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摘要：本文主要介紹了我國地面數字電視的發展現狀，我國自主研發的音視頻編碼標準avs+以及AVS+音視頻標準相比于H.264和MPEG-2這兩個國際標準所具有的優點，最后，結合湖南省地面數字電視覆蓋網建設情況，簡述了AVS+編碼方式在地面數字電視中的應用。

關鍵詞：AVS+；視頻編碼H.264；地面數字電視

在互聯網飛速發展的今天，電視，依然在人們的生活中扮演著不可替代的角色。據統計，目前我國電視機保有量已經接近4億臺。隨著國家經濟的不斷發展，人們的生活水平也在不斷提高，對電視節目質量的需求也在穩步上升。近年來，模擬電視數字化得到了快速發展，數字電視具有清晰度高、音頻效果好、抗干擾性能好、頻道資源利用率高等諸多優點，因此，數字電視終將會取代傳統模擬電視。目前，我國有線數字電視用戶僅1.6億戶，而且主要分布在城鎮，其余兩億多戶收看電視的主要方式就是地面數字電視了。在廣大農村及城郊，居民需要更加豐富多彩的節目，地面數字電視是解決這一問題最便捷、安全和有效的手段。

1地面數字電視發展現狀

地面數字電視相對有線數字電視和衛星數字電視來說，頻率資源顯得十分稀缺，但在屬地性業務和覆蓋中小收視群、移動電視業務等方面卻有著不可替代的優勢。因其涉及面廣、影響大，地面電視的數字化難度也比較大，2008年北京奧運會前，地面數字電視有關標準的應用開始起步，由此啟動了我國地面數字電視的新篇章。在國家廣電總局的統一部署下，由總局直屬無線電臺管理局負責實施的中央節目地面數字電視覆蓋網建設一期工程開始在天津、上海、廣州等試點城市啟動，并向300個地級市進行延伸建設，該項目完成了全國337個城市以及10個縣的中央節目地面數字電視覆蓋網站點建設任務。國家廣電總局在2001年制定的《廣播影視科技“十五”計劃和2010年遠景計劃》中明確提出，到2020年，全國地面數字電視覆蓋網基本建成，地面數字電視綜合覆蓋率基本達到現有模擬電視覆蓋水平，地面數字電視接收機全面普及，地面電視公共服務水平得到較大提升，地面模擬電視信號停止播出，地面電視實現由模擬向數字的戰略轉型。

2AVS+技術的發展歷程

AVS（AudioandVideocodingStandard）是我國自主研發的數字音視頻技術標準，近年來在數字音視頻領域逐步得到應用，特別是在廣播電視領域。2012年7月，原國家廣電總局頒布《廣播電視先進音視頻編解碼第1部分：視頻》行業標準，簡稱AVS+。2014年3月18日，國家新聞出版廣電總局與工業和信息化部聯合《廣播電視先進視頻編解碼（AVS+）技術應用實施指南》（以下簡稱《指南》），按照“快速推進、平穩過渡、增量優先、兼顧存量”的原則，明確了分類、分步驟推進AVS+在衛星、有線、地面數字電視及互聯網電視和IPTV等領域應用的時間表。按照計劃，從2014年7月1日起，AVS+將在全國廣電高清領域全面鋪開，這是我國音視頻領域的一件大事，也是我國廣播電視運營和相關制造業的一件大事。AVS是自主創新的一面旗幟，首先是因為AVS是基于我國自主知識產權的基礎性國家標準，已被國際電信聯盟IPTV（網絡電視）標準選為三大標準視頻之一，也是我國數字電視機必須支持的唯一一個視頻解碼標準，不僅在我國廣泛使用，而且已經在海外多個國家得到應用，在我國數字視聽產業“由大變強”的戰略轉型中發揮了重要作用，是技術創新支撐產業發展的典型案例。

3AVS+與H.264和MPEG-2的比較

AVS+與MPEG標準都采用混合編碼框架，包括變換、量化、熵編碼、幀內預測、幀間預測、環路濾波等技術模塊，這是當前主流的技術路線。AVS+的主要創新在于提出了一批具體的優化技術，在較低的復雜度下實現了與國際標準相當的技術性能，但并未使用國際標準背后的大量復雜的專利。AVS+當中具有特征性的核心技術包括：8x8整數變換、量化、幀內預測、1/4精度像素插值、特殊的幀間預測運動補償、二維熵編碼、去塊效應環內濾波等。AVS+視頻標準定義了I幀、P幀和B幀三種不同類型的圖像，I幀中的宏塊只進行幀內預測，P幀和B幀中的宏塊則需要進行幀內預測或幀間預測，圖中So是預測模式選擇開關。預測殘差進行8x8整數變換（ICT）和量化，然后對量化系數進行zig-zag掃描（隔行編碼塊使用另一種掃描方式），得到一維排列的量化系數，最后對量化系數進行熵編碼。AVS+視頻標準的量化和變換只需要加減法和移位操作，用16位精度即可完成。AVS+視頻標準使用環路濾波器對重建圖像濾波，一方面可以消除方塊效應，改善重建圖像的主觀質量；另一方面能夠提高編碼效率。AVS+與H.264和MPEG-2的技術特點比較見下表1：根據國家新聞出版廣電總局的總體部署和計劃，到2020年，全國地面數字電視廣播覆蓋網將基本建成，地面模擬電視信號將停止播出。到目前為止，全國已有多個城市建成了地面數字電視覆蓋網，在這里筆者以所在城市長沙市為例，著重介紹AVS+編碼技術在湖南省地面數字電視覆蓋網的應用情況。

4AVS+在地面數字電視覆蓋網中的應用

湖南省是一個多丘陵與高山的地區，農村人口比重大，有線電視與網絡電視到達率低。近年來，湖南付費無線數字電視發展得紅紅火火，導致無線頻率使用混亂且無法管理，另外這幾年通信技術迅速發展而廣泛民用，使得電磁環境非常惡劣，致使無線模擬電視接收效果越來越差。因此，全省地面數字電視公益覆蓋網的建設十分必要。湖南省地面數字電視公益覆蓋網建設正式開始于2013年，于2014年1月1日正式開播，目前采用2臺德國進口的液冷數字電視發射機，實現了全省境內覆蓋，24小時播出包括中央臺在內的十多套節目。在建設初期，對于前端編碼方式的選擇，經歷了多次試驗對比，最初采用H.264編碼方式，在18M的視頻帶寬里壓縮了16套標清節目，對比付費地面數字電視效果要好很多，但考慮到公益覆蓋收視人群龐大，如果采用H.264會有專利費用問題，違背了我們國家公益無線數字電視的初衷。于是采用了具有我國自主知識產權的AVS編碼標準，為了對比測試結果，也編碼了16套標清節目，與之前的H.264直觀對比，同時將兩個碼流傳輸至數字發射機無線發射，用同一個機頂盒收看，發現AVS固定碼率的編碼效果還是要差。在2013年的CCBN展會上，總局隆重推出廣電行業最新的編碼標準——AVS+，于是迅速引進了廣州柯維新的AVS+編碼器。在相同的節目源下，對比了H.264、AVS+和AVS，發現AVS+表現出了超越H.264的性能。最終，湖南省地面數字電視覆蓋網選用了AVS+編碼方式。地面數字電視系統前端接收來自衛星或光纖的節目，如果節目源是AVS+碼流，則將其直接復用、調制和地面發射等環節處理，通過地面無線信道傳輸；如果節目源是MPEG-2碼流，則將其轉換成AVS+碼流，再將轉碼后的AVS+碼流進行復用、調制和地面發射等環節處理，通過地面無線信道傳輸。在系統終端，利用AVS+地面數字電視機頂盒，接收地面無線數字電視信號并進行AVS+解碼，供觀眾收看。

5結束語

近年來，我國高清電視頻道數量逐步增多，3D電視頻道已經開播，無論是衛星、有線還是地面數字電視系統，隨著開播頻道的增多，傳輸帶寬日趨緊張。AVS+是我國自主創新的視頻編碼技術，具有更高的編碼效率，與同類國際標準H.264效率相當，用AVS+標準作為廣播電視的視頻編碼，可有效解決廣播電視行業面臨的頻道資源問題。2014年3月，國家新聞出版廣電總局聯合工業和信息化部制定了《廣播電視先進視頻編解碼（AVS+）技術應用實施指南》，相信在國家政策的推動下，AVS+標準在衛星、有線、地面數字電視及互聯網電視和IPTV等領域將得到更廣泛的應用。

作者:陸嘉 李兆 單位:國家新聞出版廣電總局 國家新聞出版廣電總局西安監測臺

參考文獻：

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