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ITU-R:全球4K/8K超高清晰度地面数字电视广播网络现网试验现状(七):法国的相关情况

一、引言
 
法国国家电视台TDF开展基于地面数字电视广播网络的UHDTV(超高清晰度电视)传输试验的目标在于通过埃菲尔铁塔发射台、采取HEVC(高效率编码)技术与DVB-T2标准及相关兼容型终端进行4K超高清晰度地面电视的直播试验,在解决实际问题中积累相关的技术经验。
 
目前,法国地面数字电视广播网络现网所直播的是SDTV(标准清晰度电视)与HDTV(高清晰度电视)节目。为了保证对于用户的持续粘性,法国地面电视播机构规划将相关平台演进至具备联网性与交互性、增加高清晰度电视直播节目套数,并适时正式商用地面4K超高清晰度电视直播服务。
 
二、4K超高清晰度地面电视的直播试验
 
此次试验中,为了将系统的传输容量最大化,采取了DVB-T2超高清晰度电视复用器,以1/128的GI(保护间隔)通过MFN(Multi-frequency Network,多频网)进行播出。
 
试验发现:在网络覆盖范围(覆盖半径大致为25千米)之内,通过标准rake接收天线、内置DVB-T2解调器与HEVC芯片的终端均可正常接收4K超高清晰度地面电视直播信号。
 
1)技术参数与网络覆盖范围
 
(1)网络拓扑:DTTB(数字地面电视广播)多频网;
 
(2)调制方式:OFDM(正交频分复用);
 
(3)单信道带宽/占用带宽:8 MHz/7.77 MHz;
 
(4)传输中心频率:514.167 MHz(UHF频段中的第26频道);
 
(5)传输功率:100瓦、有效辐射功率1000瓦;
 
(6)传输模式:SISO(单幅发射天线、单幅接收天线);
 
(7)子载波调制方式:256 QAM;
 
(8)莱斯信道中的CNR(载噪比):19.7 dB;
 
(9)FFT(快速傅里叶变换)规模(子载波个数):32k(实际为22465个);
 
(10)保护间隔比(保护间隔周期):1/128、28微秒;
 
(11)导频规格:PP7;
 
(12)OFDM符号个数:60;
 
(13)纠错编码:内编码采取码率为2/3的LDPC(低密度奇偶校验编码)、外编码采取BCH;
 
(14)数据传输速率:40.215 Mbps;
 
(15)图像标准:逐行扫描、UHD-1 phase 1、分辨率3840×2160(4K)、帧率50帧/秒、每像素8比特采样;
 
(16)所采取的视频编码标准:HEVC(高效率视频编码);
 
(17)发射台:埃菲尔铁塔发射台、发射天线高度313米、接收天线高度10米、覆盖半径25千米;
 
(18)最小中值场强:55 dBμV/m at 10 m。


 
(6)1.jpg
图1  法国地面4K超高清晰度电视广播试验网络覆盖范围


 
2)4K赛事的实时直播
 
通过该网络,法国电视广播商对2014年的“法网”国际网球公开赛进行了4K超高清晰度电视直播。此外,还进行了录播。下面对相关的直播情况进行介绍。
 
对法网公开赛进行视频图像帧率为50帧/秒的4K超高清晰度电视直播面临着较大的技术挑战。此次直播试验证明了通过DVB-T2地面数字电视广播网络以及内置HEVC/H.265解码芯片的4K电视终端进行4K超高清晰度电视广播的可能性。6月3日及6月4日下午,第一路4K超高清电视节目信号素材的采集来自于赛事现场的四部可移动型4K摄像机,其余时间则来自于一部固定位置的4K摄像机,对赛事信号进行实时编码与直播传输(无线传输码率为22.5 Mbps)。而第二路4K超高清电视节目信号则是离线编码的录播节目,无线传输码率为17.5 Mbps。
 
所以采取上述参数,是因为考虑到了以下的四点因素:
 
(1)采用额外HEVC编码的离线编码并未被应用于第一代的实时信源编码器之中,那时还无法从生产商出获知详细细节。而下一代的实时信源编码器则进行了采用;
 
(2)虽然传输码率不同,但录播信号的播出质量与实时直播信号的相当;
 
(3)那时,DVB-T2数字电视复用器的单信道数据容量为36 Mbps,就意味着可以同时传输两套的第二路4K超高清电视节目信号(17.5 Mbps×2=35 Mbps);
 
(4)之所以将第一路4K超高清电视节目信号的传输码率设置为22.5 Mbps,是为了测试额外5 Mbps对相关信号传输质量的影响。
 
此外,为了进行视频画面质量的对比,此次试验还进行了4K超高清电视、2K高清电视、标清电视的同播。并邀请了一些视频专家与普通电视观众前来观看,多数人觉得4K超高清晰度电视节目的沉浸感更好、更接近生活实际。
 
三、此次试验所得出的结论与未来展望
 
此次试验是法国在将来正式推出地面4K超高清晰度电视广播商用服务的重要一步。其证明了通过基于UHDTV(phase 1)标准与256 QAM OFDM机制进行实时4K超高清晰度电视直播的技术可行性、采取第一代HEVC/H.265编码器通过单个8 MHz物理信道同时传输两路4K超高清晰度电视信号的技术可行性。同时,此次试验还展示出于视频图像的主观体验质量方面,4K超高清晰度电视节目相比于2K全高清晰度电视节目(图像标准为1920×1080、隔行扫描、帧率25帧/秒)的大幅提高。
 
从而,法国国家电视台TDF得出了这样的结论:的确可以将超高清晰度电视UHDTV作为继2K全高清晰度电视HDTV之后,下一代地面数字电视广播系统的核心应用。
 
正是由于得出了这样的结论,上述的地面4K超高清晰度电视广播传输试验系统进入到继续运行状态,以期将来对各种技术进步进行试验,为法国正式商用4K地面数字电视服务做好相关准备工作。
 
此外,根据目前4K/8K超高清晰度电视技术的快速发展态势,从技术与经济性的角度,法国国家电视台TDF得出了这样的结论:2017年可实现仅通过一个8 MHz物理信道来同时传输3套地面4K数字电视广播直播节目。
 
 
参考文献:
 
[1] ITU-R. ITU-R BT.2343-0 –Collection of field trials of UHDTV over DTT networks [EB/OL].
http://www.itu.int/dms_pub/itu-r/opb/rep/R-REP-BT.2343-2015-PDF-E.pdf, 2015-05-22.
 

本文作者为上海情报服务平台兼职情报分析员


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