[图文]关于数字视频的传输和编、解码设备

2003-05-19 慧聪广电商务网
温州电视台 施继强

1.前言

温州电视台的传输系统担负着本台两套自办节目及各县新闻回传的传送任务。几年来，解决了贫困山区、海岛观众的电视接收难题，也扩大了本台节目的覆盖率，无论从政治还是经济角度来说，都取得了很大的收获。随着时代的发展，中国的广播电视事业已进入数字化阶段，人们对电视节目的需求，不仅仅是收得到，而且还要求是完美的画面和逼真的声音。先进的摄、录、编及播控的数字化设备固然重要，但是不解决滞后的传输设备这个“瓶颈”，一切都是徒劳。温州电视台在搬入新大楼之前，一、二套节目传送到莲花山发射台进行无线发射及各县新闻回传节目传送到播控中心，采用的是模拟设备来传输，元器件的老化使设备的不稳定因素大大增加，经常造成传输中断，严重影响信号质量。为此，我们在搬入新大楼的过程中，在充分考虑先进性、兼容性、整体配套性的基础上，对大楼和莲花山之间的信号传输系统采取模拟和数字设备相结合的方法来进行传输，通过近四个月的运行，系统状况良好。以下对这一数字视频信号传输系统中的270Mbps SDI数字视频信号（含嵌入音频）的传输和编、解码器作一简单分析和介绍，见图一。

2. 270Mbps SDI数字视频信号（含嵌入音频）的传输

播出总控需送三路（温一、温二和温一备份）节目到莲花山发射台进行空中发射和传送到各县微波站点，这三套节目是带嵌入音频的270Mb/s SDI数字视频串行数据流，高码流势必带来了高带宽，高带宽又限制了传输距离。与模拟视频不同的是，数字视频在传输过程中有一突变点，在此之前几乎是无故障工作，画面质量可以说与传输距离无关。但是一过突变点图象马上消失，画面质量从百分之百的“好”变成了百分之百的“坏”，突变点通常也称作崩溃点。由于长电缆的传输，造成的幅度变化形成“眼图”在垂直方向的闭合，定时变化形成“眼图”在水平方向上的闭合。当“眼图”闭合到一定程度时（即崩溃点），系统将不象模拟系统那样信号劣化，而是会因为不能恢复数字信号而使整个系统崩溃——没有任何信号输出。实际测量数值证明，美国Belden 1505A型数字视频电缆在300米之内还可以恢复数字视频信号，从三楼播控矩阵到25楼端子板有150米线距，在实际允许范围之内。经过长距离的传输，270Mbps SDI数字视频信号（含嵌入音频）首先经过GVG8941视频分配器的均衡补偿处理和时钟再生，从眼图（见图二）看，幅度恢复正常，符合中华人民共和国行业标准GY/T 165-2000对数字播控系统视频通道的技术指标。同样流程的三路（温一、温二、温备份）SDI数字视频信号（含嵌入音频）分别送入巴可编码器（BARCO POLARIS MKⅡ）的三个SDI视频输入模块进行编码和复接（见图三）。

图二

3.巴可编码器（BARCO POLARIS MKⅡ）

我台采用的是POLARIS MKII巴可编码器，六单元机架总共有六模块位置，可配置三套SDI数字视频信号（含嵌入音频）或模拟PAL信号的输入板，但对同时有SDI和模拟PAL两种制式的同一节目信号时，只可配置两套视频信号输入板。而我台播控中心数字矩阵送出的是3路（温一、温二和温一备份）SDI数字视频信号（含嵌入音频），在这种情况下，我们就配置了三块SDI视频接口卡。SDI数字视频信号（含嵌入音频）串行数据流的辅助数据区放置了嵌入音频，它的好处除了用一根电缆传输视、音频简化网路外，最大好处就是解决了唇音问题。首先，在视频输入板上解嵌出视频数据流，经过处理进入压缩编码板，经运动估算去除空间冗余度，离散余弦变换（DCT :Discrete Cosine Transform）编码去除时间冗余度，最后用变字长编码去除bit样本冗余度编码成MPEG –2 4:2:0 MP＠ML 格式的视频基本码流（ES流），去除了冗余的信息，经打包器打包成视频PES流（打包的视频基本码流）。同样在视频输入板上解嵌出音频数据流进入音频编码模块，经过处理、按MPEG-1 LayerII格式压缩编码成音频基本码流（ES流），再经打包器打包成音频PES流。三路打包的视、音频PES流在传输流复用器里加空包和插入与复用有关的节目时钟参考信息PCR info. （Program Clock Reference Information）复接成34Mbit/s G.703的传送包码流TS，PCR用于视频和音频源编码中产生的时间表示印记PTS和解码时间印记DTS。PCR对解码器也是一个重要参数，主要用来产生解码时钟，解码器会对相邻PCR的每个拜特进行计数，确定在第i时刻将第i个拜特送入解码器。34MB/S传输码流TS经编码器的G.703接口输出到NEC PDH 2500数字微波机的G.703接口进入复接器与64KB/S数字勤务（DSC）复接经4PSK调制、上变频、功率放大进入微波发射通道。

4.巴可解码器（BARCO STELLAR MPEG-2 DECODER）

从天馈接收到的数字微波信号经滤波、下变频、中频自动增益控制（AGC）、4PSK解调、模/数转换再生原来的数字信号，去复接分接出34Mbit/s G.703传输流至E3接口板传送到巴可解码器（BARCO STELLAR MPEG-2 DECODER）G.703输入接口(E3板)，解码器从中恢复MPEG-2复用传输流，并先找出TS流的节目相关表PAT(Program Associated Table)，再根据节目包识别码PID（Packet ID）找到相应的节目对应表PMT (Program Mapping Table)的PID地址，在PMT表中找出与所选节目有关的所有视频、音频基本码流，视频按照 MPEG –2 4:2:0 MP＠ML 格式解码，音频按照MPEG-1格式解码。由于莲花山发射台所使用的发射、传送设备都是模拟接口，因此我们把巴可解码器的输出板设置成模拟形式输出，这样经D/A转换从模拟接口板输出模拟视、音频信号，再送到发射机和微波机的输入口，进行空中无线发射和传送到各县微波站点。同样各县回传的新闻节目信号通过已设置成模拟输入形式的巴可单节目编码器（BARCO PYXIS）的编码而成的传输流通过NEC PDH 2500数字微波机的传送输送到广电大楼经巴可解码器（BARCO STELLAR MPEG-2 DECODER）解码出模拟信号，通过传输通道的一系列的时钟再生，使原来质量低劣的信号有了很大的改善，为新闻的采集编辑提供了良好的素材。

5.ROSA管理软件

ROSA是控制整个编解码器的独一无二的管理软件，通过它可以设置巴可编、解码器设备参数，执行设备的任务管理。并且有基于WINDOWS 95的友好的人-机图形用户界面，也可用DOS语言来操作。根据我台实际应用，进行以下几种较常见的设置：
编码器
视频：VID：COD：CHRO=420 设置编码格式：MPEG –2 4:2:0 MP＠ML
VID：INPUT：SETUP=L75 输入阻抗：75欧姆
VID：RATE=9500000 码率：9.5Mbit/s
VID：SOURCE=SDI 输入信号：SDI
音频：AUD：INTER=EMBEDDED 输入信号：嵌入音频
AUD：MODE=STEREO 模式：立体声
AUD：RATE=384 码率：384Kbit/s
解码器
视频：VID：COMP：OUT：ST625=PAL 视频输出：模拟复合PAL625
音频：AUD：INTERFACE=ANALOG 音频输出：模拟
AUD：ANALOG：GAIN=18000 增益：18dB
AUD: ANALOG：IMPEDANCE=600E 阻抗：600欧姆 平衡
通过以上几项简单的设置，最后可以获得比较满意的图象伴音信号。

6.结束语

经过四个月的运行，我们切身体会到数字设备对传输系统的重要性，跟以前使用模拟设备时相比，信号质量大大改善，系统更加稳定。随着现代电视数字化时代的到来，我们将面临越来越多的高科技设备取代传统的模拟设备，这就需要我们不断去摸索、去探讨，在实践中得到宝贵的经验来提高自身的技术水平。