□馬 翔 鄭躍華

目前地面數(shù)字電視及衛(wèi)星數(shù)字電視的影像數(shù)據(jù)均以MPEG-2 格式發(fā)送，以相同畫質為前提進行比較，MPEG-2的數(shù)據(jù)量比H.264 的數(shù)據(jù)量大，不利于高清視頻圖像的存儲及網(wǎng)絡傳輸，而H.264 因壓縮比高、占用帶寬小，逐步成為高清視頻的主流格式。

H.264 是由ITU-T 視頻編碼專家組(VCEG)和ISO／IEC動態(tài)圖像專家組(MPEG)聯(lián)合組成的聯(lián)合視頻組(JVT，Joint Video Team)提出的高度壓縮數(shù)字視頻編解碼器標準。它是MPEG-4 技術的一個子集。H.264 具有較強的抗誤碼特性，可適應丟包率高、干擾嚴重的無線信道中的視頻傳輸。H.264 支持不同網(wǎng)絡資源下的分級編碼傳輸，從而獲得平穩(wěn)的圖像質量。因此，H.264 編碼方式正被越來越多的廠商、運營商選擇。

H.264 的相關工作組織最早把H.264 分為三個檔次：基本類、擴展類和主類，分別對應普通低延時視頻流領域、網(wǎng)絡移動領域和高清視頻領域。隨后，在這三個檔次基礎上逐漸擴展到了十多個分類(主要是功能上的分類)?，F(xiàn)在，我們在常見的編碼軟件里能看到分類主要有四個：基本類(Baseline Profile)、擴展類(Extended profile)、主類(Main profile)和高級類(High profile)。其中高級類(High profile)已經(jīng)應用于DVB、HD-DVD 等廣電和存儲領域。四個分類的區(qū)別有：基本類為基本畫質，支持I/P 幀，只支持無交錯(Progressive)和CAVLC。擴展類為進階畫質，支持I/P/B/SP/SI 幀，只支持無交錯(Progressive)和CAVLC。主類為主流畫質，提供I/P/B 幀，支持無交錯(Progressive)和交錯(Interlaced)，也支持CAVLC 和CABAC。高級類為高級畫質。在主類的基礎上增加了8×8 內部預測、自定義量化、無損視頻編碼和更多的YUV 格式。

高級類適用于數(shù)字電視傳輸?shù)闹饕幋a參數(shù)設置為：

Level（編碼級別）。H.264 的每一級分類都能夠選擇若干級別，不同的級別代表編、解碼時所需要的不同硬件資源，例如高級類級別下Level5.1 就比Level4.1 需要用到更多的解碼緩沖區(qū)。老的硬件和部分版本較早的軟件可能不支持對5.1 級別的片源進行解碼，為了能夠滿足絕大部分觀眾的收視條件，保證編碼后的視頻能夠在大部分機頂盒上解碼播放，所以建議選擇4.1。

Mode（編碼模式）。設置編碼視頻時所采用的編碼方式可選項有固定比特率、動態(tài)比特率、二次編碼、三次編碼。目前，市場上絕大部分高清機頂盒僅支持固定比特率的視頻，因此，此項我們選擇固定比特率。而比特率具體數(shù)值依片源而定，一般數(shù)值越大，畫質越好。而過大的數(shù)值是沒有意義的，因為一方面H.264 的編碼效率很高，過大的數(shù)值只會讓其在編碼過程中增加更多的空包；另一方面，碼率過大也不利于數(shù)字電視傳輸。

ReFrames（最大參考幀數(shù)）。該項的設置范圍為0—16，數(shù)值越大，編碼所耗時間越長，畫質越好。需要注意的是，對于高清視頻，本身需要處理的數(shù)據(jù)量就很大，如果一味地增大ReFrames 值，會導致硬件解碼單元無法處理。而ReFrames 的值本身也與DPB 有關。對此，為了獲取最大的硬件兼容性，推薦把此值設置在2—3。

Motion estimation algorithm （動態(tài)預測算法）?？蛇x項有：Diamond（菱形搜索)、Hexagonal（正六邊形搜索）、Uneven Multi-Hexagon（可變半徑六邊形搜索）、Exhaustive（全面搜索）、Hadamard Exhaustive （用Hadamard 方式進行全面搜索）。編碼耗時依次增大，畫質同樣也越來越高?？紤]到片源的時效性和編碼效率，這里建議選擇Hexagonal 或者Uneven Multi-Hexagon。其實在現(xiàn)有條件下，選擇Exhaustive或者更高的Hadamard Exhaustive 算法已經(jīng)沒有太大意義，在50 寸顯示終端上憑借肉眼已經(jīng)看不出二者的區(qū)別，除非定幀之后用專業(yè)器材對比。

Motion search radius（動態(tài)搜索半徑）。該項的取值范圍在1－64 之間。需要注意的是，此項只有在動態(tài)預測算法中選擇了Uneven Multi-Hexagon、Exhaustive 或Hadamard Exhaustive 才有效。因為Diamond 和Hexagonal 是固定搜索半徑的算法，搜索半徑分別為1 和2。如果Motion estimation algorithm 選擇了Uneven Multi-Hexagon，那么該項建議設置為16。

Encode interlaced（編碼交錯模式）。 該項主要針對隔行掃描設置，如果開啟該項，那么視頻源將會被編碼成隔行掃描的；反之如果關閉該項，那么視頻源將會被編碼成逐行掃描的。

Use CABAC（使用CABAC 編碼）。CABAC 是H.264 獨有的高效率熵編碼方式，全稱叫內容自適應二進制算術編碼。它能夠帶來比常用的CAVLC 編碼更高的壓縮效率和畫面質量。在相同畫質的前提下，CABAC 可以節(jié)省20%左右的帶寬。但是，使用CABAC 編碼會增大編、解碼的計算量，因此，如果使用CABAC 編碼，會增加編碼時間；如果關閉該項，則自動使用CAVLC 編碼。該項建議開啟。

Rate-distortion optimal quantization （Trellis 量化優(yōu)化模式）。 該模式必須開啟CABAC 才能使用，其作用為對每個8×8 的塊尋找合適的量化值。該項通常有三個選項，分別為：Disabled（關閉）、Enabled only for the final encode（只在最后編碼時使用）和Enabled during all mode decision（一直使用）。畫質遞增，編碼速度遞減。建議選擇Enabled only for the final encode。

Deblocking filter（自適應環(huán)路去塊濾波器）。 H.264 采用一種自適應解塊濾波器，它會在預測回路內對水平和垂直區(qū)塊邊緣進行處理，用于消除塊預測誤差造成的失真。這種濾波是基于4×4 塊邊界為運算基礎，其中邊界各邊的3 個像素可通過4 級濾波器進行更新。開啟該項之后會有兩個參數(shù)需要設置：Alpha parameter 和Beta parameter，分別代表該項Alpha 和Beta 兩個參數(shù)，參數(shù)范圍均在-6—+6。Deblocking filter 能夠有效的解決低碼率編碼造成畫面過渡時出現(xiàn)的大面積色塊以及灰階不自然現(xiàn)象。如果不開啟，則要保證同樣的畫面質量，需要增加大約5%～10%的視頻碼率。因此，建議開啟。

以上就是在對高清視頻進行H.264 編碼過程中，對最終畫面畫質、編碼速度有影響的幾個代表參數(shù)的介紹。

數(shù)字電視信號在有線電視HFC 網(wǎng)內的傳輸，核心是信號對網(wǎng)絡的適配問題。模擬電視信號數(shù)字化、壓縮即信源編碼，解決了用數(shù)字比特代表連續(xù)的模擬信號和速率對網(wǎng)絡的適配。那么如何解決傳輸對網(wǎng)絡的適配，使用戶達到滿意的接收，這是前端要解決的問題。前端的組織作用，是要把這些不同的高清節(jié)目進行數(shù)字化，壓縮編碼等過程，將MPEG-2傳輸流（MPEG-2 TS）格式轉換成H.264 格式后再進行傳輸。如原來CCTV-1 高清MPEG-2 傳輸流格式有16Mbps ，轉碼成H.264 格式后大概7 Mbps 進行傳輸。數(shù)字電視接收通道由調諧器接收數(shù)字電視信號，將數(shù)字中頻信號輸出到數(shù)字電視信號解調單元，解調出數(shù)字信號，經(jīng)過誤碼修正(FEC)、解密(DES)、解復用(Demux)、MEPG-2 解碼。一路輸出解壓后的標準的數(shù)字視頻分量信號到視頻信號處理及顯示輸出通道，另一路輸出解壓后的數(shù)字伴音信號(I2S)到音頻信號處理放大通道。數(shù)字電視接收通道決定了數(shù)字電視接收的主要性能指標，諸如接收靈敏度、對應載噪比的誤碼率(BER vs. C/N)、干擾抑制、回波抑制、I/Q 不平衡等。因為在視頻的編碼過程中，耗用時間、畫面質量、文件體積(碼率)是成正比關系的。而在數(shù)字電視傳輸過程中，受到制片效率、傳輸帶寬、用戶收視終端等種種客觀因素制約，不可能一味追求畫面、聲音質量。所以，選擇一個合適的轉碼參數(shù)在有的限帶寬內，達到畫、音質和時間上的平衡是非常重要的。

由于有線網(wǎng)絡的頻率資源比較緊張，傳輸一套高清電視節(jié)目要占用4-5 套標清數(shù)字電視節(jié)目的帶寬。原來一個8 M 的模擬標準頻道以64QAM 方式，6.875 的符號率可以傳輸6-8 套標清數(shù)字電視節(jié)目，標清數(shù)字電視節(jié)目的碼流一般在5M 左右。而用于傳送高清電視節(jié)目時只能傳送一套高清電視節(jié)目，高清電視節(jié)目的碼流大小一般為20－27M，傳送2 套高清節(jié)目時碼率在40M 以上，超出了QAM 調制器在640AM 方式下38M 的正常工作范圍，因而無法在一個8M 的模擬標準頻道內傳輸兩套高清電視節(jié)目，但是如果經(jīng)過轉碼后就可以實現(xiàn)。H.264 是現(xiàn)階段一種非常優(yōu)秀，非常適合應用于廣電網(wǎng)絡高清數(shù)字電視傳輸?shù)囊曨l編碼方案。