有線數字電視系統由信源編碼、復用、信道編碼和調制、傳輸信道、數字機頂盒等五個環節組成。模擬視音頻信號按照MPEG-2標準經過抽樣、量化及壓縮編碼形成基本碼流ES。把基本碼流分割成段，并加上相應的頭文件打包形成打包的基本碼流PES，并將PES包再分段打成有固定長度188字節的傳送包TS流。TS流經系統復用加入PSI/SI信息、加密信息等形成多路節目傳輸流，最后經過64QAM調制及上變頻形成射頻信號在HFC網中傳輸，在機頂盒解碼恢復模擬音視頻信號。

本文以MPEG-2編碼標準為主，談信源編碼、復用技術在有線數字電視系統中的應用。

我國數字電視系統中標清數字電視SDTV的信源編碼與復用傳輸都基于MPEG-2國際編碼標準，其編碼碼率可達到3Mb/s～50Mb/s，采用的是MP@ML主類和主級，主級(MainLevel)的圖像寬高比為4∶3，輸入圖像格為720×576×25，壓縮后的碼率在4-8Mbps。

有線數字電視前端信號源流程

有線數字電視前端信號源主要是中央電視臺、各省及直轄市衛視節目、中央電視臺和各省臺數字電視付費節目及本地電視臺節目等。

通過衛星和國家光纜干線傳輸的節目都在各自的播出系統處理為數字編碼、復用后的SPTS和MPTS節目，在有線數字電視前端機房通過數字衛星接收機解復用為ASI格式的TS流送到前端復用器中。

本地電視臺節目通過城域光纜干線傳送至有線前端，并在前端機房編碼后送至復用器中和其他節目一起復用傳送。

以下為典型的有線電視前端信號流程圖。 

有線電視前端信號流程圖

本地電視臺節目的編碼處理

不管是已經實現硬盤播出的，還是傳統基帶模擬輸出的本地電視臺節目的視頻、音頻信號經過A/D轉換或數字接口的轉換、預處理、壓縮、188字節的打包復用，最終輸出成SPTS流。其中視、音頻信號編碼復用都采用MPEG-2標準。視頻接口有CVBS的、S端子的、SDI（嵌入式數字音頻或非嵌入式）的等，視頻壓縮方式為4:2:0或4:2:2，4:2:0時最大碼率可達到15Mbps，4:2:2時最大碼率可達到50Mbps。一般設置在4-8Mbps。音頻接口有RCA的、XLR的和AES/EBU的等，碼率可達到384Kbps。除了視頻、音頻數據，編碼器中還包括PSI/SI等其他信息也一起進行打包、復用。

以下為數字編碼器信號處理流程圖：

數字編碼器信號處理流程圖

3.1數字編碼器對模擬視、音頻指標的要求

由于本地電視臺節目錄播系統設備新舊程度及其所采用的技術不同，節目質量也參差不齊，隨之編碼器編碼效果也不同。

編碼器將模擬視音頻信號進行A/D轉換過程中將超過可調整輸入幅度范圍的信號進行切割處理，為此，模擬視音頻輸入幅度應嚴格在標準規定范圍之內，否則，因為幅度過載，造成畫面色彩失真、發白，聲音過暴，給用戶視聽感覺帶來嚴重的應響。

在視音頻測量儀器上測出的通結果為視音頻信號過載的部分被切割，嚴重的波形成方波。

3.2視音頻信號的壓縮處理

本地電視臺的視音頻信號經壓縮、打包成SPTS的流，并根據規劃安排到對應的前端復用器中進行再次復用為MPTS流。

數字編碼器的抗干擾能力非常重要，視頻帶外信號通過數字化處理后進入到帶內信號中產生干擾。數字編碼處理過程為對復合模擬視頻信號進行亮度、色度信號的分離處理后進行亮度、色度信號的分別抽樣、量化和編碼。由于PAL制式視頻信號帶寬在0-5.75MHz，為此選擇的視頻亮度濾波器頻譜特性為允許在0-6.75Mhz的信號無損通過，帶外抑制度在8MHz頻譜處為40dB。應用中發現數字編碼設備與廣播短波發射臺在一起時，雖然短波頻率在8MHz-15MHz左右，由于短波信號發射功率較強，超過編碼器帶外抑制能力。為此，輸入的視頻信號中除了有用的視頻信號外還攜帶著脈沖接近或超過視頻幅度的短波信號。根據柰奎斯特抽樣原理，亮度抽樣率為13.5MHz，抽樣頻譜可覆蓋至6.75MHz到20MHz處。編碼器抽樣處理后將這帶外的無用信號一并回折到視頻通帶內，從而導致了編碼器中出現干擾。為此，對此類干擾要求機房接地達到標準，視頻處理設備抗干擾性好，編碼器器輸入濾波器性能要好，或者根據地區的特殊性選擇抽樣率更高的編碼器來解決。

同時，在編碼器的壓縮過程中，應根據節目類型配置不同的視頻碼率、音頻碼率和系統總輸出碼率，遵循對活動畫面較頻繁的體育類節目分配碼率高一些，對靜止畫面多電影、新聞類的節目，分配的碼率低一些的原則。由于前端選擇的編碼器與復用器不是一個廠家的,不能實現兩個設備之間的統計復用,為此，編碼器輸出碼率設置為固定碼率。同時，由于系統總輸出碼率包括視頻碼率、音頻碼率和PCR碼率等其他開銷之和，所以系統總輸出碼率必須大于視頻碼率。

在實際應用中還發現，復用器中設置輸入信號的視頻碼率時，雖然分配的視頻碼率比編碼器中的視頻碼率高，因為編碼器中的系統總輸出碼率過高出現信號通過復用器后的馬賽克現象。在碼流分析儀中分析為TR101290的二級錯誤：PCR（PCR用于恢復接收端解碼本地的27MHz系統時鐘）精度間隔超過40ms，導致接收端時鐘抖動或者漂移，影響畫面顯示時間。為此，碼率配置必須找到合適點，碼率配置過低，畫面清晰度會明顯下降，出現小塊效應。

信號的復用處理

4.1復用器的功能及節目的復用過程

由于衛星接收機解復用后ASI格式的中央電視臺和各省節目都攜帶各自的PSI/SI表，同時這些MPTS流中包含多套節目，數字電視前端將根據自己的節目總體規劃選擇所需節目，同時插入本地的PSI/SI表和私有數據等。為此，選擇復用器必須有PID過濾，PID映射、PCR校正、PSI/SI提取、插入、修改等功能，并支持私有描述符的插入和編輯功能。并為處理高碼率的輸入信號，必須有較大的緩沖區，包括視頻、音頻和系統緩沖區，從而避免信號的溢入溢出。其中SPTS流碼率在配置在4-8Mbps左右，受64QAM調制器最高有效碼率的限制，MPTS流有效碼率一般在38.01Mbps以下。

以下為復用器信號處理流程圖：

復用器信號處理流程圖

節目的復用過程中，盡量將高碼率SPTS和低碼率的SPTS信號靈活搭配，并將最高有效碼率控制在38.01Mbps以下；MPTS的節目由于上行之前的編碼復用基于統計復用技術，碼率根據節目內容可變的，為了節約頻道資源，對MPTS流不進行拆分，只進行節目各表的讀取和PAT、PMT表的重新映射和插入本地的CA、EPG數據等。

傳統的復用器是基于時分復用的，編碼器輸出的碼率是固定的，編碼器與復用器之間是單向的關系，而比較先進的復用器具有統計復用功能，編碼器和復用器雙向通訊，根據節目數據量復用器將38Mbps的有效速率合理分配給不同節目，編碼器的輸出碼率可變的。

傳統的復用器是基于時分復用的，編碼器輸出的碼率是固定的，編碼器與復用器之間的關系是單向的，而比較先進的復用器具有統計復用功能，編碼器和復用器雙向通訊，編碼器的輸出碼率可變的，根據節目數據量，復用器將38Mbps的有效速率合理分配給不同節目。

比較先進的復用器還具有碼率修正功能，通過將過高的碼流解碼還原到節目壓縮過程，進行量化系數的調整至碼率在64QAM系統中不出現馬賽克等異常信號。

4.2編碼器、復用器的接口

根據數字電視前端組網方式和信號源的多樣化，有基于ASI信號的系統，基于MPEGOVERIP、MPEGOVERSDH的系統，為此，編碼器的輸出和復用器的輸入、輸出接口有ASI/SPI的、IP的、DS3的等。用戶可根據自己的需求靈活配置各種接口。

4.3編碼、復用器的網管系統

編碼器除了在設備面板上做一些基本的設置外，還可以用網管系統進行相關參數的調整，修改等，也可以遠程操作。由于數字電視復用器中需要調整的參數很多，包括節目輸入/輸出表的修改，添加ECM、EMM和其他私有數據等，為此，它的網管系統的穩定性、可靠性、靈活性至關重要。網管設備的操作系統或網管軟件異常、會導致EMM數據、ECM數據的丟失，嚴重時用戶無法正常收到CA數據，導致合法用戶無法正常收看節目。

結束語

編碼器，復用器作為數字電視系統中關鍵的信源處理部分，其功能是否全面、性能指標的好與否，設備及相關軟件的穩定性、可靠性和擴展性等都大大影響系統播出質量和數字電視的運營，為此，選擇該類設備時必須進行全面的考察、測試，從而更適合系統的運作。