基于MPEG-2標準的標清數(shù)字編碼復用技術

1、引言

有線數(shù)字電視系統(tǒng)由信源編碼、復用、信道編碼和調制、傳輸信道、數(shù)字機頂盒等五個環(huán)節(jié)組成。模擬視音頻信號按照MPEG-2標準經(jīng)過抽樣、量化及壓縮編碼形成基本碼流ES。把基本碼流分割成段，并加上相應的頭文件打包形成打包的基本碼流PES，并將PES包再分段打成有固定長度188字節(jié)的傳送包TS流。TS流經(jīng)系統(tǒng)復用加入PSI/SI信息、加密信息等形成多路節(jié)目傳輸流，最后經(jīng)過64QAM調制及上變頻形成射頻信號在HFC網(wǎng)中傳輸，在機頂盒解碼恢復模擬音視頻信號。

本文以MPEG-2編碼標準為主，談信源編碼、復用技術在有線數(shù)字電視系統(tǒng)中的應用。

我國數(shù)字電視系統(tǒng)中標清數(shù)字電視SDTV的信源編碼與復用傳輸都基于MPEG-2國際編碼標準，其編碼碼率可達到3Mb/s～50Mb/s，采用的是MP@ML主類和主級，主級(MainLevel)的圖像寬高比為4∶3，輸入圖像格為720×576×25，壓縮后的碼率在4-8Mbps。

2、有線數(shù)字電視前端信號源流程

有線數(shù)字電視前端信號源主要是中央電視臺、各省及直轄市衛(wèi)視節(jié)目、中央電視臺和各省臺數(shù)字電視付費節(jié)目及本地電視臺節(jié)目等。

通過衛(wèi)星和國家光纜干線傳輸?shù)墓?jié)目都在各自的播出系統(tǒng)處理為數(shù)字編碼、復用后的SPTS和MPTS節(jié)目，在有線數(shù)字電視前端機房通過數(shù)字衛(wèi)星接收機解復用為ASI格式的TS流送到前端復用器中。

本地電視臺節(jié)目通過城域光纜干線傳送至有線前端，并在前端機房編碼后送至復用器中和其他節(jié)目一起復用傳送。

以下為典型的有線電視前端信號流程圖。



有線電視前端信號流程圖

3、本地電視臺節(jié)目的編碼處理

不管是已經(jīng)實現(xiàn)硬盤播出的，還是傳統(tǒng)基帶模擬輸出的本地電視臺節(jié)目的視頻、音頻信號經(jīng)過A/D轉換或數(shù)字接口的轉換、預處理、壓縮、188字節(jié)的打包復用，最終輸出成SPTS流。其中視、音頻信號編碼復用都采用MPEG-2標準。視頻接口有CVBS的、S端子的、SDI（嵌入式數(shù)字音頻或非嵌入式）的等，視頻壓縮方式為4:2:0或4:2:2，4:2:0時最大碼率可達到15Mbps，4:2:2時最大碼率可達到50Mbps。一般設置在4-8Mbps。音頻接口有RCA的、XLR的和AES/EBU的等，碼率可達到384Kbps。除了視頻、音頻數(shù)據(jù)，編碼器中還包括PSI/SI等其他信息也一起進行打包、復用。

以下為數(shù)字編碼器信號處理流程圖：



數(shù)字編碼器信號處理流程圖

3.1數(shù)字編碼器對模擬視、音頻指標的要求

由于本地電視臺節(jié)目錄播系統(tǒng)設備新舊程度及其所采用的技術不同，節(jié)目質量也參差不齊，隨之編碼器編碼效果也不同。

編碼器將模擬視音頻信號進行A/D轉換過程中將超過可調整輸入幅度范圍的信號進行切割處理，為此，模擬視音頻輸入幅度應嚴格在標準規(guī)定范圍之內，否則，因為幅度過載，造成畫面色彩失真、發(fā)白，聲音過暴，給用戶視聽感覺帶來嚴重的應響。

在視音頻測量儀器上測出的通結果為視音頻信號過載的部分被切割，嚴重的波形成方波。