最新版数字电视交互系统的设计与实现毕业论文Word文档下载推荐.docx
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视频点播技术在实质上是需求者可以按照自己的各种需求来选取对自己有用的对媒体信息。
这是一种典型的数字电视交互系统业务。
在VOD业务得到了发展，因为其具有很大的点播随意性、表现形式的主观性，它已经发展成为数字电视中的各大业务的重中之重，该业务现在在市场中占有很大的比重。
第一章数字电视技术的概念
随着时代的进步，电子技术也运用于各类行业和生活用品中，人们对生活的需求也越来越高，尤其是与人们日常生活息息相关家电类用品，比如电视。
如今的电视技术已经发展到了数字化时代，数字电视技术的应运而生给人们的生活带来了前所未有的改变，而数字电视也已经走进到各家各户中，数字电视的技术优势必然会取代模拟电视，数字技术的应用会使电视技术开辟一个新天地。
当然模拟技术在局部小范围的电视技术上也会占有一定市场。
数字电视为电子信息产业提供了一个难得机遇。
从模拟电视广播向数字电视广播的过渡，将带来上万亿元的市场，它必将成为我国新的经济增长点。
数字电视已不仅仅是传统意义上的电视，而是能提供包括图像、数据、语音等全方位的服务，是3C融合的一个典范，是计算机、传输平台、消费电子三个环节的聚焦点。
这样的数字电视明确的显示着人们生活水平的不断提高。
第一节数字电视的概念
一、数字电视的概念
数字电视是指从节目的采集、录制到发射、传输、接收等所有环节中，都使用数字电视信号或对数字电视信号采用数字处理和调制的方法，是一种全新电视系统。
它由信源、信道与信宿三部分组成，其组成方框图如图1-1所示：
数字电视按信号的传输途径可分为三种：
数字卫星电视（DVB-S）、数字有线电视（DVB-C）和地面无线传输数字电视（DVB-T）。
数字电视按其传输视频比（图像清晰度）可分为三类：
数字高清晰度电视（HDTV）、数字标准清晰度电视（SDTV）和数字普通清晰度电视（LDTV）。
按显示屏幕幅型比分类，数字电视可分为4:
3和16:
9幅型比两种类型。
按照产品类型结构分类，数字电视可分为数字电视显示器、数字电视机顶盒和一体化数字电视机等。
数字电视的优点：
1）传输图像质量高，传送距离远2）频道资源得到了充分利用
3）提供了全新业务，易于实现有条件接收4）可降低发送功率，扩大覆盖范围
数字电视与模拟电视的技术比较
模拟电视
数字电视
描述
采用模拟信号传输电视图像、伴音、附加功能等信号
采用数字信号传输电视图像、伴音、附加功能等信号
信源编解码
因为信号数据量不大。
所以不存在信息编码压缩问题
电视信号数字化后，其信号的数据传输率很高。
须具有良好的数据编码压缩技术
复用
无夏用器，视频、音频信号分别传输
将编码后的视频、音频、辅助数据信号分别打包后复合成单路串行的比特流，使数字电视具备了可扩展性、分级性、交互性、与网络的互通性
信道编解码调制解调
图像信号按行、场排列，并具有行、场同步信号、前后均衡脉冲等，并对视频信号有补偿处理。
调制方式一般采用调频或调幅
有压缩及复用，传送时的信号不再有模拟电视场、行标志及概念。
通过纠错、均衡来提高信号抗干扰能力，调铡采用QAM、COFDM等新方法。
且随着调制方法技术的改进。
传输效率会进一步提高
二、数字电视的标准
数字电视标准是指数字电视采用的视音频采样、压缩格式、传输方式和服务信息格式等的规定。
目前投入使用的有三种：
美国的ATSC（先进电视系统委员会）；
欧洲的DVB（数字视频广播）；
日本的ISDB（综合服务数字广播）。
每一种标准对于信源的处理、画面格式及传输方式等方面均有一些差别。
每一种数字电视标准又可分为卫星传输、电缆传输和地面传输方式。
美国ATSC标准
ATSC标准由四个层级组成，最高为图像层，确定图像的形式，包括象素阵列、幅型比和帧频。
接着是图像压缩层。
再下来是系统复用层，特定的数据被纳入不同的压缩包中。
最后是传输层，确定数据传输的调制和信道编码方案。
下面两层共同承担普通数据的传输。
上面两层确定在普通数据传输基础上运行的特定配置，如HDTV或SDTV；
还确定ATSC标准支持的具体图像格式。
另外，ATSC还开发并通过了可为采用50Hz帧频的国家使用的另行标准。
ATSC成员30个，其中有美国国内成员20个、来自阿根廷、法国、韩国等7个国家的成员10个，中国的广播科学研究院也参加了ATSC组织。
ATSC标准定义的画面格式
格式
画面分辨率
画面幅型比
图像帧频率
扫描力式
HDTV
1920x1080
16：
9
60Hz
隔行
30Hz
逐行
24Hz
1280x720
SDTV
704x480
9或40
640x480
4：
3
2）欧洲DVB标准
支持室内接收、移动接收等需求，包括4个系统。
DVB传输系统：
涉及卫星、有线电视、地面、SMATV、MMDS等所有传输媒体。
DVB-S数字卫星广播系统标准：
卫星传输具有覆盖面广、节目容量大等特点。
DVB-C数字有线电视广播系统标准：
系统前端可从卫星和地面发射获得信号。
paw-T数字地面电视广播系统标准：
本地区覆盖最好。
传输质量高，但接收费用也高。
DVB-SMATV是数字卫星共用天线电视（SMATV）广播系统标准。
DVB-MS高于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准。
DVB-MC低于10GHz的数字广播MMDS分配系统标准。
DVB基带附加信息系统：
可传送接收IRD调谐、节目指南及图文、字幕、图标等信息。
DVB-SI数字广播业务信息系统标准。
DVB-TXT数字图文广播系统标准，用于固定格式图文电视的传送。
DVB-SUB为数字广播字幕系统标准，用于字幕及图标的传送。
DVB标准定义的画面格式
扫描方式
25Hz／30Hz
720x576
9或4：
50Hz
544x576
25Hz
隔行/逐行
480x576
352x576
日本ISDB标准
日本数字电视首先考虑的是卫星信道，采用QPSK调制。
并在1999年发布了数字电视的标准--ISDB。
ISDB是日本的DIBEG（数字广播专家组）制订的数字广播系统标准，它利用一种已经标准化的复用方案在一个普通的传输信道上发送各种不同种类的信号，同时已经复用的信号也可以通过各种不同的传输信道发送出去。
ISDB具有柔软性、扩展性、共通性等特点，可以灵活地集成和发送多节目的电视和其它数据业务。
ISDB筹划指导委员会委员17个，其他成员23个，其成员均为日本国内电子公司和广播ISDB标准定义的画面格式三种数字电视标准对比机构。
水平分辨率
垂直分辨宰
叠面幅型比
1920
1080
1440
720
480
1280
运行
运行／隔行
544
三国标准的对比
美国标准ATSC
欧洲标准DVB
日本标准ISDB
地面
卫星
有线
调制方式
8VSB／16VSB
QBK
QAM
2k／8kCOFDM
QPSK
分段COFDM
视频编码
MPEG-2
音频编码
AC-3
MPEG
第二节数字电视的发展
一、数子电视的历史
广播电视数字化的发展经历了大约三个阶段：
第一个阶段从20世纪70年代开始，主要是针对当时模拟彩电制式的一些缺陷，如隔行扫描造成电视图像闪烁、亮度与色度之间互相串扰引起水平分解力降低等进行改进，当时电视数字化能力较低，仅能对节目源制作处理以及接收控制部分数字化：
第二阶段从20世纪80年代开始，由于电视数字化技术越来越成熟，演播室已开始全面数字化，并对广播电视数字化制定了一系列标准；
第三阶段从20世纪90年代开始，卫星、有线、地面对数字电视从发送到接收已全面实现数字化。
在这个阶段中，日本、美国及欧洲各国都制订了各自的开发计划。
日本目前已基本完成了网络改造，采用有线、地面传输方式，实现广播电视数字化。
美国的有线数字已基本覆盖全国，有线网络实现了光纤化和数字化双向改造。
数字电视平台不仅提供数字电视节目，还可以开展信息服务等多种增值服务。
美国计划于2009年停播模拟电视节目。
英国于1998年久启动了数字电视广播和互动电视平台，经过对传输网络进行光纤化、数字化的改造，于2000年已成为全球发展较好的数字电视市场，并计划于2010年停播模拟电视。
法国的数字电视业发展得比较快，并计划于2011年全部停止模拟电视信号的播出。
俄罗斯于2007年夜启动了数字电视发展计划，并于2015年，利用8年时间实现广播电视数字化。
二、数字电视的发展趋势
我国数字电视发展很快，自从国家科技部于1995年批准实施中国高清晰度电视重大科技产业工程项目以来，我国的数字电视发展取得了举世瞩目的成绩。
中央电视台于1996年1月开始，通过卫星传播数字化编码压缩的CCTV电视节目。
接着，各省市也纷纷通过卫星转播各自的数字节目。
从1997年元旦开始，我国卫星数字广播系统采用了DVB-S标准。
2000年以来，国家又设立了多项数字电视研发及产业化专项，重点是研究和制定自主知识产权的国家电视标准，进行数字电视产业化和应用推广试验，并把北京、上海、深圳作为试验区域。
我国数字电视发展纳入了国家“十五”计划高新技术的几个重大专项之列，数字电视研究工作取得很大进展。
目前全国已有49个城市成为开展有线数字电视整体转换的试点，还有一批城市也在积极尝试开展有线数字电视新业务。
国家广电局对我国的数字电视发展作了全面规划，整个规划按应用区域分为四个阶段：
第一阶段：
2005年前，直辖市、东部地区（市）以上城市、中部地区省会和不封地级城市、西部地区部分省会城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
第二个阶段：
2008年前。
东部地区县以上城市、中部地区地级城市和大部分县级城市、西部地区部分地级市以上城市和少数县级城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
第三阶段：
2010年前，中部地区县级城市、西部地区大部分县以上城市的有线电视基本上完成向数字化过渡。
第四阶段：
2015年前，西部地区县级以上城市的有线电视基本完成向数字化过渡。
第三节本章小结
本章首先介绍了数字电视的基本概念，然后介绍了国内外视频点播的标准对比以及数字电视的发展历史，最后简述了我国数字电视的发展趋势和已经取得成果，为本文以后的内容奠定了基础。
第二章数字电视交互播出系统的整体设计
第一节数字电视城域点播系统概述
一、系统的总体规划
（一）接入方式
VOD的用户对接入系统的要求是很高的，要求能够快速准确的解析用户的指令，下一步要进行的就是点播操作，在这个过程结束之后，还要把该系统所执行的结果反映到用户界面。
我们根据在点播信号信道上的不同点，把接入的方式分为两种，第一类，基于双向HFC线路实现双向通信的点播；
第二类则是利用PSTN电话网络或是GSM/CDM网络作为上行点播信号传输信道，下行继续利用原有模拟电视HFC线路作为下行视频传输的技术方案[3]。
下面对这两种方案进行分析比较。
1.基于双向HFC线路实现双向通信的点播方案
虽然目前的HFC网络在网络的光纤和同轴部分以模拟格式传输视频信号，
但是本质上在网络的设计中却没有对数字格式传输的信号进行任何限制。
事实上，
只要调制后的信号符合线缆系统传输的带宽和功率限制要求，今天的线缆网络就.
可以不加修改的传送数字信号。
只要数字信号包含在自己的6MHz频带内，数字
通信就可以和模拟电视信号共存。
该方案最主要的优点是：
上行与下行业务都使用HFC网络进行传输，上行与
下行线路互不干扰，可以提供足够的上行带宽，它能够传输用大量的用户点播信
息，从而为多样化点播业务的开展提供了便利的网络环境，保证交互式业务的顺
利开展。
尽管双线双向宽带接入是一种理想的接入方案，然而，也有其自身的缺
点：
采取这种方案必须对原有线电视（CATV）网络进行大规模升级改造使投入成本
显著增加。
线路施工投资巨大，需要增设或修改相应的各级分路（分接）器为有源
双向多路分接/复接器，还需对机顶盒进行双向改造，这是一笔不小的投资。
2.CATV线路下行视频传输+电话线路上行点播方案
该方案是初始最常用的方案，也是投资最少，组建系统最快的方案。
由于下行视频传输的数字电视信号是单向传输的经过射频调制后的信号，因此原模拟电视的CATV线路可以不加修改地直接利用。
用户通过拨打电话的方式进行节目点播，点播信息及系统反馈信息均通过PSTN电话网络传输，而被点播节目的音视频数据则通过CATV下行信道传输给用户。
本系统接入方案的选择VOD系统一般都要求有线电视用户的终端设备能通过专用的信道来传递用户的点播请求，这一方面要求终端设备（如STB）本身具有上行信号处理模块，另一方面要求传输网络分配一定的带宽来承载上行信号[4]。
目前我国的有线电视网仍然以单向的HFC网络结构为主，对HFC的双向改造仅仅在少数几个大城市中展开，要想实现HFC的双向传输，必须要对现有的HFC网络作很大的改造。
并且对HFC进行大规模的双向改造仍是一项耗时耗费均相当巨大的上程。
基于设备成本、用户入网量、技术标准等原因，国内外很多双向交互信息网络建成后并没有获得良好的经济效益。
因此，对单向HFC升级改造应该是有计划，循序渐进的过程。
（二）信息告知
对于目前在城市中的用户来说，与交互系统进行的通信的手段有打电话和发短信，其实这样的费用并不高，能够被广大的VOD用户所接收。
但是该系统还有另一个很大的问题要解决，就是怎么能够使用户所接收的信息更为广泛。
用以上的手段来点播用户自己喜欢的节目时，严重影响了效率，这种手段现在看来会影响用户的体验。
但是，EPG的出现还有电视网站的出现及时的解决了这个问题。
1.EPG
EPG（ElectronicProgramGuide）是一种数字电视的电子节目指南技术，由节目的供应方在提供节目的时候提供MPEG编码，在PSI信息中能够添加观众所点播的节目信息，通过传输来传输到电视终端，这样观众也能够接受的自己所喜欢的节目喜欢。
在通常情况下，EPG会通过电视的机顶盒来下载到本地，用户要是在点播自己喜欢的节目的时候，先浏览EPG，然后通过打电话、发短信的方式来进行点播，这样，这种技术实现了节目的及时点拨，极大情况下方便了用户。
2.电视网站
电视网站上提高的服务也很多，能够以字幕的新式提供给用户各种信息，对用户也是极为方便的一种信息。
这种技术与EPG技术相比较，他提供的信息更为广泛，更加全面。
电视网站同样以电视字幕形式提供给用户更多、内容更丰富的节目单导航信息和公共信息。
与EP相比，电视网站所能发部的信息更丰富、更全面。
网站设计好之后，可用专门的工具，将电视网站已经制作好的所有XML文件打包成电视网站前端TS流文件，然后通过前端播出软件播放出来，用户在电视机屏幕上可以看到节目的详细信息。
二、系统操作平台与开发工具
Windows2000提供了强大的支持，在安全性和可靠性方面，有很大的稳定性，而且在配置还增加了群服务功能，确保了系统的不间断正常工作，这个平台是开发大规模程序的最优平台[5]。
所以，在这个基础上，用windows2000这个很好的平台开发了数字电视城域点播系统。
有一个软件，在速度、兼容和可视化方面都有这良好的环境，它是有Borland公司开发的一种面对对象的可视化软件——Delphi。
在这个软件中，集中了大量的能够很好兼容的控件，大大方便了程序员们的设计。
而且还能够支持强大的数据库，这样可以为开发者们节省大量的时间。
所以在设计的时候我们就选用Delphi语言[6]。
能够很好的适应上层程序。
支持各种应用，是一个良好的开发环境。
第二节数字电视交互播出系统功能
一、数字电视交互播出系统概述
数字电视的点播系统是一种基于CATV网络的系统。
它通过网络技术、视频技术、数据库以及压缩技术，在电视前端系统中进行点播的系统，用户只需要用电话还有机顶盒就能够点播和收看自己喜欢的电视节目。
在点播节目的时候，用户首先要根据自己的机顶盒上的网络信息浏览可供自己点播的项目，在相关点播信息的提示下，可以用电话输入相应的点播内容。
这时候通过点播中心，对所点播的内容进行分析，获得用户的信息，这时候视频服务器就会发送所点播的视频节目给前端设备的调制解调器，经过调制后的节目又送入CATV网络，此时已经反馈到用户那儿，然后通过切换频道就可以看到自己想看的节目。
该系统的结果逻辑图如图一所示，它由互播出系统、呼叫服务中心、业务支撑平台、VOD点播服务器群、客户终端机顶盒这五个部分组成[7]。
如图1.1所示：
图1.1数字电视城域VOD系统逻辑结构图
二、数字电视交互播出系统功能
（一）用户接入服务器的功能
用户接入系统是为了满足用户与数字电视城域点播系统进行信息交互的需求而设计的。
作为用户与点播系统交互的平台，它必须能自动进行来电接听和语音应答，必须迅速而准确地从用户输入按键信息中解析出用户名，并向上提交给点播服务器，经呼叫中心进行身份验证，合法用户将被允许输入想要点播的节目ID，服务器再将接收到的节目ID提交给呼叫中心进行ID验证，向呼叫中心发点播请求，由呼叫中心统一处理[9]。
由于本接入
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