本篇論文目錄導航：
【題目】新型數字視頻業務方案探究
【第一章】基于新媒體技術的數字視頻業務發展探析緒論
【第二章】數字視頻編碼與新媒體技術基礎
【3.1 - 3.3】DVB架構的技術特點和原理
【3.4】本文提出的DVB視頻交互平臺解決方案
【第四章】融合互聯網技術的視頻解決方案
【結語/參考文獻】數字視頻業務構建研究結語與參考文獻
第一章緒論
隨著通信和信息技術的迅猛發展和普及，數字視頻編碼技術和新媒體技術的結合已成為當前主流的業務發展模式，無論在個人通信、廣播電視、網絡電視、手機電視/視頻、智能家居和安防監控，基于新媒體技術的數字視頻應用幾乎無所不在；從傳統的廣播電視到IPTV、OTT電視，安防監控到智能家居，從手機視頻直播到嫦娥號登月拍攝超高清影像，無論是我們的日常生活還是工作，從簡單的生活娛樂到高、精、尖領域的應用，數字視頻技術在時刻影響著人們的日常生活和推動這整個社會的巨大進步。
在新媒體技術下數字視頻業務支持多用戶之間的互連互通、多種網絡技術條件下的業務和諧共存是未來數字視頻業務的發展趨勢。在多網絡、多用戶、多業務類型共存的條件下，數字視頻業在寬帶傳輸資源約束和業務的平滑對接和切換上面臨著巨大的技術挑戰。如何在多網絡間平滑切換、提高網絡帶寬利用率、合理配置傳輸資源、優化系統處理性能、多終端接入適配等問題的解決就顯得尤為重要。因此，研究在新媒體技術發展條件下數字視頻業務的整體解決方案和系統設計具有很好的現實意義。本章首先介紹論文的相關研究背景、目的和意義；然后綜述了新媒體技術和數字視頻技術發展的歷程和技術趨勢。指出在新媒體技術發展的現狀下，如何將新媒體技術和數字視頻技術進行有機的融合，對數字視頻業務的創新和發展具有重要的理論和現實意義；最后總結了論文的主要創新點和篇章結構安排。[37][40][25].
1.1課題背景及研究的目的和意義
早期的視頻業務主要是模擬彩色電視業務，世界上主要使用的模擬彩色電視廣播制式有PAL制式（正交平衡調幅逐行倒相制Phase-Alternative Line）、NTSC制式（正交平衡調幅制National Television Systems Committee）、SECAM制式（行輪換調頻制Sequential Coleur Avec Memoire）三種。中國和歐洲主要使用PAL制式；日本、韓國與美國等主要使用NTSC制式；俄羅斯、東歐和法國等國家使用SECAM制式。三種電視廣播制式各有優缺點，但是由于制式的不統一給電視節目的交換和內容共享帶來額外的技術投資。由于科技的發展和社會的進步，人們已經不再滿足于原有的模擬電視的清晰度水平，希望能夠提供更加清晰畫質和更好聲學效果的電視廣播技術，這樣就誕生了數字電視技術標準體系。[23][26][33].
1.1.1高清晰度數字電視
數字電視技術的研究起始于20世紀80年代初期，在20世紀90年代有多個數字電視標準陸續發布，并且由于數字視頻編碼技術標準的發展和完善，數字電視標準不僅支持標準清晰度格式的普通數字視頻業務（720I-720*576像素隔行掃描），而且支持高清晰度的數字視頻業務（1080P-1920*1080像素逐行掃描）。根據數字電視信號傳輸的信道區分，主要分為衛星、有線和地面三大類標準，其中衛星信道主要應用于節目的傳輸和電視直播業務，主要是采用歐洲廣播聯盟的DVB-S（數字視頻衛星廣播Digital Video Broadcasting- Satellite標準）；地面數字電視主要應用于偏遠地區的信號覆蓋和公共電視節目的發射，有美國的ATSC（Advanced Television System Committee,先進電視制式委員會）、日本的ISDB-T（Integrated Services Digital Broadcasting,綜合業務數字廣播）標準、歐洲的DVB-T（Digital Video Broadcasting-Terrestrial,地面數字電視廣播）三大標準，同時中國也提出了自己的地面數字電視標準DTMB（Digital Television TerrestrialMultimedia Broadcasting,地面數字電視多媒體廣播）。而有線電視業務是應用最為廣泛和用戶群體最多的技術體制，主要采用的是歐廣聯的DVB-C標準（數字視頻有線廣播Digital Video Broadcasting- Cabel標準）。[1][2][3].
DVB-C標 準 的 主 要 特 點 是 采 用MPEG-2（Moving Pictures ExpertsGroup/Motion Pictures Experts Group-2,動態圖像專家組-2）為視頻壓縮編碼標準，封裝格式為TS格式，信道編碼采用的是QAM調制技術（QuadratureAmplitude Modulation,正交振幅調制），可以支持條件接收、電子節目指南、高速數據廣播等。進入21世紀后，由于各類新業務的急速增長和新技術的應用，例如全高清數字逐行、互聯網視頻、三維（3D）、4K清晰度等業務形態的出現對原有的技術標準和體制提出了巨大的挑戰，傳統DVB-C標準已經不能滿足業務發展和技術升級的要求。歐廣聯又進一步制定了DVB-C2標準作為DVB-C標準的升級版本，以滿足業務增長和技術性能改進的需求。DVB-C2標準主要特點是支持最新的數字視頻壓縮編碼標準，減少由于節目質量提高造成的帶寬消耗，同時將原有的QAM調制數提高到1024和4096,至少提高了30%以上的基帶帶寬，并且支持基于IP技術的碼流傳輸和轉發，確保了對新興數字視頻業務的完善支持[11][12][24].
對于現在的主流應用而言，主要有標準清晰度和高清晰度兩種主要數字視頻格式。清晰度指影像上各細部影紋及其邊界的清晰程度，從觀看者的角度出發，通過看重放圖像的清晰程度來比較圖像質量。而視頻一般使用分解力一詞來衡量它“分解被攝景物細節”的能力，通常使用的單位是“電視行（TV Line）”也稱線。那么下表中所列出的就是主要的電視顯示格式的參數，其中 D1、D2、576i 是屬于標準清晰度的數字視頻顯示格式，而D3、D4、D5是屬于高清晰度的數字視頻顯示格式，4K屬于超高清晰度的數字視頻顯示格式。常見的數字視頻顯示參數詳見表1.1所列內容。
高清晰度數字電視廣播（HDTV）：是指從演播室到發射、傳輸、接收的所有環節都是使用數字電視信號或對該系統所有的信號傳播都是通過由0、1構成的二進制數字碼流來傳播的電視信號傳播類型，相對于模擬電視而言。因此數字電視從錄制到播出全程采用了不同數字視頻格式進行處理和傳輸，從而達到全程數字化制作、播出的要求。典型的應用模式就是基于DVB-C/C2標準的有線數字電視服務和基于DVB-S/S2標準的衛星電視傳輸服務。
此外，在航空航天、遙感測控、視頻會議、安防監控、智能家居等不同的應用領域，對數字視頻編碼也不斷地提出了新的要求和挑戰，這些領域需要的圖像清晰度要求不同，但是共同的要求是在提高視頻信號質量的同時降低傳輸視頻所需的帶寬和存儲空間，因此數字視頻壓縮編碼標準也在不斷的改進和更新，以適應各類業務應用的技術需求[22][31][27].
1.1.2數字視頻壓縮編碼
數字視頻壓縮編碼技術是數字視頻業務發展的關鍵技術，針對不同的業務需求類型，我們可以采用同一數字視頻壓縮編碼標準的不同格式進行傳輸，也可以采用不同的數字視頻壓縮編碼標準去適配不同的業務應用場景。這里核心的問題在于視頻壓縮編碼標準和信道編碼的適配，對于無線傳輸或者遠距離的微波信號傳輸數字視頻信號就必須采用較高的壓縮效率和容錯性能，這是由于這類信道屬于隨參信道，信道質量不穩定，而且信道參數變化較大，信道調制方式必須采用類似于QPSK（Quadrature Phase Shift Keying,正交相移鍵控）和COFDM（codedorthogonal frequency division multiplexing,編碼正交頻分復用，）的信道編碼技術，確保信道傳輸內容的質量。而對于有線電視或者IPTV（Internet ProtocolTele Vision,交互式網絡電視）而言，都是通過同軸電纜或者有線網絡進行視頻的傳輸，那么對于這類信道我們認為是恒參信道，其信道特點是信道本身性能穩定，基本信道參數不變，那么我們一般采用較高調制數的信道編碼方式以充分利用信道的帶寬，主要包括高階的QAM調制、IP組播等方式進行傳輸，同時由于恒參信道的固有帶寬限制，我們必須選擇合適的視頻壓縮編碼技術以確保視頻業務的傳輸質量[22][31].
目前，數字視頻壓縮編碼技術的主流國際標準是MPEG系列壓縮編碼標準和H.26x系列壓縮編碼標準，由于ITU-T與ISO/IEC是制定視頻編碼標準的兩大組織，ITU-T的標準包括H.263、H.264、H.265等視頻壓縮編碼標準，主要應用于實時視頻通信領域；而MPEG系列標準則由ISO/IEC標準組織制定，主要應用于視頻存儲（DVD）、廣播電視、網絡流媒體等。兩個組織的部分標準也是等同的，比如H.262標準和MPEG-2的視頻編碼標準是完全相同的，而最新的H.264標準則被納入MPEG-4的第10部分。在標準清晰度情況下，基于不同視頻壓縮編碼標準的碼率是不同的，比如MPEG-2標準的標清視頻碼率為4-6Mbps、高清視頻碼率為17-22 Mbps,而H.264標準的標清視頻碼率為1-2Mbps、高清視頻碼率為6-8Mbps,H.265標準則可以實現利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P（分辨率1280*720）普通高清視頻。2003年我國自主研發的AVS編碼標準（Audio Videocoding Standard,音視頻編碼標準）頒布，視頻壓縮性能大約在MPEG-2的基礎上提高了一倍，標清視頻碼率為2-3Mbps,由于AVS標準為我國自有知識產權的國家標準，因此從經濟性和產業發展的角度而言，具有廣泛的應用前景，而且更高編碼效率的AVS+標準也已經發布，并且根據工信部和新聞出版廣電總局的要求在2014年7月1日后開始逐步將我們國家的各類視頻系統都必須支持AVS+編碼標準[46][47][49].
1.1.3新興視頻業務
由于視頻技術的廣泛應用和蓬勃發展，為人們的日常生活、娛樂、工作等帶來了巨大的方便，拓展了人類的交流方式，對社會傳播而言無疑是一場產業革命，無論在廣播電視領域，還是新媒體業務，或者智能家居，安防監控、遠程醫療，個人健康監測等等諸多層面，不斷的改變這個社會的每個行業的發展模式。比較典型的案例像谷歌眼鏡（Google Project Glass）是由谷歌公司于2012年4月發布的一款“拓展現實”眼鏡，它具有和智能手機一樣的功能，可以通過聲音控制拍照、視頻通話和辨明方向，以及上網沖浪、處理文字信息和電子郵件等，谷歌眼鏡實現了人們通過可穿戴設備享受新媒體技術下各類視頻業務應用。
另外一個典型的案例就是微軟推出的Xbox ONE的主要目標是“創造一個生動的娛樂體驗”.基于這個創意，微軟推出了Xbox ONE平臺，提供給用戶獨特的娛樂體驗，將用戶做為整個娛樂體驗的中心，一切的設計和服務都是以他們為本。Xbox ONE同時不僅支持多種視頻解碼方式和視頻播放，還可以通過攝像頭進行肢體動作識別完成游戲和各類娛樂應用的控制。最讓人驚奇的是配備了專門的紅外攝像頭同其他兩個攝像頭結合使用，可以對人體的體溫、心跳、血流速度等健康數據進行實時監控記錄，還可以同醫療機構聯網進行診斷分析，為用戶提供個性化的定制的隨身健康服務。
綜上所述，數字視頻技術已經深入到社會生活的每個領域和行業，不斷的改變著人們的生活方式，對社會進步產生了巨大的推動作用，如何在新媒體技術下實現數字視頻業務的融合發展不僅具有學術上的創新性和理論研究價值，而且能夠應用于蓬勃發展的各類新媒體業務，并且在工程技術領域具有廣泛的實用價值和應用前景[25,26,53].
1.2基于新媒體技術的數字視頻業務
1.2.1數字視頻標準演進
數字視頻的發展歷史，現代通信技術的發展密不可分，最早的數字視頻需求就是美蘇在冷戰期間發展航天事業需要將大量的圖像和視頻信息回傳，但是當時的通信技術無法傳輸海量的視頻內容，為了確保視頻的傳輸質量，主要從信源編碼和信道編碼兩個方面進行研究。通過信源編碼技術的理論研究和算法改進，壓縮視頻數據大小，減少信源的數據冗余，提升視頻編碼的效率；通過信道編碼主要是提升調制效率，提高信道編碼的抗干擾能力和糾錯能力，通過調制技術的改進提升信道的傳輸容量。
國際上數字視頻編碼標準主要有兩大系列：一個系列由國際標準化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）制定，包含有JPEG、JPEG2000、MPEG-1、2、4;另一個系列由國際電信聯盟電信標準部（ITU-T）制定，包含H.261、2、3、4、5.另外中國于2002年啟動了自有知識產權的視頻壓縮標準AVS的研發和制定工作，于2004年成為國家標準，并且在2012年頒布了AVS的升級標準AVS+,同時開始下一代的AVS2視頻編碼技術標準研究和制定工作。數字視頻壓縮編碼標準演進圖詳見圖1.1.從這些視頻壓縮標準可以看出數字視頻編碼歷經了三十年的研究和發展，基本上十年編碼的效率和技術都會有一個質的飛躍。兩個主要的國際視頻編碼標準組織在研究和發布標準的初衷是不同的，ITU-T最初主要是希望在語音電話的基礎上發展視頻電話和視頻會議系統，因此更多的考慮是如何在標準的電信運營帶寬范圍內完成滿足傳輸要求和業務需求的視頻傳輸；而MPEG組織主要的目的是希望能夠實現廣播級視頻壓縮編碼的傳輸，主要目的是為了完成模擬視頻傳輸向數字視頻廣播的轉換。
H.261標準是1990年由ITU-T制定的一個視頻壓縮編碼標準，其設計的準則是在帶寬為64kbps速率的整數倍的綜合業務數字網（ISDN Integrated ServicesDigital Network）上傳輸肉眼可接受的視頻信號。實際壓縮的視頻碼率是40kbps到2Mbps之間，可以對CIF和QCIF分辨率的視頻進行壓縮編碼。1994年，H.261采用向后兼容的技術，加入一個能夠發送分辨率為704x576的靜止圖像的技術。H.261是第一個應用于通信網絡的數字視頻編碼標準。H.261標準使用混合編碼框架，包括基于運動補償的幀間預測、基于離散余弦變換的空域變換編碼、量化、zig-zag掃描和熵編碼等。H.261編碼時基本處理單元稱為宏塊。H.261采用Ycb Cr的顏色空間，4:2:0色度抽樣，每個宏塊包括16x16的亮度采樣值和兩個相應的8x8的色度采樣值。
MPEG-2視頻壓縮編碼標準于1994年正式發布，包括四個部分，分別是：系統部分（編號為13818-1）、視頻部分（編號為13818-2）、音頻部分（編號為13818-3）、符合性測試部分（編號為13818-4）。MPEG-2編碼標準希望囊括數字電視、視頻通信、視頻存儲等多個領域的視頻壓縮編碼標準，MPEG-2按壓縮比大小分成五個檔次（profile），每一個檔次又按圖像清晰度分成四種圖像格式，或稱為級別（level）。五個檔次四種級別共有20種視頻編碼組合，但實際應用中較常用的只有11種組合。MPEG-4在1995年開始立項研究，1998年11月由ISO/IEC批準為正式國際標準，編號是ISO/IEC14496,MPEG-4標準不僅針對一定碼率下的視音頻編碼，更加注重基于多媒體系統中的交互性和靈活性。這個標準主要應用于視頻通信領域，對傳輸速率和網絡帶寬要求較低，在4800-6400bits/s之間，分辨率為176*144.MPEG-4利用較低的網絡帶寬，通過幀重建技術、數據壓縮等技術領域的研究成果，用最少的數據傳輸獲得最佳的視頻質量。利用MPEG-4的高壓縮率和高視頻還原質量，可以通過重編碼將MPEG-2視頻文件轉換為存儲容量更小的視頻文件。
H.263是由ITU-T制定的視頻通信使用的低碼率視頻編碼標準。H.263是基于H.324的系統進行傳輸而設計的。后來發現H.263也可以應用于H.323（基于RTP/IP網絡協議的視頻會議通信系統），H.320（基于綜合業務數字網的視頻通信系統），RTSP（流媒體通信傳輸系統）和SIP（基于國際互聯網的視頻通信系統）。H.264也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T組織的視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC運動圖像專家組（MPEG）聯合組成的聯合視頻專家組（JVT,Joint Video Team）提出的高壓縮度數字視頻編解碼標準。通常我們把這個標準稱為H.264/AVC（或者AVC/H.264、H.264/MPEG-4 AVC、MPEG-4/H.264 AVC等）。H.265是ITU-T VCEG繼H.264之后所制定的新一代視頻壓縮編碼標準。H.265標準在H.264視頻編碼標準基礎之上，對一些相關的技術加以改進。包括使用先進的算法改善碼流、延時、編碼質量和算法復雜度之間的關系，使編碼達到最優化的設置。具體的研究內容包括：提高視頻數據的壓縮效率、提高數據的魯棒性和發生誤碼的恢復能力、減少編解碼的時延、信道隨機接入時延和獲取時間、降低算法的復雜度。H264通過算法的改進，可以在低于1Mbps的網絡帶寬上實現標清數字視頻的傳輸；H265則可以在小于2Mbps的網絡帶寬上傳輸720P（逐行1280*720）的高清音視頻節目的傳輸[48][50][51].
AVS（Audio Video coding Standard,音視頻編碼標準）是我國具備自主知識產權的第二代信源編碼標準，是《信息技術先進音視頻編碼》系列視頻壓縮編碼標準的簡稱，主要包括四個主要技術標準（視頻、音頻、系統、數字版權管理）和符合性測試等相關支撐標準。2012年7月10日，國家廣播電影電視總局正式頒布了《廣播電視先進音視頻編解碼第1部分：視頻》作為廣電的行業標準，即GY/T257.1-2012,簡稱AVS+,在國標體系中，AVS+對應《信息技術先進音視頻編碼第16部分：廣播電視視頻》；在技術體系中，AVS+在AVS1-P2（即GB/T20090.2-2006）的基礎上，增加了若干關鍵技術，編碼效率得到了顯著地提高，更適合廣播電視應用。
1.2.2新型新媒體業務的興起
新媒體技術的發展起步于20世紀90年代，最開始的應用就是基于互聯網技術的發展和演進的，到了本世紀的第一個十年，移動互聯網技術的快速普及極大的推動了新媒體技術和業務的發展?！靶旅襟w”這一名字起源于人們為了區別傳統媒體的新興大眾傳播媒介，其定義是指新的技術支撐體系下出現的媒體形態，如數字雜志、數字報紙、數字廣播、手機短信、網絡、桌面視窗、數字電視、數字電影、觸摸媒體等。相對于報紙、廣播、電視、雜志四大傳統意義上的媒體，新媒體被形象地稱為“第五媒體”.基于本文研究內容，我們將新媒體狹義地定義為基于網絡通信技術和新興智能終端（包括數字電視機頂盒、IPTV、OTT電視、智能手機等）為技術支撐的信息傳播平臺。
較之于傳統媒體，新媒體自然有它自己的技術和業務特點。主要特點包括：1、數字化，所有內容的制作、處理、存儲和傳播都是通過數字化的方式進行；2、海量信息，新媒體重要的一點就是具有海量的信息存儲、發布和處理能力；3、交互性，新媒體有別于其他傳播方式的核心特點就是交互性，能夠讓每個用戶自主的選擇需要的信息內容，并且對內容進行評論、分享；4、即時性，新媒體是業務使用者高度參與的媒體形式，所有必須能夠做到信息內容的及時更新和發布；5、多媒體化，新媒體有別于其他媒體的一個重要特點就是不在僅僅是文字、圖片、視頻、數據等單一信息的發布，而是這些信息的綜合發布，尤其是視頻信息為主的綜合傳播。下表列出了有關新媒體業務需求、業務類型和對應的業務平臺情況。在表格中對于交互電視系統包含有基于DVB架構的交互電視系統、基于互聯網架構的IPTV和基于互聯網的OTT電視等不同類型的交互電視系統。移動通信網絡包括3G、4G等不同制式的移動通信網絡。
基于以上表格所列出的業務需求、類型和平臺情況，我們可以看出除去基本的看電視，任何一種基于新媒體的視頻服務，包括視頻點播、分享、視頻電話等新興業務都不可能基于單一的網絡和平臺完成其業務實現和運營，至少需要一個以上不同的業務應用平臺才可以真正意義上實現業務需求。那么基于互聯網技術為基礎，結合多種業務和技術融合出現的新媒體具有先天的技術優勢與作為媒體的信息服務功能，是網絡經濟與傳媒產業實現對接的最佳選擇，具有社會和經濟雙重屬性的新媒體既負有傳播先進文化的責任，又有盈利的需要。新媒體是相對于傳統媒體而言，是報刊、廣播、電視等傳統媒體以后發展起來的新的媒體形態，是利用數字技術，網絡技術，移動技術，通過互聯網，無線通信網，有線網絡等渠道以及電腦、手機、數字電視機等智能終端，向用戶提供信息、視頻和娛樂的傳播形態和媒體形態[42-45].
1.2.3中國新媒體數字視頻技術的主要平臺
我們國家的新媒體數字視頻技術應用發起于2003年的有線電視數字化工作，經歷了單向直播系統、雙向互動系統和高清數字交互系統等發展階段，現在國內的數字有線電視用戶已經超過2億戶，具備雙向接入能力的數字有線電視用戶約9000多萬戶，近3000萬戶為通過有線雙向網絡接入互聯網或者交互電視系統的用戶。我國的IPTV業務開始于2006年，現在已經發展用戶超過3000萬。而中國互聯網視頻網站在同年開始商業運營，現在優酷網、樂視、奇藝網、騰訊視頻、搜狐視頻等互聯網視頻網站已經覆蓋了國內的主流互聯網視頻市場，并且發展迅猛，幾乎覆蓋了所有的互聯網寬帶用戶，并且隨著智能手機的普及開始向移動互聯網市場大規模拓展。作為近兩年興起的OTT電視，在國內也是發展迅猛，根據網絡公開資料的統計，已經有超過5000萬個各類OTT電視終端用戶。目前，我國的新媒體數字視頻業務主要基于以下幾類典型的應用平臺：數字交互電視、IPTV、互聯網視頻、OTT電視、手機視頻等。下面將逐一進行簡要的介紹：
數字交互電視：主要是在DVB-C/C2的標準上的HFC網絡為基礎，通過基于同軸電纜的雙向接入系統完成電視節目的傳輸和交互點播。主要采用的技術包括：壓縮編碼技術（MPEG-2和H.264）、信道編碼技術（QAM調制）、以太網技術等。作為有線數字電視的主流技術主要是廣電系統的有線電視網絡運營商采用較多，現覆蓋用戶約9000萬。
IPTV:基于以太網技術基礎的互聯網上采用組播技術將直播電視信號和用戶點播數字視頻進行傳輸和分發的系統平臺。主要采用的技術包括以太網技術、大容量數字傳輸技術、ADSL或PON接入技術等。主要是中國電信和中國聯通兩大電信業務綜合運營商采用，現覆蓋用戶超過3000萬。
互聯網視頻：主要是基于網絡技術完善的技術平臺支持下，讓互聯網用戶在線流暢發布、瀏覽和分享視頻作品。國內主要的互聯網視頻網站包括優酷網、樂視、奇藝網、騰訊視頻、搜狐視頻等。
OTT電視：基于互聯網技術下通過寬帶接入方式提供視頻點播和時移電視的數字視頻服務平臺。我國一共頒發了七張OTT電視運營牌照，主要集中在廣電領域的電視內容服務提供商（中央電視臺、上海文廣集團等）。
手機視頻：通過手機終端接收來自于網絡的視頻內容的服務，包括CMMB和3G/4G視頻。主要通過智能手機終端實現視頻服務，各個移動通信運營商都提供類似服務，根據我國工信部的數據超過5億用戶通過手機的網絡接入使用相關視頻服務[41][28][29].
隨著經濟的發展和科技的不斷進步，在新媒體技術下數字視頻的發展具有很大的增長空間和潛力。國家在推動網絡技術的不斷革新，各個視頻服務領域也不斷更新自己的服務模式，因此新媒體技術將推動數字視頻從技術到服務的一場革新。2010年1月13日國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，會議決定加快推進我國的“三網融合”工作進程，明確提出了“三網融合”的時間表?！叭W融合”是指電信網絡、計算機網和有線電視網絡三大網絡通過技術升級和改造，提供包括語音、信息、數據、圖像、視頻等綜合多媒體的融合通信業務?！叭W融合”的工作涉及技術融合、業務融合、網絡融合、終端融合，是一項長期的系統工程，如何通過“三網融合”達到最終的目的，是我們通信和廣電系統體制改革的必由之路。而新媒體技術將是實現“三網融合”這個最終目標的最佳業務發展和應用平臺。因此，結合當前“三網融合”大背景，以新一代數字新媒體技術及相關平臺發展為契機，研究基于數字視頻新媒體技術的相關理論和實現技術，將為我國電視廣播事業的進一步發展提供理論基礎，有助于打破國際技術壟斷，推動和促進三網融合的進程；進一步增強國家在相關國際標準制定過程中的話語權，從而有利于我國在數字電視廣播產業化和先進應用方面占據有利地位[5,23,36].
綜上所述，基于新媒體技術的數字視頻業務在不斷的進步和發展，基于技術發展和業務需求及三網融合等目標還需要一些關鍵問題需要解決。主要包含以下幾個問題：
1、平臺一致性：現在國內視頻平臺采用的視頻編解碼標準、接口、格式都不統一，從視頻內容制作、編輯、傳輸等在不同的業務平臺應用基本無法通用，造成了平臺之間的業務交互無法同步并且缺乏統一的標準和要求。當然，國家已經開始在運營商的平臺開始統一采用和支持國標的AVS+標準，有助于這個問題的解決，但是編解碼標準的統一僅僅是整個業務技術平臺統一的開端。
2、網絡間互聯互通：由于我國的主要互聯網接口資源在電信、聯通掌控，造成其他運營商的互聯網接入和網絡互通都存在很多制約，造成用戶體驗的下降。如果不能解決網絡的互聯互通和互聯網接入資源的合理公平使用，對新媒體業務而言無疑是一場災難。
3、國家/行業標準制定延緩：雖然工信部和新聞出版廣電總局已經發布了AVS+的視頻編解碼標準和技術應用實施指南，但是我國針對新媒體視頻產業尚無系統的國家標準體系，只有在廣電行業、電信行業的部分行業標準和企業標準在執行，加大了網絡和平臺間的對接成本，不利于新媒體視頻產業的健康發展。
4、政策準備不足，缺乏監管：在手機視頻和互聯網視頻領域的發展初期都出現了大量的盜版侵權行為，而且許多不符合國家法律要求的視頻內容在網絡上傳播。OTT電視的發展同樣面臨著這些問題，而且從2013年開始大量的山寨OTT終端和非法傳播內容出現，這樣不利于新媒體數字視頻產業的健康發展。這方面應當盡快制定相關法規政策，使用法律手段處置知識產權侵害行為。
5、技術更新緩慢：雖然從絕對數字看，我們國家的新媒體視頻產業發展很快，用戶增長迅猛，但是技術更新緩慢已經開始制約產業的發展了。雙向接入用戶覆蓋率低、用戶接入帶寬不足、網絡間接口速率受限、高清制播技術普及度不夠等問題都在制約著整個產業的發展。
1.3研究成果及篇章結構
本本文重點研究基于新媒體技術的數字視頻應用解決方案?；诂F有廣電DVB-C/C2架構的視頻系統和IPTV視頻業務平臺系統，參考OTT電視、手機電視、互聯網視頻等新媒體業務所具有即時性、社交化、多屏一致等技術和業務特點，面向未來視頻分享、智能家居、多屏互動、三網融合等業務需求和業務發展方向，深入地探索了基于三網融合技術大背景下新媒體數字視頻的技術發展方向和應用前景；從而結合現有技術平臺特點和新型業務需求，提出了兩種基于新媒體技術平臺的數字視頻業務解決方案，分別是：基于DVB架構的高清互動電視系統解決方案，以及基于互聯網接入的IPTV視頻業務系統解決方案；最后，總結提出針對我國新媒體平臺視頻技術的發展方向和技術要點。本文的主要思路和創新點總結如下：
1）充分利用現有網絡資源和業務平臺資源，通過對原有的運營商網絡和技術架構進行技術改造和業務融合，結合現在的新媒體業務需求和發展趨勢制定技術和業務解決方案。
2）基于DVB架構的視頻業務系統主要是通過HFC網絡采用QAM調制將MPEG-2格式的數字視頻信號傳輸到用戶端，由于廣電采用的HFC網絡用戶主要是通過同軸電纜接入，為了充分的利用同軸電纜的帶寬，其互動業務的下發采用了骨干傳輸通過光傳輸網絡，用戶傳輸采用IPQAM下發的方式，這樣就避免了由于增加互動視頻業務對用戶寬帶接入帶寬占用的問題，并且由于采用QAM調制進行下發，對用戶視頻業務的Qos也大為提高。對于系統的后臺管理、用戶認證、終端軟硬件配置、網絡規劃等方面都給出了解決方案和技術要求。
3）基于互聯網的視頻技術主要是IPTV的視頻系統，通過對現有IPTV系統的研究分析，提出了分三個階段建設視頻的集成播控系統，第一階段主要是完成以視頻業務為主的系統平臺建設工作；第二階段主要是完成視頻業務同相關業務和應用的融合和平臺管理的升級；第三階段是完成整個業務平臺的整合，實現基于視頻的多業務融合，并且擴展到手機等多業務終端模式。整個方案采用分步實施的方式，完成基于新媒體業務的數字視頻業務平臺的統一和整合。
本文包括五個章節的內容，主要章節內容安排如下：
第一章介紹了數字視頻在各種通信系統中的應用，包含數字視頻技術和新媒體技術的發展、研究、應用現狀；并分析了我國新媒體數字視頻技術和業務平臺發展的基本情況，對基于新媒體數字視頻業務的需求特點和難點做了深入剖析；最后給出主要研究成果和論文篇章結構。
第二章主要分析歸納了基于新媒體數字視頻發展的要求，包含數字視頻主要技術標準的介紹和對比、技術和業務特點分析；新媒體業務的技術特點分析和業務介紹；最后，結合當前的業務和技術發展趨勢給出小結。
第三章主要是討論基于DVB架構下的視頻解決方案，通過對DVB架構的技術特點的分析，討論在DVB架構下如何解決數字視頻的交互，最終給出基于DVB架構的視頻交互平臺方案，包括架構的設計、用戶認證和計費、網絡規劃、終端軟硬件需求等問題的研究和解決。
第四章主要是討論基于互聯網技術的視頻解決方案，通過對互聯網技術特點的分析，討論在互聯網環境下如何解決視頻交互，并且結合新媒體業務的發展方向和技術趨勢，分步建設系統，逐步實現全媒體平滑接入，全業務整體服務的視頻融合業務系統建設的目標，不僅是互聯網，還包括手機、PAD等多種終端的應用模式。
第五章是全文的總結，主要是通過針對現有新媒體環境下視頻解決方案的分析，對未來網絡融合環境下新媒體視頻的全交互的技術發展趨勢和業務要求進行了分析探討。
【題目】新型數字視頻業務方案探究
【第一章】基于新媒體技術的數字視頻業務發展探析緒論
【第二章】數字視頻編碼與新媒體技術基礎
【3.1 - 3.3】DVB架構的技術特點和原理
【3.4】本文提出的DVB視頻交互平臺解決方案
【第四章】融合互聯網技術的視頻解決方案
【結語/參考文獻】數字視頻業務構建研究結語與參考文獻
第一章緒論
隨著通信和信息技術的迅猛發展和普及，數字視頻編碼技術和新媒體技術的結合已成為當前主流的業務發展模式，無論在個人通信、廣播電視、網絡電視、手機電視/視頻、智能家居和安防監控，基于新媒體技術的數字視頻應用幾乎無所不在；從傳統的廣播電視到IPTV、OTT電視，安防監控到智能家居，從手機視頻直播到嫦娥號登月拍攝超高清影像，無論是我們的日常生活還是工作，從簡單的生活娛樂到高、精、尖領域的應用，數字視頻技術在時刻影響著人們的日常生活和推動這整個社會的巨大進步。
在新媒體技術下數字視頻業務支持多用戶之間的互連互通、多種網絡技術條件下的業務和諧共存是未來數字視頻業務的發展趨勢。在多網絡、多用戶、多業務類型共存的條件下，數字視頻業在寬帶傳輸資源約束和業務的平滑對接和切換上面臨著巨大的技術挑戰。如何在多網絡間平滑切換、提高網絡帶寬利用率、合理配置傳輸資源、優化系統處理性能、多終端接入適配等問題的解決就顯得尤為重要。因此，研究在新媒體技術發展條件下數字視頻業務的整體解決方案和系統設計具有很好的現實意義。本章首先介紹論文的相關研究背景、目的和意義；然后綜述了新媒體技術和數字視頻技術發展的歷程和技術趨勢。指出在新媒體技術發展的現狀下，如何將新媒體技術和數字視頻技術進行有機的融合，對數字視頻業務的創新和發展具有重要的理論和現實意義；最后總結了論文的主要創新點和篇章結構安排。[37][40][25].
1.1課題背景及研究的目的和意義
早期的視頻業務主要是模擬彩色電視業務，世界上主要使用的模擬彩色電視廣播制式有PAL制式（正交平衡調幅逐行倒相制Phase-Alternative Line）、NTSC制式（正交平衡調幅制National Television Systems Committee）、SECAM制式（行輪換調頻制Sequential Coleur Avec Memoire）三種。中國和歐洲主要使用PAL制式；日本、韓國與美國等主要使用NTSC制式；俄羅斯、東歐和法國等國家使用SECAM制式。三種電視廣播制式各有優缺點，但是由于制式的不統一給電視節目的交換和內容共享帶來額外的技術投資。由于科技的發展和社會的進步，人們已經不再滿足于原有的模擬電視的清晰度水平，希望能夠提供更加清晰畫質和更好聲學效果的電視廣播技術，這樣就誕生了數字電視技術標準體系。[23][26][33].
1.1.1高清晰度數字電視
數字電視技術的研究起始于20世紀80年代初期，在20世紀90年代有多個數字電視標準陸續發布，并且由于數字視頻編碼技術標準的發展和完善，數字電視標準不僅支持標準清晰度格式的普通數字視頻業務（720I-720*576像素隔行掃描），而且支持高清晰度的數字視頻業務（1080P-1920*1080像素逐行掃描）。根據數字電視信號傳輸的信道區分，主要分為衛星、有線和地面三大類標準，其中衛星信道主要應用于節目的傳輸和電視直播業務，主要是采用歐洲廣播聯盟的DVB-S（數字視頻衛星廣播Digital Video Broadcasting- Satellite標準）；地面數字電視主要應用于偏遠地區的信號覆蓋和公共電視節目的發射，有美國的ATSC（Advanced Television System Committee,先進電視制式委員會）、日本的ISDB-T（Integrated Services Digital Broadcasting,綜合業務數字廣播）標準、歐洲的DVB-T（Digital Video Broadcasting-Terrestrial,地面數字電視廣播）三大標準，同時中國也提出了自己的地面數字電視標準DTMB（Digital Television TerrestrialMultimedia Broadcasting,地面數字電視多媒體廣播）。而有線電視業務是應用最為廣泛和用戶群體最多的技術體制，主要采用的是歐廣聯的DVB-C標準（數字視頻有線廣播Digital Video Broadcasting- Cabel標準）。[1][2][3].
DVB-C標 準 的 主 要 特 點 是 采 用MPEG-2（Moving Pictures ExpertsGroup/Motion Pictures Experts Group-2,動態圖像專家組-2）為視頻壓縮編碼標準，封裝格式為TS格式，信道編碼采用的是QAM調制技術（QuadratureAmplitude Modulation,正交振幅調制），可以支持條件接收、電子節目指南、高速數據廣播等。進入21世紀后，由于各類新業務的急速增長和新技術的應用，例如全高清數字逐行、互聯網視頻、三維（3D）、4K清晰度等業務形態的出現對原有的技術標準和體制提出了巨大的挑戰，傳統DVB-C標準已經不能滿足業務發展和技術升級的要求。歐廣聯又進一步制定了DVB-C2標準作為DVB-C標準的升級版本，以滿足業務增長和技術性能改進的需求。DVB-C2標準主要特點是支持最新的數字視頻壓縮編碼標準，減少由于節目質量提高造成的帶寬消耗，同時將原有的QAM調制數提高到1024和4096,至少提高了30%以上的基帶帶寬，并且支持基于IP技術的碼流傳輸和轉發，確保了對新興數字視頻業務的完善支持[11][12][24].
對于現在的主流應用而言，主要有標準清晰度和高清晰度兩種主要數字視頻格式。清晰度指影像上各細部影紋及其邊界的清晰程度，從觀看者的角度出發，通過看重放圖像的清晰程度來比較圖像質量。而視頻一般使用分解力一詞來衡量它“分解被攝景物細節”的能力，通常使用的單位是“電視行（TV Line）”也稱線。那么下表中所列出的就是主要的電視顯示格式的參數，其中 D1、D2、576i 是屬于標準清晰度的數字視頻顯示格式，而D3、D4、D5是屬于高清晰度的數字視頻顯示格式，4K屬于超高清晰度的數字視頻顯示格式。常見的數字視頻顯示參數詳見表1.1所列內容。
高清晰度數字電視廣播（HDTV）：是指從演播室到發射、傳輸、接收的所有環節都是使用數字電視信號或對該系統所有的信號傳播都是通過由0、1構成的二進制數字碼流來傳播的電視信號傳播類型，相對于模擬電視而言。因此數字電視從錄制到播出全程采用了不同數字視頻格式進行處理和傳輸，從而達到全程數字化制作、播出的要求。典型的應用模式就是基于DVB-C/C2標準的有線數字電視服務和基于DVB-S/S2標準的衛星電視傳輸服務。
此外，在航空航天、遙感測控、視頻會議、安防監控、智能家居等不同的應用領域，對數字視頻編碼也不斷地提出了新的要求和挑戰，這些領域需要的圖像清晰度要求不同，但是共同的要求是在提高視頻信號質量的同時降低傳輸視頻所需的帶寬和存儲空間，因此數字視頻壓縮編碼標準也在不斷的改進和更新，以適應各類業務應用的技術需求[22][31][27].
1.1.2數字視頻壓縮編碼
數字視頻壓縮編碼技術是數字視頻業務發展的關鍵技術，針對不同的業務需求類型，我們可以采用同一數字視頻壓縮編碼標準的不同格式進行傳輸，也可以采用不同的數字視頻壓縮編碼標準去適配不同的業務應用場景。這里核心的問題在于視頻壓縮編碼標準和信道編碼的適配，對于無線傳輸或者遠距離的微波信號傳輸數字視頻信號就必須采用較高的壓縮效率和容錯性能，這是由于這類信道屬于隨參信道，信道質量不穩定，而且信道參數變化較大，信道調制方式必須采用類似于QPSK（Quadrature Phase Shift Keying,正交相移鍵控）和COFDM（codedorthogonal frequency division multiplexing,編碼正交頻分復用，）的信道編碼技術，確保信道傳輸內容的質量。而對于有線電視或者IPTV（Internet ProtocolTele Vision,交互式網絡電視）而言，都是通過同軸電纜或者有線網絡進行視頻的傳輸，那么對于這類信道我們認為是恒參信道，其信道特點是信道本身性能穩定，基本信道參數不變，那么我們一般采用較高調制數的信道編碼方式以充分利用信道的帶寬，主要包括高階的QAM調制、IP組播等方式進行傳輸，同時由于恒參信道的固有帶寬限制，我們必須選擇合適的視頻壓縮編碼技術以確保視頻業務的傳輸質量[22][31].
目前，數字視頻壓縮編碼技術的主流國際標準是MPEG系列壓縮編碼標準和H.26x系列壓縮編碼標準，由于ITU-T與ISO/IEC是制定視頻編碼標準的兩大組織，ITU-T的標準包括H.263、H.264、H.265等視頻壓縮編碼標準，主要應用于實時視頻通信領域；而MPEG系列標準則由ISO/IEC標準組織制定，主要應用于視頻存儲（DVD）、廣播電視、網絡流媒體等。兩個組織的部分標準也是等同的，比如H.262標準和MPEG-2的視頻編碼標準是完全相同的，而最新的H.264標準則被納入MPEG-4的第10部分。在標準清晰度情況下，基于不同視頻壓縮編碼標準的碼率是不同的，比如MPEG-2標準的標清視頻碼率為4-6Mbps、高清視頻碼率為17-22 Mbps,而H.264標準的標清視頻碼率為1-2Mbps、高清視頻碼率為6-8Mbps,H.265標準則可以實現利用1~2Mbps的傳輸速度傳送720P（分辨率1280*720）普通高清視頻。2003年我國自主研發的AVS編碼標準（Audio Videocoding Standard,音視頻編碼標準）頒布，視頻壓縮性能大約在MPEG-2的基礎上提高了一倍，標清視頻碼率為2-3Mbps,由于AVS標準為我國自有知識產權的國家標準，因此從經濟性和產業發展的角度而言，具有廣泛的應用前景，而且更高編碼效率的AVS+標準也已經發布，并且根據工信部和新聞出版廣電總局的要求在2014年7月1日后開始逐步將我們國家的各類視頻系統都必須支持AVS+編碼標準[46][47][49].
1.1.3新興視頻業務
由于視頻技術的廣泛應用和蓬勃發展，為人們的日常生活、娛樂、工作等帶來了巨大的方便，拓展了人類的交流方式，對社會傳播而言無疑是一場產業革命，無論在廣播電視領域，還是新媒體業務，或者智能家居，安防監控、遠程醫療，個人健康監測等等諸多層面，不斷的改變這個社會的每個行業的發展模式。比較典型的案例像谷歌眼鏡（Google Project Glass）是由谷歌公司于2012年4月發布的一款“拓展現實”眼鏡，它具有和智能手機一樣的功能，可以通過聲音控制拍照、視頻通話和辨明方向，以及上網沖浪、處理文字信息和電子郵件等，谷歌眼鏡實現了人們通過可穿戴設備享受新媒體技術下各類視頻業務應用。
另外一個典型的案例就是微軟推出的Xbox ONE的主要目標是“創造一個生動的娛樂體驗”.基于這個創意，微軟推出了Xbox ONE平臺，提供給用戶獨特的娛樂體驗，將用戶做為整個娛樂體驗的中心，一切的設計和服務都是以他們為本。Xbox ONE同時不僅支持多種視頻解碼方式和視頻播放，還可以通過攝像頭進行肢體動作識別完成游戲和各類娛樂應用的控制。最讓人驚奇的是配備了專門的紅外攝像頭同其他兩個攝像頭結合使用，可以對人體的體溫、心跳、血流速度等健康數據進行實時監控記錄，還可以同醫療機構聯網進行診斷分析，為用戶提供個性化的定制的隨身健康服務。
綜上所述，數字視頻技術已經深入到社會生活的每個領域和行業，不斷的改變著人們的生活方式，對社會進步產生了巨大的推動作用，如何在新媒體技術下實現數字視頻業務的融合發展不僅具有學術上的創新性和理論研究價值，而且能夠應用于蓬勃發展的各類新媒體業務，并且在工程技術領域具有廣泛的實用價值和應用前景[25,26,53].
1.2基于新媒體技術的數字視頻業務
1.2.1數字視頻標準演進
數字視頻的發展歷史，現代通信技術的發展密不可分，最早的數字視頻需求就是美蘇在冷戰期間發展航天事業需要將大量的圖像和視頻信息回傳，但是當時的通信技術無法傳輸海量的視頻內容，為了確保視頻的傳輸質量，主要從信源編碼和信道編碼兩個方面進行研究。通過信源編碼技術的理論研究和算法改進，壓縮視頻數據大小，減少信源的數據冗余，提升視頻編碼的效率；通過信道編碼主要是提升調制效率，提高信道編碼的抗干擾能力和糾錯能力，通過調制技術的改進提升信道的傳輸容量。
國際上數字視頻編碼標準主要有兩大系列：一個系列由國際標準化組織（ISO）和國際電工委員會（IEC）制定，包含有JPEG、JPEG2000、MPEG-1、2、4;另一個系列由國際電信聯盟電信標準部（ITU-T）制定，包含H.261、2、3、4、5.另外中國于2002年啟動了自有知識產權的視頻壓縮標準AVS的研發和制定工作，于2004年成為國家標準，并且在2012年頒布了AVS的升級標準AVS+,同時開始下一代的AVS2視頻編碼技術標準研究和制定工作。數字視頻壓縮編碼標準演進圖詳見圖1.1.從這些視頻壓縮標準可以看出數字視頻編碼歷經了三十年的研究和發展，基本上十年編碼的效率和技術都會有一個質的飛躍。兩個主要的國際視頻編碼標準組織在研究和發布標準的初衷是不同的，ITU-T最初主要是希望在語音電話的基礎上發展視頻電話和視頻會議系統，因此更多的考慮是如何在標準的電信運營帶寬范圍內完成滿足傳輸要求和業務需求的視頻傳輸；而MPEG組織主要的目的是希望能夠實現廣播級視頻壓縮編碼的傳輸，主要目的是為了完成模擬視頻傳輸向數字視頻廣播的轉換。
H.261標準是1990年由ITU-T制定的一個視頻壓縮編碼標準，其設計的準則是在帶寬為64kbps速率的整數倍的綜合業務數字網（ISDN Integrated ServicesDigital Network）上傳輸肉眼可接受的視頻信號。實際壓縮的視頻碼率是40kbps到2Mbps之間，可以對CIF和QCIF分辨率的視頻進行壓縮編碼。1994年，H.261采用向后兼容的技術，加入一個能夠發送分辨率為704x576的靜止圖像的技術。H.261是第一個應用于通信網絡的數字視頻編碼標準。H.261標準使用混合編碼框架，包括基于運動補償的幀間預測、基于離散余弦變換的空域變換編碼、量化、zig-zag掃描和熵編碼等。H.261編碼時基本處理單元稱為宏塊。H.261采用Ycb Cr的顏色空間，4:2:0色度抽樣，每個宏塊包括16x16的亮度采樣值和兩個相應的8x8的色度采樣值。
MPEG-2視頻壓縮編碼標準于1994年正式發布，包括四個部分，分別是：系統部分（編號為13818-1）、視頻部分（編號為13818-2）、音頻部分（編號為13818-3）、符合性測試部分（編號為13818-4）。MPEG-2編碼標準希望囊括數字電視、視頻通信、視頻存儲等多個領域的視頻壓縮編碼標準，MPEG-2按壓縮比大小分成五個檔次（profile），每一個檔次又按圖像清晰度分成四種圖像格式，或稱為級別（level）。五個檔次四種級別共有20種視頻編碼組合，但實際應用中較常用的只有11種組合。MPEG-4在1995年開始立項研究，1998年11月由ISO/IEC批準為正式國際標準，編號是ISO/IEC14496,MPEG-4標準不僅針對一定碼率下的視音頻編碼，更加注重基于多媒體系統中的交互性和靈活性。這個標準主要應用于視頻通信領域，對傳輸速率和網絡帶寬要求較低，在4800-6400bits/s之間，分辨率為176*144.MPEG-4利用較低的網絡帶寬，通過幀重建技術、數據壓縮等技術領域的研究成果，用最少的數據傳輸獲得最佳的視頻質量。利用MPEG-4的高壓縮率和高視頻還原質量，可以通過重編碼將MPEG-2視頻文件轉換為存儲容量更小的視頻文件。
H.263是由ITU-T制定的視頻通信使用的低碼率視頻編碼標準。H.263是基于H.324的系統進行傳輸而設計的。后來發現H.263也可以應用于H.323（基于RTP/IP網絡協議的視頻會議通信系統），H.320（基于綜合業務數字網的視頻通信系統），RTSP（流媒體通信傳輸系統）和SIP（基于國際互聯網的視頻通信系統）。H.264也是MPEG-4第十部分，是由ITU-T組織的視頻編碼專家組（VCEG）和ISO/IEC運動圖像專家組（MPEG）聯合組成的聯合視頻專家組（JVT,Joint Video Team）提出的高壓縮度數字視頻編解碼標準。通常我們把這個標準稱為H.264/AVC（或者AVC/H.264、H.264/MPEG-4 AVC、MPEG-4/H.264 AVC等）。H.265是ITU-T VCEG繼H.264之后所制定的新一代視頻壓縮編碼標準。H.265標準在H.264視頻編碼標準基礎之上，對一些相關的技術加以改進。包括使用先進的算法改善碼流、延時、編碼質量和算法復雜度之間的關系，使編碼達到最優化的設置。具體的研究內容包括：提高視頻數據的壓縮效率、提高數據的魯棒性和發生誤碼的恢復能力、減少編解碼的時延、信道隨機接入時延和獲取時間、降低算法的復雜度。H264通過算法的改進，可以在低于1Mbps的網絡帶寬上實現標清數字視頻的傳輸；H265則可以在小于2Mbps的網絡帶寬上傳輸720P（逐行1280*720）的高清音視頻節目的傳輸[48][50][51].
AVS（Audio Video coding Standard,音視頻編碼標準）是我國具備自主知識產權的第二代信源編碼標準，是《信息技術先進音視頻編碼》系列視頻壓縮編碼標準的簡稱，主要包括四個主要技術標準（視頻、音頻、系統、數字版權管理）和符合性測試等相關支撐標準。2012年7月10日，國家廣播電影電視總局正式頒布了《廣播電視先進音視頻編解碼第1部分：視頻》作為廣電的行業標準，即GY/T257.1-2012,簡稱AVS+,在國標體系中，AVS+對應《信息技術先進音視頻編碼第16部分：廣播電視視頻》；在技術體系中，AVS+在AVS1-P2（即GB/T20090.2-2006）的基礎上，增加了若干關鍵技術，編碼效率得到了顯著地提高，更適合廣播電視應用。
1.2.2新型新媒體業務的興起
新媒體技術的發展起步于20世紀90年代，最開始的應用就是基于互聯網技術的發展和演進的，到了本世紀的第一個十年，移動互聯網技術的快速普及極大的推動了新媒體技術和業務的發展?！靶旅襟w”這一名字起源于人們為了區別傳統媒體的新興大眾傳播媒介，其定義是指新的技術支撐體系下出現的媒體形態，如數字雜志、數字報紙、數字廣播、手機短信、網絡、桌面視窗、數字電視、數字電影、觸摸媒體等。相對于報紙、廣播、電視、雜志四大傳統意義上的媒體，新媒體被形象地稱為“第五媒體”.基于本文研究內容，我們將新媒體狹義地定義為基于網絡通信技術和新興智能終端（包括數字電視機頂盒、IPTV、OTT電視、智能手機等）為技術支撐的信息傳播平臺。
較之于傳統媒體，新媒體自然有它自己的技術和業務特點。主要特點包括：1、數字化，所有內容的制作、處理、存儲和傳播都是通過數字化的方式進行；2、海量信息，新媒體重要的一點就是具有海量的信息存儲、發布和處理能力；3、交互性，新媒體有別于其他傳播方式的核心特點就是交互性，能夠讓每個用戶自主的選擇需要的信息內容，并且對內容進行評論、分享；4、即時性，新媒體是業務使用者高度參與的媒體形式，所有必須能夠做到信息內容的及時更新和發布；5、多媒體化，新媒體有別于其他媒體的一個重要特點就是不在僅僅是文字、圖片、視頻、數據等單一信息的發布，而是這些信息的綜合發布，尤其是視頻信息為主的綜合傳播。下表列出了有關新媒體業務需求、業務類型和對應的業務平臺情況。在表格中對于交互電視系統包含有基于DVB架構的交互電視系統、基于互聯網架構的IPTV和基于互聯網的OTT電視等不同類型的交互電視系統。移動通信網絡包括3G、4G等不同制式的移動通信網絡。
基于以上表格所列出的業務需求、類型和平臺情況，我們可以看出除去基本的看電視，任何一種基于新媒體的視頻服務，包括視頻點播、分享、視頻電話等新興業務都不可能基于單一的網絡和平臺完成其業務實現和運營，至少需要一個以上不同的業務應用平臺才可以真正意義上實現業務需求。那么基于互聯網技術為基礎，結合多種業務和技術融合出現的新媒體具有先天的技術優勢與作為媒體的信息服務功能，是網絡經濟與傳媒產業實現對接的最佳選擇，具有社會和經濟雙重屬性的新媒體既負有傳播先進文化的責任，又有盈利的需要。新媒體是相對于傳統媒體而言，是報刊、廣播、電視等傳統媒體以后發展起來的新的媒體形態，是利用數字技術，網絡技術，移動技術，通過互聯網，無線通信網，有線網絡等渠道以及電腦、手機、數字電視機等智能終端，向用戶提供信息、視頻和娛樂的傳播形態和媒體形態[42-45].
1.2.3中國新媒體數字視頻技術的主要平臺
我們國家的新媒體數字視頻技術應用發起于2003年的有線電視數字化工作，經歷了單向直播系統、雙向互動系統和高清數字交互系統等發展階段，現在國內的數字有線電視用戶已經超過2億戶，具備雙向接入能力的數字有線電視用戶約9000多萬戶，近3000萬戶為通過有線雙向網絡接入互聯網或者交互電視系統的用戶。我國的IPTV業務開始于2006年，現在已經發展用戶超過3000萬。而中國互聯網視頻網站在同年開始商業運營，現在優酷網、樂視、奇藝網、騰訊視頻、搜狐視頻等互聯網視頻網站已經覆蓋了國內的主流互聯網視頻市場，并且發展迅猛，幾乎覆蓋了所有的互聯網寬帶用戶，并且隨著智能手機的普及開始向移動互聯網市場大規模拓展。作為近兩年興起的OTT電視，在國內也是發展迅猛，根據網絡公開資料的統計，已經有超過5000萬個各類OTT電視終端用戶。目前，我國的新媒體數字視頻業務主要基于以下幾類典型的應用平臺：數字交互電視、IPTV、互聯網視頻、OTT電視、手機視頻等。下面將逐一進行簡要的介紹：
數字交互電視：主要是在DVB-C/C2的標準上的HFC網絡為基礎，通過基于同軸電纜的雙向接入系統完成電視節目的傳輸和交互點播。主要采用的技術包括：壓縮編碼技術（MPEG-2和H.264）、信道編碼技術（QAM調制）、以太網技術等。作為有線數字電視的主流技術主要是廣電系統的有線電視網絡運營商采用較多，現覆蓋用戶約9000萬。
IPTV:基于以太網技術基礎的互聯網上采用組播技術將直播電視信號和用戶點播數字視頻進行傳輸和分發的系統平臺。主要采用的技術包括以太網技術、大容量數字傳輸技術、ADSL或PON接入技術等。主要是中國電信和中國聯通兩大電信業務綜合運營商采用，現覆蓋用戶超過3000萬。
互聯網視頻：主要是基于網絡技術完善的技術平臺支持下，讓互聯網用戶在線流暢發布、瀏覽和分享視頻作品。國內主要的互聯網視頻網站包括優酷網、樂視、奇藝網、騰訊視頻、搜狐視頻等。
OTT電視：基于互聯網技術下通過寬帶接入方式提供視頻點播和時移電視的數字視頻服務平臺。我國一共頒發了七張OTT電視運營牌照，主要集中在廣電領域的電視內容服務提供商（中央電視臺、上海文廣集團等）。
手機視頻：通過手機終端接收來自于網絡的視頻內容的服務，包括CMMB和3G/4G視頻。主要通過智能手機終端實現視頻服務，各個移動通信運營商都提供類似服務，根據我國工信部的數據超過5億用戶通過手機的網絡接入使用相關視頻服務[41][28][29].
隨著經濟的發展和科技的不斷進步，在新媒體技術下數字視頻的發展具有很大的增長空間和潛力。國家在推動網絡技術的不斷革新，各個視頻服務領域也不斷更新自己的服務模式，因此新媒體技術將推動數字視頻從技術到服務的一場革新。2010年1月13日國務院總理溫家寶主持召開國務院常務會議，會議決定加快推進我國的“三網融合”工作進程，明確提出了“三網融合”的時間表?！叭W融合”是指電信網絡、計算機網和有線電視網絡三大網絡通過技術升級和改造，提供包括語音、信息、數據、圖像、視頻等綜合多媒體的融合通信業務?！叭W融合”的工作涉及技術融合、業務融合、網絡融合、終端融合，是一項長期的系統工程，如何通過“三網融合”達到最終的目的，是我們通信和廣電系統體制改革的必由之路。而新媒體技術將是實現“三網融合”這個最終目標的最佳業務發展和應用平臺。因此，結合當前“三網融合”大背景，以新一代數字新媒體技術及相關平臺發展為契機，研究基于數字視頻新媒體技術的相關理論和實現技術，將為我國電視廣播事業的進一步發展提供理論基礎，有助于打破國際技術壟斷，推動和促進三網融合的進程；進一步增強國家在相關國際標準制定過程中的話語權，從而有利于我國在數字電視廣播產業化和先進應用方面占據有利地位[5,23,36].
綜上所述，基于新媒體技術的數字視頻業務在不斷的進步和發展，基于技術發展和業務需求及三網融合等目標還需要一些關鍵問題需要解決。主要包含以下幾個問題：
1、平臺一致性：現在國內視頻平臺采用的視頻編解碼標準、接口、格式都不統一，從視頻內容制作、編輯、傳輸等在不同的業務平臺應用基本無法通用，造成了平臺之間的業務交互無法同步并且缺乏統一的標準和要求。當然，國家已經開始在運營商的平臺開始統一采用和支持國標的AVS+標準，有助于這個問題的解決，但是編解碼標準的統一僅僅是整個業務技術平臺統一的開端。
2、網絡間互聯互通：由于我國的主要互聯網接口資源在電信、聯通掌控，造成其他運營商的互聯網接入和網絡互通都存在很多制約，造成用戶體驗的下降。如果不能解決網絡的互聯互通和互聯網接入資源的合理公平使用，對新媒體業務而言無疑是一場災難。
3、國家/行業標準制定延緩：雖然工信部和新聞出版廣電總局已經發布了AVS+的視頻編解碼標準和技術應用實施指南，但是我國針對新媒體視頻產業尚無系統的國家標準體系，只有在廣電行業、電信行業的部分行業標準和企業標準在執行，加大了網絡和平臺間的對接成本，不利于新媒體視頻產業的健康發展。
4、政策準備不足，缺乏監管：在手機視頻和互聯網視頻領域的發展初期都出現了大量的盜版侵權行為，而且許多不符合國家法律要求的視頻內容在網絡上傳播。OTT電視的發展同樣面臨著這些問題，而且從2013年開始大量的山寨OTT終端和非法傳播內容出現，這樣不利于新媒體數字視頻產業的健康發展。這方面應當盡快制定相關法規政策，使用法律手段處置知識產權侵害行為。
5、技術更新緩慢：雖然從絕對數字看，我們國家的新媒體視頻產業發展很快，用戶增長迅猛，但是技術更新緩慢已經開始制約產業的發展了。雙向接入用戶覆蓋率低、用戶接入帶寬不足、網絡間接口速率受限、高清制播技術普及度不夠等問題都在制約著整個產業的發展。
1.3研究成果及篇章結構
本本文重點研究基于新媒體技術的數字視頻應用解決方案?；诂F有廣電DVB-C/C2架構的視頻系統和IPTV視頻業務平臺系統，參考OTT電視、手機電視、互聯網視頻等新媒體業務所具有即時性、社交化、多屏一致等技術和業務特點，面向未來視頻分享、智能家居、多屏互動、三網融合等業務需求和業務發展方向，深入地探索了基于三網融合技術大背景下新媒體數字視頻的技術發展方向和應用前景；從而結合現有技術平臺特點和新型業務需求，提出了兩種基于新媒體技術平臺的數字視頻業務解決方案，分別是：基于DVB架構的高清互動電視系統解決方案，以及基于互聯網接入的IPTV視頻業務系統解決方案；最后，總結提出針對我國新媒體平臺視頻技術的發展方向和技術要點。本文的主要思路和創新點總結如下：
1）充分利用現有網絡資源和業務平臺資源，通過對原有的運營商網絡和技術架構進行技術改造和業務融合，結合現在的新媒體業務需求和發展趨勢制定技術和業務解決方案。
2）基于DVB架構的視頻業務系統主要是通過HFC網絡采用QAM調制將MPEG-2格式的數字視頻信號傳輸到用戶端，由于廣電采用的HFC網絡用戶主要是通過同軸電纜接入，為了充分的利用同軸電纜的帶寬，其互動業務的下發采用了骨干傳輸通過光傳輸網絡，用戶傳輸采用IPQAM下發的方式，這樣就避免了由于增加互動視頻業務對用戶寬帶接入帶寬占用的問題，并且由于采用QAM調制進行下發，對用戶視頻業務的Qos也大為提高。對于系統的后臺管理、用戶認證、終端軟硬件配置、網絡規劃等方面都給出了解決方案和技術要求。
3）基于互聯網的視頻技術主要是IPTV的視頻系統，通過對現有IPTV系統的研究分析，提出了分三個階段建設視頻的集成播控系統，第一階段主要是完成以視頻業務為主的系統平臺建設工作；第二階段主要是完成視頻業務同相關業務和應用的融合和平臺管理的升級；第三階段是完成整個業務平臺的整合，實現基于視頻的多業務融合，并且擴展到手機等多業務終端模式。整個方案采用分步實施的方式，完成基于新媒體業務的數字視頻業務平臺的統一和整合。
本文包括五個章節的內容，主要章節內容安排如下：
第一章介紹了數字視頻在各種通信系統中的應用，包含數字視頻技術和新媒體技術的發展、研究、應用現狀；并分析了我國新媒體數字視頻技術和業務平臺發展的基本情況，對基于新媒體數字視頻業務的需求特點和難點做了深入剖析；最后給出主要研究成果和論文篇章結構。
第二章主要分析歸納了基于新媒體數字視頻發展的要求，包含數字視頻主要技術標準的介紹和對比、技術和業務特點分析；新媒體業務的技術特點分析和業務介紹；最后，結合當前的業務和技術發展趨勢給出小結。
第三章主要是討論基于DVB架構下的視頻解決方案，通過對DVB架構的技術特點的分析，討論在DVB架構下如何解決數字視頻的交互，最終給出基于DVB架構的視頻交互平臺方案，包括架構的設計、用戶認證和計費、網絡規劃、終端軟硬件需求等問題的研究和解決。
第四章主要是討論基于互聯網技術的視頻解決方案，通過對互聯網技術特點的分析，討論在互聯網環境下如何解決視頻交互，并且結合新媒體業務的發展方向和技術趨勢，分步建設系統，逐步實現全媒體平滑接入，全業務整體服務的視頻融合業務系統建設的目標，不僅是互聯網，還包括手機、PAD等多種終端的應用模式。
第五章是全文的總結，主要是通過針對現有新媒體環境下視頻解決方案的分析，對未來網絡融合環境下新媒體視頻的全交互的技術發展趨勢和業務要求進行了分析探討。
