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数字新媒体技术标准

2012-02-27 13:24:50 来源:中国投资研究网 【字体: 【收藏本页】【打印】【关闭】

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核心提示:在地面数字电视广播方面,欧洲及日本的标准都采用正交频分复用调制技术,能够较好地支持移动接收,可被应用于移动交通工具进行电视接收,又被称为移动数字电视,移动数字电视是指通过无线数字信号发射、地面数字接收的方式播放和接收电视节目,它最大的特点是在处于移动状态、时速120公里以下的交通工具上,保持电视信号的稳定和清晰,移动数字电视作为新兴媒体,将成为今后广播电视发展新的重要领域。


关键词: 数字新媒体

  一、地面(移动)数字电视标准发展概况

  在地面数字电视广播方面,欧洲及日本的标准都采用正交频分复用调制技术,能够较好地支持移动接收,可被应用于移动交通工具进行电视接收,又被称为移动数字电视,移动数字电视是指通过无线数字信号发射、地面数字接收的方式播放和接收电视节目,它最大的特点是在处于移动状态、时速120公里以下的交通工具上,保持电视信号的稳定和清晰,移动数字电视作为新兴媒体,将成为今后广播电视发展新的重要领域。

  目前全球共有三套国际地面传输系统标准,美国1996年高级电视系统委员会(ATSC) 研发的格形编码八电平残留边带(8-VSB) 即:ATSC 8-VSB;欧洲1997年提出的数字视频地面广播(DVB-T) ,采用编码正交频分复用(COFDM) 即:DVB-T COFDM;日本1999年提出的地面综合业务数字广播(ISDB-T) ,采用正交频分复用(OFDM) 即:ISDB-T OFDM。另外,我国的地面数字电视标准也即将正式出台。现简要介绍如下:

  1.美国ATSC 8-VSB系统

  美国ATSC标准采用了当时单载波传输调制和纠错编码的一系列技术成果,使这一标准具有较高的频谱效率和较高的抗高斯白噪声能力。该标准于1997年被接受为国际电讯联盟(ITU)的第一个数字电视传输国际标准。但该标准抵抗宽带多径衰落(回波反射)和多普勒衰落(移动信道)的能力以及支持移动接收和单频网组网的能力尚待进一步改进提高。

  2.欧洲DVB-T COFDM系统

  欧洲采用以编码正交频分复用COFDM为核心技术的地面数字电视广播传输标准DVB-T。该标准抵抗宽带多经衰落和多普勒衰落的能力较强,并具有支持移动接收和单频网应用的能力。该标准于1998年被接受为ITU的第二个数字电视传输国际标准。

  欧洲在确定DVB-T标准之后,先后分别设置了MOTIVATE、MCP和DRIVE等项目专门研究其该标准在移动接收方面的实际应用技术。最近为了克服DVB-T尚存在的技术不足,又在进行DVB-X技术标准的研究,以期在DVB-T标准基础上,解决大单频网条件下的小型手持信息终端的稳定接收问题。DVB-T一直在持续研究解决数字电视的移动接收技术和容纳各种业务的实际应用问题。

  3.日本ISDB-T OFDM系统

  为保护本国电视工业和相关产业的重大利益,日本于1996年开始启动自主的数字电视传输标准研发项目。通过研究比较,日本决定以OFDM多载波技术为基本技术路线,在欧洲COFDM技术的基础上,增加具有自主知识产权的分段OFDM技术,可使每段频谱传输不同的应用,以面向室内外固定接收HDTV和移动接收SDTV并支持单频网为基本技术需求。还可以面向扩展的多媒体分层传输服务。1998年日本将这一称为BTS-OFDM的技术体制定为日本地面数字电视广播传输标准ISDB-T。经过艰苦的努力,该标准于2001年被正式接受为ITU的第3个数字电视传输国际标准。

  在技术上,ISDB-T增加了交织的深度,使其抗脉冲干扰能力优于欧洲DVB-T标准。其在频带内所分的13个子频段可以同时提供不同级别的服务和应用。而其他指标则与DVB-T类似。频域分段可以为不同业务应用提供不同成本的专用接收机,但较深的交织不利于实时交互和移动应用。

  4.三种标准的比较

  美国的ATSC 8-VSB、欧洲DVB-T、日本ISDB-T。

  5.我国地面数字电视标准发展概况

  技术标准之于我国数字电视产业发展的意义是不言而喻的。早在2001年,国家标准化委员会就向全社会广泛征集具有我国自主知识产权的地面数字电视传输标准方案,最终上海交通大学的ADTB-T标准和清华大学的DMB-T标准脱颖而出,此后分别形成了南北两派。清华的DMB-T采用的是多载波调制技术,交大的ADTB-T标准采用的是单载波调制技术,两种方案各有特点。测试结果表明,两标准完全符合应用条件,并优于国外现有标准。

  标准的统一和确定是各方博弈的结果,到底采用单一标准还是融合标准?现在还没有定论,有消息称:我国数字电视地面传输标准有望于近期公布。由于广电总局2006年4月发文要求已试验移动电视的区域要与国家自主标准相同,其它标准可能会最终出局,这无疑给了即将出台的标准巨大的生存空间。

  二、IPTV标准发展概况

  IPTV即网络电视,是一种利用宽带网,集互联网、多媒体、通讯等多种技术于一体,向家庭用户提供包括数字电视在内的多种交互式服务的崭新技术。

  1.IPTV相关的标准分类

  国际上固话运营商也是从最近两年才兴起IPTV热,至今也没有一个国家在IPTV业务方面形成成熟标准,国内IPTV业务也同样无标准可循。目前,与IPTV相关的标准化组织和论坛主要包括国际电信联盟(ITU)、互联网流媒体联盟(ISMA)、开放移动联盟(OMA)、数字音/视频联盟(DAVIC)、国际标准化组织(ISO)、交互式电视联盟(ITV)、宽带业务联盟、Tvanytime、互联网过程任务组(IETF)以及早年的ATM论坛等。IPTV相关的标准大致可划分为三类。具体如下:

  (1)框架类标准:框架类标准研究和标准化的重点是根据技术、网络、政策、演进和商业等因素,如何将各种编码标准、通信协议、安全和控制技术等有机地集成在一起,为IPTV产业界(尤其是IPTV的业务运营商)提供一个完整的端到端解决方案。

  (2)编解码类标准编:编解码类标准研究和标准化对音视频的编码与解码问题。尽管IPTV编解码标准有很多种,但在中国主要是采用MPEG-4、H.264技术以及中国提出的具有自主知识产权的标准AVS。

  (3)协议接口类标准:主要是在IETF完成的,如:实时流控协议(SCTP),编码封装协议RTP/RTCP,运营支撑协议RADIUS/SNMP等。

  2.IPTV编解码标准简介

  IPTV最重要的标准就是编解码标准,编码直接关系到解码,解码又会影响到机顶盒。之所以目前尚没有厂家大规模生产网络机顶盒,一个重要原因就是没有确定的标准支持。IPTV编解码标准有很多种,在中国主要是采用MPEG-4、H.264技术以及中国提出的具有自主知识产权的标准AVS,MPEG-4,还是H.264或AVS,国内企业面临一场抉择。IPTV视频编解码MPEG-4、H.264以及AVS之间的标准之争趋于白热化。现在就对这三种标准进行简要的介绍,具体如下:

  (1)MPEG-4标准简介

  运动图像专家组MPEG 于1999年2月正式公布了MPEG-4(ISO/IEC14496)标准第一版本。同年年底MPEG-4第二版亦告底定,且于2000年年初正式成为国际标准。

  MPEG-4与MPEG-1和MPEG-2有很大的不同。MPEG-4不只是具体压缩算法,它是针对数字电视、交互式绘图应用、交互式多媒体等整合及压缩技术的需求而制定的国际标准。MPEG-4标准将众多的多媒体应用集成于一个完整的框架内,旨在为多媒体通信及应用环境提供标准的算法及工具,从而建立起一种能被多媒体传输、存储、检索等应用领域普遍采用的统一数据格式。

  (2)H.264标准简介

  2003年,ITU-T通过了一个新的数字视频编解码标准,即H.264标准,H.264是由ISO/IEC与ITU-T组成的联合视频组(JVT)制定的新一代视频压缩编解码标准。国际电信联盟将该系统命名为H.264/AVC,国际标准化组织和国际电工委员会将其称为14496-10/MPEG-4 AVC。

  H.264标准只有三个子集:基本子集、主体子集和扩展子集。基本子集是专为视频会议应用设计的,这套标准几近完美,能够提供强大的差错隐消技术(应用该技术,即使在Internet这样的易错网络上也可以得到较好的视频效果),并且支持低延时编/解码技术,使视频会议显得更自然。主体子集和扩展子集更适合于电视应用(数字广播、DVD)和延时显得并不很重要的视频流应用。

  (3)AVS标准简介

  AVS是基于我国创新技术和部分公开技术的自主标准,AVS标准包括系统、视频、音频、数字版权管理等四个主要技术标准和一致性测试等支撑标准。

  2002年,在信息产业部支持下,成立了“数字音视频编解码技术标准”工作组(简称AVS工作组),2003年,国家发展和改革委员会批准了《数字音视频编解码技术标准AVS研究开发与测试验证重大专项》。在国内外上百家企业和科研单位共同参与下,AVS标准制定工作进展顺利,其中最重要的视频编码标准于2005年通过国家广电总局测试,2006年1月得到信息产业部批准,2月国家标准化管理委员会正式颁布,3月1日起实施。

  (4)三种编解码标准之争

  三大编解码“技术”各有所长,具体如下:

  MPEG-4是新一代全球多媒体标准,MPEG-4能够在各种带宽范围内提供专业质量的音频和视频流服务,是目前商用化程度最高的标准,同时在节目源基础方面占有先天优势。

  H.264由于采用了多项提高图像质量和增加压缩比的技术措施,比MPEG-4节约了50%的码率,具有较强的抗干扰性,容易获得稳定的图像。而压缩比则是视频传输过程中最重要的指标,也就是说,H.264在编码技术上的优势使它比MPEG-4更先进。

  AVS是我国第一个具有自主知识产权、达到国际先进水平的数字音视频编解码标准,可用于高清晰度数字电视、高清晰度激光视盘机、网络电视、视频通信等领域。与MPEG-4相比,其压缩效率明显提高,而与H.264相比,又减少了CABAC等实现难度大的技术,从而增强了可实现性。AVS对我国数字化音视频产业的发展具有基础意义。AVS最直接的产业化成果是未来10年我国需要的数亿颗解码芯片,最直接效益是AVS标准专利管理委员会只象征性地收取每台机顶盒1元人民币的专利费,可节省超过每年数十亿美元的专利费。为了降低IPTV网络运营成本,我国将力挺国产音视频标准AVS。

  中国IPTV视频编解码究竟采用何种标准,是MPEG-4、H.264还是AVS?各利益集团为此展开了博弈,具体如下:

  在产业链上,电信运营商有接入的优势,广播传媒集团有内容及政策的优势,双方都希望成为产业链上直接面对最终用户的关键一环,这就导致了两家争夺主导权,而技术标准正是争夺的重要领域之一。中国电信倾向H.264,认为该标准技术先进,代表未来的方向;而广电部门则看好MPEG-4,广电一方指出,MPEG-4目前已经技术成熟,并且成本较低,因此有效降低了IPTV的推广成本,是目前最有可能诞生成熟商业模式的技术标准。另外,因为MPEG-2能够很好地过渡到MPEG-4,此前,广电部门电视传输标准一直采用的是MPEG-2,甚至央视在开通数字高清晰电视的时候,也采用了MPEG-2。

  目前,中国网通也与中国电信观点一致。尽管中国网通研究院在试点城市选取了MPEG-4为IPTV视频编解码标准,但中国网通真正中意的IPTV标准也是H.264,而非现在的MPEG-4。

  虽然各方都希望标准尽快确定下来,但前景依然不很明朗。无疑,标准的统一和确定是各方博弈的结果。这个博弈的过程应该是合作大于竞争和冲突,会是一种妥协、融合的结果,因为IPTV是三网融合的产物,不可能由广电、电信或者其他利益集团单方面来确定标准。

  有关部门领导提出,IPTV选择标准将主要考虑几个方面的因素,包括先进性、开放性、低成本以及产业化基础等。AVS标准的问世让我国在IPTV标准选择方面具有更充分的选择空间。

  3.中国IPTV标准发展概况

  中国通信标准化协会(CCSA)IP与多媒体工作委员会IPTV特别工作组于2005年下半年成立,并启动了对IPTV标准的研究和制订工作。参加IPTV特别工作组的单位几乎包含了目前从事IPTV业务运营、开发和研究的国内外所有企业。

  2005年8月10日召开的IPTV特别任务组第一次会议提出了IPTV系列标准(第一版)应首先开展研究的7个项目。

  2005年12月召开的IP多媒体技术委员会对首次提交的六项IPTV标准草案公开进行了审查,此6项标准包括IPTV业务需求、IPTV业务系统总体要求、IPTV业务平台与内容平台接口、IPTV业务平台与机顶盒接口、IPTV的DSLAM设备要求以及IPTV机顶盒设备技术规范。

  2006年2月的IPTV特别任务组会议对今后IPTV标准体系的结构和主要内容进行了深入讨论,就若干关键研究方向的确定达成一致意见,并就如何参与国际电联的相关活动,及对今后国际IPTV标准制订达成一致意见,标志着国内的IPTV产业正在联合起来走向国际。

  2006年5月中旬,中国IPTV国家标准中的18项标准已经提交给信息产业部待批,除上述6项标准之外,还包括陆续增加的12项补充标准,这18项标准是今后中国IPTV国家标准的基础。这18个标准在信息产业部批准后将公之于世,但是具体的获批时间不得而知。在争论较为激烈的视频编解码IPTV国家标准上,国产标准AVS的呼声很高,但是此次报批的标准中没包含AVS。

  据知情人士透露,AVS工作组已向相关主管部门汇报AVS的工作进展,由于AVS是新研发的国产标准,还没有成熟的商用案例,技术上是否可行还需进行测试,因此,AVS将进行一系列测试。2006年6月国产音视频编解码标准AVS即将进行室内测试阶段,测试结果将会严重影响到两大电信运营商是否采用其作为IPTV标准的态度。

  三、手机电视标准发展概况

  谓手机电视,就是利用具有操作系统和视频功能的智能手机观看电视,手机电视业务的出现,是移动通信与广播电视行业彼此融合的结果。业界预测,手机电视将成为继家庭电视和电脑之后的第三块影像屏幕。手机电视业务有两种实现方式:一种是基于移动运营商的蜂窝无线网络,实现流媒体多点传送;另一种是利用数字多媒体广播(DMB),实现多点传送。其中,DMB技术又分为地面波DMB和卫星DMB,与3G移动流媒体技术共同构成了手机电视的三大技术。下面对这三种技术进行简要的介绍:

  1.地面波DMB

  地面波DMB目前业内关注比较多是欧洲标准DVB-H和韩国标准T-DMB。

  (1)DVB-H标准简介

  DVB-H标准全称为Digital Video Broadcasting Handheld,是欧洲DVB组织在推出数字电视传输的系列标准以后,为通过地面数字广播网络向便携/手持终端提供多媒体业务所制定的传输标准。

  DVB-H被认为是DVB-T标准的扩展应用,虽然它是一个传输标准,事实上注重于协议实现。系统前端由DVB-H封装机和DVB-H调制器构成,DVB-H封装机负责将IP数据封装成MPEG-2系统传输流,DVB-H调制器负责信道编码和调制;系统终端由DVB-H解调器和DVB-H终端构成,DVB-H解调器负责信道解调、解码,DVB-H终端负责相关业务显示、处理。

  DVB-H保有部分与DVB-T接收电路的兼容性,同时为了满足手持式装置接收的特性,如低功耗、高移动性、共通平台与网络切换服务不中断等要求,以保证在室内、户外、步行或行驶中的汽车上都能正常收看,做了不少技术改进。例如,为了降低功耗,DVB-H在耗电上的目标是将天线、电视调谐器和OFDM译码电路等的总耗电量控制在100mW以内;为提高电池的使用时间,终端周期性地关掉一部分接收电路以节省功耗;为了满足便携的需求,DVB终端的天线更小巧,移动更为灵活;传输系统能保证在各种移动速率下顺利接收DVB-H业务;系统具有很强的抗干扰能力,能提供足够的灵活性以满足不同传输带宽和信道带宽应用等。

  (2)T-DMB标准简介

  T-DMB是韩国推出的地面数字多媒体广播系统,从严格意义上讲,仍算是欧洲的国际标准。该标准建立在欧洲厂商开发的尤里卡147数字音频广播(DAB)系统的基础上,做了一些修改,以便向手机、PDA和便携电视等手持设备播送空中数字电视节目。

  T-DMB系统,包括1个DMB监视系统、2个视频编码器、视频网关和多路复用器,可以提供灵活的服务,包括视频广播、音频广播、单独的交通/新闻/天气频道。T-DMB利用ITU-T H.264对视频进行编码,利用MPEG-4 BSAC 对音频进行编码。然后利用MPEG-4同步层和MPEG-2传输流对视频、音频及额外的数据进行处理,有些基本模块与DVB-H相似。

  DVB-H和T-DMB两种标准相比,各有优劣,这里就不作具体比较了。

  2006年6月1日起,DAB(数字音频广播)标准正式成为中国广电行业推荐性标准,凡是有DAB基础的地方就可顺利发展DMB业务,韩国厂商主导的T-DMB标准在这场利益争夺战中暂时胜出。

  2.卫星DMB

  卫星DMB业务是将数字视频或音频信息通过DMB卫星进行广播,由移动电话或其他专门的终端实现移动接收,是一种可以在很宽广的地区充分满足在移动环境中视听广播电视这一个性化要求的极具竞争力的解决方案。

  卫星传输也属于无线传输方式,适合应用于手机电视业务。与地面微波传输和有线网络相比,可以适应更大范围的覆盖要求,不受地面网络的限制,具有传输节目量大,节目画质、音质更佳的特点,是一种高效的传输方式。

  卫星DMB的研发和试应用目前主要在韩国和日本展开。

  3.3G流媒体

  流媒体是指视频、声音等数据以实时传输协议承载,并以连续的流的形式从源端向目的端传输,在目的端接收到一定缓存数据后就可以播放出来的多媒体应用。流媒体技术应用到移动网络和终端上,称之为移动流媒体技术。目前,美国的Sprint、中国移动和中国联通采用这种方式。

  目前,我国的移动运营商主要通过2.5G或2.75G网络传输技术来播放手机电视节目,常规电视机每秒钟可以显示30帧画面,人的眼睛和大脑不会感觉到其中的停顿,但是受网络带宽的影响,目前,中国手机电视视频质量比较差,平均每秒只有3至5帧画面,手机电视在现有中国移动和中国联通的网络上都无法实现流畅的体验。另外,也由于CDMA2000-1X和GPRS技术的带宽有限,一旦使用手机电视业务的用户数量上升,网络就会发生拥塞。中国移动的GPRS能够提供的带宽只有30-40kbps,联通的CDMA2000-1X也仅能达到60-70kbps。而要在手机屏幕上展现较好的画质,需要128kbps以上稳定带宽。

  由于目前的带宽不如人意,手机电视业务在目前的网络条件和技术下,其试验意味远远大于实际效果,现在手机电视的内容模式和运营模式的探索主要是在为3G作准备。

  3G是英文3rd Generation的缩写,指第三代移动通信技术。3G的本质是将移动通信和多媒体通信这两种通信系统有机地结合起来,3G移动通信最高传输速率可达2Mbp,可用来传送MPEG-1/-2/-4压缩标准的图像和声音,能达到电视实时传输的效果,能在手机屏幕上展现很好的画质,手机电视作为移动视频通信较容易实现的一种应用必定会借助于3G网络的普及进入一个新的阶段。


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