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        AVS+在衛(wèi)星廣播電視中的應(yīng)用

        2014-04-19 01:07:32廣東省廣播電視衛(wèi)星地球站
        衛(wèi)星與網(wǎng)絡(luò) 2014年8期
        關(guān)鍵詞:碼流廣播電視編碼

        + 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,具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的AVS-P2標(biāo)準(zhǔn)頒布,開創(chuàng)了中國音視頻編解碼技術(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+是我國唯一擁有自主音視頻編碼技術(shù)體系的國家,它突破了國外的技術(shù)壟斷和專利壁壘,實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)和知識產(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、同極性跳過模式編碼(PField Skip):隔行視頻中P場skip宏塊的運(yùn)動矢量推導(dǎo);

        4、增強(qiáng)場編碼技術(shù)(BField Enhanced):隔行視頻中B場skip與direct宏塊運(yùn)動矢量推導(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)千萬臺衛(wèi)星接收機(jī)采用自主解碼芯片將有力推動我國芯片產(chǎn)業(yè)的發(fā)展;(3) AVS+標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到了國際最新水平,解決了相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)背后高昂的專利許可費(fèi)問題,顯著提高我國衛(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

        總局對我國高清上星電視實(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。信號源為電視臺通過光纖或微波送來的未編碼的高清SDI信號,音視頻節(jié)目通過SDI接口輸入給AVS+編碼器,編碼后形成的TS流通過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)送器送來的節(jié)目信息復(fù)用形成TS流,TS流經(jīng)加擾后,通過ASI接口輸入給調(diào)制器,TS流經(jīng)過調(diào)制、變頻、功放后通過信道傳輸。接收機(jī)接收信道傳輸信號,進(jìn)行解調(diào),將TS流通過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,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的傳輸安全,各省級地球站都會配置相應(yīng)環(huán)節(jié)的畫面監(jiān)測和多類型的報(bào)警系統(tǒng),由于現(xiàn)有的監(jiān)測系統(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)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是國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產(chǎn)品,能在對多達(dá)幾十甚至上百路的數(shù)字壓縮輸入信號的實(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)的信號檢測,確保了各種數(shù)字壓縮信號從上傳、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)解碼器解出信號后送到該監(jiān)測系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)對各環(huán)節(jié)信號實(shí)時(shí)采樣監(jiān)測。同時(shí),地球站原有的頻譜監(jiān)測、臺標(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的安全播出。

        四、結(jié)束語

        隨著2014年《AVS+技術(shù)應(yīng)用實(shí)施指南》的頒布,總局對衛(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).

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