高清晰度电视的发展历程及特点

1.什么是数字电视？与模拟电视相比，数字电视有哪些技术特点与优点？

解：数字电视（DTV）是数字电视系统的简称，是指采用数字技术将音频、视频和数据等信号进行信源编码、信道编码和调制等处理，经存储或实时广播后，供用户接收、播放的电视系统。数字电视系统的电视信号从节目摄制、编辑、存储、播出、发射到信号的接收、处理、显示的整个过程都以数字信号的形式进行处理，包括数字摄像、数字制作、数字编码、数字调制和数字接收等，达到了高质量传输电视信号的目的。不仅如此，数字电视还具有丰富的信息业务广播功能，具有可交互性等。

和传统的模拟电视相比，数字电视具有下列技术特点与优点：

1）电视信号数字化之后，电视图像和伴音在处理过程中不会产生噪声、失真等的累积，信号抗干扰能力大大增强，因而可提高信号的传输质量，数字电视具有画面清晰、音响效果好等优点。

2）电视信号数字化之后，便于信号的存储，可大大改善电视节目的保存质量和复制质量，理论上可进行无数次复制和长期保存。另外，数字化便于数字处理，能方便地实现制式转换，以及实现画中画和电视图像幅型变换等功能。

3）电视信号数字化之后，可以引入数据压缩技术，使有限的频谱资源能得到充分利用。原先传送一套模拟电视节目的电视频道，现在可用来同时传送4～6套标准清晰度的数字电视节目或一套HDTV节目。此外，在地面数字电视广播系统中，可以启用模拟电视的禁用频道（即在现行频谱分配规划中，由于考虑到同频道、相邻频道之间的干扰等问题而不能使用的频道），也能够采用单频网（SFN）技术。例如，一套电视节目仅占用同一个数字电视频道而覆盖全国。因而，可有效地提高频谱资源利用率，节省因增加电视节目频道而需要的传输成本。

4）电视信号数字化之后，便于开展各类有条件接收的收费业务。通过采用加密/解密和加扰/解扰技术，使电视不仅局限于广播应用，而且可满足个人、团体和专业需求（包括军用），还可对信息内容、版权和各类用户进行保护和管理。

5）电视信号数字化之后，便于开展各种综合业务和交互业务（包括因特网业务），有利于构建“三网融合”的信息基础设施，拓展了电视媒体产业的市场广度和深度。

2.发展数字电视的意义是什么？

解：发展数字电视的真正意义在于，数字电视广播系统将成为一个数字信号传输平台，不仅使整个广播电视节目制作和传输质量得到显著改善，信道资源利用率大大提高，还可以提供其他增值业务，如数据广播、电视购物、电子商务、软件下载、视频点播等，使传统的广播电视媒体从形态、内容到服务方式发生革命性的改变，为“三网融合”提供了技术上的可能性。随着数字电视走入消费市场，将带动一系列相关产业的高速发展。数字电视技术的发展将促进整个广播电视产业链的深刻变革。由于广播电视行业的特殊性，数字电视广播标准的制定或选用工作显得尤为重要。这不但涉及本国的社会制度、政治需要，还影响到本国经济的发展及相关产业的发展，故被各国政府视为信息时代的一项“战略技术”。从某种意义上来说，数字电视将影响着国家产业结构的升级与发展。

3.什么是HDTV？它和数字电视之间的关系如何？

解：HDTV是High Definition Television的简称，意为“高清晰度电视”。原CCIR（国际无线电咨询委员会，现改名为ITU-R）将高清晰度电视定义为：“高清晰度电视是一个透明的系统，一个视力正常的观众在观看距离为显示屏高度的3倍处所看到的图像的清晰程度，与观看原始景物或表演的感觉相同。”HDTV图像质量的视觉效果可达到或接近35mm宽银幕电影的水平。

从高清晰度电视的发展过程来看，高清晰度电视有模拟高清晰度电视及数字高清晰度电视。但全数字化是各国电视发展的趋势，因而现在一般所说的HDTV应该特指数字高清晰度电视。

高清晰度电视具有以下特点：

1）图像清晰度在水平和垂直方向上均近似为现行模拟电视图像清晰度的2倍，图像分辨力为1920×1080像素。

2）色域宽，扩大了彩色重现范围，色彩更加逼真。

3）图像宽高比从常规电视的4∶3变为16∶9，符合人眼的视觉特性，视野宽，临场感强。实验证明，观看画面时如果视角相同，画面尺寸越大，临场真实感越强。因此，HDTV须用大屏幕进行图像显示。

4）配有高保真、多声道环绕立体声。

高清晰度电视（HDTV）是一种电视业务。从图像清晰度的角度来说，数字电视的业务包括数字高清晰度电视（HDTV）和数字标准清晰度电视（SDTV）。HDTV的图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平，图像分辨力为1920×1080像素，宽高比为16∶9，适合大屏幕观看。

4.数字电视有哪些类别？

解：从图像清晰度的角度来说，数字电视的业务包括数字高清晰度电视（HDTV）和数字标准清晰度电视（SDTV）。HDTV的图像质量可达到或接近35mm宽银幕电影的水平，图像分辨力为1920×1080像素，宽高比为16∶9，适合大屏幕观看；SDTV的图像质量相当于现行模拟电视演播室水平，图像分辨力为720×576像素（PAL制）或720×480像素（NT-SC制），这是一种普及型数字电视，成本较低，具备数字电视的各种优点。

按传输数字电视信号的途径和方式等分类，数字电视主要有卫星数字电视、有线数字电视和地面数字电视三种系统。卫星数字电视系统是利用地球同步卫星传输数字电视信号的数字电视系统。有线数字电视系统是利用射频电缆、光缆、多路微波线路或它们的组合传输数字电视信号的数字电视系统。地面数字电视系统是用地面广播传输方式传输数字电视信号的数字电视系统。

5.简述数字电视系统的组成及其关键技术。

解：数字电视系统由前端、传输与分配网络以及终端组成。

数字电视前端通常可划分为信源处理、信号处理和传输处理等三大部分，主要用于完成电视节目和数据信号采集，模拟电视信号数字化，数字电视信号处理与节目编辑，节目资源与质量管理，节目加扰、授权、认证和版权管理，电视节目存储与播出等功能。前端设备主要包括：数字摄录像机、数字录像机、非线性编辑设备、音频编码器、视频编码器、TS流复用器、信道编码器、调制器等。

数字电视信号传输与分配网络主要包括卫星广播、各级光纤/微波网络、有线宽带网、地面无线传输等，既可单向传输或发射，也可组成双向传输与分配网络。

数字电视终端可采用数字电视接收器（机顶盒）加显示器方式，或数字电视接收一体机（数字电视接收机、数字电视机），也可使用计算机接收卡等，既可只具有收看数字电视节目的功能，也可构成交互式终端。终端设备主要包括：调谐器、解调器、解扰器、信道解码器、TS流解复用器、音频解码器、视频解码器等。

数字电视系统的原理框图如图2-1所示。

图2-1 数字电视系统的原理框图

数字电视系统的关键技术包括：信源编/解码、传输复用、信道编/解码、调制/解调、中间件、条件接收以及高清晰度平板显示技术。

6.国际上主要有哪些数字电视标准体系？

解：目前国际上主要存在4种数字电视标准体系：美国的ATSC、欧洲的DVB、日本的ISDB以及中国的数字电视地面广播传输标准（GB 20600—2006）。

（1）美国的ATSC数字电视标准

美国的ATSC数字电视标准是由高级电视系统委员会开发的，最初的设计目标是用于室外固定接收的地面广播和有线分配系统，不支持便携和移动接收，室内接收效果也不好。

ATSC数字电视标准描述了一个设计在单个6MHz信道内传输高质量视频、音频和辅助数据的系统。ATSC系统由信源压缩编码、业务复用和传输、射频/传输三个子系统组成。信源压缩编码子系统用于对视频、音频和辅助数据进行数据压缩，视频编码使用MPEG-2压缩编码标准，音频编码采用杜比AC-3数字音频压缩标准。业务复用和传输子系统是将视频、音频和辅助数据从各自的数据流分组中打包并复用为一个单一数据流。该子系统采用MPEG-2传输码流。传输中充分考虑了各种数字媒体和计算机接口间的互操作性。射频/传输子系统用于完成信道编码和调制，提供8电平残留边带调制（8-VSB）和16电平残留边带调制（16-VSB）两种传输模式，其中8-VSB模式用于地面数字电视广播系统，在6MHz地面广播频道上可实现19.3Mbit/s的传输速率；16-VSB模式用于有线数字电视广播系统，在6MHz有线电视信道上可实现38.6Mbit/s的传输速率。

（2）欧洲的DVB标准

欧洲电信标准协会（ETSI）在1994年和1996年先后发布了卫星数字电视广播（DVB-S）、有线数字电视广播（DVB-C）、地面数字电视广播（DVB-T）的标准，使欧洲有了完整的数字电视标准系列。

DVB-S（ETS 300421）为卫星数字电视广播系统标准。卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。数据流的调制采用四相相移键控（QPSK）调制方式，工作频率为11GHz/12GHz。一个54MHz转发器的传输速率可达68Mbit/s，可用于多套节目的复用。DVB-S标准几乎被所有的卫星数字电视广播系统所采用。我国也选用了DVB-S标准。

DVB-C（ETS 300429）为有线数字电视广播系统标准。它具有16-QAM、32-QAM、64-QAM三种调制方式，工作频率在10GHz以下。系统前端可从卫星和地面发射获得信号，在终端需要电视机顶盒。

DVB-T（ETS 300744）为地面数字电视广播系统标准。DVB-T采用与美国8-VSB不同的调制技术——COFDM（编码正交频分复用）。它定义了2K和8K两种运行模式，分别使用了1705（2K）或6817（8K）个子载波。“2K模式”适合单发射机运营和传输距离有限的小范围单频网，而“8K模式”对单发射机运营和小范围、大范围的单频网都适合。系统设计本质上具有内在的适应性，以便能够适应所有的信道。它不仅能够处理高斯信道，而且也能适应Ricean和Rayleigh信道，能够抵抗高电平（0dB）、长延时的静态和动态多径回波。此系统能可靠地克服延时信号的干扰，包括地势或建筑物反射的回波，以及单频网环境中远方发射机发射的信号。系统具有许多可选择的参数，以适应大范围的载噪比和信道特性。它允许固定、便携或者移动接收，相应的有用比特码率要进行折中。可选择的参数范围允许广播业者选择一种模式，以适应欧洲众多国家的不同需要，以及将来的应用需要。

（3）日本的ISDB标准

日本的ISDB是一种为地面（ISDB-T）和卫星（ISDB-S）广播开发的计划提供多媒体节目的新型广播系统标准。它系统地综合了各种类型的数字内容，每一种可包括从低清晰度电视（LDTV）到高清晰度电视（HDTV）的多节目视频、多节目音频、图形和文本等。

因为ISDB标准覆盖了各种服务，因此系统不得不面对各种需求，而且各业务所需要的系统支持可能是不同的。例如，对于HDTV节目就需要系统具有大容量的传输能力，而对于有条件接收系统中的密钥传输、软件下载等，则需要系统具有高有效性（或传输可靠性）。为了综合不同的业务需求，系统提供了可选择的调制和误码保护方案以及灵活的组合方式，以便适应这些综合业务的不同需求。

日本的ISDB-T标准采用频带分段传输的正交频分复用（BST-OFDM）调制方式，这是一种在欧洲DVB-T标准采用的COFDM技术基础上的改进方案。为了进一步拓展数字电视地面传输系统综合业务的承载潜力，日本ISDB-T标准对工作频带进行了再划分，将整个工作频带划分为13个称为段（Segment）的等宽子频带，即OFDM分段，所以该调制方式被称为频带分段传输的正交频分复用（BST-OFDM）。ISDB-T标准规定每个OFDM分段均为独立的数据通道，各段采用不同的载波调制方案和内码编码码率，依此提供了分级传输特性。每个数据段有其自己的误码保护方案（内码编码码率、时间交织深度）和调制类型（QPSK、DQPSK、16-QAM或者64-QAM），因此每段能满足不同的业务需求。ISDB-T的模拟带宽分为宽带ISDB-T和窄带ISDB-T两种宽带。ISDB-T（ISDB-Tw）由13个OFDM段组成，占用带宽约5.57MHz，窄带ISDB-T（ISDB-Tn）使用一个或三个OFDM段，占用带宽约432kHz或3×432kHz=1.3MHz。宽带ISDB-T用于宽带业务，如HDTV、SDTV及其他宽带多媒体业务。窄带ISDB-T适用于数字音频广播以及各类低速数据传输，如低帧率图文信息、程序及配置信息、数据下载等窄带业务。

（4）中国的数字电视地面广播传输标准（GB 20600—2006）

中国的数字电视地面广播传输标准采用的是中国自主研发的时域同步正交频分复用（Time Domain Synchronous-Orthogonal Frequency Division Multiplexing，TDS-OFDM）调制方式，它由时域同步和频域数据两个传输模块组成。2006年8月，中国公布了用于地面数字电视广播的标准GB 20600—2006，并已于2007年8月1日起强制执行。(www.xing528.com)

中国的数字电视地面广播传输标准具有后发优势，其主要特点包括：码字捕获速度快、同步跟踪稳定性高、频谱利用率高、移动性能好、广播覆盖范围大、多业务广播方便等。

7.什么是NGB？

解：NGB是Next Generation Broadcasting network的简称，意为中国下一代广播电视网。NGB是以有线电视数字化和移动多媒体广播电视（CMMB）的成果为基础，以自主创新的“高性能宽带信息网”（3TNet）核心技术为支撑，适合中国国情、支持“三网融合”、有线无线相结合、全程全网、可管可控的下一代广播电视网络。

NGB的技术特点是核心传输带宽将超过1000Gbit/s，保证每户接入带宽超过40Mbit/s，可以提供高清晰度电视、数字音频节目、高速数据接入和话音等“三网融合”业务；同时还具有可靠的服务保障和可管、可控的网络运行属性，其综合技术性能指标要达到或超过国际先进水平，能够满足未来20年每个家庭“出门就上高速路”的信息服务总体需求。

8.什么是高性能宽带信息网（3TNet）？

解：国家科技部863重大专项“高性能宽带信息网”（3TNet）是我国“十五”期间实施的重要的网络示范和试验工程。3TNet自主研制的传输速度达Tbit/s级的路由、交换、传输等新一代核心设备及应用支撑环境，提出了独创的网络体系结构，突破了传统网络体系的服务理念及技术极限，在长江三角洲地区促进地方政府和网络运营公司自主建设成下一代、可运营、能支持大规模并发流媒体业务和交互式多媒体业务的高性能宽带信息示范网，为我国实现“三网融合”的目标提供了一条技术上可行的规模化应用的有效途径。

3TNet是全球第一个采用电路与分组混合交换创新模式的宽带网，是全球最大规模的基于IP的互动多媒体业务试验/示范网，是全球首创的大规模汇聚路由器，是全球第一个建成基于突发传输和组播交换的自动交换光网络。

9.高性能宽带信息网（3TNet）与下一代广播电视网（NGB）的关系是什么？

解：高性能宽带信息网（3TNet）创新的网络体系和关键技术是中国下一代广播电视网（NGB）的基础。同时，NGB是3TNet技术在广播电视网络中的优化和扩展。

3TNet提出了基于有线传输的创新网络体系架构，而NGB则是在3TNet的研究基础上，充分结合了广播电视有线传输和无线传输方式，极大地扩展和提升了相关技术的应用范围，是对网络技术体系的再次创新。

10.建设下一代广播电视网（NGB）的意义是什么？

解：广播电视网是党和人民最重要的舆论宣传阵地，是国家信息基础设施与现代服务业的重要组成部分；是通达千家万户最普及的信息工具和最经济便捷的信息载体；也是传播科学文化知识、丰富人民群众精神文化生活和支撑新经济发展的最具影响力的大众媒体。在国民经济和社会发展中具有十分重要的地位和作用。建设下一代广播电视网（NGB）可以在较短的时间内，花费较低的成本跨越数字鸿沟，加快国家信息化的实现，对于构建传输快捷、覆盖广泛的现代传播体系、加快我国信息服务业发展、实现“三网融合”的战略目标具有十分重要的意义。同时，建设NGB还可以极大地拉动内需、提升产业水平、调整产业结构和催生新兴产业。

11.以广播电视网为基础建设下一代网络具有什么优势？

解：广播电视是党和人民重要的舆论宣传阵地，是通达千家万户最普及的信息工具和最经济便捷的信息载体，是对社会精神、文化、经济发展最有影响力的大众媒体。在未来国家信息化基础建设中，广播电视网络具有举足轻重的地位和作用。因此，建设下一代广播电视网（NGB）是中国下一代网络发展的必然选择。

以广播电视网为基础建设下一代网络具有以下优势：

1）可以充分利用我国广播电视网络的带宽资源，在较短时间内，以较低成本建设国家高性能宽带信息网，使之成为新一代国家信息基础设施，在我国较快普及信息化。

2）可以构建传输快捷、覆盖广泛的现代传输网络体系，提升改造传统媒体和发展新兴媒体，加快我国信息服务业的发展，支撑相关技术领域的创新，带动相关产业的发展，提升国家的核心竞争力。

3）我国广播电视网络经过几十年的发展，已经形成了适合中国国情的安全播控体系。有线电视网络通达千家万户，目前是入户带宽最宽的基础网络，已经拥有1.6亿有线电视用户，用户规模居全球首位。因此，广播电视网络天然地满足NGB可管可控以及宽带的需求。

4）广播电视网在业务内容丰富、内容可管可控、用户群体巨大等方面具有不可替代的优势，完全符合以视频为主导的整合业务发展需求。

5）广播电视网符合《国家中长期科学技术发展纲要（2006—2020）》战略目标，为“三网融合”奠定了基础。

12.NGB为什么要实现可管可控？

解：对网络和业务进行管控的重要性是不言而喻的，随着NGB网络双向化进程的推进，广电网不再仅仅承载简单的单向广播业务，这既为各种增值业务的发展创造了条件，也对业务、内容和用户的监管提出了更高的要求。

基于NGB的新型综合网管系统，能够实现业务和网络的实时管控，通过网管系统，运营商可以方便地实现内容监管、网络管理、业务管理，可以对用户业务需求进行快速响应并提供高服务质量（QoS）的业务。主要体现在以下三方面：

1）媒体内容监管。网管系统可以采用数字水印等技术对内容的合法性进行检测与告警，还可以采取业务准入审核、业务提供者资质审查、音频/视频/图像/文本等非法多媒体内容检测和过滤、违规业务及时取缔等监管措施。

2）网络及业务管理。网管系统可以对业务带宽及网络带宽进行适配与管理，从而保证不同的业务能够得到足够的带宽，满足QoS的要求。

3）用户业务管理。网管系统可以根据用户申请，及时开通和关停相关业务，并对用户所开通的业务提供相应的网络资源保证，确保用户高质量地获取和享用所选业务。

13.NGB为什么要实现全程全网？

解：现在的广播电视网无法支持跨域类服务，也无法实现统一管理。作为国家下一代信息基础设施，下一代广播电视网（NGB）要实现媒体内容的全网交换、业务的互操作、跨域运营、全网统一管理等客观需求。只有实现全程全网，才能基于全网调度网络资源和业务资源，凸现“全国一张网”的概念，满足人们日益增长的多样化、多层次的业务需求。实现全程全网主要体现在以下三个方面：

1）实现全网内容和业务的管控。

2）实现全网内容和业务的调度，实现资源共享。

3）实现调度业务的区域间结算。

14.NGB具有哪些特征？

解：下一代广播电视网（NGB）具有以下一些特征：

1）可交互。NGB基于双向网络架构，可实现各种双向交互个性化业务。

2）可迁移。NGB可以实现广播电视业务在家庭、车载、手持等用户终端间的无缝业务迁移。

3）可定制。NGB服务系统可以支持用户的定制请求，实现界面、内容、提醒等个性化定制。

4）可漫游。NGB服务系统可以实现用户在漫游状态下接入广播电视网络，并使用与归属地完全一致的服务。

5）可沟通。NGB可以实现运营上的互联，支持用户之间的横向通信沟通，创造了广播电视新的服务模式。

6）可扩展。NGB完全基于分布式的架构，在网络承载、业务系统、管理系统方面都可以根据需要进行扩展，以适应用户数量的不断增长和对业务及管理需要的不断变化。

7）可运营。NGB将构建完善的用户管理、运营支撑、互通监管、互通结算等业务运营和运营管理体系，使得广播电视网真正实现可运营。

8）可联网。NGB采用开放的分布式架构，各地运营商可以根据需要进行业务的互联互通，这将有利于发挥各自的优势资源，互通有无，并实现业务的规模化运营，打造健康的产业环境。

9）可控制。NGB可以对网络传输、业务提供、用户操作进行控制，以应对特殊情况下的安全管理要求。

10）可互通。NGB可以实现与互联网、通信网等网络的互通，在业务融合和互通基础上实现渐进式发展。

11）可管理。NGB是一个可管理的系统，可实现对网络、业务、平台、终端的全面管理。

12）可追踪。NGB是一个可追踪的系统，在必要时可以实现对特定用户行为、运营商行为的追踪。