数字电视技术运行原理及应用研究

李广宇

摘 要：数字电视技术已经取代了模拟电视技术，成为了目前电视信号传输的主流技术，数字电视技术具有不失真、安全性好、传输效率高的优点，得到广泛的应用。本文通过对数字电视技术的发展、运行原理及应用的分析，探究了数字电视技术的创新方向。

关键词：数字电视技术 运行原理 应用

1、数字电视技术的发展

数字电视技术依托高速发展的网络化与信息化应运而生，它是高科技的技术产物。数字电视以其特有的高速度、高清晰、多功能、低能耗优点受到人们关注和青睐，人们可以根据自己喜好选择性的观看部分数字电视节目，所以，它能够满足不同人们的个性化需求。现阶段我国数字电视尚处于起步阶段，它的技术运行原理及运用还有很大发展空间。接收数字电视有几种不同的方式，接收DTV的最古老的手段之一是来自使用天线的地面发射机。这种方式被称为数字地面电视（DTT），使用DTT，观众仅限于具有天线范围内的地面发射机的频道。 其他方式也在数字电视技术中开始使用，人们最熟悉的是数字电视卫星。在一些通过微波通常实现电视信号传输的国家，使用数字MMDS。已经设计了诸如数字多媒体广播（DMB）和DVB-H的其他标准以允许诸如移动电话的手持设备接收电视信号。另一种方式是IPTV，即通过互联网协议接收电视，依靠数字用户线（DSL）或光缆线路，还可以通过开放式互联网（互联网电视）接收数字电视信号，包括中央流媒体服务和P2P对等系统。以往传统模式电视的信号传递与图像传递都是在模拟体制下实现，模拟电视容易被干扰，进而使画面模糊、产生噪音，数字电视比模拟电视有更多优势。首先，它的内容更为丰富、精彩，数字电视不仅能够提供很多公共电视节目，而且能够提供付费型电视节目及提供相关咨询服务等，电视用户能够有选择性的观看电视及电影，也能够重新回放精彩画面；其次，数字电视画面非常清晰，按图像清晰程度，又可以把数字电视分为高清和标清数字电视，尤其是高清数字电视，它的画面非常清晰几乎能达到家庭影院效果；再次，数字电视的服务非常全面，用户能够利用数字电视观看电影、电视、接收广播。

2、数字电视技术的运行原理

2.1 调制解码与信道解码

数字电视调制解码主要运用调制传输信号并把它引到脉冲串，准备随时发射信号，数字电视信道解码是要利用网络编码或者纠正编码技术提高传播信号对外界干扰信号的抵抗能力。现阶段，因为各个国家的网络编码、纠错编码及调制技术有所差异，使得数字电视的标准和制式还没有形成统一。

2.2 数据压缩技术

数据压缩技术主要是指H.264音视频压缩技术。H.264由ITU-T视频编码专家组（VCEG）以及ISO / IEC JTC1运动图像专家组（MPEG）开发。项目合作的努力被称为联合视频团队（JVT）。 ITU-T H.264标准和ISO / IEC MPEG-4 AVC标准被共同维护，使得它们具有相同的技术内容。高效率视频编码（HEVC）、H.265和MPEG-H第2部分是由相同组织开发的H.264 / MPEG-4 AVC的后继者，而较早的标准仍然被普遍使用。H.264可能被称为蓝光光盘的视频编码标准之一，所有蓝光光盘播放机必须能够解码H.264。它也被流媒体互联网广泛使用，例如来自Vimeo、YouTube和iTunes Store的视频，诸如Adobe Flash Player和Microsoft Silverlight之类的网络软件以及地面上的各种HDTV广播、电缆（DVB-C）和卫星（DVB-S和DVB-S2）。 H.264由各方拥有的专利保护，涵盖H.264最重要专利的许可证由专利池MPEG LA管理。MPEG LA允许免费使用H.264技术来为终端用户免费提供流媒体数字电视视频。

2.3 音视频编码

高级视频编码（MPEG-4 AVC）是基于面向块运动补偿的视频压缩标准，截至2016年，它是录制、压缩和分发视频内容最常用的格式之一。H.264 / AVC项目的目的是创建一个能够以比以前的标准低得多的提供良好视频质量的标准（即，MPEG-2、H.263或MPEG- 4的第2部分），而不会增加设计的复杂性，以至于不实际或过于昂贵的成本。另外一个目标是提供足够的灵活性，使标准适用于各种各样的网络和系统上的各种应用，包括各种比特率、各种分辨率的视频、广播、DVD存储、RTP / IP分组网络和ITU-T多媒体电话系统。H.264标准可以被视为由许多不同的配置文件组成的系统标准。解码器规范描述哪些配置文件可以被解码，H.264通常用于有损压缩，尽管也可以在有损编码的图像内创建真正的无损编码的区域或者支持整个编码的无损使用。

2.4 组网技术

利用目前最流行的千兆以太网技术实现数字电视网络为千兆主干、百兆交换到桌面，全方位支持数字电视的信息处理与交换的传输、操作和策略服务。 网络总体结构分为网络互连、核心节点、楼层交换三个层面，一般采用交换，必要时实现路由隔离。网络根据业务用户分布和数据的流向，合理的进行网段划分。允许采用虚拟网技术（VLAN）。实现各数字电视网络系统的互联，形成公共信息的交换环境，为数字电视用户提供网络服务平台。 实现信息资源和软硬件资源共享，提供丰富的网络信息服务，以推动办公自动化，根据楼宇办公场合不同，网络平台分别设计出内网和外网平台，两网之间采用物理隔离的技术手段实现涉密问题。

3、数字电视技术的应用

3.1 高清数字电视

数字电视支持由广播电视系统定义的许多不同的图片格式，它们是尺寸和纵横比（宽高比）的组合。使用数字地面电视（DTT）广播，格式范围可以大致分为两类：用于传输高清视频和标清电视（SDTV）的高分辨率电视（HDTV）。可以通过DTV传输的几种不同HDTV格式之一是：逐行扫描模式为1280×720像素，隔行扫描视频模式为1080×1080像素，这些都使用16：9宽高比。有些电视机能够以60 Hz的逐行扫描帧速率（1080P）接收1920×1080的HD分辨率。由于频道容量问题，HDTV无法通过模拟电视频道传输。

3.2 网络电视

网络电视（IPTV）是使用基于逻辑因特网协议（IP）的信号来传送电视内容，而不是通过传统的地面、卫星信号和有线电视形式。与下载的媒体不同，IPTV可以连续采用流传输源媒体。因此，客户端媒体播放器几乎可以立即开始播放数据（如电视频道），这被称为流媒体。虽然IPTV使用互联网协议，但并不仅限于从互联网流传的电视媒体即互联网电视。IPTV还通过机顶盒或其他客户端设备以广泛部署在具有高速接入信道的基于用户的电信网络中进入終端用户以及用于在公司和私人IT网络周围的媒体传送的IPTV部署。在电信领域的IPTV正在其持续的标准化进程。

4、总结与展望

数字电视技术在广播电视系统的运作中有着不可取代的作用，可以在信号传输运行中进行高速转发数据并及时处理监测管理数字电视信号，同时可以减小故障波及范围。但是由于以数字电视技术系统运行的环境特点，使其很容易受到干扰。为此，要通过人工智能的应用、先进数字控制器件的应用以及故障应对措施的制定等措施不断加强信号线路设备的保护，并通过监测环节的构建来尽量减少数字电视信号传输运行中受到的干扰。

参考文献：

[1]谢晓鹏.数字电视技术的现状与趋势研究[J]. 西部广播电视.2016（18）

[2]王鹏.引领数字电视技术创新——记清华大学电子工程系教授王昭诚[J].中国科技产业.2017（03）

[3]魏洪燕.浅谈三网融合背景下的数字电视技术及其应用[J].中国新通信.2017（05）endprint