数字电视信号自动切换控制的研究

2022-09-10

数字电视系统是音频、视频和数据信号从信源编码、调制、接收和处理均采用数字技术的电视系统。数字电视系统首先将模拟电视信号通过抽样和量化, 将模拟电视信号在时间和幅度上离散化, 然后通过编码, 将离散的数字量, 转换成用二进制数代表的数字信号形式。不仅利于进行各种处理, 而且便于传输、存储和记录, 与模拟电视相比有更多的电视频道、更好的图像质量, 信号不易在传输中失真, 抗干扰能力强。并且具备了可扩展性、分级性、交互性与网络的互通性, 因此, 可实现许多扩展业务和增值业务。大大提高了数字电视的经济效益和社会效益。对数字电视信号切换的研究, 可极大提升整个数字电视播出系统的效率, 本文对数字电视信号的发展、特点以及数字电视信号的切换进行了探讨。

1 数字电视的国内外发展和数字电视信号切换

1.1 数字电视的国内外发展

数字电视技术是传统电视技术、现代电子技术、通信技术和计算机技术共同发展的结晶。随着电子技术、通信技术和计算机技术的迅猛发展, 20世纪90年代以来, 数字电视也在迅速发展。1 9 9 6年1 2月美国采用A T S C数字电视标准。从目前的数字电视计划执行情况来看, 美国的电视数字化目标正在踏实地进行着。1 9 9 3年欧洲开始实施数字电视广播计划, 从普通分辨率数字电视开始。1995年欧洲1 5 0个组织合作开发数字视频广播项目, 并成立了D V B联盟, D V B联盟共同制定了数字电视的D V B标准, 这是一套有关整个电视广播系统的统一标准, 其中最引人瞩目的是D V B数字卫星和有线电视传输系统的标准, 这些标准己作为世界统一的标准被包括中国在内的大多数国家接受。我国的数字电视标准己经公布, 数字电视标准的卫星和有线部分采用的是欧洲标准D V B-S和D V B-S。中国数字电视地面广播传输系统标准—GB20600-2006《数字电视地面广播传输系统帧结构、信道编码和调制》于2 0 0 6正式批准成为强制性国家标准。我国现在已经开始了数字电视卫星广播、数字有线电视和数字高清晰度电视试播, 并计划到2 0 1 5年数字电视广播全部取代P A L模拟电视广播, 广电总局提出发展数字电视的步骤是先有线、后直播卫星、再地面无线的“三步走”战略。

1.2 数字电视信号的构成特点

数字电视信号的构成特点, 这里主要讲一下码流特点, 与传统的模拟电视不一样, 数字电视信号的传输是由若干路时基相同或不同的节目经复用后合成为一路数字电视传输流。M P E G所指的节目, 是指有共同时间基准并有相同节目号的元素集合, 但同一个时间基准的码流有可能对应一个或多个节目号。以有线数字电视信号的传输为例, 一般地, 由于S D H的一个传输通道为4 5 M b i t/s, 但在接收端进行本地调制的Q A M调制器以6 4 Q A M的方式调制, 使得一个传输的实际使用带宽约为38Mbit/s。为便于接收端解调与选择, 在形成一路复合流的数字电视传输流前, 各套节目设有各自的识别号, 包括它的视频、音频和辅助数据等都要有其识别号, 然后映射到P M T表中, 送入复用器与其他信息复用后调制到某一个既定的频点上放大传输, 由于一个网络中像这样大小不同的频点很多, 所以每一个频点的传输流也有数字电视传输流I D号。显然, 一个网络上存在若干数字电视传输流, 在数字电视传输流中如果没有引导信息, 数字电视的终端设备将无法找到需要的码流。为此, M P E G-2中专门定义了特定节目信息, 其作用是自动设置和引导解码器对当前传输流进行解码, 并在数字电视传输流中找到需要的码流。

1.3 数字电视信号的切换

数字信号切换过程是把一路电视信号插入原播出电视信号中的播出过程, 它在电视节目的播出过程中经常使用, 如:电视节目播出过程中插播广告时, 需要把广告切入播出的节目中;某电视台转播其他电视台节目时, 需要把其他电视台的播出节日切入到节目中;电视台节目播出前, 需要把多个节目拷贝制作在同一套节目中等, 都要进行节目切换。数字电视节目的播出过程同样需要进行切换。如今, 国际上制定出多种数字电视信号压缩标准, 其中由活动图像专家组 (M P E G) 制定的M P E G-2标准中所定义的数字电视传输流是当前数字电视广播中应用较为普遍的一种传输格式, 我们可以通过对数字电视传输流进行切换处理来实现数字电视节目信号的切换。

2 基于数字电视传输流的数字电视信号的切换研究与分析

基于数字电视传输流的数字电视信号的切换研究中, 首先是打包基本流进入传输子系统, 被分割成一个又一个的小包, 并通过时分多路复用形成数字电视传输流。切换时首先分别找出两路数字电视传输流的P A T和P M T分段, 在使用它们之前一定要先判断其有效性, 可以通过分段参数version_number和current_next_indicator进行判断, current_next_indicator指出分段是否有效, version_number是版本号, 它们合起来共同指出当前有效分段的版本号;然后取得各自视、音频的P I D, 为切换作准备。一般音频数字电视传输流远远少于视频数字电视传输流包, 故我们先从视频开始切入。另外注意P E S是打包基本码流, P E S包的长度一般为一个存取单元, 视频存取单元为一个图像帧, 音频为一个音频帧。P E S进入传输子系统后被分割成一个又一个小包, 并通过时分多工复用形成单一的电视传输流。音频切换最重要的是和视频保持同步, 我们是在要切入节目的第一个数字电视传输流切入以及其后的P T S小于第一个I帧的B帧被丢弃后才把音频切入, 使得视、音频达到了同步。音频切换时, 首先在被切入节目所在的流中找到被切入节目的下一个音频P E S分组的被置位的起始标志payload_unit_start_indicator, 用要切入节目的含有被置位的payload_unit_start_indicator的音频数字电视传输流切入。之后, 要切入节目的视、音频数字电视传输流经处理后依序插入到被切入节目所在的流中, 而把属于被切入节目的包丢弃, 完成数字电视信号的自动切换。

3 结语

本文讨论了数字电视的发展, 数字电视信号的码流特点以及数字电视信号的切换。面对信息需求日益多元化的社会现实, 数字电视无疑有着广阔的市场空间, 伴随着通信技术与多媒体技术的突飞猛进, 我国数字电视行业已经进入快速发展时期, 数字电视通过提供一个综合性的信息服务平台, 成为社会信息化的重要组成部分, 发展加快广播电视数字化对于我国的经济发展有着重要意义。

摘要：数字电视有着画面质量高、数字电视抗干扰能力强、扩展业务和增值业务多、多套节目同播、便于实现加密解密等优点, 本文介绍了数字电视的概念和发展, 以及数字电视信号的特点, 重点讨论了基于数字电视传输流的数字电视信号自动切换研究, 为数字电视信号切换提供了参考。

关键词：数字电视,信号切换