高清數(shù)字電視傳輸技術(shù)的進(jìn)展與展望

楊樹龍

新華社技術(shù)局5971電臺，北京 100055

1 高清數(shù)字電視的特點(diǎn)分析

所謂高清數(shù)字電視，從字面意義來理解，強(qiáng)調(diào)的是畫面、聲音的清晰度，同時(shí)將分辨率從720×576提升為1920×1080。另外，高清數(shù)字電視還具備如下特征：

1）在高清數(shù)字電視中，采取16∶9的大屏幕放映方式，與4∶3寬高比的標(biāo)清電視相比，畫面的震撼力更強(qiáng)，極富逼真性與感染性，與人們的視覺習(xí)慣相符；

2）高清數(shù)字電視的音頻效果良好，通過和家庭影院搭配使用，將輸出杜比5.1的環(huán)繞立體聲，與高清晰度的畫面相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)良好的視聽效果；

3）由于實(shí)行全數(shù)字化的信號處理模式，因此圖像在傳輸過程中，不會出現(xiàn)任何低質(zhì)量問題，即使在家中，用戶也可享受與演播室一樣的清晰畫面質(zhì)量。

2 高清數(shù)字電視傳輸技術(shù)研究

在高清數(shù)字電視運(yùn)營過程中，離不開傳輸技術(shù)的支持。以當(dāng)前發(fā)展?fàn)顩r來看，高清數(shù)字電視傳輸技術(shù)的主要應(yīng)用模式如下：

1）地面高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

通過電視臺的制高點(diǎn)天線，對外發(fā)射無線電視，對所有電視用戶進(jìn)行覆蓋，用戶可以通過利用接收天線及電視機(jī)隨時(shí)觀看電視節(jié)目，這是支持高清數(shù)字運(yùn)行的基本傳輸形式。過去，在模擬電視傳輸網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下，難以解決噪聲污染、多徑干擾等問題，因此人們只能將天線放在室外，因此樓群中大面積發(fā)展公用天線。隨著全頻道模擬電視的數(shù)據(jù)發(fā)展，光纜寬帶傳輸技術(shù)日益應(yīng)用廣泛，基本實(shí)現(xiàn)光纖為主、同軸電纜分支的“樹形光纖”模式，并在城市普遍推廣使用，基本形成了與地面廣播系統(tǒng)相分離的有線電視廣播網(wǎng)絡(luò)。

2）有線高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

在地面廣播網(wǎng)絡(luò)中，要求在同一頻率中的規(guī)劃有所區(qū)別；而有線廣播網(wǎng)則可以支持“一城一網(wǎng)”及“一地一網(wǎng)”模式，為企業(yè)化運(yùn)營奠定基礎(chǔ)，可在電視的用戶端利用有限制式機(jī)頂盒獲得信號。

3）衛(wèi)星高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

衛(wèi)星高清數(shù)字電視傳播技術(shù)與地面?zhèn)鬏?、有線傳輸有所不同，主要集合高清數(shù)字電視的節(jié)目信息資源，在衛(wèi)星地面發(fā)射站，利用微波將數(shù)據(jù)發(fā)送到距離地面3.8萬公里的同步衛(wèi)星中；再由同步衛(wèi)星將微波轉(zhuǎn)回地面，用戶電視機(jī)通過接收天線及衛(wèi)星制式的機(jī)頂盒接收節(jié)目。

4）IP網(wǎng)絡(luò)高清數(shù)字電視傳播技術(shù)

IPTV網(wǎng)絡(luò)電視又可稱作寬帶電視或者交互電視，主要利用電信寬帶支持互聯(lián)網(wǎng)模式，或者通過光纖到戶，實(shí)現(xiàn)電視節(jié)目的多種交互式傳播。在IPTV應(yīng)用過程中，應(yīng)用了通訊技術(shù)、多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等內(nèi)容。通過互聯(lián)網(wǎng)的有關(guān)協(xié)議，為家庭用戶提供了包括數(shù)字電視在內(nèi)的各種交互式多媒體服務(wù)。這樣，用戶在家中就可利用個(gè)人電腦或者網(wǎng)絡(luò)機(jī)頂盒接收網(wǎng)絡(luò)電視節(jié)目，既支持傳統(tǒng)意義上的視頻服務(wù)及網(wǎng)絡(luò)瀏覽，也支持?jǐn)?shù)字化電視平臺，增強(qiáng)娛樂性、服務(wù)性，如互動點(diǎn)播、網(wǎng)絡(luò)游戲、在線交易、語音信箱等，滿足用戶的不同層面需求。

3 高清數(shù)字電視的轉(zhuǎn)碼技術(shù)與進(jìn)展

隨著高清數(shù)字節(jié)目數(shù)量越來越多，再加上VOD業(yè)務(wù)的全面開展，對有線電視的頻點(diǎn)資源需求增大。傳統(tǒng)的MPEG.2高清節(jié)目需要占用較大帶寬，降低了頻譜的利用效率。因此，需要將MPEG.2格式的高清電視節(jié)目轉(zhuǎn)換為帶寬占用較低的H.264高清電視模式，轉(zhuǎn)碼技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。MPEG.2格式以每一幀圖像作為編碼的單位，但是H.264則直接面向?qū)ο?。由于在圖像編碼過程中，宏塊單位的大小有所區(qū)別，給MPEG.2向H.264的轉(zhuǎn)碼帶來一定難度。當(dāng)前，主要應(yīng)用的解決方案如下：

1）利用ASIC芯片實(shí)現(xiàn)解碼與編碼過程

在這一模式下，首先，通過應(yīng)用轉(zhuǎn)碼設(shè)備，可以將MPEG.2的傳輸流轉(zhuǎn)化為基帶信號；其次，在既定分辨率及碼率條件下，重新進(jìn)行H.264的圖像編碼。這樣，就可獲得較好的圖像質(zhì)量，減少延時(shí)狀況，但同時(shí)需要付出較高的技術(shù)與成本代價(jià)。

2）碼率壓縮技術(shù)

在碼流控制過程中，經(jīng)過解析原始MPEG.2傳輸流，可較好地還原成像圖，同時(shí)優(yōu)化改良量化系數(shù)，將H.264的部分元素插入其中，降低圖像碼率。通過應(yīng)用碼率壓縮技術(shù)，便捷度高、成本低。但是如果圖像變換及高比例碼率的壓縮較為頻繁，就會對質(zhì)量產(chǎn)生較大影響。實(shí)際上，這種轉(zhuǎn)碼方式具有一定局限性，屬于偽轉(zhuǎn)碼，因此在MPEG.2的碼流壓縮方面應(yīng)用較多，但是轉(zhuǎn)碼質(zhì)量也有待考慮。

3）Intel CPU與軟件技術(shù)

通過Intel CPU主頻技術(shù)的全面發(fā)展，再加上多媒體資源日益豐富，搭建了Intel構(gòu)架平臺。應(yīng)用Intel CPU的運(yùn)算浮點(diǎn)能力，再加上Linux系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的應(yīng)用軟件支持作用，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)碼過程。通過這種轉(zhuǎn)碼方式，可實(shí)現(xiàn)圖像的還原，再利用H.264的編碼規(guī)則處理圖像，達(dá)到轉(zhuǎn)碼職能。這種技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)簡單、方便，成本較低，既可服務(wù)于MPEG.2-H.264的轉(zhuǎn)碼工作，也可服務(wù)于H.264-MPEG.2的反向轉(zhuǎn)碼，目前已在IPTV網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。

由上可見，隨著高清數(shù)字電視的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸仍是不容忽視的核心問題，也是決定高清數(shù)字電視兼容性和清晰度的重點(diǎn)要素。進(jìn)一步重視高清數(shù)字電視的傳輸技術(shù)發(fā)展，加大自主研發(fā)力度，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，才是高清數(shù)字電視的發(fā)展關(guān)鍵。

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