首页 -> 2008年第6期
关于数字电视实验环境的构建
作者：王 璇
关键词：数字电视；实验环境；建设方案
《数字电视技术》是一门实践性很强的课程，在教学中，必须配备相应的数字电视实验环境。目前国内没有一所高职院校建设成完整的数字电视实验室。
数字电视系统是将模拟电视信号转换为数字电视信号进行传输、接收、处理、存储、记录和控制的系统，完全不同于模拟电视系统。所以，数字电视实验环境的建设是一个完整的数字电视发射、传输和接收的系统建设，要求符合数字电视系统相关的国际、国内和行业标准。在数字电视实验环境中，要使学生对数字电视信号制作和发射、数字电视信号编码与调制、数字电视信号传输、音视频技术处理、数字电视标准、数字电视业务、数字电视机顶盒、液晶电视等有系统的认识，增强学生传输、调制、数字信号处理、视频与音频、数字系统运行、显示技术等方面的知识与能力。
数字电视实验环境构成
数字电视系统数字电视系统主要由四个部分组成：前端系统、传输网络系统、终端接收系统和数字音视频系统。这里主要介绍一种有线电视（DVB-C）的数字电视实验环境系统，其完整组成框图如下图所示。前端系统用于发送和采集各种数字电视节目信号，主要包括卫星节目播出系统、数字电视信号接收采集系统、数字电视服务器系统、传输流和PSI/SI编辑系统（电子节目指南EPG）和传输流播出系统，发射出经过编码、调制的射频电视信号。传输网络系统是用于传输调制后的射频信号并能对信号进行测量，主要包括信号幅度的测量和放大器失真影响等测量，包括传输网络和测试设备等。传输网络的布局要合理，便于实验中随时改变信号的幅度和质量，有利于学生对网络的认识。终端接收系统主要用于DVB-C有线电视信号的接收处理，其主要由数字有线电视机顶盒及相关配套设备等组成，配备机顶盒的开发平台，有利于学生进行机顶盒的认识和开发实验。数字音视频系统是用于呈现数字音视频效果并明确认识音视频的性能指标的，包括液晶电视机（或等离子电视等数字型电视机）和相关的测试设备。另外，在数字电视实验环境中，还设置建立流媒体点播系统平台，向客户提供高质量的电影点播、电视剧点播、电视直播等业务。
建设数字电视实验环境所需设备所需设备包括系统设备和测试设备。系统设备包括：前端系统中的数字和模拟卫星电视接收机（机顶盒）、MPEG-2编码器、复用器、QAM调制器、计算机、传输流录播平台、数字有线电视接收机（机顶盒）、传输流采集盒（或卡）、传输流发送盒（或卡）；传输网络系统中的放大器、衰减器、分支分配器、有线电缆；终端接收系统中的数字有线电视机顶盒及其开发平台；数字音视频系统中的液晶电视。其中传输流的采集、播出以及服务器系统可采用StreamHighway、蓝拓扑、泽华园等公司的设备及传输流录播平台，软件系统都能随时升级。测试设备包括：常用电子实验工具和仪器一套、数字存储示波器、数字频率计、数字场强仪、音视频测试仪、逻辑分析仪等。数字场强仪要求支持模拟信号和数字信号电平的测量，支持数字QAM解调、误码率BER、矢量误差MER的测量以及QAM星座和频谱的显示。试验环境中设备的套数，由实验室的大小和学生人数的多少来决定。
数字电视实验对教师的要求一个实验室至少需要两名承担数字电视实验教学的“双师型”教师，至少一名教师有高级职称。教师必须经过严格培训，熟悉数字电视技术理论，熟练掌握数字电视系统中的所有设备操作和其中的硬件、软件实验，具备解决实际问题的能力，同时工作认真负责，对学生有耐心和爱心。
数字电视实验所需教材数字电视实验室开设的可以是数字电视实验课，也可以是数字电视实训课，需要一本与之相适应的教学指导教材。我们编写的《数字电视实训教程》就是专门针对实验室教学的实训指导教材，内容包括整个系统中各个环节的硬件和软件实验。
数字电视实验环境中的教学实验设计
前端系统部分的实验设计卫星接收机接收节目的调整实验，让学生了解数字卫星电视接收机和数字卫星机顶盒的使用。视音频信号的MPEG-2压缩编码实验，将学过的MPEG-2压缩编码技术运用到实践中，根据编码器情况可以从硬件和软件上安排实验，让学生对模拟信号和数字传输流信号进行比较。多节目流的复用实验，对数字电视特有的复用技术有直观的认识。有线电视的QAM调制实验，学生可对多种QAM调制方式有具体的认识。传输流的采集与存储实验，让学生熟练运用传输流录播平台。还可设计其他一些实验，如各种节目流的内容编辑、编排和管理实验；电子节目指南的编排和管理实验；数字广播的管理与播出实验；视频点播实验；计算机硬盘上的PSI/SI编辑软件应用实验；播出节目的编排与控制实验；节目加解扰实验；数字码流硬盘播放与QAM调制的参数设置实验等等。
传输网络系统部分的实验设计这一部分的实验有：传输信号的幅度与频谱测量实验；传输放大器的失真检测，交、互调现象观察实验；传输信号放大或衰减对接收信号灵敏度的影响实验；数字电视信号与模拟电视信号的比较实验等。这些实验让学生对传输网络有了明确认识，对今后从事网络工程和维护大有裨益。
终端接收系统部分的实验设计这一部分的实验有：机顶盒的认识实验；使用遥控器或键盘配置调整机顶盒的实验；运用机顶盒的开发平台进行应用软件下载实验；机顶盒的OSD及一些播放功能软件开发实验；音视频模拟信号及接口认识与处理实验等。要求学生对机顶盒的硬件和软件有清楚的认识。利用此系统还可以开设数字机顶盒的维修实训课程。
数字音视频系统部分的实验设计数字音视频系统可以使学生实现液晶电视机或等离子电视机的结构认识与相关测试实验，音视频的各种性能指标测试实验，还可以开设液晶电视机或等离子电视机的维修实训课程。
系统中可以完成的实验还有很多，我们可以根据自己的教学侧重点加以设计和选择。
教学安排
数字电视实验教学可穿插在《数字电视技术》理论课的相应章节中进行，以加深学生对理论的理解与认识。
数字电视实训教学需要84学时，至少安排12个实训课题，包括数字电视系统各个部分的软、硬件实训课题。这些实训课题对学生要求较高，要求认识和熟悉数字电视系统的全部工作过程。
数字电视机维修实训教学课也需要84学时，主要内容是数字机顶盒和液晶电视机的测试与维修，培养学生对数字产品的维修能力。
在我们构建的数字电视实验环境中，可以开展数字电视一系列实验实训教学活动，学生对数字电视的发射、传输和接收的整个系统有了系统的认识，提高了实践能力，能够满足高职高专院校培养数字电视专业人才的教学需求，教职工还可以利用实验设备进行科研和教学开发，以提高学校的教学和科研水平。
参考文献：
[1]邓雯，等.数字电视原理、传输与接收[M].北京：人民邮电出版社，2006.
[2]余兆明，等．数字电视传输与组网[M].北京：人民邮电出版社，2003.
[3]张好国，等.数字电视技术管理实践[M].北京：电子工业出版社，2006.
作者简介：
王璇（1971—），女，南京信息职业技术学院电子信息工程系教师，高级工程师，研究方向为数字声像技术（数字电视）。
（本栏责任编辑：周秀峰）