1, 引言
眾所周知，模擬電視有NTSC、PAL和SECAM三種標準。目前，數字電視也陷入這種局面，美國、歐洲和日本各自形成三種不同的數字電視標準。美國的標準是ATSC(Advanced Television System Committee先進(jìn)電視制式委員會(huì ))；歐洲的標準是DVB(Digital Video Broadcasting 數字視頻廣播)；日本的標準是ISDB(Integrated Services Digital Broadcasting 綜合業(yè)務(wù)數字廣播)。
現在，數字電視尚無(wú)統一的國際標準，本文就現行的三種數字電視標準分別予以介紹，并在技術(shù)規范、標準參數及特點(diǎn)等方面進(jìn)行比較。
2, ATSC標準
ATSC數字電視標準由四個(gè)分離的層級組成(圖1所示)，層級之間有清晰的界面。最高層為圖像層，確定圖像的形式，包括像素陣列，幅型比和幀頻。第二層是圖像壓縮層，采用MPEG-2圖像壓縮標準。第三層是系統復用層，特定的數據被納入不同的壓縮包中，如節目1圖像，節目2聲音，或者輔助數據，采用MPEG-2系統標準。最后一層是傳輸層，確定數據傳輸的調制和信道編碼方案。對于地面廣播，其標準采用Zenith公司開(kāi)發(fā)的8VSB，此系統可通過(guò)6MHz的地面廣播頻道實(shí)現19.3Mb/s的傳輸速率。該標準也包含適合有線(xiàn)電視系統高數據率的16VSB模式，可在6MHz的有線(xiàn)信道中實(shí)現38. 6Mb/s的傳輸速率。
下面兩層共同承擔普通數據的傳輸，上面兩層確定地普通數據傳輸的基礎上運行的特定配置，如HDTV或SDTV(標準清晰度電視)。
上面兩層還確定ATSC標準支持的具體圖像格式，共有18種格式(HDTV6種、SDTV12種)，14種采用逐行掃描方式。
⑴ HDTV，1920像素(H)×1080像素(V)，寬高比16：9，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制；
⑵ HDTV，1280像素(H)×720像素(V)，寬高比16：9，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制；
⑶ SDTV，704像素(H)×480像素(V)，寬高比16：9或4：3，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制；
⑷ SDTV，640像素(H)×480像素(V)，寬高比4：3，幀頻60Hz/隔行掃描制，幀頻60Hz/逐行掃描制，幀頻30Hz/逐行掃描制，幀頻24Hz/逐行掃描制。
HDTV除1種之外，圖像格式都采用逐行掃描。因為1920×1080格式不適合在6MHz信道內以60幀/秒進(jìn)行逐行掃描，故以隔行掃描取代之。SDTV的640×480圖像格式與計算機的VGA格式相同，保證了與計算機的適用性。在所有12種SDTV格式中，有9種采用逐行掃描，保留3種為隔行掃描方式以適應現有的視頻系統。
盡管ATSC DTV標準包含了高數據率的16VSB傳輸模式以適應有線(xiàn)電視系統，而美國的有線(xiàn)電視業(yè)實(shí)際上采用的是相近但不相同的標準，這是因為美國有線(xiàn)電視業(yè)在A(yíng)TSC DTV標準被FCC通過(guò)之前已對發(fā)展不同的數字化技術(shù)投入大量的資金。作為ATSC的重要成員，有線(xiàn)電視通信工程協(xié)會(huì )已采納了數字化有線(xiàn)系統的標準，此標準協(xié)調了美國有線(xiàn)工業(yè)現行標準化和ATSC DTV的標準。另外，這些有線(xiàn)標準包括反映現行標準的一級圖像格式，ATSC SDTV圖像格式，同時(shí)設定了一套二級圖像格式，有線(xiàn)業(yè)可用于后兼容的電視上。二級圖像格式與ATSC DTV格式相同，包括HDTV和SDTV兩種格式。
另外ATSC還開(kāi)發(fā)通過(guò)了在幀頻為50Hz的國家使用的另行標準。HDTV的像素陣列相同，但幀頻為25HZ和50HZ。SDTV格式的垂直分辨率為576行而水平分辨率則不同；也包含352×288格式，適應必要的窗口設置?；?0Hz版本的ATSC DTV標準使采用幀頻為50Hz的國家更易于使用。
3, DVB標準
3.1 DVB廣播傳輸系統
DVB 數字廣播傳輸系統利用了包括衛星、有線(xiàn)、地面、SMATV、MNDSD 在內的所有通用電視廣播傳輸媒體。它們分別對應的DVB標準中：DVB-S、DVB-C、DVB-T、DVB-SMATV、DVB-MS和DVB-MC。
⑴ DVB-S(ETS 300 421)—數字衛星直播系統標準
該標準以衛星作為傳輸介質(zhì)。通過(guò)衛星轉發(fā)的壓縮數字信號，經(jīng)過(guò)衛星接收機后由衛星機頂盒處理，輸出現有模擬電視機可以接收的信號。這種傳輸覆蓋面廣，節目量大。數據流的調制采用四相相移鍵控調制(QPSK)方式，工作頻率為11/12GHz。在使用MPEG—2的MP@ML(主類(lèi)@主級)格式時(shí)，用戶(hù)端達到CCIR601演播室質(zhì)量的碼率為9Mb/s，達到PAL質(zhì)量的碼率為5Mb/s。一個(gè)54MHz轉達發(fā)器傳送速率可達68Mb/s，并可供多套節目復用。
在DVB-S標準公布之后，幾乎所有的衛星直播數字電視均采用該標準，包括美國的Echostar等。我國也選用了DVB-S標準。
⑵ DVB-C(ETS 300 429)—數字有線(xiàn)廣播電系統標準
該標準以有線(xiàn)電視網(wǎng)作為傳輸介質(zhì)，應用范圍廣。它具有16、32、64QAM三種方式，工作頻率在10GHz以下。采用64QAM正交調幅調制時(shí)，一個(gè)PAL通道的傳送碼率為41.34Mb/s，還可供多套節目復用。系統前端可從衛星和地面發(fā)射獲得信號，在終端需要電纜機頂盒。
⑶ DVB-T(ETS 300 744)—數字地面廣播系統標準
這是最復雜的DVB傳輸系統。地面數字發(fā)射的傳輸容量，在理論上大致與有線(xiàn)電視系統相當，本地區覆蓋好?，F在采用編碼正交頻分復用(COFDM)調制方式，8MHz帶寬內能傳送4套電視節目，而且傳輸質(zhì)量高。但這種系統其接收費用高，頻道也較少。
⑷ DVB-SMATV(ETS 300 473)—數字SMATV(衛星共用天線(xiàn)電視)廣播系統標準
該標準是在DVB-S和DVB-C基礎上制定的。
⑸ DVB-MS(ETS 300 748)—高于10GHz的數字廣播MMDS分配系統標準
MMDS是采用調幅微波向多點(diǎn)傳送，分配多頻道電視節目的系統。該標準基于DVB-S，使攜帶大量節目的微波信號直接入戶(hù)。用DVB-S接收機配上一個(gè)MMDS頻率變換器就可接收DVB-MS信號。
⑹ DVB-MC(ETS 300 749)—低于10GHz的數字廣播MMDS分配系統標準,該標準基于DVB-C，使攜帶大量節目的微波信號直接入戶(hù)。用DVB-C接收機配上一個(gè)MMDS頻率變換器就可接收DVB-MC信號。
3.2 DVB 基帶附加信息系統
DVB數字廣播系統除傳送普通的視頻、音頻信號外，還需傳送接收IRD調諧、節目指南，以及圖文、字幕、圖標等信息。適用于此類(lèi)基帶附加信息系統的DVB標準包括：DVB-SI、DVB-TXT和DVB-SUB。
⑴ DVB-SI(ETS 300 468)—數字廣播業(yè)務(wù)信息系統標準
該標準用于IRD自行設置，并為用戶(hù)提供廣播業(yè)務(wù)指南。DVB—SI由一系列的表和描述符構成，它們給出了有關(guān)DVB業(yè)務(wù)或節目的所有參數。
⑵ DVB-TXT(ETS 300 472)—數字圖文廣播系統標準：該標準用于固定格式圖文電視的傳送。
⑶ DVB-SUB(ETS 300 743)—數字廣播字幕系統標準：該標準用于字幕及圖標(臺標等)的傳送。
3.3 DVB交互業(yè)務(wù)系統
DVB數字廣播系統中的許多業(yè)務(wù)能根據需要，提供某中形式的交互服務(wù)。在通用DVB數字廣播系統的基礎上，進(jìn)一步構成交互業(yè)務(wù)系統的要素包括與其他相關(guān)國際標準兼容的交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )獨立協(xié)議，傳送交互服務(wù)過(guò)程命令與控制信號的回傳信道等。與此對應的交互業(yè)務(wù)系統DVB標準有：DVB—NIP、DVB-RCC和DVB-RCT。
⑴ DVB-NIP(ETS 300 802)—DVB交互業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò )獨立協(xié)議標準
⑵ DVB-RCC(ETS 300 800)—CATV系統DVB反傳信道標準
⑶ DVB-RCT(ETS 300 801)—PSTN/ISDN的DVB反傳信道標準
3.4 DVB 條件接收及接口表準
DVB數字廣播系統中有些業(yè)務(wù)傳送的是加擾的條件接受信息。條件接收的通用接口，使 IRD(Integrated Receiver Decoder,綜合解碼接收機)能夠解擾采用通用加擾算法的加擾信息。DVB數字廣播系統與其他電信網(wǎng)絡(luò )(例如PDH、SDH、ATM等)的連接擴展了DVB技術(shù)的應用范圍，其與這些電信網(wǎng)絡(luò )的接口實(shí)現了DVB向電信網(wǎng)絡(luò )的過(guò)渡。此外還有用于連接專(zhuān)業(yè)設備及IRD的接口。關(guān)于這些接口的DVB標準包括：DVB-CI、DVB-PDH、DVB-SDH、DVB-ATM、DVB-PI和DVB-IRDI。
⑴ DVB-CI(EN 50221)—條件接收及其它應用的通用接口標準
條件接收可確定哪些數字接收機能夠接收特定的廣播電視節目。這是付費電視廣播的基本部分，因而對數字電視運行的成功發(fā)展至關(guān)重要。
⑵ DVB-PDH(ETS 300 813)—PDH(準同步數字系列)網(wǎng)絡(luò )DVB接口標準
⑶ DVB-SDH(ETS 300 814)—SDH(同步數字系列)網(wǎng)絡(luò )DVB接口標準
⑷ DVB-ATM(ETS 300 815)—ATM網(wǎng)絡(luò )DVB接口標準
⑸ DVB-PI(EN 50083—9)—CATV/SMATV前端及類(lèi)似的專(zhuān)業(yè)設備接口標準
⑹ DVB-IPDI(EN 50201)—DVB-IRD接口標準
4 ISDB標準
ISDB是日本的DIBEG(Digital Broadcasting Experts Group 數字廣播專(zhuān)家組)制訂的數字廣播系統標準，它利用一種已經(jīng)標準化的復用方案在一個(gè)普通的傳輸信道上發(fā)送各種不同種類(lèi)的信號，同時(shí)已經(jīng)復用的信號也可以通過(guò)各種不同的傳輸信道發(fā)送出去。ISDB具有柔軟性、擴展性、共通性等特點(diǎn)，可以靈活地集成和發(fā)送多節目的電視和其它數據業(yè)務(wù)。ISDB基本結構如圖2所示。
5 ,DVB與 ATSC的比較
歐洲“DVB標準”和美國“ATSC數字電視標準”的主要區別如下：
(1)方形像素：在A(yíng)TSC標準中采納了“方形像素”(Square Picture Eelements),因為它們更加適合于計算機；而DVB標準最初沒(méi)有采納，最近也采納了。此外，范圍廣泛的視頻圖像格式也被DVB采納，而ATSC對此則不作強制性規定。
(2)系統層和視頻編碼：DVB和ATSC標準都采納MPEG-2標準的系統層和視頻編碼，但是，由于MPEG-2標準并未對視頻算法作詳細規定，因而實(shí)施方案可以不同，與兩個(gè)標準都無(wú)關(guān)。
(3)音頻編碼：DVB標準采納了MPEG-2的音頻壓縮算法；而ATSC標準則采納了AC-3的音頻壓縮算法。
(4)信道編碼：兩者的擾碼器(Radomizers)采用不同的多項式；兩者的里德—所羅門(mén)前向糾錯(FEC)編碼采用不同的冗余度，DVB標準用16B，而ATSC標準用功20B；兩者的交織過(guò)程(Interleaving)不同；
在DVB標準中網(wǎng)格編碼(Trellix coding)有可選的不同速率，而在A(yíng)TSC標準中地面廣播采用固定的2/3速率的網(wǎng)格編碼，有線(xiàn)電視則不需采用網(wǎng)格編碼。
(5)調制技術(shù)：衛星廣播系統中DVB標準采用QPSK，而ATSC標準不涉及衛星廣播。有線(xiàn)電視系統中DVB標準采用任選的16/32/64QAM，而ATSC標準采用16VSB，兩者完全不同。地面廣播系統中DVB標準采用具有QPSK、16QAM或64QAM的COFDM(2K個(gè)或8K個(gè)載波)；而ATSC標準采用8VSB。
6 ,三種數字地面廣播系統的比較
ISDB-T和歐洲的DVB-T非常類(lèi)似,可以說(shuō)是經(jīng)修改的歐洲方案,傳輸方案仍是COFDM,使用的編碼方式相同,調制方法也相同,也分為2K和8K兩種模式。因為日本電視射頻帶寬為6MHz,所以載波數、載波間隔有所差別。
同時(shí)傳送多種級別的圖像(HDTV、SDTV、LDTV)，傳送多套節目，同時(shí)進(jìn)行圖像 、聲音和數據業(yè)務(wù)，這些都是數字電視的共同優(yōu)點(diǎn)，對美、歐、日三種制式均適用。而抗多徑能力強，可分層，可移動(dòng)接收，可組成單頻網(wǎng)則是OFDM 的優(yōu)點(diǎn)，也是歐洲、日本制式的共同優(yōu)點(diǎn)。根據分層和窄帶接收同時(shí)實(shí)現固定接收、移動(dòng)接收和便攜接收，則僅是日本制式的特點(diǎn)。與DVB-T相比,ISDB-T增加了部分接收和分層傳輸功能。
所謂部分接收是指系統將整個(gè)６ＭＨz帶寬分為13段，每段423kＨz，主要解決窄帶和寬帶業(yè)務(wù)的同時(shí)接收問(wèn)題，其接收機可以接收６ＭＨz全帶寬，也可以接收頻帶中心的那一段的窄帶423kＨz信號。前者主要用于固定和車(chē)載移動(dòng)接收，而后者則主要用于小型便攜接收機，但由于帶寬較窄，接收條件差，實(shí)際只能用于音頻廣播和數據。這樣一來(lái)就有可能不必再有單獨的數字廣播(DVB)。但這對于電臺和電視臺分別運營(yíng)的情況，又提出了新的問(wèn)題。
所謂分層是指對不同段的糾錯和調制方式進(jìn)行不同的設置，以針對不同重要程度的信息和不同接收條件和不同接收區域。該系統一共分成四層，如Ａ層可具有最高的可靠性，用來(lái)傳送解碼必須的重要信息，而其他各層則可安排不同的保護率以適應不同的業(yè)務(wù)。
7, DVB、ATSC和ISDB成員近況
據最新網(wǎng)絡(luò )資信，DVB成員已經(jīng)達到265個(gè)(來(lái)自35個(gè)國家和地區)，主要集中在歐洲并遍及世界各地，我國的廣播科學(xué)研究院和TCL電子集團也在其中。ATSC成員30個(gè)，其中有美國國內成員20個(gè)、來(lái)自阿根廷、法國、韓國等7個(gè)國家的成員10個(gè)，我國的廣播科學(xué)研究院也參加了ATSC組織。ISDB籌劃指導委員會(huì )委員17個(gè)，其他成員23個(gè)，其成員都是日本國內的電子公司和廣播機構。
由三個(gè)數字電視標準的成員數量及分布情況，可以看出DVB 標準的發(fā)展最快，普及范圍最大。
8,小結
由于模擬電視三種標準(及其許多子標準)的分隔，在各大洲之間、各國之間造成了很多障礙，使全世界的消費者為模擬電視標準的多樣性付出了高昂的代價(jià)。目前，全世界的數字電視專(zhuān)家正在從中吸取教訓、清理障礙、力求改變這種現狀?？梢灶A言在不遠的將來(lái)ATSC、DVB、ISDB等數字電視標準都將不覆存在，取而代之的是統一的國際數字電視標準。
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