數(shù)字電視技術(shù)考試基本知識(shí)

數(shù)字電視技術(shù)考試基本知識(shí)數(shù)字電視技術(shù)考試基本知識(shí)數(shù)字電視技術(shù)考試基本知識(shí)數(shù)字電視技術(shù)考試基本知識(shí)編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編: 第一章數(shù)字電視概述數(shù)字點(diǎn)數(shù)廣播系統(tǒng)由：信源編碼、多路復(fù)用、信道編碼、調(diào)制、信道和接收機(jī)組成。信源編碼是對(duì)視頻、音頻、數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮編碼的過程。是為了提高數(shù)字通信傳輸?shù)目煽啃浴Ｕ{(diào)制是為了提高頻譜利用率。多路復(fù)用是將視頻、音頻、和數(shù)據(jù)等各種媒體流按照一定的方法復(fù)用成一個(gè)節(jié)目的數(shù)據(jù)流，將多個(gè)節(jié)目的數(shù)據(jù)流再復(fù)用成單一的數(shù)據(jù)流的過程。數(shù)字電視分為標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視（SDTV）和高清晰度電視（HDTV）。傳輸速率有信息傳輸速率（數(shù)碼率）和碼元傳輸速率（傳碼率）。其中碼元進(jìn)制M與二進(jìn)制碼元位數(shù)m關(guān)系：。數(shù)碼率越高，占用頻帶就越寬。誤比特率也稱信息差錯(cuò)率或比特差錯(cuò)率，是指?jìng)麇e(cuò)信息的比特?cái)?shù)與所傳輸?shù)目傂畔⒈忍財(cái)?shù)之比值。頻帶利用率是衡量數(shù)字傳輸系統(tǒng)有效性的一個(gè)重要指標(biāo)。它表示在單位時(shí)間、單位頻帶內(nèi)傳輸信息的多少，即單位頻帶內(nèi)所能實(shí)現(xiàn)的數(shù)碼率，單位為比特/秒赫茲，用符號(hào)b/(s·Hz)表示。香農(nóng)公式：其中：為信噪比，B為信道傳輸頻帶寬度。 第二章信源編碼熵編碼是一類無損編碼，其基本原理是對(duì)信源中出現(xiàn)概率大的符號(hào)賦予短碼，對(duì)出現(xiàn)概率小的符號(hào)賦予長(zhǎng)碼，從而在統(tǒng)計(jì)上獲得較短的平均碼長(zhǎng)?；趫D像的統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的基本方法就是預(yù)測(cè)編碼。它利用圖像信號(hào)的空間或時(shí)間相關(guān)性，用已傳輸?shù)南袼貙?duì)當(dāng)前的像素進(jìn)行預(yù)測(cè)，然后對(duì)預(yù)測(cè)值與真實(shí)值的差—預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行編碼處理和傳輸。變換編碼是將空間域里描述的圖像經(jīng)過某種變換，在變換域中進(jìn)行描述，即將圖像能量在空間域的分散分布變?yōu)樵谧儞Q域的相對(duì)集中分布。DCT64個(gè)變換系數(shù)中包括1個(gè)代表直流分量的“DC系數(shù)”和63個(gè)代表交流分量的“AC系數(shù)”。對(duì)游程的長(zhǎng)度進(jìn)行游程編碼。游程編碼的方法是將掃描得到的一維序列轉(zhuǎn)換為一個(gè)由二元數(shù)組（run,level）組成的數(shù)字序列。靜止圖像編碼是指對(duì)單幅圖像的編碼，其主要編碼方法是DPCM（差值脈沖編碼）和變換編碼。量化：左上角量化間隔小而右下角量化間隔大，這是因?yàn)閳D像的低頻分量最重要，量化間隔小，量化誤差也小，精度高；圖像的高頻分量只影響圖像的細(xì)節(jié)，精度要求可以低一些，量化間隔可以大一些。活動(dòng)圖像信號(hào)就是電視信號(hào)，編碼要求實(shí)時(shí)和高效。圖像編碼的應(yīng)用層次：1標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視：采用ISOMPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，約5Mb/s；2會(huì)議電視：采用ITU-TH.261建議，屬中，低速碼率的圖像壓縮，約384kb/s；3:高清晰度電視：ISOMPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，約20Mb/s；活動(dòng)圖像的壓縮編碼利用每幅圖像內(nèi)部的相關(guān)性進(jìn)行幀內(nèi)壓縮編碼，有變換編碼和預(yù)測(cè)編碼兩種基本類型；還利用相鄰幀之間的相關(guān)性進(jìn)行幀間壓縮編碼，主要是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)和混合編碼?；旌暇幋a是將變換編碼和預(yù)測(cè)編碼組合在一起，通常用DCT等變換進(jìn)行空間冗余度的壓縮，用幀間預(yù)測(cè)或運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)進(jìn)行時(shí)間冗余度的壓縮。視頻結(jié)構(gòu)包括：視頻序列、圖像組、圖像、像條、宏塊和像塊。圖像可以分為三種編碼圖像I、P和B。I幀只利用本幀信息；P幀由過去的I幀或P幀采用有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)進(jìn)行更有效的編碼；B幀既需要過去的圖像幀（I或P幀），也需要后來的圖像幀（P幀）進(jìn)行有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)碾p向預(yù)測(cè)。傳輸碼流中編碼圖像的順序稱為編碼順序；在解碼輸出端重建圖像的順序?yàn)轱@示順序。MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)分：類和級(jí)級(jí)有：1低級(jí)LL(4Mb/s)。2主級(jí)ML(20Mb/s)。3高1440級(jí)H14L（80Mb/s）。4高級(jí)HL(100Mb/s)。類有：1簡(jiǎn)單類SP。2主類MP。3信噪比可分級(jí)類SNRP4空間可分級(jí)類SSP。5高類HP。MP@ML標(biāo)準(zhǔn)清晰度數(shù)字電視(15Mb/s)；MP@HL高清晰度數(shù)字電視(80Mb/s)。人耳可以聽到頻率在20Hz~20kHz之間的聲波，這種聲波被稱為音頻信號(hào)。主要分三種：1語音：200Hz~3.4KHz;2音樂音：20Hz~20KHz;3效果音：如自然現(xiàn)象產(chǎn)生的聲音。人耳的掩蔽效應(yīng)是指一個(gè)較強(qiáng)聲音的存在掩蔽了另一個(gè)較弱聲音的存在。主要表現(xiàn)為頻域掩蔽效應(yīng)和時(shí)間掩蔽效應(yīng)。人對(duì)各種頻率可聽見的最小聲級(jí)叫做絕對(duì)可聽域，也稱為靜聽閾。時(shí)間掩蔽效應(yīng)分為前掩蔽（弱音在強(qiáng)音之前）、同期掩蔽（弱音和強(qiáng)音同時(shí)存在）和后掩蔽（弱音在強(qiáng)音之后）。濾波器組由具有特殊相位關(guān)系和相等帶寬（750Hz）的多相濾波器構(gòu)成，其作用是將時(shí)域中的寬帶PCM信號(hào)變?yōu)?2個(gè)750Hz窄帶的子頻帶。杜比AC-3規(guī)定的取樣頻率為48kHz。每個(gè)音頻節(jié)目最多可有6個(gè)音頻信道，分別是：中心、左、右、左環(huán)繞、右環(huán)繞和低頻增強(qiáng)。作用：使噪聲處在距音頻信號(hào)頻率分量很近的頻率上，就很容易被音頻信號(hào)所遮蓋。當(dāng)沒有音頻信號(hào)掩蔽時(shí)，杜比就集中力量降低或消除編碼的噪聲。 第三章多路復(fù)用多路復(fù)用分為節(jié)目復(fù)用和系統(tǒng)復(fù)用兩種。節(jié)目復(fù)用是將一路數(shù)字電視節(jié)目的視頻、音頻和數(shù)據(jù)等各種媒體流按照一定的方法時(shí)復(fù)用成一個(gè)單一的數(shù)據(jù)流。系統(tǒng)復(fù)用是將各路數(shù)字電視節(jié)目的數(shù)據(jù)流進(jìn)行再復(fù)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)目間的動(dòng)態(tài)帶寬分配，并提供各種增值業(yè)務(wù)。TS數(shù)據(jù)包固定為188B。幾種節(jié)目特定信息PSI：1節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT：它給出每一個(gè)節(jié)目對(duì)應(yīng)的PMT的PID，還給出NIT的PID本身的PID為0x0000。2條件接受表CAT：給出條件接收系統(tǒng)的有關(guān)信息，PID為0x0001。3節(jié)目映射表PMT：給出一個(gè)節(jié)目?jī)?nèi)各種媒體流的PID及該節(jié)目的解碼時(shí)鐘。4網(wǎng)絡(luò)信息表NIT：給出物理傳輸網(wǎng)絡(luò)的有關(guān)信息。（5傳送流描述表TSDT：PID為0x0002）PSI和TS流之間的基本關(guān)系：每個(gè)TS流必須有一個(gè)完整有效的節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT），節(jié)目關(guān)聯(lián)表中給出了節(jié)目好和此節(jié)目的節(jié)目映射表(PMT)位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在映射為一個(gè)TS包之前，PAT可能被分為255個(gè)分段，每個(gè)分段包含有整個(gè)PAT的一部分。將一路數(shù)字電視節(jié)目的視頻PES包、音頻PES包和其他輔助數(shù)據(jù)（包括一些增值業(yè)務(wù)）的PES包按一定的比率復(fù)用成一路節(jié)目的TS(或PS)流成為節(jié)目復(fù)用。節(jié)目時(shí)鐘參考PCR修正：PCR是編碼系統(tǒng)時(shí)鐘的采樣值。PCR時(shí)序信息是將系統(tǒng)時(shí)間頻率27MHz的1/300（等于90kHz）編碼33位碼并加上9位余數(shù)。PCR指示PCR_base的最后一個(gè)字節(jié)預(yù)定到達(dá)目標(biāo)解碼器的時(shí)間。 第四章信道編碼信道中的噪聲分為加性噪聲和乘性噪聲。就噪聲引發(fā)差錯(cuò)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律而言，可分為隨機(jī)差錯(cuò)信道和突發(fā)差錯(cuò)信道兩類。信道編碼是指糾錯(cuò)編碼，是為提高數(shù)字通信傳輸?shù)目煽啃远扇〉拇胧?。?duì)于分組碼，最小碼距dmin與碼的糾錯(cuò)和檢錯(cuò)能力之間具有如下關(guān)系：在一個(gè)碼組集合中，如果碼組間的最小碼距滿足，則該碼集中的碼組可以檢測(cè)e位錯(cuò)碼；如果滿足，則可以糾正t位錯(cuò)碼；如果滿足，則可以糾正t位錯(cuò)碼，同時(shí)具有檢測(cè)e位錯(cuò)碼的能力。BCH碼的碼長(zhǎng)n與監(jiān)督位、糾錯(cuò)能力之間的關(guān)系如下：對(duì)任意正整數(shù)m和t，t<m/2,必存在一個(gè)碼長(zhǎng)，監(jiān)督位不多于mt位，能糾正所有小于或等于t位隨機(jī)錯(cuò)誤的二進(jìn)制本原BCH碼。在DVB中，每8個(gè)TS數(shù)據(jù)包將移位寄存器初始化一次，初始值設(shè)置為100101010000000每8個(gè)TS包的第一個(gè)TS數(shù)據(jù)包的同步字節(jié)進(jìn)行比特翻轉(zhuǎn)，從47H翻轉(zhuǎn)到B8H。RS編碼在（n,k）RS碼中，輸入信號(hào)每k·m比特為一碼字，每個(gè)碼元由m比特組成，因此一個(gè)碼字共包括k個(gè)碼元。一個(gè)能糾正t個(gè)碼元錯(cuò)誤的RS碼的主要參數(shù)如下：1字長(zhǎng)碼元或比特。2監(jiān)督碼元數(shù)n-k=2t碼元或m·2t比特。 3最小碼距碼元或m·(2t+1)比特。交織的作用是減小信道中錯(cuò)誤的相關(guān)性，把長(zhǎng)突發(fā)錯(cuò)誤離散成為短突發(fā)錯(cuò)誤或隨機(jī)錯(cuò)誤。交織深度越大，則離散程度越高。交織包括分組交織和卷積交織。DVB采用的是卷積交織。 第五章調(diào)制技術(shù)對(duì)于8MHz帶寬的電視頻道，均勻安排以個(gè)子載波，r值可取11或13，即N為2048或8192，可簡(jiǎn)稱為2k（載波）模式和8k模式。理論上，相鄰載波間隔分別為3906Hz或976.5Hz。正交頻分復(fù)用OFDM利用數(shù)據(jù)并行傳輸和頻譜重疊的頻分復(fù)用技術(shù)來抗脈沖干擾和多徑衰減，同時(shí)實(shí)現(xiàn)頻帶的充分利用。正弦和余弦信號(hào)的正交性：只當(dāng)兩個(gè)同頻率、同相位的正弦或余弦信號(hào)相乘并在△w的一個(gè)周期T內(nèi)積分時(shí)，積分值才不等于0，其他各路信號(hào)相乘后的積分值均等于0。移動(dòng)接收采用2k模式單頻網(wǎng)采用8k模式 第六章數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)目前數(shù)字電視廣播有三個(gè)相對(duì)成熟的標(biāo)準(zhǔn)制式：歐洲的DVB、美國(guó)的ATSC和日本的ISDB。歐洲的DVB制式應(yīng)用最廣泛、最靈活。DVB制式主要包括：1、數(shù)字衛(wèi)星電視（DVB-S）（采用QPSK四相相移鍵控調(diào)制方式）；2、數(shù)字有線電視（DVB-C）（采用QAM正交幅度調(diào)制方式）；3、數(shù)字地面廣播電視（DVB-T）（采用COFDM多載波頻分復(fù)用技術(shù)）。這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的信源編碼方式都是MPEG-2的復(fù)用數(shù)據(jù)包，規(guī)定視頻采用MPEG-2編碼，音頻采用MPEG-1Audio層Ⅱ編碼標(biāo)準(zhǔn)。ATSC標(biāo)準(zhǔn)視頻壓縮采用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，音頻壓縮采用ATSC標(biāo)準(zhǔn)A/52，節(jié)目復(fù)用遵循MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。在地面電視廣播系統(tǒng)中，采用網(wǎng)格編碼8電平殘留邊帶（8-VSB）調(diào)制方式，在6MHz頻帶內(nèi)可傳送一路HDTV，其傳輸比特率為19.39Mb/s。在有限電視網(wǎng)中采用16-VSB調(diào)制,在6MHz頻帶內(nèi)可傳送一路HDTV，其傳輸比特率為38.78Mb/s。VSB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)幀分成兩個(gè)數(shù)據(jù)場(chǎng)，每場(chǎng)又有313個(gè)數(shù)據(jù)段。每場(chǎng)第一個(gè)數(shù)據(jù)段是數(shù)據(jù)場(chǎng)同步。VSB頻譜：在6MHz帶寬內(nèi)，過渡段各310kHz,3dB帶寬為6-0.31*2=5.38MHzMPEG-2傳送復(fù)用器輸出的TS流是固定長(zhǎng)度（188B）的數(shù)據(jù)包，其中第一個(gè)字節(jié)是同步字節(jié)Sync(47H)。有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的特點(diǎn)包括：1傳輸信道的帶寬窄（8MHz）；2信號(hào)電平高，接收端最小輸入信號(hào)在100mVp-p以上；3傳輸信道質(zhì)量好，光纜和電纜內(nèi)的信號(hào)不易收到外來干擾。在卷積交織器后沒有級(jí)聯(lián)的卷積編碼，即只有外編碼而無內(nèi)編碼。DVB-T系統(tǒng)中的導(dǎo)頻分為連續(xù)導(dǎo)頻和散布導(dǎo)頻，連續(xù)導(dǎo)頻向接收機(jī)提供同步和相位誤差估值信息。散布導(dǎo)頻的作用是提供頻率選擇性衰落、時(shí)間選擇性衰落和干擾的變化動(dòng)態(tài)等信道特性信息，便于接收機(jī)迅速進(jìn)行動(dòng)態(tài)信道均衡。(特殊導(dǎo)頻TPS用于傳輸保護(hù)間隔長(zhǎng)度、調(diào)制方式等的系統(tǒng)參數(shù)。)前向糾錯(cuò)編碼由外碼（BCH碼）和內(nèi)碼（LDPC）級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。交織有符號(hào)交織、頻域交織和卷積交織。頻域交織僅適用于多載波模式（c=3780），目的是將調(diào)制星座點(diǎn)符號(hào)映射到幀體包含的3780個(gè)有效子載波上。復(fù)幀的四層結(jié)構(gòu)：信號(hào)幀、超幀、分幀、和日幀。超幀（時(shí)間長(zhǎng)度定義為125ms,8個(gè)超幀為1s）、分幀(分幀長(zhǎng)度為1min，包含480個(gè)超幀)和日幀（由1440個(gè)分幀構(gòu)成，時(shí)間為24h）。信號(hào)幀是系統(tǒng)幀結(jié)構(gòu)的基本單元，一個(gè)信號(hào)幀由幀頭和幀體兩部分時(shí)域信號(hào)組成。幀體部分包含36個(gè)符號(hào)的系統(tǒng)信息和3744個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)，共3780個(gè)符號(hào)。幀頭的長(zhǎng)度有三種選項(xiàng)。數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)凈荷數(shù)據(jù)率簡(jiǎn)稱凈碼率，以下三個(gè)方面影響凈碼率：1前向糾錯(cuò)（減少凈碼率）。2星座圖映射（增加凈碼率）。3符號(hào)幀形成（減少凈碼率）。我國(guó)地面標(biāo)準(zhǔn)傳輸凈碼率：其中：CRFEC（前向糾錯(cuò)編碼效率）：因是外編碼效率與內(nèi)編碼效率之積CRRS*CRI。我國(guó)地面數(shù)字點(diǎn)數(shù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)為0.4、0.6、0.8三種碼率，精確值分別為3008/7488、4512/7488、6016/7488。b（調(diào)制映射關(guān)系）：表示每個(gè)載波可攜帶多少個(gè)比特信息，4QAM-MR調(diào)制為1b，4QAM調(diào)制和QPSK調(diào)制為2b，16QAM調(diào)制為4b，32QAM調(diào)制為5b，64QAM調(diào)制為6b。（有效的數(shù)據(jù)周期）：指示一個(gè)符號(hào)中有效數(shù)據(jù)占用的時(shí)間長(zhǎng)度；（符號(hào)周期）：指示一個(gè)符號(hào)占用的時(shí)間長(zhǎng)度；：有效數(shù)據(jù)比例；（符號(hào)率）：指系統(tǒng)的傳輸符號(hào)率。有效符號(hào)率=。DVB-T凈碼率在8k模式中，=6048/6817=0.887，2k模式中=1512/1705=0.887。表示加入保護(hù)間隔后產(chǎn)生的有效數(shù)據(jù)比例。對(duì)于保護(hù)間隔為1/4、1/8、1/16、1/32，分別對(duì)應(yīng)4/5、8/9、16/17、32/33。 附錄A波長(zhǎng)在380~780nm范圍內(nèi)的電磁波能夠使人眼長(zhǎng)生顏色感覺，稱為可見光。由不同光譜混合出相同色光的現(xiàn)象叫同色異譜。在彩色電視系統(tǒng)中，用標(biāo)準(zhǔn)白光作為照明光源。常用標(biāo)準(zhǔn)白光：A、B、C、D和E共5種。絕對(duì)黑體的溫度越高，輻射的光譜中藍(lán)色成分越多，紅色成分越少。標(biāo)準(zhǔn)光源的可見光譜與某溫度的絕對(duì)黑體輻射的可見光譜相同或相近時(shí)，絕對(duì)黑體的溫度稱為該光源的色溫。人眼最敏感的光波長(zhǎng)為555nm，顏色是草綠色。人眼視網(wǎng)膜上有大量的光敏細(xì)胞，按形狀分為桿狀細(xì)胞和錐狀細(xì)胞。分辨力是指人眼在觀看景物時(shí)對(duì)細(xì)節(jié)的分辨能力。分辨力在很大程度上取決于景物細(xì)節(jié)的亮度和對(duì)比度。人眼對(duì)彩色細(xì)節(jié)的分辨力比對(duì)黑白細(xì)節(jié)的分辨力低。在彩色電視系統(tǒng)中傳送彩色圖像時(shí)，只傳送黑白圖像細(xì)節(jié)，而不傳送彩色細(xì)節(jié)，這樣可減少色信號(hào)的帶寬，這就是大面積著色原理的依據(jù)。人眼的亮度感覺總是滯后于實(shí)際亮度的，這一特性稱為視覺惰性或視覺暫留。不引起閃爍感覺的最低重復(fù)頻率，稱為臨界閃爍頻率。彩色的三要素：亮度、色調(diào)和飽和度在彩色電視中，選用了紅、綠、藍(lán)作為三基色。亮度反映光的明亮程度；色調(diào)反映彩色的類別