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1L411070 广播电视系统
1L411071 广播电视技术基础
一、广播电视的基本概念
广播有两层含义，一层是泛指通过无线和有线方式向覆盖区域内数量不受限制的听众或观众传送声音或电视节目的过程，如声音广播、电视广播和数据广播等，另一层是特指电视节目广播和声音节目广播，本书所提的“广播”均指声音节目广播。
广播电视是一种大众传播媒介，利用广播电视地面传输系统、广播电视卫星传输系统和有线广播电视传输系统等不同方式，提供声音、图像和数据的广播服务或交互式服务，具有形象化、及时性、广泛性和交互性的特点。
二、声音广播基础知识
声音广播首先对声音进行声-电转换与处理，再将音频信号调制后以地面、卫星和有线广播方式传送给听众接收。
模拟地面声音广播方式是将音频信号传送到广播发射机、通过调频或调幅方式将音频信号承载在电信号上，放大后经天馈线送到发射天线，向外发射无线电波。
数字音频地面广播是将传送的模拟声音信号经过脉冲编码调制（PCM)转换成二进制数代表的数字信号，然后进行音频信号的处理、压缩、传输、调制、放大、发射，以数字技术为手段，传送高质量的声音节目。所涉及的处理包括信源编码、信道编码、传输、调制和发射，以及接收的相反处理过程。其数字处理的系统，包括数字音频压缩编码、信道纠错编码、数字多路复用和传输的调制解调，如图1L411071所示。
三、电视广播基础知识
(一)电视基础知识
电视的基本工作原理是:在发送端，用电视摄像机拍摄外界景物，经过摄像器件的光电转换作用，将景物内容的亮度和色度信息按一定规律变换成相应的电信号，做适当处理后通过无线电波、卫星或有线信道传输出去;在接收端，用电视接收机接收电视信号，经相反处理通过显示装置的电光转换后，将电视信号按对应的空间关系转换成相应的景物画面，在屏幕上重现原始景物的彩色画面。
彩色三要素指的是彩色光的亮度、色调和饱和度，亮度是指彩色光作用于人眼而引起的视觉上的明亮程度，色调是指彩色的颜色类别，饱和度是指彩色的深浅和浓淡程度。
电视三基色指的是电视系统中实际应用的红、绿、蓝基色光，电视显示装置中采用的红、绿、蓝三色光源或发光材料，可称为显像三基色。
彩色电视的传输就是在摄像端将彩色光学图像进行分解并转换成三基色电信号，三基色电信号按特定的方式编码成一路彩色全电视信号，经传输通道传送到接收端，接收机将彩色全电视信号解码恢复成三基色电信号，并利用混色法在显示屏上重现出原始的光学彩色图像。光电转换(摄像)是利用摄像管或CCD器件，电光转换(显像)是利用CRT (阴极射线管)、LCD (液晶显示器)和PDP (等离子显示板)等器件。
(二)模拟电视基础
模拟电视图像传输普遍采用隔行扫描方式.即把一帧图像分成两场:第1场传送奇数行，称奇数场;第2场传送偶数行，在接收端再将两场组合起来。我国电视采用PAL制，图像帧扫描频率25Hz ，场扫描频率为50Hz，行扫描频率为15625Hz ，扫描光栅的宽高比为4 : 3。
目前世界上存在的兼容制彩色电视制式有NTSC 制、PAL制(逐行倒相制)和SECAM制三种。(三)数字电视基础
1.数字电视基本概念
数字电视是继黑白电视、彩色电视之后的第三代电视。是从电视画面和伴音的摄录开始，经过剪辑、合成、存储等制作环节，再经过传输，直到接收显示的全过程，全部实现数字化和数字处理的电视系统，即将模拟信号图像和伴音信号转变为数字信号并进行数字处理、存储、控制、传输和接收的系统。
2. 数字电视标准
数字电视标准体系包括系统类标准(演播室、信源编码和信道传输)、设备与接口类标准(发射机、接收机)、业务与应用类标准(业务信息、电子节目指南、数据广播等)以及其他标准(频率规划、监测) ，涵盖节目制作到发射播出的各个环节。信道传输标准是数字电视重要基础标准。信道传输标准主要包括卫星、有线和地面三种。
目前有四种不同的地面数字电视传输国际标准，分别是美国的先进电视制式委员会ATSC标准、欧洲的数字视频广播DVB标准、日本的综合业务数字广播ISDB标准和我国的地面数字电视DTMB标准。3 . 数字电视分类
数字电视分为标准清晰度电视(SDTV) 和高清晰度电视(HDTV)。我国的标准清晰度电视是指每秒25帧隔行扫描、每帧有效像素为720 x 576 ，宽高比为4 : 3 的数字电视系统，图像质量与模拟电视系统相同。高清晰度电视指每秒25帧隔行扫描、每帧有效像素为1920 x 1080 ，宽高比为16 : 9的数字电视系统，图像质量接近35mm胶片的影像质量。
4. 数字电视优点
与模拟电视相比，数字电视具有以下优点:
( 1 )信号电平稳定可靠、抗干扰能力强、传输距离远、质量高。
( 2 )频谱利用率高。
( 3 )数字化设备相对于模拟设备而言体积小、重量轻、能耗低和工作可靠。
( 4) 易于实现条件接收，并能提供灵活多样的业务模式。
( 5 )灵活友好的人机界面，使设备操作、调试、维护更为简单，易于实现智能化。
lL411072 广播电视系统组成
一、广播电视系统基本组成
广播电视系统的基本组成如图1L411072-1所示。
图1L411072-1 广播电视系统组成
二、广播电视系统的分类
按广播电视系统的组成和功能进行分类，广播电视系统可分为广播电视中心、广播电视发射系统、广播电视有线传输系统、广播电视卫星传输系统和广播电视监测系统五大类。
广播电视中心:广播电视中心主要包括节目制作和节目播出，是整个广播电视系统的信号源部分，主要作用是利用必要的广播电视设备及技术手段，制作出符合标准的电视节目信号，并按一定的时间顺序(节目表)将其播出。
广播电视发射系统:利用架设在发射塔上的天线将不同波段的广播电视信号辐射到四面八方，用户利用接收天线收看广播电视节目。
广播电视有线传输系统:利用同轴电缆、光纤或混合光纤同轴电缆(HFC) 以闭路传输方式把数字电视信号传送给千家万户。
广播电视卫星传输系统:利用地球同步卫星上的转发器，将地球上行站发射的数字电视信号转发回地球。下行传输是指从同步卫星向地面接收端传输，上行传输是指从地球站向同步卫星传输。
广播电视监测系统:可以核查广播电视覆盖情况，了解各类播出系统是否按批准的技术参数播出，监测空中无线电波秩序，通过客观测量和主观评价，如实反映广播电视节目播出质量和效果。
三、模拟广播电视系统
一个全模拟信号的广播电视系统，可归纳由信源、变换器、信道、反变换器和接收终端组成。信源是产生和输出广播电视信号(如声音和图像)的设备，信号的最后归宿是接收终端或信宿，如收音机和电视接收机;变换器是把信源发出的信号进行加工处理，变成适合在信道上传输的信号，广播电视发射机和天线、卫星转发器、有线电视系统的调制器等均属于变换器；反变换器是把信道送来的广播电视信号按相反过程变换恢复成原始信号，供终端接收。
在模拟广播电视系统中，传送的声音和图像信号都是在幅度和时间上连续变化的模拟信号，通过信道时，基本组成和结构不变，信道利用率低，抗干扰能力差，混入的噪声干扰不可消除，不易实现大规模集成。
四、数字广播电视系统
(一)系统基本模式
全数字信号的广播电视系统基本模式如图lL411072-2所示，主要由信源、编码器、调制器、信道、解调器、解码器、同步单元和接收终端组成。
图lL411072-2 数字广播电视系统基本模式
信源、信道和接收终端与模拟系统的功能基本相同，编码器和调制器(有时含多路复用)组合在一起与模拟系统的变换器类同，解码器和解调器(有时含解复用)组合与反变换器类同，但变换原理和对象完全不同。
编码器的作用是将信源发出的模拟信号转换成有规律的、适应信道传输的数字信号，解码器的功能与之相反，是把代表一定节目信息的数字信号还原为原始的模拟信号，它们都包括两部分:信源编码、信道编码和信道解码、信源解码。信道编码是一种代码变换，主要解决数字信号传输的可靠性问题，又称抗干扰编码。调制器的作用是把二进制脉冲变换或调制成适合在信道上传输的波形，解调是调制的逆过程，从巳调制信号中恢复出原数字信号送解码器进行解码。同步单元是使数字系统的收、发两端有统一的时间标准。噪声源是一个等效概念，研究信号在传输中的衰减和畸变。最终如何在受干扰的信号中恢复原信号。
(二)数字电视系统组成
图lL411072-3是数字电视系统组成图。
图lL411072-3 数字电视系统组成
数字演播室将信号进行信源编码和视音频压缩，经过复用后形成一个单一的数据流，利用数据流信号调制发射信号，再经过卫星、有线或地面的传输，最后到终端显示设备。
lL411073 广播电视技术发展趋势
一、数字音频广播和高清晰度电视
数字音频广播和高清晰度电视是继调频广播和彩色电视后的第三代广播电视，是广播电视发展史上的一个新的里程碑。特别是数字压缩编码技术与视音频技术的结合，一方面是广播电视以崭新的面貌出现，从根本上提高了声音和图像的质量，使消费者获得全新的视昕感受，另一方面，广播电视的本质正在改变，数字技术促进了广播电视、通信和计算机网络技术的汇聚和融合，促进了视音频产品与通信和计算机的结合，形成了一系列交互式的多媒体产品。
1.数字音频广播
数字广播包含数字音频广播、数字多媒体广播、数字调幅广播、卫星数字声音广播等方面。从技术角度出发，目前国际上的数字广播主流应用已有三种标准DAB (数字音频广播)、HD Radio和DRM 。如果将模拟调幅和模拟调频广播看成是第一代和第二代广播技术，那么数字音频广播可看作是第三代广播技术。不仅如此， DAB还适合利用7英寸以下屏幕的手持终端收看的视频节目，以及包括多种实时信息在内的文字、图像数据传输。数字音频技术在广播电视工程中的应用包括:数字调音台;音频嵌入技术;云端存储。数字音频广播有以下优点:
( 1 )高质量的声音信号，可达到CD质量的水平。
( 2) 对多径传输抗干扰能力强，可保证高速移动状态下的接收质量。
( 3 )发射功率小，覆盖面积大，频谱利用率高，降低频带带宽。
( 4) 可附加传送数据业务。
2. 高清晰度电视
国际电联(ITU-R) 定义高清晰度电视(HDTV) 为:观看者在距图像显示屏高度的三倍距离处所看到的图像质量，应达到或接近观看原始场景的感觉，亦即高清晰度电视的图像质量应相当于35mm胶片的质量。 高清晰度电视有以下特点:
( 1 )图像清晰度高，垂直分解力增加一倍，每帧扫描行数1000行以上。
( 2 )音频质量高，可支持4.1声道或5.1 声道的数字环绕节目源。
( 3 )抗干扰能力强不受干扰、增益、相位错误和串音的影响。
( 4) 传输码率高， 10bit量化时，未压缩的HDTV信号码率为14851MbpS 。
( 5 )信号监视和分析的设备复杂。
3. 超高清晰度电视
UHDTV是( UltraHigh Definition Television )的简写，代表”超高清电视“是HDTV的下一代技术。2014年5月，国际电信联盟(ITU) 发布了"超高清电视UHDTV" (或"Ultra HDTV" )标准的建议，将屏幕的物理分辨率达到3840 x 2160 (4K x 2K )及以上的电视称之为超高清电视。根据国际电联的定义，超高清晰度电视(UHDTV) 是一种超过HDTV ，从水平和垂直方向提供更大视野，为观众提供更好视觉体验的电视图像系统。超高清晰度电视有以下技术特征:
( 1 )高分辨率，支持3840 x 2160 (4K )和7680 x 4320 (8K) 两种分辨率，具有更好的大屏幕体验。
( 2 )高动态范围和宽色域，支持更宽的亮度明暗范围和更广的显示色域，可带来更艳丽完美的展现。
( 3 )高帧率，采用逐行扫描，帧率最高可达到100P或120P ，提供更好的动感呈现。
( 4) 高量化深度， 10bit量化和12bit量化，可让画面更加细腻。
( 5 )高质量音频，支持基于声道、基于对象和基于场景编码的多声道音频系统。
二、广播电视的数字化
(一)广播电视中心的数字化
(二)传输系统的数字化
从数字卫星和数字有线电视切人，实现有线电视网络向数字化的全面整体转换。发射具有抗干扰能力的直播卫星，解决边远地区节目收看问题。开展地面数字广播电视传输，如地面数字电视和数字声音广播。
广播电视媒体的形态正在从传统的模拟形式向全面数字化转化，目前数字声音广播标准、地面数字电视传输标准、移动多媒体广播标准、卫星电视传输标准和有线电视传输标准均已确定，广播电视传输覆盖正向数字化、网络化全面推进，有线广播电视网络数字化、网络化成效显著，无线广播电视覆盖进入数字化推进期，直播卫星户户通快速发展，形成了有线、无线、卫星互为补充的广播电视传输覆盖网络。
三、广播电视的网络化
(一)广播电视中心的网络化
随着云计算、大数据等新一代信息技术的快速发展和广泛应用，广播电视中心进入广播电视媒体与新媒体融合发展阶段，面向多种业务形态、服务平台、传输网络和用户终端等需求，创新广播电视融合媒体"采、编、播、存、用"制播流程，推进广播电视制播系统的IP化、云化，构建统一指挥调度、协同采编制作、共享存储管理、智能搜索分析等的融合媒体制播云平台及基于用户互动的制播大数据系统，推动各广播电视台制播云平台间的互联互通，构建全国性融合媒体制播云，融合媒体制播创新发展能力全面提升。
(二)传输系统的网络化
广播电视网可称广播电视传输覆盖网，包括中波短波广播、调频广播和地面电视广播的无线覆盖网，有线电视和有线广播组成的有线覆盖网，地球站、广播电视卫星、接收站组成的卫星覆盖网，随着网络和数字技术的发展，广播电视覆盖网正在成为具有大容量、宽频带、双向性和智能化特点的新兴网络体系。
全面实现全国有线电视网络的互联互通，加快光纤接入和同轴电缆接人的网络基础设施建设，提升有线网络的业务承载能力。逐步关闭地面模拟电视、地面数字电视向全数字化发展，数字音频广播技术进一步推进。直播卫星网络更加完善，业务承载能力进一步增强。推动有线、无线卫星融合一体化与互联网的融合发展，构建天地一体、互联互通、宽带交互、智能协同、可管可控的广电融合传输覆盖网。
四、发射设备的固态化和自动化
随着数字技术、计算机技术和新材料、新元器件的发展，广播电视发射机也适应于数字声音广播和数字电视的发展方向，不断更新换代，向着一大(大功率)、三高(高效率、高质量、高稳定)和三化(固态化、数字化、自动化)的方向发展，尤其发射机的固态化使得设备的效率和可靠性明显提高，还兼具经济、节能等优点，同时有利于推进发射台播出控制的自动化和智能化。
五、建立广播电视监测监管体系
六、广播电视新媒体
媒体融合是信息传输通道的多元化下的新作业模式，是把报纸、电视台、电台等传统媒体，与互联网、手机、手持智能终端等新兴媒体传播通道有效结合起来，资源共享，集中处理，衍生出不同形式的信息产品，然后通过不同的平台传播给受众。媒体融合是信息时代背景下一种媒介发展的理念，是在互联网的迅猛发展的基础上的传统媒体的有机整合，这种整合体现在两个方面:技术的融合和经营方式的融合。
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