視頻與圖像的傳輸已經(jīng)成為衛(wèi)星通信中的最重要業(yè)務(wù)。作為全球領(lǐng)先的數(shù)字電視及視頻通信解決方案專(zhuān)家，北京數(shù)碼視訊科技股份有限公司多年前就開(kāi)始關(guān)注與研發(fā)能用于衛(wèi)星通信的視頻產(chǎn)品。

視頻高清化、終端設(shè)備移動(dòng)化是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的兩大趨勢(shì)，高清視頻在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的傳輸一直面臨帶寬占用高、信號(hào)傳輸不穩(wěn)定、視頻質(zhì)量低、應(yīng)用方式單一等問(wèn)題，極大的限制了衛(wèi)星通信系統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展。為解決以上問(wèn)題，數(shù)碼視訊推出了基于H.264/H.265格式的高清視頻編解碼器，結(jié)合4G視頻傳輸技術(shù)和視頻識(shí)別技術(shù)，組成了包括終端編解碼、衛(wèi)星/4G網(wǎng)絡(luò)傳輸、前端智能應(yīng)用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)整體解決方案。

一、適用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的H.264/H.265編解碼技術(shù)

高清視頻在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的應(yīng)用前景廣闊，但高清視頻的帶寬占用率高、斷路恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)、穩(wěn)定性差等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了其在衛(wèi)星通信中的應(yīng)用。

數(shù)碼視訊根植廣電行業(yè)多年，為衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供廣電級(jí)的視頻業(yè)務(wù)也是其一直關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)研發(fā)高質(zhì)量高壓縮比的視頻編解碼技術(shù)使得高清視頻可以為新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)服務(wù)，目前數(shù)碼視訊的移動(dòng)編解碼設(shè)備均支持H.264/H.265編解碼格式。

圖1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)整體解決方案

H.264是ITU-T和ISO聯(lián)合研究制定的編碼效率高、網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性強(qiáng)的最新數(shù)字視頻編碼國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。H.264是面向高清視頻傳輸相關(guān)應(yīng)用的編碼標(biāo)準(zhǔn),它能以低比特率在不同網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時(shí)傳輸高質(zhì)量視頻流。H.264定義了經(jīng)過(guò)編碼的視頻比特流的句法和解碼該比特流的方法，而不是明確詳細(xì)地定義一個(gè)編解碼器，在編解碼器的實(shí)現(xiàn)上具有相當(dāng)大的靈活性。目前H.264編碼技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，各個(gè)機(jī)構(gòu)的研究方向現(xiàn)在主要集中在兩個(gè)方面：一是對(duì)H.264編碼算法軟件的優(yōu)化，進(jìn)一步的提高編碼壓縮率；一方面是對(duì)編解碼硬件的優(yōu)化，提高編解碼的速度。數(shù)碼視訊結(jié)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)，在已有的成熟的H.264編碼技術(shù)基礎(chǔ)上，在軟硬件兩方面同時(shí)對(duì)H.264編碼技術(shù)做進(jìn)一步的優(yōu)化處理，在滿足高質(zhì)量高壓縮率編碼的前提下，針對(duì)衛(wèi)星信道視頻傳輸?shù)奶攸c(diǎn)做了多種優(yōu)化，擁有多種誤碼處理機(jī)制，有效提高了高清視頻H.264編碼格式的碼流在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)下的傳輸質(zhì)量。

圖2 4G視頻傳輸網(wǎng)絡(luò)示意圖

H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，在有限帶寬下可以傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)視頻，僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。H.265標(biāo)準(zhǔn)圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264，保留原來(lái)的某些技術(shù)，同時(shí)對(duì)一些相關(guān)的技術(shù)加以改進(jìn)。H.265/HEVC的編碼架構(gòu)大致上和H.264/AVC的架構(gòu)相似，主要也包含，幀內(nèi)預(yù)測(cè)、幀間預(yù)測(cè)、轉(zhuǎn)換、量化、去區(qū)塊濾波器、熵編碼等模塊，但在HEVC編碼架構(gòu)中，整體被分為了三個(gè)基本單位，分別是：編碼單位、預(yù)測(cè)單位和轉(zhuǎn)換單位。新技術(shù)使用先進(jìn)的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時(shí)和算法復(fù)雜度之間的關(guān)系，達(dá)到最優(yōu)化設(shè)置。具體的研究?jī)?nèi)容包括：提高壓縮效率、提高魯棒性和錯(cuò)誤恢復(fù)能力、減少實(shí)時(shí)的時(shí)延、減少信道獲取時(shí)間和隨機(jī)接入時(shí)延、降低復(fù)雜度等。

比起H.264/AVC，H.265/HEVC提供了更多不同的工具來(lái)降低碼率，以編碼單位來(lái)說(shuō)，H.264中每個(gè)宏塊大小都是固定的16x16像素，而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。H.264由于算法優(yōu)化，可以低于1Mbps的速度實(shí)現(xiàn)標(biāo)清數(shù)字圖像傳送；H.265則可以實(shí)現(xiàn)利用1～2Mbps的傳輸速度傳送720P（分辨率1280＊720）普通高清音視頻傳送。

數(shù)碼視訊的高清編解碼設(shè)備目前全面支持H.265格式編碼技術(shù)，能夠?qū)⒁曨l編碼碼率降低至H.264格式的一半，能夠在相同的高清分辨率下，采用最低的碼率傳輸視頻，有效地節(jié)省衛(wèi)星、4G、無(wú)線等傳輸網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源。

真正可以實(shí)際應(yīng)用在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的高清視頻編碼技術(shù)必須具有其有效的優(yōu)化處理單元。數(shù)碼視訊的H.264/H.265高清編解碼設(shè)備在技術(shù)上做了碼流結(jié)構(gòu)優(yōu)化、多種誤碼處理機(jī)制、畫(huà)面平滑切換算法、抗丟包機(jī)制等處理，能夠在相同的高清分辨率下，采用最低的碼率傳輸視頻，有效地節(jié)省衛(wèi)星傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)資源。同時(shí)采用特有的壓縮算法，在保證低碼率的同時(shí)不犧牲視頻質(zhì)量。

如今，數(shù)碼視訊針對(duì)衛(wèi)星通信領(lǐng)域特別推出了無(wú)線全高清視音頻編解碼器，具有六大優(yōu)勢(shì)：全高清，采用數(shù)碼視訊特有的編解碼算法，提供廣播級(jí)高清視頻質(zhì)量；低碼率，支持H.264/H.265編碼格式，采用同質(zhì)量下超低的傳輸碼率，帶來(lái)優(yōu)質(zhì)的高清畫(huà)面效果；雙碼流，采用嵌入式雙碼流視頻方案，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)帶寬情況自動(dòng)實(shí)時(shí)切換高標(biāo)清視頻傳輸?shù)墓δ埽坏脱訒r(shí)，采用領(lǐng)先的超低延時(shí)處理技術(shù)，精確同步現(xiàn)場(chǎng)圖像；全網(wǎng)絡(luò)，全面適應(yīng)衛(wèi)星、3G/4G、微波等移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)；多形態(tài)，采用可擴(kuò)展3G/LTE等無(wú)線模塊，形成專(zhuān)用視頻板卡或便攜終端。

二、同衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)合使用的4G通信技術(shù)

隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)需求的發(fā)展，第四代移動(dòng)通信技術(shù)開(kāi)始興起，與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢(shì)在于數(shù)據(jù)通信速度。4G技術(shù)支持100Mbps～150Mbps的下行網(wǎng)絡(luò)帶寬，也就是4G移動(dòng)終端可以達(dá)到最大12.5MB/s～18.75MB/s的下行速度。4G通信因?yàn)槌叩臄?shù)據(jù)傳輸速度，為高清視頻的無(wú)線傳輸提供了良好的基礎(chǔ)。

4G高速信號(hào)傳輸技術(shù)可以覆蓋室內(nèi)和地下等多種應(yīng)用場(chǎng)景，是對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要補(bǔ)充，多樣化的網(wǎng)絡(luò)信道傳輸能力擴(kuò)展了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。目前4G通信網(wǎng)絡(luò)正在中國(guó)大陸快速推廣中，相對(duì)于3G時(shí)代大大提高的網(wǎng)絡(luò)速度滿足了高清視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>