一建“通信”每日一圖“廣播電視系統”詳述

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一建“通信”每日一圖“廣播電視系統”詳述

1L411070 廣播電視系統

1L411071 廣播電視技術基礎

一、廣播電視的基本概念

廣播有兩層含義,一層是泛指通過無線和有線方式向覆蓋區域內數量不受限制的聽眾或觀眾傳送聲音或電視節目的過程,如聲音廣播、電視廣播和數據廣播等,另一層是特指電視節目廣播和聲音節目廣播,本書所提的“廣播”均指聲音節目廣播。

廣播電視是一種大眾傳播媒介,利用廣播電視地面傳輸系統、廣播電視衛星傳輸系統和有線廣播電視傳輸系統等不同方式,提供聲音、圖像和數據的廣播服務或交互式服務,具有形象化、及時性、廣泛性和交互性的特點。

二、聲音廣播基礎知識

聲音廣播首先對聲音進行聲-電轉換與處理,再將音頻信號調製後以地面、衛星和有線廣播方式傳送給聽眾接收。

模擬地面聲音廣播方式是將音頻信號傳送到廣播發射機、通過調頻或調幅方式將音頻信號承載在電信號上,放大後經天饋線送到發射天線,向外發射無線電波。

數字音頻地面廣播是將傳送的模擬聲音信號經過脈衝編碼調製(PCM)轉換成二進制數代表的數字信號,然後進行音頻信號的處理、壓縮、傳輸、調製、放大、發射,以數字技術為手段,傳送高質量的聲音節目。所涉及的處理包括信源編碼、信道編碼、傳輸、調製和發射,以及接收的相反處理過程。其數字處理的系統,包括數字音頻壓縮編碼、信道糾錯編碼、數字多路複用和傳輸的調製解調,如圖1L411071所示。

三、電視廣播基礎知識

(一)電視基礎知識

電視的基本工作原理是:在發送端,用電視攝像機拍攝外界景物,經過攝像器件的光電轉換作用,將景物內容的亮度和色度信息按一定規律變換成相應的電信號,做適當處理後通過無線電波、衛星或有線信道傳輸出去;在接收端,用電視接收機接收電視信號,經相反處理通過顯示裝置的電光轉換後,將電視信號按對應的空間關係轉換成相應的景物畫面,在屏幕上重現原始景物的彩色畫面。

彩色三要素指的是彩色光的亮度、色調和飽和度,亮度是指彩色光作用於人眼而引起的視覺上的明亮程度,色調是指彩色的顏色類別,飽和度是指彩色的深淺和濃淡程度。

電視三基色指的是電視系統中實際應用的紅、綠、藍基色光,電視顯示裝置中採用的紅、綠、藍三色光源或發光材料,可稱為顯像三基色。

彩色電視的傳輸就是在攝像端將彩色光學圖像進行分解並轉換成三基色電信號,三基色電信號按特定的方式編碼成一路彩色全電視信號,經傳輸通道傳送到接收端,接收機將彩色全電視信號解碼恢復成三基色電信號,並利用混色法在顯示屏上重現出原始的光學彩色圖像。光電轉換(攝像)是利用攝像管或CCD器件,電光轉換(顯像)是利用CRT (陰極射線管)、LCD (液晶顯示器)和PDP (等離子顯示板)等器件。

(二)模擬電視基礎

模擬電視圖像傳輸普遍採用隔行掃描方式.即把一幀圖像分成兩場:第1場傳送奇數行,稱奇數場;第2場傳送偶數行,在接收端再將兩場組合起來。我國電視採用PAL制,圖像幀掃描頻率25Hz ,場掃描頻率為50Hz,行掃描頻率為15625Hz ,掃描光柵的寬高比為4 : 3。

目前世界上存在的兼容制彩色電視制式有NTSC 制、PAL制(逐行倒相制)和SECAM制三種。

(三)數字電視基礎

1.數字電視基本概念

數字電視是繼黑白電視、彩色電視之後的第三代電視。是從電視畫面和伴音的攝錄開始,經過剪輯、合成、存儲等製作環節,再經過傳輸,直到接收顯示的全過程,全部實現數字化和數字處理的電視系統,即將模擬信號圖像和伴音信號轉變為數字信號並進行數字處理、存儲、控制、傳輸和接收的系統。

2. 數字電視標準

數字電視標準體系包括系統類標準(演播室、信源編碼和信道傳輸)、設備與接口類標準(發射機、接收機)、業務與應用類標準(業務信息、電子節目指南、數據廣播等)以及其他標準(頻率規劃、監測) ,涵蓋節目製作到發射播出的各個環節。信道傳輸標準是數字電視重要基礎標準。信道傳輸標準主要包括衛星、有線和地面三種。

目前有四種不同的地面數字電視傳輸國際標準,分別是美國的先進電視制式委員會ATSC標準、歐洲的數字視頻廣播DVB標準、日本的綜合業務數字廣播ISDB標準和我國的地面數字電視DTMB標準。

3 . 數字電視分類

數字電視分為標準清晰度電視(SDTV) 和高清晰度電視(HDTV)。我國的標準清晰度電視是指每秒25幀隔行掃描、每幀有效像素為720 x 576 ,寬高比為4 : 3 的數字電視系統,圖像質量與模擬電視系統相同。高清晰度電視指每秒25幀隔行掃描、每幀有效像素為1920 x 1080 ,寬高比為16 : 9的數字電視系統,圖像質量接近35mm膠片的影像質量。

4. 數字電視優點

與模擬電視相比,數字電視具有以下優點:

( 1 )信號電平穩定可靠、抗干擾能力強、傳輸距離遠、質量高。

( 2 )頻譜利用率高。

( 3 )數字化設備相對於模擬設備而言體積小、重量輕、能耗低和工作可靠。

( 4) 易於實現條件接收,並能提供靈活多樣的業務模式。

( 5 )靈活友好的人機界面,使設備操作、調試、維護更為簡單,易於實現智能化。

lL411072 廣播電視系統組成

一、廣播電視系統基本組成

廣播電視系統的基本組成如圖1L411072-1所示。

圖1L411072-1 廣播電視系統組成

二、廣播電視系統的分類

按廣播電視系統的組成和功能進行分類,廣播電視系統可分為廣播電視中心、廣播電視發射系統、廣播電視有線傳輸系統、廣播電視衛星傳輸系統和廣播電視監測系統五大類。

廣播電視中心:廣播電視中心主要包括節目製作和節目播出,是整個廣播電視系統的信號源部分,主要作用是利用必要的廣播電視設備及技術手段,製作出符合標準的電視節目信號,並按一定的時間順序(節目表)將其播出。

廣播電視發射系統:利用架設在發射塔上的天線將不同波段的廣播電視信號輻射到四面八方,用戶利用接收天線收看廣播電視節目。

廣播電視有線傳輸系統:利用同軸電纜、光纖或混合光纖同軸電纜(HFC) 以閉路傳輸方式把數字電視信號傳送給千家萬戶。

廣播電視衛星傳輸系統:利用地球同步衛星上的轉發器,將地球上行站發射的數字電視信號轉發回地球。下行傳輸是指從同步衛星向地面接收端傳輸,上行傳輸是指從地球站向同步衛星傳輸。

廣播電視監測系統:可以核查廣播電視覆蓋情況,瞭解各類播出系統是否按批准的技術參數播出,監測空中無線電波秩序,通過客觀測量和主觀評價,如實反映廣播電視節目播出質量和效果。

三、模擬廣播電視系統

一個全模擬信號的廣播電視系統,可歸納由信源、變換器、信道、反變換器和接收終端組成。信源是產生和輸出廣播電視信號(如聲音和圖像)的設備,信號的最後歸宿是接收終端或信宿,如收音機和電視接收機;變換器是把信源發出的信號進行加工處理,變成適合在信道上傳輸的信號,廣播電視發射機和天線、衛星轉發器、有線電視系統的調製器等均屬於變換器;反變換器是把信道送來的廣播電視信號按相反過程變換恢復成原始信號,供終端接收。

在模擬廣播電視系統中,傳送的聲音和圖像信號都是在幅度和時間上連續變化的模擬信號,通過信道時,基本組成和結構不變,信道利用率低,抗干擾能力差,混入的噪聲干擾不可消除,不易實現大規模集成。

四、數字廣播電視系統

(一)系統基本模式

全數字信號的廣播電視系統基本模式如圖lL411072-2所示,主要由信源、編碼器、調製器、信道、解調器、解碼器、同步單元和接收終端組成。

圖lL411072-2 數字廣播電視系統基本模式

信源、信道和接收終端與模擬系統的功能基本相同,編碼器和調製器(有時含多路複用)組合在一起與模擬系統的變換器類同,解碼器和解調器(有時含解複用)組合與反變換器類同,但變換原理和對象完全不同。

編碼器的作用是將信源發出的模擬信號轉換成有規律的、適應信道傳輸的數字信號,解碼器的功能與之相反,是把代表一定節目信息的數字信號還原為原始的模擬信號,它們都包括兩部分:信源編碼、信道編碼和信道解碼、信源解碼。信道編碼是一種代碼變換,主要解決數字信號傳輸的可靠性問題,又稱抗干擾編碼。調製器的作用是把二進制脈衝變換或調製成適合在信道上傳輸的波形,解調是調製的逆過程,從巳調製信號中恢復出原數字信號送解碼器進行解碼。同步單元是使數字系統的收、發兩端有統一的時間標準。噪聲源是一個等效概念,研究信號在傳輸中的衰減和畸變。最終如何在受干擾的信號中恢復原信號。

(二)數字電視系統組成

圖lL411072-3是數字電視系統組成圖。

圖lL411072-3 數字電視系統組成

數字演播室將信號進行信源編碼和視音頻壓縮,經過複用後形成一個單一的數據流,利用數據流信號調製發射信號,再經過衛星、有線或地面的傳輸,最後到終端顯示設備。

lL411073 廣播電視技術發展趨勢

一、數字音頻廣播和高清晰度電視

數字音頻廣播和高清晰度電視是繼調頻廣播和彩色電視後的第三代廣播電視,是廣播電視發展史上的一個新的里程碑。特別是數字壓縮編碼技術與視音頻技術的結合,一方面是廣播電視以嶄新的面貌出現,從根本上提高了聲音和圖像的質量,使消費者獲得全新的視昕感受,另一方面,廣播電視的本質正在改變,數字技術促進了廣播電視、通信和計算機網絡技術的匯聚和融合,促進了視音頻產品與通信和計算機的結合,形成了一系列交互式的多媒體產品。

1.數字音頻廣播

數字廣播包含數字音頻廣播、數字多媒體廣播、數字調幅廣播、衛星數字聲音廣播等方面。從技術角度出發,目前國際上的數字廣播主流應用已有三種標準DAB (數字音頻廣播)、HD Radio和DRM 。如果將模擬調幅和模擬調頻廣播看成是第一代和第二代廣播技術,那麼數字音頻廣播可看作是第三代廣播技術。不僅如此, DAB還適合利用7英寸以下屏幕的手持終端收看的視頻節目,以及包括多種實時信息在內的文字、圖像數據傳輸。數字音頻技術在廣播電視工程中的應用包括:數字調音臺;音頻嵌入技術;雲端存儲。數字音頻廣播有以下優點:

( 1 )高質量的聲音信號,可達到CD質量的水平。

( 2) 對多徑傳輸抗干擾能力強,可保證高速移動狀態下的接收質量。

( 3 )發射功率小,覆蓋面積大,頻譜利用率高,降低頻帶帶寬。

( 4) 可附加傳送數據業務。

2. 高清晰度電視

國際電聯(ITU-R) 定義高清晰度電視(HDTV) 為:觀看者在距圖像顯示屏高度的三倍距離處所看到的圖像質量,應達到或接近觀看原始場景的感覺,亦即高清晰度電視的圖像質量應相當於35mm膠片的質量。 高清晰度電視有以下特點:

( 1 )圖像清晰度高,垂直分解力增加一倍,每幀掃描行數1000行以上。

( 2 )音頻質量高,可支持4.1聲道或5.1 聲道的數字環繞節目源。

( 3 )抗干擾能力強不受干擾、增益、相位錯誤和串音的影響。

( 4) 傳輸碼率高, 10bit量化時,未壓縮的HDTV信號碼率為14851MbpS 。

( 5 )信號監視和分析的設備複雜。

3. 超高清晰度電視

UHDTV是( UltraHigh Definition Television )的簡寫,代表”超高清電視“是HDTV的下一代技術。2014年5月,國際電信聯盟(ITU) 發佈了"超高清電視UHDTV" (或"Ultra HDTV" )標準的建議,將屏幕的物理分辨率達到3840 x 2160 (4K x 2K )及以上的電視稱之為超高清電視。根據國際電聯的定義,超高清晰度電視(UHDTV) 是一種超過HDTV ,從水平和垂直方向提供更大視野,為觀眾提供更好視覺體驗的電視圖像系統。超高清晰度電視有以下技術特徵:

( 1 )高分辨率,支持3840 x 2160 (4K )和7680 x 4320 (8K) 兩種分辨率,具有更好的大屏幕體驗。

( 2 )高動態範圍和寬色域,支持更寬的亮度明暗範圍和更廣的顯示色域,可帶來更豔麗完美的展現。

( 3 )高幀率,採用逐行掃描,幀率最高可達到100P或120P ,提供更好的動感呈現。

( 4) 高量化深度, 10bit量化和12bit量化,可讓畫面更加細膩。

( 5 )高質量音頻,支持基於聲道、基於對象和基於場景編碼的多聲道音頻系統。

二、廣播電視的數字化

(一)廣播電視中心的數字化

(二)傳輸系統的數字化

從數字衛星和數字有線電視切人,實現有線電視網絡向數字化的全面整體轉換。發射具有抗干擾能力的直播衛星,解決邊遠地區節目收看問題。開展地面數字廣播電視傳輸,如地面數字電視和數字聲音廣播。

廣播電視媒體的形態正在從傳統的模擬形式向全面數字化轉化,目前數字聲音廣播標準、地面數字電視傳輸標準、移動多媒體廣播標準、衛星電視傳輸標準和有線電視傳輸標準均已確定,廣播電視傳輸覆蓋正向數字化、網絡化全面推進,有線廣播電視網絡數字化、網絡化成效顯著,無線廣播電視覆蓋進入數字化推進期,直播衛星戶戶通快速發展,形成了有線、無線、衛星互為補充的廣播電視傳輸覆蓋網絡。

三、廣播電視的網絡化

(一)廣播電視中心的網絡化

隨著雲計算、大數據等新一代信息技術的快速發展和廣泛應用,廣播電視中心進入廣播電視媒體與新媒體融合發展階段,面向多種業務形態、服務平臺、傳輸網絡和用戶終端等需求,創新廣播電視融合媒體"採、編、播、存、用"製播流程,推進廣播電視製播系統的IP化、雲化,構建統一指揮調度、協同採編製作、共享存儲管理、智能搜索分析等的融合媒體制播雲平臺及基於用戶互動的製播大數據系統,推動各廣播電視臺製播雲平臺間的互聯互通,構建全國性融合媒體制播雲,融合媒體制播創新發展能力全面提升。

(二)傳輸系統的網絡化

廣播電視網可稱廣播電視傳輸覆蓋網,包括中波短波廣播、調頻廣播和地面電視廣播的無線覆蓋網,有線電視和有線廣播組成的有線覆蓋網,地球站、廣播電視衛星、接收站組成的衛星覆蓋網,隨著網絡和數字技術的發展,廣播電視覆蓋網正在成為具有大容量、寬頻帶、雙向性和智能化特點的新興網絡體系。

全面實現全國有線電視網絡的互聯互通,加快光纖接入和同軸電纜接人的網絡基礎設施建設,提升有線網絡的業務承載能力。逐步關閉地面模擬電視、地面數字電視向全數字化發展,數字音頻廣播技術進一步推進。直播衛星網絡更加完善,業務承載能力進一步增強。推動有線、無線衛星融合一體化與互聯網的融合發展,構建天地一體、互聯互通、寬帶交互、智能協同、可管可控的廣電融合傳輸覆蓋網。

四、發射設備的固態化和自動化

隨著數字技術、計算機技術和新材料、新元器件的發展,廣播電視發射機也適應於數字聲音廣播和數字電視的發展方向,不斷更新換代,向著一大(大功率)、三高(高效率、高質量、高穩定)和三化(固態化、數字化、自動化)的方向發展,尤其發射機的固態化使得設備的效率和可靠性明顯提高,還兼具經濟、節能等優點,同時有利於推進發射臺播出控制的自動化和智能化。

五、建立廣播電視監測監管體系

六、廣播電視新媒體

媒體融合是信息傳輸通道的多元化下的新作業模式,是把報紙、電視臺、電臺等傳統媒體,與互聯網、手機、手持智能終端等新興媒體傳播通道有效結合起來,資源共享,集中處理,衍生出不同形式的信息產品,然後通過不同的平臺傳播給受眾。媒體融合是信息時代背景下一種媒介發展的理念,是在互聯網的迅猛發展的基礎上的傳統媒體的有機整合,這種整合體現在兩個方面:技術的融合和經營方式的融合。


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