基于AVS的數(shù)字電視系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、數(shù)字電視自誕生以來(lái)一直高速發(fā)展，目前已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)重點(diǎn)。我國(guó)也在大力推廣數(shù)字電視，相繼試行了佛山、青島和杭州等模式，近期又將實(shí)施數(shù)字電視衛(wèi)星直播戰(zhàn)略。這使我們國(guó)家數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著機(jī)遇和挑戰(zhàn)。 整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的核心內(nèi)容包括信源壓縮編解碼、信道編解碼和終端接收與顯示。在信源端，已有數(shù)字電視系統(tǒng)通常采用MPEG-2，但該標(biāo)準(zhǔn)并不適合我國(guó)的新一代數(shù)字電視。一方面隨著技術(shù)進(jìn)步，MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)日益顯得效率低下，已經(jīng)

2、難以滿足需要；另一方面它收取的專利費(fèi)也成為巨大的障礙。近些年，第二代數(shù)字音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展迅速，國(guó)際上已經(jīng)出現(xiàn)了MPEG-4和H.264/AVC等標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)也相應(yīng)制定了AVS標(biāo)準(zhǔn)。 AVS是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的數(shù)字音視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，以我國(guó)的創(chuàng)新技術(shù)和國(guó)外部分公開(kāi)技術(shù)為核心，具有完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。相比其它國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)具有許多優(yōu)越性：編碼效率高，比MPEG-2高2～3倍，與H.264/AVC相當(dāng)；技術(shù)方案簡(jiǎn)潔，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低；采用簡(jiǎn)單的一站式許

3、可策略，解決了其它標(biāo)準(zhǔn)的專利問(wèn)題。這些優(yōu)點(diǎn)使它成為我國(guó)新一代數(shù)字電視解決方案的上佳選擇。 在已有的數(shù)字電視推廣模式中，信道部分采用比較成熟的DVB信道編解碼技術(shù)。而在接收終端采用了機(jī)卡合一，即把條件接收系統(tǒng)集成在機(jī)頂盒里，由運(yùn)營(yíng)商在推廣數(shù)字電視時(shí)捆綁經(jīng)營(yíng)。這種模式具有很多缺點(diǎn)，導(dǎo)致了市場(chǎng)分割和地方壟斷。故“機(jī)卡分離”方案應(yīng)運(yùn)而生，可以克服上述缺陷，但仍不能徹底解決所有問(wèn)題。鑒于上述提出的問(wèn)題和已經(jīng)具備的技術(shù)條件，本文研究了新一代

4、基于AVS數(shù)字電視系統(tǒng)，圍繞數(shù)字電視系統(tǒng)的核心模塊進(jìn)行深入研究，并以此為架構(gòu)設(shè)計(jì)了針對(duì)數(shù)字電視衛(wèi)星直播系統(tǒng)的具體解決方案，本文研究?jī)?nèi)容主要集中在以下幾個(gè)方面： 在編碼端提出一種基于增強(qiáng)像素域的由MPEG-2到AVS轉(zhuǎn)碼方法，可有效緩解節(jié)目源的匱乏。該方法首先進(jìn)行MPEG-2解碼，然后再重新采用AVS進(jìn)行編碼，但在AVS編碼過(guò)程中會(huì)盡量利用輸入MPEG-2碼流中的視頻序列頭、宏塊編碼模式和運(yùn)動(dòng)矢量等編碼信息來(lái)提高編碼速度。這樣既可

5、保證轉(zhuǎn)碼質(zhì)量，又能提高轉(zhuǎn)碼速度，同時(shí)降低了轉(zhuǎn)碼器的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜性。此外，還分析了轉(zhuǎn)碼過(guò)程中的失真累加，推導(dǎo)出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算轉(zhuǎn)碼后相對(duì)于原始序列的噪聲疊加。 本文比較了AVS和MPEG-2在系統(tǒng)層的差異，提出了具體的AVS節(jié)目流和傳輸流的復(fù)用策略，實(shí)驗(yàn)證明使用作者方案的音視頻同步效果良好。此外，還在現(xiàn)有的MPEG-2系統(tǒng)層平臺(tái)上給出了一種簡(jiǎn)單的AVS復(fù)用方法，可在MPEG-2系統(tǒng)層上直接采用AVS替代MPEG-2，避免了因AVS數(shù)

6、字電視傳輸系統(tǒng)設(shè)備升級(jí)而造成的浪費(fèi)。 在接收端，機(jī)卡分離已經(jīng)成為終端接收的發(fā)展方向，給數(shù)字電視系統(tǒng)的各方均帶來(lái)益處。本文借鑒這種分離的思想，進(jìn)一步提出了“機(jī)道分離”的數(shù)字電視終端接收系統(tǒng)。它將信道解碼部分獨(dú)立出來(lái)，做成“道”，而將信源解碼部分做成“機(jī)”，使整個(gè)接收系統(tǒng)的組合更加靈活。并在PCMCIA大卡平臺(tái)上，設(shè)計(jì)了一種具體的機(jī)道分離實(shí)現(xiàn)方案，將PCMCIA大卡中的16-bitPCBus數(shù)據(jù)總線拓展為CardBus總線，作為信道

7、接收卡和主機(jī)之間總線接口。該方案既兼容原來(lái)的系統(tǒng)，可大幅提高系統(tǒng)的傳輸速率。 基于研究成果，作者搭建了一套基于AVS的數(shù)字電視衛(wèi)星直播系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了前面的研究成果，并根據(jù)每一部分的實(shí)際情況選擇了合理的軟硬件實(shí)現(xiàn)平臺(tái)。目前已經(jīng)接入衛(wèi)星系統(tǒng)中，運(yùn)行結(jié)果表明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。在文章的最后，對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)描述。 由上可見(jiàn)，本文研究?jī)?nèi)容幾乎涵蓋了數(shù)字電視衛(wèi)星直播系統(tǒng)的每個(gè)主要環(huán)節(jié)，在現(xiàn)有MPEG-2系統(tǒng)上直接替換相應(yīng)模塊即可搭建