浅谈高清数字电视的数据传输技术

李学工

摘 要：随着科学技术的不断发展，人们生活水平不断提高。社会信息化时代已经来临，原有的电视技术已经无法满足人们的要求，高清数字电视应运而生。高清数字电视技术集合了电子技术、计算机技术、网络技术和数据传输技术等多种最新科技技术，能方便的给人们提供最新电视节目和相关信息。与传统的电视技术相比，数字电视技术在抗干扰能力、传输效率、兼容性等方面有很大的优势。为了进一步满足人们不断增长的需求，对数字电视技术进行深入研究有很重要的实际意义。本文从多方面探讨了我国高清数字电视技术及其数据传输技术，并结合我国数字电视技术的发展现状，展望了我国高清数字电视技术未来的发展方向，供大家参考分析。

关键词：高清数字电视；数据传输；网络；发展前景

社会经济和科学技术的迅速发展，促进了信息社会的到来。电视技术水平也不断革新，更好的满足了人们对物质高标准的追求。高清数字电视技术集合了电子技术、计算机技术、网络技术和数据传输技术等多种最新科技技术，能方便的给人们提供最新电视节目和相关信息。与传统的电视技术相比，数字电视技术在抗干扰能力、传输效率、兼容性等方面有很大的优势。我国数字电视技术发展较晚，从上世纪九十年代中期才开始采用数字压缩技术，并通过卫星传输电视节目。近十几年来，高清数字电视在中国发展迅速，实现了广播电视技术的整体迁移。电视技术从卫星数字电视，向高清有线数字电视发展，解决了高清数字电视的地面传送传输技术，实现了电视技术质的提升。但相比欧美日等发达地区相比，我国高清电视技术还存在着一些不小的差距，为了进一步满足人们不断增长的需求，对数字电视技术进行深入研究有很重要的实际意义。本文对高清数字电视技术和数据传输技术做了简要概述，从传输网络和传输标准分析了高清数字电视的数据传输技术。最后，文章结合我国数字电视技术的发展现状，展望了我国高清数字电视技术未来的发展方向。

1 数字电视技术概述及其特点分析

1.1 数字电视技术概述

对于数字电视技术来说，电视节目制作的一系列过程都是用数字信号来完成的，这一系列环节有电视信号的发射、传输和接收等等。与其他类型的信号相比，数字信号的传输质量和接收效果都要好很多，数字信号传输的画面也清晰很多。现代数字电视技术在全世界得到了迅速发展，给人们带来了更好的电视效果体验，也体现出了人们生活水平的提高和社会的进步。

1.2 数字电视技术的特点分析

与传统电视技术相比，数字电视技术的优势主要表现在信号的抗干扰能力、传输效率、系统兼容性和收拾效果四个方面。

（1）数字信号抗干扰能力强。数字电视信号一般不会受到外界音频和视频信号的影响，有着超强的抗干扰能力。数字电视技术能有效避免传统电视技术出现的船串台、噪音和图像模糊等缺陷。

（2）传输效率高。数字电视技术传输效率极高，能借助有线电视网络的模拟频道，为人们提供许多高清晰的数字电视节目。这在一定程度上降低了电视节目的传输成本，提高了传输的效率。

（3）系统兼容性强。数字电视技术兼容性很强，信号接收十分方便。只要在普通电视机上加一个机顶盒接收器，就能有效接收数字电视的信号。这对电视用户来说，操作非常方便，能为用户节省不少成本。

（4）电视信号接收效果好。与传统的电视技术相比，数字电视信号接收效果极好，电视画面的质量很高，声音效果也很逼真，受到了广大电视用户的好评。

2 高清数字电视数据传输网络简介

高清数字电视数据传输的方式一般有三种，地面传输、有线传输和卫星传输，每种传输方式各有特色。地面传输是数字电视广播最基本的传输形式。它通过电视台制定高点天线来发射无线电视信号，实现数字电视信号的广播。被信号辐射覆盖的用户，可以利用接收天线和电视机来接收高清数字电视信号，收看电视节目。对于模拟电视传输网络来说，容易受到信号噪声积累和多径干扰的影响，人们常把天线安置在楼顶，形成楼群的公用天线系统。随着光缆宽带传输技术的突破，光纤传输技术得到很大的发展，形成了以光纤传输为基础的有线电视广播网络。和地面传输技术相比，有线传输效果更好，管理更加方便。地面传输系统需要对全国同一频率进行划分，而有线传输广播系统能够实现一地一网或一个城市一个网络。这对电视企业的运营管理更加简单，电视用户可以利用有线制式的机顶盒和电视机相连，接收电视信号。

卫星高清数字电视传播网络是当前数字电视信号传输的主要途径，用户数量最多。和地面传输和有线传输方式不同，卫星传输网络能将数字电视信号集中在卫星的地面发射站，借用微波技术将信号发送到离地面很高的同步卫星上。然后同步卫星用微波再将电视信号发回到地面，电视用户可以用小型卫星信号接收器或卫星制式机顶盒来接收卫星的高清数字电视信号，收看电视。

3 高清数字电视的数据传输技术分析

3.1 电视信号的传输

高清电视信号采用数据传输的方式，从电视节目的制作到用户终端的接收都实现数字化。高清数字电视的视频标准至少要具备720p或1080i的分辨率，音频格式为数字格式的5.1，屏幕宽高为16：9。在我国电视领域，有相当数量的电视节目制作、编辑和存储以实现全高清化。下面簡单分析一下高清电视节目是如何从演播室传输到用户家中的电视上的。

首先，在电视节目制作场合，采用高清摄像机拍摄图像，经过电视台编辑处理后，形成高清的HD-SDI信号。这种高清信号如果不经过压缩处理，是无法传输到用户液晶电视上显示的。另外，高清的HD-SDI信号为了适合卫星或者有线网络传输，还需要采取相关的编码器设备对信号进行编码压缩处理。目前我国高清电视节目一般采用MPEG-2的编码格式，节目宽带可以达到22Mbps。而国际上常采用H264的编码格式，节目宽带在7-11Mbs之间。

H264编码器一般有两种技术解决方案。一种技术方案是基于ASIC芯片的，如Ambarella公司的A系列平台。Thomson公司的芯片具备效率高。编码质量好的优点，缺点就是芯片开放性比较差，跟新速度比较慢，不方便加入新功能模块。而TI公司的DSP系列的算法难度适中，成本较低，但芯片稳定性待提高。

高清电视信号完成编码后，TS信號流就能够在有线网络或卫星中无损传输。以中央电视台的高清电视节目为例，节目从电视台传输到卫星上，地方电视台利用接收器将信号接收，然后将TS传输流送到地方的有线前端进行处理。将数据通过如复用、EPG插入、加扰等处理后，最后利用同轴电缆送达到用户。电视用户借用一台支持高分辨率的电视机和机顶盒接收器，就可以在家里收看高清电视节目了。

3.2 高清电视数据在有线网络中的处理技术

由于电视数据采用了全数字化的格式，数据在有线网络中的处理就变得简单多了。目前，高清数字电视节目从节目提供商到有线运营商，通常采用两种方式。一种是利用SDH地面传送的模式，另一种是用卫星覆盖的模式。

经过编码处理的高清电视节目，以传输流的格式被有线前端接收，再经过加扰、插入和VOD等系统对信号进行点播和时移处理。最后利用QAM调制后送达到有线网络，传输给电视用户。当前有线数字电视前端系统播出的高清节目，一般采用MPEG-2编码格式，如我国中央电视台和各省市的高清卫视台。此外，如我国香港地区的亚洲高清频道、欧洲足球频道等，采用了H.264的编码格式。对于采用MPEG-2编码格式电视台，每个QAM频点可以放置两套，而H.264编码格式每个QAM频点可以放置4套节目。

3.3 高清数字电视数据在传输中的转码技术

由于电视VOD业务的开展和高清节目的进一步增加，有线电视的频点资源越来越紧张。为了解决传统MPEG-2高清节目频谱利用率底，占用宽带大等缺点，一种把MPEG-2格式转化成占宽带低的H.264高清节目技术被开发出来。

通常情况下，由于不同编码格式的宏模块大小不同，将MPEG-2格式的码流转化成H.264的码流有一定困难。目前市场上采用以下几种方案进行转化：一种是基于英特尔CPU和软件的转码，代表产品有Envivio C4编码器、TAG MCT编码器等。另一种方式是通过码流控制，即所谓的码流压缩方式。还有通过ASIC芯片完全解码后再编码，代表产品有H.264高清编码器。

4 高清数字电视数据传输技术的发展方向

目前采用欧洲DVB-T标准的地区和国家最多，达到33个，采用美国ATSC标准的有5个国家和地区，已有两家经过技术分析，决定退出ATSC标准而加入欧洲DVB-T标准。我国电视行业也采用了欧洲DVB-T标准，并取得了不错的发展。

随着计算机网络技术和电子信息技术的发展，各种信号高效传输技术被开发出来，并在高清数字电视行业得到了有效应用。通过近年来的大量研究和电视行业发展情况分析，OFDM多载波技术成为无线传输技术的发展方向。它被很多国家的高清数字电视行业采用，用来进行数字电视信号的传输，它也被认为宽带无线局域网和新一代移动通信（4G）的主流技术。

5 我国高清数字电视技术发展现状与未来发展方向分析

5.1 我国高清数字电视技术发展现状

随着信息化时代的到来，数字电视技术面临着机遇和挑战。数字电视技术发展面临的机遇体现在电视技术作为大众接受社会事物的主渠道，一直以来是我们广大电视观众的一个传统习惯，数字电视技术比原有的电视技术能够为观众带来更大的信息量，因此会受到大众的接受和喜欢：我国数字电视技术发展也面临着一定的挑战，信息化时代的到来为数字电视技术的发展带来了春天，也为网络的发展带来了相应的发展机遇，现在互联网非常发达，数字电视能够提供的信息，网络上也有，有时候比数字电视还要方便，因此，数字电视技术面临着网络发展给他带来的严峻的挑战。数字电视技术怎样在社会发展过程中找到自身的落脚点，是值得思考的重要问题

5.2 我国高清数字电视技术发展方向

（1）交互式数字电视。目前，我国的数字电视技术仅仅停留在“广播”功能上，在未来的数字电视技术发展过程中，这种单向的“广播”功能会被打破，取而代之的是能够进行互动的“交互式”数字电视技术。交互式的数字电视，能够实现用户自由的进行节目选择，改变以往只能被动接受的局面，电视观众可以根据自己的需求有效的选择节目播放的时间和播放的内容，体现一定的个体性。交互式的数字电视能更适应电视行业的发展需求，适应广大观众的心理需求。因此，未来社会数字电视的交互式发展趋势很明显

（2）互联网数字电视。在当今社会发展过程中，网络在人们的工作和生活中所起到的作用越来越明显。互联网技术缩短 人与人之间的距离，而且给人们带来很多的方便。

（3）高清数字化电视。当前，许多电视节目制作部门的高清电视节目的数量越来越多。相应的我国的数字化电视技术也要向高清数字化电视技术方向上发展。

6 结言

数据传输技术是高清数字电视技术的核心内容，直接决定着数字电视的发展进程，是保障电视画面稳定性和清晰度的关键技术。数字电视技术的广泛应用，为人们生活带了许多方便。随着社会数字化、信息化和电子技术的发展，数字电视技术一定会有更广阔的应用舞台。结合我国当前的发展现状，加大对数字电视数据的传输技术研究，是我国高清数字电视发展的正确方向。

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