IPTV解决方案

        全面支持H.264的IPTV系统,通过实际运营的考验,高性价比,便于运营商迅速部署IPTV业务

   IPTV即交互式网络电视,是一种利用宽带IP网,向用户提供影视节目在线观看的崭新业务。 IPTV是互联网的一种新的业务模式,同时也是传媒在互联网时代一种更灵活的发行手段。从2003年开始,国内外的IPTV领域飞速发展,新技术和新的运营理念不断产生。

  IPTV现在面临的问题
   当然,在IPTV推广过程中,一些技术和非技术因素正在制约着这个新业务的发展。现在的IPTV运营平台多以MPEG-2, MPEG-4等协议作为视频协议,带宽与图像质量矛盾突出,实现DVD质量需要占用的带宽太高,同时由于MPEG-2, MPEG-4所需码流较高,也使得IPTV运营的带宽、存储等成本居高不下。另外现有的IPTV多以PC作为收视终端,效果差且不符合传统的收视模式。
   针对这些问题,现在可以采用先进的H.264视频传输标准作为IPTV方案的传输标准,并对标准进行了相应的优化,使得IPTV运营商可以在500Kbps-1.5Mbps的带宽上提供VCD~DVD质量的电视节目,采用机顶盒作为IPTV的收视设备,符合用户的收视习惯。同时在业务模式上传视数码大力发展组播业务,使得在有限的带宽下可以承载更多的业务。

H.264协议优势
   国际电信联盟(ITU)在2003年7月正式通过了H.264视频压缩标准。H.264 代表了当前业界最先进的视频压缩技术,且具有以下无可比拟的优越性:

•  码率低:和 MPEG-2 等压缩技术相比,在同等图像质量下,采用 H.264 技术压缩后的数据量只有 MPEG-2 的 1/2~1/3 。在同等的还原图像质量的情况下,H.264要比MPEG-4节省50%以上的码率,显然, H.264 压缩技术的采用将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。
•  图像质量高: H.264 能提供连续、流畅的高质量图像。
•  容错能力强: H.264 提供了解决在不稳定网络环境下容易发生的丢包等错误的必要工具。
•  网络适应性强: H.264 提供了网络适应层, 使得 H.264 的文件能容易地在不同网络上传输。具备从电话应用到高端广播和存储应用的各种类型 .

 

H.264 技术的发展和特点

H.264 的标准发展和制定是由 ITU-T 和 ISO/IEC JTC1 组织经过多年发展而形成的。 ITU-T 和 ISO/IEC JTC1 是目前国际上制定视频编码标准的正式组织, H.26x 系列标准主要用于实时视频通信,比如视频会议、可视电话等; MPEG 系列标准主要用于视频存储 (DVD) 、视频广播和视频流媒体(如基于 Internet 、 DSL 的视频,无线视频等等)。除了联合开发 H.262/MPEG-2 标准外,大多数情况下,这两个组织独立制定相关标准。自 1997 年, ITU-T VCEG 与 ISO/IEC MPEG 再次合作,成立了 Joint Video Team (JVT) ,致力于开发新一代的视频编码标准 H.264 。 1998 年 1 月,开始草案征集; 1999 年 9 月,完成了第一个草案; 2001 年 5 月,制定了其测试模式 TML-8 ; 2002 年 6 月, JVT 第 5 次会议通过了 H.264 的 FCD 板; 2002 年 12 月, ITU-T 在日本的会议上正式通过了 H.264 标准,并于 2003 年 5 月正式公布了该标准。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/AVC 的主要目标就是提高编码效率和提高网络适应性。在相同的图象质量下, H.264/AVC 的算法比以前的标准如 ITU-T REC.H.263 和 ISO/IEC JTC 1 MPEG-4 的码流都大为降低。

H.264 技术是在 MPEG 技术的基础上,增加帧内预测和去块滤波,并采用小块进行运动补偿和多帧运动矢量预测等方面对图像质量进行多方位的处理,达到了有效的图像压缩和还原效果。 H.264 的基本算法实现如下图所示:

如图,  H.264 在帧内编码 I 画面中,加入了帧内预测编码技术,即在解码时 在给定帧中充分利用相邻宏块的空间相关性, 用周围数据的差分值来重构画面。不同部分的差分值总比不进行帧内预测的原始值要少,在 对预测值与实际值的差值进行编码后,相对于直接对该帧编码而言,就可以大大减小码率。

在运动预测块中采用了全面预测技术, 在 H.264 的预测模式中,一个宏块( MB )可划分成 7 种不同模式的尺寸 ,以便找到更多的静态部分,从而得到真正的运动矢量部分,使运动细节的编码量得到有效的控制。而 小块模式的运动补偿也为运动详细信息的处理提高了性能,减少了方块效应,提高了图像的质量。同时 在帧缓存中存有多个刚刚编码好的参数帧,在进行运动预测时,可以从其中选择一个给出更好的编码效果的作为参数帧,并指出是哪个帧被用于预测,这样就可获得比只用上一个刚编码好的帧作为预测帧的更好的编码效果。 从而可以改善视频图像质量。

在 H.264 中采用 1/4 像素甚至 1/8 像素的运动估计。即真正的运动矢量的位移可能是以 1/4 甚至 1/8 像素为基本单位的。显然,运动矢量位移的精度越高,则帧间剩余误差越小,传输码率越低,即压缩比越高。在 H.264 中采用了 6 阶 FIR 滤波器的内插获得 1/2 像素位置的值。当 1/2 像素值获得后, 1/4 像素值可通过线性内插获得,对于 4:1:1 的视频格式,亮度信号的 1/4 像素精度对应于色度部分的 1/8 像素的运动矢量,因此需要对色度信号进行 1/8 像素的内插运算。

H.264 采用全面运动预测和 I 画面帧内预测后,编码量得到削减,但运算处理量增大。为此,算法中将 DCT 变换改成近似的整数变换,使运算量 和复杂度 减少, 有利于向定点 DSP 移植。

而去块滤波器的作用就是对预测环路中的水平和垂直块边缘进行滤波,在确认是反差较大的边缘后就不做处理,从而大大减少了方块效应。

熵编码采用了两种不同的熵编码方法: 内容自适应可变长度码( CAVLC )和内容自适应二进制算法编码( CABAC ), 应用于不同的码率,使编码效率和效果达到最佳。

    权威机构对 H.264 的编码性能进行了如下的测试: H.264 与 MPEG-4 、 H.263++ 编码性能对比采用了以下 6 个测试速率: 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 。测试结果标明, H.264 具有比 MPEG 和 H.263++ 更优秀的 PSNR 性能。 H.264 的 PSNR 比 MPEG-4 平均要高 2dB ,比 H.263++ 平均要高 3dB 。

IPTV解决方案主要特点
   ·采用机顶盒作为IPTV的前端,保证了收视质量和优越的用户体验,同时在很大程度上解决了非法访问的问题
   ·充分发挥H.264标准的潜力,使得在有限的带宽下实现最好的视觉效果,极大的降低运营成本
   ·使得运营商可以迅速搭建整个IPTV系统
   ·机顶盒产品采用DSP的架构,在性能价格比、易用性和扩展性之间找到了最佳平衡
   ·整套方案通过了实际运营的考验

主要应用领域
互联网电视台
   互联网电视台是以宽带网络为载体,以音视频节目为内容,为宽带用户在电视上收看多个
频道电视节目为业务。频道的组成可以是实时采集播出的直播频道,也可以是各具特色的自组频道。IPTV 解决方案支持直播频道,其是通过对外来的视频源的实时采集、录制并实时向所有用户进行直播来实现;也支持自组频道,这种频道的实现方式是对已录制的节目进行转码和制作,并在相应的时段向用户播出;对已播出的节目,用户还可通过点播方式收看节目。

宽带视频点播(VOD)
   视频点播(VOD)即交互式多媒体视频点播,其是宽带网络中最具代表性的应用,它利用了宽带互联网络和视频技术的优势,彻底改变了过去收看节目的被动方式,实现了视频节目的按需收看和任意播放,为用户提供实时、交互、按需点播业务。与传统的电视相比,VOD业务实现了"想看什么就看什么,想什么时候看就什么时候看",加强了交互性,增加了用户与节目之间的交流。

企业视频资讯平台
   政府和企事业单位可以利用传视IPTV 解决方案建设内部的全国性或地域性的音视频媒体资讯发布平台。政府和企事业单位可以在此平台上发布各类视频信息,网内用户可利用IP电视机顶盒在相应栏目及时收看信息。

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