（系统分析与集成专业论文）基于avs的数字电视系统及其相关技术研究.pdf

牛东师范大学博士学位论文 论文摘要 数字电视自诞生以来一直高速发展，目前已经成为高新技术产业的一个竟争重 点。我国也在大力推广数字电视，相继试行了佛山、青岛和杭州等模式，近期又将 实施数字电视卫星直播战略。这使我们国家数字电视产业发展面临着机遇和挑战。 整个数字电视系统的核心内容包括信源压缩编解码、信道编解码和终端接收与 显示。在信源端，已有数字电视系统通常采用m p e g 一2 ，但该标准并不适合我国的 新一代数字电视。一方面随着技术进步，m p e g 2 标准日益显得效率低下，已经难 以满足需要；另一方面它收取的专利费也成为巨大的障碍。近些年，第二代数字音 视频编码标准发展迅速，国际上已经出现了m p e g 一4 和h 2 6 4 a v c 等标准，国内也 相应制定了a v s 标准。 a v s 是我国自主开发的数字音视频编码标准，以我国的创新技术和国外部分公 开技术为核心，具有完整的自主知识产权。相比其它国际标准具有许多优越性：编 码效率高，比m p e g 一2 高2 3 倍，与h 2 6 4 a v c 相当；技术方案简洁，实现复杂 度低；采用简单的一站式许可策略，解决了其它标准的专利问题。这些优点使它成 为我国新一代数字电视解决方案的上佳选择。 在已有的数字电视推广模式中，信道部分采用比较成熟的d v b 信道编解码技 术。丽在接收终端采用了机器合一，即把条件接收系统集成在机顶盒里，由运营商 在推广数字电视时捆绑经营。这种模式具有很多缺点，导致了市场分割和地方垄断。 故“机旨分离”方案应运而生，可以克服上述缺陷，但仍不能彻底解决所有问题。 鉴于上述提出的问题和已经具备的技术条件，本文研究了新一代基于a v s 数 字电视系统，围绕数字电视系统的核心模块进行深入研究，并v a i n 架构设计了针 对数字电视卫星直播系统的具体解决方案，本文研究内容主要集中在以下几个方面： 在编码端提出一种基于增强像素域的由m p e g 2 到a v s 转码方法，可有效缓解 节目源的匮乏。该方法首先进行m p e g 一2 解码，然后再重新采用a v s 进行编码，但 在a v s 编码过程中会尽量利用输入m p e g 2 码流中的视频序列头、宏块编码模式和 运动矢量等编码信息来提高编码速度。这样既可保证转码质量，又能提高转码速度， 同时降低了转码器的实现复杂性。此外，还分析了转码过程中的失真累加，推导出 华东师范大学博士学位论文 一个经验公式来估算转码后相对于原始序列的噪声叠加。 本文比较了a v s 和m p e g 一2 在系统层的差异，提出了具体的a v s 节目流和传 输流的复用策略，实验证明使用作者方案的音视频同步效果良好。此外，还在现有 的m p e g 2 系统层平台上给出了一种简单的a v s 复用方法，可在m p e g 一2 系统层 上直接采用a v s 替代m p e g 2 ，避免了因a v s 数字电视传输系统设备升级而造成 的浪费。 在接收端，机卡分离已经成为终端接收的发展方向，给数字电视系统的各方均 带来益处。本文借鉴这种分离的思想，进一步提出了“机道分离”的数字电视终端 接收系统。它将信道解码部分独立出来，做成“道”，而将信源解码部分做成“机”， 使整个接收系统的组合更加灵活。并在p c m c i a 大卡平台上，设计了一种具体的机 道分离实现方案，将p c m c i a 大卡中的1 6 b i tp cb u s 数据总线拓展为c a r d b u s 总 线，作为信道接收卡和主机之间总线接口。该方案既兼容原来的系统，可大幅提高 系统的传输速率。 基于研究成果，作者搭建了一套基于a v s 的数字电视卫星直播系统。该系统 集成了前面的研究成果，并根据每一部分的实际情况选择了合理的软硬件实现平台。 目前已经接入卫星系统中，运行结果表明该系统稳定可靠。在文章的最后，对此进 行了详细描述。 由上可见，本文研究内容几乎涵盖了数字电视卫星直播系统的每个主要环节， 在现有m p e g - 2 系统上直接替换相应模块即可搭建基于a v s 的数字电视卫星直播系 统，具有成本低，容易推广的优点，可为将来的实际系统提供有效的参考。 关键词：数字电视，a v s ，转码器，系统层，机道分离，卫星直播系统 望查塑璺查堂壁主堂垡丝苎 一一一 a b s t r a c t t h ed i g i t a lt e l e v i s i o n ( d t v ) h a sb e e nd e v e l o p i n gr a p i d l ys i n c ei t se m e r g e n c y n o w i th a sb e c o m eo n ec o m p e t i t i o ne m p h a s i so fh i 曲t e c h n o l o g y o u rc o u n t r ya l s o p o p u l a r i z e sd i g i t a lt e l e v l s i o n ，a n dt r i e s o u tt h ef o u s h a n 、q t n g d a oa n dh a n g z h o u p a t t e r n s t h ed i g i t a lt e l e v i s i o ns a t e l l i t el i v i n gb r o a d c a s t i n gw i l lb ec a r r i e do u ti nt h en e a r f u t u r e a l lo ft h e s ed e v e l o p m e n t sb r i n go p p o r t u n i t ya n dc h a l l e n g ef o ro u rd t vi n d u s t r y t h ed t vs y s t e mm a i n l yi n c l u d e ss o u r c ec o m p r e s s i o nc o d i n g , c h a n n e lc o d i n g 、 t e m a i n a ir e c e i v e ra n dd i s p l a y t h ee x i s t e dd t vs y s t e m su s u a l l ya d o p tm p e g - 2a si t s s o u r c ec o d e cs t a n d a r d b u tt h i ss t a n d a r dd o e s n ts u i tt h en e wg e n e r a t i o nd i g i t a lt e l e v i s i o n o f o u rc o u n t r y o nt h eo n eh a n dt h el o w e re f f i c i e n c yo f m p e g 一2h a r d l ys a t i s f yt h ea c t u a l r e q u i r e m e n t s o nt h eo t h e rh a n di t sp a t e n tc h a r g ea l s op r e v e n t si t sb e i n ga d o p t e d t h e s e c o n d - g e n e r a t i o n a u d i ov i d e oc o d i n gs t a n d a r d sg r o wr a p i d l y , f o re x a m p l et h e i n t e m a t i o n a lm p e g 一4a n dh 2 6 4 a v ca n do u rn a t i o n a la v s a v si sad i g i t a la u d i o - v i d e oc o d i n gs t a n d a r dc o m p l e t e l ye x p l o i t e db yo u rc o u n t r y b e c a u s ei t sk e r n e li s c o m p o s e do fo u ri n n o v a t i o nt e c h n o l o 百e sa n ds o m ep u b l i c t e c h n o l o g i e s ，s oo u rn a t i o no w n si t si n t e g r a t e di n d e p e n d e n tk n o w l e d g ep r o p e r t yr i g h t i t h a s m a n ya d v a n t a g e si nc o m p a r i s o nw i t ho t h e ri n t e r n a t i o n a ls t a n d a r d s ，f o re x a m p l ei t s c o m p r e s s i o ne f f i c i e n c yi sh i g h e rt h a nm p e g 2b y2 - 3t i m e sa n ds i m i l a rt oh 2 6 4 a v c ； i t sc o m p l e x i t yi sm u c hl o w e rt h a nh 2 6 4 a v c ；t h es i m p l eo n e s t a t i o np e r m i s s i o np o l i c y i sa d o p t e dt os o l v et h er o y a l t yf e e a l lo ft h e mm a k ea v st u r ni n t ot h eb e s tc a n d i d a t eo f o u rn a t i o n a ln e w g e n e r a t i o nd i g i t a lt e l e v i s i o n t h ec h a n n e lp a r to fa b o v es p e a dp a t t e r n sa d o p t sd v bc h a n n e lt e d h n i q u e s a n dt h e r e c e i v e rt e r m i n a l su s u a l l yi n t e g r a t ec o n d i t i o n a la c c e s ss y s t e mw i t hh o s tc o m p u t e r , w h i c h a r eb i n d e dt ob em a n a g e it h i sm a yc a u s et h es e p a r a t i o no fm a r k e ta n dl o c a lm o n o p o l g s o t h e “s e p a r a t i o n o fm a c h i n ea n dc a r d ”s c h e m ee m e r g e s i tc a ns o l v et h ea b o v e q u e s t i o n s ，y e tc a n td e a lw i t ha 1 1 w h e r e a ss o m eq u e s t i o n ss t i l le x i s ta n ds o m e t e c h n i q f i e s c a ns o l v et h e m ，a n e w g e n e r a t i o nd t vs y s t e mb a s e do na v si sd e v e l o p e di nt h i sd i s s e r t a t i o n t h ec o r e m o d u l e so ft h ed t vt r a n s m i s s i o ns y s t e ma r ed e e p l yr e s e a r c h e d ，a n dt h es c h e m eo f s a t e l l i t ed t vs y s t e mi sf u r t h e rp r o p o s e d t h em a j o rw o r k so ft h i sd i s s e r t a t i o na r ea s 华东师范大学| 学士学位论文 f o l l o w s ： a ne n h a n c e dp i x e ld o m a i nt r a n s c o d e rf r o mm p e g 一2t oa v si sd e s i g n e dt oa d dt h e n u m b e ro fp r o g r a m s t h eb i ts t r e a mo fm p e g 一2i sf i r s td e c o d e d ，a n dt h e nt h e r e c o n s t r u c t e dp i c t u r er e n e w st ob ee n c o d e da c c o r d i n gt oa v ss t a n d a r d b u ts o m ec o d e d e l e m e n t so fm p e g 一2 ，s u c ha ss e q u e n c eh e a d e r , m a c r o b l o c km o d ea n dm o t i o nv e c t o r s ， m a yb er e u s e di nt h ep r o c e s so fa v se n c o d i n ga n da v o i db e i n ge n c o d e da g a i n t h i s m e t h o dc a r lr e d u c ec o m p u t a t i o nb u r d e na n di n c r e a s et r a n s c o d i n gs p e e d ，w h i l ea c h i e v i n g h i g hv i s u a lq u a l i t y f u r t h e r m o r et h ed i s t o r t i o na c c u m u l a t i o no ft r a n s c o d e ri sa n a l y z e da n d a ne x p e r i m e n tf o r m u l ai sd e d u c e dt oe s t i m a t et h en o i s eb e t w e e nt h eo r i g i ns e q u e n c ea n d t h er e c o n s t r u c t e dp i c t u r ea f t e rt r a n s c o d i n g w i t ht h ec o m p a r i s i o no ft h es y s t e ml a y e r so fa v sa n dm p e g - 2 ，t h em u l t i p l e x m e t h o d so fa v sp r o g r a ms t r e a ma n dt r a n s m i s s i o ns t r e a mc a r lb ea c h i e v e d as i m p l e r m u l t i p l e xm e t h o do fa v s i sp r o p o s e do nt h em p e g 一2s y s t e ml a y e r , i nw h i c hm p e g - 2 c a nb ed i r e c t l yr e p l a c e db ya v sa n dt h eu p g r a d eo f d i g i t a lt e l e v i s i o nt r a n s m i s s i o ns y s t e m i sa v o i d e d t h es e p a r a t i o no f m a c h i n ea n dc a r dh a sb e e na c c e p t e di nr e c e i v e rt e r m i n a l i tb r i n g s s o m eb e n e f i t st oa l ls i d e so f d i g i t a lt e l e v i s i o ns y s t e m b u tt h ec h a n n e ld e c o d e ra n ds o n r c e d e c o d e rr e m a i nt o g e t h e r , w h i c hd i s a d v a n t a g et h ed e v e l o p m e n to ft h e i n t e g r a t i o no f d i g i t a lt e l e v i s i o n s oan e w “s e p a r a t i o no fm a c h i n ea n dc h a n n e l s c h e m ei sf u r t h e r p r o p o s e d ，i nw h i c ht h ec h a n n e ld e c o d e ri sd i v i d e da so n ei n d e p e n d e n tp a r t ，a n dt h e s o u r c ed e c o d e ri sl e f ta sa n o t h e ro n e ar e a l i z a t i o no fs e p a r a t i o no fm a c h i n ea n dc h a n n e l i sd e s i g n e db a s e do nt h ep c m c i ab i gc a r d t h e1 6 - b i tp cb u si se x t e n d e dt oc a r d b u s u s e da si n t e r f a c eb e t w e e nc h a n n e lr e c e i v e rc a r da n dh o s tc o m p u t e r t h i sc a r d b u ss y s t e m p r o v i d e sb a c k w a r dc o m p a t i b i l i t yw i t h1 6 - b i tp cc a r d ，a n di n c l u d e sah i g h s p e e ds i g n a l i n t e r f a c eb a s e do nt h ep c ib u s w h e na b o v er e s e a r c hf r u i t sa r ec o m b i n e d ，ad i g i t a lt e l e v i s i o ns a t e l l i t e l i v i n g b r o a d c a s t i n gs y s t e mb a s e do na v si se a s i l yb u i l t t h i ss y s t e mi n c l u d e sa l la b o v e m o d u l a t e sa n db r i n g sr a t i o n a ls o f t w a r ea n dh a r d w a r ep l a t f o r m a tp r e s e n t ，i th a sb e e n j o i n e di n t os a t e l l i t es y s t e m t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h i ss y s t e mi ss t a b l ea n d c r e d i b l e t h er e s e a r c hc o n t e n t so ft h i sd i s s e r t a t i o ni n c l u d em o s to f i m p o r t a n tp a r t si ns a t e l l i t e i v 1 扣东师范夫学i ! 享十学位论文 l i v i n gb r o a d c a s t i n gs y s t e m i to n l yn e e dr e p l a c et h em o d u l e so fm p e g - 2s y s t e mb yt h e o n e so fa v s ，w h i c hh a sm a n ya d v a n t a g e s ，s u c ha sl o wc o s ta n de a s ys p r e a d i tm a yb r i n g e 币c i e n tr e f e r e n c e sf o ra c t u a lu s ei nt h ef u r t u r e k e y w o r d s ：d i g i t a lt e l e v i s i o n ，a v s ，t r a n s c o d e r , s y s t e ml a y e r , s e p a r a t i o no fm a c h i n ea n d c h a n n e l ，s a t e l l i t el i v i n gb r o a d c a s t i n gs y s t e m v 学位论文独创性声明 本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文 不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名：日期：丝：! ：! ! 学位论文授权使用声明 本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学 校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电 子版和纸质版有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论 文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据库进 行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在 解密后适用本规定。 日期：型! ：! 学位论文作者签名：互j 订彳 日期：0 衫矽! 导师签名： 函名 华东师范人学博士学位论文 第一章绪论 1 1 数字电视( d t v ：d i g i t a lt e l e v i s i o n ) 系统简介 自2 0 世纪4 0 年代起，由黑白电视到后来的彩色电视，模拟电视走过了四五十 年漫长的历史。随着科学技术的进步，电视信号的模拟处理和传输已无法满足人们 日益对电视信号的高质量、高清晰度及多功能的要求【l 翔。多年研究得出的结论：利 用数字技术对电视信号进行处理和传输相比模拟电视技术具有无可比拟的优越性。 相对于模拟电视而言，数字电视具有如下优点：信号经过多次转接切换和远 距离传输时，不会有干扰和失真的积累，抗干扰性能强：数字电视系统主要由数 字集成电路组成，系统的性能和可靠性大幅度提高；可以完成模拟电视不易实现 的高质量功能，如：时轴处理、制式转换、特技等功能；易于实现电视信号的实 时处理，完成图像质量的改善、压缩频带、二维滤波等功能；传输过程中易于将 图像信号和伴音信号时分复用，充分利用数字传输的优越性。由此可见，数字电视 系统代替模拟电视是必然的。 早在1 9 4 8 年就提出电视信号的数字化，它将r g b 模拟电视信号进行取样、量 化，转换成以二进制数表示的数字电视信号h 】。2 0 世纪7 0 至8 0 年代，已经研制出 各种数字电视设备，如数字帧同步机，数字制式转换器和数字录像机等， 日还没有 形成完整的数字电视广播系统。后来在电视台内实现数字电视处理与传输，除信号 源和发射端外，几乎实现全数字处理，大大提高了电视节目的制作质量。但遗憾的 是电视台内的数字电视信号仍需转换成模拟信号进行调制发射，接收机接收到的仍 是模拟电视信号，串扰、行间闪烁和爬行等问题难以克服。 为解决上述缺点，在不改变原来制式的情况下，在电视接收机内利用数字处理 技术来提高接收机电视图像质量。具体方法是在接收机内将视频检波后的全电视信 号进行数字化，然后对数字视频信号进行处理。实践证明，在电视接收机内采用数 字处理代替模拟处理，图像质量的改善是有限的。 最终，业界在电视发射端开始进行数字化改进，以期进一步提高图像质量，整 个系统实现数字化处理，从而诞生了新一代数字电视系统。 华东师范大学博士学位论文 1 9 8 2 年，国际无线电咨询委员会c c i r 通过了6 0 1 号建议 4 , 5 1 ，确定以分量4 ：2 ：2 标准作为电视演播室的数字编码国际标准。该建议规定，亮度信号和色度信号的取 样频率分别是1 3 5 m h z 和6 7 5 m h z ，每个像素量化为嗣晡t ，则符合该建议的数字电 视信号的总码率可达2 1 6 m b s 。传送这样的高码率至少需要7 0 m h z 带宽，实际应用 中是不可能的事情。但采用音视频压缩编码技术和数字传输技术后，在一路模拟电 视频道( 8 m h z ) 中就传送四至六路标准清晰度的电视节目，极大提高了电视信号 的传输效率，也使数字电视的普及成为可能。可见，音视频压缩和数字传输技术是 数字电视得以实现的关键所在。 在数字电视系统中，发送端将数字视音频信号经压缩编码后可将码率压缩到原 来的几十分之一，极大提高传输效率；信道编码加入各种纠错码，可提高传输的可 靠性：数字调制能够进一步提高信道的频谱利用率。在接收端调谐器接收到调制 信号，经数字解调、信道解码及解复用器，再分别通过视频、伴音及数据的压缩解 码，恢复出原数字电视信号，经数字，模拟( d a ) 转换器后变换成模拟电视信号， 即可在显示终端看到图像和听到伴音1 6 j 。 图1 1 给出了数字电视系统的方框图，共包含5 个部分：信源编码与压缩； 复用和传送；信道编码和调制；信道：接收机 图1 1 数字电视广播系统 这里： “信源编码”通过压缩来降低比特率，适用于视频、音频和辅助数据流。辅助 数据流包括控制数据、用于条件接收的收费管理和控锚接收和与视频音频节目有关 的数据，可以作为独立的节目和数据业务来传输。 “复用和传送”是将数据流分割成许多信息包，每个包及其包类型可以无歧义 华东师范大学博士学位论文 地被识别，并将视频数据流包、音频数据流包、辅助数据流包复用成一个单一数据 流。 “信道编码和调制”将数据流信息进行信道编码后，利用单载波或多载波调制 成发射信号。 “信道”指调制信号的传输介质，主要包括卫星信道、有线电视和地面广播。 “接收机”对数字电视信号的处理与信源端相反，主要包括鳃调、信道解码、 解复用、视音频解码和终端显示等部分。 1 2 我国数字电视现状 1 2 1 概况 数字电视系统主要由信源压缩编码、 心部分为信源压缩编码和信道编码调制。 具体内容如下： 信道传输和数字电视接收机组成，其中核 下面简要介绍当前数字电视系统的情况， 信源端包括节目压缩、节目制作和存储格式等，目前视频压缩标准通常选用 m p e g ( m o t i o np i c t u r ee x p e r tg r o u p ) 系列，主要有m p e g 1t ”、m p e g 2 f 8 ，9 1 和 m p e g 4 【1 0 ，而音频压缩标准也包含在m p e g 标准中，也可选用其它标准。 各个国家或地区根据自己的要求制定或选用相应信道传输标准，主要以地 面、有线和卫星三个应用领域为主。其中地面传输标准最为复杂，主要分单载波和 多载波两种调制方式。美国a t s c ( a d v a n c e dt e l e v i s i o ns y s t e m sc o m m i t t e e ) i ”】采用单 载波制式，主要将8 电平或1 6 电平残余边带调制用于地面数字电视广播：而欧洲 d v b - t ( d i g i m lv i d e ob r o a d c a s t i n g - t e r r e s t i a l ) 州和i s d b ( i n t e g r a t e ds e r v i c e sd i g i t a l b r o a d c a s t i n g ) h 4 采用多载波制式，调制方式为正交频分复用( o f d m ) 或编码正交频分 复用( c o f d m ) 。有线和卫星数字电视多以单载波q a m 年i q p s k 调制为主。 数字电视终端主要包括接收系统、声像复现相关产品，如数字电视机顶盒 ( s t b ) 、一体化机以及显示器等，其标准体系包括产品参数、测量方法、接口和软件 等方面的技术规范。 华东师范大学博士学位论文 我国研制d t v 与h d t v 制式已有十多年的历史，取得了满意的技术成果。目 前，信源压缩已经选定为m p e g 系列标准；信道传输中，有线和卫星传输已有行业 标准和部分国家标准，而地面传输标准是当前讨论的焦点，归根结底是采用单载波 还是多载波体系，其中以上海交通大学提出的a d t b t 1 5 a 6 和清华大学提出的 d m b t 7 ，1 8 】具有代表性；终端产品标准基本都已定稿。 尽管国内数字电视已经取得了上述成果，形成了相关的产品，但是由于国内刚 刚开始开展这方面的业务，产品生产规模并不大，国内厂商仅仅停留在为国外企业 做代加工的层次上，没有自己的核心技术，产品利润也不高。因此，发展拥有自主 知识产权的数字电视对我们国家而言仍是迫在眉睫的任务。 1 2 2 研究方向 数字电视在当前和未来一段时期内都会是全球高新技术产业的一个竞争重点。 从1 9 9 7 年开始，数字电视在全球范围内一直处于渐进式增长状态。实际上，数字电 视系统是图像通信的一种特殊形式，需要有效地对图像、声音及数据进行处理、编 码与传输，成为多媒体处理中的一个重要研究领域。目前图像通信信道带宽较窄， 限制了传输码率，因此要区别对待不同码率的视频处理：数字电视系统属于高码率 传输的通信系统，而会议电视等系统则可看作低码率传输的电视系统。数字电视的 主要研究方向包括： 信源压缩编码和数字传输技术； 多清晰度的分层编码和多节目数据流统计复用技术； 将电视技术与图像通信与多媒体信息处理及通信相结合； 各种通信网络间的互通和接口的研究，目标是达到三网合一( 包括电信的 p s t n 、n i s d n 和b - i s d n 网、有线电视( c a t v ) 以及计算机网络l a n 和 w a n ) 。 其中，数字电视的核内容心包括信源压缩编码、信道编码和显示。显示技术是 数字电视终端竞争的焦点，信息产业部组织制定的数字电视接收设备术语等2 5 项电子行业标准于2 0 0 6 年3 月31 日前正式发布；信道传输技术通过调制解调和射 华东师范大学博士学位论文 频，解决在不同物理介质上传输数字信号的问题，针对数字电视的带宽需要、传输 条件等已分别制定地面广播、有线电视和卫星广播等传输标准；在信源端，高效的 音视频压缩技术是能否实现数字电视和通信的关键所在。 自2 0 世纪8 0 年代以来，图像压缩技术不断发展，国际标准化组织相继制定了 各种图像压缩国际标准，如1 9 8 8 年1 0 月发布了在n i s d n 中传输电视电话及会议 电视的h 2 6 1 建议【l9 ；1 9 9 1 年1 1 月发布了j p e g ( 联合图片专家组) 建议，这是一个 对静止图像进行压缩编码的国际标准；1 9 9 1 年1 1 月发布了m p e g 1 建议；1 9 9 3 年 1 1 月发布了m p e g 2 建议，希望囊括数字电视及图像通信各领域的活动图像编码， 目前已经在数字电视系统得到最广泛的应用；1 9 9 5 年1 1 月发布了低码率( 小于 6 4 k b s ) 视频编码的h 2 6 3 建议【2 0 】，主要用于电视电话及会议电视的压缩编码中： 1 9 9 9 年1 月发布了甚低码率( 小于8 k b s ) 的m p e g 4 建议，主要应用于电视电话 和互联网等甚低码率信道的通信中：1 9 9 8 年，i t u tq 6 s g l 6 ( v c e g ：v i d e oc o d i n g e x p e l sg r o u p ) 提出研究新一代编码标准h 2 6 l 2 1 22 1 ，其目的是进一步提高编码效率 和应用到更广阔的领域中去。 我国于1 9 9 6 年开始部署数字电视并正式加入m p e g 组织，成立i s o i e cm p e g 国际标准化委员会中国代表团( m p e g c h i n a ) ，积极参加了最新国际视频编码的制 定。并于2 0 0 2 年成立了数字音视频编解码技术标准工作组( 简称a v s ，a d v a n c e d a u d i o v i d e o c o d i n gs t a n d a r d ) 1 2 3 3 , 开始制定拥有自主知识产权的音视频编码标准。 2 0 0 3 年度完成了标准的报批稿信息技术先进音视频编码中的第二部分【2 4 】，正 式向国家信息产业部申报为国家标准。 由此可见，先进的图像压缩技术和推出新的适合数字电视编码标准一直是各国、 学术界和产业界的研究热点。h 2 6 4 a v c 是最新的国际标准，其应用范围也包括数 字电视，尤其在i p t v 中更是为业界所推崇。而a v s 代表了当前中国视频编解码领 域的最高水平，编码效率是m p e g 2 的2 3 倍，与h 2 6 4 a v c 相当，但实现复杂 度明显低于h 2 6 4 a v c ，将成为我国数字电视、流媒体和高清晰度激光视盘机产业 的最佳选择。总之，旧的标准必将被这些先进的编码技术所代替，从而推动数字电 视产业走向又一个发展高潮。 华东师范大学博士学位论文 1 2 3 面临的问题 对于我们国家而言，当前数字电视产业发展面临的挑战和机遇同时存在，其中 自主知识产权和相关产业发展是关键问题。 ( 1 ) 自主知识产权问题 新世纪，我国d v d 产业遇到专利阻击，经历了迅速窜升到迅速衰落的戏剧性 变化。d v d 案例实际上是我国面临专利战中的一次前哨战。为保护自己在知识产权 方面的利益，外国企业对我国企业发动的专利战会越来越多，将蔓延到各大经济体 和经济领域。这些专利战的主要目标并不是收取权利金，而是迫使我国企业沦为没 有自主品牌、自主技术的廉价“代工商”，保证他们稳居利润丰厚的产业链上游( 专 利战略) 和下游( 品牌战略) 。 目前，数字电视在我国飞速发展，其蕴含的利润和市场已经引起世界各国的注 意，国内各界也在关注数字电视产业会不会重韬d v d 覆辙。而音视频压缩标准作 为数字电视的核心和极具战略性领域，将决定从多媒体数字信号编解码器芯片到数 字电视、高清晰度光盘、移动网络和宽带网络等重大关键数字音视频前端系统与信 息家电产业的走向，其专利收费一直是各方争论的焦点。 m p e gl a 是1 9 9 6 年在美国成立的专利授权代理公司，1 9 9 7 年启动m p e g 2 涉及到的专利许可代理业务。获得成功后，又启动了一系列标准的专利池构建和联 合授权业务，包括i e e e1 3 9 4 ( 1 9 9 9 年) 、d v b - t ( 2 0 0 1 年) 、m p e g 一4 视像( 2 0 0 2 年) 、 m p e g - 4 系统( 2 0 0 2 年) 、m p e g 4a v c h 2 6 4 ( 2 0 0 3 年) 、v c 9 ( 原微软w m v 9 ) 和数 字媒体版权管理d r m 等，涉及的范围越来越广。 开始之初，m p e g 2 收费对象仅为解码设备和编码设备，每台专利授权费4 美 元，2 0 0 2 年降为2 5 美元。由于m p e g 2 是当时数字音视频领域唯一可用的技术标 准，而且收费相对合理，因此m p e g 一2 的产业化取得了巨大成功。 对m p e g 4 则制订了新的收费模式，除每台解码设备需交纳o 2 5 美元外，还需 按使用时间交费( 2 美分d , 时) 。这意味着每个用户如果每天看两个小时的节目， 每年还需缴纳约1 5 美元。此举遭到了业界一致反对，也使m p e g 4 推广应用濒临 死亡。 华东师范大学博士学位论文 随着a v c h 2 6 4 标准的制定，m p e g l a 一直在筹划其收费模式。虽然抗议不断， 但情况并未得到根本改观。2 0 0 3 年1 1 月，m p e gl a 宣布与h 2 6 4 a v c 必要专利权人 表1 1 当前视频标准的许可贽隋况( 单位：美元) 许可对象 m p e g 俨e g w m v 9a v sh 2 6 4 ，a v c h 2 6 4 | 心 c 注 d 终端产品许可费率 解码器每个 2 5 00 2 50 1 00 1 2o 2 0 l o 万个以下免费，5 0 0 编码器每个 0 2 0 万个以上0 1 0 每个 编解码器每个 0 2 5 解码器年封顶无1 0 0 万4 0 万封3 5 0 万2 0 0 7 2 0 0 8 年：4 2 5 万； 费 顶，2 0 0 9 2 0 1 0 年：5 0 0 万 编码器年封顶无1 0 0 万8 0 万额度 费 特定 编解码器年封 无2 0 0 万1 0 0 万 项费 p c 编码解码无无无3 5 0 万2 0 0 7 - 2 0 0 8 年：4 2 5 万； 器年封顶费 2 0 0 9 2 0 1 0 年：5 0 0 万 节目提供商运营商许可费率 按节目收费： 00 3 0 0 40 无 0 0 2 1 2 分钟以内免费 电影光盘点 捅下载按节 目收费的电视 ( 每个节目) 按编解码时间无 约0 0 l 无无无 收费 半小时 基于订户的视无 0 0 4 无 o 0 00 0 0 l o 万用户以下 频系统运营商2 ，5 万1 0 - 2 5 万用户 ( 1 j 星、互联网、 5 0 万2 5 5 0 万用户 地方移动、地 7 5 万7 0 1 0 0 万用户 方有线) 参加费 1 0 万 1 0 0 万以上用户 地面广播地方无无无无免费l o 万用户以下 服务商( 每个2 ，5 0 01 0 0 ，0 0 0 4 9 9 ，9 9 9 用户 发射或转发设 5 ，0 0 0 5 0 0 ，0 0 0 9 9 9 ，9 9 9 用户 备) 参加费 1 0 ，0 0 0 1 ，0 0 0 ，0 0 0 以上 2 5 0 0 编码被许可人可以从这两种 器 付费方式选择一种。 参加赞封顶无 5 0 0 1 0 无无3 5 0 万 2 0 0 8 0 9 笠$ 4 2 5 ； ( 每个企业集 0 0 万 2 0 1 0 芷$ 5 0 0 团) 说明：w m v 9 的收费政策是微软公司公布的，标准化后为v c 9 ，m p e gl a 已经宣布建立v c 9 专利池，收费政 策还未出台。 就联合许可条款达成协议。根据协议，需缴纳专利费的厂商囊括了编解码产品制造 商和视频节目运营商。对于终端产品制造厂商，每个编码器、解码器或编解码器的 华东师范大学博士学位论文 费率为0 2 0 美元台。对于视频节目运营商需要支付加盟费( p a r t i c i p a t i o nf e e ) ，即根据 节目、订户和本地发射台数等参数来付费，每个运营商每年3 5 0 万美元封顶。 尽管这样，对节目运营商来说仍难以接受。欧广联( e b 发表2 0 0 3 年度第9 6 号声明，表示“对m p e g l a 关于a v c 的收费政策十分失望，尽管数字广播领域 目前采用的是m p e g 2 ，但a v c 一直被期望为第二代数字电视标准，以满足高 清晰度电视和非传统意义上的视频服务一u m t s 或a d s l 。十分遗憾的是，e b u 看到a v c 的许可条款对广播商是极端不合理的。”该声明宣称，如果坚持这种收费 政策，e b u 则建议各成员不采用a v c 标准，建议d v b 标准中不提及任何有关a v c 的内容。对于中国广播电视，近两千家电视台和众多有线电视网需缴纳的专利费总 额仍十分庞大。特别是对p p v ( 按收视次数收费) 等新兴的数字电视业务而言，3 5 0 万美元的封项费对正在起步的媒体运营商来说几乎无法承担。 同时也可以看到，与m p e g 一2 每个终端收费4 - 6 美元( 2 0 0 2 年前) 和2 5 美元 ( 2 0 0 2 年之后) 相比，h 2 6 4 a v c 每台产品收费为o 2 0 美元，降价幅度超过一个数 量级，标志着通过标准和专利谋取超额利润的势头在全球范围得到遏制。 a v s l 是我国研究的拥有自主知识产权的先进音视频编码标准，自主专利和公开技术 构成其丰体。其中，a v s 自主技术在国际范围内也占据优势，具有推广应用的良好 基础。再凭借公平合理的“a v s 专利池”统一