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数字电视技术在我国的传媒业普遍采用,其中最关键的技术就是数字电视机顶盒。它主要的作用就是将数字电视技术与有线电视网络中心进行连接,其实即是一种可以起到转换作用的设备。数字电视信号通过电视机顶盒将模拟信号转变成数字电视信号,将各种图像以及声音通过压缩的方式置换成数字流,机顶盒还可以把这些数字流进行解码处理再还原成之前的模拟信号,随后再利用其它的音响设施以及显示器提供图像和声音给使用客户,这样自然而然就形成了广播电视节目。通过数字机顶盒可以将之前模拟有线电视信号技术置换成现代的数字有线电视信号技术。数字机顶盒是数字电视技术所产生的一种产物,机顶盒具有以下几种功能:第一,机顶盒可以向电视用户提供图像和声音,供客户使用。第二,数字电视技术是基于机顶盒服务的。第三,机顶盒可以提供一些广播数据信号,在进行传输信号的时候是利用电缆进行传输的,部分信号是通过同轴混合网传输的。此外,机顶盒可以在交互式多媒体中应用,用户可以选择很多种网络服务功能,比如说,软件更新,升级,接收邮件,上网,各种电台的点播等,数字电视技术在有线电视网络中的功能越来越多。数字电视技术不管在网络公司中还是广播电视台中都有着很深远的影响。我国目前在许多地域都采用了数字化电视技术和双向网络有线电视技术的改造工程,主要从三个方面可以体现出来:第一,客户端;第二,双向网络;第三,前一部分系统。用户通过数字电视技术可以看到多个地方的卫视台,以及中央卫视,所收到的信号十分的清晰化,接收信号时也更加地稳定、安全。数字信号电视技术还可以使一些个性化服务的用户满足自己的需求,自己喜欢的游戏、想看的电影、电视都可以进行点播,享受多种交互式点对点的娱乐和信息等服务
3.数字电视信号的有线电视网络传输
和之前的模拟信号传输所不同的是,数字电视技术在传输中所利用的是HFC方式,利用的是AM-VSB频分复用方式,利用了不一样的频率将各个节目进行区分,主要可以使之前的数字信号符合现在的HFC网络的标准要求,将传输信道进行编码处理,其中包括了码的流动量;R-S编码;卷积交织;字节到字符的映射;差分编码;基带成型滤波和QAM调制,相容与数字信号的传输过程中,各个信号之间的可以进行乱码的调解,利用分解把流码进行分开,可以有效预防各种信号之间的干扰。从高频载波形式上,MPEG-2与HFC在高频段进行网络传输时的模拟信号是相同的,采用混合传输,电缆传输、以及被光链路传输。数字电视技术方面SDL可以在调整的状态下进行传输,PDU,IP/IPX,ATM信元等都可以适用于复杂多变的歼敌数据传送过程,SDL不依靠SONET/SDH结构,在DWDM层的上面位置,兼容性能非常好。它使数据信号传送过程中更加的安全、可靠。SDL干扰频器所接收到的信号遭到损坏的可能性大大减少。它在数字电视信息中的传输过程中以其高质量的传输效果,占有非常重要的地位。
4.数字电视的环节组成
4.1信源编码
它的主要功能作用是把图像以及声音转变成数字化,达到模拟信号转变数字信号的目的。
4.2复用
分复图像、视频以及各种数据合为一体的,以包为单位的数字信号源,再进行分割和区分,最后就组合而成了一套节目流或者多套节目流。
4.3信道编码与调制
信道适配其实就是信道编码。实现信道编码主要是依据各种数据流处理编码,为此达到减少错误。还可以将一些基带数据流存放于高频波段中,由此转变成频带信号。
4.4传输信道其中有HFC、卫星、数字干线、无线等。
4.5SDL技术
SDL在数字电视技术中的传输过程中不仅兼容性能比较好,而且在调整传送过程中,还可以有效克服复杂的数据,尤其是对PDU,IP/IPX。ATM信元等多数类型的效果非常明显。如果从本质上看待SDL技术,它是不受限于SONET/SDH结构的,通过自身就可以连接达到实现于DWDM层中,兼容性能非常好,可以保证数字信号在传输过程中更加地安全、可靠,与此同时还可以使数字电视中的数字流转化以及数据信息的安全性得以提升,主要是由于SDL干扰频器可以从很大程度中减少各种损坏。在进行数字信号的传输过程中SDL矩形高速流可以进行传输数据信息的叙述,SDL贞中的L1可以同步于传输中的各种性能,大大减少出错率。在进行传输过程中,一旦发生突发性事件可以有效被制止。
我公司1550nm直调光发射机是上海凌云公司生产的TBT3155直调发射机,是专为Overlay插播系统而设计的,针对插播系统的应用,优化设计了插播发射机的性能与结构,具有最大支持32个IPQAM频点插播的能力;独有的电控光衰减功能,可以在设定插播系统所需的光差值后,由程序自动根据主播光信号的大小来控制插播光信号,确保两者差值自动控制在用户设定的值。实现插播系统全程自动调节,人性化、简单易用的设计。同时以电控衰减器为核心的独特的AGC电路实现光调制度的自动控制,可灵活地调节驱动电平的大小,同时确保了系统调试后电平的稳定不变,从而大大简化工程调试。在具体应用时,我们在对应的前端机房将要插播的信号通过一台1550nm直调式光发送机调制后,与原有光纤传输的信号经光复用器耦合进入同一芯光纤传输。在正常光纤传输组建的HFC网中,通过光纤放大器、光纤分配器把信号传输至各光节点,每个光节点再解调出对应信号进入千家万户。为提高整个传输系统的指标,我们要尽量避免二级光电转换,IPQAM调制器可根据业务需求下移至分前端机房,甚至可下移至光站。通过1550nm直调技术将IPQAM信号直接从对应的机房(节点)混入,实现IPQAM信号的异地插播。IPQAM数字信号的插入结构图如图1所示。
1.1.1系统结构原理边缘IPQAM调制器把前端视频服务器下传的IP数据流重新封装打包后,经数字调制后直接送给1550nm直调制光发射机,1550nm直调制光发射机与分前端下传的数字电视信号经光纤耦合器混合后传输至1550nm光放大器,经HFC网络传输至用户端。根据上述原理,我们可根据业务发展需求,把IPQAM调制器下移至光节点,利用空间分割的方法获取更大的下行带宽,以满足海量下传业务所需的网络信道。用户端的互动电视VOD系统工作原理是:用户从机顶盒上发出服务需求,通过HFC网络(或电话等上行通道)上传至视频点播服务器,视频点播服务器响应机顶盒的点播请求,将节目传输流封装打包经数据网络传输至IPQAM调制器;IPQAM将多个节目复用成节目流,通过QAM调制输出射频信号进入HFC网络,经HFC网络传输到用户机顶盒。
1.1.2系统的灵活性与扩展性通过1550nm直调制光发射机不但可以插播数字信号,还可以插播模拟信号,IPQAM下行的频段由当地网络公司网络频率分配给定。由于HFC网络的下行带宽是有限的,利用1550nm直调技术与IPQAM技术的特点,我们可以根据业务发展情况确定组网方式。由于传统数字电视下行业务是采用外调制1550nm光发射机进行组网的,一个前端机房的下行在500~860MHz,若业务量不断加大后,我们不需要重新再组建一个前端,只需要利用空间分割的分式把1550nm光发射机和IPQAM调制器下移至下一级节点即可。
1.2系统调试
1.2.1系统调试原则(1)频道数与主路信号不重叠光接收机是不能分辨两路光信号的,若是两个重叠射频信号,光接收机只能得到两个同频信号的叠加。(2)确定主路光信号与插播光信号的比例确定主路光信号与插播光信号的比例是系统能否取得成功的关键。
1.2.2系统调试中存在的问题当完成1550nm直调光发射插入后,每个光节点都同时接收下行数据信号和插入窄播信号,网络会存在以下问题。(1)当下行数字信号频道数远多于窄播插入信号频道数时,窄播光波的接收光功率应比数字信号光波的接收光功率低8~10dB。为保证数字信号信道的载噪比维持在50dB以上,数字信号光功率在-1~0dBm,我们只能把窄播光波的接收光功率降到-10~-6dBm。(2)当数字信号和窄播信号传输的频道数相同或相近时,两个信号进入光接收机的接收光功率应基本相同,此时,同二级光电转换一样,CNR有3dB的劣化,但广播信号的非线性指标不会有劣化,整体的系统指标仍好于二级光电转换模式。因此,利用1550nm光发射机与IPQAM调制器进行组网的这种模式可解决多套本地电视节目和IPQAM并发流插入问题,可保持HFC网络数字信号指标基本不变的情况下,提高插入信号的性能指标,同时避免二级光电转换;通过空间分割方式将IPQAM下移后可实现IP数据分流,同时有效地提高了HFC网络的下行有效带宽,为今后的增值业务提供良好的基础。
1.2.3调试(1)为确保主路光信号的传输指标,减小插播信号的影响,一般情况下我们把插播信号的光功率定的比主路信号光低6dB。①一般情况下,光接收机的正常接收光功率为0dBm。我们按这个参考值计算,若主路信号的光为-1dB,插播信号为-7dBm,这样插播信号对主路信号的载噪比影响会较小。②如果我们按正常调制度下直调发射机的CNR为50dB,则此时-7dBm接收时载噪比会降低4~7dB,而接收机的输出电平会比主路信号的低12dB。③我们既要保证接收机的输出电平,又要提高插播频道的载噪比,所以必须降低插播的频道数。(2)由上述分析可知,模拟信号插播发射机信号调制度需比正常情况下提高12dB,在保证总功率不变的情况下,频道数约为4个频道。(3)饱和输出功率如图2所示,若光发射机是17dBm输出,那么理想状态下主路光信号的功率应为16dBm,而插播光功率应为10dBm。但实际上由于目前应用的EDFA对于不同波长的增益谱不是平坦的,这给整个系统的调试带来了一定的麻烦,因为广播信号的波长域插播信号的波长有一定偏差。(4)加入EDFA的系统不同波长增益的差异使两路光信号强度比例发生了变化,在插播系统中,有的甚至加入3级光放大,这使得我们必须考虑加入EDFA后,系统如何调试。由于EDFA波长增益的不确定性,实际应用中,我们很难判断经过EDFA后,两个波长的光功率比例是多少,我们也就无法判断进入接收机的光功率比例。为了解决这个问题,我们可以采用系统联调的方式。如图3所示。我们基于这样的一个事实,进入接收机插播信号光功率比主路信号低6dB,那么,进入接收机的插播光功率为-7dBm,主路信号为-1dBm(总功率按0dBm),相比较非插播的情况,主路信号进入接收机的功率降低1dB,那么可以推出主路信号接收机的输出电平将降低2dB,如图4所示。反过来思考,如果我们插播光断掉与打开的情况下,主路光信号的输出电平会降低2dB,我们可以认为进入接收机的插播光信号光功率比主路低6dB,如图5所示。
2系统指标测试
双向HFC网络是以光纤为干线传输网,以电缆为分配网组成的传输系统,是下一代广播电视网的重要组成部分,它是目前入户率最高的多媒体通信网。数字电视信号是应用数字压缩技术进行编码,采用高效数字调制技术进行调制,与传统有线电视传输不同的是,传输网络中入侵的干扰噪声会对数字电视业务造成严重影响,直接表现为数字电视图像出现马赛克、宽带业务掉线或掉包等严重故障,给用户的服务带来大量问题。
2.1前端机房测试记录我公司频率使用情况是:87~210MHz保留模拟频道信号;218~386MHz传输互动电视节目信号;394~402MHz频率预留;410~762MHz传输DVB信号;780~802MHz传输高清电视节目。主要测试互动电视频段指标和DVB数字电视频指标,抽测十六个频点。从测试结果来看,前端各项指标良好。
2.2光节点测试记录主要抽测十六个频点,直接从光接收机的输出测试口进行测试(衰减20dBμV)。从测试结果来看,各项指标均达到要求。
2.3用户端测试记录用户端主要采用DS900手持式测试仪,主要测试电平、MER、BER的相关指标,并通过电视机直接观看图像质量,直接到用户端抽测十六个频点,测试结果统计如表1所示。全网采用1550nm光传输技术,实现光节点后的无源分配,广播的MER指标仍然较高,受到的影响较小,能满足机顶盒的正常接收和解调,而插播的IPQAM指标也很好,其应用是成功的。
2有线数字电视网络常见的故障
2.1室内布线故障有线数字电视在使用之前,需要对室内进行布线,而这个过程也是有线数字电视经常发生故障的环节,布线经常不合理以及分配器的不合理等,都会对有线数字电视造成极大的影响,信号接收不正常也会导致电视使用的不正常。
2.2数字电视图像形成故障数字电视图像形成故障是常有发生的事,造成这类故障的因素有很多,例如,电视自身问题、电平信号问题等,本节仅从有线数字电视网络的角度出发进行分析,如果分支分配器、放大器等受到损坏的话,那么在载噪比不高的情况下,电平信号也会较低,从而造成有线数字电视出现无图像的现象[3]。
2.3有线数字电视网络系统故障现阶段,有线数字电视主要是有线数字系统发挥出相应的作用来实现的,但是,在实际有线数字系统运行的过程中,发现系统经常发生接触不良的问题,例如,接头生锈等都会引发有线数字系统故障,在接触不良故障的影响下,电平频段偏低造成信号传输中断,或少量信号传输存在断断续续的现象,使得无法正常使用电视来观看节目。
3有线数字电视网络维护措施
3.1合理进行室内布线在对室内进行布线的过程中,要根据实际的情况对室内进行合理的布线,尤其是在布线接头处,必须保证布线有着很好的连接性,同时,室内的布线更不能受到其他线路的影响。另外,要对分配器进行合理布置,这样才能有效解决室内布线故障,对有线数字电视网络进行有效的维护,进一步保障有线数字电视运行的正常。
3.2合理选择设备有线数字电视图形故障的主要原因是信号不能正常传输,或是断断续续无法持续稳定传输,在实际中发现,造成这方面的故障主要是分支分配器、放大器受到损坏的缘故。对此,在有线数字维护的过程中,不仅要保证分支分配器、放大器的完好性,更好根据实际的使用情况合理的选择设备,要尽量选择阻抗相互匹配的分支分配器,以及选择频带宽、线性好的放大器,这样才能保障分支分配器和放大器质量的同时,充分将其设备的功能发挥出来,提高有线电视信号传输的稳定性,才能有效解决数字电视图像形成的故障。
3.3加强对系统的检查有线数字电视网络系统故障屡见不鲜,对人们的正常使用电视造成极大的影响,而引起这方面的原因主要是一些电缆接头处的不良而引发的,因此,有线数字电视维护人员应积极做好系统的检查工作,并且,要将注意力集中在有线数字系统中电缆接头的位置上,确保电缆接线头的良好性,这样才能保障有线数字电视网络信号传输的可靠性,才能确保有线数字电视网络系统的正常运行,通过加强对有线数字网络系统的检查工作,才能切实的提高有线数字电视网络系统运行的可靠性和稳定性。
1.1基于软件的广电系统
软件无线电的最大特色在于其在底层硬件的支持之下,以软件编程的模式来完成传统广电系统的所有技术功能,从而一举改变了传统的仅仅依赖硬件的方案。基于软件的广电系统正是通过此原理来构建的数字化技术的广电系统。最重要的核心模块是“数字电视(广播)通用调制”模块,其主要功能一方面能够进行所有类别的广播电视数字信号的产生,还包括为原始信号插入各类辅助功能信号,例如同步信号、时钟信号以及纠错冗余信号等等。通过灵活的软件编程,一方面能够方便地产生所需的各种格式的数字信号,从而使之能够和各类底层协议模块相互匹配,另一方面也能够较方便地进行升级换代,和几乎所有的主流传输介质相兼容。如果体制中增加了新的编码模式,则不必更换硬件模块,只需在软件方面进行接口和协议的改动即可完全适应新的方式,因此设备的升级换代变得非常方便,节约了投资,设备的研发周期也大大缩短,新的功能能够灵活地加入进来。在具体的技术实现方面,由于当前的光电通信底层网络已经拥有很高的传输速率与很高的带宽水平,而当前的各类硬件价格正在不断下降,升级更新周期也逐渐缩短,因此应该将灵活的软件模块与固有的硬件模块进行协同配合设置,以实现技术收益的最大化。结合当前的信息技术现状,假若将整个的系统均交由软件来设计与实现,则软件的执行对于CPU等资源的耗费是必须考虑的。因此在全面考虑之下,其可行的方案为:
(1)底层信息传输系统以模块化的方式进行构建,由不同的模块提供针对性的软件接口,共同构建信道系统,主要有调制解调模块、频率分配模块、编译码模块等等,这些模块均接受中央处理单元的控制,软件的使用主要体现在对信息传输系统的参数设置方面,例如调制解调模式的设置与选择、信道编解码方式的设置于选择、信道加密解密模式的确定等等。
(2)具体模块在实现方面则选择硬件与软件配合使用的模式,将各类负载合理地分配在软件单元与硬件单元之上,为了减少软件对于资源的消耗,可以在硬件方面做出一些调整,例如增加一些可编程芯片等。
1.2基于软件的数字电视系统
当前,我国比较通行的数字电视主要存在着DVB-S,DVB-C以及DVB-T等制式,而且由于用户的原因,数字电视将在很长的一段时期之内同时兼容各类制式。这些情况也直接体现在我国目前的主流数字电视接收机的厂商中,当前的机顶盒也充分考虑了多种制式的现象,这也能够推进我国数字电视的推广速度,使其覆盖范围扩大,使用户的投入减少。构建的数字电视系统,能够结合不一样的传输制式,来为其加载相对应的软件单元,从而实现终端与传输底层协议的匹配,已经被证实是一种比较可靠的实现方法和解决方案。目前对这种技术进行推广的主要阻力来自于成本问题,由于数字电视最终归属于普通的家电类商品,如果定价偏高则会鲜有人问津。而随着微电子技术突飞猛进的发展,不少产品的成本正在逐步降低,因此给予软件的数字电视产品最终会通过市场来反哺其研发,实现良性的循环。
2软件架构总体设计
如图1所示,软件架构中所涉及的静态类包括几个类别,分别是:视图类(View)、控制器类(Controller)、模型类(DVBFilter)、业务类(DVBEpg)、工厂类(DVBFactory)、消息中心类(Noti?caction)和算法类(ConcreteStrategy)。这几种类的具体职能体现了以下基本设计模式的综合运用。
3MVC模式
MVC是一种复合设计模式,可以由几种基本设计模式组成,实现方式因应用场景各异,例如WEB应用、APP应用等。它的设计原则是将应用程序划分为三个层次:视图层、控制器层和模型层,并规定层次之间通信的方式,将数据从视图中分离出来,使得界面和数据可以单独开发,让表现不依赖数据。在架构设计中View会响应输入设备的操作,并描画自身(Draw())。由于某些视图类对描画性能有要求,所以可以直接缓存需要的数据(CacheViewData);DVBFilter响应数据设备的请求,对得到的设备数据进行处理;Controller可以直接管理视图类和模型类,控制它们的生命周期和通信,也可以通过工厂类和业务类间接维护。由于视图类和模型类需要响应系统事件,所以对平台的依赖较大。因此,尽可能将逻辑处理放在控制类,便于重用。
4观察者模式
MVC模式的设计重点之一就是三种类之间的信息交互。控制类观察视图、模型的状态,对感兴趣的数据、状态变化进行处理。借鉴观察者模式的特点,本文提出一种更为灵活的消息驱动方式。消息中心可以分为两大类:应用层消息中心(Notifaction)和系统层消息中心(OSNotifaction)。后者又可以细分为两个子类:输入设备消息中心(InputNotifaction)和数据设备消息中心(DemuxNotifaction)。系统层消息中心依附于独立线程(threadID),获取系统的事件(GetInfoFromOS())。视图类依据自身的特点需要关心某些外部输入设备的状态,例如鼠标或者触摸屏的点击;模型类则一般需要关心外部数据设备的状态,例如媒体流设备数据的就绪。因此,二者分别需要将自己作为观察者注册到对应的消息中心(Observer())。当有系统事件发生的时候,消息中心分别通过(NotifyWithEventType())和(NotifyWithTableType())进行通知,使得View可以执行(InputEventProcess()),DVBFilter可以执行(DataEventProcess())。在处理事件的过程中,如果需要对行为进行扩展,则需要向应用层消息中心发送特定消息(NotifyWithMessage()),让其观察者即控制类进行处理(BehaviourFunctionForView())、(BehaviourFunctionForModel()),完成视图类和模型类之间的通信;通过(DataSourceFromModel())完成其间的数据转化。
5抽象工厂模式
控制类负责对业务进行建模,根据不同的协议创建不同的功能模块,它属于两个维度的变化。可以选择抽象工厂模式构建业务对象层次。抽象工厂模式用于创建两个维度的产品线。抽象工厂代表了特定的协议类型,(DVBabstractFactory)制定具体工厂(DVBFactory)可以生产的DVB协议产品类型。(DemuxNotifaction())创建该协议的数据设备消息中心(DVBDemuxNotifaction),(Epg())创建该协议的EPG业务类(DVBEpg)。业务类则负责各种模型类的建立和维护。控制类根据应用对协议的选择,创建具体工厂,一种协议只有一个工厂,遵循单例模式。具体工厂实现每个具体产品的创建。产品的创建细节和工厂方法绑定。具体产品的协议特性由抽象产品决定(DVBabstractProduct)。这种设计让具体工厂和具体产品紧耦合,工厂方法的个数和具体产品数目相同,但是为了遵循开闭原则,一般适用于产品类型固定的情况。
6模板模式和策略模式
工厂类完成业务功能的创建。业务功能的创建过程中指定需要收取哪些数据,即创建哪些模型。由于机顶盒厂商对应用的需求不同,即使在同一种协议标准下,对数据的格式定义也不尽相同,例如某些自定义私有数据,自定义私有描述符。为了解决上述问题,提供良好的扩展性,将模板模式和策略模式相结合,达到在统一的解析架构之中对可变的部分进行分离的效果。模型类DVBFilter由业务类DVBEpg创建并维护,负责数据的收集和解析。一种业务类可以包括多个模型类,去收集数据格式特定的表。模型类通过(ProcessData())对数据中心获取的原生表数据(TableData)进行解析,形成视图类需要的数据(ViewNeedData)。解析的过程包括解析头部(ParseHead())和描述符(DescriptorProcess())两个固定部分,是一个算法模板函数。不同的模型类由于数据格式的迥异,对这两个部分的实现可能都不一样,所以具体模型可以根据需要重载这些方法。(Filter4e)就是解析DVB协议中数据格式为4e的EIT表。对于同一种模型类,头部解析是固定的,描述符的解析是可变的。这种变化体现在描述符的种类和数目不同,但是解析的骨架结构固定。因此,可以设计有限个策略算法(StrategyA和StrategyB),每个策略都会解析一定类型的描述符(DescriptorProcess())。如果表1:架构对需求的变化表变化类型变化内容架构修改内容架构修改层次视图样式组成视图的元素以及布局视图对触点位置的计算方式InputEventProcess视图行为视图对事件的响应方式,对数据格式的转化方式重写控制器的响应方式1.BehaviourFunctionForView2.DataSourceFromModel协议增加业务功能添加增加协议工厂类,包括工厂的产品结构层次1.工厂类2.业务类业务逻辑改变业务处理流程需要的表的类型,表的收取策略、以及表之间的关系1.业务类2.DataEventProcess3.BehaviourFunctionForModel数据描述符增加1.私有描述符的添加2.业务处理内容变化业务处理过程中需要对新增加的数据进行处理1.业务类2.数据类解析的类型需要改变,可以通过具体策略算法重载(ConcreteStrategy)。7架构对需求变化的处理由于软件需求变化的要求不同,对架构的修改程度也不同。表1是对需求变化的假设和架构相应做出的修改方案。从修改结果可以看出,按照对架构内容的修改程度的不同,由低到高可以分为函数和类两个层次。不难看出这种软件架构可以让因需求变化而作出的修改尽可能遵循开闭原则,所修改的内容耦合性底,使得功能扩展具备插件化,降低每次修改对整个软件维护的影响,提高了迭代开发的效率。
1.2监控部分:数字电视的监控系统由五部分构成,主要包括传感器、微处理器和PC机等。它的主要作用就是对发射机的工作状态、信号传输、电视机故障处理等进行监控,以此保证发射机的稳定工作。
2数字电视发射机的技术与应用
2.1数字电视发射技术与模拟电视发射机技术。数字电视发射技术和模拟电视发射技术都是全固态、单通道发射,两者在大功率合成、供电系统、冷却系统、控制单元等技术上存在互通的关系,在设计理念上,两者都实现了设计的模块化、智能化、自动化、网络化特点,综上所述,数字电视发射机与模拟发射机存在很多相似之处。但是数字电视发射技术与模拟技术又存在着一定的差异性。数字电视发射技术在激励器方面采用了信道编码,这项技术是国标规定的内容,颁布国标之后,信道编码已经顺利解决了国标部分的问题,伴随着我国数字电视发射机技术的发展,中国厂商在发射机产品制造中解决了基带预矫正、平均功率、低相噪本振和单频网等技术难题,这些关键性技术难题的克服都离不开数字化技术水平的提高。
2.2调频广播发射的数字技术特点。数字化技术的发展使得调频广播的发射具备了以下特点:抗干扰能力强、信号稳定、电台频道变宽。调频广播的信号传播受到自然环境、工业生产活动、家用电器干扰等等因素的影响,诸多因素在信号传播过程中一旦一起参与进来就难以被分辨出来,调频收音机却可以通过限幅变化切除掉干扰信号。数字调频激励器的引入,使得调频广播发射机改进了同步指标,降低了传播过程中的噪音影响,使人们获得了更好的音频质量。数字音频信号传输节约了系统同步性用时,提高了系统调试和维护的工作强度。调频广播系统是一个全方位的信息传播平台,具有较大的社会实用性。随着科技的进步,数字化技术还会不断更新,数字化广播也会有更长足的发展和进步。
二、电工与电子技术课程与项目式教学法之间的融通
项目教学法是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动。在电工与电子技术课程教学实践中,运用项目教学法,把理论与实践教学相结合,充分地给学生提供动手的平台,让学生通过实践活动获得知识并发掘学生的实践性创造潜能。中职学生采用项目教学法学习专业知识和实际操作技能,能够让学生在短期内融入社会,并能很快地适应社会的需求。在传统的教学模式下,通常是专业课教学多于实践,学生往往缺乏实际操作的能力,不能很快地投入就业岗位之中。所以,通过项目教学法结合中职学生学习能力的特点,在授课的过程中,重点培养学生的实际操作能力。
1.设置项目的任务应具有完整性和系统性
项目式课程的提出应以工作项目为工作任务,整个项目都应包含实践和理论的相关知识,以项目为主线,实施各项工作任务并考虑如何衔接相关的理论知识。让学生运用理论知识来解决实际的问题。结合我校电工与电子技术课程的教学目标和实训设备设计了万用表组装项目,此项目包括焊接、元器件的选用与检测、电路的检测与调试。通过此项目的练习,完成了不同类型万用表的使用任务和装配要求,形成了相关内容的知识体系,以适应不同岗位的需求。
1.1模块化电子系统集成系统,包含有电子子系统和电子应用系统两个部分,研制和开发具有统一标准的电子技术产品单元是一项十分复杂且成本高但又非常重要的任务,电子技术集成产品主要包括三个方面:现代技术的集成、加工技术的集成和企业管理的集成。电子系统的集成在于建立一系列的标准芯片或者是模块,是信息、智力、知识密集型技术,其耗能低,污染少,从电子产品的标准化、系列化带来的好处也可以肯定,这要通过电子技术的集成来满足用户需要的智能化应用系统,规模化将给电子技术企业带来美好的前程,从而更好地开拓新电子技术领域,使得电子技术产品结构优化,性能达到最大化。
1.2智能化电子技术的智能化,是电子技术具有类似人的智能,是在控制理论的基础上,吸收人工智能、运筹学、计算机科学、模糊数学、心理学、生理学和混沌动力学等新思想、新方法,并要引入了计算机系统,智能化装备的基础是计算机智能技术,可以依据一定的程序,进行有效的判断并能做出决定。模拟人类智能,使它具有判断推理、逻辑思维、自主决策等能力,自控技术、计算技术和精密机械的紧密结合又使电子产品具有更全面的功能,以求得到更高的控制目标。
1.3网络化随着网络成为人们日常生活中非常普及的一种工具,给人类社会的发展和生活的进步都带来了巨大的变革,远程控制和监控技术也得到迅速发展,远程控制的终端设备本身就是电子技术产品。由于网络的普及,电子技术顺应了网络化的发展趋势,利用家庭网络将各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家电系统,网络化特性更加的明显,人们只要在家里就可以分享各种高技术带来的便利与快乐,电子技术产品无疑朝着网络化方向发展。
1.4人性化人性化是电子技术的一个特性,未来的电子技术更加注重产品与人的关系,人是电子技术产品的使用者,电子技术产品的最终使用对象是人,它们之间的紧密结合使电子设备的精度和自动化程度必须达到相当高的水平,赋予了电子技术需要来满足人性化的需求,要具有更高级的人类思维能力,只有想不到没有做不到的。电子技术产品不仅要具有最优性能,人的智能、情感、人性也显得越来越重要,特别是对家用机器人,要进行色彩、造型、舒适度等方面的研究,电子技术产品都是受人类活动的启发研制出来的,因此,必须要满足人们对电子技术产品人性化需求。
1.5绿色化工业化给人们带来高效率的工作和生活环境,同时又使得地球家园受到污染,危害人类未来的环境与健康。欧盟和我国相继了《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质指令》和《电子信息产品污染控制管理办法》,从而提高了产品进入市场的准入门槛,对设计绿色的电子技术产品,具有远大的发展前途,绿色化是电子技术未来发展的必然趋势。绿色产品在其设计、制造、使用和销毁的过程中,都要符合特定的环境保护和人类健康的要求,报废电子电气设备必须合乎环境要求,对生态环境无害或危害极小,资源利用率极高,才能使科技和环保实现可持续发展。
二、现代电子技术的广泛应用
2.1电子技术在电力系统中的应用电子技术是电工技术中的一个新兴技术,将电子技术引入电力系统,并获得广泛应用,对于未来输电系统的性能也有显著的影响。应用首推应是同步发电机励磁系统,作为电压调节系统具有优越的性能;另一领域是交流电动机的变频调速,它的应用,节约了可观的电能。电子技术在电力系统中的应用已经涉及到诸多方面,比如发电环节、配电系统、储能系统等。在电力系统的综合管理中,主要是将电子技术运用在抽水蓄电站运用中,通过对水泵水轮机的效率提升,可以有效的促进整个电力应用系统在发电、输电以及配电运用过程中的综合效果,在具体的系统环节中,每一个系统都不能离开供电技术的提升,这样,就需要采用电子电器与电子电力技术的突破。从电力系统与配电系统的运行状态来看,最需要解决的实际问题,就是要加强供电的可靠性,以此提高整个电能的质量。其中,电子装备主要是用于防止电网的瞬间断电,因此,在加强可靠性的运用中,最主要局势突出电能质量的控制,改善整个输电系统的综合智能,在电力系统的发电环节中,针对发电机组的设备运行方式,将电子技术的应用与整个设备的改善融合在一起,这样,可以改善整个电气设备的运行特征。同时,电子技术还可以运用到各个变电所,结合变电所的操作系统模式,全面改善系统的可操作性,在蓄电池充电过程中也可以使用电子装置。现代电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用,对电力系统起到了非凡重要的作用
(1)首先,在数字移相器进行滞后信号
迁移处理以及相位均衡的过程当中,由阻容网络以及运算放大器装置所构成的整个超前移相很明显,模拟移相器连续传递函数的取值同图1中所示的电阻值R以及C均存在密切关系。基于以上分析,通过对拉普拉斯变换复变量参数的引入与替代处理能够获取与系统连续信号对应模拟角频率以及拉普拉斯变换复变量虚部参数相关的移相器频率特性传递函数。在针对相拼特性进行深入分析的过程当中不难发现,图1中整个模拟移相器在进行数据同步处理过程当中所表现出的移相读数始终维持在0°~180°范围之内。进而通过对校正系数的调节与计算,能够在均方差最小原则的处理作用之下获取频域方差函数作用之下个点的min参数,最终能够获取数字同步处理中所需要的全通滤波器最优化解。
(2)其次,借助于插值重采样作业方式
实现整个电子式互感器中传输数据的同步处理是现阶段应用比较普遍的一种处理方式。MU能够兼容接受PPS或是B格式码。与此同时,FPGA支持下的数据同步模块能够将间隔时间在1s范围之内的同步脉冲头进行均匀分割处理,并形成均匀性的4000个时间片。以上每个时间片的开始位置均与一个独立的同步采样脉冲信号相对应。在此基础之上,能够将此过程中所获取的同步采样脉冲信号作为基准参数并进行插值处理,借助于此种方式实现良好的采样同步。特别值得注意的一点在于:为确保信号带宽能够在数字同步处理过程当中得到有效拓展,并实现对混叠误差的有效控制,需要在高压采集板运行过程当中引入采样技术,同时在MU当中设计有抽取滤波器装置,实现对采样频率的有效恢复。从某种程度上来说,建立在动态化二次拉格朗日差值运算基础之上的差值分析能够实现4抽1模式的滤波抽取与差值计算。
2电子式互感器数字通信技术分析
结合信息模型分层分类思想方式,建立在IECE标准配置基础之上的MU服务器基本模型结构示意图。从该MU服务器基本模型结构示意图当中不难发现:MU服务器模型在应用过程当中将所涉及到的12路采集信号进行了两路数据集的分配,与之相对应的是差异性的采样值控制块绑定。在当前技术条件支持下,考虑到IEC标准配置对于测量值的发送以及保护值的发送要求存在一定的差异性,因此要求采样值控制块能够实现对与之相对应电流信号以及电压信号的集中式发送。实践研究结果表明:在基于这一MU服务器模型应用之下所表现出的数据信号集中式发送速率基本可以达到平均每秒4kbit单位。基于以上分析,在数字通信技术应用过程特别需要关注的是对分布式采样值控制块的构建。在当前技术条件支持下,采样值控制块读写操作以及报文传输操作这两者之间存在着本质性的差异性。报文传输操作能够直接实现与以太网的连接,在简化了操作步骤的同时使得报文传输的实时性要求较高。而对于采样值控制块而言,其从本质上来说属于全部A协议集与T协议集的映射,在MMS当中属于复杂度最高的模块。但在远程控制功能以及在线监测功能的作用之下,采样值控制块的应用对于数字通信的实时性要求角度。在此基础之上应当构建的IED对象与MMS对象之间的所表现出映射关系为。
电视是以科技进步为依托的现代电子媒介,高清电视技术的出现必然给电视节目制作带来新的活力,自从2005年9月1日,中国第一个《央视高清》频道正式开播以来。按照国家广电总局的规划,2008年数字高清电视地面传输全面推广;2009年央视新台址全部启用高清制作系统,每天需要高清节目自产量达50h;而中国高清接收设备的发展早已超前于高清节目制作和播出,有统计资料表明,仅2005年国内就卖出支持高清电视的接收机100万台以上,中国高清时代已经大踏步走来。
一、标清与高清技术标准之对比
目前,中国执行的标准清晰度数字电视(英文缩写SDTV,简称“标清”)标准,是1982年2月公布CCIR601,现改为ITU-RBT.601《演播室数字电视编码参数》标准。分辨率720×576、总有效像素41万、画幅宽高比4:3、场频50Hz、隔行扫描。记做576/50i。2000年8月公布GYfr155—2000《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数标准》。对应国际标准ITU-RBT.709,这是中国规定的高清晰度数字电视(英文缩写HDTV,简称“高清”)标准。分辨率1920×1080、总有效像素207万、画幅宽高比16:9、场频50Hz、隔行扫描。记做1080/50i。高清画面像素数5倍于标清,16:9画幅比标清宽了1/3。其画面细节的丰富度和色彩还原能力有了极大的提高。当我们使用大屏幕宽屏电视机观看高清节目时,那恢宏辽阔的宽幅画面、清晰细腻的逼真图像、丰富分明的层次、自然亮丽的色彩,无不带给我们身临其境的真实感和极大的视觉享受。
二、镜头
标清镜头成像面积58.1mm2,宽高比4:3;高清镜头成像面积51.8mm2,宽高比16:9。两者具有不同的感光成像面积,使得两者的感光灵敏度不同。另外,由于镜头折射特性基本不变,而拍摄同样大小的实景转到不同面积的成像面上时,镜头焦距就要不同,这样拍摄的景深也就不同了。和标清比较,用高清镜头拍摄时灵敏度降低、景深范围缩小。另外,由于高清图像像素数5倍于标清,其像素点细小到只有标清的一半左右,而观看高清图像时一般都采用大屏幕电视机,使得图像对调焦误差非常敏感。调焦稍有偏差,立刻就能在屏幕上看出来。这样一来,高清镜头本身景深就小,拍摄的图像对调焦误差又敏感,再加上由于灵敏度低需开大一挡光圈,景深就更小了。因此,高清拍摄对聚焦操作提出了更高更严格的要求。
三、曝光
调整光圈的目的就是准确地控制曝光量,曝光量直接影响到画面的层次、细节、色彩饱和度。只有准确把握曝光量。才能得到更完美的图像。因为高清摄像机水平清晰度提高,其画面宽容度更接近电影胶片,层次比标清更加丰富。在拍摄景物时。需认真观察被摄景物的明暗程度及明暗部分的分布范围,根据亮部和暗部的取舍及与拍摄主体的关系,确定曝光量并调整光圈的大小。高清摄像机还提供了伽马曲线的调整。当拍摄的景物高亮度部分比较大且超过了CCD所能表现的范围时,图像的高光部分就会出现泛白现象,导致高光部分层次和细节丢失。当被摄景物处于比较暗的环境中,如果超过CCD的最低照度范围,图像暗部就会层次减少甚至丢失,表现为画面一片漆黑。这时可以通过调整拐点、伽马曲线和黑伽玛曲线进行画面的补偿和修饰。为了充分表现高清晰的画面。更需要发挥照明的作用。如果光用得不好,画面上有可能会模糊不清,这类似于焦点不实的现象。特别是如何有效地利用画面水平方向的扩展部分,这就更需要合理运用灯光照明技术。在阴天或多云天气下拍摄时,需要灯光辅助以达到较好的成像效果。在亮度反差很大的晴天拍摄时,使用反光板等会得到效果较好的图像。总而言之,高清拍摄时照明用灯量要比标清多。高清拍摄时照明光线性质的硬与软对物体外观的清晰度会产生很大的影响,从画面的总体效果来说,由于硬光能勾划出被摄景物的轮廓,质感十分明显,所以使我们感到空间感强。而柔光照明很容易产生平淡的无立体感的图像,因而就不能提供最佳清晰度。但从画面的局部效果来说,可能由于硬光造成过大的明暗反差,而使物体细部的再现能力降低。而柔光所造成的细腻的影调层次,相反能提高我们对物体细部的分辨能力,故此感觉画面清晰度高。因此高清摄像照明时宜使用较软的光线,这对提高画面的清晰度是有利的。布光要均匀,光比要小,注意营造透视感。在拍摄现场为保证精确曝光,要使用专业监视器和波形监视器。波形监视器的参数值可为曝光提供客观标准,专业监视器可得到现场实拍图像的主观感觉。观看图像时要注意保持观看环境黑暗,一般采用黑布将监视器和观看者头部完全遮盖住,观看图像层次是否丰富。亮度是否适中。
四、构图
高清电视比标清电视画幅变宽,16:9的宽画幅比4:3标清横向加长了1/3,视角很宽。16:9的构图方式显的大气,而且包含了更多的信息量,这在拍摄大场面或大全景时非常有表现力。更接近电影的视觉效果。从电视画面的角度看,构图就是镜头语言,通过画面讲述拍摄者要表达的内容。在视觉效果上,需要掌握一些规律,尤其是使用16:9画幅比进行构图时。从突出主题出发,画面离不开线、形、色调、影调这四大元素。根据上述要求。在16:9的构图中,由于水平视角的增大,更需要留意线条在画面上的延伸感,形成视觉上的透视感。由于画幅变宽,景物增加,构图上要注意主体和陪衬体的合理位置,既要有对比又不失平衡,虚实的比例也要控制恰当。采用摇摄时,由于水平方向视角变大导致水平运动的物体在屏幕上停留的时间变长,若按一般速度进行横向摇摄,观众就会感觉节奏缓慢拖沓。此时适当加快摇摄速度,可加快镜头节奏及加强镜头动感。
五、聚焦
由于高清摄像机水平视场角大,清晰度高,景深范围又比标清小。画面包容景物多,就使我们容易忽略某些细节。再加上摄像机的寻像器尺寸小,分解力低,使得我们在寻像器中看起来很清楚的画面,放到大屏幕监视器上会发现焦点并未调实。因此我们在拍摄现场要尽量使用专业监视器,而且屏幕越大越好。比如屏幕20英寸,分解力1000线以上的专业监视器就可以保证拍摄画面清晰。标清拍摄聚焦时,一般先将镜头变焦至最大推上去聚焦。因为此时景深最小,焦点是否调实较容易判断。调实后再将镜头变焦拉回来到所需景别,这样焦点就算调实了,而在高清拍摄时就不能这样了。因为变焦镜头在变焦时,普遍存在着微量的像面漂移现象,不同焦距处的最佳焦点位置并不精确一致。这在标清拍摄时不成问题,而在高清拍摄时就不允许了。因此高清拍摄时要先把镜头变焦至所需景别,把它作为定焦镜头直接在该焦距状态下精确调焦,此时当然离不开专业监视器了。在没有专业监视器的情况下,我们可以借鉴电影拍摄的方法,先直接测量调焦距离,再将镜头上的调焦基线转动至该调焦刻度值上。
六、清晰度
高清技术要求在整个制作环境、制作态度等方面要更加严谨,对每一个环节的要求也大大增加了。一些细小的缺陷,在标清时看不出来,而在高清大屏幕监视器上却非常刺眼。甚至一只蚊虫落在头上或者布景上,就会导致拍好的镜头前功尽弃。
七、兼容性
中国的现状为标清、高清两种电视标准并存。为适应由标清到高清的平稳过渡,高清节目制作也要考虑标清接收机收看的问题。除去清晰度下变换问题,主要问题还是16:9画幅如何转为4:3画幅。我们可以将16:9画面横向直接收缩为4:3画面,但画面要产生变形(变窄),此方法不可取。不变形的转换方法有两种:
7.1信封模式
相比较而言,数字音频技术优于其他音频技术的一点是其数字化技术,数字化技术能够全面突破传统音频技术工作方式存在的不足之处。数字化音频技术管理与计算机数据存储器类似,能够实现音频资源的存储和共享,不仅能够方便使用者快速找到自己需要的信息,还能够加强对音频信息的管理,实现广播电视现代化管理。因此,数字化广播电视工程必将成为未来电视广播领域的重要发展趋势。
(二)广播系统
数字音频技术中的数字广播系统方面的技术,主要涉及到压缩编码数字、无线传输以及运用组网等,压缩编码数字音频信号主要是依据人耳的特点,对音频码率进行调整和优化,我们的耳朵在受到强度差别较大的音频信号的影响过程中,对音频较低的信号反应并不强烈。因此,将这种特性应用到数字音频广播传输系统中,能够有效避免电视广播工作中的问题,为电视广播工作可持续发展奠定基础。
二、广播电视工程数字音频技术的应用发展
(一)数字调音台
数字调音台作为现代电视广播工程中的重要组成部分,对广播电视节目具有十分重要的作用。因此,在数字调音台处理过程中,不仅要确保原有功能,提高广播电视节目的整体质量,避免电视节目中耳朵噪音、串音等问题的出现,还要将数字技术融入到调音台中,发展新型数字调音台,增加切换模块等功能,丰富数字调音台功能,促使数字调音台能够适应更多的环境,满足个性化需求,发挥通路多,且体积小的作用。
(二)音频嵌入技术的应用
音频嵌入技术以其独特的优势在广播电视节目制作过程中得到了广泛应用,通过运用数字音频技术并建立数字音频工作站,不仅能够有效提高节目制作质量,还能够节约大量时间和人力,提高电视广播工作效率。在视频数据信息传输过程中,音频信号仅能够在特定范围内进行信号传输,也就是嵌入音频。因此,嵌入音频主要是指将数据信息嵌入到特定范围之中,在进行视频传输过程中,通过嵌入音频技术,能够实现声音与画面同步进行,在提高电视节目质量过程中具有十分重要的作用。目前,嵌入音频技术主要应用于电视节目的前期与后期制作过程中,随着科学技术的不断发展,为电视广播工作提供了更多帮助,促使广播电视技术的发展逐渐细化,电视节目制作也会实现数字化建设,并将嵌入音频技术推广和普及。另外,广播电视的管理过程中,要结合自身实际情况与未来发展目标,制定科学、合理的发展战略,建立以嵌入音频技术为基础的管理系统,通过这种方式,不仅能够实现实时监督和控制,还能够确保数据信息的完整性和准确性。从而推动我国广播电视进一步发展。