1, 引言
眾所周知，模擬電視有NTSC、PAL和SECAM三種標準。目前，數(shù)字電視也陷入這種局面，美國、歐洲和日本各自形成三種不同的數(shù)字電視標準。美國的標準是ATSC(Advanced Television System Committee先進電視制式委員會)；歐洲的標準是DVB(Digital Video Broadcasting 數(shù)字視頻廣播)；日本的標準是ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播)。
現(xiàn)在，數(shù)字電視尚無統(tǒng)一的國際標準，本文就現(xiàn)行的三種數(shù)字電視標準分別予以介紹，并在技術(shù)規(guī)范、標準參數(shù)及特點等方面進行比較。
2, ATSC標準
ATSC數(shù)字電視標準由四個分離的層級組成(圖1所示)，層級之間有清晰的界面。最高層為圖像層，確定圖像的形式，包括像素陣列，幅型比和幀頻。第二層是圖像壓縮層，采用MPEG-2圖像壓縮標準。第三層是系統(tǒng)復(fù)用層，特定的數(shù)據(jù)被納入不同的壓縮包中，如節(jié)目1圖像，節(jié)目2聲音，或者輔助數(shù)據(jù)，采用MPEG-2系統(tǒng)標準。最后一層是傳輸層，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，其標準采用Zenith公司開發(fā)的8VSB，此系統(tǒng)可通過6MHz的地面廣播頻道實現(xiàn)19.3Mb/s的傳輸速率。該標準也包含適合有線電視系統(tǒng)高數(shù)據(jù)率的16VSB模式，可在6MHz的有線信道中實現(xiàn)38. 6Mb/s的傳輸速率。
下面兩層共同承擔普通數(shù)據(jù)的傳輸，上面兩層確定地普通數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)上運行的特定配置，如HDTV或SDTV(標準清晰度電視)。
上面兩層還確定ATSC標準支持的具體圖像格式，共有18種格式(HDTV6種、SDTV12種)，14種采用逐行掃描方式。
⑴ HDTV，1920像素(H)×1080像素(V)，寬高比16：9，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制；
⑵ HDTV，1280像素(H)×720像素(V)，寬高比16：9，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制；
⑶ SDTV，704像素(H)×480像素(V)，寬高比16：9或4：3，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制；
⑷ SDTV，640像素(H)×480像素(V)，寬高比4：3，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制。
HDTV除1種之外，圖像格式都采用逐行掃描。因為1920×1080格式不適合在6MHz信道內(nèi)以60幀/秒進行逐行掃描，故以隔行掃描取代之。SDTV的640×480圖像格式與計算機的VGA格式相同，保證了與計算機的適用性。在所有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)。
盡管ATSC DTV標準包含了高數(shù)據(jù)率的16VSB傳輸模式以適應(yīng)有線電視系統(tǒng)，而美國的有線電視業(yè)實際上采用的是相近但不相同的標準，這是因為美國有線電視業(yè)在ATSC DTV標準被FCC通過之前已對發(fā)展不同的數(shù)字化技術(shù)投入大量的資金。作為ATSC的重要成員，有線電視通信工程協(xié)會已采納了數(shù)字化有線系統(tǒng)的標準，此標準協(xié)調(diào)了美國有線工業(yè)現(xiàn)行標準化和ATSC DTV的標準。另外，這些有線標準包括反映現(xiàn)行標準的一級圖像格式，ATSC SDTV圖像格式，同時設(shè)定了一套二級圖像格式，有線業(yè)可用于后兼容的電視上。二級圖像格式與ATSC DTV格式相同，包括HDTV和SDTV兩種格式。
另外ATSC還開發(fā)通過了在幀頻為50Hz的國家使用的另行標準。HDTV的像素陣列相同，但幀頻為25HZ和50HZ。SDTV格式的垂直分辨率為576行而水平分辨率則不同；也包含352×288格式，適應(yīng)必要的窗口設(shè)置?；?0Hz版本的ATSC DTV標準使采用幀頻為50Hz的國家更易于使用。
3, DVB標準
3.1 DVB廣播傳輸系統(tǒng)
DVB 數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)利用了包括衛(wèi)星、有線、地面、SMATV、MNDSD 在內(nèi)的所有通用電視廣播傳輸媒體。它們分別對應(yīng)的DVB標準中：DVB-S、DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS和DVB-MC。
⑴ DVB-S(ETS 300 421)—數(shù)字衛(wèi)星直播系統(tǒng)標準
該標準以衛(wèi)星作為傳輸介質(zhì)。通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的壓縮數(shù)字信號，經(jīng)過衛(wèi)星接收機后由衛(wèi)星機頂盒處理，輸出現(xiàn)有模擬電視機可以接收的信號。這種傳輸覆蓋面廣，節(jié)目量大。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—2的MP@ML(主類@主級)格式時，用戶端達到CCIR601演播室質(zhì)量的碼率為9Mb/s，達到PAL質(zhì)量的碼率為5Mb/s。一個54MHz轉(zhuǎn)達發(fā)器傳送速率可達68Mb/s，并可供多套節(jié)目復(fù)用。
在DVB-S標準公布之后，幾乎所有的衛(wèi)星直播數(shù)字電視均采用該標準，包括美國的Echostar等。我國也選用了DVB-S標準。
⑵ DVB-C(ETS 300 429)—數(shù)字有線廣播電系統(tǒng)標準
該標準以有線電視網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，應(yīng)用范圍廣。它具有16、32、64QAM三種方式，工作頻率在10GHz以下。采用64QAM正交調(diào)幅調(diào)制時，一個PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，還可供多套節(jié)目復(fù)用。系統(tǒng)前端可從衛(wèi)星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機頂盒。
⑶ DVB-T(ETS 300 744)—數(shù)字地面廣播系統(tǒng)標準
這是最復(fù)雜的DVB傳輸系統(tǒng)。地面數(shù)字發(fā)射的傳輸容量，在理論上大致與有線電視系統(tǒng)相當，本地區(qū)覆蓋好?，F(xiàn)在采用編碼正交頻分復(fù)用(COFDM)調(diào)制方式，8MHz帶寬內(nèi)能傳送4套電視節(jié)目，而且傳輸質(zhì)量高。但這種系統(tǒng)其接收費用高，頻道也較少。
⑷ DVB-SMATV(ETS 300 473)—數(shù)字SMATV(衛(wèi)星共用天線電視)廣播系統(tǒng)標準
該標準是在DVB-S和DVB-C基礎(chǔ)上制定的。
⑸ DVB-MS(ETS 300 748)—高于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標準
MMDS是采用調(diào)幅微波向多點傳送，分配多頻道電視節(jié)目的系統(tǒng)。該標準基于DVB-S，使攜帶大量節(jié)目的微波信號直接入戶。用DVB-S接收機配上一個MMDS頻率變換器就可接收DVB-MS信號。
⑹ DVB-MC(ETS 300 749)—低于10GHz的數(shù)字廣播MMDS分配系統(tǒng)標準,該標準基于DVB-C，使攜帶大量節(jié)目的微波信號直接入戶。用DVB-C接收機配上一個MMDS頻率變換器就可接收DVB-MC信號。
3.2 DVB 基帶附加信息系統(tǒng)
DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)除傳送普通的視頻、音頻信號外，還需傳送接收IRD調(diào)諧、節(jié)目指南，以及圖文、字幕、圖標等信息。適用于此類基帶附加信息系統(tǒng)的DVB標準包括：DVB-SI、DVB-TXT和DVB-SUB。
⑴ DVB-SI(ETS 300 468)—數(shù)字廣播業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)標準
該標準用于IRD自行設(shè)置，并為用戶提供廣播業(yè)務(wù)指南。DVB—SI由一系列的表和描述符構(gòu)成，它們給出了有關(guān)DVB業(yè)務(wù)或節(jié)目的所有參數(shù)。
⑵ DVB-TXT(ETS 300 472)—數(shù)字圖文廣播系統(tǒng)標準：該標準用于固定格式圖文電視的傳送。
⑶ DVB-SUB(ETS 300 743)—數(shù)字廣播字幕系統(tǒng)標準：該標準用于字幕及圖標(臺標等)的傳送。
3.3 DVB交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)
DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)中的許多業(yè)務(wù)能根據(jù)需要，提供某中形式的交互服務(wù)。在通用DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進一步構(gòu)成交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)的要素包括與其他相關(guān)國際標準兼容的交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)獨立協(xié)議，傳送交互服務(wù)過程命令與控制信號的回傳信道等。與此對應(yīng)的交互業(yè)務(wù)系統(tǒng)DVB標準有：DVB—NIP、DVB-RCC和DVB-RCT。
⑴ DVB-NIP(ETS 300 802)—DVB交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)獨立協(xié)議標準
⑵ DVB-RCC(ETS 300 800)—CATV系統(tǒng)DVB反傳信道標準
⑶ DVB-RCT(ETS 300 801)—PSTN/ISDN的DVB反傳信道標準
3.4 DVB 條件接收及接口表準
DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)中有些業(yè)務(wù)傳送的是加擾的條件接受信息。條件接收的通用接口，使 IRD(Integrated Receiver Decoder,綜合解碼接收機)能夠解擾采用通用加擾算法的加擾信息。DVB數(shù)字廣播系統(tǒng)與其他電信網(wǎng)絡(luò)(例如PDH、SDH、ATM等)的連接擴展了DVB技術(shù)的應(yīng)用范圍，其與這些電信網(wǎng)絡(luò)的接口實現(xiàn)了DVB向電信網(wǎng)絡(luò)的過渡。此外還有用于連接專業(yè)設(shè)備及IRD的接口。關(guān)于這些接口的DVB標準包括：DVB-CI、DVB-PDH、DVB-SDH、DVB-ATM、DVB-PI和DVB-IRDI。
⑴ DVB-CI(EN 50221)—條件接收及其它應(yīng)用的通用接口標準
條件接收可確定哪些數(shù)字接收機能夠接收特定的廣播電視節(jié)目。這是付費電視廣播的基本部分，因而對數(shù)字電視運行的成功發(fā)展至關(guān)重要。
⑵ DVB-PDH(ETS 300 813)—PDH(準同步數(shù)字系列)網(wǎng)絡(luò)DVB接口標準
⑶ DVB-SDH(ETS 300 814)—SDH(同步數(shù)字系列)網(wǎng)絡(luò)DVB接口標準
⑷ DVB-ATM(ETS 300 815)—ATM網(wǎng)絡(luò)DVB接口標準
⑸ DVB-PI(EN 50083—9)—CATV/SMATV前端及類似的專業(yè)設(shè)備接口標準
⑹ DVB-IPDI(EN 50201)—DVB-IRD接口標準
4 ISDB標準
ISDB是日本的DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 數(shù)字廣播專家組)制訂的數(shù)字廣播系統(tǒng)標準，它利用一種已經(jīng)標準化的復(fù)用方案在一個普通的傳輸信道上發(fā)送各種不同種類的信號，同時已經(jīng)復(fù)用的信號也可以通過各種不同的傳輸信道發(fā)送出去。ISDB具有柔軟性、擴展性、共通性等特點，可以靈活地集成和發(fā)送多節(jié)目的電視和其它數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。ISDB基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。
5 ,DVB與 ATSC的比較
歐洲“DVB標準”和美國“ATSC數(shù)字電視標準”的主要區(qū)別如下：
(1)方形像素：在ATSC標準中采納了“方形像素”(Square Picture Eelements),因為它們更加適合于計算機；而DVB標準最初沒有采納，最近也采納了。此外，范圍廣泛的視頻圖像格式也被DVB采納，而ATSC對此則不作強制性規(guī)定。
(2)系統(tǒng)層和視頻編碼：DVB和ATSC標準都采納MPEG-2標準的系統(tǒng)層和視頻編碼，但是，由于MPEG-2標準并未對視頻算法作詳細規(guī)定，因而實施方案可以不同，與兩個標準都無關(guān)。
(3)音頻編碼：DVB標準采納了MPEG-2的音頻壓縮算法；而ATSC標準則采納了AC-3的音頻壓縮算法。
(4)信道編碼：兩者的擾碼器(Radomizers)采用不同的多項式；兩者的里德—所羅門前向糾錯(FEC)編碼采用不同的冗余度，DVB標準用16B，而ATSC標準用功20B；兩者的交織過程(Interleaving)不同；
在DVB標準中網(wǎng)格編碼(Trellix coding)有可選的不同速率，而在ATSC標準中地面廣播采用固定的2/3速率的網(wǎng)格編碼，有線電視則不需采用網(wǎng)格編碼。
(5)調(diào)制技術(shù)：衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中DVB標準采用QPSK，而ATSC標準不涉及衛(wèi)星廣播。有線電視系統(tǒng)中DVB標準采用任選的16/32/64QAM，而ATSC標準采用16VSB，兩者完全不同。地面廣播系統(tǒng)中DVB標準采用具有QPSK、16QAM或64QAM的COFDM(2K個或8K個載波)；而ATSC標準采用8VSB。
6 ,三種數(shù)字地面廣播系統(tǒng)的比較
ISDB-T和歐洲的DVB-T非常類似,可以說是經(jīng)修改的歐洲方案,傳輸方案仍是COFDM,使用的編碼方式相同,調(diào)制方法也相同,也分為2K和8K兩種模式。因為日本電視射頻帶寬為6MHz,所以載波數(shù)、載波間隔有所差別。
同時傳送多種級別的圖像(HDTV、SDTV、LDTV)，傳送多套節(jié)目，同時進行圖像 、聲音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這些都是數(shù)字電視的共同優(yōu)點，對美、歐、日三種制式均適用。而抗多徑能力強，可分層，可移動接收，可組成單頻網(wǎng)則是OFDM 的優(yōu)點，也是歐洲、日本制式的共同優(yōu)點。根據(jù)分層和窄帶接收同時實現(xiàn)固定接收、移動接收和便攜接收，則僅是日本制式的特點。與DVB-T相比,ISDB-T增加了部分接收和分層傳輸功能。
所謂部分接收是指系統(tǒng)將整個６ＭＨz帶寬分為13段，每段423kＨz，主要解決窄帶和寬帶業(yè)務(wù)的同時接收問題，其接收機可以接收６ＭＨz全帶寬，也可以接收頻帶中心的那一段的窄帶423kＨz信號。前者主要用于固定和車載移動接收，而后者則主要用于小型便攜接收機，但由于帶寬較窄，接收條件差，實際只能用于音頻廣播和數(shù)據(jù)。這樣一來就有可能不必再有單獨的數(shù)字廣播(DVB)。但這對于電臺和電視臺分別運營的情況，又提出了新的問題。
所謂分層是指對不同段的糾錯和調(diào)制方式進行不同的設(shè)置，以針對不同重要程度的信息和不同接收條件和不同接收區(qū)域。該系統(tǒng)一共分成四層，如Ａ層可具有最高的可靠性，用來傳送解碼必須的重要信息，而其他各層則可安排不同的保護率以適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)。
7, DVB、ATSC和ISDB成員近況
據(jù)最新網(wǎng)絡(luò)資信，DVB成員已經(jīng)達到265個(來自35個國家和地區(qū))，主要集中在歐洲并遍及世界各地，我國的廣播科學(xué)研究院和TCL電子集團也在其中。ATSC成員30個，其中有美國國內(nèi)成員20個、來自阿根廷、法國、韓國等7個國家的成員10個，我國的廣播科學(xué)研究院也參加了ATSC組織。ISDB籌劃指導(dǎo)委員會委員17個，其他成員23個，其成員都是日本國內(nèi)的電子公司和廣播機構(gòu)。
由三個數(shù)字電視標準的成員數(shù)量及分布情況，可以看出DVB 標準的發(fā)展最快，普及范圍最大。
8,小結(jié)
由于模擬電視三種標準(及其許多子標準)的分隔，在各大洲之間、各國之間造成了很多障礙，使全世界的消費者為模擬電視標準的多樣性付出了高昂的代價。目前，全世界的數(shù)字電視專家正在從中吸取教訓(xùn)、清理障礙、力求改變這種現(xiàn)狀?？梢灶A(yù)言在不遠的將來ATSC、DVB、ISDB等數(shù)字電視標準都將不覆存在，取而代之的是統(tǒng)一的國際數(shù)字電視標準。
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