IPTV解決方案

        全面支持H.264的IPTV系統,通過實際運營的考驗,高性價比,便於運營商迅速部署IPTV業務

   IPTV即交互式網絡電視,是一種利用寬帶IP網,向用戶提供影視節目在線觀看的嶄新業務。 IPTV是互聯網的一種新的業務模式,同時也是傳媒在互聯網時代一種更靈活的發行手段。從2003年開始,國內外的IPTV領域飛速發展,新技術和新的運營理念不斷產生。

  IPTV現在面臨的問題
   當然,在IPTV推廣過程中,一些技術和非技術因素正在制約着這個新業務的發展。現在的IPTV運營平臺多以MPEG-2, MPEG-4等協議作爲視頻協議,帶寬與圖像質量矛盾突出,實現DVD質量需要佔用的帶寬太高,同時由於MPEG-2, MPEG-4所需碼流較高,也使得IPTV運營的帶寬、存儲等成本居高不下。另外現有的IPTV多以PC作爲收視終端,效果差且不符合傳統的收視模式。
   針對這些問題,現在可以採用先進的H.264視頻傳輸標準作爲IPTV方案的傳輸標準,並對標準進行了相應的優化,使得IPTV運營商可以在500Kbps-1.5Mbps的帶寬上提供VCD~DVD質量的電視節目,採用機頂盒作爲IPTV的收視設備,符合用戶的收視習慣。同時在業務模式上傳視數碼大力發展組播業務,使得在有限的帶寬下可以承載更多的業務。

H.264協議優勢
   國際電信聯盟(ITU)在2003年7月正式通過了H.264視頻壓縮標準。H.264 代表了當前業界最先進的視頻壓縮技術,且具有以下無可比擬的優越性:

•  碼率低:和 MPEG-2 等壓縮技術相比,在同等圖像質量下,採用 H.264 技術壓縮後的數據量只有 MPEG-2 的 1/2~1/3 。在同等的還原圖像質量的情況下,H.264要比MPEG-4節省50%以上的碼率,顯然, H.264 壓縮技術的採用將大大節省用戶的下載時間和數據流量收費。
•  圖像質量高: H.264 能提供連續、流暢的高質量圖像。
•  容錯能力強: H.264 提供瞭解決在不穩定網絡環境下容易發生的丟包等錯誤的必要工具。
•  網絡適應性強: H.264 提供了網絡適應層, 使得 H.264 的文件能容易地在不同網絡上傳輸。具備從電話應用到高端廣播和存儲應用的各種類型 .

 

H.264 技術的發展和特點

H.264 的標準發展和制定是由 ITU-T 和 ISO/IEC JTC1 組織經過多年發展而形成的。 ITU-T 和 ISO/IEC JTC1 是目前國際上制定視頻編碼標準的正式組織, H.26x 系列標準主要用於實時視頻通信,比如視頻會議、可視電話等; MPEG 系列標準主要用於視頻存儲 (DVD) 、視頻廣播和視頻流媒體(如基於 Internet 、 DSL 的視頻,無線視頻等等)。除了聯合開發 H.262/MPEG-2 標準外,大多數情況下,這兩個組織獨立制定相關標準。自 1997 年, ITU-T VCEG 與 ISO/IEC MPEG 再次合作,成立了 Joint Video Team (JVT) ,致力於開發新一代的視頻編碼標準 H.264 。 1998 年 1 月,開始草案徵集; 1999 年 9 月,完成了第一個草案; 2001 年 5 月,制定了其測試模式 TML-8 ; 2002 年 6 月, JVT 第 5 次會議通過了 H.264 的 FCD 板; 2002 年 12 月, ITU-T 在日本的會議上正式通過了 H.264 標準,並於 2003 年 5 月正式公佈了該標準。國際電信聯盟將該系統命名爲 H.264/AVC ,國際標準化組織和國際電工委員會將其稱爲 14496-10/MPEG-4 AVC 。 H.264/AVC 的主要目標就是提高編碼效率和提高網絡適應性。在相同的圖象質量下, H.264/AVC 的算法比以前的標準如 ITU-T REC.H.263 和 ISO/IEC JTC 1 MPEG-4 的碼流都大爲降低。

H.264 技術是在 MPEG 技術的基礎上,增加幀內預測和去塊濾波,並採用小塊進行運動補償和多幀運動矢量預測等方面對圖像質量進行多方位的處理,達到了有效的圖像壓縮和還原效果。 H.264 的基本算法實現如下圖所示:

如圖,  H.264 在幀內編碼 I 畫面中,加入了幀內預測編碼技術,即在解碼時 在給定幀中充分利用相鄰宏塊的空間相關性, 用周圍數據的差分值來重構畫面。不同部分的差分值總比不進行幀內預測的原始值要少,在 對預測值與實際值的差值進行編碼後,相對於直接對該幀編碼而言,就可以大大減小碼率。

在運動預測塊中採用了全面預測技術, 在 H.264 的預測模式中,一個宏塊( MB )可劃分成 7 種不同模式的尺寸 ,以便找到更多的靜態部分,從而得到真正的運動矢量部分,使運動細節的編碼量得到有效的控制。而 小塊模式的運動補償也爲運動詳細信息的處理提高了性能,減少了方塊效應,提高了圖像的質量。同時 在幀緩存中存有多個剛剛編碼好的參數幀,在進行運動預測時,可以從其中選擇一個給出更好的編碼效果的作爲參數幀,並指出是哪個幀被用於預測,這樣就可獲得比只用上一個剛編碼好的幀作爲預測幀的更好的編碼效果。 從而可以改善視頻圖像質量。

在 H.264 中採用 1/4 像素甚至 1/8 像素的運動估計。即真正的運動矢量的位移可能是以 1/4 甚至 1/8 像素爲基本單位的。顯然,運動矢量位移的精度越高,則幀間剩餘誤差越小,傳輸碼率越低,即壓縮比越高。在 H.264 中採用了 6 階 FIR 濾波器的內插獲得 1/2 像素位置的值。當 1/2 像素值獲得後, 1/4 像素值可通過線性內插獲得,對於 4:1:1 的視頻格式,亮度信號的 1/4 像素精度對應於色度部分的 1/8 像素的運動矢量,因此需要對色度信號進行 1/8 像素的內插運算。

H.264 採用全面運動預測和 I 畫面幀內預測後,編碼量得到削減,但運算處理量增大。爲此,算法中將 DCT 變換改成近似的整數變換,使運算量 和複雜度 減少, 有利於向定點 DSP 移植。

而去塊濾波器的作用就是對預測環路中的水平和垂直塊邊緣進行濾波,在確認是反差較大的邊緣後就不做處理,從而大大減少了方塊效應。

熵編碼採用了兩種不同的熵編碼方法: 內容自適應可變長度碼( CAVLC )和內容自適應二進制算法編碼( CABAC ), 應用於不同的碼率,使編碼效率和效果達到最佳。

    權威機構對 H.264 的編碼性能進行了如下的測試: H.264 與 MPEG-4 、 H.263++ 編碼性能對比採用了以下 6 個測試速率: 32kbit/s 、 10F/s 和 QCIF ; 64kbit/s 、 15F/s 和 QCIF ; 128kbit/s 、 15F/s 和 CIF ; 256kbit/s 、 15F/s 和 QCIF ; 512kbit/s 、 30F/s 和 CIF ; 1024kbit/s 、 30F/s 和 CIF 。測試結果標明, H.264 具有比 MPEG 和 H.263++ 更優秀的 PSNR 性能。 H.264 的 PSNR 比 MPEG-4 平均要高 2dB ,比 H.263++ 平均要高 3dB 。

IPTV解決方案主要特點
   ·採用機頂盒作爲IPTV的前端,保證了收視質量和優越的用戶體驗,同時在很大程度上解決了非法訪問的問題
   ·充分發揮H.264標準的潛力,使得在有限的帶寬下實現最好的視覺效果,極大的降低運營成本
   ·使得運營商可以迅速搭建整個IPTV系統
   ·機頂盒產品採用DSP的架構,在性能價格比、易用性和擴展性之間找到了最佳平衡
   ·整套方案通過了實際運營的考驗

主要應用領域
互聯網電視臺
   互聯網電視臺是以寬帶網絡爲載體,以音視頻節目爲內容,爲寬帶用戶在電視上收看多個
頻道電視節目爲業務。頻道的組成可以是實時採集播出的直播頻道,也可以是各具特色的自組頻道。IPTV 解決方案支持直播頻道,其是通過對外來的視頻源的實時採集、錄製並實時向所有用戶進行直播來實現;也支持自組頻道,這種頻道的實現方式是對已錄製的節目進行轉碼和製作,並在相應的時段向用戶播出;對已播出的節目,用戶還可通過點播方式收看節目。

寬帶視頻點播(VOD)
   視頻點播(VOD)即交互式多媒體視頻點播,其是寬帶網絡中最具代表性的應用,它利用了寬帶互聯網絡和視頻技術的優勢,徹底改變了過去收看節目的被動方式,實現了視頻節目的按需收看和任意播放,爲用戶提供實時、交互、按需點播業務。與傳統的電視相比,VOD業務實現了"想看什麼就看什麼,想什麼時候看就什麼時候看",加強了交互性,增加了用戶與節目之間的交流。

企業視頻資訊平臺
   政府和企事業單位可以利用傳視IPTV 解決方案建設內部的全國性或地域性的音視頻媒體資訊發佈平臺。政府和企事業單位可以在此平臺上發佈各類視頻信息,網內用戶可利用IP電視機頂盒在相應欄目及時收看信息。

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