【转载】GD/J 057-2014《AVS+卫星专业综合接收解码器技术要求和测量方法》解读
2014年11月,GD/J 057-2014《AVS+卫星专业综合接收解码器技术要求和测量方法》通过总局科技司组织的广播电影电视行业暂行技术文件审查。猎酷网第一时间邀请到该官方技术文件的主要起草人董文辉博士(总局规划院中心所副所长)就该文件进行解读。
猎小酷:董所长,很高兴又和您见面了。在正式解读之前,能否先给大家讲一下这个技术文件出台的背景吗?
董文辉:
好的。广电总局、工信部在联合发布的《广播电视先进性视频编解码(AVS+)技术应用实施指南》中指出:自2014年1月1日起,各电视台新上星的高清数字电视频道,视频应采用AVS+编码;在2014年12月31日前,对于已上星的高清数字电视频道,视频应转换为采用AVS+编码。为支持上星高清节目的接收问题,亟需AVS+卫星专业综合接收解码器标准。
另外,GY/T 257.1-2012发布时,业界对AVS+的多数看法是用于高清节目传输,两部委发布的实施指南也主要针对高清节目。之后,国家新闻出版广电总局启动中央广播电视节目无线数字化全国覆盖工程,计划在全国各地通过地面数字电视转播12套央视标清节目,视频采用AVS+标清编码,因此,需要有AVS+标清卫星专业综合接收解码器配合AVS+标清节目的接收。起草小组对有关AVS+解码设备厂家进行调研发现:目前,AVS+解码芯片基本都是高标清兼容的,现有的专业解码器大多数都兼容高标清解码;厂家纷纷表示开发高标清兼容解码器与开发纯标清解码器在成本上差别不大,不会为此生产纯标清解码器。
因此,在目前形势下,制定标准的目标对象是高标清兼容的AVS+卫星专业综合接收解码器。起草小组在编制技术文件时,也是从高标清兼容的角度考虑,对有关技术指标进行规定。
猎小酷:为了方便业界了解文件内容,请您介绍下整个技术文件的内容构成是怎样的?
董文辉:
好的。GD/J 057-2014暂行技术文件共分五章。
第一章概括了该技术文件的适用范围;
第二章列出了该技术文件的规范性引用文件,包括相关视音频编码标准及相关测量标准;
第三章给出了ASI、AVS+、ETSI、SDI、TS等缩略语;第四章和第五章是该技术文件的核心章节,分别规定了AVS+卫星专业综合接收解码器的技术要求和测量方法。
第四章技术要求从以下九个方面进行了规定:功能和物理接口要求、卫星信道射频技术要求、标准符合性技术要求、ASI输入接口技术要求、SDI输出接口技术要求、ASI输出接口要求、IP输出传输层性能、视频技术要求和音频技术要求。
第五章测量方法首先规定了测量的环境条件、测量用参考编码器要求以及测量用TS流的要求,进而根据不同的测量项目,描述了相应的测量框图和测量步骤。
猎小酷:技术文件对解码器功能和物理接口有什么具体要求吗?
董文辉:
经起草小组的讨论以及对电视台、有线运营商等相关单位的调研,明确该技术文件的目标对象,规定出相应的功能和物理接口。
由于目标对象为AVS+卫星专业综合接收解码器,主要用于卫星信号接收解码,因此卫星信道射频输入接口为必备项,而ASI和IP输入接口为可选项。
(1)ASI输入最大码率
考虑到一个36MHz的卫星转发器采用DVB-S2、8PSK方式调制,支持的码率可以达到66Mbps,因此,AVS+卫星专业综合接收解码器支持的ASI输入最大码率应大于66Mbps,经实际调研,最终定为“至少支持到70Mbps(不包含空包)”。
(2)音视频相对延时调整
起草小组经实测和调研,目前AVS+解码器所用的几家芯片,解码输出的音视频相对延时在断开信号重连后均有正负几十毫秒之内的无规律改变。即便是国际主流解码器所用芯片也有类似现象(但可通过手动方式逐毫秒地调整音视频相对延时)。因此直接规定音视频相对延时指标不符合实际,经讨论,不做音视频相对延时指标规定,但在表1“功能和物理接口要求”中,增加音视频相对延时调整的功能要求。
(3)“高清视频解码支持”中的类和级
GY/T 271-2013 中规定了AVS+高清编码器必备的类和级为:广播类,6.0.1.08.60级。《广播电视先进性视频编解码(AVS+)技术应用实施指南》中也提出:上星的高清数字电视频道,视频应采用AVS+标准中的广播类(broadcast profile)、级6.0.1.08.60压缩编码方式。基于这些因素,GD/J 057-2014对类和级的解码支持要求“广播类,6.0.1.08.60级”为必备项。
(4)“高清视频解码支持”中的最大码率
根据GY/T 257.1的规定,采用AVS+广播类,6.0.1.08.60级编码,视频最大码率可到50Mbps。但是《广播电视先进性视频编解码(AVS+)技术应用实施指南》建议的AVS+编码码率为至少12Mbps。经起草小组讨论认为上星高清节目的AVS+编码码率通常不会超过15Mbps,因此,GD/J 057-2014规定视频解码支持的最大码率应不低于15Mbps。
(5)“高清视频解码支持”中的场顺序
在GY/T 257.1中,规定了AVS+编码场顺序可以为顶场在先和底场在先,考虑到我国高清电视采用的制式为顶场在先,结合当前设备的实现情况,GD/J 057-2014最终确定技术要求为“支持顶场在先”。
(6)“标清视频解码支持”中的类和级
根据GY/T 271-2013的规定,对于广播类,4.0.2.08.60级编码,支持的最大帧率为60,支持的最大码率为20Mbps,支持的BBV缓冲区大小为10485760bit。起草小组讨论认为该编码级已可满足当期的标清应用需求。
猎小酷:对卫星信道射频技术有要求吗?
董文辉:
GD/J057-2014的4.2规定了被测设备卫星信道的射频技术指标要求,该指标要求引用了GY/T148-2000的相应技术要求。测量方法按照GY/T 150-2000规定的测试方法进行测量。
猎小酷:我们知道标准符合性测试非常重要啊。您能否具体介绍下相关的技术要求?
董文辉:
GD/J 057-2014的4.3规定了被测设备视频解码环节的标准符合性技术要求为:
4.3 标准符合性技术要求应能通过GY/T 257.2-2014的5.4.2中不超出本技术文件表1“高清视频解码支持”和“标清视频解码支持”技术要求的符合性测试。
GD/J 057-2014的5.4规定了相应的测量方法:
5.4 功能和符合性测量
5.4.1测量框图
[码流发生器]-->[调制器]-->[被测解码器]-->[监视器]
图1功能和符合性测量框图
5.4.2测量步骤
测量步骤如下:
a) 如图1连接测量仪器和被测设备;
b) 播放测试用TS流,由被测解码器解码输出至监视器;
c) 通过监视器观察测试过程中解码输出的音视频是否出现不应有的异常情况。
将上述技术要求和测量方法结合起来,可以理解为:采用GY/T 257.2-2014的5.4.2中不超出GD/J 057-2014表1“高清视频解码支持”和“标清视频解码支持”技术要求的测试位流进行测试,通过监视器观察,测试过程中解码输出的音视频不应出现不应有的异常情况。
对此,用户可能会有两个疑问:测试用TS流是什么码流?通过监视器观察时如何判定音视频是否出现不应有的异常情况?
(1)测试用TS流
GY/T257.2-2014的5.4.2中规定了解码器的符合性测试所用的15类共55个测试位流,基本涵盖了GY/T257.1中对解码器的各项规定,这些测试位流对各项码流参数(帧率、色度格式、场顺序、码率等)进行了精心设计,力图使得各项参数能遍历其可能的取值,以便对解码器的标准符合性进行全面考察。
而GD/J 057-2014从实际应用的角度出发,对AVS+卫星专业综合接收解码器“高清视频解码支持”和“标清视频解码支持”的规定为最基本要求,针对性较强。例如:“高清视频解码支持”要求中,支持的色度格式规定“4:2:0”为必备项;支持的最大码率规定“不小于15Mbps”。
因此,GY/T257.2-2014中的某些测试位流可不用来测试AVS+卫星专业综合接收解码器,如测试位流#26:
5.4.2.11.2 测试位流#26
说明:测试位流中level_id的值为‘0x22’或‘0x42’,chroma_format的值为2,intra_chroma_pred_mode和intra_chroma_pred_mode_422遍历所有可能的取值。
对象:4:2:2格式的解码。
目的:测试解码器能否支持4:2:2格式的正确解码。
从描述中可见,测试位流#26的色度格式为4:2:2,而GD/J 057-2014“高清视频解码支持”中只要求4:2:0,没要求4:2:2。因此,测试位流#26不应用于AVS+卫星专业综合接收解码器的测试。
所以,AVS+卫星专业综合接收解码器的所用的测试码流,应是257.2-2014的5.4.2的55个测试位流所对应的测试码流集中,参数取值不超出GD/J 057-2014“高清视频解码支持”和“标清视频解码支持”的那一部分。
(2)符合性测试结果的判定
在进行标准符合性测试时,测试人员需通过监视器观察解码输出的音视频是否出现不应有的异常情况。此处之所以强调“不应有的异常情况”,是因为在测试过程中,测试人员观察到的画面异常可能包含两种情况。一种是测试码流压缩制作过程中产生的一些异常,与解码器无关;另一种是被测解码器可能引入的异常,这后一种异常才是“不应有的异常”。
有必要强调的是,由于标准符合性测试的特殊性,有些测试码流本身可能会存在马赛克、静帧等异常,测试人员应该正确识别这些情况。
猎小酷:文件对ASI、SDI、IP接口是否有具体的技术要求?
董文辉:
GD/J 057-2014的4.4和4.6规定了被测设备ASI输入输出接口的电气特性技术要求,该要求引用的是GY/T 170-2001《有线数字电视广播信道编码与调制规范》中的ASI链路电气特性指标规定。
GD/J 057-2014的4.5规定了被测设备SDI输出接口的电气特性技术要求。其中SDI高清输出接口要求引用的是GY/T 157-2000《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》的相关规定;SDI标清输出接口要求引用的是GB/T 17953-2012《标准清晰度电视4:2:2数字分量视频信号接口》的相关规定。
GD/J 057-2014的4.7规定了被测设备IP输出传输层的技术要求,该技术要求及相应测量方法参考GY/T 271-2013《AVS+高清编码器技术要求和测量方法》进行规定。
猎小酷:文件对视频、音频的技术要求是怎样的?
董文辉:
GD/J 057-2014的4.8规定了被测设备的高清数字视频通道和标清数字视频通道指标要求。其中,高清视频技术要求及相应的测量方法参照GY/T 271-2013 《AVS+高清编码器技术要求和测量方法》进行规定。标清视频技术要求及相应测量方法参照GY/T243-2010《标准清晰度电视数字视频通道技术要求和测量方法》进行规定。
GD/J 057-2014的4.9规定了被测设备的数字音频通道技术指标要求,该技术要求主要参考了GY/T 271-2013《AVS+高清编码器技术要求和测量方法》的规定,并根据实际测试情况,增加了音频通道“介入增益”测试项,主要考察解码器对音频信号电平的保真程度。介入增益的测量结果以输出信号电平与输入信号电平的差值表示。
猎小酷:技术文件对测量用TS流的规定和考量是什么?
董文辉:
GD/J 057-2014的5.3规定了测量用TS流的要求为:
5.3 测量用TS流
5.3.1 高清测试流
除5.5中对码率有特殊规定以及符合性的检测项目之外,在测量过程中,TS输出码率设置为14Mbps;视频压缩码率设置为12Mbps;双声道和2.0立体声音频压缩码率设置为256kbps,取样频率48kHz;5.1环绕声音频压缩码率设置为384kbps,取样频率48kHz。无ETSITR 101 290 V1.2.1中规定的一级、二级错误。
5.3.2 标清测试流
除5.5中对码率有特殊规定以及符合性的检测项目之外,在测量过程中,TS输出码率设置为4Mbps;视频压缩码率设置为3Mbps;双声道和2.0立体声音频压缩码率设置为256kbps,取样频率48kHz。无ETSI TR 101 290 V1.2.1中规定的一级、二级错误。
之所以要对测试用的TS流做出上述规定,主要考虑到两个因素:
(1)TS流码率、视音频压缩码率,与IP输出传输层性能、视频指标、音频指标等息息相关。为保证测量结果的准确性和一致性,有必要统一码率设置。
(2)测量用的TS流本身不应出现ETSI TR 101 290 V1.2.1中规定的一级、二级错误,否则可能引起解码器的解码异常,影响测量结果。
猎小酷:感谢董所长对GD/J 057-2014技术文件的重要解读。我们下次再见。
董文辉:再见!
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