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自2009年9月28日开始,国内首批9家电视台开始了高/标清电视节目的同播,随后其他各级电视台也纷纷加快了节目高清化的步伐,高清电视节目的制作、传输在电视台渐成常态。
在电视台内部,演播室与总控或是播控机房间的信号连接可以利用线缆、基带光端机进行信号传输。经过测试,使用线缆传输高清基带信号其最大安全传输距离约在160-170米(使用进口RG11型专业数字视频电缆进行测试)间,使用基带光端机传输则视光端机的传输功率、接收灵敏度以及链路损耗决定传输距离,我们实际用过的最远可传20KM左右。而要进行更远距离的传输,就需要采用对信号源进行压缩编码,再利用光纤网络或是卫星信道进行传输。
我台于2011年开始启动高清卫星传输车系统项目,本文针对项目中上行系统的高清编码方案的选择作一介绍。
一.常见高清编码方案
进入高清时代后,各种高清编码标准可谓百花齐放,如MPEG-2、VC-1、H.264、Divx、Xvid、RealVideo等等,这其中有部分标准为网络、计算机间交换使用,适用于电视行业的常用编码标准有:
1.MPEG-2标准,即ISO/IEC 13818,这是视频编码中的老牌编码格式,技术成熟、应用广泛;
2.H.264/MPEG-4 AVC标准,是ITU-T和ISO/IEC两者的联合视频工作组(JVT)共同制定的标准,在ITU-T中称H.264标准,在ISO/IEC中称作先进视频编码标准(AVC),为MPEG-4的第10部分;H.264/MPEG-4 AVC标准的编码效率可达到MPEG-2标准的2倍;
3.我国的AVS标准编码方案;
三种编码方案采用的主要技术参见表1:
三种编码标准的优缺点在此不作赘述,其中国标AVS标准的编码效率是MPEG-2的2-3倍,其编解码的技术复杂度低于H.264/MPEG-4 AVC,实现方案简洁,在高清晰度应用方面处于领先水平,且为自主知识产权,避免了专利授权问题。但自2006年标准发布、实施以来,其产业化的进程一直比较缓慢,市场上鲜有成熟产品在广电行业批量应用,鉴于此,在设备调研阶段,我们不得不放弃了AVS编码方案。
二.编码效果的PQR比较
由于支持AVS标准的编解码器在用户量、普及度方面均有所欠缺,所以我们将重点放在了前两种标准上,为了更好的了解两种编码方式的优缺点,我们对一款兼具MPEG-2和H.264这2种编码方式的编码器进行了视频编码的主观测试。
测试仪器为泰克公司的PQA-500,高清信号的测试序列由设备内置提供,我们选择了以下5个序列,主要考察对运动预测、运动补偿的编码效果:
在编码码率的选择方面,考虑到现在常用的MPEG-2高清卫星传输大部分都采用18M的码率,故MPEG-2的高清编码测试采用18M码率,同时又设置了一个27M的码率作为参考;H.264/MPEG-4 AVC的编码码率选取了3个分别为12M、8M和6M;以下为各个序列不同码率的PQR得分对比:
1.Duckstakeoff序列:
2.InToTree序列
3.Parkjoy序列
4.OldTownCross序列
5.Crowrun序列
6.数据分析
从上述各个序列PQR分值可看出,高的编码码率毋庸置疑的对应着高的编码质量。以MPEG-2 18M码率为参考,H.264的12M编码效果基本与之相当,8M的编码效果在静态图像为主时,其分值尚可保持在同一量级,但当大量快速运动画面为主时,差距相对较大。但即使采用6M的码率,H.264编码后的PQR分值依然小于10,仍然可以用于广播系统。
三.我台编码方案的选择
我台高清DSNG的项目定位于能完成高清节目的制作、传输,并兼顾标清系统的新闻连线功能。
对于体育赛事、大型节目直播等高清传输业务对视频指标和图像画面的高质量要求,以及兼顾与外台SNG信号交互业务,必须采用MPEG-2编码方式;
同时为兼顾台内各频道的新闻连线需求,并考虑到新闻连线的图像画面以相对静止为主,基本没有高速运动的画面,对于高清素材的传送、连线,可采用H.264编码以满足视频指标和图像画面清晰度、失真度的要求;若依然是标清需求则仍然采用MPEG-2编码;综合考虑,我台最终选择了可同时支持MPEG-2编码和H.264编码的视频编码器。B&P
在电视台内部,演播室与总控或是播控机房间的信号连接可以利用线缆、基带光端机进行信号传输。经过测试,使用线缆传输高清基带信号其最大安全传输距离约在160-170米(使用进口RG11型专业数字视频电缆进行测试)间,使用基带光端机传输则视光端机的传输功率、接收灵敏度以及链路损耗决定传输距离,我们实际用过的最远可传20KM左右。而要进行更远距离的传输,就需要采用对信号源进行压缩编码,再利用光纤网络或是卫星信道进行传输。
我台于2011年开始启动高清卫星传输车系统项目,本文针对项目中上行系统的高清编码方案的选择作一介绍。
一.常见高清编码方案
进入高清时代后,各种高清编码标准可谓百花齐放,如MPEG-2、VC-1、H.264、Divx、Xvid、RealVideo等等,这其中有部分标准为网络、计算机间交换使用,适用于电视行业的常用编码标准有:
1.MPEG-2标准,即ISO/IEC 13818,这是视频编码中的老牌编码格式,技术成熟、应用广泛;
2.H.264/MPEG-4 AVC标准,是ITU-T和ISO/IEC两者的联合视频工作组(JVT)共同制定的标准,在ITU-T中称H.264标准,在ISO/IEC中称作先进视频编码标准(AVC),为MPEG-4的第10部分;H.264/MPEG-4 AVC标准的编码效率可达到MPEG-2标准的2倍;
3.我国的AVS标准编码方案;
三种编码方案采用的主要技术参见表1:
三种编码标准的优缺点在此不作赘述,其中国标AVS标准的编码效率是MPEG-2的2-3倍,其编解码的技术复杂度低于H.264/MPEG-4 AVC,实现方案简洁,在高清晰度应用方面处于领先水平,且为自主知识产权,避免了专利授权问题。但自2006年标准发布、实施以来,其产业化的进程一直比较缓慢,市场上鲜有成熟产品在广电行业批量应用,鉴于此,在设备调研阶段,我们不得不放弃了AVS编码方案。
二.编码效果的PQR比较
由于支持AVS标准的编解码器在用户量、普及度方面均有所欠缺,所以我们将重点放在了前两种标准上,为了更好的了解两种编码方式的优缺点,我们对一款兼具MPEG-2和H.264这2种编码方式的编码器进行了视频编码的主观测试。
测试仪器为泰克公司的PQA-500,高清信号的测试序列由设备内置提供,我们选择了以下5个序列,主要考察对运动预测、运动补偿的编码效果:
在编码码率的选择方面,考虑到现在常用的MPEG-2高清卫星传输大部分都采用18M的码率,故MPEG-2的高清编码测试采用18M码率,同时又设置了一个27M的码率作为参考;H.264/MPEG-4 AVC的编码码率选取了3个分别为12M、8M和6M;以下为各个序列不同码率的PQR得分对比:
1.Duckstakeoff序列:
2.InToTree序列
3.Parkjoy序列
4.OldTownCross序列
5.Crowrun序列
6.数据分析
从上述各个序列PQR分值可看出,高的编码码率毋庸置疑的对应着高的编码质量。以MPEG-2 18M码率为参考,H.264的12M编码效果基本与之相当,8M的编码效果在静态图像为主时,其分值尚可保持在同一量级,但当大量快速运动画面为主时,差距相对较大。但即使采用6M的码率,H.264编码后的PQR分值依然小于10,仍然可以用于广播系统。
三.我台编码方案的选择
我台高清DSNG的项目定位于能完成高清节目的制作、传输,并兼顾标清系统的新闻连线功能。
对于体育赛事、大型节目直播等高清传输业务对视频指标和图像画面的高质量要求,以及兼顾与外台SNG信号交互业务,必须采用MPEG-2编码方式;
同时为兼顾台内各频道的新闻连线需求,并考虑到新闻连线的图像画面以相对静止为主,基本没有高速运动的画面,对于高清素材的传送、连线,可采用H.264编码以满足视频指标和图像画面清晰度、失真度的要求;若依然是标清需求则仍然采用MPEG-2编码;综合考虑,我台最终选择了可同时支持MPEG-2编码和H.264编码的视频编码器。B&P