线数字电视采用有线传输方式,其优势在于传输质量稳定,信号干扰较小;卫星数字电视则利用卫星进行信号传输,具有覆盖范围广、频道多等特点;地面数字电视则通过地面无线传输信号,传输范围大,成本低廉;互联网电视则是通过互联网进行信号传输,具有互动性强、内容丰富等特点。
数字电视信号传输技术已经成为了电视行业的主流,逐渐取代了传统的模拟电视信号传输技术。
三、未来趋势随着科技的不断发展,数字电视信号传输技术也在不断创新和进步。
未来,数字电视信号传输技术将会朝着以下几个方向发展:1. 高清化:随着高清电视技术的广泛应用,数字电视信号传输技术也将朝着高清化的方向发展。
高清电视具有更高的分辨率和更真实的画面,数字电视信号传输技术需要不断提升传输带宽和编解码技术,以支持高清画面的传输。
数字电视基本原理数字电视是通过数字信号来传输和接收电视信号的一种技术。
由于数字信号具有更高的带宽和更快的传输速度,相比传统的模拟电视,数字电视具有更高的画质和更多的功能。
数字电视的基本原理可以概括为三个步骤:信号压缩、信号传输和信号解压。
首先,原始的电视信号会经过信号压缩的处理。
这一步骤是为了减小信号的文件大小,以便更好地在数字信号传输中进行传输。
常见的信号压缩方法包括MPEG(Moving Picture Experts Group)压缩标准。
MPEG压缩技术可以根据不同的编码算法,对图像和音频信号进行压缩,从而减小文件的大小,并确保基本的画质和声音质量。
接着,压缩后的信号会通过数字传输媒介进行传输。
数字电视信号可以通过有线、卫星或无线网络来传输。
有线传输主要通过电缆网络提供,卫星传输则通过卫星通信系统,无线传输则通过无线信号传输技术如DVB-T(数字视频广播- 地面传输)来传输。
无论使用何种传输方式,数字电视信号都具有更高的传输带宽和更快的传输速度,使得用户能够更快速地接收到电视信号。
最后,接收端会将传输过来的信号进行解压处理。
解压缩是信号压缩的逆过程,它会将压缩过的信号恢复到原始的画质和声音质量。
解压缩通常采用与压缩相对应的算法,对信号进行还原。
解压缩之后,用户就可以通过数字电视机或数字电视盒子来收看高画质的数字电视节目。
总的来说,数字电视通过信号压缩、信号传输和信号解压的步骤来实现高画质和多功能的目的。
它利用数字信号的高带宽和快速传输速度,使得电视信号可以更快速地传输和接收,提供更高质量的画面和声音,丰富了用户的观看体验。
数字电视已经成为了当今电视行业的主流技术,未来还有望进一步发展和创新。
数字电视的基本原理还涉及到一些重要的技术和概念,如调制解调器、编解码器、多路复用和分解复用等。
调制解调器是数字电视传输中不可或缺的设备。
当数字信号需要通过有线或无线传输媒介传送时,调制解调器可以将数字信号转换成模拟信号,以便在传输过程中更好地传输。
数字电视信号传输技术分析数字电视信号传输技术是现代电视广播领域中的重要技术之一。
数字电视信号传输技术能够将图像和声音以数字化的形式传输,从而提供更高质量的画面和音效。
本文将从信号的数字化、传输、解码等方面对数字电视信号传输技术进行分析。
数字电视信号传输技术的基本原理是对传统模拟电视信号进行数字化处理。
传统模拟电视信号是通过模拟方式传输的,容易受到干扰和衰减,图像和声音质量较低。
而数字电视信号经过A/D转换,将模拟信号转换为数字信号,能够提供更稳定、更清晰的图像和声音效果。
数字电视信号传输技术采用多种传输方式,如卫星传输、有线传输和无线传输。
卫星传输是较常用的一种方式,它能够通过卫星传送信号到地面接收设备,不受地理位置的限制。
有线传输则是通过电缆将数字信号传输到用户的电视上,有线传输具有传输距离远、信号稳定的特点。
无线传输是通过无线网络将数字信号传输到用户的电视上,无线传输具有灵活性高、布线简便等特点。
在数字电视信号传输过程中,还需要对信号进行解码。
解码过程中,需要利用解码器对数字信号进行处理,还原成原始的图像和声音。
解码技术的精度和速度对数字电视信号的质量影响巨大。
目前,主要采用的解码技术有MPEG-2和H.264等,它们能够对数字信号进行高效率的解码处理,保证了数字电视信号传输的质量和稳定性。
数字电视信号传输技术通过对模拟信号的数字化处理,能够提供更高质量的图像和声音效果。
采用卫星传输、有线传输和无线传输等多种方式,能够将数字信号传输到用户的电视上。
解码器对数字信号进行处理,确保了数字电视信号传输的质量和稳定性。
随着数字电视信号传输技术的不断发展,相信将会有更多的创新和进步出现,为用户带来更好的观看体验。
数字电视信号传输设施的编码和解码原理数字电视信号的编码和解码原理是数字电视技术的关键,它们保证了数字电视信号在传输和接收过程中的稳定和准确。
数字电视信号传输设施的编码和解码原理是一种将模拟电视信号转换为数字信号,并将其传输和接收的技术方法。
首先,在数字电视信号传输设施的编码过程中,需要将模拟电视信号转换为数字信号。
这一过程被称为模拟到数字转换(ADC)。
模拟电视信号是连续的信号,而数字信号是离散的信号。
为了实现转换,模拟电视信号首先被抽样,即将连续的信号离散化为一系列离散的采样点。
之后,这些采样点通过量化,即将每个采样点映射到最接近的数字值。
最后,经过编码处理,将离散的数字信号转换成二进制码流。
编码方法有许多种,常见的有PCM编码、DPCM编码和压缩编码等。
这样,模拟电视信号就被转换为能够通过数字电路传输和处理的数字信号。
其次,在数字电视信号传输设施的解码过程中,需要将数字信号转换回模拟电视信号。
这一过程被称为数字到模拟转换(DAC)。
首先,接收到的二进制码流经过解码,将其转换为离散的数字信号。
然后,通过去量化,即将数字信号转换为模拟的离散信号,再经过插值和重构处理,将离散的采样点连接起来,并根据一定的算法进行插值计算,得到连续的模拟电视信号。
最后,通过抽样保持电路,将模拟电视信号重建成模拟的连续信号,以供显示设备进行显示。
数字电视信号传输设施的编码和解码原理的核心是对模拟信号进行采样、量化、编码和解码的过程。
这一过程能够有效地将模拟信号转换为数字信号,并保证其在传输过程中的准确性和稳定性。
数字电视信号的编码和解码技术不仅能够实现信号的高保真传输,还能够实现多路信号的复用、高清晰度信号的传输和多信道音频的同步等功能,从而提升了数字电视信号的传输质量和显示效果。
除了编码和解码原理之外,数字电视信号传输设施还涉及到信道编码和调制解调技术。
信道编码可以通过引入纠错码和交织等技术,提高数字信号在传输过程中的抗干扰能力和纠错能力。
数字电视信号解码原理数字电视(Digital Television)旨在通过数字信号传输和处理,实现更高图像质量和更多节目选择的目标。
数字电视信号解码是数字电视接收器将接收到的数字信号转换为可视图像和声音的过程。
本文将介绍数字电视信号解码的原理和流程。
一、数字电视信号的编码和传输数字电视信号首先通过信源编码,将图像和声音信号转换为数字数据。
常用的编码方式有MPEG-2和H.264。
编码后的数字数据通过调制、封装和传输等环节传输到用户终端。
二、数字电视信号解码的原理数字电视信号解码主要由解封装、解码和复原三个环节组成。
1. 解封装(Demuxing)解封装是将接收到的数字电视信号按照封装格式进行分离,分离出音频、视频、字幕等不同的数据流。
常用的封装格式有MPEG-2 Transport Stream(TS)和Advanced Audio Coding(AAC)等。
解封装将压缩后的数据还原为原始数据流,为下一步解码做准备。
2. 解码(Decoding)解码是将接收到的压缩数据进行还原的过程。
首先将音频数据和视频数据分别进行解码。
对于音频部分,常用的编码方式有AAC、AC3等,解码后可以得到音频信号。
对于视频部分,常用的编码方式有MPEG-2和H.264,解码后可以得到视频帧。
解码后的音频和视频数据是压缩前原始信号的近似,但还不可用于显示。
3. 复原(Reconstruction)复原是将解码后的音频和视频数据根据原始信号的格式和特性进行还原的过程。
对于音频部分,需要将解码后的音频信号进行滤波、混响等处理后,得到高保真度的音频信号。
对于视频部分,需要对解码后的视频帧进行去压缩和去块效应处理等,得到高质量的视频图像。
经过复原处理后,音频和视频的质量达到了能够正常播放的水平。
三、数字电视信号解码的流程数字电视信号解码的具体流程如下:1. 接收数字电视信号;2. 解码器进行解封装,将信号分离为音频、视频、字幕等数据流;3. 音频解码器对音频数据进行解码,得到音频信号;4. 视频解码器对视频数据进行解码,得到视频帧;5. 音频处理模块对解码后的音频信号进行处理,得到高质量音频;6. 视频处理模块对解码后的视频帧进行处理,得到高质量视频图像;7. 音频和视频信号合成,输出到显示设备。
数字电视原理
数字电视是一种通过数字信号传输和处理的电视技术,它使用数字编码和压缩
技术来传输视频、音频和其他数据。
数字电视的原理包括信号的数字化、压缩和解压缩、传输和接收等方面。
首先,数字电视的原理之一是信号的数字化。
传统的模拟电视信号是通过模拟
电路传输的,而数字电视则将视频和音频信号转换为数字信号。
这样可以提高信号的稳定性和清晰度,减少信号的失真和干扰。
其次,数字电视原理还涉及信号的压缩和解压缩。
在传输过程中,视频和音频
信号经过压缩处理,以减少数据量和传输带宽。
然后在接收端进行解压缩,恢复原始的视频和音频信号。
这样可以在保证画质和声音质量的前提下,节约传输带宽,提高传输效率。
另外,数字电视的原理还包括信号的传输和接收。
数字电视信号可以通过有线
或无线方式传输,如地面数字电视、卫星数字电视和有线数字电视等。
接收端通过数字电视机顶盒或数字电视内置解码器进行信号接收和解码,然后将信号转换为视频和音频信号输出到电视机上。
总的来说,数字电视的原理是基于数字信号处理和传输技术的,它通过数字化、压缩和解压缩、传输和接收等步骤实现对视频和音频信号的高效处理和传输。
数字电视技术的发展不仅提高了电视节目的画质和声音质量,还拓展了电视节目的内容和传输方式,为用户提供了更丰富多样的电视体验。
数字电视原理数字电视是一种利用数字技术传输和接收电视信号的系统,相比传统的模拟电视,数字电视具有更高的图像质量、更多的频道选择和更丰富的功能。
数字电视原理涉及到信号的编码、传输、接收和解码等多个方面。
一、信号编码数字电视信号编码主要包括视频编码和音频编码两个方面。
1. 视频编码视频编码是将模拟电视信号转换为数字信号的过程,常用的视频编码标准有MPEG-2、H.264和HEVC等。
这些编码标准通过压缩视频信号的冗余信息,减小数据量,从而实现高效的传输和存储。
2. 音频编码音频编码是将模拟音频信号转换为数字信号的过程,常用的音频编码标准有MPEG-1 Audio Layer II、Dolby Digital和AAC等。
这些编码标准通过压缩音频信号的数据量,保证音频质量的同时减小传输和存储的需求。
二、信号传输数字电视信号传输主要有有线传输和无线传输两种方式。
1. 有线传输有线传输是通过电缆将数字电视信号传输到用户家中的电视机。
常用的有线传输方式包括同轴电缆、光纤和双绞线等。
这些传输介质能够传输高质量的数字信号,并且可以同时传输多个频道的信号。
2. 无线传输无线传输是通过无线电波将数字电视信号传输到用户家中的电视机。
常用的无线传输方式有地面数字电视传输(DVB-T、ATSC)、卫星数字电视传输(DVB-S、DVB-S2)和有线电视数字传输(DVB-C)等。
这些传输方式可以覆盖更广的区域,并且适用于移动接收设备。
三、信号接收数字电视信号接收主要包括接收天线、信号解调和解码等过程。
1. 接收天线接收天线是用来接收数字电视信号的装置,常见的接收天线有室内天线和室外天线。
室内天线适用于城市地区,而室外天线适用于农村地区或者信号较弱的地方。
2. 信号解调信号解调是将接收到的数字电视信号转换为可识别的数据流的过程。
解调器会对接收到的信号进行解调和纠错处理,以确保数据的准确性和完整性。
3. 解码解码是将接收到的数字信号转换为可视化的图像和声音的过程。
数字电视信道处理基本原理和测量知识数字电视基础知识我们通常收看的都是模拟彩色电视,模拟彩色电视信号是由一个亮度信号和两个色差信号组成的。
在频域上我们看到彩色电视信号的频谱形状如下图视频载波彩色副载波伴音载波4.43MHz6.5MHz8MHz其中视频载波是亮度信号,它代表模拟彩色电视的图像,还有明暗和灰度;彩色副载波是由两个色差信号组成,代表图像的颜色,色度信号叠加到亮度信号上显示,伴音载波携带模拟彩色电视信号中的声音信息。
数字电视(Digital TV)是从电视信号的采集、编辑、传播、接收整个广播链路都数字化的数字电视广播系统。
其具体传输过程是:由电视台送出的图像及声音信号,经过数字编码压缩和数字调制后,形成数字电视信号,经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送,由数字电视接收后,通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。
因为全过程均采用数字技术处理,因此,信号损失小,接收效果好。
因为在传统的模拟电视中,所有的信号都是“连续的”,信号在每一时刻都代表不同的信息,并且在幅度上的每一个不同的数值都代表不同的信息。
但是数字信号在时间上是离散的信息,只要是在本周期内,各个时刻上都代表同一个信息,在幅度上,系统指定了几个合法幅度的数值。
那么模拟电视实现数字传输首要解决的问题就是模拟信号的数字化的问题。
从模拟信号变为数字信号主要为以下几个步骤,如下图所示。
模拟信号经过抽样脉冲变成一定幅度的离散的脉冲以后,用已经编码和定义好的一系列标准的信号去比较这些抽样脉冲,将对应幅度的脉冲转换为幅度最接近的标准幅度的信号,完成信号量化;然后将这些量化后的数据再按照指定的规则进行编码。
模拟信号转化为数字信号的基本原理如上所述,模拟电视信号转化为数字电视信号原理上与此类似。
因为模拟电视信号是由代表亮度的视频载波,代表色度的彩色副载波,携带声音信息的调频伴音组成,所以需要对这些信号分别进行采样,转化为数字信号实现进一步的处理。
数字电视信道处理基本原理和测量知识数字电视基础知识我们通常收看的都是模拟彩色电视,模拟彩色电视信号是由一个亮度信号和两个色差信号组成的。
在频域上我们看到彩色电视信号的频谱形状如下图其中视频载波是亮度信号,它代表模拟彩色电视的图像,还有明暗和灰度;彩色副载波是由两个色差信号组成,代表图像的颜色,色度信号叠加到亮度信号上显示,伴音载波携带模拟彩色电视信号中的声音信息。
数字电视(Digital TV)是从电视信号的采集、编辑、传播、接收整个广播链路都数字化的数字电视广播系统。
其具体传输过程是:由电视台送出的图像及声音信号,经过数字编码压缩和数字调制后,形成数字电视信号,经过卫星、地面无线广播或有线电缆等方式传送,由数字电视接收后,通过数字解调和数字视音频解码处理还原出原来的图像及伴音。
因为全过程均采用数字技术处理,因此,信号损失小,接收效果好。
因为在传统的模拟电视中,所有的信号都是“连续的”,信号在每一时刻都代表不同的信息,并且在幅度上的每一个不同的数值都代表不同的信息。
但是数字信号在时间上是离散的信息,只要是在本周期内,各个时刻上都代表同一个信息,在幅度上,系统指定了几个合法幅度的数值。
那么模拟电视实现数字传输首要解决的问题就是模拟信号的数字化的问题。
从模拟信号变为数字信号主要为以下几个步骤,如下图所示。
模拟信号经过抽样脉冲变成一定幅度的离散的脉冲以后,用已经编码和定义好的一系列标准的信号去比较这些抽样脉冲,将对应幅度的脉冲转换为幅度最接近的标准幅度的信号,完成信号量化;然后将这些量化后的数据再按照指定的规则进行编码。
模拟信号转化为数字信号的基本原理如上所述,模拟电视信号转化为数字电视信号原理上与此类似。
因为模拟电视信号是由代表亮度的视频载波,代表色度的彩色副载波,携带声音信息的调频伴音组成,所以需要对这些信号分别进行采样,转化为数字信号实现进一步的处理。
模拟的亮度信号带宽为6MHz,每个色差信号的带宽为2.75MHz,模拟信号的数字化是在模拟信号被编码为亮度和色差信号之后进行,根据奈奎斯特定理,采样频率至少为被采样信号最高频率的2倍,所以对亮度信号的采样为13.5MHz,对色差信号的采样频率为6.75MHz,采样频率都高于被采样信号的两倍,符合奈奎斯特定理。
对以上述采样频率对模拟电视信号进行数字化得到信号,如果将数字化的信号再恢复到模拟状态可以大部分完好的恢复原来的信息。
根据上面所描述的采样频率,如果每个采样点用10个比特来描述,对亮度信号要产生135Mbps的数字信号,对两个色差信号要产生135MHzbps的信号,一共是270Mbps 的数据量,另外还要包括音频信号和一些冗余的附加信息,这样整个信道的数据速率将非常高,如此高的数据速率在8MHz的有线电视频道内根本无法传送。
所以如果想要传送数字视频图像信号,必须对信号进行压缩。
数字电视的图像压缩采用MPEG-2标准对模拟视音频信号进项压缩。
图像的压缩图像的压缩考虑了图像本身的因素和人眼视觉感受的因素。
所有图像信号中可以分为不可预见的分量和可以预见的分量,只有那些不可预见的分量才代表信息,而可以预见到分量则代表冗余。
冗余可以是一幅图像中的大片相似或相同的图像,或者是连续几幅基本相似的图像,这些都是可以被压缩的信息。
还有人眼的视觉感受,人的视觉对亮度信号很敏感,可以感受出分辨率很高的图像,对于彩色信息人眼的分辨率要低很多;另外,在通常的观看条件下,人眼不能显着的感受到色差信号中的高频信息。
通过以上图像本身和人眼视觉系统的主要特性可以大幅度的对图像信号进行压缩。
音频和压缩在数字电视技术中,除了图像需要压缩以外,声音也要压缩,但声音压缩要比图像压缩简单很多,因为声音的信息量比起图像的信息量来,要少得多。
人的耳朵能听到声音的频率范围是20Hz到20kHz,如果我们把20Hz到20kHz按照一定的频带宽度分成很多个频率通道,用来对声音进行过滤和处理,就能对声音信号进行压缩。
声音还有一个屏蔽效应,就是,人的耳朵对某个频率范围的声音灵敏度特别高(600Hz附近),对一些频率却很低(低频和高频)。
如果有几种声音同时存在,声音大的内容很容易听到,而声音很小的内容需要非常注意才能听到。
利用这些特点,在编码的时候就可以分长码和短码来对不同的内容进行编码,对主要声音内容用长码,对次要内容用短码。
经过多种方法对声音信号压缩处理后,声音信号传送的码率可变得非常低,即压缩比非常大。
数字电视中两个很关键的技术数字电视信号的信源编码和信道编码。
信源编码主要是解决图像信号和声音信号的压缩和保存问题;信道编码主要是解决图像和声音信号的传输问题。
以上简单介绍的图像和声音的压缩和编码属于信源编码简略的进行了一下介绍,下面介绍本文的是信道编码。
下图是DVB-C数字信号从发射到接收的整个信号传输的一个简要框图。
信道编码指的就是前向纠错编码部分。
数字电视中常用的纠错编码,通常采用前向纠错(FEC)编码。
188字节后附加16字节RS码,构成(204,188)RS码。
交织编码前向纠错码(FEC)的码字是具有一定纠错能力的码型,它在接收端解码后,不仅可以发现错误,而且能够判断错误码元所在的位置,并自动纠错。
这种纠错码信息不需要储存,不需要反馈,实时性好。
所以在广播系统(单向传输系统)都采用这种信道编码方式。
FEC部分采用了各种纠错算法和技术,以保证数据在电缆信道上可靠的传输。
他包括:Reed-Solomon(R-S)编码-提供块的编码和解码,以检测和纠正R-S块中的符号。
交织-把符号均匀分散,防止突发的连续符号差错进入R-S解码器,超出R-S解码器的纠错能力,产生无法纠正的错误。
伪随机序列扰码—随机选择信道上的数据,是传输数据中0盒1出现的概率接近都50%,可以使QAM解码器有效的同步。
Reed Solomon编码RS码即里德-所罗门码,它是能够纠正多个错误的纠错码,RS码为(204,188,t=8),其中t是可抗长度字节数,即对每个传送包而言,可纠正8个错误字节,如果错误的字节数超过这个范围,数据内就会出现不可纠正的误码,同时会出现传送错误标志;每个数据包对应的188字节数据,校验字节为16个字节(开销字节段)。
RS的编码效率是:188/204。
交织为什么要进行交织实际应用中,比特差错经常成串发生,这是由于持续时间较长的干扰会影响到几个连续的比特,而信道编码仅在检测和校正单个差错和不太长的差错串时才最有效(如RS 只能纠正8个字节的错误)。
为了纠正这些成串发生的比特差错及一些突发错误,可以运交织技术来分散这些误差,使长串的比特差错变成短串的比特差错,从而可以用前向纠错码对其纠错。
交织技术对已编码的信号按一定规则重新排列,解交织后突发性错误在时间上被分散,使其类似于独立发生的随机错误,从而前向纠错编码可以有效的进行纠错,前向纠错码加交积的作用可以理解为扩展了前向纠错的可抗长度字节。
纠错能力强的编码一般要求的交织深度相对较低。
纠错能力弱的则要求更深的交织深度。
?伪随机序列扰码进行基带信号传输的缺点是其频谱会因数据出现连“1”和连“0”而包含大量的低频成分,不适应信道的传输特性,也不利于从中提取出时钟信息。
解决办法之一是采用扰码技术,使信号受到随机化处理,变为伪随机序列,又称为“数据随机化”和“能量扩散”处理。
扰码不但能改善位定时的恢复质量,还可以使信号频谱平滑,使帧同步和自适应同步和自适应时域均衡等系统的性能得到改善。
扰码虽然“扰乱”了原有数据的本来规律,但因为是人为的“扰乱”,在接收端很容易去加扰,恢复成原数据流。
实现加扰和解码,需要产生伪随机二进制序列(PRBS)再与输入数据逐个比特作运算。
PRBS也称为m 序列,这种m序列与TS的数据码流进行模2加运算后,数据流中的“1”和“ 0”的连续游程都很短,且出现的概率基本相同。
I、Q调制和星座图数据在经过信道编码之后,将被映射到星座图上。
下面先讨论星座图的概念。
下图就是QAM调制器的基本原理框图,这里包含几个主要的概念:什么是I、Q调制;数字信号怎样映射到极坐标上面。
什么是I、Q调制,为什么要采用I-Q调制一个信号有三个特性随时间变化:幅度、相位或频率。
然而,相位和频率仅仅是从不同的角度去观察或测量同一信号的变化。
人们可以同时进行幅度和相位的调制,也可以分开进行调制,但是这既难于产生更难于检测。
但是在特制的系统中信号可以分解为一组相对独立的分量:同相(I)和正交(Q)分量。
这两个分量是正交的,且互不相干的。
下图中的QAM调制器中I和Q信号来自一个信号源,幅度和频率都相同,唯一不同的是Q信号的相位与I信号相差90o。
具体关系如下图所示,当I的幅度为1的时候,Q 的幅度为0,而当I 的幅度为0的时候,Q 的幅度为1,两个信号互不相干,相位相差90o ,是正交的。
极坐标图是观察幅度和相位的最好方法,载波是频率和相位的基准,信号表示为对载波的关系。
信号可以以幅度和相位表示为极坐标的形式。
相位是对基准信号而言的,基准信号一般是载波,幅度为绝对值或相对值。
在数字通信中,通常以I 、Q 表示,极坐标中I 轴在相位基准上,而Q 轴则旋转90度。
矢量信号在I 轴上的投影为I 分量,在Q 轴上的投影为Q 分量。
下图显示和I 和Q 的关系。
极坐标和直角坐标的转换MagPhaseI 、Q 调制的主要优点是:既便于将两个独立信号分量组合成一个复合信号;相应地也可以将其复合信号分解为两个独立的部分。
大多数数字调制是在I 、Q 平面上将数据映射为许多离散的点,我们称这些点为星座。
当信号从一个点移向另一个点时,幅度调制和相位调制就同时完成了。
I 、Q 信号分别是在X 轴和Y 轴上的投影,合成矢量的幅度表示载波的幅度,合成矢量与X 轴的夹角表示载波相位。
因此可以通过改变I 、Q 驱动信号的幅度映射I-Q 空间中的任意一点。
在I 和Q 信号传送的值只有预先定义的几个值,代表广泛不同的状态,一个调制的协议针对每个调制形式规定允许的状态数量。
QAM 调制的基本原理QAM 调制实际上是幅度调制和相位调制的组合。
相位 + 幅度状态定义了一个数字或数字的组合。
QAM 的优点是具有更大的符号率,从而可获得更高的系统效率。
通常由符号率确定占用带宽。
因此每个符号的比特(基本信息单位)越多,效率就越高。
对于给定的系统,所需要的符号数为2n ,这里n 是每隔符号的比特数。
对于16 QAM ,n = 4,因此有16个符号,每个符号代表4 bit :0000, 0001, 0010等。
对于64QAM ,n = 6,因此有64个符号,每个符号代表6bit :000000,000001,000010。
上图就是QAM 调制的基本原理。
经过信道编码的二进制的MPEG-2比特流进入QAM 调制器,信号被分为两路,一路给I ,另一路给Q ,每一路一次给3比特的数据,这3比特的二进制数一共有8中不同的状态,分别对应8种不同的电平幅度,这样I 有8个不同幅度的电平,Q 有8个不同幅度的电平,而且I 和Q 两路信号有时正交。