AVS+在(zài)衛星廣播電視中的應用
2014/11/15 16:49:44 點(diǎn)擊:
引 言(yán):隨著AVS+標準(zhǔn)的頒布和實施應(yīng)用指南的發布(bù),AVS+視頻編碼技術將會逐步應用於許(xǔ)多(duō)相關領域(yù),本文就AVS+編碼(mǎ)技術應用於廣播電視衛星傳輸領域(yù),進行了相關設計方案(àn)的探析。
全球首款AVS+綜合接收解碼器(qì),AVS+工程機(jī)
一、AVS+的背景
2006年,具有我國自主知識產權的(de)AVS-P2標準頒布,開創了中國音視頻編解碼(mǎ)技術自主創新的新時代,但與(yǔ)H.264存在較大的差距,不能滿足廣(guǎng)播電視高質量播出(chū)的要求,影響標準的產業化推廣。2012年(nián) “AVS技術應用聯合推進工作組”啟(qǐ)動AVS技術的(de)產業化應用工作,最終形成AVS+標準技術草案。2012年7月10日,國家廣電總局頒布《廣播(bō)電視先進音視頻編碼第(dì)一部分(fèn):視頻》行業標準(簡稱AVS+)。2014年4月18日(rì)正式發布《AVS+技術應用實(shí)施指(zhǐ)南》。
二(èr)、AVS+的關(guān)鍵(jiàn)技術
AVS+是我國唯一擁有自主音視頻編碼技術體係的國(guó)家,它突破了國外的技術壟斷和專利壁壘,實現了(le)標準和知識(shí)產權的完(wán)全(quán)自主可控,它使視頻編碼技術達到了世界先進水平(píng)。AVS+在兼容(róng)AVS1-P2的基礎上,增加了4項技術:
1、高級熵編碼(AEC):算術(shù)編碼,用於熵編碼;
2、自適應加權(quán)量化(AWQ):自適應量化矩陣,用於DCT變換後係數的量化;
3、同極性跳(tiào)過模式編碼(PField Skip):隔行視頻中P場skip宏塊的運動矢量推導;
4、增強場編碼技術(BField Enhanced):隔行視頻中B場skip與direct宏塊運動矢量推導。
三、AVS+在衛星廣播電視中的應用
1、AVS+在廣播電視衛星傳輸中應用的意義(yì)
廣播電視衛星(xīng)傳輸中采用(yòng)AVS+標準的重要意義(yì)在於:(1) ,隨著上星衛視頻道的增多,衛星傳輸帶寬日趨緊張。AVS+是我國自主創新的視頻編碼技術,具有(yǒu)更高的編碼效率,與同類國際標(biāo)準H.264/AVC編碼效率相當,用AVS+標準作為廣播電視的視頻編(biān)碼,可解決廣播電視行業麵臨的頻道資源問題。(2) 音視頻解碼芯片是(shì)衛星接收機內最核心、最重要芯片(piàn),相當於計算機的CPU(中央處理器),每年數千萬台衛星接收機(jī)采用自主解碼芯片將(jiāng)有力推動我國芯片產(chǎn)業的發展;(3) AVS+標準達到了國際最新水平,解決(jué)了相應國際標準背後高昂的專利許可費問題,顯著提高(gāo)我國衛星數字(zì)電視係統的技術自主(zhǔ)性。 (4) 采用(yòng)自(zì)主芯片的接收機,完全清(qīng)除了安全隱患,而且價格可控製在較合理範圍內,有(yǒu)利於全國範圍內各個地區廣泛推廣。
2、基於(yú)AVS+的廣播電視衛星傳輸方案
總局對我國高清上星電視實施指導方案裏建議:上星的高清數字電視(shì)頻道,視頻應采用AVS+標準(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(bú)低於12Mbps,音(yīn)頻支持環(huán)繞聲,建議壓縮碼率不低於384Kbps。
(1)基於(yú)AVS+傳輸方(fāng)案的設計
衛星傳輸(shū)分發數字電視係統前(qián)端將電視台播出(chū)的節目(mù)直接進行AVS+編碼(mǎ),再進行複(fù)用(yòng)、加擾、調製和上星等環(huán)節處(chù)理,通過衛星(xīng)傳輸分發;在數字電視網絡前端,相應的衛星節目信號有AVS+衛星(xīng)綜合接收解碼器接收。
如果節目源是AVS+碼流,則將其直接進行複用、調製和上(shàng)星,通過衛星信道(dào)傳輸;如果節目源是MPEG-2碼流,則將其轉碼為AVS +碼流(liú),再將轉碼後的(de)AVS+碼流進行複用、加擾、調製和上星等環節處理,再通過衛星(xīng)信道進行傳輸。 為基於AVS+視頻編碼的傳輸方案設計框圖(tú)。信(xìn)號源(yuán)為電視台通過(guò)光(guāng)纖或微波(bō)送來的未編碼(mǎ)的高清SDI信號,音視頻節目通過SDI接(jiē)口輸入給AVS+編碼器,編碼(mǎ)後形成的TS流通過ASI接口輸入給(gěi)複用(yòng)器,複(fù)用器將節目(mù)TS流以及業務信息發送器(qì)送來的節目信息複用形成TS流,TS流經加擾後,通過ASI接口輸入給(gěi)調製器,TS流經過調製、變頻、功放後通過信道傳輸。接收機接收信道傳(chuán)輸信號,進行解調,將TS流通過ASI接口輸入給轉碼器,轉(zhuǎn)碼器將AVS+基本流轉碼為MPEG-2或H.264格式的碼流,MPEG-2/H.264的(de)接(jiē)收解(jiě)碼器接收信道傳輸信號,進行解調(diào)、解複用、解擾以及MPEG-2/H.264解碼,並輸出節目。
(2)基於AVS+監控傳輸方案(àn)的設計
為保障廣播電視信號的傳輸安全(quán),各(gè)省級地球站都會配置相應環節的畫麵監測和多類型的報警係統,由於現有的監測係統多為MPEG-2編碼格式,因此如(rú)圖2所示的AVS+視頻編(biān)碼傳輸係統監測報警方案中采用了基於AVS+的TeleSight多畫麵碼流實時監測(cè)係統。該(gāi)係統是國際上最新一代的高性價(jià)比數字(zì)多畫麵、多碼流(liú)、多格式碼流(liú)技術診斷和碼流格式分析檢測產(chǎn)品,能在對(duì)多達幾十甚至上百路的數字壓縮輸入信號的實時解碼顯示的同時,再加上龐大的實時的(de)碼流數據分析功能,真正意義上實現(xiàn)了多路數字碼流中每一路視音頻節目的(de)可視化監視和各種底層壓縮數據的信號檢測,確保了各(gè)種數字壓(yā)縮信號從(cóng)上(shàng)傳、發布(bù)到接收等各個環(huán)節上的各(gè)種壓縮格式中的視音頻(pín)信號與數據的正確性、完整性和安全性。該傳輸方案從係(xì)統各個關鍵點采樣,然後用AVS+專業解(jiě)碼器解出信號後送到該監測係(xì)統,從(cóng)而(ér)實現對各環節信號(hào)實(shí)時采樣監測。同時(shí),地球(qiú)站原有的頻譜監測(cè)、台標報警、音頻報警等報警軟件也(yě)可加入到該係統中,以更好的保障廣播電視信號的安全(quán)播出。
四、結束(shù)語(yǔ)
隨著2014年《AVS+技術應用實施指南》的頒布,總局(jú)對衛星分(fèn)發傳送數字電視指導意見(jiàn)為:2014年1月1日起,新上星的高(gāo)清數字(zì)電視,視頻(pín)應采用AVS+標準;2014年12月31日前,已上星(xīng)的高清(qīng)頻道,視頻應轉(zhuǎn)換為 AVS+標準。因(yīn)此,AVS+視頻編(biān)碼的應用(yòng)會逐步深入的展開,本文隻(zhī)是根據現有衛星地球站的設(shè)備配置,粗淺的探析了一些基於AVS+視頻編碼的衛星(xīng)傳輸設計方案,隨著以後AVS+標準的廣泛投(tóu)入使用,將會有更多更完善、詳實的設(shè)計方案出(chū)爐。
參考文獻:
【1】廣播電視先進視頻編解碼(AVS+)技術應用實施指南
【2】尹芝,潘華.AVS+視頻壓縮技術及其應用.軟件(jiàn)導刊,2013(12).
一、AVS+的背景
2006年,具有我國自主知識產權的(de)AVS-P2標準頒布,開創了中國音視頻編解碼(mǎ)技術自主創新的新時代,但與(yǔ)H.264存在較大的差距,不能滿足廣(guǎng)播電視高質量播出(chū)的要求,影響標準的產業化推廣。2012年(nián) “AVS技術應用聯合推進工作組”啟(qǐ)動AVS技術的(de)產業化應用工作,最終形成AVS+標準技術草案。2012年7月10日,國家廣電總局頒布《廣播(bō)電視先進音視頻編碼第(dì)一部分(fèn):視頻》行業標準(簡稱AVS+)。2014年4月18日(rì)正式發布《AVS+技術應用實(shí)施指(zhǐ)南》。
二(èr)、AVS+的關(guān)鍵(jiàn)技術
AVS+是我國唯一擁有自主音視頻編碼技術體係的國(guó)家,它突破了國外的技術壟斷和專利壁壘,實現了(le)標準和知識(shí)產權的完(wán)全(quán)自主可控,它使視頻編碼技術達到了世界先進水平(píng)。AVS+在兼容(róng)AVS1-P2的基礎上,增加了4項技術:
1、高級熵編碼(AEC):算術(shù)編碼,用於熵編碼;
2、自適應加權(quán)量化(AWQ):自適應量化矩陣,用於DCT變換後係數的量化;
3、同極性跳(tiào)過模式編碼(PField Skip):隔行視頻中P場skip宏塊的運動矢量推導;
4、增強場編碼技術(BField Enhanced):隔行視頻中B場skip與direct宏塊運動矢量推導。
三、AVS+在衛星廣播電視中的應用
1、AVS+在廣播電視衛星傳輸中應用的意義(yì)
廣播電視衛星(xīng)傳輸中采用(yòng)AVS+標準的重要意義(yì)在於:(1) ,隨著上星衛視頻道的增多,衛星傳輸帶寬日趨緊張。AVS+是我國自主創新的視頻編碼技術,具有(yǒu)更高的編碼效率,與同類國際標(biāo)準H.264/AVC編碼效率相當,用AVS+標準作為廣播電視的視頻編(biān)碼,可解決廣播電視行業麵臨的頻道資源問題。(2) 音視頻解碼芯片是(shì)衛星接收機內最核心、最重要芯片(piàn),相當於計算機的CPU(中央處理器),每年數千萬台衛星接收機(jī)采用自主解碼芯片將(jiāng)有力推動我國芯片產(chǎn)業的發展;(3) AVS+標準達到了國際最新水平,解決(jué)了相應國際標準背後高昂的專利許可費問題,顯著提高(gāo)我國衛星數字(zì)電視係統的技術自主(zhǔ)性。 (4) 采用(yòng)自(zì)主芯片的接收機,完全清(qīng)除了安全隱患,而且價格可控製在較合理範圍內,有(yǒu)利於全國範圍內各個地區廣泛推廣。
2、基於(yú)AVS+的廣播電視衛星傳輸方案
總局對我國高清上星電視實施指導方案裏建議:上星的高清數字電視(shì)頻道,視頻應采用AVS+標準(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(bú)低於12Mbps,音(yīn)頻支持環(huán)繞聲,建議壓縮碼率不低於384Kbps。
(1)基於(yú)AVS+傳輸方(fāng)案的設計
衛星傳輸(shū)分發數字電視係統前(qián)端將電視台播出(chū)的節目(mù)直接進行AVS+編碼(mǎ),再進行複(fù)用(yòng)、加擾、調製和上星等環(huán)節處(chù)理,通過衛星(xīng)傳輸分發;在數字電視網絡前端,相應的衛星節目信號有AVS+衛星(xīng)綜合接收解碼器接收。
如果節目源是AVS+碼流,則將其直接進行複用、調製和上(shàng)星,通過衛星信道(dào)傳輸;如果節目源是MPEG-2碼流,則將其轉碼為AVS +碼流(liú),再將轉碼後的(de)AVS+碼流進行複用、加擾、調製和上星等環節處理,再通過衛星(xīng)信道進行傳輸。 為基於AVS+視頻編碼的傳輸方案設計框圖(tú)。信(xìn)號源(yuán)為電視台通過(guò)光(guāng)纖或微波(bō)送來的未編碼(mǎ)的高清SDI信號,音視頻節目通過SDI接(jiē)口輸入給AVS+編碼器,編碼(mǎ)後形成的TS流通過ASI接口輸入給(gěi)複用(yòng)器,複(fù)用器將節目(mù)TS流以及業務信息發送器(qì)送來的節目信息複用形成TS流,TS流經加擾後,通過ASI接口輸入給(gěi)調製器,TS流經過調製、變頻、功放後通過信道傳輸。接收機接收信道傳(chuán)輸信號,進行解調,將TS流通過ASI接口輸入給轉碼器,轉(zhuǎn)碼器將AVS+基本流轉碼為MPEG-2或H.264格式的碼流,MPEG-2/H.264的(de)接(jiē)收解(jiě)碼器接收信道傳輸信號,進行解調(diào)、解複用、解擾以及MPEG-2/H.264解碼,並輸出節目。
(2)基於AVS+監控傳輸方案(àn)的設計
為保障廣播電視信號的傳輸安全(quán),各(gè)省級地球站都會配置相應環節的畫麵監測和多類型的報警係統,由於現有的監測係統多為MPEG-2編碼格式,因此如(rú)圖2所示的AVS+視頻編(biān)碼傳輸係統監測報警方案中采用了基於AVS+的TeleSight多畫麵碼流實時監測(cè)係統。該(gāi)係統是國際上最新一代的高性價(jià)比數字(zì)多畫麵、多碼流(liú)、多格式碼流(liú)技術診斷和碼流格式分析檢測產(chǎn)品,能在對(duì)多達幾十甚至上百路的數字壓縮輸入信號的實時解碼顯示的同時,再加上龐大的實時的(de)碼流數據分析功能,真正意義上實現(xiàn)了多路數字碼流中每一路視音頻節目的(de)可視化監視和各種底層壓縮數據的信號檢測,確保了各(gè)種數字壓(yā)縮信號從(cóng)上(shàng)傳、發布(bù)到接收等各個環(huán)節上的各(gè)種壓縮格式中的視音頻(pín)信號與數據的正確性、完整性和安全性。該傳輸方案從係(xì)統各個關鍵點采樣,然後用AVS+專業解(jiě)碼器解出信號後送到該監測係(xì)統,從(cóng)而(ér)實現對各環節信號(hào)實(shí)時采樣監測。同時(shí),地球(qiú)站原有的頻譜監測(cè)、台標報警、音頻報警等報警軟件也(yě)可加入到該係統中,以更好的保障廣播電視信號的安全(quán)播出。
四、結束(shù)語(yǔ)
隨著2014年《AVS+技術應用實施指南》的頒布,總局(jú)對衛星分(fèn)發傳送數字電視指導意見(jiàn)為:2014年1月1日起,新上星的高(gāo)清數字(zì)電視,視頻(pín)應采用AVS+標準;2014年12月31日前,已上星(xīng)的高清(qīng)頻道,視頻應轉(zhuǎn)換為 AVS+標準。因(yīn)此,AVS+視頻編(biān)碼的應用(yòng)會逐步深入的展開,本文隻(zhī)是根據現有衛星地球站的設(shè)備配置,粗淺的探析了一些基於AVS+視頻編碼的衛星(xīng)傳輸設計方案,隨著以後AVS+標準的廣泛投(tóu)入使用,將會有更多更完善、詳實的設(shè)計方案出(chū)爐。
參考文獻:
【1】廣播電視先進視頻編解碼(AVS+)技術應用實施指南
【2】尹芝,潘華.AVS+視頻壓縮技術及其應用.軟件(jiàn)導刊,2013(12).
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