【正文】 《 數(shù)字音視頻技術(shù)》實驗指導(dǎo)書 主編 馬宏興 審核 張廣忠 校對 楊 藝 北方民族大學(xué) 電氣 信息工程 學(xué)院 二○○ 八 年 三 月 1 目 錄 圖像、語音和網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)簡介 ........................... 2 實驗一 運動圖像檢測 .................................. 16 實驗二 JPEG2 編碼解碼 ................................ 19 實驗三 MPEG2 編碼解碼 ............................... 23 實驗四 編碼解碼 ................................ 28 實驗五 實驗六 語音處理 濾波處理 ............................. 38 2 圖像、語音和網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng) 簡介 一、硬件清單 1． DSP 系統(tǒng)板 (1) ICETEKDM642PCI 系統(tǒng)板 1 塊。 (2) 系統(tǒng)板 +5V 供電電源轉(zhuǎn) 接線 1 根，兩邊均為帶孔的插頭。 2．仿真器（可選） (1) 仿真器 1 個， JTAG 接頭帶封針。 (2) USB 電纜連接線 1 根，兩邊插頭一扁一方。 3．?dāng)z像頭 (1) 標(biāo)準(zhǔn) PAL 制攝像頭 1 個。 (2) 攝像頭供電 +12V 電源轉(zhuǎn)接線 1 根。 (3) 視頻轉(zhuǎn)接線 1 根，一端為 Q9 插頭連接攝像頭，另一端為蓮花插頭連接 DM642系統(tǒng)板。 (4) 標(biāo)準(zhǔn) PAL 制攝像頭支架 1 個。 4． TV 顯示器 (1) 標(biāo)準(zhǔn) PAL/NTSC 制 TV 顯示器 1 個。 (2) 顯示器信號轉(zhuǎn)接線 1 根，一端有黑色與 TV 顯示 器接頭連接的插頭，另一端有黑色帶孔 +12V 電源連接插頭，黃色和紅色蓮花視頻輸入插頭。 (3) 標(biāo)準(zhǔn) PAL/NTSC 制 TV 顯示器支架 1 個。 5．其他連線 (1) 串行通信連接線 1 根。兩端均為“ D”形 9 芯插頭。 (2) 網(wǎng)絡(luò)連接線 1 根。 (3) 音頻信號轉(zhuǎn)接線 2 根。兩端均為三觸點立體聲插頭。 6．實驗箱 (1) 三芯 220V 電源連接線一根。 二、硬件安裝 1．將與 ICETEKDM642IDKM 有關(guān)的電源切斷，保證所有電纜均不帶電操作。 2．在連接前使用者需要釋放身上帶有的靜電，以防靜電擊毀集成電路器件。 3．按照實驗需要連接硬件，未使用的連線可以不接。 4．必須連接的連線：外接 220V 電源連接線、 USB 連接線、 JTAG 連線、 DSP系統(tǒng)板 +5V 電源連接線。 5．做視頻輸入 /輸出實驗時需要的連線：攝像頭 +12V 電源連接線、復(fù)合視頻輸入連線、第一路復(fù)合視頻輸入連線、第二路復(fù)合視頻輸入連線；連接視頻連線接頭、顯示器 +12V 電源連接線、復(fù)合視頻輸出連線、 VGA 輸出連線 (來自 VGA 顯示器 )。 6．做音頻輸入 /輸出實驗時需要的連線：音頻輸入連線 (音頻信號轉(zhuǎn)接線 )、音頻輸出連線 (耳機或揚聲器輸入連線 )。 7．做串口輸入 /輸 出實驗時需要的連線： RS232 串口通信線。 8．做網(wǎng)絡(luò)輸入 /輸出實驗時需要的連線：標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)連線。 三、 ICETEKDM642PCI 評估板簡介 圖像、語音和網(wǎng)絡(luò)處理系統(tǒng)是建立在 ICETEKDM642PCI 評估板 基礎(chǔ)上的實驗 3 系統(tǒng)， ICETEKDM642PCI 評估板是一個低功耗獨立的開發(fā)平臺，可對 TI 的 C64xx DSP 系 列 進 行 評 測和 開 發(fā)應(yīng) 用 。 ICETEKDM642PCI 評 估 板 還 可以 作 為TMS320DM642 DSP 芯片設(shè)計的硬件參考板。 圖 1 DM642 評估板示意圖 ICETEKDM642PCI 評估板的主要特點包括： ? 600MHz 的 TMS320DM642 DSP 芯片 ； ? 獨立的、標(biāo)準(zhǔn)的 PCI 總線結(jié)構(gòu)，可以作為協(xié)處理板使用 ； ? 4 路視頻端口 —— PAL/NTSC 制式或 S 端子 ； ? 4M*64bit 同步動態(tài)存儲器（ SDRAM），存儲多達 32 幀圖像 ； ? 8~32M 位 Flash， 可以寫進大量程序，具備自啟動功能，可作為嵌入式的產(chǎn)品使用 ； ? AIC23 立體聲數(shù)字信號編解碼器 ； ? 10~100M 以太網(wǎng)端口 ； ? 通過編寫在 FPGA 內(nèi)部的寄存器，實現(xiàn)對板卡硬件功能的軟件配置 ； ? 導(dǎo)入加載選項配置（ Boot Loader） ； ? 板上 JTAG 仿真接口 ； ? 8 個用戶指示燈 ； ? 單 +5V 電壓供電 ； ? 擴展背板接口 ； ? 標(biāo)準(zhǔn) RS232 串口通訊：兩路，每路可高于 。 ICETEKDM642PCI 評估板上的 DSP 芯片通過 64bit 的 EMIF 接口或 8/16bit 的 3路視頻接口連接板上外圍設(shè)備。 SDRAM、 Flash、 FPGA 和 UART 每一個設(shè)備占用其中的一個接口。 EMIF 接口也連接擴展背板接口，擴展背板接口用來連接背板。 評估板上的視頻解碼器和編碼器連接到視頻端口和擴展連接器上。評估板上的 2個解碼器和 1 個編碼器符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。 OSD 功能由位于視頻輸出端口和視頻解碼器之間的外部 FPGA 執(zhí)行。 評估板上的 AIC23 多媒體編解碼器允許 DSP 進行模擬音頻信號的輸出和接收。I2C 總線用來控制編解碼器端口， McASP 被用來控制數(shù)據(jù)。模擬信號通過 3 個 的音頻插座進行輸入輸出，其相應(yīng)的分別是麥克風(fēng)輸入（ microphone input）、直接輸入（ line input）和直接輸出（ line output）。編解碼器可以選擇麥克風(fēng)輸入或直接輸入 4 作為主動輸入，模擬輸出被指定為直接輸出接口。 McASP 可以通過軟件重新設(shè)定成為一個擴展接口。 評 估板包括八個指示燈， 這些指示燈也是通過讀寫 FPGA 寄存器來進行控制的，可以利用這些指示燈進行交互式的反饋試驗。 ICETEKDM642PCI 評估板上有兩個配置開關(guān)，允許用戶對復(fù)位后的 DSP 進行狀態(tài)控制選擇。評估板上的配置開關(guān)分別標(biāo)示為 S1 和 S2。開關(guān) S1 配置板卡的導(dǎo)入方式，導(dǎo)入方式在 DSP 開始執(zhí)行時使用。默認(rèn)情況下，開關(guān)量被配置在 EMIF 導(dǎo)入小模式下（輸出 8bit Flash）。下表顯示了開關(guān) S1的設(shè)置。插上跳線帽連通為 ON，拔下跳線帽斷開為 OFF。 表 1 開關(guān)量 S1 配置方式 S12 S11 配置 描述 Off Off No Boot Off On HPI/PCI Boot On Off Reserved On* On* EMIF boot from 8bit Flash * 開關(guān)量 S2 控制選擇 DSP 的模式和 PCI ROM 的使能。下表顯示了開關(guān) S2 的設(shè)置。 表 2 開關(guān)量 S21 配置方式 S21 配置描述 Off* PCI EEPROM Disabled On PCI EEPROM Enabled 表 3 開關(guān)量 S22 配置方式 S22 配置描述 Off* Little Endian Mode On Big Endian Mode 注：“ *”為缺省設(shè)置 下圖顯示了開關(guān)變量在 ICETEKDM642PCI 評估板上的具體位置。 5 圖 2 配置開關(guān) S1 和 S2 位置 ICETEKDM642PCI 評估板的運作是通過主電源（ J10）輸入 +5V 電源或通過 PCI插槽供電。在內(nèi)部， +5V 輸入電源被整流分為 + 和 +。 + 的電壓被提供給 DSP 處理器， + 的電壓提供給 DSP 內(nèi)的 I/O 和評估板上其他芯片。電源的端口是 的桶式插孔。單獨 的電源芯片用來為 FPGA 芯片和視頻輸入輸出提供電壓。 四 、 實物描述 評估板版面布局 ICETEKDM642PCI 評估板為 290 110mm 的多層板，由一個外擴的 +5V 電源供電。圖 3 顯示了 ICETEKDM642PCI 評估板的布局示意圖。 圖 3 ICETEKDM642PCI 評估板 連接器 ICETEKDM642PCI 評估板為了用戶在板卡上存取各種信號，共提供了 24 個連接器。 S12 S11 S22 S21 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 J9 J10 J11 J12 J13_1 J13_2 J14 J15 J16 J17 J18 J19(背面 ) J21 DC_P1 DC_P3 DC_P2 6 表 4： ICETEKDM642PCI 評估板連接器 連接器 針腳 功能 J1 4 S端子視頻輸出 J2 2 視頻輸出 紅或色度 J3 2 視頻輸出 綠或灰度 J4 2 視頻輸出 蘭或復(fù)合視頻 J5 15 VGA視頻輸出 J6 6 FPGA Optional JTAG Programmer Header 連接器 針腳 功能 J7 14 JTAG J8 8 Ether J9 3 SPDIF J10 2 單 +5V電壓輸入 J11 9 RS232 J12 10 RS232 J13_1 2 線形音頻輸入 J13_2 2 麥克風(fēng)輸入 J14 2 線形音頻輸出 J15 2 復(fù)合視頻輸入 J16 4 S端子視頻輸入 J17 2 復(fù)合視頻輸入 J18 2 復(fù)合視頻輸入 J19 60 60針仿真接口 (bottom side) J21 124 PCI總線接口 DC_P1 90 背板接口 1 DC_P2 90 背板接口 2 DC_P3 90 背板接口 3 J1， S 端子視頻輸出連接器 J1 是一個四針的低噪聲連接器，連接到輸出顯示驅(qū)動。連接器直接通過 Phillips SAA7105 視頻編碼器驅(qū)動。下圖顯示了連接器的外觀。 表 5： J1，低噪聲連接器 針腳 信號名稱 1 地 2 地 3 Luma (Y) 4 Chroma (C) 圖 4 正視，低噪聲連接器 7 J2，視頻輸出 紅或色度 J2 是當(dāng)解碼器工作在 RGB 模式時驅(qū)動 RED 信號使用的一個 RCA 插座。在當(dāng)前的工作模式下驅(qū)動 U、 V 組成的視頻信號也使用 J2 輸出口。下圖顯示連接器的外觀。 圖 5 J2， RAC 插座 J3，視頻輸出 綠或灰度 J3 是一個 RCA 插座用來連接 GREEN 視 頻顯示驅(qū)動。這個連接器直接通過SAA7105 視頻編碼器驅(qū)動。在當(dāng)前的工作模式下輸出 Y 視頻信號使用 J3 輸出口。下圖顯示連接器的外觀。 圖 6 J3， RAC 插座 J4，視頻輸出 蘭或混合視頻 J4 是連接 RGB 驅(qū)動的 Blue 信號使用的一個 RCA 插座。這個連接器直接通過SAA7105 視頻編碼器驅(qū)動。在當(dāng)前工作模式下輸出混合視頻信號時使用 J4 輸出口。下圖顯示連接器的外觀。 圖 7 J4， RAC 插座 J5， PC 視頻輸出連接器 J5 連接器提供個人標(biāo)準(zhǔn)計算機 15 針高密度 D 型插孔視頻輸 出。下表列出了通過各針腳的信號。 表 6： J5， PC 視頻輸出連接器 針腳 信號名稱 1 紅 2 綠 3 蘭 4 無連接 8 5 地 6 地 7 地 8 地 9 控制 10 地 11 無連接 12 無連接 13 水平同步 14 垂直同步 15 無連接 J6， FPGA 編程接口 J6 連接器是一個允許 JTAG 編程 FPGA 的 2 3 雙排插針， U8。下表列出了通過各針腳的信號。 表 7： J6, FPGA 編程連接器 針腳 信號名稱 1 + 2 Ground 3 FPGATCK 4 FPGATDI 5 FPGATDO 6 FPGATMS J7， JTAG 端口 ICETEKDM642PCI 評估板提供了 14 針的插針接口， J7。 JTAG 仿真器通過這個標(biāo)準(zhǔn)的接口對 TI 的 DSP 進行仿真。下圖顯示了連接器的各針腳輸出。 圖 8 JTAG 端口 J8，以太網(wǎng)連接器 連接器 J8 是一個標(biāo)準(zhǔn)的 RJ45 以太網(wǎng)連接器。下表列出了通過各針腳的信號。 表 8： J8 連接器針腳輸出 針腳 信號名稱 1 LXT TXD 2 LXT TXM 9 3 LXT RXP 4 Terminator 1 5 T