【文章內容簡介】 t o re M e m oryf [ y ][ x ]F [ v ][ u ]QF [ v ][ u ]Q F S [ n ]Co de d D a t aD e c ode d s a m p l e sd [ y ][ x ]? MPEG2視頻解碼器 ATSC數(shù)字電視制式 水平 垂直有效像素 幅型 比 60/ 60/ 30/ 逐行 24/ 逐行 1920 1080（方像素） 16:9 √ √ √ 1280 720（方像素） 16:9 √ √ √ 704 480（寬屏） 16:9 √ √ √ √ 704 480（ CCIR 601） 4:3 √ √ √ √ 640 480（ VGA，方像素） 4:3 √ √ √ √ Hunan University of Technology ? ATSC制的視頻格式 ATSC制概述 Hunan University of Technology 系統(tǒng)分為三部分： 信源編碼和壓縮、業(yè)務復用和傳送、射頻發(fā)送 。 ?信源編碼和壓縮 視頻編碼和壓縮 —— MPEG2 音頻編碼和壓縮 —— Dolby AC3(384Kb/s, )， AAC 輔助數(shù)據(jù) —— 條件接收 (CA)等控制數(shù)據(jù) ?業(yè)務復用和傳送 把不同信息類型的比特流打成包 給每一個包以唯一的標識符 (ID) 將視頻 、 音頻和輔助數(shù)據(jù)比特流包時分復用組合成傳送包 (TSP) ?射頻發(fā)送 對傳送流進行信道編碼和調制 ， 形成用于發(fā)送的射頻信號 調制系統(tǒng)的兩種模式： 8VSB調制的地面廣播模式 (19Mb/s) 16VSB調制的有線高比特率模式 (38Mb/s) Hunan University of Technology Hunan University of Technology 傳送層的功能和格式 ? 數(shù)字電視碼流有多個不同的層次和類型： ES、 PES、 PS、 TS。 ? ES(Elementary Stream)基本流 ， 是直接從編碼器出來的數(shù)據(jù)流 ，可以是視頻數(shù)據(jù)流 ， 音頻數(shù)據(jù)流 ， 或其他編碼數(shù)據(jù)流 。 ? PES(Packetized Elementary Stream)打包基本流 ， ES流經過 PES打包器之后 ， 被轉換成 PES包 。 ? PS(Program Stream)節(jié)目流 ， 是將一個或幾個具有公共時間基準的 PES組合成的復用流 。 PS流比較適用于相對誤碼率小的傳輸環(huán)境中 ， 如交互式多媒體環(huán)境和媒體存儲管理系統(tǒng) 。 ? TS(Transport Stream)傳輸流 ， 是有一個或幾個不同的 PES經傳輸流打包后組成的復合流 。 TS流更適合在有干擾或誤碼的環(huán)境中傳輸 。 Hunan University of Technology PES包 起始碼前綴 比特流 ID PES包長度 PES包頭標志 PES包頭長度 PES包頭區(qū) （可變長度） PES包數(shù)據(jù)塊 （可變長度） ?PES包頭標志（說明比特流特性的標識符）： 加擾指示，優(yōu)先級指示，數(shù)據(jù)相配指示，有無版權，原版或復制，有無PTS（顯示時間標志）和 DTS（解碼時間標志），包頭是否含時鐘基準，包頭是否含比特率，包頭是否含說明流來源的 DSM (數(shù)字存儲媒體 )模式的字段，是否有 CRC（循環(huán)冗余校驗），是否有擴展段。 ?PES包頭區(qū)（各段可選）： PTS/DTS， DSM模式，附加復制信息，擴展數(shù)據(jù)，填充字節(jié) ?PES包數(shù)據(jù)塊： 有效負載數(shù)據(jù)，即來自相應編碼器的一個連續(xù)的基本流。 TS包 固定長度（ 188字節(jié)）： ? 包頭（ 4字節(jié)） 包同步，包識別（ PID），連續(xù)計數(shù)，加擾控制等 ? 適配區(qū)（可變長度） 同步和定時 —— 對 27MHz系統(tǒng)時鐘（ STC）周期性抽樣形成的節(jié)目時鐘基準 (PSR)，每 100ms至少傳送一次 基本流的隨機進入點指示 —— 頻道切換用 本地節(jié)目插入指示 ? 有效負載數(shù)據(jù)（最多 184字節(jié)） 包頭 適配區(qū) 有效負載數(shù)據(jù) 視頻 音頻 視頻 音頻 視頻 音頻 視頻 … … 每一個新的 PES包需要啟動一個新的 TS包 前向糾錯信道編碼 48個 0+187個信息字節(jié) 20個校驗字節(jié) Hunan University of Technology 去信道 能量擴散 RS編碼 交織 卷積編碼 8VSB 調 制 傳送流包 ATSC制信道編碼和調制 ?RS編碼及其糾錯譯碼 RS（ 207， 187）， 縮短的 RS（ 255， 235） 187個信息字節(jié) 20個校驗字節(jié) 1個同步字節(jié) 8G F (2 )Hunan University of Technology 縮短的 RS（ 255， 235）對應于 域生成多項式： 8 4 3 2( ) 1P x x x x x? ? ? ? ? 8GF(2 )中的元素由 0和 組成 , 0 , 1 , , 2 5 4i i? ?? 是 ()Px 的一個本原根。 加法：模 2加，即二進制異或運算 乘法： ( ) m o d 2 5 5i j i j? ? ? ??元素 二進制 十進制 00000001 1 00000010 2 00000100 4 00001000 8 00010000 16 00100000 32 01000000 64 10000000 128 00011101 29 8 4 3 2 1? ? ? ?? ? ? ?Hunan University of Technology 8?i?0?7?6?5?4?3?2?1?767 6 1 0i d d d? ? ? ? ?? ? ? ? ?7 6 5 4 3 2 1 0d d d d d d d d 校驗生成多項式： 192 0 1 7 1 9 6 0 1 8 2 1 2 2 1 8 8 1 9 00( ) ( )iig x x x x x x x? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ? ??2 0 1 9 1 8 2= 1 5 2 1 8 5 1 2 1 1 6 5 1 7 4x x x x x? ? ? ? ? ?187個信息字節(jié) 1 8 6 1 8 5 0( , , , )m m m信息多項式： 1 8 6 1 8 51 8 6 1 8 5 1 0()m x m x m x m x m? ? ? ? ?校驗多項式： ? ?20( ) R e s ( ) / ( )r x x m x g x?? 1 9 1 81 9 1 8 0r x r x r? ? ?20個校驗字節(jié)： 1 9 1 8 0( , , , )r r rA 信息字節(jié) 3x 20x19x18x2x1xB 152 165 121 121 240 185 174 A 0 B RS(207,187) RS(207,187)編碼電路 RS(207,187)碼： 2 0 6 2 0 5 0 1 8 6 1 8 5 0 1 9 1 8 0( , , , ) ( , , , , , , , )c c c m m m r r r?2 0 6 2 0 5 2 02 0 6 2 0 5 1 0( ) ( ) ( ) ( ) ( )c x c x c x c x c x m x r x q x g x? ? ? ? ? ? ? ?碼字多項式： ? ?2 5 5 2 3 5 / 2 1 0t ? ? ?可糾正 t=10個字節(jié)或 80比特的誤碼 無誤碼時 c(x)能被 g(x)整除，有誤碼時 c(x)不 能被 g(x)整除，收端根據(jù)余式和商式確定誤碼的位置和樣式，實現(xiàn)糾錯譯碼。 Hunan University of Technology 卷積編碼及維特比譯碼基礎知識 11 00 01 10 0/01 0/00 1/11 1/11 1/10 1/10 0/01 0/00 M2 ? M1 y1 y0 x 00 00 00 00 00 01 01 01 10 10 10 10 10 10 10 10 00 00 00 01 01 01 01 11 11 11 11 11 11 11 00 01 10 11 用于 ATSC制的 1/2比率 4狀態(tài)反饋卷積編碼器 (a)編碼器結構圖 (b) 狀態(tài)圖 (c) 格形圖 1 ( ) ( )y j x j? （ 452） 00( ) ( 1 ) ( 2 )y j x j y j? ? ? ? 對于長度為 L的 bit序列，由于誤碼，存在 條不同的可能路徑。從這些可能的不同路徑中找到編碼時走過的路徑，進而推算出編碼時的輸入 bit。 維特比譯碼從所產生的各種可能路徑中找出一條最大似然路徑，使沿著這條路徑得到的序列與接收的碼序列相同或差別最小。 設格形圖上的序列為 ，接收到的幅度失真的碼序列為 ，其判決再生的序列為 ，則格形圖序列與接收序列之間差別測度： 漢明距離（硬判決） 若發(fā)送端將碼序列映射為電平序列 ，接收到的幅度失真的電平序列量化編碼為 ，格形圖上的數(shù)字序列為 ，則格形圖序列與接收序列之間的差別測度： 歐幾里得距離（軟判決） ATSC制維特比譯碼采用軟判決，其最大似然路徑是歐幾里得距離為最小的路徑。 2L{}iu ? ?iv||H i iid u v?????iv?S i iid a b???{}ia?{}ia{}ibTCM8VSB調制技術 ? 從格形圖上可以看出，在兩個狀態(tài)間至少需要 3個時間段才有不同的編碼路徑，維特比譯碼從這些路徑中