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科普:一分钟看懂卫星节目的符码率、前向纠错与转发器带宽

单车少年1年前 (2020-10-08)大杂烩139


src=http___dingyue.ws.126.net_2019_1227_e69b1973j00q35jl801kec001jk0111m.jpg&refer=http___dingyue.ws.126_看图王.jpg节目提供商要通过卫星传输节目,就必须租用卫星上的转发器,租用转发器是以带宽为单位的,而在模拟卫星节目时代,一个模拟节目就要占用一个转发器,所以最少一次要租用一个转发器,为了节约费用,虽然在模拟节目时代,但也有两套节目合租一个转发器的,如当时的云南台和贵州台,西藏台和明珠台,都是合租一个转发器,但只能采用分时段播出。

  在数字节目时代,则大不相同,一个节目经数字压缩后仅占用很小的带宽,在数字卫星电视系统的信号传输过程中,希望将节目源全数字编码的电视信号原始总码率在高带宽的通道内无损耗传输,这样所接收的卫星信号是最完美的,但这种高带宽、非压缩的传输必然付出高昂的成本代价,先看一下图像信号在没有压缩前的码流。

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显然,对于普通标清图像信号,如果使用8bit量化,可以算出对标准逐行倒相(PAL)制电视信号进行采样后的4:2:2采样格式图像总码流为165. 888Mbit/s。若采用4:2:0采样格式,图像码流也高达124. 416Mbit/s。而对于1920×1080i/50Hz高清格式图像,如果使用8bit采样,采样后的4:2:2采样格式图像总码流为829. 44Mbit/s,即使采用4:2:0采样格式,图像码流也高达622. 08Mbit/s。

  显然,无论对于普通标清还是高清图像信号,在没有压缩前的码流,其数据量之大是多么惊人!一套节目将占用多大的带宽,即使采用目前最大的72MHz带宽的转发器都难以传送一套节目,显然这无论从经济上还是市场上都使数字卫星电视失去了存在的价值,因此只有通过数字化压缩编码技术实现在有限的带宽通道内传输更多的节目信息和数据信息,通过MPEG-2或MPEG一4e音视频(信源)压缩编码处理技术,可以将标清电视图像码流降到3 - 8Mbit/s(一般使用5—6Mbit/s的码率),可以将高清电视图像码流降到20Mbit/s左右( 15 - 22Mbit/s);这样一来,即使36MHz带宽的辖发器也可以传输多套标清电视节目、两套高清电视节目,这让数字卫星电视的意义就真正体现出来了,保证了在基本不降低信号质量的同时,实现多路数字电视信号传输。

  视频编码技术主要功能是完成图像的压缩,视频编码的主要依据有两个:一是根据电视图像的相关性,对一幅图像而言,图像的相关性表现为一幅图像中的某一部分就是另一部分的“子图形”,对运动图像而言,图像的相关性表现为上一幅图像的内容与下一幅图像内容完全相同或者相当于下一幅图像的部分“子图形”,如果在发送信号时,只需对相关部分的“子图形”用一个“代码”传送,由于传送“代码”要比传送“子图形”效率高很多,所以传的码率就少多了,与原始码率相比,就将图像信号压缩了很多,显示时的解码也只需把内容从“子图形”中取出即可;二是根据人眼的视觉特性,由于人眼对原始图像各处敏感度不同,进行选择性的“取”、“舍”,对不敏感的无关紧要的信息适当“舍”去,人眼也可能觉察不到;相反,对人眼比较敏感的信息,则尽可能留下。这就是MPEG图像压缩的基本原理。

  在接收卫视节目的实践中,可能会发现不同卫视节目的图像质量会有差别,或者某一个下行(频点)的节目容易接收,另一个频点的节目按收就较难,既然数字编码压缩技术实现了一个转发传输多套节目的目的,那么有人可能要问,一个转发器上究竟安排多少节目、采用几个频点才能既保证图像,又提高利用效率呢?这就涉及节目信源编码压缩后的码流和转发器带宽的关系,根据图1.9所示的卫星广播电视信号上行信号处理流程,节目信源编码压缩后的码流MPEC-2为活动图像压缩标准-2,是适用于广播电视的国际标准;MPEC-4为活动图像压缩标准-4,是适用于多媒体通信的国际标准。


来源:卫星参数网

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