高清断想 第22期

CCTV－HD的开播是中国卫星电视发展中新的一页，高清频道优异的画面质量和震撼的伴音为受众带来了一席影视饕餮大餐，因而也受到了大家的关注。

这次CCTV开播的高清频道的参数如表1，根据这些参数，我们可以对高清和标清节目的传输速率、编码方式等做一个技术上的对比。

按照常规纠错编码中采用的（204，188）RS码的编码效率，高清占用的码流速率为27.5×2×3/4×188/204≈38.01（Mbps），高清频道占用了一个的36MHz转发器全部带宽，其频谱利用率为38.01/36≈1.06（bps/Hz）。

在表1中同样给出了中数传媒另外9套标清节目的参数，其总的速率为38.01/9≈4.22Mbps。这个速率中包含了音频和视频码流，由于9套节目使用MCPC方式传输，并且在复用器中使用了统计复用技术，所以单一码流的速率是非常低的。

统计复用技术可以使得码流的速率在多个节目之间做均衡应用，动态的画面、复杂的节目使用多一点的码流，而画面相对简单、运动速度慢的节目使用少一点的码流速率，保证每一个节目都可以有比较好的传输质量，同时也比较节省传输带宽。

在单一节目传输的SCPC模式中，一般使用4.42MS/s的符号率，可以计算出这种方式下的有效速率为4.42×2×3/4×188/204≈6.11（Mbps）。在这个码流中，除了视频还包含了音频和一些其它的数据以及空数据包，所以使一般视频的码流速率占用达到了5Mbps，可见MCPC和统计复用技术确实节省了传输的带宽。

在本刊今年第18期中，给出了王秀军先生使用TwinHan卡所做的一个码流分析的截图，可以看到CCTV-HD的码流中，视频码流就占到了30Mbps，这是非常高的码流速率了，占用了所有的38Mbps速率的大部分。根据上面的计算结果，可以简单地算出CCTV－HD和标清节目的压缩比率。高清HDTV和标清SDTV在非压缩状态下的码率见表2。

CCTV-HD压缩编码的比率为：1.485Gbps/30Mbps≈49.5

而一般SDTV压缩编码的比率为：270Mbps/5Mbps≈54或者270Mbps/4Mbps≈67.5

可见，央视高清频道中的压缩比率还是非常高的，比起标清的压缩可以说是有过之而无不及的。但是，即使是这样的压缩比率，由于高清节目的数据量实在是太大了，所以还是占用了一个全部转发器的资源，比起标清的9套节目使用一个转发器，高清的传输还是需要更多的传输带宽，这恐怕也是高清迟迟无法普及的一个重要原因。但是，笔者相信，新的DVB-S2传输标准和H.264编码方案会对此有所帮助。

DVB－S2标准把8PSK和16QAM等高阶调制方案和LDPC编码技术结合在一起，可以提高卫星的带宽利用率，为系统带来更高的带宽增益。在同样的传输条件下，DVB－S2的性能比DVB-S至少提高了30%，大大提高了卫星的带宽利用率。

DVB-S2的频谱利用率最高可以达到4.5bps/Hz，对于一个36MHz的转发器，其可以提供的有效速率为162Mbps。目前在卫星上广泛使用的DVB-S标准的性能如表3所示：

即使是使用16QAM这样的高阶调制方法，DVB-S的频谱利用率也只能达到3.22bps/Hz，比起DVB-S2的4.5还是有不小的差距的。

以CCTV-HD使用的亚洲4号卫星转发器为例，使用DVB-S2标准后的容量可以达到表4的容量。

与现在38Mbps的有效速率相比，在DVB-S2标准下，一个36MHz的转发器的传输容量比现在提高不少。按照标清5Mbps的速率，可以传输17-19套标清节目。按照央视高清38Mbps的速率，可以在现有的转发器中传输2-3套高清的节目，这对于减少租用转发器的费用，是非常有效的。

CCTV-HD的编码方式仍然采用了MPEG-2系统范畴内的MP@HL编码模式，这属于一种比较成熟的技术，但是其压缩的比率不高，占用传输资源自然比较多。目前在视频编码领域比较领先的技术是H.264标准和微软的VC-1标准，它们都可以实现比较低码率下的高清编码。

以H.264为例，在同样的图像质量下，它与MPEG-2等编码方式产生的码流速率的对比如表5：

和其它几种编码模式相比，H.264的性能是比较优异的，这和H.264所采用的一些技术特点有关，在表6中可以看到H.264和MPEG-4以及MPEG-2在编码层的一些技术差别。H.264编码的速率根据图像画质的不同，可以分为不同的级别，从最小的64kbps，一直到最高清晰度的135Mbps。对于现有HDTV格式的图像，其编码的速率最小可以达到10Mbps。

按照这样的编码速率，采用DVB-S2和H.264联合的编码调制方式，在现有的一个36MHz的转发器中，将可以实现9-10套高清节目的传输，而且可以保持现有高清的画质水平，这对于实现高清节目的普及具有重要意义。

央视采用目前的编码和调制方式，自然有其自己的一些考虑，相信与现有的系统兼容，保证用户端接收的简单易行应该是其中的一个重点。目前阻碍DVB-S2和H.264技术推广的一个重要的因素是市场的接受程度以及更新用户机顶盒所需要的巨额费用。不过，相信随着半导体厂商对于H.264编码和解码大规模集成电路的支持，以及DVB-S2相关产品的丰富，作为一种全新的传输模式，高清将比目前广泛应用的标清更容易被接收，从而成为采用新技术的一个突破口，DVB-S2＋H.264的模式应该会被越来越多的传输系统采用。