??? 隨著廣播電視技術(shù)的發(fā)展和廣播電視設備的更新，電視領(lǐng)域發(fā)生了一系列巨大的變化,，會議電視,、VCD、DVD,、數(shù)字電視以及高清晰度" title="高清晰度">高清晰度電視(HDTV)等新技術(shù)和新系統(tǒng)正迅速走進我們的生活,。與傳統(tǒng)的模擬電視相比，這些新系統(tǒng)的突出特點是采用了全數(shù)字的圖像/聲音處理技術(shù),。針對不同的應用領(lǐng)域,，一系列相應的數(shù)字視頻音頻編碼標準也迅速地被制定并不斷得到完善，其中包括： 應用于會議電視及可視電話的H.261,，用于靜止圖像壓縮的JPEG,，用于VCD的MPEG-1、用于廣播電視,、DVD以及HDTV的MPEG-2,、用于網(wǎng)絡電視的MPEG-4等。與此同時,，數(shù)字演播室標準及數(shù)字電視的質(zhì)量評價標準也制定出來,。

數(shù)字電視

??? 數(shù)字電視可從節(jié)目內(nèi)容、技術(shù)角度和用戶角度來解釋,。從用戶收視角度解釋,，用戶采用IRD或數(shù)字電視接收機（DVB接口）收看的節(jié)目，方為真正意義上的數(shù)字電視節(jié)目,；按節(jié)目內(nèi)容來源劃分,，數(shù)字電視節(jié)目可以是電視節(jié)目，也可以是電影,；從技術(shù)角度解釋,，數(shù)字電視節(jié)目可以是以數(shù)字方式拍攝、制作,、存儲,、播出和傳輸?shù)碾娪昂碗娨暎部梢允且郧皫齑娴馁Y料片經(jīng)數(shù)字化處理所制成的電影和電視,。

數(shù)字電視傳輸方式

??? 數(shù)字電視節(jié)目可以在不同的傳播介質(zhì)中,，采用不同的技術(shù)傳輸?shù)接脩艚邮斩恕?shù)字電視的傳輸手段主要有衛(wèi)星,、地面發(fā)射,、HFC網(wǎng)絡、SDH等，其中SDH主要用于數(shù)字電視節(jié)目的長距離傳輸,。
??? 由于我國的數(shù)字電視標準是在移植歐洲數(shù)字視頻廣播標準（DVB,，由ISO/ICE 13818描述）的基礎上制定的，目前,，正在推廣使用的有DVB-C,DVB-T,DVB-S三種,。DVB-S（QPSK調(diào)制）為數(shù)字電視衛(wèi)星廣播采用；DVB-T（OFDM調(diào)制）為地面無線發(fā)射的數(shù)字電視廣播" title="電視廣播">電視廣播采用,；DVB-C（QAM調(diào)制）為地面HFC網(wǎng)絡數(shù)字電視廣播采用,。我國已完成了廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)字化改造，已經(jīng)形成了以DVB-S技術(shù)構(gòu)架的數(shù)字電視衛(wèi)星廣播網(wǎng),，DVB-T的實驗播出正在準備之中,，而作為數(shù)字電視廣播在國內(nèi)的主要覆蓋手段的DVB-C，已在開始在HFC網(wǎng)絡中大力推廣,。

數(shù)字電視編碼技術(shù)

??? 目前MPEG已頒布了四個活動圖像及聲音編碼的正式國際標準，分別稱為MPEG-1,，MPEG-2,，MPEG-4和MPEG-7。

1.MPEG-1編碼

??? MPEG-1標準是：在數(shù)字存儲介質(zhì)中實現(xiàn)對活動圖像和聲音的壓縮編碼,，編碼碼率最高為1.5Mb/s,，標準的正式規(guī)范在ISO/IEC11172中。MPEG-1所支持的輸入圖像格式是SIF格式,。SIF有525/625兩種格式：352×240×30和352×288×25,。MPEG-1是一個開放的，統(tǒng)一的標準,，在商業(yè)上獲得了巨大的成功,。盡管其圖像質(zhì)量僅相當于VHS視頻的質(zhì)量，還不能滿足廣播級的要求,，但已廣泛應用于VCD等家庭視像產(chǎn)品中,。

2.MPEG-2編碼

??? MPEG-2標準是：針對標準數(shù)字電視和高清晰度電視在各種應用下的壓縮方案和系統(tǒng)層的詳細規(guī)定，編碼碼率3Mb/s～100Mb/s,，標準的正式規(guī)范在ISO/IEC13818中,。MPEG-2不是MPEG-1的簡單升級，MPEG-2在系統(tǒng)和傳送方面作了更加詳細的規(guī)定和進一步的完善,。MPEG-2特別適用于廣播級的數(shù)字電視的編碼和傳送,，被認定為SDTV和HDTV的編碼標準。MPEG-2還專門規(guī)定了多路節(jié)目的復分接方式,。此外,，MPEG-2還兼顧了與ATM信元的適配問題。

??? MPEG-2視頻編碼標準是一個分等級的系列，按編碼圖像的分辨率分成四個“級(Levels)”,；按所使用的編碼工具的集合分成五個“類(Profiles)”,。“級”與“類”的若干組合構(gòu)成MPEG-2視頻編碼標準在某種特定應用下的子集：對某一輸入格式的圖像,，采用特定集合的壓縮編碼工具,，產(chǎn)生規(guī)定速率范圍內(nèi)的編碼流,。

??? 我們知道，當前模擬電視存在著PAL,NTSC和SECAM三大制式并存的問題，因此,，數(shù)字電視的輸入格式標準試圖將這三種制式統(tǒng)一起來，形成一種統(tǒng)一的數(shù)字演播室標準,，這個標準就是CCIR601,，現(xiàn)稱ITU-RRec.BT601標準。MPEG-2中的四個輸入圖像格式“級”都是基于這個標準的,。低級(Low Level)的輸入格式的像素是ITU-RRec.BT601格式的1/4,，即352×240×30(代表圖像幀頻為每秒30幀，每幀圖像的有效掃描行數(shù)為240行,，每行的有效像素為352個),，或352×288×25。低級之上的主級(Main Level)的輸入圖像格式完全符合ITU-RRec.BT601格式,，即720×480×30或720×576×25,。主級之上為HDTV范圍，基本上為ITU-RRec.BT601格式的4倍,，其中1440高級(High-1440Level)的圖像寬高比為4∶3,，格式為1440×1080×30，高級(High Level)的圖像寬高比為16∶9,，格式為1920×1080×30,。
??? 在MPEG-2的五個“類”中，較高的“類”意味著采用較多的編碼工具集,，對編碼圖像進行更精細的處理,，在相同比特率下將得到較好的圖像質(zhì)量，當然實現(xiàn)的代價也較大,。較高類編碼除使用較低類的編碼工具外,，還使用了一些較低類沒有使用的附加工具。因此,，較高類的解碼器除能解碼用本類方法編碼的圖像外,，也能解碼用較低類方法編碼的圖像，即MPEG-2的“類”之間具有后向兼容性,。簡單類(Simple Profile)使用最少的編碼工具,。主類(Main Profile)除使用所有簡單類的編碼工具外,，還加入了一種雙向預測的方法。信噪比可分級類(SNR Scalable Profile)和空間可分級類(Spatially Scalable Profile)提供了一種多級廣播的方式,，將圖像的編碼信息分為基本信息層和一個或多個次要信息層,。基本信息層包含對圖像解碼至關(guān)重要的信息,，解碼器根據(jù)基本信息即可進行解碼,，但圖像的質(zhì)量較差。次要信息層中包含圖像的細節(jié),。廣播時對基本信息層加以較強的保護,，使其具有較強的抗干擾能力。這樣,，在距離較近,，接收條件較好的情況下，可以同時收到基本信息和次要信息,，恢復出高質(zhì)量的圖像,；而在距離較遠，接收條件較差的條件下,，仍能收到基本信息,，恢復出圖像，不至造成解碼中斷,。高級類(High Profile)實際上應用于比特率更高，要求更高的圖像質(zhì)量時,，此外,，前四個類在處理Y，U,，V時是逐行順序處理色差信號的,，高級類中還提供同時處理色差信號的可能性。

??? 目前的標準數(shù)字電視采用的是MP@ML主類和主級,，而HDTV采用的是MP@HL主類和高級,。

3.MPEG-4編碼

??? MPEG-4標準是：視頻編碼經(jīng)歷了H.261、MPEG-1到MPEG-2的變遷,。對廣播來說已經(jīng)是相當完備的系統(tǒng)標準,，但對于通信和計算機應用仍是不足。于是MPEG-4的系統(tǒng)層在原有ES流復用層（FlexMux）的基礎上擴展了傳送復用層（TransMux）,，幾乎包括了所有多媒體,、存貯媒體和通信的接口，如（RTP）UDP IP,，PES MPEG-2 TS,，AAL ATM，H223 PSTN，DABMux等等,。使得MPEG-4的系統(tǒng)應用極其廣泛,。在信源方面，不是簡單地對連續(xù)的圖像和聲音進行壓縮,，而是對圖像和聲音進行詳細的分解和描述,，將計算機中“對象”（Objects）的概念引入MPEG-4，對音視頻" title="音視頻">音視頻對象和背景及文字分別進行壓縮,，甚至采用參數(shù)控制綜合合成的辦法還原圖像和聲音,，使效率大大提高。如播音員臉部動畫的綜合,，文字到聲音的語音合成等,，使解碼處理可擴展到對象的縮放，具有a通道的對象透明度調(diào)整等復雜場景,。也即除自然圖像外,，增加了人工合成，創(chuàng)造和處理的痕跡,。MPEG-4的類和級也有很大的變化,，對視像內(nèi)容來說，分為自然視頻內(nèi)容,，自然和合成混合圖像內(nèi)容兩部分,。自然視頻內(nèi)容的類又分為五類：簡單視像類，用于移動通信,；簡單可分級視像類,，用于有質(zhì)量分級的互聯(lián)網(wǎng)的軟件解碼；核心視像類,，對簡單視像類補充任意形狀和隨時間縮放的對象的編碼,，用于互聯(lián)網(wǎng)多媒體應用；主視像類,，對核心視像類補充隔行,、半透明和子圖畫對象編碼，用于交互多媒體質(zhì)量的廣播和DVD的應用,；N-比特視像類,，對核心視像類對象的樣本量化深度進行調(diào)節(jié)，可有4到12比特量化的核心視像類,，用于監(jiān)視等應用,。對于合成的自然圖像混合視像內(nèi)容又有四類：簡單面部動畫視像類、可分級紋理視像類,、基本動畫2D" title="2D">2D紋理視像類和混合視像類,。圖形類共有兩類：2D圖形類和完全的圖形類,。場景描述類共有五類：簡單場景類、2D場景類,、虛擬現(xiàn)實模塊語言（VRML）場景類,、音頻場景類和完全場景類。音頻的類型有：話音類,、低碼率合成音頻類,、可分級音頻類和主音頻類。級是對比特率,、取樣率,、圖像分辨率及復雜性進行分級。不可能有沒有級的類,，但有的類只有一級,。 MPEG-4目前有了版本1、版本2,，將包括以對象為基礎的空間可分級性,。MPEG-4版本2應用的例子是HomeNet Processing Laboratory 和逐行掃描清晰度電視編碼器，使用MPEG-4空間可分級對1080行 60幀逐行掃描高清晰度電視進行編碼,，MPEG-4空間可分級的性能通常優(yōu)于MPEG-2/4單層編碼,，而且所需的幀存也要少12.5%，而且1080P很容易下變換到1080I和720P,，該實驗將高質(zhì)量1080P/60的傳輸碼率降至18Mb/s,。

4.MPEG-7編碼

??? MPEG-7標準是：MPEG-7不是一個信源編碼標準，而是有關(guān)內(nèi)容和對象的描述標準,，以便對內(nèi)容進行更好的管理和再利用,，這就要求對內(nèi)容做出準確的描述，這就是元數(shù)據(jù)（Meta Data）,。所謂元數(shù)據(jù)就是描述數(shù)據(jù)特性的數(shù)據(jù)，因為在傳輸系統(tǒng)和處理系統(tǒng)看來,，無論是視頻,、音頻和數(shù)據(jù)都是數(shù)據(jù)，必須加以描述,。如SMPTE/EBU比特流節(jié)目素材交換協(xié)調(diào)標準是用來描述音視頻素材的,，用于節(jié)目交換的內(nèi)容描述標準。MPEG-4中用于對象內(nèi)容識別的描述（OCI：Object Content Identifiers）,，用于音視頻數(shù)據(jù)庫用來描述各素材的數(shù)據(jù)等應用,。MPEG-7用來描述內(nèi)容的標準，可分為正式元素和非正式元素兩部分,。其正式的基本元素有：描述子（Descriptors）,、描述方案（Description Schemes）,、描述定義語言（Description）和編碼的描述（Coded Description）。非正式的基本元素有：描述子值(Descriptor Value),、特性(Features),、描述(Description)和編碼的描述(Coded Description)。目前的應用主要有節(jié)目制作管理和節(jié)目資源的管理,，數(shù)據(jù)庫中相關(guān)素材直到相關(guān)音視頻對象的檢索,，業(yè)務端到終端交互業(yè)務，版權(quán)識別,，自生成數(shù)據(jù)庫等方面,。元數(shù)據(jù)的制作和應用將推進節(jié)目制作工具的建設。 離內(nèi)容稍微遠一點是應用編程接口（API：Application Programming Interface）,。API是應用程序是設備底層之間的接口,，如一個機頂盒有CPU、輸入輸出器件,、存儲器,、圖形引擎、MPEG解碼等,。這些底層的器件要通過傳送協(xié)議,、虛擬機、瀏覽器等應用軟件進行控制,，而應用軟件則實現(xiàn)人機對話,。機頂盒功能的實現(xiàn)及其應用范圍都直接與API有關(guān)，因此各國和各標準組織都非常重視,。這方面最早的努力是MHEG（多媒體與超媒體信息編碼專家組）,，它是一種解釋語言，提供能用于機頂盒的對象的類,，使其可以顯示經(jīng)常使用的形狀和文字,，提供交互或定時，或由一個場景連接到另一場景,，或有一個場景的某一部分來啟動某個應用等,。

??? 了解和掌握數(shù)字電視的編碼技術(shù)" title="編碼技術(shù)">編碼技術(shù)，是每一個電視工作人員必須熟悉的知識,，特別是工程技術(shù)人員更應該掌握電視技術(shù)的發(fā)展,，用于更新觀念、熟悉設備,、指導日常工作,。