影響數字電視的關鍵指標分析

周德元

[摘要]隨著數字電視的普及，數字電視的質量成為影響數字電視業務拓展的一個重要方面。因此，將詳細分析影響數字電視的關鍵指標，闡述指標的內涵，并對如何提高數字電視的服務質量提出一些建議。

[關鍵詞]數字電視質量關鍵指標

中圖分類號：TN94文獻標識碼：A文章編號：1571—7597(2009)1020051--01

一、數字電視的發展

隨著網絡技術的不斷發展，數字電視逐步走入人們的生活，數字電視以不可逆轉的形勢占據了模擬電視的市場。在我國，數字電視發展現在已進入實質性階段，具體到有線電視的數字化，廣電總局已制定具體計劃，即分東部、中部、西部三個區域、四個階段實施數字化，全國的數字化勢在必行。

二、數字電視關鍵指標分析

(一)誤碼和損傷

比特誤碼率(Bit Error Rate，BER)是發生誤碼的數據位數與傳輸數據總位數之比。實用的通信網絡將誤碼和損傷帶入傳輸的數據中，即使相對低的比特誤碼率或包／信元損傷都能對解碼后的視頻數據造成嚴重的質量影響。數字電視信號是離散的信號，具有“斷崖效應”的特點，接收到的數字電視信號要么是穩定、清晰的圖像，要么表現為馬賽克、靜幀或圖像中斷現象，它沒有模擬信號那種劣化的漸變過程。系統的CSO、CTB、C／N等指標都反映到誤碼率上，所以誤碼率既是數字傳輸系統中特有的指標，也是衡量通信系統有效性和可靠性優劣程度的重要指標。

(二)延時

視頻傳輸系統的總延時量由許多因素決定。首先，視頻前端的視頻編碼需要一定的時間，編碼會導致延時。在分塊編碼的電路中例如DCT編碼，在每個塊的每列被編碼和傳輸之前，需要存儲每幀的幾行(典型的為8行或16行)，這將導致幾ms的延時。在CBR編碼器中傳輸之前需要緩存數據，又增加了一些延時，延時量的大小與緩存器的大小成正比。在MPEG中采用的雙向預測編碼導致更大的延時，而在最新視頻編碼標準H.264中，由于運動估計采用了更小的塊，采用多幀預測的方法，雖然比特率得到了極大的降低，但是系統編碼耗費時間卻提高了很多，系統編碼復雜度增加。

(三)傳輸系統解碼器性能

數字電視廣播的目的是要將圖像、聲音和數據等信息快速、實時、高質、可靠地傳輸至接收端，供用戶滿意地收看、收聽。其圖像節目源是由數字演播室按規定的技術參數制作出的數字視頻信號流。信源編碼的作用是將高碼率的視頻數據在保證所需圖像質量下加以盡可能的壓縮，使碼率充分降低。信道編碼的作用及原理是用載波調制方法使數字基帶信號按照一定的方式調制高頻載波，以便已調制高頻信號通過傳輸媒體——傳輸通道向外傳送。與視頻圖像相關的數字聲音和附加數據通過相應的信源編碼處理后在信道編碼中同圖像信號一起進行信道編碼。與編碼相對應的就是解碼。實際解碼器中有視頻、音頻和系統三種信息的解碼部分。傳輸系統解碼器緩沖區不能上溢或下溢，除某些特定情況下發生的下溢外，虛擬解碼器傳輸系統解碼器通常和數據源嚴格同步，而且音頻和視頻的解碼和顯示也嚴格同步。

(四)MER(Modulation Error Ratio)調制差錯率

在數字電視中，調制誤差率(MER：Modulation Error Ratio)是襲征數字信號質量的最重要指標，它精確表明數字信號在調制和傳輸過程中所受到的損傷，也一定程度上說明該信號是否能被解調還原，以及解調還原后信號質量狀況。MER受多種因素的影響，包括載噪比、突發脈沖、各種失真以及IQ偏移量對信號造成的損傷，如果系統的MER減小，信號受到的損傷變大，誤碼率增加，圖像將出現亂碼現象，嚴重時會出現黑屏。

三、提高數字電視視頻質量的一些努力

(一)編碼

多數情況下，在編碼器中能夠很靈活地調整編碼參數。例如，有多種方法增強MPEG數據的抗誤碼能力，通過選擇編碼系數以使誤碼在解碼序列中的擴散減少到最小。空間定位確保同步標識以一定頻率間隔出現。當解碼器收到這些標識中的一個時，能夠對誤碼進行糾錯，因此這種標識在比特流中出現越多，解碼器便能夠越快地糾錯。而最新的視頻編碼標準，在編碼上性能更加出眾，為了提高數字電視的質量，人們一直以來孜孜不倦，視頻編碼技術得到了空前的發展。

(二)協議處理

從視頻的前端，經過壓縮、調制、傳輸、解調以及解壓縮中，涉及環節多，而每個環節都對數字視頻的質量會形成一定的影響，在傳輸前的編碼和協議處理也能影響Qos。前向碼校正(FEC)編碼降低了編碼數據中出現的誤碼率，因此改善了在傳輸誤碼或損傷之間的視覺質量。在有噪聲的環境如數字電視的地面或衛星廣播中，FEC是保證得到可接受的QOS的重要手段。

(三)傳輸

傳輸通道或網絡的特性和性能影響了編碼視頻的質量。目前已采用通過地面或衛星通道的數字電視廣播，這些通道易于出現誤碼，尤其在差的傳播環境或在衛星覆蓋區域邊緣處接收時。在這些條件下，誤碼增加圖像質量會惡化，但有利于采用分層編碼技術。例如ISDN，提供了某種OOS保證，但它是有限的，比特率也是固定的，對于固有的、突發的、高比特率編碼的視頻來說它不是很理想。基于ATM方式的網絡更適合傳輸編碼視頻這種實時、高帶寬的信號，并能提供某種范圍內的QOS保證，但是，這些網絡在傳輸視頻信號時仍然有很多限制。

四、結束語

數字電視的播放過程涉及環節眾多，而每個環節的有效控制都會給數字電視的視頻質量提高形成一定的影響。在認識到數字電視的關鍵指標后，可以針對這些指標進行針對性的改進，也可以監控這些指標作為數字電視視頻質量的依據，來建設和維護有線數字電視，需要經常測試信號電平、調制誤碼率(MER)、噪聲裕量、信噪比、調制誤差率MER，比特誤碼率BER、星座圖等指標，還要對傳輸頻道作出科學的規劃。