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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字處理及圖像壓縮技術(shù)等高科技迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)電視走進(jìn)了數(shù)字電視的新時(shí)期。（數(shù)字電視—指從節(jié)目攝制、制作、編輯、存儲、發(fā)射、傳輸，到信號接收、處理、顯示等全過程完全數(shù)字化的電視系統(tǒng)。） 伴隨著電視廣播的全面數(shù)字化和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字電視信號不僅可由“機(jī)頂盒+電視機(jī)”的模式接收，而且也可以在PC機(jī)上直接收看。 本文闡述和分析了用PC機(jī)接收數(shù)字電視信號的實(shí)際意義和發(fā)展趨勢，并給出一個(gè)基于PC機(jī)的數(shù)字電視接收系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。 1.國外主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及我國數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 1.1 國外數(shù)字電視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 目前國際上數(shù)字電視主要有三種標(biāo)準(zhǔn)： 1）歐洲ETSI的DVB（DigitalVideoBroADCasting數(shù)字視頻廣播）； DVB是將數(shù)字視頻、音頻和多媒體數(shù)據(jù)信號編碼為MPEG-2視頻、音頻及多媒體信號，經(jīng)過復(fù)用為信源輸出信號�？煞謩e饋送至DVB-S/C/T信道。DVB家族三成員： 1、用于衛(wèi)星數(shù)字電視廣播的DVB-S 衛(wèi)星信道的特點(diǎn)是：可用頻帶寬、功率受限、干擾大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信號調(diào)制方式，并要求有較強(qiáng)的信號糾錯能力，對帶寬要求不是特別高。因此DVB-S采用前向糾錯(FEC)(包括Viterbi編碼、交織、RS編碼及加擾等電路)、正交移相鍵控(QPSK)調(diào)制的信道處理方式，然后發(fā)送給衛(wèi)星鏈路；接收時(shí)進(jìn)行相反的處理。DVB-S標(biāo)準(zhǔn)已為全球所認(rèn)同。 2、用于有線(同軸電纜)數(shù)字電視廣播的DVB-C 有線信道的特點(diǎn)是：信噪比高、頻帶資源窄、存在回波和非線性失真。這就要求DVB-C采用帶寬窄、頻帶利用率高、抗干擾能力較強(qiáng)的調(diào)制方式。同時(shí)，由于信道信噪比高、誤碼率較低，對糾錯能力要求不很高，因此,DVB-C的信道部分采用RS碼、卷積碼交織和正交幅度調(diào)制(QAM)技術(shù)。DVB-C為歐洲、澳大利亞、北美、南美等一些國家接受。 3、用于地面數(shù)字電視廣播的DVB-T 地面廣播的特點(diǎn)是：地形復(fù)雜、存在時(shí)變衰落和多徑干擾、信噪比較低，而且要支持移動接收。因此，DVB-T采用前向糾錯(FEC)(包括內(nèi)碼交織、內(nèi)碼Viterbi編碼、外碼交織、外碼RS編碼)和能有效消除多徑干擾的正交頻分復(fù)用(COFDM)以及格雷碼映射4/16/64QAM調(diào)制等技術(shù)進(jìn)行信道處理。然后在原來用于模擬的6MHz、7MHz和8MHz頻帶內(nèi)發(fā)送數(shù)字電視節(jié)目。DVB-T發(fā)送的比特率是可變的。數(shù)字電視地面廣播DVB-T已在歐洲、澳大利亞、新加坡進(jìn)行了廣泛的測試試驗(yàn)并得到認(rèn)可。 2)日本DiBEG的ISDB-T（IntegratedServicesDigitalBroadcasting綜合業(yè)務(wù)數(shù)字廣播），源于DVB； 3)美國先進(jìn)電視委員會ATSC（AdvancedTelevisionSystemCommittee先進(jìn)電視制式委員會）的DTV。 ATSC的DTV是一種地面數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，與DVB-T形成競爭，已在澳大利亞、新加坡等國家與DVB-T進(jìn)行對比試驗(yàn)。目前接受該標(biāo)準(zhǔn)的國家和地區(qū)有美國、加拿大、墨西哥、阿根廷、韓國、臺灣等。另外，北美地區(qū)在衛(wèi)星數(shù)字電視廣播方面接受DVB-S、DSS(休斯數(shù)字衛(wèi)星系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)；在有線數(shù)字電視廣播方面接受OpenCable(美國CableLabs制定的數(shù)字有線標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)接受ATSC制式以及國際電訊聯(lián)盟（ITU）的ITU-TJ83的用于電視、聲音和數(shù)據(jù)服務(wù)的有線數(shù)字多節(jié)目制式)。ATSC系統(tǒng)由信源編碼和壓縮、業(yè)務(wù)復(fù)用和傳送、射頻/傳輸3個(gè)子系統(tǒng)組成。信源編碼和壓縮可分別用于視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)。在HDTV系統(tǒng)中，視頻編碼使用MPEG-2視頻碼流語法，音頻編碼采用杜比AC-3數(shù)字音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。業(yè)務(wù)復(fù)用和傳輸子系統(tǒng)是將視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)從各自的數(shù)據(jù)流分組中打包并復(fù)用為一個(gè)單一數(shù)據(jù)流，該子系統(tǒng)采用MPEG-2傳送碼流語法。傳送中充分考慮了各種數(shù)字媒體和計(jì)算機(jī)接口間的互操作性。射頻/傳輸子系統(tǒng)完成信道編碼和調(diào)制。接收是發(fā)送的逆過程。 1.2 我國數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀 1999年我國開始實(shí)施數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)，第二年成立了全國數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)委員會，中國數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)制訂工作正式啟動。信息產(chǎn)業(yè)部和國家廣電總局也都為此成立了專門的標(biāo)準(zhǔn)制訂專家組，進(jìn)行國內(nèi)外數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的整理和研究工作。 目前，在數(shù)字電視地面標(biāo)準(zhǔn)方案中，風(fēng)頭最勁的兩派分別是以清華為首的、采用多載波調(diào)制技術(shù)的DMB-T（即“北派”），及以上海交大為核心的采用單載波調(diào)制技術(shù)的ADTB-T（“南派”）。2004年11月以來，清華和上海交大都進(jìn)行了地面?zhèn)鬏數(shù)膶?shí)驗(yàn)，均獲得了成功。更令人興奮的是，2005年1月22日，基于清華大學(xué)DMB-T制的中國第一塊擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“中視一號”數(shù)字電視地面?zhèn)鬏斝酒趶?fù)旦大學(xué)問世，這被稱為“中國數(shù)字電視百萬門級專用集成電路自主設(shè)計(jì)和制造技術(shù)的重大突破”。2006年9月，我國數(shù)字電視地面無線傳輸?shù)募夹g(shù)標(biāo)準(zhǔn)業(yè)已通過，來年即將正式實(shí)施。 2.用PC機(jī)接收數(shù)字電視信號的意義和發(fā)展趨勢 2.1用PC機(jī)接收數(shù)字電視信號的意義 個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）在數(shù)字電視的發(fā)展中扮演這一個(gè)重要的角色。巨大的使用量（超過3.5億臺）、公開的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和低廉的成本。用PC實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視的接收比用“機(jī)頂盒+電視機(jī)“的接收模式更具有互動性和隨意性，用戶可以通過實(shí)時(shí)點(diǎn)播，根據(jù)自己的喜好不受限制地收看自己想看的節(jié)目。PC的顯視器具有百萬像素的分辨率，已經(jīng)完全可以顯示高清晰度電視（HDTV）圖像。另外，在PC平臺上開發(fā)HDTV的花費(fèi)也相當(dāng)?shù)�。通過PC實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視的接收比單獨(dú)購買昂貴的數(shù)字電視接收裝置要便宜與實(shí)用，使其對消費(fèi)者更具有吸引力。 另外，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用的是TCP/IP協(xié)議，用戶還可以非常容易地將電視服務(wù)和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽、電子郵件、以及多種在線咨詢、娛樂、教育及商務(wù)功能結(jié)合在一起。 2.2發(fā)展趨勢 我國數(shù)字電視歷經(jīng)數(shù)年的研究已經(jīng)獲得長足的發(fā)展，并獲得了國家、政策的全力支持。目前，相關(guān)部門已經(jīng)為數(shù)字電視的發(fā)展設(shè)置了時(shí)間段：2008年數(shù)字奧運(yùn)，2015年最后期限。 現(xiàn)在許多用戶已經(jīng)使用模擬的電視卡在PC機(jī)上觀看電視節(jié)目。這表明電視和PC的結(jié)合已經(jīng)具有相當(dāng)大的市場份額。在過去的幾年，基于PC機(jī)的模擬電視接收卡市場有著穩(wěn)定的發(fā)展。由于其豐富的視覺感受和交互式數(shù)據(jù)增值服務(wù)，DTVPC卡以成為比現(xiàn)今的PC機(jī)模擬電視接收卡更引人矚目的一種解決方案。當(dāng)“電影式的”娛樂項(xiàng)目與PC機(jī)的實(shí)時(shí)交互性相結(jié)合的時(shí)候，數(shù)字電視的觀感效果比模擬電視有了相當(dāng)大的增強(qiáng)。一個(gè)購買模擬電視卡的潛在用戶，將會更加愿意多投入些資金購買這種既支持模擬電視又支持?jǐn)?shù)字電視的合成板卡，以避免冒很快就被淘汰的“機(jī)頂盒+模擬電視機(jī)”的風(fēng)險(xiǎn)。而且，消費(fèi)者也可以在考慮花費(fèi)大量資金為室內(nèi)添置一臺高清晰度電視機(jī)之前，嘗試在PC監(jiān)視器上感受高清晰度電視的良好效果。廣電公司在DTVPC卡的安裝使用有了一定基礎(chǔ)的同時(shí)，也有信心制作更多的數(shù)字電視節(jié)目內(nèi)容，這將從總體上推動了數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 最近幾年，網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）發(fā)展迅速，它作為一種新的媒體，覆蓋了廣播、電視、報(bào)紙、互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)等五大媒體。它是綜合了信息技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展起來的。目前，我國的數(shù)字電視和網(wǎng)絡(luò)電視的發(fā)展開始進(jìn)入快速軌道，政府正在加大推進(jìn)力度�？梢哉f，正確處理好傳統(tǒng)數(shù)字電視和現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)電視之間的關(guān)系，解決網(wǎng)絡(luò)電視的版權(quán)、各方利益的問題，讓廣大用戶能夠在自家的PC電腦上收看到高質(zhì)量的數(shù)字電視節(jié)目，是業(yè)內(nèi)目前需要解決的問題和行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。 3．基于PC機(jī)的數(shù)字電視接收系統(tǒng)（DTVPC） 3.1DTVPC解決方案 DTVPC解決方案必須滿足以下要求才能被消費(fèi)者廣泛接受： ·單一板卡方案可以同時(shí)完成實(shí)際的HDTV和傳統(tǒng)模擬電視的接收； ·安裝簡單、方便； ·可以被大眾消費(fèi)市場接受的價(jià)格； ·支持PC屏幕顯示格式。 數(shù)字電視接收卡還必須支持多級同步顯視器和普通的PC顯示分辨率，如1024×768，800×600和640×480。如果這種板卡除了支持ATSC和NTSC節(jié)目外，還支持DVD回放，那么它對消費(fèi)者的使用價(jià)值又將得到極大的提高。 圖1是基于PCI接口的DTVPC卡的一種技術(shù)方案。這個(gè)接收卡上有16MB容量的SDRAM存儲器，用于支持實(shí)際的HDTV顯示格式（可以到720P和1080I）。DTV卡與圖形子系統(tǒng)之間通過一條模擬回環(huán)電纜連接，它將圖形顯示卡的RGB視頻數(shù)據(jù)和水平、垂直同步信號引入接收卡中。模擬開關(guān)在DTVPC和圖形顯示卡中進(jìn)行選擇。DTVPC解碼器可以被編程來控制這個(gè)模擬開關(guān)。當(dāng)解碼器的視頻輸出被選擇時(shí)，不管引入的視頻格式如何，都可以在PC機(jī)的屏幕上全屏顯示HDTV廣播節(jié)目。 這種方案還允許在圖形桌面上以視頻窗口的形式來顯示。解碼器可以同步輸出與CCIR601數(shù)字視頻兼容的高清晰度模擬視頻。CCIR601視頻數(shù)據(jù)通過PCI總線的視頻接口端口（VIP）送入圖形卡的視頻抓取端口，圖形卡將傳來的視頻數(shù)據(jù)覆蓋到顯示圖形頂部的一個(gè)視頻窗口中，觀看者可以選擇全屏的HDTV輸入方式，也可以在PC上進(jìn)行其他工作的同時(shí)，從一個(gè)視頻窗口中觀看數(shù)字電視節(jié)目。 圖1DTVPC解決方案 3.2DTVPC解決方案的基本功能 目前在“機(jī)頂盒+電視機(jī)”模式中的所有優(yōu)點(diǎn)，都可以在DTVPC方案下實(shí)現(xiàn)。此方案的主要功能有： ·多播（multicast）接收：在同一個(gè)電視臺發(fā)送多套節(jié)目時(shí)特別有用，觀看者將有機(jī)會選擇他們想看的節(jié)目或者同時(shí)收看所有的節(jié)目。 ·記錄和回放（record/playback）：這項(xiàng)功能和錄像機(jī)或者錄音機(jī)的功能相同，使用PC機(jī)的硬盤驅(qū)動器，使觀看者將有可能收到的內(nèi)容保存下來供以后觀看。 ·暫停和時(shí)間切換（pause/timeshift）：這項(xiàng)功能與錄像機(jī)或錄音機(jī)不同的是觀看者有機(jī)會在實(shí)況廣播進(jìn)行的同時(shí)對其暫停，然后重新開始。 ·數(shù)據(jù)廣播：單從技術(shù)上看，數(shù)字電視廣播只是一連串簡單的連續(xù)數(shù)據(jù)流，它可以發(fā)送圖片、聲音、多媒體游戲等多種與所看電視節(jié)目相關(guān)的內(nèi)容，使觀看者的體驗(yàn)更具有個(gè)性化。 ·交互式電視：實(shí)時(shí)交互性使觀看者可以在MTV廣播的同時(shí)購買音樂CD，或參與游戲節(jié)目的競爭。 DTVPC卡在交互式電視市場中將成為一種理想的構(gòu)件。這是由于大多數(shù)的PC已經(jīng)具有實(shí)現(xiàn)交互式電視所必須的最重要的功能——為觀看者提供反饋的機(jī)制�，F(xiàn)在大多數(shù)PC機(jī)都與因特網(wǎng)連接，使觀看者隨時(shí)可向服務(wù)提供商發(fā)送點(diǎn)播等控制信息。 3.3DTVPC解決方案的技術(shù)特點(diǎn) DTVPC解決方案的核心是解碼器。解碼器的實(shí)現(xiàn)有三種基本方法：軟件解碼、硬件解碼和硬件輔助+軟件解碼。 1.軟件解碼將所有的處理工作都交了PC機(jī)的CPU。這種方法CPU的負(fù)擔(dān)很重，對CPU的性能要求很高。一塊PⅢ750MHz的CPU加上高性能的圖形芯片僅僅可以實(shí)現(xiàn)對480P的數(shù)字電視碼流的解碼，如果對HDTV格式的碼流進(jìn)行軟件解碼，僅解碼部分就需要CPU高達(dá)1GHz的處理能力。 2.硬件解碼使用專用的DTV解碼芯片，這種方案不依賴CPU或圖形芯片即可完成DTV碼流的解碼，對CPU帶寬的消耗非常小，可以在絕大多數(shù)的PC上使用，但板卡成本較高。 3．本方案采用硬件輔助+軟件解碼的方法。它由三部分組成：接收卡、高性能的CPU和圖形芯片。其中，接收卡包括一個(gè)數(shù)字電視調(diào)諧器和8-VSB解調(diào)器，負(fù)責(zé)接收DTV廣播信號并傳送給CPU。CPU對傳送來的信號進(jìn)行分離，并使用軟件算法對數(shù)字電視碼流解碼。圖形芯片中集成的運(yùn)動補(bǔ)償電路和反余弦變換（IDCT）邏輯可以幫助CPU完成部分工作。這種處理方案在CPU性能和板卡成本之間有較好的折中。一塊PIII550MHz的CPU和一塊高性能的圖形芯片就可以對1080I格式的數(shù)字電視碼流解碼。 4．結(jié)束語 本文在闡述了數(shù)字電視技術(shù)現(xiàn)狀和DTVPC系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前的技術(shù)水平，擬定了一個(gè)DTVPC系統(tǒng)的初步方案，采用硬件輔助加軟件解碼的方法，使PC機(jī)CPU的性能要求和板卡成本之間獲得了較好折中。但因?yàn)镈TVPC系統(tǒng)的技術(shù)還在不斷發(fā)展中，該方案能否投入商用，還有待進(jìn)一步完善和檢驗(yàn)。 |
