一种基于PC机的数字电视接收系统（1） 数字电视

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引言
随着计算机技术、数字处理及图像压缩技术等高科技迅猛发展，传统电视走进了数字电视的新时期。(数字电视—指从节目摄制、制作、编辑、存储、发射、传输，到信号接收、处理、显示等全过程完全数字化的电视系统。)
伴随着电视广播的全面数字化和互联网技术的发展，数字电视信号不仅可由“机顶盒+电视机”的模式接收，而且也可以在PC机上直接收看。
本文阐述和分析了用PC机接收数字电视信号的实际意义和发展趋势，并给出一个基于PC机的数字电视接收系统的实现方案。
1.国外主要技术标准及我国数字电视标准化现状
1.1国外数字电视技术标准
目前国际上数字电视主要有三种标准[1]：
1)欧洲ETSI的DVB(DigitalVideoBroADCasting数字视频广播);
DVB是将数字视频、音频和多媒体数据信号编码为MPEG-2视频、音频及多媒体信号，经过复用为信源输出信号。可分别馈送至DVB-S/C/T信道。DVB家族三成员：
1、用于卫星数字电视广播的DVB-S
卫星信道的特点是：可用频带宽、功率受限、干扰大、信噪比低。所以要求采用可靠性高的信号调制方式，并要求有较强的信号纠错能力，对带宽要求不是特别高。因此DVB-S采用前向纠错(FEC)(包括Viterbi编码、交织、RS编码及加扰等电路)、正交移相键控(QPSK)调制的信道处理方式，然后发送给卫星链路;接收时进行相反的处理。DVB-S标准已为全球所认同。
2、用于有线(同轴电缆)数字电视广播的DVB-C
有线信道的特点是：信噪比高、频带资源窄、存在回波和非线性失真。这就要求DVB-C采用带宽窄、频带利用率高、抗干扰能力较强的调制方式。同时，由于信道信噪比高、误码率较低，对纠错能力要求不很高，因此,DVB-C的信道部分采用RS码、卷积码交织和正交幅度调制(QAM)技术。DVB-C 为欧洲、澳大利亚、北美、南美等一些国家接受。
3、用于地面数字电视广播的DVB-T
地面广播的特点是：地形复杂、存在时变衰落和多径干扰、信噪比较低，而且要支持移动接收。因此，DVB-T采用前向纠错(FEC)(包括内码交织、内码Viterbi编码、外码交织、外码RS编码)和能有效消除多径干扰的正交频分复用 (COFDM)以及格雷码映射4/16/64QAM调制等技术进行信道处理。然后在原来用于模拟的6MHz、7MHz和8MHz频带内发送数字电视节目。 DVB-T发送的比特率是可变的。数字电视地面广播DVB-T已在欧洲、澳大利亚、新加坡进行了广泛的测试试验并得到认可[2]。
2)日本DiBEG的ISDB-T(IntegratedServicesDigitalBroadcasting综合业务数字广播)，源于DVB;
3)美国先进电视委员会ATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee先进电视制式委员会)的DTV。
ATSC的DTV是一种地面数字电视广播标准，与DVB-T形成竞争，已在澳大利亚、新加坡等国家与DVB-T进行对比试验。目前接受该标准的国家和地区有美国、加拿大、墨西哥、阿根廷、韩国、台湾等。另外，北美地区在卫星数字电视广播方面接受DVB-S、DSS(休斯数字卫星系统)标准;在有线数字电视广播方面接受OpenCable(美国CableLabs制定的数字有线标准，该标准接受ATSC制式以及国际电讯联盟(ITU)的ITU- TJ83的用于电视、声音和数据服务的有线数字多节目制式)。ATSC系统由信源编码和压缩、业务复用和传送、射频/传输3个子系统组成。信源编码和压缩可分别用于视频、音频和辅助数据。在HDTV系统中，视频编码使用MPEG-2视频码流语法，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传送码流语法。传送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/传输子系统完成信道编码和调制。接收是发送的逆过程[3]。
1.2我国数字电视标准化现状
1999年我国开始实施数字电视产业化专项，第二年成立了全国数字电视标准委员会，中国数字电视标准制订工作正式启动。信息产业部和国家广电总局也都为此成立了专门的标准制订专家组，进行国内外数字电视标准的整理和研究工作。
目前，在数字电视地面标准方案中，风头最劲的两派分别是以清华为首的、采用多载波调制技术的DMB-T(即“北派”)，及以上海交大为核心的采用单载波调制技术的ADTB-T(“南派”)。2004年11月以来，清华和上海交大都进行了地面传输的实验，均获得了成功。更令人兴奋的是，2005年 1月22日，基于清华大学DMB-T制的中国第一块拥有完全自主知识产权的“中视一号”数字电视地面传输芯片在复旦大学问世，这被称为“中国数字电视百万门级专用集成电路自主设计和制造技术的重大突破”。2006年9月，我国数字电视地面无线传输的技术标准业已通过，来年即将正式实施。
2.用PC机接收数字电视信号的意义和发展趋势
2.1用PC机接收数字电视信号的意义
个人计算机(PC)在数字电视的发展中扮演这一个重要的角色。巨大的使用量(超过3.5亿台)、公开的技术标准和低廉的成本。用PC实现数字电视的接收比用“机顶盒+电视机“的接收模式更具有互动性和随意性，用户可以通过实时点播，根据自己的喜好不受限制地收看自己想看的节目。PC的显视器具有百万像素的分辨率，已经完全可以显示高清晰度电视(HDTV)图像。另外，在PC平台上开发HDTV的花费也相当低。通过PC实现数字电视的接收比单独购买昂贵的数字电视接收装置要便宜与实用，使其对消费者更具有吸引力。
另外，由于计算机网络使用的是TCP/IP协议，用户还可以非常容易地将电视服务和互联网浏览、电子邮件、以及多种在线咨询、娱乐、教育及商务功能结合在一起。
2.2发展趋势
我国数字电视历经数年的研究已经获得长足的发展，并获得了国家、政策的全力支持。目前，相关部门已经为数字电视的发展设置了时间段：2008年数字奥运，2015年最后期限。
现在许多用户已经使用模拟的电视卡在PC机上观看电视节目。这表明电视和PC的结合已经具有相当大的市场份额。在过去的几年，基于PC机的模拟电视接收卡市场有着稳定的发展。由于其丰富的视觉感受和交互式数据增值服务，DTVPC卡以成为比现今的PC机模拟电视接收卡更引人瞩目的一种解决方案。当“电影式的”娱乐项目与PC机的实时交互性相结合的时候，数字电视的观感效果比模拟电视有了相当大的增强。一个购买模拟电视卡的潜在用户，将会更加愿意多投入些资金购买这种既支持模拟电视又支持数字电视的合成板卡，以避免冒很快就被淘汰的 “机顶盒+模拟电视机”的风险。而且，消费者也可以在考虑花费大量资金为室内添置一台高清晰度电视机之前，尝试在PC监视器上感受高清晰度电视的良好效果。广电公司在DTVPC卡的安装使用有了一定基础的同时，也有信心制作更多的数字电视节目内容，这将从总体上推动了数字电视产业的发展。