　　本教材建设项目以广播电视工程本科生培养目标为依据，以系统技术为主要线索编写。从电视传像基本原理、数字电视概述、数字电视编码技术、复用技术、信道编码、数字电视调制与解调、数字电视组网技术、数字电视接收、数字电视标准几个方面进行深入浅出的论述。
　　本书旨在使读者全面了解各种数字电视技术的概念和基本原理，作者在编写本书时注重基本概念、系统结构、技术与标准发展、工程应用特色等多方面。在选材上，力求循序渐进、由浅入深、通俗易懂，使读者能够尽快地理解和掌握数字电视系统的基本概念和应用，并深入引导读者进一步的思考。
　　本书内容丰富新颖，原理简明易懂，材料充实，特别适合作为广播电视工程专业本科院校数字电视系统课程的教材，也可作为从事数字电视系统开发的工程技术人员的参考用书。

内页插图

第1章电视传像基本原理1
1.1景物像的分解与像素的顺序传输1
1.1.1景物像的分解1
1.1.2像素的顺序传输2
1.2逐行扫描及隔行扫描3
1.2.1水平扫描和垂直扫描的参数3
1.2.2逐行扫描4
1.2.3隔行扫描5
1.3视频信号6
1.3.1概述6
1.3.2图像信号7
1.3.3复合消隐信号8
1.3.4复合同步信号8
1.4数字电视中的模拟域技术9
1.4.1三基色原理9
1.4.2亮度信号和色差信号10
1.4.3标准彩条信号12
1.4.4三大彩色电视制式14
1.4.5清晰度与分解力26
1.4.6电视通道的频带宽度28
习题29
第2章数字电视概述31
2.1数字电视的基本概念31
2.2数字电视的优点33
2.3数字电视的有关参数35◆数字电视系统目录2.4视频音频信号数字化参数38
2.4.1视频信号的抽样结构39
2.4.2视频、音频信号量化及量化噪声42
2.4.3全信号和分量信号编码45
2.4.4图像分量信号量化比特数确定和量化电平分配46
2.5图像分量信号量化电平和量化比特数的计算49
习题50
第3章数字电视编码技术52
3.1数字电视系统52
3.2视频压缩技术53
3.2.1视频信号压缩的可能性53
3.2.2视频信号的数字化54
3.2.3视频压缩算法的分类56
3.3预测编码58
3.3.1预测编码的类型59
3.3.2差分脉冲编码调制(DPCM)的分析62
3.3.3预测器63
3.4正交变换编码66
3.4.1正交变换的性质66
3.4.2一维离散余弦变换67
3.4.3二维DCT变换67
3.4.4量化器69
3.5统计编码70
3.5.1信息量和信息熵71
3.5.2哈夫曼编码71
3.5.3算术编码73
3.6其他视频压缩编码技术76
3.7视频压缩编码标准79
3.7.1ITU�睺 H.26179
3.7.2ITU�睺 H.26382
3.7.3MPEG��184
3.7.4MPEG��2标准89
3.8音频压缩技术93
3.8.1音频信号压缩的可能性93
3.8.2音频压缩标准——MUSICAM96
习题100
第4章复用技术102
4.1概述102
4.2节目复用103
4.2.1PES包103
4.2.2TS包104
4.2.3节目特定信息105
4.2.4业务信息107
4.2.5节目复用器的构成108
4.3系统复用109
4.3.1PSI信息的重构110
4.3.2节目参考时钟PCR修正111
4.4数据业务增值112
4.4.1数据增值业务的加入方式112
4.4.2MPEG��2对数据增值业务的支持112
4.4.3DVB对数据增值业务的支持113
4.4.4电子节目指南114
习题115
第5章信道编码117
5.1概述117
5.2信道编码基础118
5.3能量扩散121
5.4纠错编码122
5.5交织128
5.6卷积编码130
习题135
第6章数字电视调制与解调136
6.1数字电视调制概述136
6.2二进制数字调制137
6.2.1ASK137
6.2.2FSK138
6.2.3PSK139
6.3多进制数字调制141
6.3.1QPSK141
6.3.2QAM142
6.3.3VSB143
6.3.4OFDM144
6.4数字电视主要调制方式比较146
习题148
第7章数字电视组网技术149
7.1数字电视宽带干线传输技术149
7.2数字电视宽带交换技术150
7.3数字电视宽带接入网技术150
7.3.1宽带接入网概述151
7.3.2数字电视HFC接入技术153
7.3.3数字电视以太网接入技术157
7.3.4数字电视光纤接入技术159
7.3.5数字用户线接入技术162
习题166
第8章数字电视的接收167
8.1条件接收概述167
8.1.1数字电视条件接收系统的特点及要求167
8.1.2MPEG��2标准中有关CAS的规定168
8.1.3DVB标准中有关CAS的规定168
8.1.4同密和多密169
8.1.5条件接收系统的安全技术172
8.1.6条件接收的工作原理173
8.1.7国产条件接收系统175
8.2数字电视机顶盒177
8.3数字电视接收系统180
8.3.1卫星数字电视接收系统180
8.3.2有线数字电视接收系统181
8.3.3地面数字电视接收系统182
习题183
第9章数字电视标准185
9.1ATSC标准185
9.2DVB标准188
9.3ISDB�睺标准201
9.4我国地面数字电视标准203
9.5手机数字电视标准218
9.6直播星标准ABS�睸222
习题223
参考文献225

前言/序言

　　前言Foreword2008年12月4日，科技部与国家广电总局正式签署了《国家高性能宽带信息网暨中国下一代广播电视网自主创新合作协议书》，按照协议要求，广电总局开始着手建设下一代广播电视网络（Next Generation Broadcasting,NGB）。NGB的关键技术之一就是利用有线电视网络进行宽带化、双向化改造，使有线电视网网络超越其他现有网络，成为国家信息基础设施的重要组成部分。这项改造可以发挥有线电视网频宽带、成本低、易普及的优势，推进三网融合，使有线数字电视成为进入千家万户的多媒体信息平台，满足社会各界和广大居民多方面的需求。社会迫切需要掌握NGB接入网技术的人才。上海工程技术大学与国家宽带网络与应用工程技术研究中心校企联合试办广播通信网络工程专业，被列为教育部“卓越工程师教育培养计划”首批试点专业。
　　数字电视系统是广播电视工程专业的一门专业课程，相关教材比较少。我国广播电视事业经过半个多世纪的发展，取得了长足的进步。我国广播电视业大致可分为3个发展阶段，分别是1940—1978年、1979—1997年和1998年至今3个阶段。由于技术发展阶段和社会环境的不同，以及人们对广播电视认知度的差异，使得我国广播电视在3个不同阶段采用的模式有所不同。在不同的模式下，广播电视在各个阶段所发挥的作用也不同。特别是从1999年起，广播电视系统开始了产业化管理，这个阶段的技术使数字电视得到发展，注重用户体验的互动电视系统开始逐渐浮出水面。运营部门在满足用户收看电视的基本需求的同时，朝着大容量、数字化、双向功能和区域联网等方向发展。由于数字电视系统涉及的技术种类繁多，实现方式多样，目前的多数教材并没有从整个数字电视系统实现的角度进行总体介绍，不能满足对于卓越工程师培养目标的要求。因此，编写一本既适用于数字电视系统教学，又适应本专业卓越工程师培养目标要求的教材十分必要。为此，我们联合业内专家及具有丰富本科数字电视教学经验和实践知识的教师，合作编写此书，除了系统地介绍数字电视技术及其关键技术外，还对一些◆数字电视系统前言实际的工程实例设计及实现方法进行介绍，便于读者边学边实践，加快掌握数字电视系统知识的进程。
　　本书全面介绍数字电视系统的基本概念、结构、特点、关键技术、相关协议及典型应用，并从初学者的角度，以清晰的知识结构为读者提供了大量的工程应用实例，使读者能够快速上手, 具有较高的参考价值。
　　全书共分9章。第1章从电视传像的基本原理着手，介绍电视传像所涉及的基本理论知识。重点介绍景物像的分解与像素的顺序传输、逐行扫描和隔行扫描、视频信号的基本知识和数字电视中的模拟技术。为数字电视初学者介绍学习所需要掌握的基础知识。第2章主要是数字电视概述，包括数字电视的基本概念、优点及有关参数，重点介绍视频、音频信号的数字化参数，以及图像分量信号量化电平和量化比特数的计算，最后简单介绍数字电视机顶盒。第3章重点介绍数字电视编码技术，首先简单介绍数字电视系统，然后从视频信号压缩的可能性入手，介绍视频信号压缩方法，重点介绍预测编码、正交变换编码、统计编码，以及其他的一些视频压缩编码技术和标准。最后，简单介绍音频信号压缩的可能性和常用标准。第4章全面介绍数字电视复用技术，重点介绍节目复用中的各种包信号，比如打包基本流（PES）包、传送流（TS）包和包中的节目特定信息、业务信息，以及复用器的构成等。本章还重点介绍系统复用，包括节目特定信息（PSI）的重构、节目参考时钟（PCR）修正，最后，简单介绍数据业务的增值服务。第5章主要介绍数字电视的信道编码，重点介绍信道编码中的能量扩散、纠错编码、交织、卷积编码等技术。第6章介绍数字电视调制与解调，重点介绍二进制数字调制中的幅度键控（ASK）、移频键控（FSK）和移相键控（PSK），多进制中的四相移键控(QPSK)、正交振幅调制(QAM)、残留边带调制(VSB)和正交频分复用调制（OFDM）等调制解调方法。最后对数字电视中的各种主要调制方法进行了比较。第7章介绍数字电视组网技术，分别介绍数字电视宽带干线传输技术、交换技术，然后重点介绍宽带接入网技术，例如HFC接入技术、以太网接入技术、光纤接入技术和数字用户线接入技术等。第8章主要介绍数字电视接收，重点介绍数字电视的条件接收（CAS），包括条件接收系统的特点及要求、MPEG��2和DVB标准中对CAS的规定、同密和多密、CAS的安全技术、CAS的工作原理，以及国产条件接收系统。接下来简单介绍数字电视机顶盒。最后介绍数字电视的接收系统，包括卫星数字电视接收系统、有线数字电视接收系统和地面数字电视接收系统。第9章介绍数字电视标准，主要包括ATSC标准、DVB标准、ISDB�睺标准、我国地面数字电视标准、手机数字电视标准、直播星标准ABS�睸等。
　　本书综合国内外同类教材的特点，力求比较全面地反映主流技术与最新技术，注重基本概念、系统结构、技术与标准发展、工程应用特色等，主要特点如下：
　　（1）注重基本概念。本书从数字电视工程的设计者和使用者角度讲述概念，主要介绍数字电视系统的基本理论，深入研究必备的基本概念和方法。
　　（2）突出工程应用。本书力求反映数字电视系统的最新成果，把产业界的实际应用以工程项目的形式呈现在读者面前。同时也介绍工程的设计思想及硬、软件实现方案，便于读者边学习边实践，加快掌握数字电视技术应用的进程。
　　（3）内容编排新颖。本书不是单纯地罗列概念和定义，而是注重概念的系统性，便于读者从概念层次、技术层次和应用层次上对数字电视系统的关键技术有比较全面的了解，能学以致用。
　　本书由韩华编写第1、2、3、8章，方易圆编写第4、6章，孙宪坤编写第5、7章，王益涵编写第9章。全书由韩华统稿。作者在编写本书的过程中，参阅了大量的国内外文献，并得到上海未来宽带技术及应用工程研究中心有限公司技术人员的大力支持，在此表示衷心感谢！
　　鉴于作者的水平有限，错误之处在所难免，恳请读者批评指正。
　　编者
　　于上海工程技术大学
　　2015年12月

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