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[图文]ATSC高清晰度数字电视系统及其接收机       ★★★ 【字体:
ATSC高清晰度数字电视系统及其接收机
作者:imefan    文章来源:网络    点击数:    更新时间:2008-6-13    

   ATSC是英文“The Advanced TelevisionSystEMS Commit tee”  的缩写,译名为高级电视系统委员会,该组织的任务是制定数字电视标准,所以ATSc 作为高清晰度数字电视标准的面目出现。到目前为止,ATsc已有200个成员参予的国际民间组织,其制定的ATSC数字电视标准包括数字高清晰度电视(HDTV)、标准清晰度电视sDTV、数据广播、多声道环绕声以及卫星直播。美国联邦政府通信委员会FCC接受ATSc数字电视标准的主要部分(A/53)作为美国广播电视下一阶段发展,此外加拿大、韩国、台湾和阿根廷等国家和地区也接受ATsc DTV标准作为为数字地面广播。在我国康佳集团于1998年开发出符合该标准的高清晰度数字电视接收机。

  ATSC标准中详述了在6MHz带宽的信道上传送高品质的视频、音频和辅助数据,对于6MHz的地面广播信道上能可靠地传送约19Mbps的数字电视信息流,同样在6MHz的有线电视信道上能通过38Mbps的信息,它意味着把一个分辨率为常规电视(NTSC)高出5倍的视频源,其所需的数据率要压缩到仅有原值的1/50甚至更低。为了充分利用信道的容量,必须利用数字压缩技术,使通过信道的信息量尽可能大。在本标准文件中有视频编码输入格式和预处理,视频编码器及其相关参量,音频编码输入格式和预处理,音频编码器及其参量,业务复用和转移(transport)系统特性和相关标难以及VSB射频/传输系统,系统组成框图表明在图l中,它采纳了国际通信组织无线通信部(I-TU-R)的数字地面广播(11/3)任务组的模型,把数字电视系统分成三个子系统,即

 l.源编码和压缩包括视频子系统和音频子系统;
 2.业务复用和转移子系统;
 3.VSB射频和传输子系统。

  “源编码和压缩”是指视频、音频和辅助数据的压缩位率的编码,其中辅助数据包括控制数据、条件存取控制数据、以及与节目有关的视频和音频业务数据如封闭字幕等,当然辅助数据也可看成独立的节目业务,HDTV系统的视频编码采用MPEG一2中的Iso/IEc&nb sp;Isl3818—2标准,音频编码采用数字音频压缩的AC-3标准A/52,而其系统仍采用MPEG-2中ISO/IEC&n bsp;ISl3818—1标准。

  “业务复用和转移子系统”是把视频数据流、音频数据流和辅助数据流打包成单一的数据流,在开发转移机构时应考虑到各种数字媒体间互操作性,例如地面广播、卫视分布、有线电视分布、记录媒体和计算机接口,为此数字电视系统采用MPEG一2转移流句法,对于数字广播系统而言,这种句法能使视频、音频数据信号打包和复用,更适用于有限的信道带宽和记录媒体,对于有效转移机构也是头等重要的,并促进了与ATM转移机构的互操作性。

  “射频/传输子系统” 也就是进行信道编码和调制,信道编码是把纠错冗余信息加到信息流中,使得在接收处修复受损的信号,这是由于发射信号在传输过程中各种干扰而导致的后果。调制是用信息数据流去调制发射信号,在本标准中调制子系统提供两种模式,一种是8VSB调制用于地面广播模式,一种是16VSB调制用于有线电视模式,它是高数据率模。图2为编码设备组成框图,虽然不够完整,但足以表明在编码器内部不同时钟频率的关系,其中一组是源编码部分的频率,另一组是信道编码部分的时钟频率。由图可见,在信源编码部分有视频、音频和转移编码器三部分组成,时钟基准频率为27MHz,并产生42b的取样信号,再根据MPEG-2标准分成33b的节目时钟基准和9b的节目时钟扩展基准,前者相当于90kHz的取样信号,并锁定在27MHz,它用于音、视频源的编码,作为编码时的显示时间标记PTs以及解码时间标记DTS。音频和视频的取样频率fa和fv 必须锁定于27MHz,并可用下式表示 
 
  
  式中(na、ma)(nv、mv)为两对整数。 

 

  信道编码部分把前向纠错FEC和同步信号插入到子信道和VSB调制器去,与此相关的频率是VSB符号频率fsym和转移流频率fTP,后者是已编码转移流的传输频率,该两个频率必须互锁定,即 
 

    但在两部分中的信号无需彼此锁定,在许多场合是异步工作,在这样系统中应该容忍频率偏移,它可以通过在转移流中删除“ 零”数据包或偶而插入到数据流中来解决。

 1.视频子系统特性

  数字电视标准中的视频子系统特性主要是叙述输入格式和位流特性。所使用的标准文本是

 (1)IS0/IEC IS 13818—1 MPEG-2系统国际标准(1994);
 (2)ISO/IEC IS 13818—2 MPEG-2视频国际标准(1994);

  并参考了

 (1)SbIPTE 274M(1995):它是有关1920×1080扫描和接口标准;
    (2)SMPTE S17.392(1995):它是有关1280×720扫描和接口标准;
    (3)ITU—R BT.60-4(1994):它是有关带有立体声的数字电视的编码参量(720×483)。

  为此允许输入的视频格式如表1所示,其中帧频1=23.976Hz、2=24Hz 、4=29.97Hz、5=30Hz、7=59.94Hz、8=60Hz,扫描格式中0是指隔行扫描,l是指逐行扫描,而屏幕幅型比信息中1指正方型屏幕、2指4:3幅型比、3是16:9宽屏幅型比。

用作地面广播时输入视频的数据率≤19.4Mbps,在高数据率模时其输入视频的数据率438.8Mbps。
 2.音频子系统特性

  ATSC的A/52A文本就是叙述数字音频压缩AC-3的标准,其中A/52已于1995年制定,A/52h 是2001年完成,文本中讲述了音频信息已编码情况、解码处理和编码过程信息,其依据的标准有:

 (1)AES 3-1992(ANSI S4.40—1992):有关数字音频工程的AES推荐实践,代表数字音频数据的双声道串行传输格式;
 (2)ANSI S1.4—1983:有关音频电平表的参量:
 (3)IEC65l(1979):音频电平表;
 (4)IEC804(1985)及其修正文本1:集成/平均音频电平表。

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