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数字电视浅谈
  发布时间:2005-10-14 16:28:04 阅读次数:
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  2000年国际电联无线电通信部门(ITU-R)审议通过了一份新建议书“在卫星广播频道内由ISDB(综合业务数字广播)提供的先进多媒体服务传输系统”详细介绍了一种提供多种信息服务的新的技术系统,把它与ITV-R BO.1211建议书和ITU-R BO.1294建议书以同等地位推荐给ITU成员国作为可选项目纳入实际应用。国际电联考虑到由广播频道提供多种信息服务诸如包括高清晰度电视(HDTV)和标准清晰度电视(SDTV)的视频、音频、文本、图形和数据等已很普遍,而通过数字技术比如ISDB技术可以对这些信息进行更有效而灵活的综合处理,进一步提高服务质量。这其中MPEG-2传送流(MPEG-TS)已广泛地用作数码信息的载体,如果将集成的数据/业务也通过传送流的基带来完成,则可获得最大的传输效益。众所周知,用于ISDB典型业务的先进多媒体传输系统的突出特征应是具有最高的灵活性,例如可适应多种MPEG传送流,对于合适的调制方案8PSK、QPSK或BPSK等,可以允许时间复用等等。

  ISDB(综合业务数字广播)是新型的多媒体广播业务,它系统地综合了各项数字内容,每一项内容可以包括从LDTV到HDTV的多节目视频、多节目音频、图形、文本等。如今大部分的数字内容均被编码到MPEG-2传输流格式并被广泛传输。由于ISDB包含了不同的业务,其传输系统必然要涵盖各种业务不同的需求,例如HDTV需要一个大的传输容量,而数据业务需要极高的业务可靠性,诸如条件接入的键控传输,软件下载等。为了集成这些业务需求不同的信号,要求传输系统提供一系列可供选择的调制和误码保护方案,并且能够灵活组合以满足所集成业务的每一需求,特别是工作在11~12GHz卫星广播业务(BSS)频段、又处于多雨衰减区国家的卫星ISDB系统的需求。

  尽管MPEG-2已相当成熟和盛行,但科学家从未停止过信源编码方面的继续研究。MPEG-4就是其中之一。视频编码经历了H.261,MPEG-1到MPEG-2的变迁。对广播来说已经是相当完备的系统标准,但对于通信和计算机应用仍是不足,于是MPEG-4的系统层在原有ES流复用层(FlexMux)的基础上扩展了传送复用层(TransMux),几乎包括了所有多媒体、存贮媒体和通信的接口,如(RTP)UDP IP,PES MPEG2 TS,AAL ATM,H223 PSTN,DABMux等等。使得MPEG-4的系统应用极其广泛。

  在信源方面,不是简单地对连续的图像和声音进行压缩,而是对图像和声音进行详细的分解和描述,将计算机中“对象”(Objects)的概念引入MPEG-4,对音视频对象和背景及文字分别进行压缩,甚至采用参数控制综合合成的办法还原图像和声音,使效率大大提高。如播音员脸部动画的综合,文字到声音的语音合成等,使解码处理可扩展到对象的缩放。也即除自然图像外,增加了人工合成,创造和处理的痕迹。如水影加密和解密技术,也是目前人们正在研究的热门技术。

  MPEG-4的类和级也有很大的变化,对视像内容来说,分为自然视频内容,自然和合成混合图像内容两部分。自然视频内容的类又分为5类:简单视像类,用于移动通信;简单可分级视像类,用于有质量分级的互联网的软件解码;核心视像类,对简单视像类补充任意形状和随时间缩放的对象编码,用于互联网多媒体应用;主视像类,对核心视像类补充隔行、半透明和子图画对象编码,用于交互多媒体质量的广播和DVD的应用;N-比特视像类,对核心视像类对象的样本量化深度进行调节,可有4到12比特量化的核心视像类,用于监视等应用。

对于合成的自然图像混合视像内容又有4类:简单面部动画视像类、可分级纹理视像类、基本动画2D纹理视像类和混合视像类。图形类共有两类:2D图形类和完全的图形类。场景描述类共有5类:简单场景类、2D场景类、虚拟现实模块语言(VRML)场景类、音频场景类和完全场景类。音频的类型有:话音类、低码率合成音频类、可分级音频类和主音频类。级是对比特率、取样率、图像分辨率及复杂性进行分级。不可能没有级的类,但有的类只有一级。

    MPEG4综合了目前电视、电脑和通信等多媒体的应用技术,内容还在不断地扩充,版本也不断地在升级,它与MPEG2最大的区别,就是以对象为基础的空间可分级性。MPEG4版本2应用的一个例子是HomeNet Processing Laboratory 和SONY公司研制的逐行扫描清晰度电视编码器,使用MPEG4空间可分级对1080行 60帧逐行扫描高清晰度电视进行编码,MPEG4空间可分级的性能通常优于MPEG2的单层编码,而且所需的帧存在也要少12.5%,而且1080P很容易下变换到1080I和720P,该实验将高质量1080P/60的传输码率降至18Mbps。人们都相信MPEG4最终会取代MPEG2,但由于MPEG2在数字电视节目方面已使用多年,MPEG4作为一个还在不断更新的技术标准也需要稳定一段时间。

    2002年7月,我国开始研制具有自己知识产权的AVS(Audio Video Standard)音视频压缩标准,以此取代MGEG2图像压缩标准,并于2003年7月宣布基本取得成功,新的AVS音视频压缩标准技术性能比MGEG2更优越,活动图像更清晰,图像压缩比更大,是MGEG2图像压缩比的2.4倍,它与MPEG4的正在升级的版本JVT(Joint Video Team)同一技术水平,且互相兼容。

  2003年11月18日,我国又宣布EVD( Enhanced Video Disk )技术标准制定成功,EVD光盘图像信息量是现DVD的3倍。EVD技术标准综合了目前国际上最先进的VP5、VP6技术优点,使我国的数字电视技术又向国际先进国家行列跨进了一大步,并把目前的DVD技术远远地抛到了后面。

  另外,任何一项新的应用技术出现,其背后都是受人们的利益所驱动,MGEG2、MPEG4、JVT、AVS、DVD、EVD等的背后都代表着一个强势集团或联盟的利益。单从技术上分,很容易知道,谁应该取代谁,但从利益上分,就很难分得清楚。没有一个强势的技术集团或联盟在背后做支持,任何新的应用技术都不可能成为国际标准。非利蒲的DVD+RW,和先锋的DVD-RW,及松下的DVD-RAM 等三个DVD新技术标准,早在几年前几乎同时出现,大家势均力敌争斗多年,现在谁也没有成为国际标准,因此这些新一代可录DVD产品也迟迟没有在国际市场上大量出现,直到前几天,索尼、三星、LG、夏普、苹果、东芝、日立、JVC等众多厂家才开始松动,准备向DVD+RW阵营抛出橄榄枝。

  目前中国还没有一个像非利蒲、先锋、松下这样知名的强势集团或联盟,要想使AVS和EVD成为国际标准,根本不可能,连成为本国标准推行起来也都很困难,因为中国的音视频产品关键的生产技术(或产业链)还在国外,而且新一代MPEG4和DVD+RW的技术产品在质量和性能上,一定会超越AVS和EVD的技术产品。另外,AVS和EVD部分技术也是买别人的(如VP5、VP6),将来同样还得要付费。我们不得不叹息,我们抓不住机会,是因为技术发展得太快。

  新一代的高清晰度电视是数字式高清晰度电视。数字电视图像清晰,色彩鲜艳,声音悦耳,画面质量不受影响,观众还可改变电视节目的内容。电视节目的传输采用电子计算机技术,以数字形式来传输信号,在传输过程中不会受信号强弱的干扰。并且由于数字信号可以重新编排组合,因此数字电视也能像电脑一样存储大量的数据信息,于是观众便可以有选择地收看电视内容,还可以自己编制程序,只播出他所选择的那部分内容,而略过中间的其他节目。观众甚至可以任意调换电视剧中的男、女主角,改变剧情,将自己喜爱的主人公“请”出来宣读晚间新闻,或是把自己拍摄的录相带(或DV)放在某个电视剧中,亲自当一回导演。因此,未来的电视观众将拥有看电视的主动性。当然这些都是属于人们茶前饭后畅谈的话题,未来的数字电视到底是什么样?现在没人能说清楚,可能小孩比我们想象得还会更丰富。

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