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        高清數(shù)字電視傳輸技術(shù)的進(jìn)展與展望

        2012-08-15 00:52:53楊樹龍
        科技傳播 2012年3期
        關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)碼碼率傳輸技術(shù)

        楊樹龍

        新華社技術(shù)局5971電臺(tái),北京 100055

        1 高清數(shù)字電視的特點(diǎn)分析

        所謂高清數(shù)字電視,從字面意義來理解,強(qiáng)調(diào)的是畫面、聲音的清晰度,同時(shí)將分辨率從720×576提升為1920×1080。另外,高清數(shù)字電視還具備如下特征:

        1)在高清數(shù)字電視中,采取16∶9的大屏幕放映方式,與4∶3寬高比的標(biāo)清電視相比,畫面的震撼力更強(qiáng),極富逼真性與感染性,與人們的視覺習(xí)慣相符;

        2)高清數(shù)字電視的音頻效果良好,通過和家庭影院搭配使用,將輸出杜比5.1的環(huán)繞立體聲,與高清晰度的畫面相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)良好的視聽效果;

        3)由于實(shí)行全數(shù)字化的信號(hào)處理模式,因此圖像在傳輸過程中,不會(huì)出現(xiàn)任何低質(zhì)量問題,即使在家中,用戶也可享受與演播室一樣的清晰畫面質(zhì)量。

        2 高清數(shù)字電視傳輸技術(shù)研究

        在高清數(shù)字電視運(yùn)營過程中,離不開傳輸技術(shù)的支持。以當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r來看,高清數(shù)字電視傳輸技術(shù)的主要應(yīng)用模式如下:

        1)地面高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

        通過電視臺(tái)的制高點(diǎn)天線,對(duì)外發(fā)射無線電視,對(duì)所有電視用戶進(jìn)行覆蓋,用戶可以通過利用接收天線及電視機(jī)隨時(shí)觀看電視節(jié)目,這是支持高清數(shù)字運(yùn)行的基本傳輸形式。過去,在模擬電視傳輸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下,難以解決噪聲污染、多徑干擾等問題,因此人們只能將天線放在室外,因此樓群中大面積發(fā)展公用天線。隨著全頻道模擬電視的數(shù)據(jù)發(fā)展,光纜寬帶傳輸技術(shù)日益應(yīng)用廣泛,基本實(shí)現(xiàn)光纖為主、同軸電纜分支的“樹形光纖”模式,并在城市普遍推廣使用,基本形成了與地面廣播系統(tǒng)相分離的有線電視廣播網(wǎng)絡(luò)。

        2)有線高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

        在地面廣播網(wǎng)絡(luò)中,要求在同一頻率中的規(guī)劃有所區(qū)別;而有線廣播網(wǎng)則可以支持“一城一網(wǎng)”及“一地一網(wǎng)”模式,為企業(yè)化運(yùn)營奠定基礎(chǔ),可在電視的用戶端利用有限制式機(jī)頂盒獲得信號(hào)。

        3)衛(wèi)星高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

        衛(wèi)星高清數(shù)字電視傳播技術(shù)與地面?zhèn)鬏?、有線傳輸有所不同,主要集合高清數(shù)字電視的節(jié)目信息資源,在衛(wèi)星地面發(fā)射站,利用微波將數(shù)據(jù)發(fā)送到距離地面3.8萬公里的同步衛(wèi)星中;再由同步衛(wèi)星將微波轉(zhuǎn)回地面,用戶電視機(jī)通過接收天線及衛(wèi)星制式的機(jī)頂盒接收節(jié)目。

        4)IP網(wǎng)絡(luò)高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

        IPTV網(wǎng)絡(luò)電視又可稱作寬帶電視或者交互電視,主要利用電信寬帶支持互聯(lián)網(wǎng)模式,或者通過光纖到戶,實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的多種交互式傳播。在IPTV應(yīng)用過程中,應(yīng)用了通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等內(nèi)容。通過互聯(lián)網(wǎng)的有關(guān)協(xié)議,為家庭用戶提供了包括數(shù)字電視在內(nèi)的各種交互式多媒體服務(wù)。這樣,用戶在家中就可利用個(gè)人電腦或者網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒接收網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目,既支持傳統(tǒng)意義上的視頻服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)瀏覽,也支持?jǐn)?shù)字化電視平臺(tái),增強(qiáng)娛樂性、服務(wù)性,如互動(dòng)點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)游戲、在線交易、語音信箱等,滿足用戶的不同層面需求。

        3 高清數(shù)字電視的轉(zhuǎn)碼技術(shù)與進(jìn)展

        隨著高清數(shù)字節(jié)目數(shù)量越來越多,再加上VOD業(yè)務(wù)的全面開展,對(duì)有線電視的頻點(diǎn)資源需求增大。傳統(tǒng)的MPEG.2高清節(jié)目需要占用較大帶寬,降低了頻譜的利用效率。因此,需要將MPEG.2格式的高清電視節(jié)目轉(zhuǎn)換為帶寬占用較低的H.264高清電視模式,轉(zhuǎn)碼技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。MPEG.2格式以每一幀圖像作為編碼的單位,但是H.264則直接面向?qū)ο?。由于在圖像編碼過程中,宏塊單位的大小有所區(qū)別,給MPEG.2向H.264的轉(zhuǎn)碼帶來一定難度。當(dāng)前,主要應(yīng)用的解決方案如下:

        1)利用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)解碼與編碼過程

        在這一模式下,首先,通過應(yīng)用轉(zhuǎn)碼設(shè)備,可以將MPEG.2的傳輸流轉(zhuǎn)化為基帶信號(hào);其次,在既定分辨率及碼率條件下,重新進(jìn)行H.264的圖像編碼。這樣,就可獲得較好的圖像質(zhì)量,減少延時(shí)狀況,但同時(shí)需要付出較高的技術(shù)與成本代價(jià)。

        2)碼率壓縮技術(shù)

        在碼流控制過程中,經(jīng)過解析原始MPEG.2傳輸流,可較好地還原成像圖,同時(shí)優(yōu)化改良量化系數(shù),將H.264的部分元素插入其中,降低圖像碼率。通過應(yīng)用碼率壓縮技術(shù),便捷度高、成本低。但是如果圖像變換及高比例碼率的壓縮較為頻繁,就會(huì)對(duì)質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。實(shí)際上,這種轉(zhuǎn)碼方式具有一定局限性,屬于偽轉(zhuǎn)碼,因此在MPEG.2的碼流壓縮方面應(yīng)用較多,但是轉(zhuǎn)碼質(zhì)量也有待考慮。

        3)Intel CPU與軟件技術(shù)

        通過Intel CPU主頻技術(shù)的全面發(fā)展,再加上多媒體資源日益豐富,搭建了Intel構(gòu)架平臺(tái)。應(yīng)用Intel CPU的運(yùn)算浮點(diǎn)能力,再加上Linux系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的應(yīng)用軟件支持作用,實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)碼過程。通過這種轉(zhuǎn)碼方式,可實(shí)現(xiàn)圖像的還原,再利用H.264的編碼規(guī)則處理圖像,達(dá)到轉(zhuǎn)碼職能。這種技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)簡單、方便,成本較低,既可服務(wù)于MPEG.2-H.264的轉(zhuǎn)碼工作,也可服務(wù)于H.264-MPEG.2的反向轉(zhuǎn)碼,目前已在IPTV網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。

        由上可見,隨著高清數(shù)字電視的廣泛應(yīng)用與發(fā)展,數(shù)據(jù)傳輸仍是不容忽視的核心問題,也是決定高清數(shù)字電視兼容性和清晰度的重點(diǎn)要素。進(jìn)一步重視高清數(shù)字電視的傳輸技術(shù)發(fā)展,加大自主研發(fā)力度,形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù),才是高清數(shù)字電視的發(fā)展關(guān)鍵。

        [1]闕斐業(yè).ATSC高清數(shù)字電視嵌入式軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華中科技大學(xué):計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),2007.

        [2]王勇.基于有線電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字電視傳輸技術(shù)探討[J].硅谷,2009(14).

        [3]李海明.基于高階統(tǒng)計(jì)量的OFDM信號(hào)檢測技術(shù)的研究[D].哈爾濱工程大學(xué),2008.

        [4]楊知行.中國地面數(shù)字電視傳輸標(biāo)準(zhǔn)及其移動(dòng)、便攜接收應(yīng)用[J].世界電子元器件,2007(7).

        [5]張東升.高清晰數(shù)字電視機(jī)頂盒的研究與設(shè)計(jì)——前端接收與解復(fù)用[D].河海大學(xué):計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),2007.

        [6]彭瑋瑋.視頻壓縮技術(shù)及高清數(shù)字電視解碼芯片設(shè)計(jì)[J].長安大學(xué):交通信息工程及控制,2008.

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