数字电视业务质量指标分析及改进(上)

2006-01-12 11:44:10来源:广电在线 作者:华中科技大学 李幡等热度:
  摘要:本文分析了影响数字电视传输业务质量QOS的主要原因及组成QOS的各参数的意义。并分析了改善QOS的方法。

   关键词:业务质量QOS误码延时数据传输率

  1 概述

  随着数字电视逐步走入人们的生活,今天的电视观众接受到了越来越多的数字电视节目服务。如多套中央台电视节目,许多省台卫星电视节目都是通过数字电视信号传播的。但是,观众接受到的数字电视信号中也会有一些不足之处,如有时会有马赛克现象,有时画面停顿,或声音不连贯等现象,有时还相当严重。那么,我们所看到的数字电视的质量由哪些因数决定,及如何提高数字电视质量是大家非常关心的问题。

  传统的计算机数据如文字信息占用的频带很少,而且不要求实时出现在用户面前,但视频信号或音频信号的要求就不同了。视频信号或音频信号属于实时数据,它们传输时有许多要求:更高的传输带宽,必须有最小的延时,不能容忍高误码率。

  对于实时视频信号的传输而言,延时是一个关键问题,因为视频帧必须以25帧/秒~30帧/秒的固定速率出现在观众面前,实时编码的视频数据不能容忍大的延时变化。

  实际的传输网络和系统将导致误码进入运载的数据上(例如,比特误码和包误码),编码的视频数据在传输时对误码很敏感,而且较低的误码等级在解码后将出现严重的质量损失。

  当数据通过任何网络时,网络都会提供一定的性能等级,例如:数据传输率、传输延时量、误码率,这些性能特性在网络系统中用QOS(服务质量参数)描述。提供给用户的网络QOS由许多因素决定,包括网络的类型和等级,网络目前的使用状态,传输数据的类型,等等。实际可用的QOS不能预见,在许多情况下,即使在同样的网络上也将随连接的变化而变化。

 现有的许多网络不能给用户提供QOS保证,意味着QOS以一种不可预见的方式变化,基于ATM宽带网一个重要的优点是它们能提供质量保证。在ATM网中,用户与网络提供者之间在每个连接的开始时可以进行“通信契约”的磋商。这种契约明确说明了在连接期间能提供的最低QOS,这样便可以在每个连接开始时根据网络状态严格限制数据量。

   下面具体分析一下影响数字电视服务质量的因数。

  2 影响数字电视服务质量的因数

  21 误码和损伤

  实用的通信网络将误码和损伤带入传输的数据中,即使相对低的比特误码率或包/信元损伤都能对解码后的视频数据造成严重的质量影响,例如MPEG和H261的压缩算法消除了运动图像序列中的大量冗余量,当编码数据受到误码影响时,这将出现问题。因为空间和时间的冗余量已经消除,单个比特误码能使解码序列中一定的空间和时间区域质量恶化。

  运动补偿时间预测将导致误码在时间和空间扩散,如果将一个恶化的帧作为预测帧的基准,那么这些帧将根据这个恶化的帧进行重建,因此误码将在解码的帧中扩散。在编码的H261帧或MPEG1或MPEG2的I帧或P帧中产生的误码将有这种现象。这个误码在MPEG系统中能够在时间上向前或向后扩散。在B帧中采用了双向预测编码技术,当序列中下一个I帧被解码器解码时,时间扩散将停止,这是由于不再用前面的任何帧进行预测。

  22 延时

  许多因素决定了一个视频传输系统的总延时量。首先,编码导致延时。在分块编码的电路中例如DCT编码,在每个块的每列被编码和传输之前,需要存储每帧的几行(典型的为8或16行),这将导致几ms的延时。在CBR编码器中传输之前需要缓存数据,又增加了一些延时,延时量的大小与缓存器的大小成正比。在MPEG中采用的双向预测编码导致更大的延时。

  其次,传输介质导致延时。这种延时可能是固定和可预测的(例如,在一个线路交换网如ISDN中),也可能是可变和不可预测的(例如,在IP网中)。

  再其次,出现在解码器的延时。实时视频必须以固定速率显示,如果通过网络的延时发生了变化,数据必须在解码器中缓存,以便平滑输出。这时,产生的延时量与解码器的输入缓存器的大小成比例。

责任编辑:DVBCN编辑部

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