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)的一個競爭重點。我國也在大力推廣數(shù)字電視，相繼試行了佛山、青島和杭州等模式，近期又將實施數(shù)字電視衛(wèi)星直播戰(zhàn)略。這使我們國家數(shù)字電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨著機遇和挑戰(zhàn)。 整個數(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，但該標準并不適合我國的新一代數(shù)字電視。一方面隨著技術(shù)進步，MPEG-2標準日益顯得效率低下，已經(jīng)

2、難以滿足需要；另一方面它收取的專利費也成為巨大的障礙。近些年，第二代數(shù)字音視頻編碼標準發(fā)展迅速，國際上已經(jīng)出現(xiàn)了MPEG-4和H.264/AVC等標準，國內(nèi)也相應(yīng)制定了AVS標準。 AVS是我國自主開發(fā)的數(shù)字音視頻編碼標準，以我國的創(chuàng)新技術(shù)和國外部分公開技術(shù)為核心，具有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)。相比其它國際標準具有許多優(yōu)越性：編碼效率高，比MPEG-2高2～3倍，與H.264/AVC相當；技術(shù)方案簡潔，實現(xiàn)復雜度低；采用簡單的一站式許

3、可策略，解決了其它標準的專利問題。這些優(yōu)點使它成為我國新一代數(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卡合一，即把條件接收系統(tǒng)集成在機頂盒里，由運營商在推廣數(shù)字電視時捆綁經(jīng)營。這種模式具有很多缺點，導致了市場分割和地方壟斷。故“機卡分離”方案應(yīng)運而生，可以克服上述缺陷，但仍不能徹底解決所有問題。鑒于上述提出的問題和已經(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)的核心模塊進行深入研究，并以此為架構(gòu)設(shè)計了針對數(shù)字電視衛(wèi)星直播系統(tǒng)的具體解決方案，本文研究內(nèi)容主要集中在以下幾個方面： 在編碼端提出一種基于增強像素域的由MPEG-2到AVS轉(zhuǎn)碼方法，可有效緩解節(jié)目源的匱乏。該方法首先進行MPEG-2解碼，然后再重新采用AVS進行編碼，但在AVS編碼過程中會盡量利用輸入MPEG-2碼流中的視頻序列頭、宏塊編碼模式和運動矢量等編碼信息來提高編碼速度。這樣既可

5、保證轉(zhuǎn)碼質(zhì)量，又能提高轉(zhuǎn)碼速度，同時降低了轉(zhuǎn)碼器的實現(xiàn)復雜性。此外，還分析了轉(zhuǎn)碼過程中的失真累加，推導出一個經(jīng)驗公式來估算轉(zhuǎn)碼后相對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)目流和傳輸流的復用策略，實驗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)層平臺上給出了一種簡單的AVS復用方法，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)備升級而造成的浪費。 在接收端，機卡分離已經(jīng)成為終端接收的發(fā)展方向，給數(shù)字電視系統(tǒng)的各方均帶來益處。本文借鑒這種分離的思想，進一步提出了“機道分離”的數(shù)字電視終端接收系統(tǒng)。它將信道解碼部分獨立出來，做成“道”，而將信源解碼部分做成“機”，使整個接收系統(tǒng)的組合更加靈活。并在PCMCIA大卡平臺上，設(shè)計了一種具體的機道分離實現(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、接收卡和主機之間總線接口。該方案既兼容原來的系統(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)每一部分的實際情況選擇了合理的軟硬件實現(xiàn)平臺。目前已經(jīng)接入衛(wèi)星系統(tǒng)中，運行結(jié)果表明該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。在文章的最后，對此進行了詳細描述。 由上可見，本文研究內(nèi)容幾乎涵蓋了數(shù)字電視衛(wèi)星直播系統(tǒng)的每個主要環(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