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数字卫星电视系统的DVB-S数字卫星电视技术

归档日期:07-16       文本归类:运动估计      文章编辑:爱尚语录

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  DVB-S标准提供了-套完整的适用于卫星传输的数字电视系统规范,选定ISO/IECMPEG-2标准作为音频及视频的编码压缩方式,对信源编码进行了统一;随后对MPEG-2码流进行打包形成传输流(TS),进行多个传输流复用,然后进行信道编码和数字调制,最后通过卫星进行传输。 DVB-S系统的视频采用标准的MPEG-2压缩编码,MPEG-2视频编码系统由一个大家族构成,每一个子系统之间都有兼容性和共同性,根据图像清晰度的不同,它分成四种信源格式或称“等级”(Level),从录像带(VCR)的低图像清晰度,到高清晰度电视。除了根据图像清晰度定义的“等级”以外,DVB-S视频标准还定义了“档次”(Profile)的概念,每一个不同的“档次”(Profile)能够提供构成编码系统的压缩工具和压缩算法。

  在MPEG-2系统中存在5个“档次”(Profile),每一个“档次”(Profile)都会比它的前一个“档次”更加复杂,更加完善,提供更多的工具,同时其相对应的设备的价格也更高。

  “档次”的最初级叫做简单档次(SimpleProfile),随后是主档次(MainProfile),它比简单档次(SimpleProfile)增加了编码双向预测的功能,即:B-FRAMES,在使用同样的码流的情况下,它的质量会更好,但算法更加复杂,使用的芯片更多。主档次(MainProfile)的解码芯片,可以兼容解码简单档次(SimpleProfile)的编码,这种向下兼容性贯穿整个系列的“档次”。

  ——在主档次(MainProfile)之后,是信噪比可分级档次(SNRScalable)及空间频谱可分级档次(SpacilityScalableProfile),这两种档次可以调整信噪比与码流率关系以及图像清晰度与码流率之间的关系,出于其编码的复杂性以及接收设备价格昂贵问题,DVB-S标准不支持这两种“档次”。最高级的“档次”是HighProfile,它不仅兼容前面的低极“档次”,兼备所有的功能,而且可以进行多行同时编码,而前面的“档次”则是逐行编码。 ——在“档次”中存在两种图像采样方式,即:4:2:2和4:2:0格式。我们知道电视复合信号可以分成亮度信号分量(Y)和色度信号分量(R-Y,B-Y),4:2:2格式是对亮度信号进行4个采样,对色度信号(R-Y,B-Y)进行2个采样,见图1;4:2:0格式的色度信号(R-Y,B-Y)只做隔行采样,如果使用8比特采样,我们可以算出对标准PAL制电视信号进行采样后的4:2:2格式图像码流率如下: 亮度信号码流率为:720×576×25帧/秒×8bit=82.944Mb/s 色度信号码流率为:2×1/2×720×576×25帧/秒×8bit=82.944Mb/s 总码流率为:82.944Mb/s+82.944Mb/s=165.888Mb/s 我们看到没有压缩的电视图像码流率非常高,占用带宽太宽,不适用于卫星传输,即使采用4:2:0格式,图像码流率也高达124.416Mb/s。MPEG-2的压缩算法采用除去电视视频信号的时间冗余和空间冗余的算法,使码流率降到3~8Mb/s仍然获得质量清晰的图象,使数字电视的传输成为可能。压缩算法的核心主要包含有离散余弦变换、之型扫描与游程编码、熵编码、信道缓存、运动估计、运动补偿等一些关键技术环节

  根据图像节目源的清晰度由低到高的不同,MPEG-2标准分成许多“等级”,最低的LowLevel的清晰度是IU-R-BT.601建议的四分之一,即:352×288×25帧/秒;MainLevel是完全符合IU-R-BT.601建议的标准,即:720×576×25帧/秒;High-1440Level采用了每行1440个采样的方法;HighLevel采用了更高的每行1920的采样方法。 ——目前在世界上最常用的MPEG-2标准是MP@ML,即:,它是第一代数字卫星电视的基础,节目提供者可以提供625线质量的节目,图像的长宽比可以是4:3或16:9;它的码流率是由节目提供者根据节目质量来选定的,图像质量越高,所需码流率越高,反之则越低。

  音频、视频及数字信号首先经过MPEG-2编码器进行数据压缩,通过节目复用器形成基本码流(ES),基本码流经过打包后形成有包头的基本码流(PES)。代表不同音频、视频信号的PES流被送人传输复用器进行系统复用,复用后的码流叫做传输流(TS),传输流中包括多个节目源的不同信号,为了区分这些信号,在系统复用器上需要加入服务信息(SI),使接收端可以识别不同的节目。

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