数字电视实验讲义第二版

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 训实的验装置。 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,DVB SPI 收发接口等模块组成。 图1 为JH8000系统原理框图：
（5）视频AD/DA实验模块（闭环） � � 亮度设置 色度设置
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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
JH8000DTV 数字电视实验装置
数字电视 监视器
视音频 AD/DA 模块 实验板 MPEG 编码 模块 实验板 MPEG 解码 模块 实验板
数 字 电 视 技 术 实 验 讲 义
（第二版）
中国传媒大学南广学院信息技术系 2009 年 3 月
编写说明
本实验讲义主要是配合数字电视原理理论课程的教学需要， 是在第一版的基础上增加了部分实验内容、 进一步突出实验系统 性而编写完成。 这些实验介绍了数字电视技术中最基本、 最重要 、 最关键的知识，其中大部分为演示性实验。这样安排主要是考虑 学生刚刚接触数字电视原理课程，其中的理论抽象，不好理解， 通过这些实验可以加深对理论知识的理解与掌握。 由于实验条件和实验学时的限制有关数字电视双向网络传 输技术相关的实验、 卫星天线安装与调试和数字电视故障分析与 排除等内容没有编写进去。讲义总学时为 16 个，每个实验 2 学 时。 对于设计性、 综合性实验在后续数字电视综合课程设计中安 排。鉴于数字电视技术的发展日新月异，以及作者水平有限，虽 然反复研究、精心编写，讲义中还会有不妥或错误之处，请同学 们指正，以利于进一步修改、完善。 本讲义第一版由何光威、段永良共同编写，第二版由何光威 负责修改。感谢周洪萍老师对编写等工作的支持。
视频
A/D 模块板
视频 信源编码
TS 流的形成
DVB SPI TX 模块
音频
A/D 模块板
音频 信源编码
传输信道
DVB SPI RX 模块
TS 流的解码
视频 信源解码
D/A
TV 监视器
音频 信源解码
D/A
图1
JH8000DTV 系统框图
各部分的组成及功能简述如下：
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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MPEG－1、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） DVB SPI 收发接口模块：将MPEG-2的TS流按DVB SPI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DVB SPI传输接口模块）完成系统总体实验 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、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
实验二、数字电视信号获取方式的认识和了解
一. 实验目的 1．熟悉 国际标准（ITU-601 号建议）的取样格式： 2．改变 A/D 设置采用不同的取样格式： 4︰2︰2 4︰1︰1 4︰4︰4 观察图像质量及其信号波形。 3．国际标准（ITU-601 号建议）的量化比特数及码电平的分配 二. 实验原理 国际标准（ITU-601 号建议）编码参数规定：亮度信号的取样频率是 525/59.94 和 625/50
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扫描格式的行频的最小公倍数 2.254MHZ 的 6 倍即 13.5MHZ，亮度取样点统一为 720 个，两 个色差信号则统一为 360 个，即 4：2：2 格式。 三、实验仪器 1．JH8000DTV 数字电视实验系统装置 2．配置计算机 一台 一台
四．实验步骤 1．将计算机的串口 1 通过串口连接线与编码模块的串行接口相连 2．开启 JH8000DTV 数字电视实验系统装置总电源 3．开启信号源 DVD 以及监视器的电源 4．同时开启编解码模块的电源（即电源 2、电源 3，注：此时电源 1 必须处于关闭状态） 5．打开计算机并启动系统实验软件： 双击桌面上的 Encode 图标启动软件，经过一个 Flash 界面后便进入欢迎界面，软件启动 完成 (1) 选做实验： 点击“进入”按钮进入主实验界面 选择“MPEG 编码参数设置”实验项目，然后单击“进入”或者双击“MPEG 编码参数设置” 实验项目，进入具体实验面板。 进入实验的基本设置界面，基本设置如下： 编码模式：MPEG2 编码速率：8X256Kbps （2）改变图像子采样模式：设置采用不同的取样格式： 4︰2︰2 4︰1︰1 4︰4︰4 观察图像质量及其模拟信号波形。 （3）在 A/D 输入端送标准彩条信号，采用国际化标准规定的量化比特数 五．实验要求 1．给出 ITU-656 的信号格式 2．改变 A/D 设置采用不同的取样格式： 4︰2︰2 4︰1︰1 4︰4︰4 观察图像质量及视频输出信号波形。
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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。
DVD 信号源
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实 验 项 目
实验一、数字电视技术系统结构的认识和了解
一.实验目的 ①认识和了解数字电视系统的基本组成和功能 ②初步认识和了解数字电视涉及的关键技术 ③掌握数字电视、模拟电视的区别，理解数字电视概念。 二.实验原理 数字电视系统结构的认识与理解的原理部分可参考教材的有关内容，这里不在赘述。 三、 实验器材 主要包括有卫星抛物面接收天线、带码流数字卫星接收机、普通摄像机、的 TS 流复用 器（软件） 、多功能调制器、混合器、网络服务器（或硬盘录象机） 、交换机、普通电脑、数 字机顶盒（卫星、有线、地面、IP） 、电视机等，已建数字电视实验室系统的设备等等。 四.实验方法与步骤 ①由实验室老师引导学生参观与了解数字电视实验室的数字电视系统结构， 主要设备及 其连接方法，了解各种数字设备的接口电路，建立起数字电视系统实施方案的认识。 ②参观江宁广播电视台广电网络中心数字电视前端，参观南京地区宽带传输网络、宽带 交换网与宽带 HFC 接入网。 ③了解数字电视系统的接收设备例如： PC、STB、数字电视机接收机。 五.实验报告 ①叙述数字电视与数字化电视的异同。 ②画出数字电视实验室的系统结构，并阐述 DVB-C 实施方案 ③比较数字电视实验室的数字电视系统结构组成与实际数字电视系统实施方案的相同 点和不同点。 ④叙述数字电视技术的心得体会。 ⑤叙述学习数字电视技术的重要意义。
（3）音频编码参数设置模块（开环） � � � � � � 设置MPEG 音频编码层： Layer1 or Layer2 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 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、4/3 D1、2/3 D1、1/2 D1、SIF、QSIF 、SliceScreen 可编程设置图像预处理滤波模式
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编 者 2009 年 3 月
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目 录
JH8000DTV 数字电视实验系统概述.......................................................1 实验一、数字电视技术系统结构的认识和了解.................................... 5 实验二、数字电视信号获取方式的认识和了解.................................... 6 实验三：视频、音频 AD/DA 转换实验..................................................7 视频部分：视频 AD/DA 参数观测..............................................7 音频部分（一） ：抽样频率及量化比特数对声音质量的影响............ 11 音频部分（二） ：观测各种时钟数据及其相互关系............................ 14 实验四：MPEG 视频编、解码.............................................................. 16 第一部分：节目码流和传输码流部分.................................................. 16 第二部分 包识别码（PID）实验..........................................................21 第三部分 视频帧结构.......................................................................... 22 第四部分 视频编码速率...................................................................... 24 实验五：传输码流及其复用技术.......................................................... 26 第一部分：认识和了解数字电视复用器.............................................. 26 第二部分：熟悉码流分析软件的使用.................................................. 26 实验六：数字电视调制技术.................................................................. 28 实验七：数字电视机顶盒安装与调试.................................................. 29 实验八：有线数字电视主要技术参数及其测量.................................. 30