視頻與圖像的傳輸已經(jīng)成為衛(wèi)星通信中的最重要業(yè)務。作為全球領先的數(shù)字電視及視頻通信解決方案專家,北京數(shù)碼視訊科技股份有限公司多年前就開始關注與研發(fā)能用于衛(wèi)星通信的視頻產(chǎn)品。
視頻高清化、終端設備移動化是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的兩大趨勢,高清視頻在衛(wèi)星網(wǎng)絡中的傳輸一直面臨帶寬占用高、信號傳輸不穩(wěn)定、視頻質(zhì)量低、應用方式單一等問題,極大的限制了衛(wèi)星通信系統(tǒng)產(chǎn)品的發(fā)展。為解決以上問題,數(shù)碼視訊推出了基于H.264/H.265格式的高清視頻編解碼器,結(jié)合4G視頻傳輸技術(shù)和視頻識別技術(shù),組成了包括終端編解碼、衛(wèi)星/4G網(wǎng)絡傳輸、前端智能應用的衛(wèi)星通信系統(tǒng)整體解決方案。
高清視頻在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的應用前景廣闊,但高清視頻的帶寬占用率高、斷路恢復時間長、穩(wěn)定性差等問題,嚴重制約了其在衛(wèi)星通信中的應用。
數(shù)碼視訊根植廣電行業(yè)多年,為衛(wèi)星通信系統(tǒng)提供廣電級的視頻業(yè)務也是其一直關注的重點。通過研發(fā)高質(zhì)量高壓縮比的視頻編解碼技術(shù)使得高清視頻可以為新一代的衛(wèi)星通信系統(tǒng)服務,目前數(shù)碼視訊的移動編解碼設備均支持H.264/H.265編解碼格式。
圖1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)整體解決方案
H.264是ITU-T和ISO聯(lián)合研究制定的編碼效率高、網(wǎng)絡適應性強的最新數(shù)字視頻編碼國際標準。H.264是面向高清視頻傳輸相關應用的編碼標準,它能以低比特率在不同網(wǎng)絡上實時傳輸高質(zhì)量視頻流。H.264定義了經(jīng)過編碼的視頻比特流的句法和解碼該比特流的方法,而不是明確詳細地定義一個編解碼器,在編解碼器的實現(xiàn)上具有相當大的靈活性。目前H.264編碼技術(shù)已經(jīng)相當成熟,各個機構(gòu)的研究方向現(xiàn)在主要集中在兩個方面:一是對H.264編碼算法軟件的優(yōu)化,進一步的提高編碼壓縮率;一方面是對編解碼硬件的優(yōu)化,提高編解碼的速度。數(shù)碼視訊結(jié)合衛(wèi)星通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡特點,在已有的成熟的H.264編碼技術(shù)基礎上,在軟硬件兩方面同時對H.264編碼技術(shù)做進一步的優(yōu)化處理,在滿足高質(zhì)量高壓縮率編碼的前提下,針對衛(wèi)星信道視頻傳輸?shù)奶攸c做了多種優(yōu)化,擁有多種誤碼處理機制,有效提高了高清視頻H.264編碼格式的碼流在衛(wèi)星通信網(wǎng)絡下的傳輸質(zhì)量。
圖2 4G視頻傳輸網(wǎng)絡示意圖
H.265是ITU-T VCEG 繼H.264之后所制定的新的視頻編碼標準,在有限帶寬下可以傳輸更高質(zhì)量的網(wǎng)絡視頻,僅需原先的一半帶寬即可播放相同質(zhì)量的視頻。H.265標準圍繞著現(xiàn)有的視頻編碼標準H.264,保留原來的某些技術(shù),同時對一些相關的技術(shù)加以改進。H.265/HEVC的編碼架構(gòu)大致上和H.264/AVC的架構(gòu)相似,主要也包含,幀內(nèi)預測、幀間預測、轉(zhuǎn)換、量化、去區(qū)塊濾波器、熵編碼等模塊,但在HEVC編碼架構(gòu)中,整體被分為了三個基本單位,分別是:編碼單位、預測單位和轉(zhuǎn)換單位。新技術(shù)使用先進的技術(shù)用以改善碼流、編碼質(zhì)量、延時和算法復雜度之間的關系,達到最優(yōu)化設置。具體的研究內(nèi)容包括:提高壓縮效率、提高魯棒性和錯誤恢復能力、減少實時的時延、減少信道獲取時間和隨機接入時延、降低復雜度等。
比起H.264/AVC,H.265/HEVC提供了更多不同的工具來降低碼率,以編碼單位來說,H.264中每個宏塊大小都是固定的16x16像素,而H.265的編碼單位可以選擇從最小的8x8到最大的64x64。H.264由于算法優(yōu)化,可以低于1Mbps的速度實現(xiàn)標清數(shù)字圖像傳送;H.265則可以實現(xiàn)利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P(分辨率1280*720)普通高清音視頻傳送。
數(shù)碼視訊的高清編解碼設備目前全面支持H.265格式編碼技術(shù),能夠?qū)⒁曨l編碼碼率降低至H.264格式的一半,能夠在相同的高清分辨率下,采用最低的碼率傳輸視頻,有效地節(jié)省衛(wèi)星、4G、無線等傳輸網(wǎng)絡的帶寬資源。
真正可以實際應用在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中的高清視頻編碼技術(shù)必須具有其有效的優(yōu)化處理單元。數(shù)碼視訊的H.264/H.265高清編解碼設備在技術(shù)上做了碼流結(jié)構(gòu)優(yōu)化、多種誤碼處理機制、畫面平滑切換算法、抗丟包機制等處理,能夠在相同的高清分辨率下,采用最低的碼率傳輸視頻,有效地節(jié)省衛(wèi)星傳輸?shù)木W(wǎng)絡資源。同時采用特有的壓縮算法,在保證低碼率的同時不犧牲視頻質(zhì)量。
如今,數(shù)碼視訊針對衛(wèi)星通信領域特別推出了無線全高清視音頻編解碼器,具有六大優(yōu)勢:全高清,采用數(shù)碼視訊特有的編解碼算法,提供廣播級高清視頻質(zhì)量;低碼率,支持H.264/H.265編碼格式,采用同質(zhì)量下超低的傳輸碼率,帶來優(yōu)質(zhì)的高清畫面效果;雙碼流,采用嵌入式雙碼流視頻方案,根據(jù)網(wǎng)絡帶寬情況自動實時切換高標清視頻傳輸?shù)墓δ?;低延時,采用領先的超低延時處理技術(shù),精確同步現(xiàn)場圖像;全網(wǎng)絡,全面適應衛(wèi)星、3G/4G、微波等移動無線通信網(wǎng)絡;多形態(tài),采用可擴展3G/LTE等無線模塊,形成專用視頻板卡或便攜終端。
隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務需求的發(fā)展,第四代移動通信技術(shù)開始興起,與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比,4G通信技術(shù)最明顯的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)通信速度。4G技術(shù)支持100Mbps~150Mbps的下行網(wǎng)絡帶寬,也就是4G移動終端可以達到最大12.5MB/s~18.75MB/s的下行速度。4G通信因為超高的數(shù)據(jù)傳輸速度,為高清視頻的無線傳輸提供了良好的基礎。
4G高速信號傳輸技術(shù)可以覆蓋室內(nèi)和地下等多種應用場景,是對衛(wèi)星通信系統(tǒng)的重要補充,多樣化的網(wǎng)絡信道傳輸能力擴展了衛(wèi)星通信系統(tǒng)的應用范圍。目前4G通信網(wǎng)絡正在中國大陸快速推廣中,相對于3G時代大大提高的網(wǎng)絡速度滿足了高清視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>