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下一代3D电视——带内混合型全高清3D电视概述

供稿人:李远东  供稿时间:2014-7-14   关键字:DVB-T2  混合型3D电视  全高清3D电视  移动高清电视  H.264  H.265  MPLP  
1、引言
笔者此前的文章《全球3D电视标准制定进展及下一代3D电视的标准化情况》里提及,带内混合型3D电视是下一代3D电视的发展方向之一。本文对其进行具体概述。
 
近些年,全球越来越多的地面数字电视网络运营商试图积极创新商业模式,提供3D数字电视广播业务以作为新的收入来源。相比高清电视,传输3D数字电视广播需要更大的网络容量,DVB下一代地面数字电视广播标准DVB-T2、ATSC下一代地面数字电视广播标准ATSC3.0等为其带来了机遇。但由于无线电视频谱极其珍贵,利用地面数字电视网络来广播3D数字电视目前还存在一些挑战,主要包括:传输一套3D数字电视广播节目到底需要多大的网络容量?如何以最高效的方式来进行3D数字电视广播与传统二维数字电视广播的同步播出?
 
为解决上述问题,韩国电子与电信研究院与美国高级数字电视系统委员会ATSC基于下一代地面数字电视系统的相关应用场景,提出了相关的解决方案。
 
韩国电子与电信研究院的解决方案是:固定/移动混合型全高清3D电视。如图1所示:该方案应用“DVB-T2基本级”(注:面向固定的大屏幕电视机来广播电视内容)与“DVB-T2-Lite/NGH”(注:轻型DVB-T2。主要面向处于游牧、移动状态的大屏幕视听终端或智能手机、平板电脑等各种小屏幕视听终端来广播电视内容)来提供二维全高清(1080P。下同)电视(包括固定收看的二维全高清电视、可移动收看的二维全高清电视)电视与全高清3D电视同播服务、混合型全高清3D电视服务。
 
基于下一代地面数字电视系统的固定/移动混合型全高清3D电视的各类应用场景
 
由图1可见,这种混合型3D电视业务的特点在于:
 
(1)左眼视频是以H.264或最新一代的H.265所编码、按照DVB-T2基本级所传输的固定收看的二维全高清电视节目;
 
(2)右眼视频是以最新一代的H.265所编码、按照DVB-T2-Lite/NGH所传输的可移动收看的二维全高清电视节目;
 
(3)右眼视频与左眼视频所承载的是相同的电视节目内容;
 
(4)对于非3D电视的大屏幕固定型终端,直接接收、处理、显示左眼视频所承载的固定收看的二维全高清电视节目;
 
(5)对于非3D电视的小屏幕游牧、移动型终端,直接接收、处理、显示右眼视频所承载的可移动收看的二维全高清电视节目;
 
(6)对于3D电视的各种终端(包括大屏幕固定型终端与小屏幕游牧、移动型终端),同时接收左眼视频与右眼视频,然后合并之,成为3D立体视频,然后处理、显示。
 
    如图2所示,美国高级数字电视系统委员会ATSC的方案与韩国电子与电信研究院的相同,只是目前各自所采用的信源编码方式不同,而且前者除了全高清模式,还包括高清模式、标清模式。
2  ATSC下一代固定/移动混合型全高清3D电视原型系统
 
目前,韩国电子与电信研究院与美国高级数字电视系统委员会ATSC已经建立了相关的试验床,并在实验室里进行了成功的验证。下文第2部分将对相关系统进行描述、第3部分将相关原型系统的试验结果进行描述、第4部分会给出相关的结论。
2、系统原理
DVB下一代地面数字电视广播标准DVB-T2的物理层采用了MPLP(Multiple Physical Layer Pipe,1个6MHz或8MHz宽度的物理频道内划分出多个物理层管道)机制,每个物理层管道相互独立、互不影响,可单独配置信源编码、信道编码、调制等参数。这就为基于DVB-T2的固定/移动混合型全高清3D电视的实现奠定了基础,相关系统的原理如下:
 
用两个不同的物理层管道来分别承载全高清3D电视的左眼视频与右眼视频,前端与终端加入媒体同步机制,左眼视频通过H.264或最新一代的H.265来编码并按照DVB-T2基本级来作信道编码/调制等(由于遵循DVB-T2基本级,所以左眼视频所承载的是固定收看的二维全高清电视节目),右眼视频通过最新一代的H.265来编码并按照DVB-T2-Lite/NGH来作信道编码/调制等(由于遵循DVB-T2-Lite/NGH,所以左眼视频所承载的是可移动收看的二维全高清电视节目),左眼视频与右眼视频所承载的电视节目内容相同,而且相关信号被同时发射出去。在3D电视终端侧,左眼视频与右眼视频被同时接收、解调制、解编码,恢复出两路二维高清电视节目信号,然后进行媒体同步、合并,重构出全高清3D立体电视影像。
3、固定/移动混合型全高清3D电视原型系统的发展
图3所示为于2014年5月28~30日的韩国3D电视会议上展出的基于下一代地面数字电视DVB-T2系统的固定/移动混合型全高清3D电视原型系统:系统的组成包括码流发生器、复用器、网关设备、接收终端;使用UHF频段里面一个8MHz频宽的物理频道,将其划分为若干个(多于两个)逻辑上的物理层管道,其中的1号物理层管道用于承载左眼视频,调制方式为256 QAM,2号物理层管道用于承载右眼视频,调制方式为16 QAM;整个原型系统的技术参数如表1所示。
 
3  2014528~30日所展示的固定/移动混合型全高清3D电视原型系统
 
1  固定/移动混合型全高清3D电视原型系统的技术参数
 
业务应用
调制方式
数据率/Mbps
分辨率
信源编码
1号物理层管道
(左眼视频)
256 QAM
6~8
(2~4)
1080P
H.264或H.265
2号物理层管道
(右眼视频)
16 QAM
2~4
1080P
H.265
 
相关展示证明:这一系统可以以高的频谱效率同时向各种固定的、游牧的、移动的大屏幕或小屏幕终端提供固定收看的二维高清电视服务、可移动收看的二维高清电视服务、固定/移动混合型全高清3D电视服务。
4、相关标准的进展
2014年2月26日,美国高级数字电视系统委员会ATSC发布《ATSC候选标准——地面三维数字电视广播第5部分:面向地面大屏与移动小屏混合传输的业务兼容型三维电视》,详细规范了SCRT(Service Compatible 3D-TV system using Real-time Delivery,业务兼容型实时三维电视传输系统)的一种应用方式SC-MMH(Service Compatible 3D-TV using Main and Mobile Hybrid Delivery,面向地面大屏与移动小屏的混合传输)及三维视频编码器信号输入格式、业务复用、传输层特征。
5、结语
为节约珍贵的无线频谱,以最高效的方式来进行3D数字电视广播与传统二维数字电视广播的同步播出,韩国电子与电信研究院及美国高级数字电视系统委员会ATSC提出并发展了基于下一代地面数字电视系统DVB-T2的固定/移动混合型全高清3D电视解决方案,其能在无需额外带宽与系统传输容量的前提下同时提供二维高清电视服务与全高清3D电视服务,具有最大的信道灵活性与后向兼容性。
 
另外,据悉,韩国电子与电信研究院目前正在研究和发展基于下一代地面数字电视系统DVB-T2的固定/移动混合型4K超高清3D电视解决方案,可以以高的频谱效率同时向各种固定的、游牧的、移动的大屏幕或小屏幕终端提供固定收看的二维4K超高清电视服务、可移动收看的二维4K超高清电视服务、固定/移动混合型4K超高清3D电视服务。
参考文献:
[1]李远东. 全球3D电视标准制定进展及下一代3D电视的标准化情况[EB/OL]. [2014-07-07].
 
[2] ATSC. Candidate standards[EB/OL]. [2014-06-01].
http://www.atsc.org/cms/index.php/standards/43-candidate-standards/75-atsc-candidate-standards.
 
[3] Doc. S12-117r16, ATSC Candidate Standard: 3D-TV Terrestrial Broadcasting, Part 5 – Service Compatible 3D-TV using Main and Mobile Hybrid Delivery[S].
 
[4] Sung-Hoon Kim, Jooyoung Lee etc. “Full-HD Hybrid 3DTV based on DVB-T2 Standard,” 3D-Con, May. 2014.
 
[5] Kyeong-Hoon Jung, Min-Suk Bang, Sung-Hoon Kim etc. “Visual Quality Improvement for Hybrid 3DTV
with Mixed Resolution using Conditional Replenishment Algorithm,” ICCE2013, Feb. 2013.
 
[6] Sung-Hoon Kim, Jooyoung Lee etc. “Development for Next Generation Terrestrial DTV,” 3D-Con, Nov. 2013.
 
[7] ATSC: “ATSC Digital Television Standard, Part 3 – Service Multiplex and Transport Subsystem Characteristics,” Doc. A/53, Part 3:2013, Advanced Television Systems Committee, Washington, D.C., 7 August 2013.
 
[8] ATSC: “ATSC Mobile/Handheld Digital Television Standard, Part 3 – Service Multiplex and Transport Subsystem Characteristics,” Doc. A/153 Part 3:2013, Advanced Television Systems Committee, Washington, D.C., 29 October 2013.

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