数字电视课程总结与体会
数字电视课程总结与体会
通过数字电视课程的学习，我了解了数字电视技术的先进性，相对于传统的模拟电视技术，数字电视技术有很多优点，并且，数字电视技术将成为电视技术发展的主要方向。
数字电视系统结构中广泛采用了数字信号处理和编码技术，数字电视的结构是一种分层结构，分为压缩层、复用层和传输层。其中压缩层包含了信源编、解码器，复用层包含了复用系统，而信道编解码和调制解调对应于传输层。
目前正在使用的模拟电视是从上世纪40年代到50年代逐渐发展、成熟起来的。为了压缩视频信号带宽，在有限的频率资源下传输更多的电视节目，摄像端采用隔行扫描方式拾取图像，以串行方式通过残留边带调制发送到接收机端，在显像端再把奇数场信号与偶数场信号均匀镶嵌，就可以构成一幅完整的图像。我国将在201*年全面实现数字广播电视，并在201*年停止模拟广播电视。
目前国际上有很多数字视频编码标准，其中包括H.261和MPEG-1等。H.261是第一个实用的数字视频编码标准，它使用了混合编码框架，包括了基于运动补偿的帧间预测、基于离散余弦变换的空域变换编码、量化、Zig-Zag扫描和熵编码等技术。H.261编码时基本的操作单位为宏块。H.261使用YCbCr颜色空间，并采用4:2:0色度抽样。而MPEG-1为了更好地表示编码数据以及便于对图像序列的随机访问和编辑，对视频数据流规定了分层的结构。它分为六个层次，自上而下依次为视频序列层（Sequence）、图像组层（GOP：GroupofPicture）、图像层（Picture）、切片层（Slice）、宏块层（MacroBlock）和块层（Block）。各层的主要内容是：视频序列层：视频序列是一个被处理的连续图像，是由图像组构成的，起始码后是序列头、序列扩展数据、序列纠错数据等，视频序列层以序列终止符结束；图像组层：图像组是进行随机存取的视频单位，它由定义的一组或多组帧内编码帧或非帧内编码帧图像构成，图像组层中，在图像组起始码后是可选的GOP头，包括了时间信息，图像层数据；图像层：在图像起始码后是图像头，图像头后是扩展数据，再后面是实际的图像数据；切片层：包括宏块条，宏块条包含了若干个连续的宏块，是重新同步单位，当因误码而失去同步，可以根据起始码重新同步；宏块层：宏块层是由宏块头加块层数据组成；块层：块是MPEG码流的最底层，每个块是一个8*8像素的数据矩阵，每个块中只含有一种信号元素，即它或是亮度数据矩阵，或是某中色度数据矩阵。我国颁布了数字音视频编解码标准，简称AVS标准，它是我国第一个具有自主知识产权、达到国际先进水平的数字音视频编解码标准。
电视机顶盒是连接电视的网络终端设备，在MPEG传输流中，与控制字传输相关的有两个数据流：授权控制信息（ECM，Entitle-ment-ControlMessage）和授权管理信息（EMM）。由业务密钥加密处理后的控制字CW在ECM中传送，ECM中还包括节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。ECM和已加扰的视频、音频及数据码流复用在一起传到接收端。接收端收到ECM后必须用与发送端加密时所用的同一密钥进行解密才能得到控制字CW，所以，这个对控制字进行加密的业务密钥SK也需要进行传送。目前一般的CA系统大多将DES算法对授权控制信息ECM进行加密。用于对控制字加密的业务密钥由用户个人分配密钥进行加密处理，然后在授权管理信息EMM中传送。EMM中还包含了地址、用户授权信息，如用户可以看的节目或时间段，用户付的收视费等。由于EMM信息的变换频率通常不高，对其加密处理的速度要求不高，但安全性要求较高，所以常采用RSA算法对EMM信息进行加密。
在学习数字电视这门课程之前，我一直以为数字电视技术是一项很高科技的技术，学过之后，我才开始了解了数字电视的相关知识。虽然上课讲的都是一些很枯燥的理论知识，但是我还是受益匪浅，如果在课程学习过程中能得到实践，我想会更加提升我对这门课程的学习热情。
扩展阅读：数字电视课程总结报告
数字电视总结报告
姓名:班级:学号:1.数字电视系统的结构与组成
一套完整的数字电视系统由三个部分组成：数字电视前端系统、传输网络和用户终端系统。核心技术系统由信源编解码、复用和解复用、信道编解码、调制和解调、信道和显示器等六部分组成。
数字广播电视前端系统可分成四部分：信源部分、处理部分、传输部分和管理部分。1、信源部分，主要用来产生各种电视节目和数据信息，其来源包括卫星接收、电信接收、自制节目和互联网等，其主要设备包括数字卫星接收机、视频服务器、MPEG-2编码器、节目采编工作站、信息服务器、信息采编工作站等。2、处理部分，主要是对各种数字信号进行处理，通过这些处理使系统提供的附加服务具有多样性和灵活性，并使广播电视运营商能方便地控制各种设备，其主要包括传输流处理器、传输流复用器、条件接收系统等。3、传输部分，主要是进行信道编码调制，针对不同的传输媒体采用不同的调制方式，如QAM、QPSK等调制方式。4、管理部分。是控制复杂化的数字前端的关键，要满足差错管理、设置管理、性能管理、安全性管理和用户管理等网络运行的基本要求。传输网络一般由HFC网络（负责传输节目流）和IP网络（家庭里多用ADSL，用于回传控制指令）构成。终端负责解出节目流，还原音视频信号到电视里，并负责完成相应的认证。电视台的节目在前端由光调制后先通过HFC网络的骨干光纤环网传输到双向同轴电缆网络，然后传输到用户机顶盒，而用户的上行信息也通过HFC网络的规定频段上传到前端进行解调。
信源编解码是对视频、音频、数据进行编解码，目的是为提高数字通信传输效率而采取的措施，通过各种编码尽可能地去除信号中的冗余信息，以降低传输速率和减少传输频带宽度。复用是将视频、音频和数据等各种媒体流按照一定的方法复用成一个节目的数据流，将多个节目的数据流再复用成单一的数据流的过程。接收端得解复用过程与发送端得复用相反，目的是使传输的电视节目数据包具备可扩展性、分级性和交互性。信道编解码是为提高数字通信传输的可靠性而采取的措施。调制解调是指为提高频谱利用率，把宽带的基带数字信号变换成窄带的高频载波信号的过程。信道有卫星广播、有线电视和地面广播信道等。电视接收机包括解调、信道解码、解复用、视音频解压缩和显示格式转换等。
2.模拟电视接收机的结构与组成
模拟电视接收机俗称机顶盒。由硬件和软件组成，分为4层:硬件、底层软件、中间件和应用软件。硬件是数字电视机顶盒的硬件平台，主要实现音视频的解码。而电视节目内容重现、操作界面与数据广播业务实现，以及机顶盒和Internet互联等都需要软件来实现。
从信号处理和应用操作上看，数字机顶盒包含以下层次：
（1）物理层和链接层：包括高频调谐器、信道解调（QPSK、QAM、OFDM、VSB解调）、信道解码（卷积解码、去交织、RS解码和能量扩散）；
（2）传输层：包括解复用，把传输流分成视频、音频和数据包；（3）节目层：信源解码：包括MPEG-2视频解码，MPEG/AC-3音频解码；
（4）用户层：包括服务信息、电子节目指南、图形用户界面(GUl)、浏览器、遥控、条件接收和数据解码；
（5）输出接口：包括模拟视音频接口、数字视音频接口、数据接口、键盘和鼠标等。
数字电视机顶盒硬件由网络接口模块，传输流解复用器，条件接收模块，视音频解码器和后处理，嵌入式CPU存储器模块和接口电路组成。软件系统则由底层软件，中间件和应用软件组成。
3.扫描方式
显示器的扫描方式分为“逐行扫描”和“隔行扫描”两种。逐行扫描比隔行扫描拥有列稳定显示效果。早期的显示器因为成本所限，使用逐行扫描方式的产品要比隔行扫描的贵许多，但随着技术进步，隔行扫描显示器现在已经被淘汰。但是我国的家用电视仍然采用隔行扫描方式。我国将在201*年全面实施模拟数字化电视结束模拟广播电视。
4.数字电视标准
AVS（AudioVideocodingStandard）标准是《信息技术先进音视频编码》系列标准的简称，是我国具备自主知识产权的第二代信源编码标准，也是数字音视频产业的共性基础标准。顾名思义，“信源”是信息的“源头”，信源编码技术解决的重点问题是数字音视频海量数据（即初始数据、信源）的编码压缩问题，故也称数字音视频编解码技术。显而易见，它是其后数字信息传输、存储、播放
等环节的前提，因此是数字音视频产业的共性基础标准。AVS标准三大特点为：
（1）我国牵头制定的、技术先进的第二代信源编码标准先进；（2）领导国际潮流的专利池管理方案，完备的标准工作组法律文件自主；
（3）制定过程开放、国际化开放。
AVS将在标准工作组的基础上，联合家电、IT、广电、电信、音响等领域的芯片、软件、整机、媒体运营方面的强势企业，共同打造中国数字音视频产业的光辉未来。AVS作为中国无线数字电视DMB-TH传输系统的解编码芯片组被强制标准融入机顶盒以及其他数码产品中。今后所有中国无线数字电视必须符合该标准进行接收传输。大大的提高了我国政府对电视产业的自主权。
5.H.261与MPEG1的区别
首先H.261是第一个使用的数字视频编码标准，设计相当成功。之后的视频编码国际标准基本上都是基于该标准相同的设计框架，MPEG1就是基于H.261的框架。
H.261标准是一种用于双向通信的ITU标准，主要用于在综合业务数字网ISDN上传输电视电话会议等低码率的多媒体领域。采用p×64kbit/s的声像业务的图像编解码，其中p=1,2,…，32，为实现低成本，只用Y、U、V为4∶2∶0的一种格式。帧格式有两种，CIF（352288）和QCIF（176144）。采用基于运动补偿的帧间预测和对原始图像数据进行8×8共64个像素的DCT（设置自适应量化器；再采用Huffman或算术变字长编码（VCL）实现熵编码。图像输入以宏块MB为单位输入，MB中包含亮度信号Y的4个8×8像素方块，色度信号Cb、Cr的各一个8×8像素方块，共6个8×8像素方块。帧内帧I图像采用帧内编码，不参考其它图像帧而只用本帧信息进行编码。
MPEG-1标准主要是针对活动图像及相应声音及数字存储媒体的压缩编码标准。用于高至1.5Mb/s的数字存储媒体的活动图像和相应的音频编码。基本目标是将活动的视频图像及伴音压缩编码处理成一个既包括视频又含音频信息的复合二进制比特流，同时保持图像和声音的同步，压缩比可高达200：1，相当VHS画质。MPEG-1视频编码算法对H.261的重要改进，增加了B图像帧（双向预测编码图像）和图像组的概念。
MPEG1的数据层包括：图像序列层（VideoSequencelayer），图像组层（GroupofPicture），图像层（Picture），宏块条/片层（Slice），宏块层（Macroblock），块层（Blocklayer）。解码器系统是经E1信道接收到的远端信号，通过HDB解码和位定时提取电路。产生时钟信号并变为相应的NRZ码。该时钟和NRZ码进入可编程专用芯片，进行带有前后方保护电路的同步检测及提取后，在时序电路的控制下，通过去交织和RS纠错解码恢复MPEG系统数据流。数据流经过包头检测及MPEG1数据格式交换，到达MPEG1的视音频解码单元。经解码最后输出一路模拟视频信号和两路音频信号。
6.数字机顶盒信号的接收
MPEG传输流中传输的与控制字相关两个数据流就是ECM和EMM。ECM中除由业务密钥SK加密的CW，还含节目来源、时间、内容分类和节目价格等节目信息。它与加扰的节目码流复用一起传接收端。EMM中除由用户个人分配密钥PDK加密的SK，还含地址、用户授权信息，如用户可看的节目或时间段，用户付的收视费等。采用的是CA加密算法。用户端的解码器首先从传输流TS中分接出ECM和EMM码流，然后从智能卡读取用户个人分配密匙PDK，用PDK对EMM解密得到业务密匙SK，再利用业务密匙SK对ECM进行解密得到控制字CW，并将CW通过智能卡接口送给解扰器，解扰器利用CW就可以将加扰的传送流进行解扰解密了。
7.学习体会及建议
以前都是坐着看电视就可以了，从未了解数字电视背后的东西。选了这堂课以后听过老师的讲解觉得老师已经为我们打开了一扇门，这扇门后面的世界让我们眼界大开，并鼓励我们向纵深处迈进。从以前到现在，数字电视的发展可谓是非常快速，见证了科技的发展。而且其中牵涉到各种物理学，对打开知识面促进很大，受益良多。通过老师的教授与介绍，此次只是粗略了解了一下数字电视技术，以后如果有机会将会深入了解这一门课程。
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