影響數(shù)字電視的關(guān)鍵指標(biāo)分析

周德元

[摘要]隨著數(shù)字電視的普及，數(shù)字電視的質(zhì)量成為影響數(shù)字電視業(yè)務(wù)拓展的一個重要方面。因此，將詳細(xì)分析影響數(shù)字電視的關(guān)鍵指標(biāo)，闡述指標(biāo)的內(nèi)涵，并對如何提高數(shù)字電視的服務(wù)質(zhì)量提出一些建議。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字電視質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)

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

一、數(shù)字電視的發(fā)展

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電視逐步走入人們的生活，數(shù)字電視以不可逆轉(zhuǎn)的形勢占據(jù)了模擬電視的市場。在我國，數(shù)字電視發(fā)展現(xiàn)在已進入實質(zhì)性階段，具體到有線電視的數(shù)字化，廣電總局已制定具體計劃，即分東部、中部、西部三個區(qū)域、四個階段實施數(shù)字化，全國的數(shù)字化勢在必行。

二、數(shù)字電視關(guān)鍵指標(biāo)分析

(一)誤碼和損傷

比特誤碼率(Bit Error Rate，BER)是發(fā)生誤碼的數(shù)據(jù)位數(shù)與傳輸數(shù)據(jù)總位數(shù)之比。實用的通信網(wǎng)絡(luò)將誤碼和損傷帶入傳輸?shù)臄?shù)據(jù)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(shù)據(jù)造成嚴(yán)重的質(zhì)量影響。數(shù)字電視信號是離散的信號，具有“斷崖效應(yīng)”的特點，接收到的數(shù)字電視信號要么是穩(wěn)定、清晰的圖像，要么表現(xiàn)為馬賽克、靜幀或圖像中斷現(xiàn)象，它沒有模擬信號那種劣化的漸變過程。系統(tǒng)的CSO、CTB、C／N等指標(biāo)都反映到誤碼率上，所以誤碼率既是數(shù)字傳輸系統(tǒng)中特有的指標(biāo)，也是衡量通信系統(tǒng)有效性和可靠性優(yōu)劣程度的重要指標(biāo)。

(二)延時

視頻傳輸系統(tǒng)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(dǎo)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(dǎo)致幾ms的延時。在CBR編碼器中傳輸之前需要緩存數(shù)據(jù)，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(yù)測編碼導(dǎo)致更大的延時，而在最新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264中，由于運動估計采用了更小的塊，采用多幀預(yù)測的方法，雖然比特率得到了極大的降低，但是系統(tǒng)編碼耗費時間卻提高了很多，系統(tǒng)編碼復(fù)雜度增加。

(三)傳輸系統(tǒng)解碼器性能

數(shù)字電視廣播的目的是要將圖像、聲音和數(shù)據(jù)等信息快速、實時、高質(zhì)、可靠地傳輸至接收端，供用戶滿意地收看、收聽。其圖像節(jié)目源是由數(shù)字演播室按規(guī)定的技術(shù)參數(shù)制作出的數(shù)字視頻信號流。信源編碼的作用是將高碼率的視頻數(shù)據(jù)在保證所需圖像質(zhì)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(diào)制方法使數(shù)字基帶信號按照一定的方式調(diào)制高頻載波，以便已調(diào)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(guān)的數(shù)字聲音和附加數(shù)據(jù)通過相應(yīng)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(yīng)的就是解碼。實際解碼器中有視頻、音頻和系統(tǒng)三種信息的解碼部分。傳輸系統(tǒng)解碼器緩沖區(qū)不能上溢或下溢，除某些特定情況下發(fā)生的下溢外，虛擬解碼器傳輸系統(tǒng)解碼器通常和數(shù)據(jù)源嚴(yán)格同步，而且音頻和視頻的解碼和顯示也嚴(yán)格同步。

(四)MER(Modulation Error Ratio)調(diào)制差錯率

在數(shù)字電視中，調(diào)制誤差率(MER：Modulation Error Ratio)是襲征數(shù)字信號質(zhì)量的最重要指標(biāo)，它精確表明數(shù)字信號在調(diào)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(diào)還原，以及解調(diào)還原后信號質(zhì)量狀況。MER受多種因素的影響，包括載噪比、突發(fā)脈沖、各種失真以及IQ偏移量對信號造成的損傷，如果系統(tǒng)的MER減小，信號受到的損傷變大，誤碼率增加，圖像將出現(xiàn)亂碼現(xiàn)象，嚴(yán)重時會出現(xiàn)黑屏。

三、提高數(shù)字電視視頻質(zhì)量的一些努力

(一)編碼

多數(shù)情況下，在編碼器中能夠很靈活地調(diào)整編碼參數(shù)。例如，有多種方法增強MPEG數(shù)據(jù)的抗誤碼能力，通過選擇編碼系數(shù)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(biāo)識以一定頻率間隔出現(xiàn)。當(dāng)解碼器收到這些標(biāo)識中的一個時，能夠?qū)φ`碼進行糾錯，因此這種標(biāo)識在比特流中出現(xiàn)越多，解碼器便能夠越快地糾錯。而最新的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，在編碼上性能更加出眾，為了提高數(shù)字電視的質(zhì)量，人們一直以來孜孜不倦，視頻編碼技術(shù)得到了空前的發(fā)展。

(二)協(xié)議處理

從視頻的前端，經(jīng)過壓縮、調(diào)制、傳輸、解調(diào)以及解壓縮中，涉及環(huán)節(jié)多，而每個環(huán)節(jié)都對數(shù)字視頻的質(zhì)量會形成一定的影響，在傳輸前的編碼和協(xié)議處理也能影響Qos。前向碼校正(FEC)編碼降低了編碼數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的誤碼率，因此改善了在傳輸誤碼或損傷之間的視覺質(zhì)量。在有噪聲的環(huán)境如數(shù)字電視的地面或衛(wèi)星廣播中，F(xiàn)EC是保證得到可接受的QOS的重要手段。

(三)傳輸

傳輸通道或網(wǎng)絡(luò)的特性和性能影響了編碼視頻的質(zhì)量。目前已采用通過地面或衛(wèi)星通道的數(shù)字電視廣播，這些通道易于出現(xiàn)誤碼，尤其在差的傳播環(huán)境或在衛(wèi)星覆蓋區(qū)域邊緣處接收時。在這些條件下，誤碼增加圖像質(zhì)量會惡化，但有利于采用分層編碼技術(shù)。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(fā)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(wǎng)絡(luò)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(nèi)的QOS保證，但是，這些網(wǎng)絡(luò)在傳輸視頻信號時仍然有很多限制。

四、結(jié)束語

數(shù)字電視的播放過程涉及環(huán)節(jié)眾多，而每個環(huán)節(jié)的有效控制都會給數(shù)字電視的視頻質(zhì)量提高形成一定的影響。在認(rèn)識到數(shù)字電視的關(guān)鍵指標(biāo)后，可以針對這些指標(biāo)進行針對性的改進，也可以監(jiān)控這些指標(biāo)作為數(shù)字電視視頻質(zhì)量的依據(jù)，來建設(shè)和維護有線數(shù)字電視，需要經(jīng)常測試信號電平、調(diào)制誤碼率(MER)、噪聲裕量、信噪比、調(diào)制誤差率MER，比特誤碼率BER、星座圖等指標(biāo)，還要對傳輸頻道作出科學(xué)的規(guī)劃。