自2009年9月28日開始,國內首批9家電視臺開始了高/標清電視節目的同播,隨后其他各級電視臺也紛紛加快了節目高清化的步伐,高清電視節目的制作、傳輸在電視臺漸成常態。
在電視臺內部,演播室與總控或是播控機房間的信號連接可以利用線纜、基帶光端機進行信號傳輸。經過測試,使用線纜傳輸高清基帶信號其最大安全傳輸距離約在160-170米(使用進口RG11型專業數字視頻電纜進行測試)間,使用基帶光端機傳輸則視光端機的傳輸功率、接收靈敏度以及鏈路損耗決定傳輸距離,我們實際用過的最遠可傳20KM左右。而要進行更遠距離的傳輸,就需要采用對信號源進行壓縮編碼,再利用光纖網絡或是衛星信道進行傳輸。
我臺于2011年開始啟動高清衛星傳輸車系統項目,本文針對項目中上行系統的高清編碼方案的選擇作一介紹。
一.常見高清編碼方案
進入高清時代后,各種高清編碼標準可謂百花齊放,如MPEG-2、VC-1、H.264、Divx、Xvid、RealVideo等等,這其中有部分標準為網絡、計算機間交換使用,適用于電視行業的常用編碼標準有:
1.MPEG-2標準,即ISO/IEC 13818,這是視頻編碼中的老牌編碼格式,技術成熟、應用廣泛;
2.H.264/MPEG-4 AVC標準,是ITU-T和ISO/IEC兩者的聯合視頻工作組(JVT)共同制定的標準,在ITU-T中稱H.264標準,在ISO/IEC中稱作先進視頻編碼標準(AVC),為MPEG-4的第10部分;H.264/MPEG-4 AVC標準的編碼效率可達到MPEG-2標準的2倍;
3.我國的AVS標準編碼方案;
三種編碼方案采用的主要技術參見表1:

三種編碼標準的優缺點在此不作贅述,其中國標AVS標準的編碼效率是MPEG-2的2-3倍,其編解碼的技術復雜度低于H.264/MPEG-4 AVC,實現方案簡潔,在高清晰度應用方面處于領先水平,且為自主知識產權,避免了專利授權問題。但自2006年標準發布、實施以來,其產業化的進程一直比較緩慢,市場上鮮有成熟產品在廣電行業批量應用,鑒于此,在設備調研階段,我們不得不放棄了AVS編碼方案。
二.編碼效果的PQR比較


由于支持AVS標準的編解碼器在用戶量、普及度方面均有所欠缺,所以我們將重點放在了前兩種標準上,為了更好的了解兩種編碼方式的優缺點,我們對一款兼具MPEG-2和H.264這2種編碼方式的編碼器進行了視頻編碼的主觀測試。
測試儀器為泰克公司的PQA-500,高清信號的測試序列由設備內置提供,我們選擇了以下5個序列,主要考察對運動預測、運動補償的編碼效果:
在編碼碼率的選擇方面,考慮到現在常用的MPEG-2高清衛星傳輸大部分都采用18M的碼率,故MPEG-2的高清編碼測試采用18M碼率,同時又設置了一個27M的碼率作為參考;H.264/MPEG-4 AVC的編碼碼率選取了3個分別為12M、8M和6M;以下為各個序列不同碼率的PQR得分對比:
1.Duckstakeoff序列:

2.InToTree序列

3.Parkjoy序列

4.OldTownCross序列

5.Crowrun序列

6.數據分析
從上述各個序列PQR分值可看出,高的編碼碼率毋庸置疑的對應著高的編碼質量。以MPEG-2 18M碼率為參考,H.264的12M編碼效果基本與之相當,8M的編碼效果在靜態圖像為主時,其分值尚可保持在同一量級,但當大量快速運動畫面為主時,差距相對較大。但即使采用6M的碼率,H.264編碼后的PQR分值依然小于10,仍然可以用于廣播系統。
三.我臺編碼方案的選擇
我臺高清DSNG的項目定位于能完成高清節目的制作、傳輸,并兼顧標清系統的新聞連線功能。
對于體育賽事、大型節目直播等高清傳輸業務對視頻指標和圖像畫面的高質量要求,以及兼顧與外臺SNG信號交互業務,必須采用MPEG-2編碼方式;
同時為兼顧臺內各頻道的新聞連線需求,并考慮到新聞連線的圖像畫面以相對靜止為主,基本沒有高速運動的畫面,對于高清素材的傳送、連線,可采用H.264編碼以滿足視頻指標和圖像畫面清晰度、失真度的要求;若依然是標清需求則仍然采用MPEG-2編碼;綜合考慮,我臺最終選擇了可同時支持MPEG-2編碼和H.264編碼的視頻編碼器。B&P