數(shù)字電視與數(shù)字電視編碼技術(shù)的發(fā)展簡介

MPEG-4標(biāo)準(zhǔn)是：視頻編碼經(jīng)歷了H.261、MPEG-1到MPEG-2的變遷。對(duì)廣播來說已經(jīng)是相當(dāng)完備的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)于通信和計(jì)算機(jī)應(yīng)用仍是不足。于是MPEG-4的系統(tǒng)層在原有ES流復(fù)用層(FlexMux)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展了傳送復(fù)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(yīng)用極其廣泛。在信源方面，不是簡單地對(duì)連續(xù)的圖像和聲音進(jìn)行壓縮，而是對(duì)圖像和聲音進(jìn)行詳細(xì)的分解和描述，將計(jì)算機(jī)中“對(duì)象”(Objects)的概念引入MPEG-4，對(duì)音視頻對(duì)象和背景及文字分別進(jìn)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(dòng)畫的綜合，文字到聲音的語音合成等，使解碼處理可擴(kuò)展到對(duì)象的縮放，具有a通道的對(duì)象透明度調(diào)整等復(fù)雜場(chǎng)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(jí)也有很大的變化，對(duì)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(dòng)通信;簡單可分級(jí)視像類，用于有質(zhì)量分級(jí)的互聯(lián)網(wǎng)的軟件解碼;核心視像類，對(duì)簡單視像類補(bǔ)充任意形狀和隨時(shí)間縮放的對(duì)象的編碼，用于互聯(lián)網(wǎng)多媒體應(yīng)用;主視像類，對(duì)核心視像類補(bǔ)充隔行、半透明和子圖畫對(duì)象編碼，用于交互多媒體質(zhì)量的廣播和DVD的應(yīng)用;N-比特視像類，對(duì)核心視像類對(duì)象的樣本量化深度進(jìn)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(yīng)用。對(duì)于合成的自然圖像混合視像內(nèi)容又有四類：簡單面部動(dòng)畫視像類、可分級(jí)紋理視像類、基本動(dòng)畫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(chǎng)景描述類共有五類：簡單場(chǎng)景類、2D場(chǎng)景類、虛擬現(xiàn)實(shí)模塊語言(VRML)場(chǎng)景類、音頻場(chǎng)景類和完全場(chǎng)景類。音頻的類型有：話音類、低碼率合成音頻類、可分級(jí)音頻類和主音頻類。級(jí)是對(duì)比特率、取樣率、圖像分辨率及復(fù)雜性進(jìn)行分級(jí)。不可能有沒有級(jí)的類，但有的類只有一級(jí)。 MPEG-4目前有了版本1、版本2，將包括以對(duì)象為基礎(chǔ)的空間可分級(jí)性。MPEG-4版本2應(yīng)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(jí)對(duì)1080行 60幀逐行掃描高清晰度電視進(jìn)行編碼，MPEG-4空間可分級(jí)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(shí)驗(yàn)將高質(zhì)量1080P/60的傳輸碼率降至18Mb/s。

4.MPEG-7編碼

MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)是：MPEG-7不是一個(gè)信源編碼標(biāo)準(zhǔn)，而是有關(guān)內(nèi)容和對(duì)象的描述標(biāo)準(zhǔn)，以便對(duì)內(nèi)容進(jìn)行更好的管理和再利用，這就要求對(duì)內(nèi)容做出準(zhǔn)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?yàn)樵趥鬏斚到y(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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。MPEG-4中用于對(duì)象內(nèi)容識(shí)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(yīng)用。MPEG-7用來描述內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)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(duì)象的檢索，業(yè)務(wù)端到終端交互業(yè)務(wù)，版權(quán)識(shí)別，自生成數(shù)據(jù)庫等方面。元數(shù)據(jù)的制作和應(yīng)用將推進(jìn)節(jié)目制作工具的建設(shè)。離內(nèi)容稍微遠(yuǎn)一點(diǎn)是應(yīng)用編程接口(API：Application Programming Interface)。API是應(yīng)用程序是設(shè)備底層之間的接口，如一個(gè)機(jī)頂盒有CPU、輸入輸出器件、存儲(chǔ)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(jī)、瀏覽器等應(yīng)用軟件進(jìn)行控制，而應(yīng)用軟件則實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。機(jī)頂盒功能的實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用范圍都直接與API有關(guān)，因此各國和各標(biāo)準(zhǔn)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(jī)頂盒的對(duì)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(shí)，或由一個(gè)場(chǎng)景連接到另一場(chǎng)景，或有一個(gè)場(chǎng)景的某一部分來啟動(dòng)某個(gè)應(yīng)用等。

了解和掌握數(shù)字電視的編碼技術(shù)，是每一個(gè)電視工作人員必須熟悉的知識(shí)，特別是工程技術(shù)人員更應(yīng)該掌握電視技術(shù)的發(fā)展，用于更新觀念、熟悉設(shè)備、指導(dǎo)日常工作。