数字电视信号的播出与传输
时间：10-21
来源：中电网
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电视信号的传播质量，一直是人们最关心的事情，因为它直接影响电视接收机的收视效果。在传统的模拟电视号的传播过程中，总有一定的信噪比存在，干扰电视信号的传播与接收。
电视信号中的噪声干扰主要来源于：
（1）接收信号源内的原有噪声（指二极能上差转信号源）。
（2）外界的自发噪声干扰。
（3）其他发射台的电波干扰。
（4）由于多径传输所引起的重影干扰。
（5）差转机内部的热噪声以及宽频带放大器非线性畸变所引起的干扰。
（6）交流干扰及组合频率干扰。
较理想的电视转播，应努力使电视接收机视频输出的信噪比在45dB以上。但它远不能满足数字化高清晰度电视的要求。近几年来，由于卫星信道质量好（相对地面广播），覆盖面大，无需中继，特别适合节目分配和广播，因此得到了广泛的应用。但绝大多数利用卫星传送的电视节目为模拟制。模拟制方式传送电视节目占用频带宽，一个36MHz的卫星转发器只能传送一路模拟电视信号，因此信道利用率不高。
随着数字视频码率压缩技术的迅速发展和超大规模集成电路的研制成功，使数字化播控系统和利用卫星传送数字广播电视节目变成了现实，使图像质量得到极大提高，用以满足高清晰度电视的广播级要求。同时，由于采用现代的数字视频压缩技术和信道调制技术，可实现在一路模拟电视信号占用带宽内传送4-6路数字压缩电视节目，从而大大提高了信道利用率，降低了每路电视节目的传输费用，同时也减去了噪声干扰。
因此，在数字电视中，即使产生了数字电视信号，要提高数字电视机的接收质量，还有演播中心和电视传输的两个方面的细节问题。
1.演播中心的播控系统
在早期的电视台播控技术中，主要依靠人工手动控制数台录像机来完成视、音切换控制。随着频道节目增加，播出时间延长，播控人员在整个播出过程中时刻处于高度紧张状态，极大地增大了劳动强度及心理压力，从而不免发生播放事故，特别在切换过程中极易出现瞬间的抖动噪声，严重影响了播出质量。
随着微电子技术的发展、计算机的普及，电视播控方式与随之发生变化，由人工手动切换转向半自动及全自动播控。数字化无磁带播出即将取代传统的磁带化播出方式。计算机海量存储技术、数字压缩编码技术、光纤通信技术、多媒体通信技术、磁盘技术的发展以及数字化设备成本的不断降低。将使播控系统发生质的飞跃，使网络的电视播控完全数字化，从而极大地提高电视信号的播出质量。
但是，使用磁盘代替磁带并非数字化的全部含义。数字化的播控系统，应是先进的自动化技术，以多台服务器、工作站、PC构成主体，一方面继承过去的磁带式播出方式，使用录在磁带或光盘等媒介载体上的节目源，使模拟量或分量的录像机等可以与新式数字化设备并存；另一方面可以通过功能的网络获取播出信息及节目内容。
自动播控系统的设计和实现是一个十分严肃的工程技术问题。首先它必须是能够通过提高硬件质量、有效备份和加强监测手段来减少故障因素，同时提供多种应急手段；在提高播出质量的基础上，尽可能地提高播出部门的自动化程度，使系统更具体整体性。
先进的计算机控制自动播控系统将是电视台播出装备升级换代、提高播出质量的重要手段，它可以根据人工操作习惯和软件的智能化管理，实时地对各录像机进行自动调度、自动播放、自动切换，以达到定时播出、顺序播出、触发播出和节目插播功能，从而极大地提高节目录像带的规范化程序。
自动播控系统是由许多环节构成的，因此，它必须有分级监视和交互监视的方法，对播出信号实时地进行主观评价；能够利用示波器和综合测试仪对重要进行定量的技术监测。使视音频技术质量等级要求达到行业标准。
随着人们生活水平的不断提高，要求电视台的发展是频道增多，播出时间增长，节目量增大，直播节目增多，节目输出点增多。并且还要同时保证播出的高可靠性、信号的高质量、操作的简易性以及系统的良好扩容能力。这就要求演播中心的播控系统的发展将是应用机器人技术的完全自动化，否则将难以适应未来数字化视音频信号传输技术的网络化。
2.数字电视的传输方式
由于数字视频码率压缩技术的迅速发展，数字压缩电视节目不断增多，电视人口覆盖率要求不断提高，一个完美的视、音传输方式，能否将电视节目分配和广播到户，已愈来愈引起人们的关注。
目前，民办一些发达国家已普遍采用卫星、微波和有线相结合的传输网络。我国也开始利用卫星传送多路数字压缩电视节目，以及微波中继系统和CATV系统形成的网络到户。
1995年11月，我国中央电视台用中星5号G频段成功地向全国播出了体育、电影等五套数字压缩的电视节目。1996年8月又采用美国SA公司的符合MPEG-2/DVB标准的设备向全世界播出了中央3台和中央4台的数字压缩电视节目。
1997年初，我国MPEG-2/DVB标准，用亚洲2号卫星的3B转发器以SCPC方式传送了河南、内蒙古、青海、广西、湖南等五省区的数字压缩电视节目；用亚洲2号卫星的6B转发器传送了福建、广东、湖北、江西、辽宁等五省的数字压缩电视节目，（也采用SCPC方式）。数字压缩技术的上星广播，给我国的数字电视发展注入了新的生机。
在我国将多套数字压缩电视节目送上卫星的方式，通常有两种：一种是将每套节目各自调制一个载波后发至卫星，另一种是将几套节目的数据流合成一个数据，然后调制一个载波，将其发至卫星。前者被称为SCPC（单路单载波）方式，后者被称为MCPC（多路单载波）方式。我国各省台采用的SCPC方式，共用一个转发器，中央台因传送的是多套节目，因而采用了MCPC方式。
在接收端根据不同用途可有两种接收方式：一种是通过有线电视台配备的IRD业务，将收到的卫星数字电视信号转换成模拟信号，以常规方式送入有线电视网；另一种是直接到户，但这时家庭要配备一个家用IRD，卫星数字电视信号就可以直接送到电视机，使用户十分方便地收看到电视节目。
目前，我国各地城镇已建起了CATV系统，并且也正在向更高级阶段发展，使得大型工矿企业能与城镇，或几个城市之间实现CATV的系统联网，从而使传输距离由几公里扩大到几十分里至几百分里的范围。由于业务内容的不断增多，对传输距离的扩大，除了要求各种设备的高性能外，还必须解决远距离传送手段。目前普遍使用的优质同轴电缆，即使设计了合理的放大器，对于甚高频最远可传14km，而全频道系统只能传送2.75km.因此解决远距离传送，除利用可以传送几十公里的光纤技术外，主要一种方法是利用微波技术，即用微波作为CATV系统的延绅。微波即频率为30MHz-300GHz范围内的电磁波，其波长为1m-1mm。由于微波具有频带宽、稳定性好、直线传播、定向收发等特点，目前各国的电视传输网中的远距离传输几乎都采用了微波中继系统。我国也是如此，在大型CATV系统中已经进入使用电视微波技术的阶段。
电视信号中的噪声干扰主要来源于：
（1）接收信号源内的原有噪声（指二极能上差转信号源）。
（2）外界的自发噪声干扰。
（3）其他发射台的电波干扰。
（4）由于多径传输所引起的重影干扰。
（5）差转机内部的热噪声以及宽频带放大器非线性畸变所引起的干扰。
（6）交流干扰及组合频率干扰。
较理想的电视转播，应努力使电视接收机视频输出的信噪比在45dB以上。但它远不能满足数字化高清晰度电视的要求。近几年来，由于卫星信道质量好（相对地面广播），覆盖面大，无需中继，特别适合节目分配和广播，因此得到了广泛的应用。但绝大多数利用卫星传送的电视节目为模拟制。模拟制方式传送电视节目占用频带宽，一个36MHz的卫星转发器只能传送一路模拟电视信号，因此信道利用率不高。
随着数字视频码率压缩技术的迅速发展和超大规模集成电路的研制成功，使数字化播控系统和利用卫星传送数字广播电视节目变成了现实，使图像质量得到极大提高，用以满足高清晰度电视的广播级要求。同时，由于采用现代的数字视频压缩技术和信道调制技术，可实现在一路模拟电视信号占用带宽内传送4-6路数字压缩电视节目，从而大大提高了信道利用率，降低了每路电视节目的传输费用，同时也减去了噪声干扰。
因此，在数字电视中，即使产生了数字电视信号，要提高数字电视机的接收质量，还有演播中心和电视传输的两个方面的细节问题。
1.演播中心的播控系统
在早期的电视台播控技术中，主要依靠人工手动控制数台录像机来完成视、音切换控制。随着频道节目增加，播出时间延长，播控人员在整个播出过程中时刻处于高度紧张状态，极大地增大了劳动强度及心理压力，从而不免发生播放事故，特别在切换过程中极易出现瞬间的抖动噪声，严重影响了播出质量。
随着微电子技术的发展、计算机的普及，电视播控方式与随之发生变化，由人工手动切换转向半自动及全自动播控。数字化无磁带播出即将取代传统的磁带化播出方式。计算机海量存储技术、数字压缩编码技术、光纤通信技术、多媒体通信技术、磁盘技术的发展以及数字化设备成本的不断降低。将使播控系统发生质的飞跃，使网络的电视播控完全数字化，从而极大地提高电视信号的播出质量。
但是，使用磁盘代替磁带并非数字化的全部含义。数字化的播控系统，应是先进的自动化技术，以多台服务器、工作站、PC构成主体，一方面继承过去的磁带式播出方式，使用录在磁带或光盘等媒介载体上的节目源，使模拟量或分量的录像机等可以与新式数字化设备并存；另一方面可以通过功能的网络获取播出信息及节目内容。
自动播控系统的设计和实现是一个十分严肃的工程技术问题。首先它必须是能够通过提高硬件质量、有效备份和加强监测手段来减少故障因素，同时提供多种应急手段；在提高播出质量的基础上，尽可能地提高播出部门的自动化程度，使系统更具体整体性。
先进的计算机控制自动播控系统将是电视台播出装备升级换代、提高播出质量的重要手段，它可以根据人工操作习惯和软件的智能化管理，实时地对各录像机进行自动调度、自动播放、自动切换，以达到定时播出、顺序播出、触发播出和节目插播功能，从而极大地提高节目录像带的规范化程序。
自动播控系统是由许多环节构成的，因此，它必须有分级监视和交互监视的方法，对播出信号实时地进行主观评价；能够利用示波器和综合测试仪对重要进行定量的技术监测。使视音频技术质量等级要求达到行业标准。
随着人们生活水平的不断提高，要求电视台的发展是频道增多，播出时间增长，节目量增大，直播节目增多，节目输出点增多。并且还要同时保证播出的高可靠性、信号的高质量、操作的简易性以及系统的良好扩容能力。这就要求演播中心的播控系统的发展将是应用机器人技术的完全自动化，否则将难以适应未来数字化视音频信号传输技术的网络化。
2.数字电视的传输方式
由于数字视频码率压缩技术的迅速发展，数字压缩电视节目不断增多，电视人口覆盖率要求不断提高，一个完美的视、音传输方式，能否将电视节目分配和广播到户，已愈来愈引起人们的关注。
目前，民办一些发达国家已普遍采用卫星、微波和有线相结合的传输网络。我国也开始利用卫星传送多路数字压缩电视节目，以及微波中继系统和CATV系统形成的网络到户。
1995年11月，我国中央电视台用中星5号G频段成功地向全国播出了体育、电影等五套数字压缩的电视节目。1996年8月又采用美国SA公司的符合MPEG-2/DVB标准的设备向全世界播出了中央3台和中央4台的数字压缩电视节目。
1997年初，我国MPEG-2/DVB标准，用亚洲2号卫星的3B转发器以SCPC方式传送了河南、内蒙古、青海、广西、湖南等五省区的数字压缩电视节目；用亚洲2号卫星的6B转发器传送了福建、广东、湖北、江西、辽宁等五省的数字压缩电视节目，（也采用SCPC方式）。数字压缩技术的上星广播，给我国的数字电视发展注入了新的生机。
在我国将多套数字压缩电视节目送上卫星的方式，通常有两种：一种是将每套节目各自调制一个载波后发至卫星，另一种是将几套节目的数据流合成一个数据，然后调制一个载波，将其发至卫星。前者被称为SCPC（单路单载波）方式，后者被称为MCPC（多路单载波）方式。我国各省台采用的SCPC方式，共用一个转发器，中央台因传送的是多套节目，因而采用了MCPC方式。
在接收端根据不同用途可有两种接收方式：一种是通过有线电视台配备的IRD业务，将收到的卫星数字电视信号转换成模拟信号，以常规方式送入有线电视网；另一种是直接到户，但这时家庭要配备一个家用IRD，卫星数字电视信号就可以直接送到电视机，使用户十分方便地收看到电视节目。
目前，我国各地城镇已建起了CATV系统，并且也正在向更高级阶段发展，使得大型工矿企业能与城镇，或几个城市之间实现CATV的系统联网，从而使传输距离由几公里扩大到几十分里至几百分里的范围。由于业务内容的不断增多，对传输距离的扩大，除了要求各种设备的高性能外，还必须解决远距离传送手段。目前普遍使用的优质同轴电缆，即使设计了合理的放大器，对于甚高频最远可传14km，而全频道系统只能传送2.75km.因此解决远距离传送，除利用可以传送几十公里的光纤技术外，主要一种方法是利用微波技术，即用微波作为CATV系统的延绅。微波即频率为30MHz-300GHz范围内的电磁波，其波长为1m-1mm。由于微波具有频带宽、稳定性好、直线传播、定向收发等特点，目前各国的电视传输网中的远距离传输几乎都采用了微波中继系统。我国也是如此，在大型CATV系统中已经进入使用电视微波技术的阶段。