高清数字电视系统传输技术的探索与实践

＿网络技术／／　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＩＩ　高清数字电视系统传输技术　的探索与实践　文／广东中山广电视讯有限公司赵云峰／／　摘要：高清电视（ＨＤＴＶ）为广大电视观众提供了前所未有的观看感受，　是广播电视发展的方向，也是数字电视的重要组成部分。在实现广播　电视从模拟到数字化的转变后，如何进一步提高图像的质量和清晰度，　吸引更多的电视观众，成了大家关注的课题。因此，广电运营商在未　来一段时间的主要任务就是把发展高清电视作为工作重点，迎接机遇　和挑战。　关键词：数字电视ＨＤＴＶ高清播出系统　随着２００９年９月２８日，电视台综　室一样清晰的画面质量。　合频道和北京卫视、上海东方卫视、江苏　卫视、湖南卫视、黑龙江卫视、浙江卫视、　目实现的全高清的制作，中国电视台　将于２０１３年实现全部频道的高清制作。　２高清数字电视信号的传输　那么高清的节目是如何从演播室到　广东卫视和深圳卫视进行高、标清同播，　段。　高清电视（ＨＤＴＶ—Ｈｊｑｎ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　用户家中的电视上呢？　标志着中国高清电视发展步入了一个新阶　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ），采用的是数字信号传输方式　首先，高清演播室或者室外通过高　从电视节目的采集、制作到电视节目的传　清摄像机拍摄的图像，经过电视台的编　输以及用户终端的接收全部实现数字化　辑等处理，形成了一个高达１．ＳＧｂｐｓ或者　１高清电视特点　是数字电视ＤＴＶ中最高标准的一种，它规　３Ｇｂｐｓ￣高清ＨＤ—ＳＤＩ信号，这种信号如果　　不经过压缩时无法传输到用户家中的；而　顾名思义，高清电视最大的特点就是　定了对应设备视频至少具备７２０ｐ或１０８０ｉ画面清晰，声音逼真，其显示分辨率，从　扫描分辨率，屏幕宽高比为１６：９，音频格　且ＨＤ—ＳＤＩ的数字图像时无法在用户家中　７２０×５７６提升到１９２０Ｘ１０８０。除此之外　式为杜比数字格式５．１声道，同时能兼容　的液晶电视上直接显示的，其次，ＨＤ．ＳＤＩ　高清电视还具有以下一些特点。　（１）１６：９的大屏幕播映方式　接收其它较低格式的信号并进行数字化　信号需要经过一种叫做编码器的设备进　处理重放。　行编码压缩，以便适合在卫星或者有线　相比于标清电视的４：３宽高比，标准　目前全世界范围内主流的高清电视　网络中传输，编码器分为ＭＰＥＧ一２编码器　的高清电视节目均采用１６：９的宽屏播出　有清晰度等级不同的图像三种显示格式　和Ｈ．２６４编码器。目前国际上各个上星卫　使视频画面具有更强的逼真性和感染力　分别是７２０Ｐ（１２８０×７２０Ｐ）、１０８０／６Ｏｉ／ＳＯｉ　视的节目多采用Ｈ２６４的编码格式，每套　更符合人的视觉习惯。　（１９２０×１　０８０ｉ）、１　Ｏ８０／２４ｐ／２５ｐ／３Ｏｐ　节目带宽在６—１０Ｍｂｐｓ之间，而我国目前　（２）高质量高保真音频效果　（１９２０×１０８０ｐ）（Ｐ：逐行扫描；ｉ：隔行扫　的高清电视节目均为ＭＰＥＧ．２的编码格式　Ｈ２６４编码器的解决方案目前主要有　通过与用户家中的家庭影院相配合　描），其清晰度依次递增。其中，１０８０Ｐ￣　每套节目带宽在１８．２２Ｍｂｐｓ２＿Ｉ￣。　输出身临其境的杜比５．１环绕声，可以最　前仅在演播室中存在，支持１０８０Ｐ的编码　较好的视听享受，如同身临其境。　（３）传输过程中图像质量无劣化　由于采用的全数字信号处理，使得　大限度的与高清晰度的画面相配合，达到　器和接收机芯片还未正式商用。在传输　两种技术方案，一种是基于ＦＰＧＡｇｎＤＳＰ　领域，主流的高清视频的编码格式既可　方式的解决方案，这种解决方案的优点　以是ＭＰＥＧ一２的，也可以是Ｈ．２６４　ＡＶＣ的。　是对市场发展响应速度快，可以提供８ｂｉｔ　　０ｂｊｔ的编码方式，缺点是研发难度　在电视台领域，节目的制作已经先于　和１Ｃ芯　在传输过程中图像质量没有任何形式的　有线数字电视实现的高清的制作、编辑　大，硬件成本高：另外一种是基于ＡＳＩ　ｒｅｌｌａ公司的Ａ２、Ａ３平台　劣化，在用户家中观众能够欣赏到和演播　和存储，目前，全国已经有相当数量的节　片，主要有Ａｍｂａｗｗ’Ⅳ．ｒｔｉ．ｃｎ　ＩＩ　２０１　１年５月ＩＩ　ＲＡＤＩＯ＆ＴＥＬＥＶＩＳＩＯＮ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮⅣ广１Ｈ髓－，５９　－　破术专题　Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＩＩ　．　Ｔｈｏｍｓｏｎ公司的专用芯片，优点是效率高、　高清节目格式，一种是央视高清及各省卫　压缩方式　编码质量好，缺点是受于芯片公司、　视高清采用的ＭＰＥＧ一２编码格式；另一种　在这种方式下，原始的ＭＰＥＧ一２传输　更新速度慢、加入新功能困难。Ｔｌ公司的　是欧洲足球频道、翡翠高清、亚　流经过解析和部分解码，还原成图像、条、　达芬奇或者喜马拉雅￣ＩＪＤＳＰ等，特点是　洲高清频道等采用的Ｈ．２６４编码格式。对　宏块以及量化的ＤＣＴ系数，然后通过重新　成本低、算法难度适中。　２６４的部分元素，　于省台卫视的高清节目，每个ＱＡＭ频点可　改变量化系数，并插入Ｈ．完成编码后，Ｔｓ传输流就可以在卫　以放置２套，对于Ｈ．２６４格式的高清节目　使得图像码率得以降低，这种方式，成　星以及有线网络中进行无损的传输和处　每个ＱＡＭ频点可以放置３—４套。　理了。以ＣＣＴＶ高清为例，节目从电视　台送到卫星上以后，各个地市的有线电视　本很低，但是在高比例码率压缩和图像　变换非常剧烈时，往往质量不能得到认　４转码技术　同，这种转码方式实际上是一种有限的伪　台通过一台数字卫星接收机，将信号接收　２的码流压缩　随着高清节目的进一步增加以及　转码方式，更多用在ＭＰＥＧ一下来，然后将ＴＳ传输流送到各个地方的　ＶＯＤ等业务的开展，有线电视的频点资源　上，这种方式成本相对低廉，但是转码质　有线前端进行相应的处理，如复用、加扰、　会变得越来越紧张，由于传统￣ＭＰＥＧ一　２　量有限。ＥＰＧ插入、ＱＡＭ调制、放大、分配等，最后，　高清节目占用带宽大，频谱利用率低，因　通过同轴电缆送到用户家中。　此，一种将ＭＰＥＧ－２格式的高清电视节目　（３）基于Ｉｎｔｅｌ　ＣＰＵ和软件的转码　随着Ｉｎｔｅｌ　ＣＰＵ的主频原来越快，以　的平台，可以利用Ｉｎｔｅｌ　ＣＰＵ强大的浮点　在用户端，除了一台支持高清的机顶　转换成占用带宽低的Ｈ．ｎｔｅｌ构架　２６４高清节目技　及多媒体质量的丰富，采用了ｌ盒之外，还需要一个支持高分辨率的电视，　术一一转码技术应运而生。　这样用户在家中就可以享受到演播室水　准的高清电视图像了。　ｎｄｏｗｓ系统或者Ｌｉｎｕｘ　由于ＭＰＥＧ一２是以图像的每一帧为编　运算能力，通过Ｗｉ码单位，而Ｈ．２６４可以是面向对象的编码　系统提供的应用软件，进行转码，这种转　２６４　方式，由于图像编码时宏块单位大小的　码将图像还原图像，然后重新利用Ｈ．２的码流直接转换成　编码规则对图像进行处理，进行编码压　３高清电视在有线网络中的处理　不同，使得从ＭＰＥＧ．由于采用的全数字的格式，高清电视　Ｈ．２６４的码流非常困难，目前市场上，主　缩，达到转码的功能。这种技术实现起来　在有线网络中的处理就相对简单了，一般　要有以下几种方案。　来说数字电视高清节目目前是通过两种　是通过卫星覆盖的方式，另外一种是通　相对简单，而且成本低廉，还有除了支持　￣ＪＪＭＰＥＧ－２的反向转码，在ＩＰＴＶ￣ｎ有线前　２到Ｈ．２６４的转码外，还支持Ｈ．２６４　（１）通过ＡＳＩＣ芯片完全解码再编　ＭＰＥＧ－方式从节目提供商到有线运营商的，一种　码　ｖｉｏ　Ｃ４　这种方式下，转码设备支持将　端使用非常广泛。代表产品有ＥｎｖｉＡＧ　ＭＣＴ系列编码器。　ＭＰＥＧ．２的传输流在设备内部还原成基带　编码器，以及ｒ过ＳＤＨ地面传输的方式。　经过编码的高清节目，以传输流的　（Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂ）信号，再将图像在给定的码率　格式被有线前端接收，然后通过有线前　和分辨率下进行重新Ｈ．２６４编码。这种方　５中山高清数字电视节目的播出　端对节目进行复用，加扰，ＥＰＧ插入以及　式下，可以得到非常高质量的图像以及非　及传输　ＶＯＤ等系统进行时移和点播。然后通过　常低的延时模式，成本和技术难度也是　目前我台在线播出９套高清节目，该　端机项盒接收等三部分组成，如图１所示。　高清信源接收系统接收的高清节目　ＱＡＭ调制器送到有线网络ＨＦＣ中，到达用　非常高。代表产品为目前主流的Ｈ．２６４高　系统由信源接收监测、复用加扰调制、终　户家中。　目前有线数字电视前端系统播出的　清编码器。　（２）通过码流控制，即所谓的码率　卫量＾请　信　自如ｊ‘Ｉ　图１高清接收及传输系统　潭　Ｓ嘲毫麓　生燕】嚼膏Ｉ蛀　主｛膏　Ｉｊ雠　ｓＤ瞒抽　接收监　卫自基办＾黼羹　厂　＾　…一－｜　－．　硒　憎婚　………・●　棍合嚣　ｒ　Ｉ＼、、　一／／　自冉青ｌ　统控＿葺Ｉ　ｓ卫蜊星黼＾　Ｌ　　鲁＝｜ｃＪ朝Ｉ缱　二　鲁鬻ＩｌＩｊ医婉　１　『高ｊ帆】９Ｉｊ．［　６０　广１Ｉ申释瞎啊，ｆＲＡＤｌｏ＆ＴＥＬＥＶＩＳＩＯＮ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　ＩＩ　２０１　１年５月Ⅳｗｗｗ．　．ｃｎ