JH8000數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書090611

JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述 3第一章視頻A/D、D/A實(shí)驗(yàn) 61.1實(shí)驗(yàn)原理 61.1.1視頻A/D變換器 61.1.2視頻D/A變換器 91.2實(shí)驗(yàn)電路 231.2.1實(shí)驗(yàn)電路總體框圖 231.2.2視頻A/D變換電路模塊 231.2.3視頻D/A變換電路模塊 271.2.4數(shù)字處理模塊（可編程器件） 291.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 311.3.1實(shí)驗(yàn)一視頻源的參數(shù)調(diào)整 311.3.2實(shí)驗(yàn)二亮色延時(shí)實(shí)驗(yàn) 341.3.3實(shí)驗(yàn)三量化比特?cái)?shù)對(duì)數(shù)字圖像質(zhì)量的影響 361.3.4實(shí)驗(yàn)四視頻A/D，D/A參數(shù)的觀測(cè) 391.3.5實(shí)驗(yàn)五數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ITU-601號(hào)建議） 41第二章音頻A/D，D/A實(shí)驗(yàn) 432.1實(shí)驗(yàn)原理 432.1.1音頻信號(hào)取樣頻率的選擇 432.1.2聲音信號(hào)（雙極性信號(hào)）量化信噪比 442.1.3音頻信號(hào)的量化比特?cái)?shù)的確定 442.2實(shí)驗(yàn)電路 452.2.1實(shí)驗(yàn)電路總體框圖 452.2.2音頻AD系統(tǒng)模塊電路簡(jiǎn)介 452.2.3音頻AD系統(tǒng)模塊電路簡(jiǎn)介 462.2.4數(shù)據(jù)處理與控制模塊 482.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 512.3.1實(shí)驗(yàn)一抽樣頻率及量化比特?cái)?shù)對(duì)聲音質(zhì)量的影響 512.3.2實(shí)驗(yàn)二觀測(cè)各種時(shí)鐘數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系 54第三章MPEG視頻編碼 573.1實(shí)驗(yàn)原理 573.1.1MPEG-2編解碼系統(tǒng) 573.1.2MPEG-2壓縮編碼模塊 623.2實(shí)驗(yàn)電路 713.2.1MPEG編碼模塊電路 713.2.2MPEG解碼模塊電路 773.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 823.3.1實(shí)驗(yàn)一節(jié)目碼流和傳輸碼流實(shí)驗(yàn) 823.3.2實(shí)驗(yàn)二包識(shí)別碼（PID）實(shí)驗(yàn) 843.3.3實(shí)驗(yàn)三視頻編解碼延時(shí)實(shí)驗(yàn) 863.3.4實(shí)驗(yàn)四視頻幀結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn) 883.3.5實(shí)驗(yàn)五視頻編碼速率實(shí)驗(yàn) 903.3.6實(shí)驗(yàn)六圖像子采樣模式實(shí)驗(yàn) 923.3.7實(shí)驗(yàn)七GOP實(shí)驗(yàn) 943.3.8實(shí)驗(yàn)八圖像格式實(shí)驗(yàn) 96第四章MPEG音頻編碼 984.1實(shí)驗(yàn)原理 984.1.1MPEG-1音頻壓縮編碼 984.1.2MPEG-2音頻壓縮編碼 1074.1.3MPEG-1、MPEG-2音頻參數(shù)的比較 1094.1.4MPEG-2中的AAC編碼 1104.2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1124.2.1實(shí)驗(yàn)一MPEG音頻層實(shí)驗(yàn)1 1124.2.2實(shí)驗(yàn)二MPEG音頻層實(shí)驗(yàn)2 114附錄：波形說明 116JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)概述JH8000DTV數(shù)字電視課程實(shí)驗(yàn)箱是完全按照數(shù)字電視國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)，同時(shí)可以作為實(shí)際數(shù)字電視傳輸課程培訓(xùn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)裝置。一．系統(tǒng)描述JH8000DTV系統(tǒng)主要由視音頻A/D,D/A模塊,視音頻信源編碼、解碼模塊,TS流形成與解復(fù)用模塊,DVBSPI收發(fā)接口等模塊組成。音頻A/D模塊板音頻A/D模塊板音頻信源編碼TS流的形成DVBSPITX模塊傳輸信道DVBSPIRX模塊TS流的解碼視頻信源解碼音頻信源解碼D/AD/ATV監(jiān)視器視頻A/D模塊板視頻信源編碼圖1JH8000DTV系統(tǒng)框圖各部分的組成及功能簡(jiǎn)述如下：視音頻A/D、D/A模塊：采用專用的集成芯片，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采樣時(shí)鐘和采樣格式將模擬輸入的視音頻信號(hào)變成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字視音頻信號(hào)。視音頻信源編碼、解碼模塊：按國(guó)際上MPEG－1、2壓縮標(biāo)準(zhǔn)完成對(duì)數(shù)字視音頻碼流的壓縮編碼。TS流形成與解復(fù)用模塊：按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(fù)用成MPEG視音頻碼流送入視音頻信源解碼板。DVBSPI收發(fā)接口模塊：將MPEG-2的TS流按DVBSPI的國(guó)際接口標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)編解碼之間的碼流傳輸。其中各個(gè)模塊既可以獨(dú)立進(jìn)行分塊實(shí)驗(yàn)，又可以綜合組成數(shù)字電視系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn)JH8000DTV（包括視音頻A/D模塊、視音頻信源編解碼模塊，TS流形復(fù)用與解復(fù)用模塊和DVBSPI傳輸接口模塊）完成系統(tǒng)總體實(shí)驗(yàn)二．系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)1．系統(tǒng)總體實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)中我們使用JH8000DTV實(shí)驗(yàn)箱搭建系統(tǒng)總體實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并緊密結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，通過親手對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置和測(cè)試，讓試驗(yàn)者初步建立數(shù)字電視系統(tǒng)總體概念。分模塊實(shí)驗(yàn)通過系統(tǒng)總體實(shí)驗(yàn)之后，我們可在建立總體概念的基礎(chǔ)上，將總體系統(tǒng)拆分成若干功能的子模塊。每一功能子模塊作為一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的分模塊實(shí)驗(yàn)板，這樣便于實(shí)驗(yàn)者從模塊實(shí)驗(yàn)中掌握數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中各部分原理、功能、技術(shù)參數(shù)、性能指標(biāo)及在整個(gè)數(shù)字電視傳輸系統(tǒng)中的影響，同時(shí)讓學(xué)生了解各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)方法，為學(xué)生今后在數(shù)字電視系統(tǒng)設(shè)備的研究方面打下扎實(shí)的研究基礎(chǔ)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以分成：直接視頻、音頻的AD-DA閉環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置和接入后續(xù)編解碼模塊以及傳輸模塊的開環(huán)實(shí)驗(yàn)裝置，可以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?zāi)K有：（1）視頻源參數(shù)設(shè)置模塊（開環(huán)）亮度設(shè)置色度設(shè)置對(duì)比度設(shè)置輸入信號(hào)源選擇設(shè)置信號(hào)源制式設(shè)置場(chǎng)信號(hào)標(biāo)識(shí)行設(shè)置行有效像素?cái)?shù)設(shè)置（2）視頻編碼參數(shù)設(shè)置模塊（開環(huán)）系統(tǒng)模式設(shè)置，可以設(shè)置MPEG-1或MPEG-2 編碼方式系統(tǒng)編碼碼流模式設(shè)置，可以設(shè)置編碼碼流輸出格式：節(jié)目碼流(PS)或傳輸碼流(TS)?？删幊淘O(shè)置GOP結(jié)構(gòu)：I、B、P幀的組合，包括I、IP、IBP、IBBP等。可編程設(shè)置編碼速率：512K15M（NX256K，N=2-57）可編程設(shè)置數(shù)字視頻標(biāo)識(shí)碼：VPID?？删幊淘O(shè)置數(shù)字音頻標(biāo)識(shí)碼：APID?？删幊淘O(shè)置數(shù)字參考時(shí)鐘標(biāo)識(shí)碼：PCRPID?？删幊淘O(shè)置僅視頻編碼，音頻不編碼工作方式。（3）音頻編碼參數(shù)設(shè)置模塊（開環(huán)）設(shè)置MPEG音頻編碼層：Layer1orLayer2設(shè)置音頻采樣速率設(shè)置音頻編碼輸出速率設(shè)置音頻預(yù)加重模式設(shè)置音頻聲道處理模式設(shè)置音頻PES標(biāo)志（4）MPEG編碼參數(shù)設(shè)置模塊（開環(huán)）可編程設(shè)置編碼模式可編程設(shè)置編碼速率：512K-15M（NX256K，N=2-57）設(shè)置圖像采樣模式可編程設(shè)置GOP模式可編程設(shè)置GOP長(zhǎng)度可編程設(shè)置圖像編碼：D1、4/3D1、2/3D1、1/2D1、SIF、QSIF、SliceScreen可編程設(shè)置圖像預(yù)處理濾波模式（5）視頻AD/DA實(shí)驗(yàn)?zāi)K（閉環(huán)）亮度設(shè)置色度設(shè)置對(duì)比度設(shè)置色飽和度設(shè)置色調(diào)設(shè)置亮色延遲設(shè)置彩色關(guān)閉設(shè)置（6）音頻AD/DA實(shí)驗(yàn)?zāi)K音頻采樣頻率設(shè)置音頻量化比特?cái)?shù)設(shè)置靜音模式設(shè)置第一章視頻A/D、D/A實(shí)驗(yàn)視頻A/D、D/A變換器是數(shù)字電視系統(tǒng)（圖1-1）的重要組成部分。視頻A/D、D/A變換器性能的好壞對(duì)整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)重現(xiàn)圖像質(zhì)量有著非常重要的影響。因此，通過視頻A/D、D/A實(shí)驗(yàn)，更好的掌握視頻A/D、D/A的原理，技術(shù)參數(shù)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等就顯的十分必要。下面分別介紹視頻A/D、D/A變換器的工作原理，參數(shù)選擇，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以及各實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，要求，方法等。A/DA/D數(shù)字處理器D/A模擬信號(hào) 模擬信號(hào)圖1-1數(shù)字設(shè)備基本系統(tǒng)組成1.1實(shí)驗(yàn)原理1.1.1視頻A/D變換器A/D轉(zhuǎn)換器的作用是把連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，示意圖如圖1.1.1所示。它主要包括取樣、量化和編碼三大部分。取樣，是實(shí)現(xiàn)時(shí)間軸上的離散化；量化，是實(shí)現(xiàn)幅度軸上的離散化；編碼，是實(shí)現(xiàn)把離散化了的數(shù)據(jù)用二進(jìn)制碼型表示，進(jìn)而變?yōu)橐幌盗械碾娒}沖。圖1.1.1A1．分量編碼中取樣頻率的選擇分量編碼是指對(duì)亮度信號(hào)（Y）和兩個(gè)色差信號(hào)（R-Y）、（B-Y）分別進(jìn)行取樣、量化和編碼。在分量編碼中，由于不受色副載波的影響，而且與彩色電視制式關(guān)系不大，為了便于國(guó)際間節(jié)目的交換，建議取樣頻率應(yīng)能兼容625行/50場(chǎng)和525行/60場(chǎng)兩種掃描體制。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(yīng)選擇fs（2.2~2.7）fm，又為了實(shí)現(xiàn)正交取樣結(jié)構(gòu)，應(yīng)滿足fs為行頻fH的整數(shù)倍。綜合上述諸條要求，已知亮度信號(hào)的上限頻率為5.5MHz~6MHz，取樣頻率可選為fs=2.2fm=12~13.2MHz。對(duì)于625行制式行頻為fH=15.625MHz，對(duì)于525行制式行頻為fH=15.734264KHz，為了滿足兼容兩種制式的要求，就在13.2MHz附近選定。兩種制式行頻最佳公倍數(shù)為13.5MHz。對(duì)625行制式，每行取樣點(diǎn)數(shù)為：對(duì)于525行制式，每行取樣點(diǎn)數(shù)為：對(duì)于兩個(gè)色差信號(hào)（R-Y）和（B-Y），因?yàn)槠渖舷揞l率均在2.8MHz以下，近似為亮度信號(hào)上限頻率的一半，為了方便起見，色差信號(hào)的取樣頻率選為：fs(R-Y)=fs(B-Y)=fSY=6.75MHz對(duì)于625行制式，色差信號(hào)每行取樣點(diǎn)數(shù)為864×=432，對(duì)于525行制式，則每行取樣點(diǎn)數(shù)為858×=429。亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)三者的取樣頻率比例關(guān)系為：fs(Y):fs(R-Y):fs(B–Y)=4:2:2故把這種選擇取樣頻率方式稱為4：2：2標(biāo)準(zhǔn)，這就是分量編碼中取樣頻率的選擇。2．量化量化是使幅度連續(xù)的抽樣值進(jìn)一步在幅度上離散化的過程。以便能用有限長(zhǎng)度的碼字來表示抽樣點(diǎn)的幅度。量化可分為舍入量化和截尾量化。舍入量化即用四舍五入來處理被量化信號(hào)與預(yù)置量化級(jí)數(shù)電平之間的差值。截尾量化即把高于預(yù)置量化級(jí)數(shù)電平的尾數(shù)部分全部舍去。截尾量化誤差比舍入量化誤差大一倍，因此，一般只采用舍入量化而不采用截尾量化。由量化誤差所產(chǎn)生的噪聲稱量化噪聲。設(shè)圖像信號(hào)的最大幅度為A，將它均勻量化成N級(jí)，量化級(jí)差為△A，有：A=N·△A，N=2n（以二進(jìn)制表示）電視信號(hào)（單極性信號(hào)）的量化信噪比定義：量化信噪比=（n為量化比特?cái)?shù)）用分貝表示：可以得出結(jié)論：量化比特?cái)?shù)n每增加1bit，則信噪比上升6dB；反之，每下降1bit；信噪比降低6dB。信噪比與量化比特?cái)?shù)n關(guān)系如表1.1.1所示。表1.1.1量化比特567891041dB47dB53dB59dB65dB71dB3．編碼A/D轉(zhuǎn)換器中的編碼，是把代表特定量化電平等級(jí)的比較器的輸出狀態(tài)數(shù)據(jù)組合，變換成以n比特表示的二進(jìn)制數(shù)碼，即每一組二進(jìn)制數(shù)碼代表一個(gè)取樣值的量化電平等級(jí)。如表1.1.2表1.1.24．視頻A/DD/A的特點(diǎn)抽樣頻率高，fs=27MHz(對(duì)全信號(hào)編碼)fs=13.5MHz(對(duì)分量信號(hào)編碼)量化比特?cái)?shù)高，n=8—10比特1.1.2視頻D/A變換器模擬信號(hào)被數(shù)字化之后，送入數(shù)字設(shè)備進(jìn)行處理、記錄或傳送。最后，當(dāng)與其他模擬信號(hào)設(shè)備聯(lián)結(jié)時(shí)，需要重新還原為模擬信號(hào)。用于把數(shù)字信號(hào)還原為模擬信號(hào)的設(shè)備、稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器或D/A變換器圖1.1.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換器方框圖圖1.1.2中表示出數(shù)/模轉(zhuǎn)換器的簡(jiǎn)單方框圖，主要有數(shù)字解碼、內(nèi)插低通濾和零階保持補(bǔ)償?shù)热糠蛛娐方M成。數(shù)字解碼是主要部分，其作用是把代表取樣值的二進(jìn)制數(shù)碼還原為相應(yīng)的量化電平脈沖。內(nèi)插低通濾波器，用于把離散的脈沖轉(zhuǎn)換為在時(shí)間軸上連續(xù)的模擬信號(hào)。由于內(nèi)插濾紙不可能具有理想的門函數(shù)頻率特性，又因編碼時(shí)的取樣脈沖也不可能是理想的沖擊函數(shù)序列而是具有一定寬度的脈沖，這都會(huì)使恢復(fù)的模擬信號(hào)高頻成分受到損失。因此，內(nèi)插低通濾波器之后，又加入零階保持補(bǔ)償電路，用于提升模擬信號(hào)的高頻成分，使輸出信號(hào)更接近原來的模擬信號(hào)。視頻D/A的特點(diǎn)運(yùn)算精度高。運(yùn)算速度快。1．電視信號(hào)數(shù)字化的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分量電視信號(hào)的數(shù)字編碼有利于國(guó)際間的電視節(jié)目交換。在1982年的CCIR第15次全會(huì)上通過了CCIR601號(hào)建議書，確定了能實(shí)現(xiàn)625行/50場(chǎng)和525行/60場(chǎng)兼容的分量編碼4：2：2標(biāo)準(zhǔn)，以后又作了若干補(bǔ)充修正。數(shù)字分量視頻標(biāo)準(zhǔn)，則是分別對(duì)三個(gè)信號(hào)（一個(gè)亮度信號(hào)和二個(gè)色差信號(hào)）進(jìn)行取樣和量化編碼，如前所述,由于消除了色副載波影響，信號(hào)質(zhì)量較高，也有利于制式間的兼容，但是設(shè)備復(fù)雜，造價(jià)高，而且碼率也高。在數(shù)字分量信號(hào)中，亮度信號(hào)（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(hào)僅加入亮度信號(hào)中；兩個(gè)色差信號(hào)分別稱為CR和CB，以0電平雙向?qū)ΨQ，其滿幅度均為700MVPP。CR=0.713（ER-EY）CB=0.564（EB-EY）2．?dāng)?shù)字分量各信號(hào)的取樣頻率比例根據(jù)在前邊已介紹過取樣頻率的選擇原則，各信號(hào)取樣頻率之間應(yīng)滿足一個(gè)固定的比例。通常把3.375MHZ作為最低的基準(zhǔn)頻率，抽樣比例有以下幾種。圖1.1.3亮度與色差信號(hào)取樣點(diǎn)的分布圖（1）4：2：2方式這是較常用的標(biāo)準(zhǔn)方式，其中亮度信號(hào)取樣頻率為3.375X4=13.5MHZ。（2）4：4：4方式這是一些高檔級(jí)的演播室選用的高質(zhì)量的取樣標(biāo)準(zhǔn)，亮度信號(hào)和兩個(gè)色差信號(hào)均采用3.375×4=13.5MHz，（3）4：1：1方式兩個(gè)色差信號(hào)取樣頻率均為3.375×1=3.375MHz，這時(shí)的色差信號(hào)帶寬在1.5MHz以下。在圖1.1.3中表示了取樣點(diǎn)的分布情況，圖中×代表亮度取樣點(diǎn)，而○代表色差CR和CB的取樣點(diǎn)。3．?dāng)?shù)字分量4：2：2標(biāo)準(zhǔn)舉例現(xiàn)以數(shù)字分量4：2：2為例說明如下，表1.1.3中給出了其標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。表1.1.34：2：2標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)參數(shù)名稱625行/50場(chǎng)525行/60場(chǎng)1、編碼信號(hào)2、1行取樣點(diǎn)數(shù)亮度信號(hào)（Y）色差信號(hào)（R-Y）、（B-Y）Y、R-Y、B-Y8644328584293、取樣結(jié)構(gòu)正交，行、場(chǎng)、幀重復(fù)，（R-Y）、（B-Y）樣點(diǎn)同位，并與每行的亮度信號(hào)第奇數(shù)個(gè)（1、3、5…）樣點(diǎn)同位。4、取樣頻率亮度信號(hào)每個(gè)色差信號(hào)13.5MHz6.75MHz5、量化方式亮度信號(hào)與色差信號(hào)均采用每樣值8比特均勻量化6、一個(gè)有效行取樣點(diǎn)數(shù)亮度信號(hào)每個(gè)色差信號(hào)7203607、模擬信號(hào)電平與量化等級(jí)之間關(guān)系亮度信號(hào)每個(gè)色差信號(hào)共220量化級(jí)，黑電平在每16級(jí)，白峰在235級(jí)共224量化級(jí)，零電平處在0~225的量化級(jí)中心，即128級(jí)8、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(jié)束到同步前沿每一行范圍132個(gè)樣點(diǎn)/9.718μs720個(gè)樣點(diǎn)/53.333μs12個(gè)樣點(diǎn)/0.889μs864個(gè)樣點(diǎn)/64μs122個(gè)樣點(diǎn)/9.037μs720個(gè)樣點(diǎn)/53.333μs16個(gè)樣點(diǎn)/1.185μs858個(gè)樣點(diǎn)/63.555μs4．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(hào)為例，說明數(shù)字分量信號(hào)對(duì)量化范圍的規(guī)定。(1)亮度分量亮度分量的模擬信號(hào)電平與其相對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)樣值（即量化電平）之間的關(guān)系如圖1.1.4所示。圖中示出了8比特量化和10比特量化兩種情況下的對(duì)應(yīng)樣值，每個(gè)樣值都分別以10進(jìn)制數(shù)表示其量化級(jí)數(shù)（亦稱量化電平或數(shù)字電平）。圖1.1.4100%彩條中亮度信號(hào)之模擬電平與量化電平之間的關(guān)系在10比特量化系統(tǒng)中共有1024個(gè)數(shù)字電平（210個(gè)），用10進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，其數(shù)值范圍從0到1023；用16進(jìn)制數(shù)表示時(shí)，其數(shù)值范圍從000到3FF。數(shù)字電平000~003和3FC~3FF為儲(chǔ)備電平(reserve)或稱保護(hù)電平,這兩部分電平是不允許出現(xiàn)在數(shù)據(jù)流中的.其中000和3FF用于傳送同步信息.模擬信號(hào)進(jìn)行A/D變換時(shí),其電平不允許超出A/D的基準(zhǔn)電平范圍,否則會(huì)發(fā)生限幅.產(chǎn)生非線性失真,所產(chǎn)生的諧波在抽樣后會(huì)引起頻譜混疊.因此,標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了儲(chǔ)備電平,即使模擬信號(hào)電平達(dá)到儲(chǔ)備電平范圍仍不會(huì)發(fā)生限幅,防止了混疊失真.但儲(chǔ)備電平的數(shù)字不進(jìn)入數(shù)據(jù)流.D/A后恢復(fù)的模擬信號(hào)也不會(huì)出現(xiàn)儲(chǔ)備電平范圍的信號(hào).從004~3FB(10進(jìn)制數(shù)4~1019)代表亮度信號(hào)的數(shù)字電平;040(10進(jìn)制數(shù)64)為消隱的數(shù)字電平;3AC(10進(jìn)制數(shù)為940)為白峰值的數(shù)字電平.標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)字電平留有很小的余量:底部電平余量為004~040(10進(jìn)制數(shù)為4~64),頂部電平余量為3AC~3FB(10進(jìn)制數(shù)為940~1019).值得注意的是,數(shù)字分量方式對(duì)亮度信號(hào)中的同步部分不抽樣.由于調(diào)整的偏差和漂移,通過濾波器和校正電路產(chǎn)生的過沖都會(huì)擴(kuò)大模擬視頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍,所以在消隱電平以下和峰值白電平以上都留有余量,以使余量范圍內(nèi)的信號(hào)不失真地進(jìn)行數(shù)字傳輸.上下余量稱為"Headroom"。用8比特量化時(shí)，其儲(chǔ)備電平為0和255(16進(jìn)制數(shù)為00和FF)。數(shù)字電平的余量范圍為1~16和235~254(16進(jìn)制數(shù)為01~EB~FE);1~254代表亮度信號(hào)數(shù)字電平.消隱數(shù)字電平定為16(16進(jìn)制數(shù)為10),白峰值數(shù)字電平定為235(16進(jìn)制數(shù)為FB).值得注意的是：8比特字的數(shù)字信號(hào)可以通過10比特字的數(shù)字設(shè)備和數(shù)字通路,只要在8比特的最低位后加兩位0即可,在輸出端再將兩位0去掉,恢復(fù)8比特字?jǐn)?shù)字信號(hào).(2)色度分量應(yīng)該注意到,色度信號(hào)是雙級(jí)性的,而A/D變換器需要單級(jí)性信號(hào),因此,將100%彩條的色度信號(hào)電平上移350mv,以適合A/D變換器的要求.圖1.1.5（a）CB分量的模擬電平與量化電平之間的關(guān)系圖1.1.5（b）CR分量的模擬電平與量化電平之間的關(guān)系圖1.1.5(a)示出CB分量的模擬電平與8比特和10比特的量化電平之間的關(guān)系。圖1.1.5(b)示出CR分量的模擬電平與8比特和10比特量化電平之間的關(guān)系。用10比特量化時(shí)，量化電平為：16進(jìn)制數(shù)004~3FB（10進(jìn)制數(shù)為4~1019），共1016級(jí)表示CB和CR信號(hào)。消隱（即零電平）的量化電平定為200（16進(jìn)制數(shù)），模擬信號(hào)的最高正電平對(duì)應(yīng)的數(shù)字定為3CA（10進(jìn)制數(shù)為960），最低的負(fù)電平對(duì)應(yīng)040（10進(jìn)制數(shù)為64）。所規(guī)定的頂部電平余量為3CA~3FB（10進(jìn)制數(shù)960~1019），底部電平余量為004~040（10進(jìn)制數(shù)為4~64），其作用同亮度信號(hào)的電平余量。儲(chǔ)備電平范圍也同亮度信號(hào)。5．?dāng)?shù)字信號(hào)的傳輸接口數(shù)字信號(hào)的傳送方式有兩種，即并行傳輸和串行傳輸，各具有不同的特點(diǎn)，并適用于不同的場(chǎng)合。（1）數(shù)字信號(hào)的比特并行傳輸這種傳輸方式是每一個(gè)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(shè)備簡(jiǎn)單，但是需要通路數(shù)量太多，只適用于距離點(diǎn)到點(diǎn)的數(shù)字信號(hào)的傳送。在數(shù)字分量并行傳輸中，可以用亮度數(shù)據(jù)與色差數(shù)據(jù)分別傳送，也可以把亮度與色差及其他輔助數(shù)據(jù)先進(jìn)行時(shí)分復(fù)用，然后再進(jìn)行并行傳輸，通常采用后者。4：2：2數(shù)字分量標(biāo)準(zhǔn)取樣點(diǎn)的行場(chǎng)分配:現(xiàn)以4：2：2數(shù)字分量標(biāo)準(zhǔn)為例來說明行、場(chǎng)定時(shí)關(guān)系。在PAL制數(shù)字分量中，其亮度（Y）與兩個(gè)色差（CR、CB）信號(hào)的樣值分布如圖1-4所示。可以看出，在水平垂直方向上都是對(duì)齊的，即為正交結(jié)構(gòu)。第一行的第一個(gè)樣點(diǎn)位置上存在有亮度（Y）和色差CR及CB共三個(gè)樣值，而第二個(gè)樣點(diǎn)位置上則只有亮度（Y），以后按此規(guī)律排列，即在Y的奇數(shù)位置有三個(gè)樣值，而偶數(shù)位置只有Y一個(gè)值。第二行之后也均與第一行相同。圖1.1.6每行亮度Y信號(hào)的樣點(diǎn)數(shù)為：，編號(hào)從第0號(hào)到第863號(hào)。其中有效行樣點(diǎn)數(shù)為720個(gè)，編號(hào)從第0號(hào)到第719號(hào)。數(shù)字消隱樣點(diǎn)數(shù)為144個(gè)，編號(hào)從第720號(hào)到863號(hào)。其樣值位置安排與同步的關(guān)系如圖1.1.6所示。而在圖1.1.7中，則表示出PAL制數(shù)字場(chǎng)與模擬場(chǎng)的關(guān)系。在模擬場(chǎng)中，每場(chǎng)均包括有半行，如PAL制625行/50場(chǎng)，奇數(shù)場(chǎng)與偶數(shù)場(chǎng)均為=312.5行。但在數(shù)字場(chǎng)中，為了避免處理半個(gè)數(shù)字行，故將奇偶兩場(chǎng)的有效行數(shù)均取整數(shù)，定為288行。其差別設(shè)在場(chǎng)消隱區(qū)，如圖中所示，第一場(chǎng)（奇數(shù)場(chǎng)）的場(chǎng)消隱期為有效行的24行，而第二場(chǎng)（偶數(shù)場(chǎng)）的場(chǎng)消隱期為有效行前的25行。圖1.1.7PAL制數(shù)字場(chǎng)與模擬場(chǎng)的關(guān)系(2)數(shù)字亮度信號(hào)與色差信號(hào)的時(shí)分復(fù)用在數(shù)字分量情況下，有一路亮度信號(hào)和兩路色差信號(hào)，如果各自單獨(dú)并行傳送則需要三條多芯電纜。為了簡(jiǎn)化設(shè)備通常先利用時(shí)分復(fù)用方法把三路信號(hào)歸并為一路時(shí)序信號(hào)，然后用一條多芯電纜并行傳送。對(duì)于4：2：2方式，525行/60場(chǎng)掃描標(biāo)準(zhǔn)和625行/50場(chǎng)掃描標(biāo)準(zhǔn)，其有效行的樣點(diǎn)數(shù)都是一樣的，即亮度信號(hào)為720個(gè)，色差信號(hào)為360個(gè)，每行共計(jì)1440，編號(hào)為0~1439，而消隱期間的樣點(diǎn)數(shù)目，兩種標(biāo)準(zhǔn)則不同，625行/50場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)為288個(gè)，編號(hào)為1440~1727，525行/60場(chǎng)，標(biāo)準(zhǔn)為276個(gè)，編號(hào)為1440~1715。以625行/50場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)（PAL制）的4：2：2數(shù)字分量信號(hào)為例，三路復(fù)用之后每行的樣點(diǎn)在一行內(nèi)的分配如圖1-9所示。根據(jù)前圖1-4的取樣分布情況，每個(gè)有效行的第一個(gè)取樣位置上有三個(gè)樣值，安排順序是CB→Y→CR，第二個(gè)取樣位置上只有Y一個(gè)樣值，第三個(gè)取樣位置上安排順序也是CB→Y→CR，以此類推，其余各行方式相同。由圖1.1.8中可以看出，復(fù)用后的樣值速率（字/秒）也明顯提高了。復(fù)用前亮度信號(hào)的樣值速率為：13.5兆字/秒。兩個(gè)色差信號(hào)的樣值速率均為：6.75兆字/秒，復(fù)用后的總樣值速率為：13.5兆字/秒+6.75兆字/秒+6.75兆字/秒=27兆字/秒圖1.1.8復(fù)用中的樣值安排順序圖1.1.94：2：2格式時(shí)分復(fù)用并行輸出方框圖如果按10比特量化，則碼率達(dá)到270Mb/s。在圖1.1.9中表示了時(shí)分復(fù)用編碼比特并行輸出的電路方塊圖。輸入的三路模擬分量信號(hào)E′Y、E′R、E′B，經(jīng)過前置濾波器之后，分別送入A/D變換器，變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。然后分別以并行方式送入數(shù)字合成器，以27兆字/秒的速度和上述的順序?qū)崿F(xiàn)并行傳輸。圖中的時(shí)鐘信號(hào)，由亮度信號(hào)中產(chǎn)生，分別輸入亮度與色差三個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器，以保證分量信號(hào)在時(shí)間上的一致性。(3)數(shù)字分量標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)的形成在模擬視頻信號(hào)中的行、場(chǎng)同步信號(hào)是十分重要的，用它來保證收發(fā)兩端掃描的一致性。然而，它只代表起始的時(shí)刻，并無其他信息內(nèi)容。如果能相應(yīng)地設(shè)置每行的起止時(shí)刻標(biāo)志，則除了數(shù)字有效行之外，每行消隱（包括行同步）的樣點(diǎn)數(shù)據(jù)均可不傳送。這段在625行/50場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)4：2：2格式復(fù)用之后有288個(gè)樣點(diǎn)位置，可以用來傳送其他輔助信息數(shù)據(jù)。數(shù)字分量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不傳送行消隱期間的樣值，而是在每個(gè)有效行數(shù)據(jù)開始之前，即每行的第一個(gè)樣值（編號(hào)為0）之前安排4個(gè)樣值數(shù)據(jù)，用于表示每個(gè)有效行的開始，稱為SAV信號(hào)；并在每個(gè)有效行數(shù)據(jù)結(jié)束之后，即每個(gè)有效行的最后一個(gè)樣值（編號(hào)為1439）之圖1.1.10625/50標(biāo)準(zhǔn)分量時(shí)分復(fù)用及定時(shí)基準(zhǔn)位置后也安排4個(gè)樣值數(shù)據(jù)，用于表示每個(gè)有效行的結(jié)束，稱為SAV信號(hào)。對(duì)于625行/50場(chǎng)掃描標(biāo)準(zhǔn)，SAV的樣點(diǎn)位置是第1724號(hào)到1727號(hào)，EAV樣點(diǎn)的位置是第1440號(hào)到1443號(hào)。在場(chǎng)消隱期間，SAV和EAV信號(hào)仍以同樣格式傳送。圖1.1.10所示為625/50標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字分量時(shí)分復(fù)用及定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)的插入位置。分別由4個(gè)10比特字節(jié)組成的SAV和EAV信號(hào)，用16進(jìn)制組成一個(gè)特定的數(shù)據(jù)系列，用以下符號(hào)表示：3FF000000XYZ，前三個(gè)字節(jié)是一個(gè)固定的前綴。可以看出，每一個(gè)字節(jié)是10個(gè)比特1（即3FF），后面2個(gè)字節(jié)是20個(gè)比特0（即2個(gè)為0的10比特字）。這個(gè)特殊的比特組合符號(hào)，用來表示有效視頻行的開始（SAV）或結(jié)束（EAV）。第4個(gè)字節(jié)XYZ同為一個(gè)可變內(nèi)容的字節(jié)，它包含有場(chǎng)標(biāo)志符號(hào)，垂直消隱狀態(tài)，行消隱狀態(tài)等信息。在表1.1.4中具體表示了這4個(gè)10比特字節(jié)的詳細(xì)內(nèi)容?？梢?，第1個(gè)字節(jié)為全1，第2、第3個(gè)字節(jié)為全0，但第4個(gè)字節(jié)XYZ的比特0位和1位規(guī)定為0，以便與8比特量化接口相兼容，第9位規(guī)定為1，第6、7、8位為可變二進(jìn)制數(shù)，分別用H、V、F表示相應(yīng)的信息，而其余的第2、3、4、5各經(jīng)特位用于進(jìn)行誤碼糾正。其中H、V、F的不同取值，代表信息如下：H為行消隱標(biāo)志符，H=0表示為有效行開始（SAV）,H=1表示為有效行結(jié)束（EAV）V為垂直消隱標(biāo)志符，V=0表示為有效場(chǎng)期間,V=1表示為場(chǎng)消隱期間F為場(chǎng)標(biāo)志符，F(xiàn)=0表示為第一場(chǎng)（奇數(shù)場(chǎng)）,F=1表示為第二場(chǎng)（偶數(shù)場(chǎng)）表1-4中的P0、P1、P2、P3的值是可變的，它門的值取之于F、V和H的值，可對(duì)F、V和H的值進(jìn)行兩比特誤差檢測(cè)以及比特誤碼較正。P0、P1、P2、P3的值和F、V及H的值的關(guān)系如表1.1.5所示。表1.1.44：2：2定時(shí)基準(zhǔn)信號(hào)bit3FF000000XYZ98765432101111111111000000000000000000001FVHP3P2P1P000表1.1.5P0、P1、P2、P3的值和F、V及H的值的關(guān)系在圖1.1.11中表示出625/50掃描標(biāo)準(zhǔn)，XYZ的數(shù)據(jù)內(nèi)容與圖像時(shí)基的位置關(guān)系。EAVSAV(H=1)(H=2)第1行（V=1）行場(chǎng)消隱第23行（V=0）第一場(chǎng)（F=0）第1場(chǎng)有效視頻數(shù)據(jù)奇第311行（V=1）第313場(chǎng)消隱第336行（V=0）第二場(chǎng)（F=1）第2場(chǎng)有效視頻數(shù)據(jù)偶第624行（V=1）第625行圖1.1.11625/50標(biāo)準(zhǔn)XYZ數(shù)據(jù)與圖像時(shí)基位置關(guān)系1.2實(shí)驗(yàn)電路1.2.1實(shí)驗(yàn)電路總體框圖實(shí)驗(yàn)電路由A/D變換器，可編程器件，D/A變換器組成。見圖1.2.1A/D變換器TVP5147可編程器件A/D變換器TVP5147可編程器件MAX7128STC100-10D/A變換器SAA71211.2.1實(shí)驗(yàn)電路總體框圖1.2.2視頻A/D變換電路模塊(1)A/D芯片視頻ADC采用TVP5147芯片。TVP5147是10位高質(zhì)量單片數(shù)字視頻解碼器，用于對(duì)NTSC/PAL/SECAM進(jìn)行數(shù)字化和解碼。TVP5147支持對(duì)分量YPbPr信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，同樣能將NTSC，PAL，SECAM制式的composite或者s-video信號(hào)轉(zhuǎn)換成分量YCbCr其包含了兩個(gè)10bit30MSPS（兆采樣每秒）的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。該芯片可用于數(shù)字視頻的多種設(shè)備，如：DLP投影儀、數(shù)字電視、DVD錄制設(shè)備LCD電視接及監(jiān)視器、PVR、PC視頻卡、視頻捕捉/視頻編緝、會(huì)議電視（2）TVP5147主要的功能模塊包括：對(duì)微弱，混有噪聲信號(hào)以及VCRtrickmodel的同步檢測(cè)通過2-D5線自適應(yīng)梳狀濾波器和色度陷波濾波器實(shí)現(xiàn)Y/C分量分離兩個(gè)10bit30MSPS（兆采樣每秒）A/D轉(zhuǎn)換器，具有對(duì)模擬信號(hào)預(yù)處理（自動(dòng)增益控制）模擬視頻輸出亮度預(yù)處理色度預(yù)處理時(shí)鐘/時(shí)序預(yù)處理以及待機(jī)模式輸出格式選擇I2c總線接口VBI數(shù)據(jù)預(yù)處理Macrovision防拷貝檢測(cè)電路I/O端口3.3v耐壓（3）芯片詳細(xì)功能介紹：兩個(gè)可編程增益控制30MSPS，10BitA/D支持NTSC（J,M,4.43）,PAL(B,D,G,H,I,M,N,Nc,60),SECAM(B,D,G,K,K1,L)CVBS和S-Video支持內(nèi)嵌同步信號(hào)的模擬分量YPbPr視頻格式10路模擬視頻輸入端口，支持多個(gè)視頻源支持模擬視頻輸出輸出格式可編程控制a.10Bit嵌入同步的符合ITU-RBT.656標(biāo)準(zhǔn)中4:2:2的YCbCrb.分離同步的10Bit4:2:2的YCbCrc.分離同步的20Bit4:2:2的YCbCrd.場(chǎng)消隱期內(nèi)活動(dòng)視頻兩倍采樣rawVBI數(shù)據(jù)e. 場(chǎng)消隱期內(nèi)VBI數(shù)據(jù)片斷行同步，場(chǎng)同步輸出，其位置，極性，寬度可編程，并可輸出FID信號(hào)Composite和S-video視頻信號(hào)處理 a.2-D5線自適應(yīng)梳狀濾波器以及色度陷波濾波器用來處理Composite視頻信號(hào) b.對(duì)輸入視頻格式自動(dòng)檢測(cè)（NTSC/PAL/SECAM）并切換 c.可編程控制亮度增益 d.色度瞬時(shí)提升 e.捕捉微弱，混有噪聲，或者不穩(wěn)定的信號(hào) f.單顆14.31818Mhz標(biāo)準(zhǔn)晶振，滿足所有標(biāo)準(zhǔn)需求（ITU-R.BT601和平方像素采樣） g.電源同步/內(nèi)同步像素采樣時(shí)鐘產(chǎn)生行，場(chǎng)同步信號(hào)輸出 h.為下行的視頻編碼器同步提供同步鎖相RTC通過Macrovision防拷貝檢測(cè)認(rèn)證1VBI數(shù)據(jù)處理I2c低功耗數(shù)字核心1.8v數(shù)字I/O端口3.3v待機(jī)模式下模擬核心1.8v/3.3v80管腳TQFP封裝（4）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置視頻A/D變換的具體電路圖1.2.3實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置A/D變換模塊1.2.3視頻D/A變換電路模塊(1)D/A芯片D/A芯片選用飛利浦公司的數(shù)字視頻編碼集成電路SAA7121。該芯片廣泛應(yīng)用于VCD、DVD等影碟機(jī)中。SAA7121集成電路支持NTSC－M，PAL－B/G等電視制式，采用I2C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)。再由內(nèi)置的編碼器將數(shù)字亮度信號(hào)與色度信號(hào)同時(shí)編碼成模擬的CVBS和S視頻信號(hào)。主要由數(shù)據(jù)管理、編碼器、輸出接口、10bitD/A轉(zhuǎn)換器、同步時(shí)鐘和I2C總線接口等組成。SAA7121的功能框圖如下圖1.2.4所示：LLCLLCXTAL1XCLKI2C總線接口數(shù)據(jù)管理器同步時(shí)鐘編碼器輸出接口D/A轉(zhuǎn)換器RESTSDASCLSARCV1RCV2TTXRQXTAL0VDDA1VDDA2VDDA3I2C總線控制I2C總線控制I2C總線控制時(shí)鐘和時(shí)序MP7到MP0TTXVSSD1VSSD2VSSD3VDD1VDD2VDD3RESRTC1SPAPI2C總線控制CVBSYCVSSA1VSSA2YCbCrYC1.2.4SAA7121的功能框圖（2）芯片主要功能介紹:單塊芯片3.3v(5v)供電數(shù)字PAL/NTSC編碼器系統(tǒng)像素時(shí)鐘13.5Mhz支持多種輸入格式Y(jié)CbCrEAV和SAV三個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器支持YC以及CVBS，兩次10bit精度的過采樣對(duì)子頻帶的實(shí)時(shí)控制減少色彩失真濾波器支持對(duì)寬屏信號(hào)的編碼快速I2c總線可工作在主/從模式下可對(duì)行/場(chǎng)輸入同步相位編程行同步輸出可編程可控制同步信號(hào)上升沿和下降沿以及消隱信號(hào)QFP44封裝（3）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置視頻D/A變換的具體電路(圖1.2.5)圖1.2.51.2.4數(shù)字處理模塊（可編程器件）（1）可編程器件芯片介紹可編程器件選用alteraMAX7128STC100-10。MAX7000系列基于altera第二代MAX架構(gòu)，高密度，高性能。采用了先進(jìn)的CMOS工藝制造，使得基于EEPROM的MAX7000系列能提供600到5000可用門電路。可編程器件芯片原理框圖如下：圖1.2.6（2）實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置數(shù)字處理模塊的具體電路(如下圖)圖1.2.71.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.3.1實(shí)驗(yàn)一視頻源的參數(shù)調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置一臺(tái)2．配置計(jì)算機(jī)一臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼{(diào)整圖像的亮度、對(duì)比度、色飽和度、色調(diào)，觀察圖像的變化。實(shí)驗(yàn)步驟電源1電源3電源2總電源JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)裝置電源1電源3電源2總電源JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)裝置數(shù)字電視監(jiān)視器視音頻AD/DA模塊實(shí)驗(yàn)板MPEG編碼模塊實(shí)驗(yàn)板MPEG解碼模塊實(shí)驗(yàn)板DVD信號(hào)源圖1.3.11．將計(jì)算機(jī)的串口1通過串口連接線與編碼模塊的串行接口相連2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置總電源3．開啟信號(hào)源DVD以及監(jiān)視器的電源4．同時(shí)開啟編解碼模塊的電源（即電源2、電源3，見圖1.3.1，注意：此時(shí)電源1必須處于關(guān)閉狀態(tài)）5．打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件：雙擊桌面上的Encode圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，經(jīng)過一個(gè)Flash界面后便進(jìn)入歡迎界面，軟件啟動(dòng)完成，如下圖（圖1.3.2）。圖1.3.2(1)選做實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕進(jìn)入主實(shí)驗(yàn)界面（圖1.3.1-2）。圖1.3.3選擇“視頻源的參數(shù)設(shè)置”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后單擊“進(jìn)入”或者雙擊“視頻源的參數(shù)設(shè)置”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)入具體實(shí)驗(yàn)面板。（圖1.3.1-3）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的基本設(shè)置：設(shè)置亮度值0-255 設(shè)置色飽和度值0-255 設(shè)置對(duì)比度值0-255 設(shè)置色調(diào)0-255圖1.3.4（2）分別改變基本設(shè)置的亮度、對(duì)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(jí)設(shè)置”按鈕，分別改變高級(jí)的設(shè)置的相關(guān)參數(shù)：輸入信號(hào)、電視制式、場(chǎng)信號(hào)模式、場(chǎng)信號(hào)標(biāo)識(shí)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(jī)”，（可以將攝象機(jī)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)電視測(cè)試卡或?qū)?zhǔn)層次豐富的圖象），重復(fù)上述（2）、（3）步驟實(shí)驗(yàn)要求1．記錄不同參數(shù)值時(shí)圖像的變化，并分析結(jié)果。2．為什么色飽和度值128—255和0—128變化是相同的3．解釋行有效像素值與圖像水平寬度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系1.3.2實(shí)驗(yàn)二亮色延時(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置一臺(tái)2．配置計(jì)算機(jī)一臺(tái)3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)4．標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察亮色延時(shí)差對(duì)圖像質(zhì)量的影響實(shí)驗(yàn)步驟1．將計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)板上的串口通信模塊U10）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置總電源3．開啟監(jiān)視器的電源4．將標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)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．開啟視音頻AD/DA模塊的電源（即電源1，注：此時(shí)電源2、電源3必須處于關(guān)閉狀態(tài)）6．打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件：雙擊桌面上的Encode圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，經(jīng)過一個(gè)Flash界面后便進(jìn)入歡迎界面，軟件啟動(dòng)完成（1）選擇“視頻AD/DA實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后單擊進(jìn)入或者雙擊“視頻AD/DA實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)入具體實(shí)驗(yàn)面板。（2）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的“高級(jí)設(shè)置”：圖1.3.5（3）分別改變高級(jí)設(shè)置的關(guān)閉彩色和亮度延時(shí)，調(diào)整各參數(shù)值，觀察監(jiān)視器圖像的變化（4）用示波器同時(shí)觀測(cè)視頻AD/DA模塊的視頻輸入信號(hào)（J13）與視頻輸出信號(hào)（J14），分別記錄兩個(gè)信號(hào)中的亮色的延時(shí)與參數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)驗(yàn)要求記錄不同參數(shù)值時(shí)圖像的變化，并分析結(jié)果。記錄亮色延時(shí)的參數(shù)值與示波器測(cè)量值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系并進(jìn)行適當(dāng)分析1.3.3實(shí)驗(yàn)三量化比特?cái)?shù)對(duì)數(shù)字圖像質(zhì)量的影響實(shí)驗(yàn)儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置一臺(tái)2．配置計(jì)算機(jī)一臺(tái)3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)4．標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器D/A計(jì)算機(jī)監(jiān)視器示波器（數(shù)字）A/D數(shù)據(jù)處理圖1.3.6二．實(shí)驗(yàn)?zāi)康母淖兞炕忍財(cái)?shù)，觀察各種情況下的圖像質(zhì)量及信號(hào)波形①只有高位②只有低位③只有奇數(shù)位（或偶數(shù)位）④只有Y信號(hào)掌握量化比特?cái)?shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響。實(shí)驗(yàn)步驟1．將計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)板上的串口通信模塊U10）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置總電源3．開啟監(jiān)視器的電源4．將標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)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(shí)電源2、電源3必須處于關(guān)閉狀態(tài)）6．打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件：雙擊桌面上的Encode圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，經(jīng)過一個(gè)Flash界面后便進(jìn)入歡迎界面，軟件啟動(dòng)完成（1）選擇“視頻AD/DA實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后單擊進(jìn)入或者雙擊“視頻AD/DA實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)入具體實(shí)驗(yàn)面板。（2）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的“高級(jí)設(shè)置”（3）將“關(guān)閉彩色”設(shè)置為“開啟彩色”（4）將數(shù)據(jù)緩沖模塊中的J57的最右端短路開關(guān)插入，如下圖所示（只有高位）J57此時(shí)，監(jiān)視器中顯示高四位的圖像，可以用示波器分別觀測(cè)視頻輸入與視頻輸出信號(hào)的情況（5）將數(shù)據(jù)緩沖模塊中的J57的右端短路開關(guān)插入，如下圖所示（只有低位）J57此時(shí)，監(jiān)視器中顯示低四位的圖像，可以用示波器分別觀測(cè)視頻輸入與視頻輸出信號(hào)的情況（6）將數(shù)據(jù)緩沖模塊中的J57的右端短路開關(guān)插入，如下圖所示（只有奇數(shù)位）J57此時(shí)，監(jiān)視器中顯示奇數(shù)位的圖像，可以用示波器分別觀測(cè)視頻輸入與視頻輸出信號(hào)的情況（7）將數(shù)據(jù)緩沖模塊中的J57的右端短路開關(guān)插入，如下圖所示（只有偶數(shù)位）J57此時(shí)，監(jiān)視器中顯示偶數(shù)位的圖像，可以用示波器分別觀測(cè)視頻輸入與視頻輸出信號(hào)的情況8）將“關(guān)閉彩色”設(shè)置為“關(guān)閉彩色”并重復(fù)上述（4）--（7）實(shí)驗(yàn)步驟四．實(shí)驗(yàn)要求1．改變量化比特?cái)?shù)，觀察各種情況下的圖像質(zhì)量及信號(hào)波形①只有高位②只有低位③只有奇數(shù)位（或偶數(shù)位）④只有Y信號(hào)對(duì)上述視頻輸入以及視頻輸出信號(hào)波形進(jìn)行分析，并討論改變量化比特?cái)?shù)對(duì)圖像質(zhì)量的影響1.3.4實(shí)驗(yàn)四視頻A/D，D/A參數(shù)的觀測(cè)實(shí)驗(yàn)儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置一臺(tái)2．配置計(jì)算機(jī)一臺(tái)3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)4．標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器信號(hào)發(fā)生器D/A計(jì)算機(jī)監(jiān)視器示波器（數(shù)字）A/D數(shù)據(jù)處理圖1.3.7實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^測(cè)各信號(hào)之間的時(shí)間關(guān)系，要求掌握電視信號(hào)的組成，信號(hào)各部分的時(shí)序關(guān)系及電視信號(hào)數(shù)字化的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。a.觀測(cè)模擬電視信號(hào)的行同步TPHS（J9），場(chǎng)同步TPVS（J10），奇偶場(chǎng)起始信號(hào)FID（J11）和參考時(shí)鐘信號(hào)RTC（J12）之間的關(guān)系。b．觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)鐘DATACLK和10Bit輸出數(shù)據(jù)YC7與行同步HS之間的關(guān)系。三．實(shí)驗(yàn)步驟1．將計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)板上的串口通信模塊U10）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置總電源3．開啟監(jiān)視器的電源4．將標(biāo)準(zhǔn)電視信號(hào)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(shí)電源2、電源3必須處于關(guān)閉狀態(tài)）6．打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件：雙擊桌面上的Encode圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，經(jīng)過一個(gè)Flash界面后便進(jìn)入歡迎界面，軟件啟動(dòng)完成（1）選擇“視頻AD/DA實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后單擊進(jìn)入或者雙擊“視頻AD/DA實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)入具體實(shí)驗(yàn)面板。（2）進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的“高級(jí)設(shè)置”（3）將“關(guān)閉彩色”設(shè)置為“開啟彩色”（4）將數(shù)據(jù)緩沖模塊中的J57的短路開關(guān)去除，如下圖所示J57此時(shí)，監(jiān)視器中顯示正常圖像，可以用示波器分別觀測(cè)：a．行同步TPHS（J9）與視頻輸入信號(hào)（J13）b．場(chǎng)同步TPVS（J10）與行同步TPHS（J9）c．奇偶場(chǎng)起始信號(hào)FID（J11）與行同步TPHS（J9）d．奇偶場(chǎng)起始信號(hào)FID（J11）與參考時(shí)鐘信號(hào)RTC（J12）（5）保持上述J57設(shè)置不變，用示波器觀測(cè)行同步TPHS（J9）與視頻10Bit輸出數(shù)據(jù)中的YC7之間的關(guān)系四.實(shí)驗(yàn)要求記錄各點(diǎn)的實(shí)際波形并與理論波形進(jìn)行比較，并做適當(dāng)解釋1.3.5實(shí)驗(yàn)五數(shù)字電視的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ITU-601號(hào)建議）實(shí)驗(yàn)儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置一臺(tái)2．配置計(jì)算機(jī)一臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ITU-601號(hào)建議）的取樣格式：2．改變A/D設(shè)置采用不同的取樣格式：4︰2︰24︰1︰14︰4︰4觀察圖像質(zhì)量及其信號(hào)波形。3．國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ITU-601號(hào)建議）的量化比特?cái)?shù)及碼電平的分配三．實(shí)驗(yàn)步驟1．將計(jì)算機(jī)的串口1通過串口連接線與編碼模塊的串行接口相連2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置總電源3．開啟信號(hào)源DVD以及監(jiān)視器的電源4．同時(shí)開啟編解碼模塊的電源（即電源2、電源3，注：此時(shí)電源1必須處于關(guān)閉狀態(tài)）5．打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件：雙擊桌面上的Encode圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，經(jīng)過一個(gè)Flash界面后便進(jìn)入歡迎界面，軟件啟動(dòng)完成(1)選做實(shí)驗(yàn)：點(diǎn)擊“進(jìn)入”按鈕進(jìn)入主實(shí)驗(yàn)界面選擇“MPEG編碼參數(shù)設(shè)置”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后單擊“進(jìn)入”或者雙擊“MPEG編碼參數(shù)設(shè)置”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，進(jìn)入具體實(shí)驗(yàn)面板。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的基本設(shè)置界面，基本設(shè)置如下：編碼模式：MPEG2編碼速率：8X256Kbps（2）改變圖像子采樣模式：設(shè)置采用不同的取樣格式：4︰2︰24︰1︰14︰4︰4觀察圖像質(zhì)量及其模擬信號(hào)波形。（3）在A/D輸入端送標(biāo)準(zhǔn)彩條信號(hào)，采用國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的量化比特?cái)?shù)四．實(shí)驗(yàn)要求1．給出ITU-656的信號(hào)格式2．改變A/D設(shè)置采用不同的取樣格式：4︰2︰24︰1︰14︰4︰4觀察圖像質(zhì)量及視頻輸出信號(hào)波形。第二章音頻A/D，D/A實(shí)驗(yàn)2.1實(shí)驗(yàn)原理2.1.1音頻信號(hào)取樣頻率的選擇在電視系統(tǒng)中，聲音與圖像是同時(shí)傳送的，所以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化時(shí)還應(yīng)當(dāng)考慮對(duì)聲音信號(hào)的數(shù)字化。聲音信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換也與圖像信號(hào)模/數(shù)轉(zhuǎn)換相似，包括取樣、量化和編碼。但由于聲音信號(hào)的帶寬、動(dòng)態(tài)范圍及信雜比的要求等與圖像信號(hào)相比有很大的區(qū)別，所以聲音信號(hào)的取樣頻率標(biāo)準(zhǔn)及量化電平數(shù)均與圖像信號(hào)不同。另外，對(duì)于電視伴音，由于在與視頻單通道輿時(shí)采用了解時(shí)分復(fù)用方式，在選擇聲音的取樣頻率參數(shù)時(shí)，還應(yīng)考慮與圖像信號(hào)的掃描行頻、場(chǎng)頻及取樣頻率的關(guān)系。音頻信號(hào)取樣頻率的選擇原則也是根據(jù)奈奎斯特取樣定理，即取樣頻率fs≥2fm.音頻信號(hào)的上限頻率fm，演播室內(nèi)的高保真音頻信號(hào)取為20KHZ，傳輸用或普能音頻信號(hào)則取為15KHZ。為了防止取樣頻譜混疊，取樣前同樣采用前置低通濾波器，把過高的頻率及雜波濾除?？紤]到低通濾波器的過渡特性，通常選取樣頻率為：fs=（2.1~2.5）fm在復(fù)合全電視信號(hào)直接編碼方式中，為了滿足聲音與圖像時(shí)分復(fù)用，應(yīng)選擇聲音取樣頻率為行頻的整數(shù)倍，早期當(dāng)用磁帶錄像機(jī)來記錄數(shù)字音頻時(shí)，規(guī)定每場(chǎng)312.5行（625行/50場(chǎng)掃描標(biāo)準(zhǔn)）中，用294行記錄數(shù)字音頻數(shù)據(jù)，而且每行記3個(gè)樣位，所以得出：294×3×50=44.1KHZ，成為音頻取樣頻率標(biāo)準(zhǔn)。這也同時(shí)滿足fs=（2.1~2.5）fm的要求，這里fm取為20KHZ。在分量編碼方式中，亮度信號(hào)取樣頻率先為13.5KHZ，而且13.5KHZ=3×4.5KHZ，即與各種電視制式的行頻成整倍數(shù)關(guān)系，可選音頻取樣頻率為：fs=13.5KHZ÷3÷375×4=48KHZ也同樣滿足fs=（2.1~2.5）fm之條件。而且與32KHZ取樣頻率之間有簡(jiǎn)單的換算關(guān)系：48KHZ×2÷3=32KHZ2.1.2聲音信號(hào)（雙極性信號(hào)）量化信噪比設(shè)聲音信號(hào)的最大幅度為A，它是從+A到-A范圍內(nèi)變化。對(duì)它均勻量化成N級(jí)，有：2A=N·△A，N=2n（以二進(jìn)制表示）用分貝表示：2.1.3音頻信號(hào)的量化比特?cái)?shù)的確定由量化信噪比和比特?cái)?shù)的關(guān)系，見表2.1.1。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，音頻信號(hào)量化比特?cái)?shù)n=12~32比特。表2.1.1語言信號(hào)量化比特?cái)?shù)與信噪比的關(guān)系N(bit)12141620243274dB86dB98dB122dB146dB194dB2.2實(shí)驗(yàn)電路2.2.1實(shí)驗(yàn)電路總體框圖實(shí)驗(yàn)電路由A/D變換器，D/A變換器組成。見圖2.2.1視頻采樣視頻采樣主時(shí)鐘27M與視頻同步鎖相PLL1700音頻A/DPCM1800ASCLK1.411M數(shù)據(jù)處理單元音頻D/APCM1716控制單元PCRs232圖2.2.1實(shí)驗(yàn)電路總體框圖2.2.2音頻AD系統(tǒng)模塊電路簡(jiǎn)介（1）音頻A/D模塊電路PCM1800芯片簡(jiǎn)介PCM1800是單片低功耗數(shù)模轉(zhuǎn)換器，單+5V電源供電。其采用了Δ-∑技術(shù)，帶有64倍過采樣，包含一個(gè)抽取濾波器，支持四種數(shù)據(jù)格式和主控和受控兩種工作模式，采樣頻率可選為32kHz、44.4kHz和48kHz。采用CMOS工藝制造，廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品中。（2）PCM1800主要特性：雙聲道單片Δ-∑型20位ADC64倍過采樣+抽取濾波器其通帶波動(dòng)范圍0.05db阻帶衰減-65db高性能總諧波失真+雜訊-88db信噪比可達(dá)95db動(dòng)態(tài)范圍95db內(nèi)嵌高通濾波器具有PCM音頻接口和四種數(shù)據(jù)格式，主控和受控兩種模式采樣頻率可選為32kHz、44.4kHz和48kHz系統(tǒng)時(shí)鐘可為256fs384fs或者512fs小型的24管腳ssop封裝節(jié)省空間單+5v供電（3）PCM1800系統(tǒng)框圖為（4）音頻A/D模塊電路（如下圖）圖2.2.22.2.3音頻AD系統(tǒng)模塊電路簡(jiǎn)介（1）音頻D/A模塊電路PCM1716芯片簡(jiǎn)介PCM1716能對(duì)24bit的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行96khz的采樣，主要被用于中高檔的音頻應(yīng)用。其采用了新研發(fā)的，增強(qiáng)多層次的Δ-∑調(diào)節(jié)器架構(gòu)，因而提高了音頻的動(dòng)態(tài)性能并且減少了在實(shí)際應(yīng)用的對(duì)抖動(dòng)的敏感性。內(nèi)嵌的數(shù)字濾波器工作在96khz采樣速率的8倍過采樣模式下。在特定的應(yīng)用中，可以選擇兩種滾降模式，快速滾降和慢滾降。PCM1716適用于中高檔的音頻處理，比如CDDVD音頻以及其他音樂器材。（2）PCM1716主要的特點(diǎn)有：增強(qiáng)多層次的Δ-∑數(shù)模轉(zhuǎn)換器采樣頻率16KHZ~96Khz音頻輸入格式可選16，20，24bit高性能：總諧波失真+雜訊-96db信噪比可達(dá)106db動(dòng)態(tài)范圍106db8倍過采樣濾波器其通帶波動(dòng)范圍0.002db阻帶衰減-82db慢滾降單+5v供電小型的24管腳ssop封裝節(jié)省空間多種功能去預(yù)加重可靜音反轉(zhuǎn)輸出相位（3）PCM1716系統(tǒng)框圖圖2.2.3（4）音頻D/A模塊電路圖2.2.42.2.4數(shù)據(jù)處理與控制模塊（1）功能描述數(shù)據(jù)處理單元：采用可編程器件MAX7128STC100-10，主要完成對(duì)音頻A/D變換器PCM1800送來的立體聲數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)處理，并將處理后的數(shù)據(jù)送音頻D/A變換器PCM1716。同時(shí)，該單元在單片機(jī)控制單元的作用下可以產(chǎn)生音頻頻率范圍內(nèi)的方波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)可編程濾波器LTC1067的濾波處理形成標(biāo)準(zhǔn)的正弦波音頻信號(hào)，再經(jīng)過音頻輸出緩沖電路模塊，得到用于音頻AD/DA的測(cè)試信號(hào)。（2）數(shù)據(jù)處理單元電路圖2.2.5（3）控制單元電路圖2.2.62.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2.3.1實(shí)驗(yàn)一抽樣頻率及量化比特?cái)?shù)對(duì)聲音質(zhì)量的影響實(shí)驗(yàn)儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置一臺(tái)2．配置計(jì)算機(jī)一臺(tái)3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握抽樣頻率對(duì)聲音質(zhì)量的影響抽樣頻率：（1）44.1KHZ （2）32KHZ （3）48KHZ2、改變量化比特?cái)?shù)，評(píng)價(jià)聲音質(zhì)量，掌握量化比特?cái)?shù)對(duì)聲音質(zhì)量的影響量化比特?cái)?shù)：（1）16比特（2）20比特3、設(shè)置靜音模式，聽靜音效果三．實(shí)驗(yàn)步驟1．將計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)板上的串口通信模塊U18）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)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(shè)置在1_2位置（左端，此時(shí)右聲道與DVD音頻右聲道相連）；若將J19設(shè)置在2_3位置，則此時(shí)右聲道與系統(tǒng)自身的音頻測(cè)試信號(hào)相連5．開啟視音頻AD/DA模塊的電源（即電源1，注：此時(shí)電源2、電源3必須處于關(guān)閉狀態(tài)）6．打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件：雙擊桌面上的Encode圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，經(jīng)過一個(gè)Flash界面后便進(jìn)入歡迎界面，軟件啟動(dòng)完成（1）選擇“音頻A/DD/A實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后單擊進(jìn)入或者雙擊“音頻A/DD/A實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)標(biāo)題，進(jìn)入具體控制面板。（圖2.3.1）。圖2.3.1（2）分別調(diào)整控制面板抽樣頻率、量化比特?cái)?shù)參數(shù)，比較聲音質(zhì)量a．選擇采樣頻率44.1KHZ32KHZ48KHZ 改變后人耳不太容易分辨，可以通過示波器測(cè)量ALRCK的頻率 觀測(cè)是否是44.1KHZ32KHZ48KHZ b．選擇量化比特?cái)?shù) 16bit20bit（3）利用示波器同時(shí)觀測(cè)音頻左右時(shí)鐘ALRCK（位于電源模塊上方的測(cè)試模塊，J32）和音頻數(shù)據(jù)ADATA（位于電源模塊上方的測(cè)試模塊，J33），仔細(xì)觀測(cè)20bit的數(shù)據(jù)波形和16bit的數(shù)據(jù)波形（4）靜音模式進(jìn)入靜音模式，聽靜音效果?？梢攒浖袚Q是否靜音。四．實(shí)驗(yàn)要求觀察并分析下列3種抽樣頻率對(duì)聲音質(zhì)量的影響抽樣頻率：（1）44.1KHZ （2）32KHZ （3）48KHZ2．改變量化比特?cái)?shù)，評(píng)價(jià)聲音質(zhì)量，觀察并分析下列2種量化比特?cái)?shù)對(duì)聲音質(zhì)量的影響量化比特?cái)?shù)：（1）16比特（2）20比特2.3.2實(shí)驗(yàn)二觀測(cè)各種時(shí)鐘數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系實(shí)驗(yàn)儀器1．JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置一臺(tái)2．配置計(jì)算機(jī)一臺(tái)3．?dāng)?shù)字存儲(chǔ)示波器一臺(tái)4．函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)音頻信號(hào)發(fā)生器音頻信號(hào)發(fā)生器音頻A/D、D/A監(jiān)視器數(shù)字示波器，邏輯分析儀圖2.3.2實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^測(cè)各種時(shí)鐘數(shù)據(jù)及其相互關(guān)系A(chǔ)LRCK（左右聲道取樣時(shí)鐘44.1KHz，32KHz，48KHz）BCK（比特時(shí)鐘）ADATA（音頻數(shù)據(jù)）ASCLK（系統(tǒng)時(shí)鐘）BCK~ASCLKBCK~ALRCKALRCK~ADATA實(shí)驗(yàn)步驟1．將計(jì)算機(jī)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(shí)驗(yàn)板上的串口通信模塊U18）2．開啟JH8000DTV數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)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(shè)置在1_2位置（左端，此時(shí)右聲道與DVD音頻右聲道相連）；若將J19設(shè)置在2_3位置，則此時(shí)右聲道與系統(tǒng)自身的音頻測(cè)試信號(hào)相連5．開啟視音頻AD/DA模塊的電源（即電源1，注：此時(shí)電源2、電源3必須處于關(guān)閉狀態(tài)）6．打開計(jì)算機(jī)并啟動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)軟件：雙擊桌面上的Encode圖標(biāo)啟動(dòng)軟件，經(jīng)過一個(gè)Flash界面后便進(jìn)入歡迎界面，軟件啟動(dòng)完成（1）選擇“音頻A/DD/A實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后單擊進(jìn)入或者雙擊“音頻A/DD/A實(shí)驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)標(biāo)題，進(jìn)入具體控制面板。（圖2.3.3）。圖2.3.3（2）分別調(diào)整控制面板抽樣頻率、量化比特?cái)?shù)參數(shù)，比較聲音質(zhì)量a．選擇采樣頻率44.1KHZ32KHZ48KHZ 改變后人耳不太容易分辨，可以通過示波器測(cè)量ALRCK的頻率 觀測(cè)是否是44.1KHZ32KHZ48KHZ b．選擇量化比特?cái)?shù) 16bit20bit（3）利用示波器觀測(cè):音頻左右聲道取樣時(shí)鐘ALRCK（位于電源模塊上方的測(cè)試模塊，J32）；比特時(shí)鐘BCK（位于電源模塊上方的測(cè)試模塊，J31）；音頻數(shù)據(jù)ADATA（位于電源模塊上方的測(cè)試模塊，J33）；系統(tǒng)時(shí)鐘ASCLK（位于電源模塊上方的測(cè)試模塊，J30）；BCK~ASCLK；BCK~ALRCK；ALRCK~ADATAa.按圖2.3.1-2,在不同的抽樣頻率下,記錄各點(diǎn)的波形。b.按圖2.3.1-2,在不同的量化比特下,記錄各點(diǎn)的波形。實(shí)驗(yàn)要求觀測(cè)音頻采樣頻率與系統(tǒng)時(shí)鐘（ASCLK）和比特時(shí)鐘（BCK）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系觀測(cè)音頻量化比特?cái)?shù)與音頻數(shù)據(jù)（ADATA）之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及與左右聲道取樣時(shí)鐘（ALRCK）的相位關(guān)系第三章MPEG視頻編碼3.1實(shí)驗(yàn)原理3.1.1MPEG-2編解碼系統(tǒng)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)可廣泛用于數(shù)字電視（包括HDTV）及數(shù)字聲音廣播、數(shù)字圖像與聲音信號(hào)的傳輸及多媒體等領(lǐng)域。因而MPEG-2是十分重要的，也是非常成功的世界統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)共有3部分：第1部分是系統(tǒng)（Systems）部分（ISO/IECIS13818-1），第2部分是圖像（Video）部分（ISO/IECIS13818-2），第3部分是聲音（Audio）部分（ISO/IECIS13818-3）。1．系統(tǒng)部分系統(tǒng)部分涉及如何將一個(gè)或多個(gè)圖像、聲音及其它數(shù)據(jù)的基本碼流組合成單一或多個(gè)碼流使之便于儲(chǔ)存和傳輸。它包括以下5種基本功能：（1）多個(gè)壓縮碼流解碼時(shí)的同步；（2）多個(gè)壓縮碼流解碼時(shí)的交織；（3）緩沖預(yù)置；（4）緩沖器的連續(xù)控制；（5）時(shí)間識(shí)別。系統(tǒng)編碼規(guī)定這兩種方式：節(jié)目碼流（ProgramStream）和傳送碼流（TransportStream）。它們各自為不同應(yīng)用而最佳化，即它們的標(biāo)準(zhǔn)所定的編碼句法都是為實(shí)現(xiàn)圖像和聲音信息的同步解碼和顯示所必需和充分的，并且保證解碼器中的已編碼數(shù)據(jù)緩沖器不會(huì)上溢和下溢。在這些信息的編碼中采用了有關(guān)已編碼聲音和圖像數(shù)據(jù)的解碼和顯示的時(shí)間標(biāo)記，以及有關(guān)數(shù)據(jù)流本身的傳送的時(shí)間標(biāo)記。兩種碼流都是打包多工方式。一個(gè)圖像和聲音基本碼流的基本多工方法示于圖3.1.1。壓縮后的基本碼流與系統(tǒng)的信息一起組合、打包，產(chǎn)生打包基本碼流（PES--PacketisedElementaryStreams）。然后這些PES又組合形成節(jié)目碼流或傳送碼流。圖3.1.1MPEG－2系統(tǒng)層編碼框圖圖3.1.2典型節(jié)目碼流解碼器節(jié)目碼流類似于MPEG-1的系統(tǒng)多路復(fù)用方式。它由有共同時(shí)間基準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)PES組合而成，也可由多個(gè)有共同時(shí)間基準(zhǔn)的聲音和圖像基本碼流編碼組成多節(jié)目碼流。如同單一節(jié)目碼流一樣，所有的基本碼流都能在同步情況下解碼。節(jié)目碼流用于相對(duì)無誤的環(huán)境中，適合支持節(jié)目信息的軟件處理的應(yīng)用，以及適用于CD-ROM上的多媒體應(yīng)用。節(jié)目碼流包是可變長(zhǎng)的，相對(duì)較長(zhǎng)。圖3.1.2是一個(gè)典型節(jié)目碼流解碼器。在此解碼器中，已多工編碼的一路和多路聲音/圖像碼流是被假定存儲(chǔ)在數(shù)字儲(chǔ)存媒體（DSM-DigitalStorageMedium）上。媒體特殊記錄格式要求有相應(yīng)媒體特殊解碼器（MSD-MediumSpecificDecoder），這都不是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的，但要求MSD能產(chǎn)生MPEG-2節(jié)目碼流。另外，在全系統(tǒng)中還有時(shí)間信息流用于各個(gè)環(huán)節(jié)。圖3.1.3是節(jié)目碼流的組成。各部分的功能詳見ISO/IEC13818-1。傳送碼流是由帶一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立時(shí)基的一個(gè)或多個(gè)節(jié)目組合而成的一個(gè)碼流。傳送碼流設(shè)計(jì)用于有誤碼的環(huán)境，例如在有損耗或噪聲的媒體中儲(chǔ)存或傳輸。傳送碼流的包長(zhǎng)是固定的，為188字節(jié)。2．對(duì)傳送碼流可以進(jìn)行以下操作：（1）恢復(fù)傳送碼流中一個(gè)節(jié)目的編碼數(shù)據(jù)，并解碼。（2）把含有多個(gè)節(jié)目的傳送碼流轉(zhuǎn)換成一個(gè)含有單一節(jié)目的傳送碼流。（3）把多節(jié)目傳送碼流先分工，然后轉(zhuǎn)換成節(jié)目碼流。（4）由一個(gè)或多個(gè)傳送碼流取出一個(gè)或多個(gè)節(jié)目的傳送包，并在輸出端產(chǎn)生不同的傳送碼流。（5）把一個(gè)節(jié)目碼流轉(zhuǎn)換成傳送碼流，使其能通過有損耗的環(huán)境，然后將其恢復(fù)成原來的節(jié)目碼流。傳送碼流的組成示于圖3.1.4。各部分詳細(xì)構(gòu)成和功能在ISO/IEC13818-1中都有規(guī)定。圖3.1.3MPEG-2節(jié)目碼流的組成圖3.1.4PID碼是英文PacketIdentifier的簡(jiǎn)稱，是包識(shí)別碼的意思。電視信號(hào)用MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)壓縮成PES包,再將PES包轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)度為188字節(jié)的傳送包(TP)，它代表每幀畫面的信息量。在188