+ 孫 寧 廣東省廣播電視衛(wèi)星地球站

AVS+在衛(wèi)星廣播電視中的應(yīng)用

+ 孫 寧 廣東省廣播電視衛(wèi)星地球站

引 言：隨著AVS+標(biāo)準(zhǔn)的頒布和實(shí)施應(yīng)用指南的發(fā)布，AVS+視頻編碼技術(shù)將會(huì)逐步應(yīng)用于許多相關(guān)領(lǐng)域，本文就AVS+編碼技術(shù)應(yīng)用于廣播電視衛(wèi)星傳輸領(lǐng)域，進(jìn)行了相關(guān)設(shè)計(jì)方案的探析。

AVS+ 衛(wèi)星廣播電視

一、AVS+的背景

2006年，具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的AVS-P2標(biāo)準(zhǔn)頒布，開創(chuàng)了中國(guó)音視頻編解碼技術(shù)自主創(chuàng)新的新時(shí)代，但與H.264存在較大的差距，不能滿足廣播電視高質(zhì)量播出的要求，影響標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)化推廣。2012年“AVS技術(shù)應(yīng)用聯(lián)合推進(jìn)工作組”啟動(dòng)AVS技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用工作，最終形成AVS+標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)草案。2012年7月10日，國(guó)家廣電總局頒布《廣播電視先進(jìn)音視頻編碼第一部分：視頻》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱AVS+)。2014年4月18日正式發(fā)布《AVS+技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南》。

二、AVS+的關(guān)鍵技術(shù)

AVS+是我國(guó)唯一擁有自主音視頻編碼技術(shù)體系的國(guó)家，它突破了國(guó)外的技術(shù)壟斷和專利壁壘，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的完全自主可控，它使視頻編碼技術(shù)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。AVS+在兼容AVS1-P2的基礎(chǔ)上，增加了4項(xiàng)技術(shù)：

1、高級(jí)熵編碼（AEC）：算術(shù)編碼，用于熵編碼；

2、自適應(yīng)加權(quán)量化（AWQ）：自適應(yīng)量化矩陣，用于DCT變換后系數(shù)的量化；

3、同極性跳過(guò)模式編碼（PField Skip）：隔行視頻中P場(chǎng)skip宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量推導(dǎo)；

4、增強(qiáng)場(chǎng)編碼技術(shù)（BField Enhanced）：隔行視頻中B場(chǎng)skip與direct宏塊運(yùn)動(dòng)矢量推導(dǎo)。

三、AVS+在衛(wèi)星廣播電視中的應(yīng)用

1、AVS+在廣播電視衛(wèi)星傳輸中應(yīng)用的意義

廣播電視衛(wèi)星傳輸中采用AVS+標(biāo)準(zhǔn)的重要意義在于：(1) ，隨著上星衛(wèi)視頻道的增多，衛(wèi)星傳輸帶寬日趨緊張。AVS+是我國(guó)自主創(chuàng)新的視頻編碼技術(shù)，具有更高的編碼效率，與同類國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)H.264/AVC編碼效率相當(dāng)，用AVS+標(biāo)準(zhǔn)作為廣播電視的視頻編碼，可解決廣播電視行業(yè)面臨的頻道資源問(wèn)題。(2) 音視頻解碼芯片是衛(wèi)星接收機(jī)內(nèi)最核心、最重要芯片，相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的CPU(中央處理器)，每年數(shù)千萬(wàn)臺(tái)衛(wèi)星接收機(jī)采用自主解碼芯片將有力推動(dòng)我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；(3) AVS+標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了國(guó)際最新水平，解決了相應(yīng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)背后高昂的專利許可費(fèi)問(wèn)題，顯著提高我國(guó)衛(wèi)星數(shù)字電視系統(tǒng)的技術(shù)自主性。 (4) 采用自主芯片的接收機(jī)，完全清除了安全隱患，而且價(jià)格可控制在較合理范圍內(nèi)，有利于全國(guó)范圍內(nèi)各個(gè)地區(qū)廣泛推廣。

2、基于AVS+的廣播電視衛(wèi)星傳輸方案

總局對(duì)我國(guó)高清上星電視實(shí)施指導(dǎo)方案里建議：上星的高清數(shù)字電視頻道，視頻應(yīng)采用AVS+標(biāo)準(zhǔn)中的廣播類（broadcast profile）、級(jí)6.0.1.08.60壓縮編碼方式，建議視音頻總碼率不低于12Mbps，音頻支持環(huán)繞聲，建議壓縮碼率不低于384Kbps。

（1）基于AVS+傳輸方案的設(shè)計(jì)

衛(wèi)星傳輸分發(fā)數(shù)字電視系統(tǒng)前端將電視臺(tái)播出的節(jié)目直接進(jìn)行AVS+編碼，再進(jìn)行復(fù)用、加擾、調(diào)制和上星等環(huán)節(jié)處理，通過(guò)衛(wèi)星傳輸分發(fā)；在數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)前端，相應(yīng)的衛(wèi)星節(jié)目信號(hào)有AVS+衛(wèi)星綜合接收解碼器接收。系統(tǒng)圖如圖1所示：

圖1 基于AVS+視頻編碼的衛(wèi)星傳輸數(shù)字電視系統(tǒng)方案

如果節(jié)目源是AVS+碼流，則將其直接進(jìn)行復(fù)用、調(diào)制和上星，通過(guò)衛(wèi)星信道傳輸；如果節(jié)目源是MPEG-2碼流，則將其轉(zhuǎn)

碼為AVS +碼流，再將轉(zhuǎn)碼后的AVS+碼流進(jìn)行復(fù)用、加擾、調(diào)制和上星等環(huán)節(jié)處理，再通過(guò)衛(wèi)星信道進(jìn)行傳輸。 如圖1所示，為基于AVS+視頻編碼的傳輸方案設(shè)計(jì)框圖。信號(hào)源為電視臺(tái)通過(guò)光纖或微波送來(lái)的未編碼的高清SDI信號(hào)，音視頻節(jié)目通過(guò)SDI接口輸入給AVS+編碼器，編碼后形成的TS流通過(guò)ASI接口輸入給復(fù)用器，復(fù)用器將節(jié)目TS流以及業(yè)務(wù)信息發(fā)送器送來(lái)的節(jié)目信息復(fù)用形成TS流，TS流經(jīng)加擾后，通過(guò)ASI接口輸入給調(diào)制器，TS流經(jīng)過(guò)調(diào)制、變頻、功放后通過(guò)信道傳輸。接收機(jī)接收信道傳輸信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)，將TS流通過(guò)ASI接口輸入給轉(zhuǎn)碼器，轉(zhuǎn)碼器將AVS+基本流轉(zhuǎn)碼為MPEG-2或H.264格式的碼流，MPEG-2/ H.264的接收解碼器接收信道傳輸信號(hào)，進(jìn)行解調(diào)、解復(fù)用、解擾以及MPEG-2/H.264解碼，并輸出節(jié)目。

圖2 AVS+視頻編碼衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)監(jiān)測(cè)報(bào)警方案

（2）基于AVS+監(jiān)控傳輸方案的設(shè)計(jì)

為保障廣播電視信號(hào)的傳輸安全，各省級(jí)地球站都會(huì)配置相應(yīng)環(huán)節(jié)的畫面監(jiān)測(cè)和多類型的報(bào)警系統(tǒng)，由于現(xiàn)有的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多為MPEG-2編碼格式，因此如圖2所示的AVS+視頻編碼傳輸系統(tǒng)監(jiān)測(cè)報(bào)警方案中采用了基于AVS+的TeleSight多畫面碼流實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國(guó)際上最新一代的高性價(jià)比數(shù)字多畫面、多碼流、多格式碼流技術(shù)診斷和碼流格式分析檢測(cè)產(chǎn)品，能在對(duì)多達(dá)幾十甚至上百路的數(shù)字壓縮輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)解碼顯示的同時(shí)，再加上龐大的實(shí)時(shí)的碼流數(shù)據(jù)分析功能，真正意義上實(shí)現(xiàn)了多路數(shù)字碼流中每一路視音頻節(jié)目的可視化監(jiān)視和各種底層壓縮數(shù)據(jù)的信號(hào)檢測(cè)，確保了各種數(shù)字壓縮信號(hào)從上傳、發(fā)布到接收等各個(gè)環(huán)節(jié)上的各種壓縮格式中的視音頻信號(hào)與數(shù)據(jù)的正確性、完整性和安全性。該傳輸方案從系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)采樣，然后用AVS+專業(yè)解碼器解出信號(hào)后送到該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各環(huán)節(jié)信號(hào)實(shí)時(shí)采樣監(jiān)測(cè)。同時(shí)，地球站原有的頻譜監(jiān)測(cè)、臺(tái)標(biāo)報(bào)警、音頻報(bào)警等報(bào)警軟件也可加入到該系統(tǒng)中，以更好的保障廣播電視信號(hào)的安全播出。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著2014年《AVS+技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南》的頒布，總局對(duì)衛(wèi)星分發(fā)傳送數(shù)字電視指導(dǎo)意見為:2014年1月1日起，新上星的高清數(shù)字電視，視頻應(yīng)采用AVS+標(biāo)準(zhǔn);2014年12月31日前，已上星的高清頻道，視頻應(yīng)轉(zhuǎn)換為 AVS+標(biāo)準(zhǔn)。因此，AVS+視頻編碼的應(yīng)用會(huì)逐步深入的展開，本文只是根據(jù)現(xiàn)有衛(wèi)星地球站的設(shè)備配置，粗淺的探析了一些基于AVS+視頻編碼的衛(wèi)星傳輸設(shè)計(jì)方案，隨著以后AVS+標(biāo)準(zhǔn)的廣泛投入使用，將會(huì)有更多更完善、詳實(shí)的設(shè)計(jì)方案出爐。

【1】廣播電視先進(jìn)視頻編解碼（AVS+）技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南

【2】尹芝,潘華.AVS+視頻壓縮技術(shù)及其應(yīng)用.軟件導(dǎo)刊,2013(12).