基于MPEG-2标准的标清数字编码复用技术

1、引言

有线数字电视系统由信源编码、复用、信道编码和调制、传输信道、数字机顶盒等五个环节组成。模拟视音频信号按照MPEG-2标准经过抽样、量化及压缩编码形成基本码流ES。把基本码流分割成段，并加上相应的头文件打包形成打包的基本码流PES，并将PES包再分段打成有固定长度188字节的传送包TS流。TS流经系统复用加入PSI/SI信息、加密信息等形成多路节目传输流，最后经过64QAM调制及上变频形成射频信号在HFC网中传输，在机顶盒解码恢复模拟音视频信号。

本文以MPEG-2编码标准为主，谈信源编码、复用技术在有线数字电视系统中的应用。

我国数字电视系统中标清数字电视SDTV的信源编码与复用传输都基于MPEG-2国际编码标准，其编码码率可达到3Mb/s～50Mb/s，采用的是MP@ML主类和主级，主级(MainLevel)的图像宽高比为4∶3，输入图像格为720×576×25，压缩后的码率在4-8Mbps。

2、有线数字电视前端信号源流程

有线数字电视前端信号源主要是中央电视台、各省及直辖市卫视节目、中央电视台和各省台数字电视付费节目及本地电视台节目等。

通过卫星和国家光缆干线传输的节目都在各自的播出系统处理为数字编码、复用后的SPTS和MPTS节目，在有线数字电视前端机房通过数字卫星接收机解复用为ASI格式的TS流送到前端复用器中。

本地电视台节目通过城域光缆干线传送至有线前端，并在前端机房编码后送至复用器中和其他节目一起复用传送。

以下为典型的有线电视前端信号流程图。



有线电视前端信号流程图

3、本地电视台节目的编码处理

不管是已经实现硬盘播出的，还是传统基带模拟输出的本地电视台节目的视频、音频信号经过A/D转换或数字接口的转换、预处理、压缩、188字节的打包复用，最终输出成SPTS流。其中视、音频信号编码复用都采用MPEG-2标准。视频接口有CVBS的、S端子的、SDI（嵌入式数字音频或非嵌入式）的等，视频压缩方式为4:2:0或4:2:2，4:2:0时最大码率可达到15Mbps，4:2:2时最大码率可达到50Mbps。一般设置在4-8Mbps。音频接口有RCA的、XLR的和AES/EBU的等，码率可达到384Kbps。除了视频、音频数据，编码器中还包括PSI/SI等其他信息也一起进行打包、复用。

以下为数字编码器信号处理流程图：



数字编码器信号处理流程图

3.1数字编码器对模拟视、音频指标的要求

由于本地电视台节目录播系统设备新旧程度及其所采用的技术不同，节目质量也参差不齐，随之编码器编码效果也不同。

编码器将模拟视音频信号进行A/D转换过程中将超过可调整输入幅度范围的信号进行切割处理，为此，模拟视音频输入幅度应严格在标准规定范围之内，否则，因为幅度过载，造成画面色彩失真、发白，声音过暴，给用户视听感觉带来严重的应响。

在视音频测量仪器上测出的通结果为视音频信号过载的部分被切割，严重的波形成方波。