【正文】 （PID）實驗 84 實驗三 視頻編解碼延時實驗 86 實驗四 視頻幀結構實驗 88 實驗五 視頻編碼速率實驗 90 實驗六 圖像子采樣模式實驗 92 實驗七 GOP實驗 94 實驗八 圖像格式實驗 96第四章 MPEG音頻編碼 98 實驗原理 98 MPEG1音頻壓縮編碼 98 MPEG2音頻壓縮編碼 107 MPEGMPEG2音頻參數(shù)的比較 109 MPEG2中的AAC編碼 110 實驗內(nèi)容 112 實驗一 MPEG音頻層實驗1 112 實驗二 MPEG音頻層實驗2 114附錄：波形說明 116JH8000DTV數(shù)字電視實驗系統(tǒng)概述 JH8000DTV數(shù)字電視課程實驗箱是完全按照數(shù)字電視國際標準設計和生產(chǎn)的數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)，可以提供數(shù)字電視課程所需的若干實驗，同時可以作為實際數(shù)字電視傳輸課程培訓時的實驗裝置。3） TS流形成與解復用模塊：按國際標準將視音頻信源編碼板輸出的MPEG視音頻碼流打包成TS流或解復用成MPEG視音頻碼流送入視音頻信源解碼板。每一功能子模塊作為一個相對獨立的分模塊實驗板，這樣便于實驗者從模塊實驗中掌握數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中各部分原理、功能、技術參數(shù)、性能指標及在整個數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中的影響，同時讓學生了解各個模塊的設計參數(shù)和設計方法，為學生今后在數(shù)字電視系統(tǒng)設備的研究方面打下扎實的研究基礎。l 可編程設置數(shù)字音頻標識碼：APID。視頻A/D、D/A變換器性能的好壞對整個數(shù)字電視系統(tǒng)重現(xiàn)圖像質量有著非常重要的影響。它主要包括取樣、量化和編碼三大部分。根據(jù)取樣定理，要求取樣頻率fs≥2fm，為了防止頻譜混疊失真，應選擇fs（~） fm，又為了實現(xiàn)正交取樣結構，應滿足fs為行頻fH的整數(shù)倍。亮度信號和兩個色差信號三者的取樣頻率比例關系為： fs(Y) : fs(RY) : fs(B –Y) =4:2:2故把這種選擇取樣頻率方式稱為4：2：2標準，這就是分量編碼中取樣頻率的選擇。舍入量化即用四舍五入來處理被量化信號與預置量化級數(shù)電平之間的差值。設圖像信號的最大幅度為A，將它均勻量化成N級，量化級差為△A，有：A=N4．視頻A/D D/A的特點l 抽樣頻率高，fs=27MHz (對全信號編碼)fs= (對分量信號編碼)l 量化比特數(shù)高，n=8—10比特 視頻D/A變換器 模擬信號被數(shù)字化之后，送入數(shù)字設備進行處理、記錄或傳送。內(nèi)插低通濾波器，用于把離散的脈沖轉換為在時間軸上連續(xù)的模擬信號。l 運算速度快。在數(shù)字分量信號中，亮度信號（Y）峰峰幅值為700VPP，黑電平與消隱電平一致，同步電平為300MV，同步信號僅加入亮度信號中；兩個色差信號分別稱為CR和CB，以0電平雙向對稱，其滿幅度均為700MVPP。（2）4：4：4方式這是一些高檔級的演播室選用的高質量的取樣標準，4=，（3）4：1：1方式1=。取樣頻率亮度信號每個色差信號量化方式亮度信號與色差信號均采用每樣值8比特均勻量化一個有效行取樣點數(shù)亮度信號每個色差信號720360模擬信號電平與量化等級之間關系亮度信號每個色差信號共220量化級，黑電平在每16級，白峰在235級共224量化級，零電平處在0~225的量化級中心，即128級數(shù)字有效行定義（Y）OH到有效行開始有效行期間有效行結束到同步前沿每一行范圍132個樣點/720個樣點/12個樣點/864個樣點/64μs122個樣點/720個樣點/16個樣點/858個樣點/4．量化范圍的規(guī)定及碼電平分配 現(xiàn)以100/0/100/0彩條信號為例，說明數(shù)字分量信號對量化范圍的規(guī)定。數(shù)字電平000~003和3FC~3FF為儲備電平(reserve)或稱保護電平,.模擬信號進行A/D變換時,其電平不允許超出A/D的基準電平范圍,標準中規(guī)定了儲備電平,即使模擬信號電平達到儲備電平范圍仍不會發(fā)生限幅,從004~3FB(10進制數(shù)4~1019)代表亮度信號的數(shù)字電平。數(shù)字電平的余量范圍為1~16和235~254(16進制數(shù)為01~EB~FE)。消隱（即零電平）的量化電平定為200（16進制數(shù)），模擬信號的最高正電平對應的數(shù)字定為3CA（10進制數(shù)為960），最低的負電平對應040（10進制數(shù)為64）。（1）數(shù)字信號的比特并行傳輸這種傳輸方式是每一個量化比特位固定用一條通路來傳送，其碼率低，誤碼率也低，設備簡單，但是需要通路數(shù)量太多，只適用于距離點到點的數(shù)字信號的傳送。可以看出，在水平垂直方向上都是對齊的，即為正交結構。其中有效行樣點數(shù)為720個，編號從第0號到第719號。但在數(shù)字場中，為了避免處理半個數(shù)字行，故將奇偶兩場的有效行數(shù)均取整數(shù)，定為288行。對于4：2：2方式，525行/60場掃描標準和625行/50場掃描標準，其有效行的樣點數(shù)都是一樣的，即亮度信號為720個，色差信號為360個，每行共計1440，編號為0~1439，而消隱期間的樣點數(shù)目，兩種標準則不同，625行/50場標準為288個，編號為1440~1727，525行/60場，標準為276個，編號為1440~1715。復用前亮度信號的樣值速率為：。圖中的時鐘信號，由亮度信號中產(chǎn)生，分別輸入亮度與色差三個A/D轉換器，以保證分量信號在時間上的一致性。這段在625 行/50場標準4：2：2格式復用之后有288個樣點位置，可以用來傳送其他輔助信息數(shù)據(jù)。分別由4個10比特字節(jié)組成的SAV和EAV信號，用16進制組成一個特定的數(shù)據(jù)系列，用以下符號表示：3FF 000 000 XYZ，前三個字節(jié)是一個固定的前綴。 4：2：2 定時基準信號 bit3FF000000XYZ98765432101111111111000000000000000000001FVHP3P2P1P000 P0、PPP3的值和F、V及H的值的關系，XYZ的數(shù)據(jù)內(nèi)容與圖像時基的位置關系。TVP5147支持對分量YPbPr信號的A/D轉換，同樣能將NTSC ，PAL，SECAM制式的posite 或者 svideo 信號轉換成分量YCbCr其包含了兩個10bit 30MSPS（兆采樣每秒）的數(shù)模轉換器。C控制方式，通過8位數(shù)據(jù)總線接收解壓縮的視頻數(shù)據(jù)。：LLCXTAL1XCLKI178。C總線控制時鐘和時序MP7到MP0TTXVSSD1 VSSD2 VSSD3VDD1VDD2VDD3RESRTC1SPAPI178?？删幊唐骷酒砜驁D如下： （2）實驗系統(tǒng)裝置數(shù)字處理模塊的具體電路(如下圖) 實驗內(nèi)容 實驗一 視頻源的參數(shù)調(diào)整一. 實驗儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實驗系統(tǒng)裝置 一臺2．配置計算機 一臺二. 實驗目的調(diào)整圖像的亮度、對比度、色飽和度、色調(diào)，觀察圖像的變化。（）進入實驗的基本設置：設置亮度值0255 設置色飽和度值0255 設置對比度值0255 設置色調(diào)0255（2）分別改變基本設置的亮度、對比度、色飽和度、色調(diào)各參數(shù)值，觀察監(jiān)視器圖像的變化（3）選擇“高級設置”按鈕，分別改變高級的設置的相關參數(shù)：輸入信號、電視制式、場信號模式、場信號標識以及行有效像素值，觀察監(jiān)視器圖像的變化（4）選擇視頻源為“攝象機”，（可以將攝象機對準標準電視測試卡或對準層次豐富的圖象），重復上述（2）、（3）步驟四． 實驗要求1．記錄不同參數(shù)值時圖像的變化，并分析結果。三. 實驗步驟1．將計算機的串口1通過串口連接線與視頻AD/DA模塊的串行接口相連（視頻AD/DA模塊實驗板上的串口通信模塊U10）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實驗系統(tǒng)裝置總電源3．開啟監(jiān)視器的電源4．將標準電視信號發(fā)生器的VIDEO輸出端接到視頻AD/DA模塊視頻輸入端口（左下，J13）5．開啟視頻AD/DA模塊的電源（即電源1，注：此時電源電源3必須處于關閉狀態(tài)）6．打開計算機并啟動系統(tǒng)實驗軟件：雙擊桌面上的Encode圖標啟動軟件，經(jīng)過一個Flash界面后便進入歡迎界面，軟件啟動完成 （1）選擇“視頻AD/DA實驗”實驗項目，然后單擊進入或者雙擊“視頻AD/DA實驗”實驗項目，進入具體實驗面板。三．實驗步驟1．將計算機的串口1通過串口連接線與視頻AD/DA模塊的串行接口相連（視頻AD/DA模塊實驗板上的串口通信模塊U10）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實驗系統(tǒng)裝置總電源3．開啟監(jiān)視器的電源4．將標準電視信號發(fā)生器的VIDEO輸出端接到視頻AD/DA模塊視頻輸入端口（左下，J13）5．開啟視頻AD/DA模塊的電源（即電源1，注：此時電源電源3必須處于關閉狀態(tài)）6．打開計算機并啟動系統(tǒng)實驗軟件：雙擊桌面上的Encode圖標啟動軟件，經(jīng)過一個Flash界面后便進入歡迎界面，軟件啟動完成 （1）選擇“視頻AD/DA實驗”實驗項目，然后單擊進入或者雙擊“視頻AD/DA實驗”實驗項目，進入具體實驗面板。（3）在A/D輸入端送標準彩條信號，采用國際化標準規(guī)定的量化比特數(shù)四．實驗要求1．給出ITU656的信號格式2．改變A/D設置采用不同的取樣格式：4︰2︰24︰1︰14︰4︰4 觀察圖像質量及視頻輸出信號波形。另外，對于電視伴音，由于在與視頻單通道輿時采用了解時分復用方式，在選擇聲音的取樣頻率參數(shù)時，還應考慮與圖像信號的掃描行頻、場頻及取樣頻率的關系。這也同時滿足fs=（~）fm的要求，這里fm取為20KHZ。而且與32KHZ取樣頻率之間有簡單的換算關系： 48KHZ2247。國際標準規(guī)定，音頻信號量化比特數(shù)n=12~32比特。采用CMOS工藝制造，廣泛應用于消費類電子產(chǎn)品中。在特定的應用中，可以選擇兩種滾降模式，快速滾降和慢滾降。（2）數(shù)據(jù)處理單元電路（3）控制單元電路 實驗內(nèi)容 實驗一 抽樣頻率及量化比特數(shù)對聲音質量的影響一. 實驗儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實驗系統(tǒng)裝置 一臺2．配置計算機 一臺3．數(shù)字存儲示波器 一臺二. 實驗目的掌握抽樣頻率對聲音質量的影響抽樣頻率： （1） （2） 32KHZ （3） 48KHZ 改變量化比特數(shù)，評價聲音質量，掌握量化比特數(shù)對聲音質量的影響量化比特數(shù)：（1 ）16比特（2）20比特 設置靜音模式，聽靜音效果三．實驗步驟1．將計算機的串口1通過串口連接線與音頻AD/DA模塊的串行接口相連（音頻AD/DA模塊實驗板上的串口通信模塊U18）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實驗系統(tǒng)裝置總電源3．開啟DVD以及監(jiān)視器的電源4． 將音頻輸入模塊左下方的J19設置在1_2位置（左端，此時右聲道與DVD音頻右聲道相連）；若將J19設置在2_3位置，則此時右聲道與系統(tǒng)自身的音頻測試信號相連5．開啟視音頻AD/DA模塊的電源（即電源1，注：此時電源電源3必須處于關閉狀態(tài)）6．打開計算機并啟動系統(tǒng)實驗軟件：雙擊桌面上的Encode圖標啟動軟件，經(jīng)過一個Flash界面后便進入歡迎界面，軟件啟動完成 （1）選擇“音頻A/D D/A實驗”實驗項目，然后單擊進入或者雙擊“音頻A/D D/A實驗”實驗標題，進入具體控制面板。四．實驗要求1． 觀察并分析下列3種抽樣頻率對聲音質量的影響抽樣頻率：（1） （2） 32KHZ （3） 48KHZ2．改變量化比特數(shù)，評價聲音質量，觀察并分析下列2種量化比特數(shù)對聲音質量的影響量化比特數(shù)：（1）16比特（2）20比特 實驗二 觀測各種時鐘數(shù)據(jù)及其相互關系一. 實驗儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實驗系統(tǒng)裝置 一臺2．配置計算機 一臺3．數(shù)字存儲示波器 一臺4．函數(shù)信號發(fā)生器 一臺音頻信號發(fā)生器音頻A/D、D/A監(jiān)視器數(shù)字示波器，邏輯分析儀二． 實驗目的觀測各種時鐘數(shù)據(jù)及其相互關系l ALRCK（，32KHz，48KHz）l BCK （比特時鐘）l ADATA（音頻數(shù)據(jù)）l ASCLK（系統(tǒng)時鐘）l BC