高清數字電視傳輸技術的進展與展望

楊樹龍

新華社技術局5971電臺，北京 100055

1 高清數字電視的特點分析

所謂高清數字電視，從字面意義來理解，強調的是畫面、聲音的清晰度，同時將分辨率從720×576提升為1920×1080。另外，高清數字電視還具備如下特征：

1）在高清數字電視中，采取16∶9的大屏幕放映方式，與4∶3寬高比的標清電視相比，畫面的震撼力更強，極富逼真性與感染性，與人們的視覺習慣相符；

2）高清數字電視的音頻效果良好，通過和家庭影院搭配使用，將輸出杜比5.1的環繞立體聲，與高清晰度的畫面相結合，實現良好的視聽效果；

3）由于實行全數字化的信號處理模式，因此圖像在傳輸過程中，不會出現任何低質量問題，即使在家中，用戶也可享受與演播室一樣的清晰畫面質量。

2 高清數字電視傳輸技術研究

在高清數字電視運營過程中，離不開傳輸技術的支持。以當前發展狀況來看，高清數字電視傳輸技術的主要應用模式如下：

1）地面高清數字電視傳播技術

通過電視臺的制高點天線，對外發射無線電視，對所有電視用戶進行覆蓋，用戶可以通過利用接收天線及電視機隨時觀看電視節目，這是支持高清數字運行的基本傳輸形式。過去，在模擬電視傳輸網絡狀態下，難以解決噪聲污染、多徑干擾等問題，因此人們只能將天線放在室外，因此樓群中大面積發展公用天線。隨著全頻道模擬電視的數據發展，光纜寬帶傳輸技術日益應用廣泛，基本實現光纖為主、同軸電纜分支的“樹形光纖”模式，并在城市普遍推廣使用，基本形成了與地面廣播系統相分離的有線電視廣播網絡。

2）有線高清數字電視傳播技術

在地面廣播網絡中，要求在同一頻率中的規劃有所區別；而有線廣播網則可以支持“一城一網”及“一地一網”模式，為企業化運營奠定基礎，可在電視的用戶端利用有限制式機頂盒獲得信號。

3）衛星高清數字電視傳播技術

衛星高清數字電視傳播技術與地面傳輸、有線傳輸有所不同，主要集合高清數字電視的節目信息資源，在衛星地面發射站，利用微波將數據發送到距離地面3.8萬公里的同步衛星中；再由同步衛星將微波轉回地面，用戶電視機通過接收天線及衛星制式的機頂盒接收節目。

4）IP網絡高清數字電視傳播技術

IPTV網絡電視又可稱作寬帶電視或者交互電視，主要利用電信寬帶支持互聯網模式，或者通過光纖到戶，實現電視節目的多種交互式傳播。在IPTV應用過程中，應用了通訊技術、多媒體技術、互聯網技術等內容。通過互聯網的有關協議，為家庭用戶提供了包括數字電視在內的各種交互式多媒體服務。這樣，用戶在家中就可利用個人電腦或者網絡機頂盒接收網絡電視節目，既支持傳統意義上的視頻服務及網絡瀏覽，也支持數字化電視平臺，增強娛樂性、服務性，如互動點播、網絡游戲、在線交易、語音信箱等，滿足用戶的不同層面需求。

3 高清數字電視的轉碼技術與進展

隨著高清數字節目數量越來越多，再加上VOD業務的全面開展，對有線電視的頻點資源需求增大。傳統的MPEG.2高清節目需要占用較大帶寬，降低了頻譜的利用效率。因此，需要將MPEG.2格式的高清電視節目轉換為帶寬占用較低的H.264高清電視模式，轉碼技術應運而生。MPEG.2格式以每一幀圖像作為編碼的單位，但是H.264則直接面向對象。由于在圖像編碼過程中，宏塊單位的大小有所區別，給MPEG.2向H.264的轉碼帶來一定難度。當前，主要應用的解決方案如下：

1）利用ASIC芯片實現解碼與編碼過程

在這一模式下，首先，通過應用轉碼設備，可以將MPEG.2的傳輸流轉化為基帶信號；其次，在既定分辨率及碼率條件下，重新進行H.264的圖像編碼。這樣，就可獲得較好的圖像質量，減少延時狀況，但同時需要付出較高的技術與成本代價。

2）碼率壓縮技術

在碼流控制過程中，經過解析原始MPEG.2傳輸流，可較好地還原成像圖，同時優化改良量化系數，將H.264的部分元素插入其中，降低圖像碼率。通過應用碼率壓縮技術，便捷度高、成本低。但是如果圖像變換及高比例碼率的壓縮較為頻繁，就會對質量產生較大影響。實際上，這種轉碼方式具有一定局限性，屬于偽轉碼，因此在MPEG.2的碼流壓縮方面應用較多，但是轉碼質量也有待考慮。

3）Intel CPU與軟件技術

通過Intel CPU主頻技術的全面發展，再加上多媒體資源日益豐富，搭建了Intel構架平臺。應用Intel CPU的運算浮點能力，再加上Linux系統和Windows系統的應用軟件支持作用，實現轉碼過程。通過這種轉碼方式，可實現圖像的還原，再利用H.264的編碼規則處理圖像，達到轉碼職能。這種技術的應用與實現簡單、方便，成本較低，既可服務于MPEG.2-H.264的轉碼工作，也可服務于H.264-MPEG.2的反向轉碼，目前已在IPTV網絡中廣泛應用。

由上可見，隨著高清數字電視的廣泛應用與發展，數據傳輸仍是不容忽視的核心問題，也是決定高清數字電視兼容性和清晰度的重點要素。進一步重視高清數字電視的傳輸技術發展，加大自主研發力度，形成具有自主知識產權的核心技術，才是高清數字電視的發展關鍵。

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