高清DSNG系統中編碼方案的選擇

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。BP