《电视技术杂谈》PPT课件.ppt

江山市广播电视总台电视技术杂谈Monday, Monday, August 26, August 26, 20242024前　　言 1908年，英国人肯培尔•斯文顿，俄国人罗申克夫提出了电子扫描原理，奠定了近代电视技术的理论基础 　　现代电视技术涵盖了数学、光学、色度学、电磁学等多门学科，熔合了数字技术最新研究成果时至今日，电视技术更是与计算机技术趋近于一体　　　时光回到一百年前，两位大师或许做梦也不会想到今日电视技术发展之快和应用之广泛 　　时光回到今天，电视技术的数字化浪潮在冲击着传统的电视观念和思维习惯，我们，作为江山广电人，我们有责任去熟悉、掌握数字电视技术，更要勇于驾驭数字电视技术，以期为广播电视用户提供高质量的广播电视节目　　　本文将分为模拟电视技术、数字电视技术和高清晰电视等三大部分进行阐述一、模拟电视技术数字与模拟的定义　　数字（Digital）在英语中表示的是“数值”或“离散值”等含意，例如：0，1，……　　模拟（Analog）这个词的意思是指相似物或类似物，有"连续的数值"的含意 电视是如何实现的（1） 　　如果简单地概括，电视的实现只有八个字，摄像机端的光电转换，电视机端的电光转换。

具体的方法，是先把光的图象变成与其对应的电信号，利用电信号可以传得远的特点，实现向远处传送的目的，到接收端把电信号变成与电信号相对应的光信号，这样，在电视机上就显示出图象　　　复杂一点描述：摄像机端的光电靶是由光敏半导体材料制成的，这种材料的电阻率的大小与光照的强弱有关光照强时，电阻率减小；光照弱时，电阻率加大被摄取的景物通过光学镜头成像在靶面上时，靶面上各占电阻的大小，对应于景物各部分的亮度强弱：景物亮的部位，靶面上对应点的电阻小；暗的部位，对应点的电阻大电视是如何实现的（2） 　　这样就通过景物亮度的不同所对应的电阻大小转换成一幅“电的图象”，实现了光电的转换　　　在电视机端，阴极射线显像管的内层涂有在电子轰击下能发光的荧光粉，发光的强弱正比于电子束所携带的能量摄像管输出的“电图象”经过有线电视网、卫星、无线、互联网等途径的传输，加到显像管上，电子束的强弱就随图象信号电压的高低而变化，于是电子束在荧光屏上就描绘出一幅与原景物一样的图象成像原理图123                                     m      n光电转换光电转换光电转换光电转换电光转换电光转换电光转换电光转换123                                     m      n传输通道K1K2K1、K2同步转动摄像机端电视机端彩色电视的成像原理 　　彩色电视的成像比黑白成像要复杂许多，不过成像的基本原理还是一样的。

　　　彩色电视的成像是基于三基色原理而实现的，即，用红、绿、蓝三种颜色几乎可以混配出自然界中存在的所有颜色所以，在彩色摄像机端要把每个象素点分解为红、绿、蓝三种颜色显示在所对应的光电靶上，取出三种颜色所对应的电信号（这也就是分量信号，具有最逼真的信号质量），通过一定的数学运算，接下来的工作就和黑白成像的工作原理相同了……　　　到彩色电视机端，彩色电视机把这三种颜色对应的电信号通过彩色显像管去轰击相对应的红、绿、蓝荧光粉，利用混色原理，映入人眼的就是一幅完整的彩色画面什么是模拟电视 自然界的实际景物图象千差万异，无论从亮度层次上，色彩种类上，都是极丰富的用电信号表示它，一定是一个可以取任意值的连续变化的电量我们把这些直接与自然界实际图象对应的，连续变化的电信号称为模拟信号，就是模拟实际，与实际一样用这种方式传送的电视信号就定义为模拟电视　我们常说的模拟电视就是由此而来的模拟电视的参数—宽高比、电视线、场频宽高比、电视线、场频 电视图象传送而采用的信号加工、处理和传输方式称为电视制式世界上有三种电视制式，即：PAL制、NTSC制、SECAM制我国电视制式采用的是PAL制。

所谓PAL制有特定的几个参数： 1、宽高比4:3　　　4:3的宽高比是由人眼的视觉特性而决定的 2、电视线625行，垂直方向625行,水平方向的扫描点数以625行乘以宽高比即可 3、隔行扫描，场频50Hz，帧频25Hz,即：每秒钟25幅图象或者说：就是一幅图象在0.04秒时间内分两次扫描完成，第一次先扫描奇数行的312.5行，第二次再扫描偶数行的312.5行，各用时0.02秒利用人眼的视觉惰性，由一个一个的独立的象素点感觉出一幅完整的图像模拟电视的参数—行频、频带行频、频带 4、PAL制的行频为15625Hz，除去行逆程时间12微秒，正程时间为52微秒，根据水平方向点数可得出PAL制带宽约为5.5MHz,一般取6MHz这也是现有模拟电视频道选8MH带宽(加上伴音带宽和残留边带)的理论依据　计算为： ★★★★理论上垂直扫描行数为625行，但实际上，垂直扫描线只有0.68955×625＝431行，也就是说PLA制垂直方向上只有431条扫描线 ★★★★水平分解力为431×4/3=575点 ★★★★水平方向575点相当于在一个行周期内信号电平变化575/2=287.5次，则:信号的最高频率为287.5/52=5.5M 在实际使用中频带取6M。

彩色电视重显原理 彩色电视是利用三基色原理而实现彩色图象的重显接收端、显示端都是基于三基色来摄录和显示在信号处理过程中用Y信号和色差信号(R-Y、B-Y)进行处理电视质量的主观测试标准（５分制）图像损伤质量评价标准不能察觉　　优5有察觉但不讨厌良4有点讨厌　　中3很讨厌　　　次2不能用　　　劣1二、数字电视技术什么是数字电视（1）　　　先从用离散值代表模拟量谈起举个例子，在一定尺度内，人的脚和身高其长短高矮分布是无限多个的，数值上是连续的，就是说各种数值都有，这好比模拟量但实际在工厂生产鞋子和衣服时，并不会有这么多型号，而是仅使用一定数量的号码就适应了整个人群不同尺寸的脚和身高只要选择靠近的某些号码，就可以穿这些尺寸不连续的号码，把连续的脚长和身高“离散化”了，就是用离散量表示连续量，这种用离散量表示连续量的做法叫模拟量的数字化什么是数字电视（2） 数字电视，就是设想用离散的电量表示连续的电量，在电视信号的产生、传输、接收各个环节上，都使用离散数字来表示、处理也就是说，数字电视是摄录、传输、接收三个环节上全面数字化的电视系统　　　从广播电视行业来说，所谓数字电视是专指具有广播级质量标准的数字电视，是一个狭义的行业术语。

　　　从整个社会生产来说，数字电视包含了一切用数字技术产生的活动图象信息内容，什么是数字电视（3）　　　包括ＩＰ电视、流媒体电视、可视，网络可视聊天，甚至采用数字技术的可视门铃等都具有数字电视的基本技术特性，主要差别仅在压缩率、稳定性与不同的应用　　　泛数字电视，从电视行业来说，引入数字电视技术有了向外延伸与拓展业务的机遇，因此数字电视还包含了多功能业务的涵意，如信息服务、数据服务、互动服务等，因此这就是数字电视的泛化，数字电视不仅是数字电视数字电视系统的广播链u信源编码和压缩u复用u信道编码和调制u信道u接收机　一、编码　一、编码　　　信源编码：就是把原始的模拟电视信号用　　　信源编码：就是把原始的模拟电视信号用数字编码来表示，也称为数字化、模数字编码来表示，也称为数字化、模/ /数转换数转换（（A/DA/D转换），然后，进行压缩转换），然后，进行压缩　备注：　备注：　　　数字电视信号源有三项：视频数据流、音　　　数字电视信号源有三项：视频数据流、音频数据流和辅助数据流辅助数据流包括管理频数据流和辅助数据流辅助数据流包括管理数据、有条件接收数据以及与节目有关的数据数据、有条件接收数据以及与节目有关的数据。

数字电视系统的组成（1）数字电视系统由五个环节组成数字电视系统由五个环节组成　二、复用　二、复用　　　复用就是把上述三项数据流合成一路采用以　　　复用就是把上述三项数据流合成一路采用以“ “包包” ”为单位的时分复用方式首先把上面说的三项数为单位的时分复用方式首先把上面说的三项数据流分割成一定长度的包（也称分组），在据流分割成一定长度的包（也称分组），在“ “包包” ”的的头部加上标识，作为区分是属于哪个流的标志，以便头部加上标识，作为区分是属于哪个流的标志，以便在接收时把它们区别开然后把它们合流为单一的复在接收时把它们区别开然后把它们合流为单一的复用流一个视频数据流、一个音频数据流、一个辅助用流一个视频数据流、一个音频数据流、一个辅助数据流合成一套节目流尔后，多套节目流再合成为数据流合成一套节目流尔后，多套节目流再合成为传输流　　　什么是时分和频分？　　　什么是时分和频分？　　　时分是指不同的数据流按时间依次排序发送与　　　时分是指不同的数据流按时间依次排序发送与此对应的还有频分，频分是指不同的节目用不同的频此对应的还有频分，频分是指不同的节目用不同的频率调制区分率调制区分数字电视系统的组成（数字电视系统的组成（2 2））　　三、调制三、调制　　　上述复用的数据流还不适合于在传输通道中传输，　　　上述复用的数据流还不适合于在传输通道中传输，为了使信号适配于传输信道，必须进行调制，把时分为了使信号适配于传输信道，必须进行调制，把时分信号变成频分信号，调制的作用是把基带数据流搬移信号变成频分信号，调制的作用是把基带数据流搬移到高频载波上去，把基带信号变成频带信号。

使之可到高频载波上去，把基带信号变成频带信号使之可以在频分复用的模拟信道中传送，同时也兼容了模拟以在频分复用的模拟信道中传送，同时也兼容了模拟电视的并存电视的并存　　　　　　主要的信道调制方法有：u四相相移键控（ＱＰＳＫ）；u正交振幅调制（ＱＡＭ）调制；u正交频分复用（ＯＦＤＭ）；u分别对应于卫星数字电视、有线数字电视和地面数字电视广播信道数字电视系统的组成（3）　四、传输信道　四、传输信道　　　数字电视传输系统与模拟电视传输系统一　　　数字电视传输系统与模拟电视传输系统一样，有卫星、微波、有线、地面无线等媒介来样，有卫星、微波、有线、地面无线等媒介来传输数字信号传输数字信号数字电视系统的组成（4）　五、接收机　五、接收机　　　接收机端就是机顶盒，实现上述四项环节　　　接收机端就是机顶盒，实现上述四项环节的逆过程，把从信道上接收的数据流还原成原的逆过程，把从信道上接收的数据流还原成原始的模拟电视信号始的模拟电视信号　　　上述五部分组成了数字电视的整体系统　　　上述五部分组成了数字电视的整体系统 数字电视系统的组成（5）基本的数字电视系统组成图抽样量化编码器HFC复用器信号源信号源信号源抽样量化编码器抽样量化编码器A / VA / VA / VTSTSTSTS机顶盒调制器编码－模拟转数字的过程u要实现数字信号处理，首先要将模拟信号转换为数字信号，进行Ａ/Ｄ转换。

u这个过程主要有三个步骤：抽样，量化，编码u抽样就是把连续变化的模拟量转换成在时间上离散的模拟脉冲信号u编码就是将量化后的标称信号用一组二进制码串来表示编码－模拟转数字示意图101100011010001000111110000001010011100100101110量化比特数量化级数抽样频率数码率数字信号＝×模拟信号编码０１２３４５６７量化电平量化电平编码－模拟转数字（1）u抽样频率：获取离散脉冲幅度的间隔时间，至少两倍的最高信号频率　　　什么叫抽样？打个比方：气温是逐渐变化的，每时每刻都在变化，因而它是随时间连续变化的模拟量但观测气温不必每分每秒都测量，隔一定时间测一点画在坐标图上，连一条线，就表示了气温的变化如果时间间隔足够小，这条线的形状与连续不间断测量的曲线形状会基本吻合，即，用离散量可以表示连续的模拟量　　这种间隔测量的方式，叫做在连续变化的模拟量上的抽样这是把模拟信号数字化的第一步 编码－模拟转数字（2）　　　抽样间隔取多大合适呢？首先的原则是能基本如实的代表原来的连续模拟量间隔太远了要漏去重要的信息，比如测气温，最高气温出现在每天的14：00，抽样间隔太大，偏偏漏掉了14：00，就会发生大错。

因而，抽样间隔与信号性质有关，要符合奈奎斯特定理：即抽样频率要大于信号最高频率的二倍这样抽取的样值就包含了原来模拟信号的全部信息而不遗漏例如电视亮度信号，最高频率是6Mhz，抽样频率就应该大于2×6=12Mhz抽样的实现也简单，让信号经过一个电子开关，开关每秒钟接通12M次（当然每次接通时间都很短），就实现了在模拟信号中每秒取12M个离散了的样值，每秒12M是什么概念，换种说法，就是小于0.08微秒就测一次信号，这些样值，不再是连续的了实际使用中抽样频率是13.5Mhz编码－模拟转数字（3）u量化级数：区分取样后量化离散脉冲幅度值的总级数（一般用二进制码表示，表现为二进制码的数量，如２５６级）如量化比特数为８，就表示有２５６级的量化级数　　　抽样的结果，仅是把模拟信号进行时间上的离散样值的幅度，仍然是模拟取值的，具有连续的数值必须在幅度值上也进行离散处理，才能实现不仅时间上离散，幅度值上也离散对幅度值的离散，就是把幅度值分成若干等级，对不在等级线上的进行舍零取整处理，归到相邻的等级上去这与我们买鞋是一个道理这样，连续的幅度值就用离散化的有限个等级取代了，这个过程叫做量化 编码－模拟转数字（4）　　　量化取多少个等级合适？等级多了当然好，但要付出的代价大－码流会非常大。

理论和实际都证明，对电视图象信号，用256个等级就可以了，即用8位二进制数字位表达　　取样、量化只是在时间和幅度上把信号的表示做到了离散化，还不是数字化数字化的目的是用“0”和“1”两个数字码表示一切等级、量值为什么要用“0”和“1”，不用0—9，就是因为“0”和“1”最容易用电量来表示如，有电压是“1”，无电压是‘0“；开关接通是“1”，开关断开是“0’但“0”和“1”只能表示两个等级，256个等级怎么办？使用“0”“1”的排列组成码就解决了这有如条形码，条形码也只有黑、白两种条，但它们不同的组合可以编出无数的码，可以分别代表多种商品用数字编码表示量化的信号，模拟信号才算是真正数字化了编码－模拟转数字（5）u数字信号的数码率：抽样率和量化比特数的乘积就是数码率　如：抽样频率13.5Mhz 8位二进制量化　　　则：数码率为：13.5×8=107Mbit/s就是说每秒钟有1亿零7百万个数值（0或1） 　　　实际使用中，亮度抽样频率取13.5Mhz，色度信号取6.75Mhz，用10位二进制量化所需要的码率为（13.5+2×6.75）×10=207Mbit/s传送这么高的速率，对我们现在一个频道8Mhz的带宽，实在是大得受不了，所以，要想使数字化节目真正能付之使用，必须对码率进行压缩。

这就是数字电视信号压缩的必要性 压缩－模拟转数字（1）　　　数字电视信号之所以要压缩，是因为抽样、编码以后码率非常大（具体码率后面另行计算）之所以可以压缩，是因为电视信号中存在着冗余信息，一幅图象中很多信息多余的，或者说不重要的传送与否，不影响图象的质量　　　首先是空间冗余就是一幅画面内，各象素之间有很强的相关性例如，蓝天，不必全部蓝天的每一个象素都传送一次，只传送一个象素就行，其余的，到接收点全部按第一个复制这样一来就节约了大量信息，去除了冗余其次是时间冗余相邻两帧图象的内容也大体相似我们可以不必每一帧图象都传，例如只传送第一帧、在接收端，第三帧用第一帧预测产生，第二帧用第一、三两帧取平均产生，这又可以压缩码率再次，是人的视觉冗余利用人眼对图象高频细节、色度信号灵敏度低的特点进行压缩，把人眼本来看不到的信号取消，以节省码率这就是信号压缩的可能性压缩－模拟转数字（2） 压缩的方法，采用MPEG-2标准它针对图象上述几种冗余的特点，运用运动估值、离散余弦变换（DCT）、自适应量化和熵编码等技术（实际是一种算法），实现对信号码率的压缩把数字化后144Mbit/s的码率压缩到6Mbit/s，仍然可以保持SDTV的水平。

而且压缩比可变，由VCD到HDTV等级都可以目前数字有线电视使用的压缩等级是主级主类：MP@ML，相当于SDTV（标准清晰度电视720*576象素）水平 运动估值是为了消除相邻帧间的空间冗余因为相邻的帧间，图象大量的数据是相同的，不必都全部传输，仅传递相邻帧的变化部分就可以了，这样就可以压缩了传输的数据量 离散余弦变换DCT，是将信号由空间域变换到频域，使信号能量集中到低频率压缩－模拟转数字（3） 自适应量化是针对DCT而言，因为人眼的视觉对图象细节不敏感，故表示图象细节的高频部分可以压缩自适应量化就是对DCT变换后的高频系数采用粗量化，对低频系数细量化实际上是基于视觉冗余 熵编码，就是可变字长编码给使用概率大的事件分配短字码，给使用概率小的事件分配长字码，最大限度的提高编码效率 码流复用－数字信号的混合 　　模拟电视信号经过A/D转换、压缩后，变成了由二进制脉冲组成的脉冲序列，叫做码流每一套节目有视频码流、音频码流，这些与模拟信号一一对应的码流称为基本流ES　 为便于传输，实现时分复用，基本流ES必须“打包”，就是将顺序、连续传输的数据流按一定的时间长度进行分割，分割的小段叫做“包”，因而打包也称为分组。

在每个包前加上包头，就构成了打包的基本流PES　 传送一套节目有三种基本码流：视频、音频和相应的数据流，需要把它们组合到一起，叫做复用复用的方法是时分复用上述把同一节目的三种基本流复用到一起叫节目复用复用后，根据需要可以形成节目流PS和传输流TS它们分别适用于不同的传输环境PS包的长度较长，且可变，适用于在良好的媒质里传输TS包长是固定的，188个字节，适用于容易出错的传输介质中传输在有线电视系统中传输的是传输流TSTS包的包头，长4个字节，包头里最重要的要素是包识别符PID，它标识该包是属于哪套节目的什么流接着的是可变长度的适配域，后面是净荷，净荷携带实际内容 多个数字电视节目复用成一个传输流调制器复用器节目编码节目编码节目复节目复用用抽样量化编码视频 1音频 1抽样量化编码抽样量化编码抽样量化编码抽样量化编码视频 2音频 2视频 3音频 3视频 4音频 4视频 5音频 5节目传输流节目传输流节目节目1节目节目2节目节目3节目节目4节目节目5调制－数字信号的兼容传输（1）　 模拟电视连续的电信号数字化后，变成了完全由“0”、“1”组成的脉冲串（经过MPEG-2编码形成由MPEG-2包组成的传输流）。

直接把数字串在网络上传送，叫做基带传输（未经某种处理的数字信号称为基带信号）它要占用从0开始的无限带宽但是我们现在的HFC网络，传输模拟电视信号是采用AM-VSB（残留边带调幅）频分复用方式传输的就是说，每套电视节目先调制到一个指定的高频率载波上（采用残留边带调幅方式），每一个高频率载运一套节目，占用不同频率的载频，混合送到HFC网络上传输节目是以频率不同而区分的，这就是频分复用每套节目占用的频带宽度都是8Mhz这就是我们目前HFC的规矩——体制调制－数字信号的兼容传输（2）　　 数字化后的基带信号，不符合目前HFC的传输体制，没有办法让数字电视信号以基带的形式上网与现有的模拟电视信号兼容传输数字电视信号要服从原来的规矩，这叫做兼容为了使数字基带信号适应HFC网络的要求，与模拟的频带信号在HFC中兼容传输，就需要对数字基带信号做适当处理，我们称这种做法叫信道编码就是说，信道编码，是使数字基带信号适配进HFC网络的过程信道编码是在前端完成的包括以下几个部分：码流的随机化；R-S编码；卷积交织；字节到字符的映射；差分编码；基带成型滤波和QAM调制传输－基带传输与载波传输u数字信号的传输分为基带传输和载波传输u所谓基带传输就是把数字信号直接送入线路进行传输u而载波传输则是用原信号去改变载波的某一参数实现频谱的搬移u中国数字电视传输采用QAM64调制。

8兆频带中传输4至6套节目，每秒传输信息速率38Mbit 完整的数字电视系统 上述五个部分只是简化后的数字电视系统，在实际工程应用中，数字电视系统还要加入用户管理系统（SMS）、条件接收系统（CA）、电子节目指南（EPG）等　 下面我们深入地介绍这些部分的原理和功能先看一张完整的数字电视系统组成图：完整的数字电视系统组成图前端播控系统前端播控系统复用传输系统复用传输系统用户接收端用户接收端条件接收系统条件接收系统用户管理系统用户管理系统回传系统回传系统网络管理系统网络管理系统监控系统监控系统HFC条件接收系统－简介　　　条件接收系统也叫CA，是数字电视系统中非常重要的组成部分，它完成了系统用户的认证、授权和节目加扰工作，它解决了两个问题，即，如何让交费用户看到授权频道和如何阻止用户收看那些未经授权的频道，也就是解决了单向广播的可管理性问题，因此给广播电视行业的管理模式、经营模式带来了非常深刻的变革　　　通俗地说，CA就是能够保证有授权的用户观看节目，没有授权的用户不能观看节目这是模拟电视时代梦寐难求的功能是数字电视区别于模拟电视的显著标志条件接收系统－工作原理u条件接收系统由两个相互的部分组成：u加解扰部分、接收控制部分u采用三重密钥传输机制什么是三重密钥传输机制？ 是指第一道是用控制字对TS流加扰；第二道用业务密钥对控制字进行加密；第三道是用私人密钥对业务密钥进行加密。

条件接收系统－工作原理－加扰和解扰u加扰就是对视频、音频和辅助数据加以一定的处理，把明文变成密文如果直接显示加扰信号的话，在屏幕上呈现的将不是景物，而是杂乱无章的东西只有经过解扰才能恢复原始的景物u在发送端靠伪随机码发生器产生的伪随机码和原始数据做一个混合运算，就得到加扰的视频和音频码流u在接收端用相同的伪随机码发生器，如果他的起始点和发送端的一样，那么他产生的伪随机码和发送端完全一样，用它就可完全恢复原始信号u解扰的关键是要掌握伪随机码发生器的起始点条件接收系统－工作原理－加解扰密钥CWu伪随机码的起始点就是破密的关键字，称为控制字ＣＷ这个控制字也要传送到用户端才能解密u为了使黑客不容易掌握控制字，要使控制字经常变动而且变得很快，几秒种就变一次u这个控制字也称为加解扰密钥ＣＷ，通常要不断变化u同样黑客只要掌握了这个控制字就可以解密，因此还要对这个控制字进行加密条件接收系统－工作原理－业务密钥SKu通过业务密钥SK对控制字进行加密，形成授权控制信息ECM，然后再将加密后的ＣＷ控制字传送到终端机顶盒中u与控制字有关的加密信息通常称为授权控制信息ECMuECM信息插入传送流，大约每几秒钟在传送流中出现一次。

条件接收系统－工作原理－用户个人分配密钥PDKu为了确保业务密钥SK不在传输过程中被破解，就必需对业务密钥SK进行加密u在前端，使用个人分配密钥PDK对业务密钥SK进行加密，然后放在授权管理信息EMM中传送到用户端EMM大约每8－10秒插入传送流一次u用户个人分配密钥PDK是一个数列，是机顶盒的唯一地址码由CA系统自动生成并严格控制，存放在用户智能卡中，是CA系统安全性的重要保障条件接收系统－工作原理－解密三要素　　　授权管理信息的解密是唯一的，也就是说一张智能卡只能解与其有关的ＥＭＭ信息解密后可以得到用于解ＥＣＭ的所有信息因此解密要用到三种元素：　１、保密的可编址的智能卡　２、传送来的加密授权管理信息ＥＭＭ　３、传送来的加密授权控制信息ＥＣＭ条件接收系统－工作原理－示意图条件接收系统－工作原理－示意图 下图是有关整个条件接收系统的流程示意： 下图是有关整个条件接收系统的流程示意： 条件接收系统－典型加密算法－概述典型加密算法－概述（１）（１）u对加密算法的要求有两条最基本的原则：一是不能被轻易破解，二是解密算法运行所需时间不应太长，因为控制密钥几秒种就改变一次u加密算法主要有两种：秘密密钥算法和公开密钥算法。

u秘密密钥体制的特点是秘密信道，密钥源产生之后，通过秘密信道将秘密密钥传送给用户由于加密和解密使用同一密钥，称对称密码体制u公开密码体制的特点是有两个密钥（公开和秘密），只有两者搭配使用才能完成加密和解密的全过程发送者利用公开密钥加密，只有具有秘密密钥的人才能对它解密，因此不需通过信道传送条件接收系统－典型加密算法－概述（２）　　由于所选择的加密技术的不同，CA系统被破解的次数以及被破解所造成的损失也不相同　　在欧洲,几乎所有的CA系统都已被破解，其中包括我们常见的几个国外CA厂家　　然而CA系统被破解所产生的后果却有着本质上的区别，有的仅仅是一个运营商的系统在一段时间内被破解，但并没有影响其它系统的安全运营； 有的却是其CA系统被完全破解，从而殃及了其所有的运营商的系统条件接收系统－典型加密算法－概述（４）u在CA系统的密钥管理体系中，除了那些使用自己独有算法的CA系统外，一般的CA系统都使用以下的三种算法: uData Encryption Standard (DES)算法u三重DES(Triple-DES)算法uRSA算法u前两种属于对称密码体系，第三种属于非对称密码体系条件接收系统－典型加密算法－ＤＥＳ算法（１）　　DES算法是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的一种基于对称密码体系的算法。

　　其基本的原理是用一个64位字长的密钥(实际是56位加8位效验)分组后通过16次的左移得到16个子密钥，然后通过16次的迭代运算去加密一个64位的数据块，从而得到加密后的数据　　在CA系统中表现为加密的密钥和解密的密钥为同一个64位的密钥，解密的过程就是加密的逆过程目前除个别的CA系统还采用外，一般的CA系统最多将其用于对ECM的处理  条件接收系统－典型加密算法－ＤＥＳ算法（２）　　DES算法最有效的破解手段就是采用穷举法　 一个DES算法的穷举空间是256，这意味着在1975年用一台计算机需要运算两千年才能破解然而随着计算机技术的发展，目前仅用一台高档的PC机用穷举法破解一个DES算法也就十几天的时间　　　 采用DES算法的CA系统的安全性受到了极大的威胁  条件接收系统－条件接收系统－典型加密算法典型加密算法－Ｔ－ＴripleripleＤＥＳ算法ＤＥＳ算法（１）（１）　　Triple-DES算法的基本原理是用两个密钥对数据进行3次的加密/解密运算，即首先使用第一个密钥对数据进行加密，然后用第二个密钥对其进行解密，最后用第一个密钥再加密　　Triple-DES算法保留了DES算法运算速度快的特点，通过增加运算次数和密钥长度(两个64位密钥相当于128位密钥)来增加破解者的破解时间，但是从密码学本身上讲，其安全强度并没有增加。

条件接收系统－典型加密算法－ＴripleＤＥＳ算法（２）u采用Triple-DES算法的CA系统的密钥在使用一段时间以后就需要进行更换，加密方需要通过某种安全的渠道把新的密钥传送给解密方，从而实现密钥的传递更新或者子密钥的生成u为了达到此目的，采用Triple-DES算法的智能卡中必须嵌入一个根密钥(Root Key)或主密钥(Master Key)，来完成密钥的生成和分发等，而根密钥或主密钥的安全则关乎到整个CA系统的安全u黑客通过跟踪截获其传递的密钥达到破解该密钥的目的，或者通过对CA系统根密钥或主密钥的破解从而破解整个CA加密体系，那时即使采用了密钥循环的方法也无法剔除非法的智能卡条件接收系统－典型加密算法－ RSA算法（１）uRSA算法是非对称密码体系(又称公开密码密钥体系)中最著名的一个算法u它是在1979年由Rivest、Shamir、Adleman三个人提出的一种分组密码算法u从其提出到现在的二十多年间，它经受了各种安全测试的考验，被证明是目前最安全的非对称密码算法条件接收系统－典型加密算法－ RSA算法（２）uRSA算法是建立在一个数论模型基础上的一种算法u数论模型是两个大的素数的乘积可以得到一个大整数，而将该大整数还原成两个大素数的乘积是非常困难的，迄今还没有找到一种算法来完成分解。

u在RSA算法中存在着一对互不相同但又密切相关的密钥，我们称之为公钥和私钥它们的密钥长度都大于512位，从算法的原理上我们很难从其中的一个密钥去推算出另一个密钥，从而破解该系统u什么叫素数？　　　是这样的整数，它除了能表示为它自己和1的乘积以外，不能表示为任何其它两个整数的乘积条件接收系统－条件接收系统－典型加密算法典型加密算法－－ RSARSA算法算法（３）（３）u对一个采用了RSA算法的CA系统来讲，一般采用公钥进行信息的加密，用私钥来进行信息的解密u由于每一张智能卡都有不同的公钥和私钥用于自身的加密和解密因此，即使破解了某一张智能卡的密钥对其它智能卡也没有什么影响，系统可以通过剔除的方法将非法卡阻止在系统之外，从而保证了CA系统的安全u除数字电视广播以外，它被广泛地应用于开放式的环境，例如Internet等条件接收系统－典型加密算法－ 算法比较（１）u迄今为止，世界上所有采用Triple-DES算法的CA系统都已被破解，而且找不到任何防止破解的办法，即使更换了新一代的智能卡，也未能阻止黑客的攻击u随着黑客破解的手段越来越高明，破解的周期越来越短，给运营商造成的损失也越来越大。

条件接收系统－典型加密算法－ 算法比较（2）u秘密密钥体制中发送者与接收者要使用同一密钥，为此必须使发送者不仅要传送加密后的数据，还要将密钥传给接收者，这就必须使密钥在传送过程中不被窃取u公开密钥体制中各个用户在接收端进行解密所使用的密钥不必传输，这样就提高了安全性，从而有可能在公共信道上传送加密的信息，这是公开密钥体制优于秘密密钥体制的地方u目前各种秘密密钥体制的算法的软硬件实现速度显著快于公开密钥的加密算法u通常将两种密钥算法结合一起用条件接收系统－典型加密算法－ 算法比较（3）uRSA算法本身比Triple-DES算法和DES算法有更高的安全性，已经被广泛地采用在各种安全强度要求较高的环境中u国内外近十年来在数字电视广播以及Internet上CA技术的应用也证明了这一论点条件接收系统－概述（1）u条件接收系统是一个综合性的系统，它集成了多种先进的技术，所涉及的技术包括：系统调度管理、网络技术、数字压缩编码、加解扰算法、加解密算法、复用器技术、调制解调技术、机顶盒技术、智能卡技术等，同时也涉及到用户管理、节目管理、收费管理等数据应用技术其中， CA系统的性能和安全性是整个系统最关键的问题。

条件接收系统－概述（2）　　　条件接收系统在数字电视系统中是比较深奥难懂的部分，它的内在机理让人感到迷惑不解，CA是如何实现加密的？加密的安全性是如何确保的？这些都是模拟时代我们所没有考虑过的新问题为便于理解这些问题，我们可以换个角度来理解，打个比方：小时候，父母不放心把家里的钥匙交给我们，怕把钥匙掉了，但同时又怕我们放学回不了家，在外面游玩怎么办，解决这个矛盾的方法是：把钥匙放在一个父母和我们约定的地点，以便于我们放学后回家，如，放在邻居家或房屋边上不引人注目的墙洞内，这样就解决了矛盾在这个矛盾解决的过程中，用的也是三重加密机制，第一层是门锁，把室内外隔绝开－对室内加密，这个钥匙就是控制字第二层是对钥匙加密－放在邻居家或墙洞内，邻居家或墙洞就是业务密钥，通过这个密钥对钥匙－控制字进行加密，不然直接插在钥匙孔内就不安全了条件接收系统－概述（3）　　　第三层就是家长要私下告诉我们钥匙放在哪里，总不能在门上贴张字条告诉我们钥匙放在哪里，这就好比用私钥加密，否则，我们也不知道钥匙放在哪里这过程中，安全性的关键是我们，只要我们自己不泄密，安全性就有保障，就好比智能卡不被破解一样　　　在前述加密算法中，RSA算法的数论模型是两个大的素数的乘积可以得到一个大整数，而将该大整数还原成两个大素数的乘积是非常困难的，迄今数学界还没有找到一种算法来完成分解，可见RSA算法的安全性完全依赖于分解大素数的难度。

　　　在CA系统中对EMM信息的加密，通常采用RSA算法RSA算法的数学原理　　RSA系统由以下几部分组成：　　　(1)随机选取的大素数P和Q，还有N，其中N=P*Q ，P和Q保密，N公开　　　(2)任取 (n)=（P-1）*(Q-1)，其中 (n)表示比n小的素数的个数，任取2<=e<=(n),且(e,(n))=1,e为加密密钥，公开　　　(3)计算d,使（e*d）(mod (n))＝1,求得d，d为解密秘钥，保密　　　在RSA系统中，设m为明文，c为密文，则其加密和解密算法如下：　　　加密算法 c=me(mod n)　　　解密算法 m=cd(mod n)　　　在RSA系统中(e,n)构成加密秘钥，即公钥，(d,n) 构成解密秘钥，即私钥RSA算法的流程图　　                                                                                                                                            电子节目指南（EPG）u什么是ＥＰＧuＥＰＧ的作用uＥＰＧ功能描述uＥＰＧ系统结构uＥＰＧ前端系统软件uＥＰＧ的发送方式电子节目指南－什么是EPG什么是EPG？ 　　用户通过机顶盒收看电视节目和享受信息服务时所使用的导航菜单就叫EPG。

电子节目指南－EPG的作用uEPG是Electronic Program Guide电子节目指南的英文缩写，也称为电视节目指南，是一种互动应用u它的主要作用是帮助用户快速的找到需要的节目与服务信息u当有几十个甚至上百个电视频道及不同的信息服务时，EPG的作用就变得特别重要电子节目指南－功能描述（１）u基本功能：u提供节目单u频道浏览及当前节目播放u自选节目与切换电子节目指南－功能描述（２）u高级功能：u附加信息功能：给出节目的附加信息，如节目情节介绍、演员名单、年度排名等；u节目分类功能：按节目内容进行分类，如体育、影视、新闻、音乐等u自排节目顺序u节目预订功能u家长分级控制功能u其它：根据应用的情况，电子节目指南提供切换视角天气预报游戏以至各种通过数字电视来实现的电视商务业务等高级功能u注：以上所有功能既要求前端提供数据，又要求机顶盒能处理数据并形成方便收看的EPG功能电子节目指南－系统结构uＥＰＧ系统结构在前端主要包括电子节目指南的制作与播出系统u电子节目指南的制作系统所生成的格式标准是我国颁布的《数字电视广播业务信息规范》[ＧＹ/Ｚ１７４－２００１]u在接收端的接收设备可以接收、识别、及利用这些信息实现节目的网络表、频道表、节目时间表并能使用户参照频道表和节目表进行准视频点播，完成电子节目指南的功能。

电子节目指南的信息通过ＳＩ来实现电子节目指南－前端系统软件u１、电子节目指南信息编辑软件　　　电子节目指南信息编辑软件实现人机对话，编辑输入电子节目　指南实现所需的ＳＩ信息，并将数据存入ＳＩ信息库u２、电子节目指南信息数据库　　　存放电子节目数据的ＳＩ信息库u3、ＳＩ信息播放软件　　　ＳＩ信息播放软件实现数据库的实时访问，提取所需要插入的ＴＳ码流的ＳＩ信息，送入复用器中电子节目指南－数据发送方式uEPG应用软件是网络公司根据本网和用户需求设计的包含节目播出单的多功能应用软件，提供节目播出单是各种EPG应用软件的基本必须的功能，每种EPG应用软件都需要节目播出数据u在实际实现时，含有EPG的SI服务信息有不同的发送方式，比如单独的SI频道、SI信息在所有频道传送、部分SI集中传送等SI信息的发送方式对于机顶盒中EPG的实现和硬件的配置有非常大的影响用户管理系统（SMS）－功能　数字电视用户管理系统（SMS）的功能： 　　用于记录、管理用户的各项信息，与条件接收系统紧密结合，完成用户的授权控制用户管理系统（SMS）－功能uSMS需要完成的主要功能：u与CA/银行远程SMS系统的联接u权限验证u用户信息管理u资源管理u业务产品管理u用户订购管理u记费标准设置（PPV、IPPV、OPPV等）u费用计算和财务管理u提供信息查询与报表分析用户管理系统（SMS）－技术特点uSMS需要具备的技术特点：u采用开放式设计u可以支持分级、分区形式的分布式管理模式u支持多银行接口、多SMS接口u可靠的数据备份和恢复功能u管理用户数可以根据需要扩充用户管理系统－基本组成u服务器u操作系统u应用软件u中间件软件系统u数据库系统数字电视的接收－机顶盒u电视由模拟到数字的转化不但是视频传输和显示的一场革命，更由于采用了数字的压缩、处理和传输技术后与计算机数据处理技术及网络技术日益融合，从而使电视广播不再限于单纯地单向发送音视频信号，它可以完成基本的计算机和网络的多种服务。

数字电视的接收－现代机顶盒特点u新的机顶盒的特点是：数字化、交互、多媒体、多功能u数字化是必须的，只有数字化才能提供更多的选择和灵活性，才能拥有先进的计算机技术和网络技术带来的便利和强大功能u交互是机顶盒的生命力所在，因为交互才能使用户的要求得以实现，交互电视已成为发展趋势，ＤＶＢ已定义了一系列的回传信道标准，随着多媒体技术的发展和普遍应用，它成了机顶盒中不可缺少的要素u在拥有了网络交互功能后，机顶盒所能提供的功能也会越来越多交互交互网络网络适配适配广播广播接口接口模块模块广播广播服务服务提供商提供商广播广播网络网络适配适配交互交互服务服务提供商提供商交互交互接口接口模块模块顶顶置置单元单元广播广播传输传输媒介媒介交互交互网络网络最最终终用用户户数字电视的接收－交互系统的参考模型数字电视的接收－机顶盒组成框图解复用解复用接入接入控制控制解码解码ＣＰＵＣＰＵ模拟调谐模拟调谐与解调与解调模拟模拟解码解码音音视频视频接口接口遥控器遥控器ＲＡＭＲＡＭ ＲＯＭＲＯＭ调谐调谐与解调与解调其它其它交互接口交互接口电缆调制电缆调制解调器解调器数字广播数字广播和交互接口和交互接口数字电视的接收－机顶盒各部分功能uＣＰＵ是完成各种指令和控制的硬件基础uＲＡＭ、ＲＯＭ等完成信息和应用程序及库的存储u调谐器完成模拟和数字信号的射频选择与转换u输入解调、解复用用于解出所选择的视音频码流或数据流u视频音频解码将视音频码流还原成未压缩的的原始信号以便显示和播放u调制解调器完成控制信号数据和回传信号在网络上的传输和交换接口u接入控制单元完成权限控制和解密算法数字电视的接收－机顶盒的定义u机顶盒的定义　　对于机顶盒，目前没有标准的定义，传统的说法是：“置于电视机顶上的盒子”。

它是通过接收各类网络传输的电视信号，利用现有电视机作为用户终端，提高现有电视机的性能或增加其功能的一种设备u由于功能和用途不同，这就使"机顶盒"这个概念有些含糊不清，如早期的增补频道机顶盒，图文电视机顶盒，付费电视机顶盒等数字电视的接收－数字机顶盒的功能（１）　　数字机顶盒的基本功能是接收数字电视广播节目，同时具有所有广播和交互式多媒体应用功能，如：（1）电子节目指南（EPG）给用户提供一个容易使用、界面友好、可以快速访问想看节目的一种方式，用户可以通过该功能看到一个或多个频道甚至所有频道上近期将播放的电视节目；（2）高速数据广播能给用户提供股市行情、票务信息、电子报纸、热门网站等各种消息；数字电视的接收－数字机顶盒的功能（２）（（3 3）软件升级软件升级可看成是数据广播的）软件升级软件升级可看成是数据广播的应用之一数据广播服务器应用之一数据广播服务器按按DVBDVB数据广播标准将升级数据广播标准将升级软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本软件广播下来，机顶盒能识别该软件的版本号，在版本不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更不同时接收该软件，并对保存在存储器中的软件进行更新；新；（（4 4）因特网接入和电子邮件。

数字机顶盒可通过内置的）因特网接入和电子邮件数字机顶盒可通过内置的电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能用户可以电缆调制解调器方便地实现因特网接入功能用户可以通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件同时机通过机顶盒内置的浏览器上网，发送电子邮件同时机顶盒也可以提供各种接口顶盒也可以提供各种接口与与PCPC相连相连，用，用PCPC与因特网连接；与因特网连接；（（5 5）有条件接收有条件接收的核心是加扰和加密，数）有条件接收有条件接收的核心是加扰和加密，数字机顶盒应具有解扰和解密功能字机顶盒应具有解扰和解密功能数字电视的接收－数字机顶盒的功能表项目内容基 本 业务模拟电视广播、FM广播，模拟付费（加扰）电视数 字 视频卫星数字视频广播（DVB-S）；地面数字视频广播（DVB-T）；有线数字视频广播（DVB-C）；MMDS 数字视频广播；数字付费（加扰）电视数 字 音频IP/；音乐（MOD）；实时音频卡拉OK点播（KOD）数 字 数据信息点播（IOD）；数据广播（BIS）；股市证券信息广播（SIS）；VBI图文电视；应用程序下载；程序数据库流向；电子商务；家居银行交 互 式多媒体互联网接入服务（IAS）；远程教育；远程医疗；网上购物；网上收费；电子广告；股市证券服务 （SES）；网上（音、视频）广播业务；可视与电视会议；社区多功能服务数字电视的接收－数字机顶盒的分类（１）市场上的机顶盒基本上可划分为三类：　“数字电视机顶盒”　“网络电视（WebTV）机顶盒或ＩＰ电视机顶盒”　“多媒体（Multimedia）机顶盒”数字电视的接收－数字机顶盒的分类（２）　　１、数字电视机顶盒：　　主要功能就是将接收下来的数字电视信号转换为模拟电视信号，使用户不用更换电视机就能收看数字电视节目，图象质量接近500线水平，但无上网功能。

　　根据传输媒体的不同，数字电视机顶盒又分为数字卫星机顶盒（DVB-S）、地面数字电视机顶盒（DVB-T）和有线电视数字机顶盒（DVB-C）三种目前应用较为广泛的是数字卫星机顶盒和有线数字电视机顶盒数字电视的接收－数字机顶盒的分类（３）数字机顶盒的分类（３）2、网络电视机顶盒　　　是在微软公司“维纳斯计划”和凯思公司的“女娲计划”的催化下产生的，主要功能是使现有模拟电视机用户通过PSTN（公众交换网）和双向CATV网等实现上因特网，收发电子邮件、游戏娱乐、网上学习等　　数字电视的接收－数字机顶盒的分类（４）　　　３、多媒体机顶盒是对前两种机顶盒功能的综合下产生的，也有称综合业务机顶盒或全功能数字机顶盒　　　它可以支持几乎所有的广播和交互式多媒体应用，包括收看普通电视节目、数字加密电视节目、点播多媒体节目和信息、电子节目指南（EPG）、收发电子邮件、因特网浏览、网上购物、远程教育等，需要的条件是同时要能传输广播方式ＩＰ宽带方式的网络支持如CATV双向网络等数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒交互式机顶盒u交互式机顶盒：u有两种类型：本地交互型和远程交互型本地交互型是在码流中提供多选择性业务，用户选择其中的一项子业务。

远程交互型需配置回传信道模块目前主要的方式有CABLE MODEM和回传数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒软件机顶盒u软件机顶盒u采用性能十分强大的处理器，将解压缩等常规硬件模块用软件实现软件机顶盒的优势是应用灵活，对各种模块都较容易进行升级和更新，缺点是增大了系统资源的消耗数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒以太网机顶盒  u以太网机顶盒：u面向传输网络为以太网的数字电视广播系统，采用MPEG OVER IP的技术在网络汇结点需要有服务器数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒扩展型和非传统型机顶盒存储式机顶盒存储式机顶盒u存储式机顶盒：u内置了大容量硬盘，可以实现电视节目在用户端的定制缓存、重组、延时播放、检索、变速播放等，从而即适应电视节目的广播特点，又能满足电视观众对电视节目的个性化选择，实现收看时间和对节目类型选择的灵活性数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒DVD组合机顶盒uDVD组合机顶盒u采用某些芯片组件的机顶盒中除网络接口模块外，其它主要基本模块都可以与DVD播放机进行共用因此在机顶盒中引入DVD驱动器，就可以成为组合式机顶盒，以制造市场卖点数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒流媒体机顶盒u流媒体机顶盒：u这种机顶盒引入互联网上的流媒体技术，取代了数字电视的MPEG2系统，将更新的音视频压缩技术纳入到数字电视广播系统中。

这种机顶盒需要广播前端的支持数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒IP宽带机顶盒u是新出现的一种家用平台,用于交互式数字内容服务领域 u支持普通数字电视、PVR、VoD、EPG、电视商务等数字电视业务 uWeb 浏览、电子邮件、互联网游戏、即时信息(IM)， VoIP等互联网业务u基本的或中级的交互式服务到高端的全功能媒体中心，可创造多种业务机会和收益空间u这些功能要求有一种先进的、功能完备的、适应性强的 32 位嵌入式操作系统平台，硬件品台可保持较长时间，由软件下载作不断更新u基于宽带传输数字电视的接收－扩展型和非传统型机顶盒u上述的以太网机顶盒、软件机顶盒、存储式机顶盒、流媒体机顶盒和ＩＰ机顶盒往往交叉融合在一起，成为更类似于PC机的消费电子设备综述－数字电视的特点　　（1）更有效地利用各类频道资源，如在有线广播传输一套模拟电视的8 MHz频道内可以传输6套数字标准清晰度电视节目（他的关键技术是信源压缩和高效信道编码调制技术）　　　　（2）采用数字录像机和非线性编辑制作节目质量明显提高，数字电视节目易于存贮处理　　　　（3）清晰度高、音频效果好、抗干扰能力强数字电视信号的传输不像模拟信号受在传输过程中噪声积累的影响，在接收端收看到的电视图象非常接近演播室水平。

此外，数字电视的音频效果很好，可支持杜比数码（AC-3）5.1环绕立体声家庭影院服务　　综述－数字电视的特点　　（4）可开展多功能业务随着电视传输和用户接收的数字化，以往用模拟方式无法提供的服务将成为可能，电视网站、交互电视、股票行情与分析、视频点播等新业务的开展将变得更加容易，用户将从单纯的收视者变为积极的参加者　　（5）数字电视网和因特网是相辅相成的，数字电视接收机完全可以作为因特网的终端显示器，将各家各户与因特网连接在一起，加快了社会信息化的进程数字电视网络还是相对低廉的宽带资源，在有线广播8 MHz带宽上可传送38 Mb／s数据广播方式数字电视与电信网络计算机数字电视比较比较内容比较内容广电广电电信电信视音频节目传输视音频节目传输可以稳定传输可以稳定传输可以，但不稳定可以，但不稳定图象质量图象质量好，高码率，带宽有保障好，高码率，带宽有保障较差，低码率，带宽无保障较差，低码率，带宽无保障互动功能互动功能无（单向广播）无（单向广播）优（双向点播互动）优（双向点播互动）传输性质传输性质单向（有线无线）单向（有线无线）双向（有线无线）双向（有线无线）资源整合能力资源整合能力弱弱强强联网性能联网性能弱弱（没有统一网络）（没有统一网络）强（全国一张网）强（全国一张网）不能不能能能收费收费低低高高可管理性可管理性差差好好接收的节目数量接收的节目数量相对少相对少多多信息容量信息容量受限制受限制极大量，无限制极大量，无限制服务的用户数量服务的用户数量无限制（广播方式）无限制（广播方式）有限制于服务器的容量有限制于服务器的容量多功能性多功能性功能单一功能单一多功能多功能三、高清晰数字电视技术简介高清晰度数字电视技术简介－标准清晰度电视标准 　　我国标准清晰度电视（SDTV）技术标准为垂直扫描线576行，隔行扫描，场频50Hz，宽高比4:3,水平方向720个取样点。

一般表达为576/50i　　　目前，我们运行的有线数字电视系统属于标准清晰度电视高清晰电视的发展受节目源和显示端的限制，还处于试播运行阶段高清晰度数字电视技术简介－高清晰度电视标准　　目前高清晰度电视的标准有两种：　　一是1080i和P，二是720PI代表隔行，P代表逐行 　中国高清晰度数字电视的标准如表4所示：高清晰度数字电视技术简介－标准清晰度电视的码率　　　什么是码率？　　　码率是在单位时间内系统所能达到的最大数据量传输数字电视信号时信道设备（如矩阵、光端机等）的带宽必须大于通过该通道的码率 　　　标清电视的数字电视信号的码率　　　在ITU-R601数字电视标准中，采用10比特量化时亮度信号的码率为：　　取样频率x量化比特数 = 13.5（MHz）x 10（Bit）= 135 Mbps　　2个色差信号的码率为 x 6.75（MHz）x 10（Bit）= 135 Mbps　　总的码率为:亮度信号码率+色差信号码率=135+135=270 Mbps 高清晰度数字电视技术简介－高清晰度电视的码率 在SMPTE 274M数字电视标准中，采用10比特量化时亮度信号的码率为：取样频率x量化比特数 = 74.25（MHz）x 10（Bit）= 742.5Mbps　　2个色差信号的码率为：2 x 37.125（MHz）x 10（Bit）= 742.5Mbps　　总的码率为　亮度信号码率+色差信号码率为：742.5+742.5=1485Mbps　　　从上述计算中可以看到，高清晰度电视的码率是标准清晰度电视的5.5倍。

高清晰度数字电视技术简介－标准清晰度数字电视的有效码率　　　有效码率（视频有效码率）是在单位时间内与视频信号有关的数据量因为在电视信号的水平和垂直消隐期间内没有视频信息，所以有效码率一般只是码率的60-80%　　　有效码率＝每行的取样点数 x 有效扫描行数 x 量化比特数 x帧频　　　亮度信号的有效码率＝720 x 576 x 8 x 25 = 82.944Mbps　　　2个色差信号的有效码率＝2 x 360 x 576 x 8 x 25 =82.944Mbps　　总的有效码率＝82.944 + 82.944 = 165.888Mbps高清晰度数字电视技术简介－高清晰数字电视的有效码率　　亮度信号的有效码率: 1920 x 1080 x 8 x 25 =414.72Mbps　　2个色差信号的有效码率: 2 x 960 x 1080 x 8 x 25 =414.72Mbps　　总的有效码率为2 x 414.72 =829.44Mbps高清晰度数字电视技术简介－标清和高清的差别•宽高比　　标清电视屏幕宽高比为4:3，也就是1.33:1　　高清电视屏幕的宽高比是16:9，也就是1.78:1。

•清晰度（分辨率）　　高清晰度电视的分辨率有两种，一种是每帧画面1920x1080像素，另一种是1280x720像素　　标准清晰度电视分辨率为720x576　　高清1920x1080的信息量是标清720x576的5倍高清晰度数字电视技术简介－清晰度（分辨率）的表达方法　　由于历史的原因，在电视、电影（胶片）以及数字影像等行业表达清晰度（分辨率）的方法是不同的v电视清晰度的表达方法—线、电视线、带宽、调制度　　模拟电视时代摄像管和显像管都是通过扫描线的扫描产生和再现图像，所以当时用“线”或“电视线”表示清晰度•垂直清晰度　　电视的垂直清晰度用线数表示，与有效扫描行数有关在理想的极端条件下垂直清晰度与有效扫描行数相同，在一般情况下垂直清晰度相当于有效扫描行数的50-70% （科尔系数）•水平清晰度——绝对清晰度（线）和相对清晰度（电视线）　　绝对清晰度是指在水平方向上实际显示的线条数　　　例如，在水平方向上显示400条线 （黑色/白色各200条）时称水平清晰度为400线　　因为电视画面的宽高比是4:3，所以在象素尺寸相同的条件下水平方向上能够容纳的象素数量是垂直方向上的4/3倍例如，距相同的情况下垂直方向显示300条线时水平方向上能够显示400条线。

为了在同一系统中用相同的度量方法表示不同方向上的清晰度，在电视技术中把画面宽高比与水平方向上显示线条数的乘积称为“电视线”例如，在水平方向上显示400条线时称水平清晰度为　　400 x 3/4 = 300 电视线　　　因为用电视线概念表达的水平清晰度是相对值，所以在显示线条数量相同的情况下画面宽高比不同时水平清晰度的电视线数是不同的例如，同样在水平方向上显示400条线时如果画面宽高比是16 : 9则水平清晰度为　　　　　　　400 x 9/16 = 225 电视线•带宽与调制度　　　电视的水平清晰度还可以用带宽或调制度表示带宽与调制度是频率与电平（幅度）之间的函数关系，是MTF（调制传输函数）在电视技术中的专用表述　　　带宽是在约定电平值的位置计量频带宽度，例如3dB带宽就是以最大值作为0dB时电平下降3dB处的频带宽度电视技术中经常使用的带宽有三种，即0dB带宽，-1dB带宽和-3dB带宽　　　调制度是在约定频率点的位置计量电平值，例如标清摄像机就是以0.5MHz的输出幅度作为参考电平，5MHz频率点的输出电平与参考电平之比即为调制度，用百分比表示高清晰度数字电视技术简介－电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（1 1））　　标准清晰度电视（ITU R BT.601-5）在水平方向上显示400条黑色和白色线条相当于在一行的有效扫描期间（53.3微秒）内使正弦波变化200次：　　200个周期 / 53.3微秒 = 3.75 MHz高清晰度数字电视技术简介－电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（2 2））　　每1 MHz带宽相当于　　400线/3.75 MHz=107线/1 MHz　　标准清晰度电视亮度信号的0dB传输带宽最大为6 MHz，相当于水平清晰度　　6 MHz x 107线/1 MHz = 640线　　重现720线需要的带宽为　　720/107= 6.75 MHz（取样频率13.5 MHz的1/2）高清晰度数字电视技术简介－电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（3 3））　　　高清晰度电视 （ITU-R BT.709-5）在水平方向上显示400条黑色和白色线条相当于在一行的有效扫描期间（25.858微秒）内使正弦波变化200次　　200个周期 / 25.858微秒 = 7.734 MHz高清晰度数字电视技术简介－电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（电视信号传输带宽与水平清晰度的关系（4 4））　　　高清晰度电视画面宽高比为16:9，在水平方向上显示400条黑白线称水平清晰度为400线或225电视线，每1 MHz带宽相当于　　　　400线 / 7.734 MHz = 52线 / 1 MHz　　高清晰度电视亮度信号的0dB传输带宽最大为30 MHz，相当于水平清晰度　　30 MHz x 52线/1 MHz=1550线　　重现1920线需要的带宽为　　1920 / 52 = 37.125 MHz （取样频率74.25 MHz的1/2）结束语　 由于成文时间仓促，文中表述不全或概念理解错误之处欢迎各位指正。

　　　希望本文能对各位有所帮助期望能有机会与各位作进一步的交流和探讨江山市广播电视总台谢 谢！Monday, Monday, August 26, August 26, 20242024。