ATSC和DVB数字电视系统的比较

ATSC和DVB数字电视系统的比较

　　高级电视系统委员会（Advanced Television Systems Committee,
ATSC）是为数字电视制定一系列标准的协会，ATSC数字电视标准包括高清晰数字电视、标准数字电视、数据广播、多声道环绕音频以及卫星数字广播标准。目前采用ATSC的国家有美国、加拿大和韩国。　　2009年美国将全面停止模拟电视的播放，ATSC制数字电视的销量将会大幅度增长，因此，国内许多厂家纷纷瞄准了ATSC标准的数字电视产品的研发。由于我国大部分数字电视工程

　　高级电视系统委员会（Advanced Television Systems Committee,
ATSC）是为数字电视制定一系列标准的协会，ATSC数字电视标准包括高清晰数字电视、标准数字电视、数据广播、多声道环绕音频以及卫星数字广播标准。目前采用ATSC的国家有美国、加拿大和韩国。

　　2009年美国将全面停止模拟电视的播放，ATSC制数字电视的销量将会大幅度增长，因此，国内许多厂家纷纷瞄准了ATSC标准的数字电视产品的研发。由于我国大部分数字电视工程师都具有一定的DVB产品的开发经验，而DVB和ATSC的标准虽然在原理上相似，但实际的标准还是存在着很大的差异。

　　本文的主要目的是帮助DVB开发人员了解ATSC标准。本文并不涉及两种标准在物理层面（如调制解调）的差别，而主要讨论上层协议的区别，主要集中在如下四个方面：

音频压缩
服务信息系统
条件接收系统
数据广播

1 音频压缩

　　ATSC数字电视接收器必须具备Digital Audio Compression (AC-3)音频压缩算法的解码能力，算法的具体细节可以参考文献[2]。

　　AC-3算法与ISO/IEC 13818-3（参考文献[3]）相比，在多通道编码方面的表现比较出色。AC-3一共包含有5.1个声道：左前（L）、中央（C）、右前（R）、左环绕（Ls）、右环绕（Rs）和一个超重低音（LFE）。超重低音频宽是其它几个声道的1/10，因此称为5.1声道。通道的结合方式有1/0、1+1/0、2+1/0、3+1/0、2/1、3/1、2/2、3/2这8种，其中斜杠前表示前声道的个数，斜杠后表示后环绕声的个数，在8种组合中都可选择加设超低音通道。

　　对比DVB



　　DVB的音频压缩算法必须遵从ISO/IEC 13818-3[3]标准，因此ISO/IEC 13818-3模块对DVB的接收系统来说是必不可少的；相比之下，ATSC采用的是AC-3标准，因此，ISO/IEC 13818-3对于ATSC接收器来说是可选模块，而AC-3音频解码模块是不可缺少的。

　　虽然在DVB和ATSC系统中都可以把AC-3的音频流映射到MPEG的Multiplex上传输，但是在实现方式上还存在着一些差异。



　　表1列出了AC-3音频流在ATSC和DVB系统中的传输比较。其中registration descriptor仅仅存在于ATSC系统，因为在DVB系统中，AC-3 descriptor是公开的描述符，无需用registration descriptor来注册。

　　2 服务信息表

　　电子节目指南（EPG）是数字电视中非常重要的部分，它相当于传统报纸上的节目表。而电子节目指南则是基于TS流中的Service Information（SI）而构造的。

　　DVB和ATSC标准分别定义了各自不同的SI结构，采用不同的机制来产生EPG。本章后续部分将介绍ATSC的SI1系统，并将其与DVB进行对比。

　　● 层次结构

　　ATSC包含了层次化的表格来描述系统信息和节目指南数据（参考文献[4]）。其中，一个公用的基础PID（Base
PID）是所有表格的入口，它被显示定义为0x1FFB，根据Base
PID可以在地面广播系统和有线电视系统中定位如下表格。

System Time Table (STT)——包含同步所需的时间信息
Master Guide Table (MGT)——包含其它相关表格的大小，PID以及版本号

Rating Region Table (RRT)——包含不同地区和国家的节目等级信息
Virtual Channel Table (VCT)——包含节目导航和转换的虚拟频道表格
The optional Directed Channel Change Table (DCCT)——在特定时间特定环境下要求接受者转换到特定的虚拟频道上去

The optional Directed Channel Change Selection Code Table (DCCSCT)——基本种类列表和位置代码表的扩展

事件信息表（Event Information Table, EIT）也是SI系统的一部分，它们的PID定义在MGT之中。每一个EIT都按照VCT里面所定义的虚拟频道列出电视节目（事件）清单，并按照时间先后从EIT-0到EIT-127排序。ATSC标准规定，每一个EIT必须有3个小时的时间长度，而且所有EIT的开始时间都被限制在0:00（午夜），3:00，&nbs
p; 6:00， 9:00，12:00（中午），15:00，18:00和21:00（所有的时间都是UTC制）。这样，EIT-0代表的就是当前3个小时内的所有电视节目，EIT-1代表的是接下来3个小时的信息，而每隔三个小时，原先的EIT-0就被废弃，之前的EIT-1将取代EIT-0的位置，依此类推。另外，ATSC还定义了可选的扩展文字表（Extended
Text Table，ETT），ETT包含了有关EIT的相对比较长的文字描述，它们的PID也同样包含在MGT中。

　　图1描述了上述表格的层次结构。在一个数字电视TS流中，SI表格必须包含对当前TS流中所有的数字电视频道的描述，同时为了方便起见，还可能包括了相关的模拟频道信息以及其它TS流中的数字频道信息。对于地面广播系统，STT,
TVCT（VCT的地面版本），MGT和前4个EIT都是强制要求的；对于有线电视系统，STT，CVCT（VCT的有线版本）或者TVCT，以及MGT都是必需的。



　　● 与DVB-SI的比较

　　图 2说明了DVB SI表格的层次结构。总的来说，DVB-SI和ATSC-SI的目的都是为了构造EPG，他们在功能上是相似的。例如：ATSC的STT就时间同步功能来说等价于DVB中的TDT，ATSC的VCT就虚拟频道（服务）描述来说和DVB中的SDT等价，ATSC和DVB中的EIT同样提供TV节目清单。



　　即便如此，ATSC-SI和DVB-SI仍然存在如下一些差异：

　　1. 节目标识：在DVB系统中，节目总是以original network id/ transport stream id/ service id的方式标识的。其中original network id是由授权中心颁发给经认证的运营商或者广播商的。采用这种联合方式来标识能够方便收费和订阅信息的管理。而在ATSC系统中，不存在original network id的标识，用户能看到的是一个类似于2-1主次号结合的标识符，这里主号2是广播商的NTSC牌照，该广播商的所有服务都采用该主号来标识；次号1是用来在该主号群组中标识特定的服务，次号0预留给该广播商的模拟频道服务，1-999可以用来标识数字电视服务（图3显示的是采用主次频道结合标识的一个例子）。这种机制使得transport
stream id和service id对电视终端用户不可见。



　　2. 事件信息表（EIT）：ATSC和DVB都有各自的EIT，虽然名字相同，但它们的结构有很大的差别。另外，ATSC中的每个EIT都只有3个小时的有效期，每隔3个小时，EIT-0会被废弃，后继的EIT会取代前继EIT的位置（可以采用修改MGT中PID来实现）。另外，ATSC对EIT的开始时间也有限制。如果一个节目时间跨越了好几个EIT，那么它必须同时出现在这些EIT之中，而且事件ID必须相同。而在DVB标准中，就不存在上述限制。

　　3. 定向频道转换（DCC）：DCC是ATSC标准中的新特性，它在Base
PID（0x1FFB）的数据包中定义了2个表：定向频道转换表（DCCT）和定向频道转换选择码表（DCCSCT）。定向频道转换是提供给广播公司的可选功能，它能把用户导航到相关可选的广播节目内容，这种定向转换可以是自动的，也可以是交互式的。而类似的机制并没有出现在DVB系统中。

　　4. 冗余表：DVB的TS流除了包含当前TS流中SI表之外，还可能包含了其它TS流的SI表，以方便频道搜索。虽然ATSC也允许VCT中包含其它TS流的信息，但一般来说，出于加速访问事件的目的，ATSC的SI表只包含了当前TS流的节目指南信息。

　　5. 跳过对PAT/PMT的解析：ATSC中TVCT包含了service location descriptor，这个描述符包含了PMT里面的所有信息，包括stream type和PID。也就是说，ATSC的解码器可以跳过PAT和PMT的解析，直接从TVCT的信息跳转到目标逻辑频道。

　　6. 相关束表(BAT) ：DVB中的BAT提供了相关服务的群组列表，方便用户定购和浏览。而ATSC中并没有类似的机制。

　　● EPG的构造过程

　　形成电子节目指南（EPG）是SI系统最终目的。参照图 1可以得到如下的EPG构造过程：

　　1. 调频到某个特定的RF频道。

　　2. 过滤Base PID，从Base
PID的TS数据包中构造MGT，TVCT 和 STT等。

　　3. 解析MGT，获取EIT以及相关ETT的PID。

　　4. 把每个虚拟频道和它相关的TV节目列表联系起来。

　　5. 调频到另一个RF频道，跳转到第2步。如果没有其它的频道，则跳转到第6步。

　　6. 把所有的节目列表以及相关信息显示给用户，捕捉用户的输入指令，并根据指令查找对应的service location descriptor，解码显示用户所选择的电视节目。

　　与DVB EPG构造过程的比较：

　　1. DVB和ATSC结构上的不同，导致了EPG的构造过程的不同。

　　2. 调频到某个RF频道，基于这个频道解析NIT表，获取当前网络的所有TS流信息。

　　3. 基于当前频道来解析当前SDT和其它TS流的SDT表，或者扫描当前网络中所有的频道，一一获取SDT信息。

　　4. 基于当前频道获取当前的EIT和其它TS流的EIT，或者扫描当前网络中所有的频道，一一获取EIT信息。

　　5. 显示用户节目列表。当用户转换到某个节目，transport id以及相应的各个PID将从PAT和PMT中解析出来，以便解码。

　　和DVB相比，ATSC-SI的结构试图在不增加网络带宽的前提下，加速事件的处理。为了达到这个目的，ATSC采用了固定的PID，单独的MGT来缩短PID解析的时间。但ATSC采用的机制是否真正比DVB有效，还有待检验。

　　3 条件接收系统

PES级别加扰
加扰算法
事件加扰控制
可置换安全接口

4 数据广播

数据下载协议
数据预告
数据发现
IP协议封装
对DSM-CC标准的背离