DVB-S數字衛星電視技術

★★★★★【文章導讀】：DVB-S數字衛星電視技術具體內容是：DVB-S標準提供了-套完整的適用于衛星傳輸的數字電視系統規范，選定ISO/IECMPEG-2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統一；隨后對MPEG-2碼流進行打包形成傳輸流(TS)，進行多個傳輸流復用，然后進行信…

來源：日期：2013-11-11 20:45:33 人氣：標簽：

　　DVB-S標準提供了-套完整的適用于衛星傳輸的數字電視系統規范，選定ISO/IECMPEG-2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，對信源編碼進行了統一；隨后對MPEG-2碼流進行打包形成傳輸流(TS)，進行多個傳輸流復用，然后進行信道編碼和數字調制，后通過衛星進行傳輸。
　　
　　1)DVB音頻特點
　　
　　DVB-S系統的音頻編碼使用MPEG-2LayerII笫二層音頻編碼，也稱MUSICAM。音頻的MPEG-2LayerII編碼壓縮系統利用了聲音的低聲音頻譜掩蔽效應，這一人體生理學效應允許我們對于人耳不太敏感的頻率進行低碼率編碼，此技術的采用可以大大地降低音頻編碼速率。MPEG-2LayerII音頻編碼可用于單音，立體聲，環繞聲和多路多語言聲音的編碼。
　　
　　2)DVB視頻特點
　　
　　DVB-S系統的視頻采用標準的MPEG-2壓縮編碼，MPEG-2視頻編碼系統由一個大家族構成，每一個子系統之間都有兼容性和共同性，根據圖像清晰度的不同，它分成四種信源格式或稱“等級”(Level)，從錄像帶(VCR)的低圖像清晰度，到高清晰度電視。除了根據圖像清晰度定義的“等級”以外，DVB-S視頻標準還定義了“檔次”(Profile)的概念，每一個不同的“檔次”(Profile)能夠提供構成編碼系統的壓縮工具和壓縮算法。
　　
　　a)“檔次”（Profile）目前在MPEG-2系統中存在5個“檔次”(Profile)，每一個“檔次”(Profile)都會比它的前一個“檔次”更加復雜，更加完善，提供更多的工具,同時其相對應的設備的價格也更高。“檔次”的初級叫做簡單檔次(SimpleProfile)，隨后是主檔次(MainProfile)，它比簡單檔次(SimpleProfile)增加了編碼雙向預測的功能，即：B-FRAMES，在使用同樣的碼流的情況下，它的質量會更好，但算法更加復雜，使用的芯片更多。主檔次(MainProfile)的解碼芯片,可以兼容解碼簡單檔次(SimpleProfile)的編碼，這種向下兼容性貫穿整個系列的“檔次”。
　　
　　--在主檔次(MainProfile)之后,是信噪比可分級檔次(SNRScalable)及空間頻譜可分級檔次(SPACilityScalableProfile)，這兩種"檔次"可以調整信噪比與碼流率關系以及圖像清晰度與碼流率之間的關系，出于其編碼的復雜性以及接收設備價格昂貴問題，DVB-S標準目前不支持這兩種“檔次”。高級的“檔次”是HighProfile，它不僅兼容前面的低極“檔次”，兼備所有的功能，而且可以進行多行同時編碼，而前面的“檔次”則是逐行編碼。
　　
　　--在“檔次”中存在兩種圖像采樣方式，即：4:2:2和4:2:0格式。我們知道電視復合信號可以分成亮度信號分量(Y)和色度信號分量(R-Y,B-Y)，4:2:2格式是對亮度信號進行4個采樣，對色度信號(R-Y，B-Y)進行2個采樣，見圖1；4:2:0格式的色度信號(R-Y,B-Y)只做隔行采樣，如果使用8比特采樣,我們可以算出對標準PAL制電視信號進行采樣后的4:2:2格式圖像碼流率如下：
　　
　　亮度信號碼流率為：720×576×25幀／秒×8bit=82.944Mb/s色度信號碼流率為：2×1/2×720×576×25幀／秒×8bit=82.944Mb/s總碼流率為：82.944Mb/s+82.944Mb/s=165.888Mb/s我們看到沒有壓縮的電視圖像碼流率非常高，占用帶寬太寬，不適用于衛星傳輸，即使采用4:2:0格式,圖像碼流率也高達124.416Mb/s。MPEG-2的壓縮算法采用除去電視視頻信號的時間冗余和空間冗余的算法，使碼流率降到3～8Mb/s仍然獲得質量清晰的圖象，使數字電視的傳輸成為可能。壓縮算法的核心主要包含有離散余弦變換、之型掃描與游程編碼、熵編碼、信道緩存、運動估計、運動補償等一些關鍵技術環節b)“等級”(Level)根據圖像節目源的清晰度由低到高的不同，MPEG-2標準分成許多“等級”, 低的LowLevel的清晰度是IU-R-BT.601建議的四分之一，即：352×288×25幀／秒；MainLevel是完全符合IU-R-BT.601建議的標準，即：720×576×25幀／秒；High-1440Level采用了每行1440個采樣的方法；HighLevel采用了更高的每行1920的采樣方法。
　　
　　--目前在世界上常用的MPEG-2標準是MP＠ML，即：MainProfile＠MainLevel,它是第一代數字衛星電視的基礎，節目提供者可以提供625線質量的節目，圖像的長寬比可以是4:3或16:9;它的碼流率是由節目提供者根據節目質量來選定的，圖像質量越高，所需碼流率越高，反之則越低。
　　
　　3)MPEG-2碼流復用及服務信息
　　
　　音頻、視頻及數字信號首先經過MPEG-2編碼器進行數據壓縮，通過節目復用器形成基本碼流(ES)，基本碼流經過打包后形成有包頭的基本碼流(PES)。代表不同音頻、視頻信號的PES流被送人傳輸復用器進行系統復用，復用后的碼流叫做傳輸流(TS)，傳輸流中包括多個節目源的不同信號，為了區分這些信號，在系統復用器上需要加入服務信息(SI)，使接收端可以識別不同的節目。
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