三種數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的比較

1、三種數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的比較1、引言眾所周知，模擬電視有 NTSC、PAL和SECAM三種標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)。美國的標(biāo)準(zhǔn)是ATSC （Advanced Television SystemCommittee先進(jìn)電視制式委員會）；歐洲的標(biāo)準(zhǔn)是 DVB （Digital Video Broadcasting數(shù)字視頻廣播）綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播）日本的標(biāo)準(zhǔn)是 ISDB ( Integrated Services Digital Broadcasting現(xiàn)在，數(shù)字電視尚無統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)，本文就現(xiàn)行的三種數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)分別予以介紹，并在技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)及

2、特點等方面進(jìn)行比較。2、ATSC標(biāo)準(zhǔn)圖1 ATSC層緒構(gòu)ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)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？捎肕PEG-2圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn) 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(biāo) 準(zhǔn)也包含適合有線電視系統(tǒng)高數(shù)據(jù)率的16VSB模式，可

3、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(dān)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(biāo)準(zhǔn)清晰度電視）。上面兩層還確定 ATSC 標(biāo)準(zhǔn)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。HDTV , 1920像素（H） X1080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；HDTV , 1280像素（H ） X720像素（V）,寬高比16 : 9，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/ 逐行

4、掃描制，幀頻 24Hz/ 逐行掃描制；SDTV，704像素（H） X480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；SDTV，640像素（H） X480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 1920X 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

5、X 480 圖像格式與計算機(jī)的 VGA 格式相同，保證了與計算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，這是因為美國有線電視業(yè)在ATSC DTV 標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)， 此標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)了美國有線工業(yè)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)化和 ATSC DTV 的標(biāo)準(zhǔn)。 另外， 這些有線標(biāo)準(zhǔn)包括 反映現(xiàn)

6、行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。 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 X 288格式，適應(yīng) 必要的窗口設(shè)置?；?50Hz 版本的 ATSC DTV 標(biāo)準(zhǔn)使采用幀頻為 50Hz 的國家更易于使用。3 、 DVB 標(biāo)準(zhǔn)3.1 DVB 廣播傳輸系統(tǒng)DVB 數(shù)字廣播傳輸系統(tǒng)利用了

7、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(biāo)準(zhǔn)中：DVB-S、DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS 和 DVB-MC。 DVB-S (ETS 300 421 )數(shù)字衛(wèi)星直播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)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(jī)后由衛(wèi)星機(jī)頂盒處理， 輸出現(xiàn)有模擬電視機(jī)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MPML (主類主級)格式時，用戶 端達(dá)到 CCIR601 演播室質(zhì)量的碼率為

8、 9Mb/s ，達(dá)到 PAL 質(zhì)量的碼率為 5Mb/s 。一個 54MHz 轉(zhuǎn)達(dá)發(fā)器 傳送速率可達(dá) 68Mb/s ，并可供多套節(jié)目復(fù)用。在 DVB-S 標(biāo)準(zhǔn)公布之后， 幾乎所有的衛(wèi)星直播數(shù)字電視均采用該標(biāo)準(zhǔn)， 包括美國的 Echostar 等。我 國也選用了 DVB-S 標(biāo)準(zhǔn)。 DVB-C (ETS 300 429 ) 數(shù)字有線廣播電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)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

9、面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機(jī)頂盒。 DVB-T(ETS 300 744)數(shù)字地面廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)這是最復(fù)雜的 DVB 傳輸系統(tǒng)。 地面數(shù)字發(fā)射的傳輸容量， 在理論上大致與有線電視系統(tǒng)相當(dāng)， 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。 DVB-SMATV ( ETS 300 473 )數(shù)字 SMATV (衛(wèi)星共用天線電視)廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 該標(biāo)準(zhǔn)是在 DVB-S 和 DVB-C 基礎(chǔ)上制定的 DVB-MS (ETS 300 748 )高于 10GHz 的數(shù)字廣播 MMDS 分配系

10、統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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 MMDS 頻率變換器就可接收 DVB-MS 信號。 DVB-MC (ETS 300 749 )低于 10GHz 的數(shù)字廣播 MMDS 分配系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)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 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(biāo)等信息

11、。適用于此類基帶附加信息系統(tǒng)的 DVB 標(biāo)準(zhǔn)包括： DVB-SI 、DVB-TXT 和 DVB-SUB DVB-SI (ETS 300 468 ) 數(shù)字廣播業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)該標(biāo)準(zhǔn)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)。 DVB-TXT (ETS 300 472 ) 數(shù)字圖文廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：該標(biāo)準(zhǔn)用于固定格式圖文電視的傳送。 DVB-SUB (ETS 300 743 )數(shù)字廣播字幕系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：該標(biāo)準(zhǔn)用于字幕及圖標(biāo)(臺標(biāo)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，

12、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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)有： DVB NIP 、DVB-RCC 和 DVB-RCTDVB-NIP( ETS 300 802）DVB 交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)獨立協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)DVB-RCC( ETS 300 800） CATV 系統(tǒng) DVB 反傳信道標(biāo)準(zhǔn)DVB-RCT( ETS 300 801） PSTN/ISDN 的 DVB 反傳信道標(biāo)準(zhǔn)3.4 DVB 條件接收及接口表準(zhǔn)DVB 數(shù)字廣播系統(tǒng)中有些業(yè)務(wù)傳送的是加擾的

13、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(jī)）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(kuò)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(biāo)準(zhǔn)包括： DVB-CI 、DVB-PDH 、DVB-SDH 、 DVB-ATM 、DVB-PI 和 DVB-IRDI 。 DVB-CI （EN 50221 ） 條件接收及其它應(yīng)用的通用接口標(biāo)準(zhǔn)條件接收可確

14、定哪些數(shù)字接收機(jī)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。DVB-PDH(ETS 300 813）PDHDVB-SDH(ETS 300 814）SDHDVB-ATM( ETS 300 815）ATM DVB-PI (EN 50083 9 ) CATV/S DVB-IPDI ( EN 50201 ) DVB-IRD準(zhǔn)同步數(shù)字系列）網(wǎng)絡(luò) DVB 接口標(biāo)準(zhǔn) （同步數(shù)字系列）網(wǎng)絡(luò) DVB 接口標(biāo)準(zhǔn) 網(wǎng)絡(luò) DVB 接口標(biāo)準(zhǔn)MATV 前端及類似的專業(yè)設(shè)備接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)4 、 ISDB 標(biāo)準(zhǔn)ISDB 是日本的 DIBEG （ Digital Broad

15、casting Experts Group數(shù)字廣播專家組）制訂的數(shù)字廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，它利用一種已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)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)送岀去。ISDB具有柔軟性、擴(kuò)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。E 2 LSDB基本結(jié)構(gòu)5、,DVB與ATSC的比較歐洲“DVB標(biāo)準(zhǔn)”和美國“ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)”的主要區(qū)別如下:（1 ）方形像素：在 ATSC標(biāo)準(zhǔn)中采納了 方形像素” （Square Picture Eelements）,因為它們更加適合于計算機(jī)；而DVB標(biāo)準(zhǔn)最初

16、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(qiáng)制性規(guī)定。（2 ）系統(tǒng)層和視頻編碼：DVB和ATSC標(biāo)準(zhǔn)都采納MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)層和視頻編碼，但是，由于MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)并未對視頻算法作詳細(xì)規(guī)定，因而實施方案可以不同，與兩個標(biāo)準(zhǔn)都無關(guān)。（3 ）音頻編碼：DVB標(biāo)準(zhǔn)采納了 MPEG-2的音頻壓縮算法；而ATSC標(biāo)準(zhǔn)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；兩者的里德一所羅門前向糾錯（FEC）編碼采用不同的冗余度，DVB標(biāo)準(zhǔn)用16B，而ATSC標(biāo)準(zhǔn)用功20B ;兩者的交織過程（Interleav

17、ing） 不 同;在DVB標(biāo)準(zhǔn)中網(wǎng)格編碼（Trellix coding ）有可選的不同速率，而在 ATSC標(biāo)準(zhǔn)中地面廣播采用固定 的2/3速率的網(wǎng)格編碼，有線電視則不需米用網(wǎng)格編碼。（5 ）調(diào)制技術(shù)：衛(wèi)星廣播系統(tǒng)中 DVB標(biāo)準(zhǔn)采用QPSK，而ATSC標(biāo)準(zhǔn)不涉及衛(wèi)星廣播。有線電視系統(tǒng)中DVB標(biāo)準(zhǔn)采用任選的16/32/64QAM,而ATSC標(biāo)準(zhǔn)采用16VSB ,兩者完全不同。地面廣播系統(tǒng)中 DVB標(biāo)準(zhǔn)采用具有QPSK、16QAM或64QAM的COFDM （2K個或8K個載波）；而ATSC標(biāo)準(zhǔn)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

18、，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。ISDB-T 與DVB-T、 ATV的比較如表1所示。表1三種數(shù)字地面廣播系統(tǒng)的比較日本ISDB-T歐洲D(zhuǎn)VB-T美國 ATSC ATV帶寬5.6M Hz,432kHz6.6,7.6MHz5.6MHz調(diào)制COFDMCOFDM8VSB載頻調(diào)制DQPSK、16QAM、64QAMQPSK、16QAM、64QAM8VSB載頻數(shù)5.6MHz:1045 行（2K 模式） 5617 行（8K 模式）432kHz:109行（2K模式）433行（8K模式）170

19、5行（2K模式）6817行（8K模式）單載頻糾錯卷積（1/2,2/3,3/4,5/6,7/8）+RS（204,188）2/3 格碼 + RS（207,187）多工方式MPEG-2系統(tǒng)MPEG-2系統(tǒng)MPEG-2系統(tǒng)編碼MPEG-2編碼MPEG-2編碼MPEG-2編碼（聲音為AC-3 ）信息碼率5.6MHz:3.68Mb/s21.46Mb/s432kHz:283kb/s1.65Mb/s4.35Mb/s31.67Mb/s19.39Mb/s移動接收可以困難（有條件的可以）不可以同時傳送多種級別的圖像（ HDTV 、SDTV 、LDTV ），傳送多套節(jié)目，同時進(jìn)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(qiáng)，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423k H z，主要解決窄帶和寬帶業(yè)務(wù)的同時接收問題，其接收機(jī)可以接收6MHz全帶寬，也可以接收頻帶中心的那一段的窄帶423k H z信號。前者主要用于固定和車載移動接收，而后