數字技術基礎與DVB
DVB業(yè)務，它是一種基于信源編碼為MPEG-2的數字廣播技術，這種技術有三種標準：1、DVB-S，它多用在衛(wèi)星轉發(fā)器上，帶寬為26MHZ—72MHZ；2、DVB-T，它是針對地面廣播的；3、DVB-C它主要用在有線電視上。DVB-C數字視頻廣播系統的信號通常采用QAM（正交幅相調制）方式進行傳送，信號產生的流程圖如圖2所示。
要了解DVB的基本原理，必需要掌握一些數字技術的基本知識，為此在這里，以論述數字技術基本知識為主導，以增加大家對DVB技術的了解。
一、比特率和波特率
比特率是指二進制數碼流的信息傳輸速率，單位是：bit/s簡寫b/s或bps，它表示每秒傳輸多少個二進制元素（每一個二進制的元素稱為比特）。
波特又稱調制速率，是針對模擬數據信號傳輸過程中，從調制解調器輸出的調制信號每秒鐘載波調制狀態(tài)改變的數值，單位是s/s，稱為波特(baud)率。因此，調制速率也稱為波特率(我臺播出DVB系統的波特率是6.9MS/S)。
二、信源編碼與信道編碼
模擬視頻信號和音頻信號要變成數字信號，通常都要通過信元編碼和信道編碼兩個過程才能完成。
1、信元編碼
最常用的信源編碼方式是脈沖編碼（PCM），它需要經過抽樣、量化和編碼三個過程。 抽樣是將時間上連續(xù)的取值變?yōu)橛邢迋€離散取值的過程。
量化是將經抽樣后幅度上無限多種連續(xù)的樣值變?yōu)橛邢迋€離散值的過程。
抽樣后所產生的樣本電壓值雖然是不連續(xù)的，也不一定是整數（如1V、1.23V、2.1V等），因此還必須將這些數值化為某個最小單位的整倍數，這個轉化過程稱為量化。圖3-C顯示了的量化過程，我們把樣值實際的變化范圍分成若干個小間隔，小間隔的數量N稱為量化級，每一個小間隔的高度△稱為量化階。n位二進制數共有2n個不同的數，可以代表2n個不同的狀態(tài)（如22=4，用二進制可表示四種不同的數或狀態(tài)：00、01、10、11，所對應的數用十進制表示是：0、1、2、3），用來表示量化時代表2n個不同的量化級，稱為n比特量化。圖3-C的量化是N=8個量化級，即有8個不同的量化狀態(tài)，需要n=3位的二進制數來表示，把它稱為3比特量化。在量化的過程中，是通過四舍五入的方法把落入每個小間隔的樣值下移或上靠為一個標準的數值，這就使樣值出現了誤差，稱之為量化誤差或叫量化噪聲。顯然，間隔分得越細（即量化級數越多），量化誤差越小，但量化級數越多生成的數據量也越大，設備也越復雜。實際上，如果量化誤差比傳輸過程中的噪聲還要小時，量化誤差的影響就不重要了，沒必要過分提高量化級數。
經過量化以后的樣本脈沖信號仍有許多個不同的幅值，將它們直接傳輸仍會受到噪聲，失真等的嚴重影響，還需要經過編碼，變成為只有一個確定幅度的一系列脈沖，即所謂數據傳輸流了，如圖3-d所示。
編碼是把量化后的信號按照一定的對應關系轉變成一系列數字編碼脈沖的過程。
普通模擬電視信號經A/D變換后，其碼率為216MB/S,要傳送這一碼率的數字信號要求帶寬為144MHZ，為此要進行壓縮處理。MPEG-2就是一種壓縮式數字編碼標準。
MPEG-2編碼是屬于信源編碼范疇，它是DVB數字視頻廣播的視音頻信源編碼標準。這種信源編碼以壓縮信源數碼率為目的，主要方法是找出各樣值的相關特性予以去除，從而達到對視音頻數據碼率壓縮的目的。
上面說過視頻信號經過A/D變換后，其碼率為216MB/S，傳送這一信號的帶寬為144MHZ，這樣大的數據和信道帶寬，帶來了存儲和傳輸的難題。通過研究，人們了解到，在這些大量的數據中，頭一些是帶有信息的，而另外一些則幾乎不攜帶什么信息。我們把這大數據的總量稱為數據量，把攜帶信息那部分的數據稱為信息量，而把不攜帶信息的那部分數據稱為冗余量，在信源編碼時，人們總是力求去除那些冗余，以提高信號傳輸與存儲的效率。
A、數據冗余的類別
為了實現對數據的壓縮，首先必須了解數據中有那些類型的冗余，通常視音頻數據中比較常見的冗余有：
①、空間冗余：在一幅圖像的背景及其景物中，在某點自身與其相鄰的一些區(qū)域內，常存在有規(guī)則的相關性。例如：一幅蔚藍的天空中漂浮著白云的圖像，其蔚藍的天空及白云本身都具有較強的相關性，這種相關性的圖像部分，在數據中就表現為冗余，空間冗余是視頻圖像中常見的一種冗余。
②、時間冗余：對于電視動畫類的圖像，在其序列的各前后相鄰的兩幅圖像中，其圖像呈現較強的相關性，這就反映為時間冗余。如某一幀圖像經過T時間后，在某下一幀圖像中帶有較強的相關性（即畫面象素相似）。
③、知覺冗余：知覺冗余是指那些處于人們聽覺和視覺分辨力以下的視音頻信號，若在編碼時舍去這種在感知門限以下的信號，雖然這會使恢復原信號產生一定的失真，但并不能為人們所感知，為此，此種超出人們感知能力部分的編碼就稱為知覺冗余。例如：一般的視頻圖像采用28的灰度等級，而人們的視覺分辨力僅達26的等級，此差額即為視覺冗余。
B、 數據壓縮的基本概念
由上可知，信源中常含有一定的自然冗余度，它來源于信源本身的相關性，在MPEG-2標準中，采取了混合編碼的方式來去除這些冗余，達到壓縮碼率的目的。它們主要有：
①、預測編碼：它包括運動補償、自適應預測、線性及非線性預測等。在一幀圖像中，對于空間冗余，反映為同幀圖像中相鄰像素點之間有較強的相關性，故可用與某一像素點的相鄰已編碼點來進行預測估計。對于時間冗余，則表現為幀間相同位置點之間的相關性。對于電視圖像的序列數據而言，空間相關性亦可用時間相關性來體現，反之亦然。例如：同一掃描行內相鄰像素間表現為以取樣周期為間隔的時間相關性，而相鄰幀中間同一位置像素間則表現為以幀周期為間隔的時間相關性等。
②、變換編碼：變換是指以時域到頻域的變換處理，經常是將圖像的光強矩陣（時域信號）變換到系數空間（頻域）上再進行處理。
在空間上具有強相關的信號，反映在頻域其能量常常集中在某些特定的區(qū)域，或者是系數矩陣的分布具有某些規(guī)律。我們可以利用這些規(guī)律，分配頻域上的量化位數，從而達到數據壓縮的目的。在變換編碼中常用DCT（離散余弦變換）變換方法。
③、量化與矢量量化編碼：在對圖像信號中的像素進行量化時，除了一次量化一個像素點以外，也可一次量化多個點，這點是矢量量化。例如：我們每次量化兩個相鄰的像素點，并用一個量化碼字表示。
此外還有信息熵編碼、子帶編碼等，這里就不敖述了。
MPEG-2同時兼顧了高質量的圖象和高壓縮比，從碼率為2MB/S的VHS圖象質量直到碼率為18MB/S的高清晰度電視（HDTV）。一般的MPEG-2編碼器都可由用戶選擇，把一個頻道的電視信號壓縮成2MB/S、3MB/S、4MB/S、5MB/S、6MB/S和8MB/S等的數字信號。實際觀測表明，壓縮為6MB/S和8MB/S的圖象與沒有壓縮的圖象基本沒有區(qū)別，但在壓縮為4MB/S的快速體育運動圖象上，則能看到圖象的缺陷。因此，體育節(jié)目一般采用5MB/S以上的碼率，標準清晰度電視（SDTV）采用4MB/S的碼率，而普通電視的影視節(jié)目則多采用2MB/S—3MB/S的碼率。
MPEG-2的簡化系統結構如圖5所示，此圖是MPEG-2的視音頻數據信號處理流程圖。其簡單的工作過程描述如下：
2、信道編碼
采用合適的調制方式和糾錯方法，以提高數據傳輸效率，降低誤碼率是信道編碼的任務。信道編碼的本質是增加通信的可靠性。
數字信號在傳輸中往往由于各種原因，使得在傳送的數據流中產生誤碼，從而使接收端產生圖象跳躍、不連續(xù)、出現馬賽克等現象。所以通過信道編碼這一環(huán)節(jié)，對數碼流進行相應的處理，使系統具有一定的糾錯能力和抗干擾能力，從而極大地避免碼流傳送中誤碼的發(fā)生。
誤碼的處理技術有糾錯、交織、線性內插等。
