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UHDTV广播传输与IP分发的共存:三大解决方案探讨(一)

DVB(欧洲数字电视标准组织)于2015年8月19日出版的DVB SCENE 9月刊(总第46期)刊登了由Harmonic(哈雷)公司负责视频业务战略的副总裁Thierry Fautier先生(同时也Ultra HD论坛的总裁)所撰写的“Coexisting Together:Compatibility is Key for UHD IP and Broadcast Delivery”——《UHDTV广播传输与IP分发的共存:兼容是关键》一文,介绍了超高清晰度电视广播传输与IP分发的共存的重要性,并对实现下一阶段超高清晰度电视与当前阶段超高清晰度电视后向兼容的三种解决方案进行了探讨,具有一定的参考价值。下文对其进行综合性的编译介绍。
 
1、问题的提出:两个阶段的超高清晰度电视标准应考虑后向兼容性
 
目前,UHDTV(超高清晰度电视)内容服务已经不再是“对于未来的幻想”,而是已经进入到了初步商用阶段。诸如Netflix与Amazon等大型OTT在线视频服务提供商已经为其用户提供了超高清晰度电视服务。而且,在2015年下半年,还会有更多的服务提供商提供超高清晰度电视服务。
 
由于整个电视行业已经准备好超大规模地部署超高清晰度电视服务,就需要对这个下一代视频格式进行标准化,目前,电视技术业界正在努力进行相关工作。
 
欧洲地面数字电视标准组织DVB已经就UHDTV Phase 1(超高清晰度电视第一阶段)面向地面数字电视广播网络、有线数字电视广播网络、直播数字卫星电视广播网络、IPTV专用网络的超高清晰度电视内容分发/传输进行了标准化。
 
目前,DVB正在对UHDTV Phase 2(超高清晰度电视第二阶段)进行标准化。相关标准将把HDR(High Dynamic Range,高动态范围)、HFR(Higher Frame Rate,更高帧率)、WCG(Wide Color Gamut,宽色域)、NGA(Next Generation Audio,下一代音频)等增强型技术选项融入到下一代超高清晰度电视服务之中。
 
由于需要发展一个完整的生态系统以对各种新兴技术不断进行演进,超高清晰度电视第二阶段的工作的完成将需要花更长的时间(相比于第一阶段)。
 
如果采取自适应流媒体技术,通过IP网络来分发/传输超高清晰度电视内容,就将具有更大的业务灵活性:可以面向各类非智能型或智能型的视听终端设备进行视频内容片段编码,并根据终端设备的能力、传输网络的实时情况等选择所需的、最合适的传输格式。
 
然而,Harmonic(哈雷)公司预计,即使到了2017年,市场上具备高动态范围功能的超高清晰度电视机的数量也将是非常少的。因此,UHDTV Phase 2(超高清晰度电视第二阶段)的标准化工作就应当高度重视其与将来市场中已有的符合UHDTV Phase 1(超高清晰度电视第一阶段)标准的超高清晰度电视机的后向兼容。相关将探讨相关的三大实现方式。
 
2、解决方案一:基于流的后向兼容
 
此种方式的实现需要依赖于多个方面的技术。在信源编码侧,其面向UHDTV Phase 1(超高清晰度电视第一阶段)采取SHVC(可伸缩高效率编码)、MPEG可分级可伸缩视频编码以及最新的HEVC(高效率视频编码),并具有非后向兼容型附加层。这种解决方案既可用于高动态范围,又可用于高帧率。对于高动态范围增强型选项,基于流的后向兼容解决方案运用的是可在符合ITU-T BT.709标准的终端上显示的高动态范围机制——其与BBC(英国广播公司)的相关提案具有类似的技术理念。
 
3、解决方案二:基于解码器的后向兼容
 
如在符合UHDTV Phase 2(超高清晰度电视第二阶段)标准的终端里部署基于解码器的后向兼容解决方案,解码器也可以解码出符合UHDTV Phase 1(超高清晰度电视第一阶段)标准的电视信号并输出给后向兼容的电视机终端来显示。
 
这种解决方案支持单层级的高动态范围技术机制,这与包括Technicolor (特艺)及Dolby(杜比)等所提出的高动态范围解决方案相同。
 
如图1及表1所示,UHDTV Phase 2(超高清晰度电视第二阶段)终端解码器在把100 fps的超高清晰度电视信号下变换成50 fps的信号,或者把120 fps的超高清晰度电视信号下变换成60 fps的信号时,也可采取相同的解决方案。
 
1  UHDTV Phase 2(超高清晰度电视第二阶段)的广播后向兼容机制
 
UHDTV Phase 2(超高清晰度电视第二阶段),不同广播格式的组合
 
档次
编码档次
MPEG级别
HDR
HFR
与第一阶段的兼容性
时间节点
第一阶段
2160p/60 Hz
5.1
2015年
仅HDR
2160p/60 Hz
5.1
2016年
基于流的后向兼容
2016年
基于解码器的后向兼容
2017年
1080p/120 Hz
1440p/120 Hz
1440p/120 Hz
5.1
2018年
基于解码器的后向兼容
2019年
所有规范
2160p/120 Hz
5.2
2019年
基于流的后向兼容
2018年
基于解码器的后向兼容
2019年
注:对时间节点的预测,是基于现有的相关可用规范/标准及技术。
 
 
参考文献:
 
[1] Thierry Fautier. Coexisting Together:Compatibility is Key for UHD IP and Broadcast Delivery [EB/OL]. https://www.dvb.org/resources/public/scene/dvb-scene46.pdf, 2015-08-19.
 
本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员

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