品质管理质量认证JH数字电视实验指导书

《品质管理质量认证JH数字电视实验指导书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《品质管理质量认证JH数字电视实验指导书（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、最新卓越管理方案您 可自由编辑 最新卓越管理方案您 可自由编辑 JH8000DTV 数字电视实验系统概述 3JH8000DTV 数字电视实验系统概述 3 第一章 视频 A/D、D/A 实验 6 6 1.1 实验原理 6 品质管理质量认证 JH 数字 电视实验指导书 1.1.2 视 频 D/A 变换器 9 9 1.2 实验电路 23 1.2.1 实验电路总体框图 23 1.2.2 视频 A/D 变换电路模块 23 1.2.3 视频 D/A 变换电路模块 27 1.2.4 数字处理模块（可编程器件）29 1.3 实验内容 31 1.3.1 实验一 视频源的参数调整 31 1.3.2 实验二 亮色延

2、时实验 34 1.3.3 实验三 量化比特数对数字图像质量的影响 36 1.3.4 实验四 视频 A/D，D/A 参数的观测 39 1.3.5 实验五 数字电视的国际标准（ITU-601 号建议）41 第二章 音频 A/D，D/A 实验 43第二章 音频 A/D，D/A 实验 43 2.1 实验原理 43 2.1.1 音频信号取样频率的选择 43 2.1.2 声音信号（双极性信号）量化信噪比 44 2.1.3 音频信号的量化比特数的确定 44 2.2 实验电路 45 2.2.1 实验电路总体框图 45 2.2.2 音频 AD 系统模块电路简介 45 2.2.3 音频 AD 系统模块电路简介 4

3、6 2.2.4 数据处理与控制模块 48 2.3 实验内容 51 2.3.1 实验一 抽样频率及量化比特数对声音质量的影响 51 2.3.2 实验二 观测各种时钟数据及其相互关系 54 第三章 MPEG 视频编码 57第三章 MPEG 视频编码 57 3.1 实验原理 57 3.1.1 MPEG-2 编解码系统 57 3.1.2 MPEG-2 压缩编码模块 62 3.2 实验电路 71 3.2.1 MPEG 编码模块电路 71 3.2.2 MPEG 解码模块电路 77 3.3 实验内容 82 3.3.1 实验一 节目码流和传输码流实验 82 3.3.2 实验二 包识别码（PID）实验 84 3

4、.3.3 实验三 视频编解码延时实验 86 3.3.4 实验四 视频帧结构实验 88 3.3.5 实验五 视频编码速率实验 90 3.3.6 实验六 图像子采样模式实验 92 3.3.7 实验七 GOP 实验 94 3.3.8 实验八 图像格式实验 96 第四章 MPEG 音频编码 98第四章 MPEG 音频编码 98 4.1 实验原理 98 4.1.1 MPEG-1 音频压缩编码 98 4.1.2 MPEG-2 音频压缩编码 107 4.1.3 MPEG-1、MPEG-2 音频参数的比较 109 4.1.4 MPEG-2 中的 AAC 编码 110 4.2 实验内容 112 4.2.1 实验

5、一 MPEG 音频层实验 1112 4.2.2 实验二 MPEG 音频层实验 2114 附录：波形说明 116附录：波形说明 116 JH8000DTV 数字电视实验系统概述JH8000DTV 数字电视实验系统概述 JH8000DTV数字电视课程实验箱是完全按照数字电视国际标准设计和生产的数字 电视传输系统，可以提供数字电视课程所需的若干实验，同时可以作为实际数字 电视传输课程培训时的实验装置。 一系统描述一系统描述 JH8000DTV系统主要由视音频A/D,D/A模块,视音频信源编码、解码模块,TS流 形成与解复用模块,DVBSPI收发接口等模块组成。 图1为JH8000系统原理框图： 图1

6、JH8000DTV系统框图 各部分的组成及功能简述如下：各部分的组成及功能简述如下： 1） 视音频A/D、D/A模块：采用专用的集成芯片，按照国际标准采样时钟和 采样格式将模拟输入的视音频信号变成标准数字视音频信号。 2） 视音频信源编码、解码模块：按国际上MPEG1、2压缩标准完成对数字 视音频码流的压缩编码。 3） TS流形成与解复用模块：按国际标准将视音频信源编码板输出的MPEG视 音频码流打包成TS流或解复用成MPEG视音频码流送入视音频信源解码板。 4） DVBSPI收发接口模块：将MPEG-2的TS流按DVBSPI的国际接口标准实现编 解码之间的码流传输。 其中各个模块既可以独立进

7、行分块实验，又可以综合组成数字电视系统 传输实验JH8000DTV（包括视音频A/D模块、视音频信源编解码模块，TS流形 复用与解复用模块和DVBSPI传输接口模块）完成系统总体实验 二系统实验二系统实验 1系统总体实验 在实验中我们使用JH8000DTV实验箱搭建系统总体实验环境， 并紧密结合 系统的实际运行状态，通过亲手对系统参数的设置和测试，让试验者初步建 立数字电视系统总体概念。 2分模块实验 通过系统总体实验之后，我们可在建立总体概念的基础上，将总体系统 拆分成若干功能的子模块。每一功能子模块作为一个相对独立的分模块实验 板，这样便于实验者从模块实验中掌握数字电视传输系统中各部分原理

8、、功 能、技术参数、性能指标及在整个数字电视传输系统中的影响，同时让学生 了解各个模块的设计参数和设计方法，为学生今后在数字电视系统设备的研 究方面打下扎实的研究基础。 整个实验系统可以分成 ： 直接视频、 音频的AD-DA 闭环实验装置和接入后续编解码模块以及传输模块的开环实验装置，可以进 行的实验模块有： （1）视频源参数设置模块（开环） 亮度设置 色度设置 对比度设置 输入信号源选择设置 信号源制式设置 场信号标识行设置 行有效像素数设置 （2）视频编码参数设置模块（开环） 系统模式设置，可以设置MPEG-1或MPEG-2编码方式 系统编码码流模式设置，可以设置编码码流输出格式：节目码

9、流(PS)或传输码流(TS)。 可编程设置GOP结构 ： I、B、P帧的组合，包括I、IP、IBP、IBBP 等。 可编程设置编码速率：512K-15M（NX256K，N=2-57） 可编程设置数字视频标识码：VPID。 可编程设置数字音频标识码：APID。 可编程设置数字参考时钟标识码：PCRPID。 可编程设置仅视频编码，音频不编码工作方式。 （3）音频编码参数设置模块（开环） 设置MPEG音频编码层：Layer1orLayer2 设置音频采样速率 设置音频编码输出速率 设置音频预加重模式 设置音频声道处理模式 设置音频PES标志 （4）MPEG编码参数设置模块（开环） 可编程设置编码模式

10、 可编程设置编码速率：512K-15M（NX256K，N=2-57） 设置图像采样模式 可编程设置GOP模式 可编程设置GOP长度 可编程设置图像编码：D1、4/3D1、2/3D1、1/2D1、SIF、QSIF、 SliceScreen 可编程设置图像预处理滤波模式 （5）视频AD/DA实验模块（闭环） 亮度设置 色度设置 对比度设置 色饱和度设置 色调设置 亮色延迟设置 彩色关闭设置 （6）音频 AD/DA 实验模块 音频采样频率设置 音频量化比特数设置 静音模式设置 第一章视频 A/D、D/A 实验第一章视频 A/D、D/A 实验 视频 A/D、D/A 变换器是数字电视系统（图 1-1）的

11、重要组成部分。视频 A/D、 D/A 变换器性能的好坏对整个数字电视系统重现图像质量有着非常重要的影 响。因此，通过视频 A/D、D/A 实验，更好的掌握视频 A/D、D/A 的原理，技术参 数，国际标准等就显的十分必要。 下面分别介绍视频 A/D、D/A 变换器的工作原理，参数选择，国际标准，以及 各实验的内容，要求，方法等。 模拟信号模拟信号 图 1-1 数字设备基本系统组成 1.1 实验原理1.1 实验原理 1.1.1 视频 A/D 变换器1.1.1 视频 A/D 变换器 A/D 转换器的作用是把连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，示意图 如图 1.1.1 所示。它主要包括取样、量化

12、和编码三大部分。取样，是实现时间轴 上的离散化；量化，是实现幅度轴上的离散化；编码，是实现把离散化了的数据 用二进制码型表示，进而变为一系列的电脉冲。 图 1.1.1A/D 转换器示意图 1分量编码中取样频率的选择 分量编码是指对亮度信号（Y）和两个色差信号（R-Y） 、 （B-Y）分别进行取 样、量化和编码。在分量编码中，由于不受色副载波的影响，而且与彩色电视制 式关系不大，为了便于国际间节目的交换，建议取样频率应能兼容 625 行/50 场 和 525 行/60 场两种扫描体制。 根据取样定理，要求取样频率fs2fm，为了防止频谱混叠失真，应选择fs （2.22.7）fm，又为了实现正交取

13、样结构，应满足fs为行频 fH 的整数倍。综合 上述诸条要求，已知亮度信号的上限频率为 5.5MHz6MHz，取样频率可选为 fs=2.2fm=1213.2MHz。对于 625 行制式行频为fH=15.625MHz，对于 525 行制式行 频为fH=15.734264KHz，为了满足兼容两种制式的要求，就在 13.2MHz附近选定。 两种制式行频最佳公倍数为 13.5MHz。对 625 行制式，每行取样点数为： 对于 525 行制式，每行取样点数为： 对于两个色差信号（R-Y）和（B-Y） ，因为其上限频率均在 2.8MHz 以下，近 似为亮度信号上限频率的一半，为了方便起见，色差信号的取样频

14、率选为： fs(R-Y)=fs(B-Y)=fSY=6.75MHz 对于 625 行制式，色差信号每行取样点数为 864=432， 对于 525 行制式，则每行取样点数为 858=429。 亮度信号和两个色差信号三者的取样频率比例关系为： f fs(Y): s(Y):f fs(R-Y):s(R-Y):f fs(BY)=s(BY)=4:2:2 4:2:2 故把这种选择取样频率方式称为 4：2：2 标准，这就是分量编码中取样频率 的选择。 2量化 量化是使幅度连续的抽样值进一步在幅度上离散化的过程。以便能用有限长 度的码字来表示抽样点的幅度。 量化可分为舍入量化和截尾量化。舍入量化即用四舍五入来处理

15、被量化信号 与预置量化级数电平之间的差值。截尾量化即把高于预置量化级数电平的尾数部 分全部舍去。截尾量化误差比舍入量化误差大一倍，因此，一般只采用舍入量化 而不采用截尾量化。由量化误差所产生的噪声称量化噪声。 设图像信号的最大幅度为 A，将它均匀量化成 N 级，量化级差为A，有： A=NA，N=2n（以二进制表示） 电视信号（单极性信号）的量化信噪比定义： 量化信噪比=（n 为量化比特数） 用分贝表示： 可以得出结论：量化比特数 n 每增加 1bit，则信噪比上升 6dB；反之，每下 降 1bit；信噪比降低 6dB。信噪比与量化比特数 n 关系如表 1.1.1 所示。 表 1.1.1 量化比

16、特5678910 41dB47dB53dB59dB65dB71dB 3编码 A/D 转换器中的编码，是把代表特定量化电平等级的比较器的输出状态 数据组合，变换成以 n 比特表示的二进制数码，即每一组二进制数码代表一 个取样值的量化电平等级。如表 1.1.2。在接受端解码时，从这个数码（或 称数据）中重新恢复出原模拟信号电平。 表 1.1.2 4视频 A/DD/A 的特点 抽样频率高，fs=27MHz(对全信号编码) fs=13.5MHz(对分量信号编码) 量化比特数高，n=810 比特 1.1.2 视频 D/A 变换器1.1.2 视频 D/A 变换器 模拟信号被数字化之后，送入数字设备进行处理、记录或传送。最后， 当与其他模拟信号设备联结时，需要重新还原为模拟信号。用于把数字信号 还原为模拟信号的设备、称为数/模转换器或 D/A 变换器 图 1.1.2 数/模转换器方框图 图 1.1.2 中表示出数/模转换器的简单方框图，主要有数字解码、内插低 通滤和零阶保持补偿等三部分电路组成。 数字解码是主要部分，其作用是把代表取样值的二进制数码还原为相应 的量化电平脉冲。内