JH8000数字电视实验指导书090611

JH8000DTV数字电视实验系统概述 3第一章视频A/D、D/A实验 61.1实验原理 61.1.1视频A/D变换器 61.1.2视频D/A变换器 91.2实验电路 231.2.1实验电路总体框图 231.2.2视频A/D变换电路模块 231.2.3视频D/A变换电路模块 271.2.4数字处理模块（可编程器件） 291.3实验内容 311.3.1实验一视频源的参数调整 311.3.2实验二亮色延时实验 341.3.3实验三量化比特数对数字图像质量的影响 361.3.4实验四视频A/D，D/A参数的观测 391.3.5实验五数字电视的国际标准（ITU-601号建议） 41第二章音频A/D，D/A实验 432.1实验原理 432.1.1音频信号取样频率的选择 432.1.2声音信号（双极性信号）量化信噪比 442.1.3音频信号的量化比特数的确定 442.2实验电路 452.2.1实验电路总体框图 452.2.2音频AD系统模块电路简介 452.2.3音频AD系统模块电路简介 462.2.4数据处理与控制模块 482.3实验内容 512.3.1实验一抽样频率及量化比特数对声音质量的影响 512.3.2实验二观测各种时钟数据及其相互关系 54第三章MPEG视频编码 573.1实验原理 573.1.1MPEG-2编解码系统 573.1.2MPEG-2压缩编码模块 623.2实验电路 713.2.1MPEG编码模块电路 713.2.2MPEG解码模块电路 773.3实验内容 823.3.1实验一节目码流和传输码流实验 823.3.2实验二包识别码（PID）实验 843.3.3实验三视频编解码延时实验 863.3.4实验四视频帧结构实验 883.3.5实验五视频编码速率实验 903.3.6实验六图像子采样模式实验 923.3.7实验七GOP实验 943.3.8实验八图像格式实验 96第四章MPEG音频编码 984.1实验原理 984.1.1MPEG-1音频压缩编码 984.1.2MPEG-2音频压缩编码 1074.1.3MPEG-1、MPEG-2音频参数的比较 1094.1.4MPEG-2中的AAC编码 1104.2实验内容 1124.2.1实验一MPEG音频层实验1 1124.2.2实验二MPEG音频层实验2 114附录：波形说明 116JH8000DTV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时的实验装置。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,DVBSPI收发接口等模块组成。音频A/D模块板音频A/D模块板音频信源编码TS流的形成DVBSPITX模块传输信道DVBSPIRX模块TS流的解码视频信源解码音频信源解码D/AD/ATV监视器视频A/D模块板视频信源编码图1JH8000DTV系统框图各部分的组成及功能简述如下：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。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。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。DVBSPI收发接口模块：将MPEG-2的TS流按DVBSPI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DVBSPI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。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：512K15M（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。（3）音频编码参数设置模块（开环）设置MPEG音频编码层：Layer1orLayer2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、4/3D1、2/3D1、1/2D1、SIF、QSIF、SliceScreen可编程设置图像预处理滤波模式（5）视频AD/DA实验模块（闭环）亮度设置色度设置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第一章视频A/D、D/A实验视频A/D、D/A变换器是数字电视系统（图1-1）的重要组成部分。视频A/D、D/A变换器性能的好坏对整个数字电视系统重现图像质量有着非常重要的影响。因此，通过视频A/D、D/A实验，更好的掌握视频A/D、D/A的原理，技术参数，国际标准等就显的十分必要。下面分别介绍视频A/D、D/A变换器的工作原理，参数选择，国际标准，以及各实验的内容，要求，方法等。A/DA/D数字处理器D/A模拟信号 模拟信号图1-1数字设备基本系统组成1.1实验原理1.1.1视频A/D变换器A/D转换器的作用是把连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，示意图如图1.1.1所示。它主要包括取样、量化和编码三大部分。取样，是实现时间轴上的离散化；量化，是实现幅度轴上的离散化；编码，是实现把离散化了的数据用二进制码型表示，进而变为一系列的电脉冲。图1.1.1A1．分量编码中取样频率的选择分量编码是指对亮度信号（Y）和两个色差信号（R-Y）、（B-Y）分别进行取样、量化和编码。在分量编码中，由于不受色副载波的影响，而且与彩色电视制式关系不大，为了便于国际间节目的交换，建议取样频率应能兼容625行/50场和525行/60场两种扫描体制。根据取样定理，要求取样频率fs≥2fm，为了防止频谱混叠失真，应选择fs（2.2~2.7）fm，又为了实现正交取样结构，应满足fs为行频fH的整数倍。综合上述诸条要求，已知亮度信号的上限频率为5.5MHz~6MHz，取样频率可选为fs=2.2fm=12~13.2MHz。对于625行制式行频为fH=15.625MHz，对于525行制式行频为fH=15.734264KHz，为了满足兼容两种制式的要求，就在13.2MHz附近选定。两种制式行频最佳公倍数为13.5MHz。对625行制式，每行取样点数为：对于525行制式，每行取样点数为：对于两个色差信号（R-Y）和（B-Y），因为其上限频率均在2.8MHz以下，近似为亮度信号上限频率的一半，为了方便起见，色差信号的取样频率选为：fs(R-Y)=fs(B-Y)=fSY=6.75MHz对于625行制式，色差信号每行取样点数为864×=432，对于525行制式，则每行取样点数为858×=429。亮度信号和两个色差信号三者的取样频率比例关系为：fs(Y):fs(R-Y):fs(B–Y)=4:2:2故把这种选择取样频率方式称为4：2：2标准，这就是分量编码中取样频率的选择。2．量化量化是使幅度连续的抽样值进一步在幅度上离散化的过程。以便能用有限长度的码字来表示抽样点的幅度。量化可分为舍入量化和截尾量化。舍入量化即用四舍五入来处理被量化信号与预置量化级数电平之间的差值。截尾量化即把高于预置量化级数电平的尾数部分全部舍去。截尾量化误差比舍入量化误差大一倍，因此，一般只采用舍入量化而不采用截尾量化。由量化误差所产生的噪声称量化噪声。设图像信号的最大幅度为A，将它均匀量化成N级，量化级差为△A，有：A=N·△A，N=2n（以二进制表示）电视信号（单极性信号）的量化信噪比定义：量化信噪比=（n为量化比特数）用分贝表示：可以得出结论：量化比特数n每增加1bit，则信噪比上升6dB；反之，每下降1bit；信噪比降低6dB。信噪比与量化比特数n关系如表1.1.1所示。表1.1.1量化比特567891041dB47dB53dB59dB65dB71dB3．编码A/D转换器中的编码，是把代表特定量化电平等级的比较器的输出状态数据组合，变换成以n比特表示的二进制数码，即每一组二进制数码代表一个取样值的量化电平等级。如表1.1.2表1.1.24．视频A/DD/A的特点抽样频率高，fs=27MHz(对全信号编码)fs=13.5MHz(对分量信号编码)量化比特数高，n=8—10比特1.1.2视频D/A变换器模拟信号被数字化之后，送入数字设备进行处理、记录或传送。最后，当与其他模拟信号设备联结时，需要重新还原为模拟信号。用于把数字信号还原为模拟信号的设备、称为数/模转换器或D/A变换器图1.1.2数/模转换器方框图图1.1.2中表示出数/模转换器的简单方框图，主要有数字解码、内插低通滤和零阶保持补偿等三部分电路组成。数字解码是主要部分，其作用是把代表取样值的二进制数码还原为相应的量化电平脉冲。内插低通滤波器，用于把离散的脉冲转换为在时间轴上连续的模拟信号。由于内插滤纸不可能具有理想的门函数频率特性，又因编码时的取样脉冲也不可能是理想的冲击函数序列而是具有一定宽度的脉冲，这都会使恢复的模拟信号高频成分受到损失。因此，内插低通滤波器之后，又加入零阶保持补偿电路，用于提升模拟信号的高频成分，使输出信号更接近原来的模拟信号。视频D/A的特点运算精度高。运算速度快。1．电视信号数字化的国际标准分量电视信号的数字编码有利于国际间的电视节目交换。在1982年的CCIR第15次全会上通过了CCIR601号建议书，确定了能实现625行/50场和525行/60场兼容的分量编码4：2：2标准，以后又作了若干补充修正。数字分量视频标准，则是分别对三个信号（一个亮度信号和二个色差信号）进行取样和量化编码，如前所述,由于消除了色副载波影响，信号质量较高，也有利于制式间的兼容，但是设备复杂，造价高，而且码率也高。在数字分量信号中，亮度信号（Y）峰-峰幅值为700VPP，黑电平与消隐电平一致，同步电平为-300MV，同步信号仅加入亮度信号中；两个色差信号分别称为CR和CB，以0电平双向对称，其满幅度均为700MVPP。CR=0.713（ER-EY）CB=0.564（EB-EY）2．数字分量各信号的取样频率比例根据在前边已介绍过取样频率的选择原则，各信号取样频率之间应满足一个固定的比例。通常把3.375MHZ作为最低的基准频率，抽样比例有以下几种。图1.1.3亮度与色差信号取样点的分布图（1）4：2：2方式这是较常用的标准方式，其中亮度信号取样频率为3.375X4=13.5MHZ。（2）4：4：4方式这是一些高档级的演播室选用的高质量的取样标准，亮度信号和两个色差信号均采用3.375×4=13.5MHz，（3）4：1：1方式两个色差信号取样频率均为3.375×1=3.375MHz，这时的色差信号带宽在1.5MHz以下。在图1.1.3中表示了取样点的分布情况，图中×代表亮度取样点，而○代表色差CR和CB的取样点。3．数字分量4：2：2标准举例现以数字分量4：2：2为例说明如下，表1.1.3中给出了其标准参数。表1.1.34：2：2标准参数参数名称625行/50场525行/60场1、编码信号2、1行取样点数亮度信号（Y）色差信号（R-Y）、（B-Y）Y、R-Y、B-Y8644328584293、取样结构正交，行、场、帧重复，（R-Y）、（B-Y）样点同位，并与每行的亮度信号第奇数个（1、3、5…）样点同位。4、取样频率亮度信号每个色差信号13.5MHz6.75MHz5、量化方式亮度信号与色差信号均采用每样值8比特均匀量化6、一个有效行取样点数亮度信号每个色差信号7203607、模拟信号电平与量化等级之间关系亮度信号每个色差信号共220量化级，黑电平在每16级，白峰在235级共224量化级，零电平处在0~225的量化级中心，即128级8、数字有效行定义（Y）OH到有效行开始有效行期间有效行结束到同步前沿每一行范围132个样点/9.718μs720个样点/53.333μs12个样点/0.889μs864个样点/64μs122个样点/9.037μs720个样点/53.333μs16个样点/1.185μs858个样点/63.555μs4．量化范围的规定及码电平分配现以100/0/100/0彩条信号为例，说明数字分量信号对量化范围的规定。(1)亮度分量亮度分量的模拟信号电平与其相对应的数字信号样值（即量化电平）之间的关系如图1.1.4所示。图中示出了8比特量化和10比特量化两种情况下的对应样值，每个样值都分别以10进制数表示其量化级数（亦称量化电平或数字电平）。图1.1.4100%彩条中亮度信号之模拟电平与量化电平之间的关系在10比特量化系统中共有1024个数字电平（210个），用10进制数表示时，其数值范围从0到1023；用16进制数表示时，其数值范围从000到3FF。数字电平000~003和3FC~3FF为储备电平(reserve)或称保护电平,这两部分电平是不允许出现在数据流中的.其中000和3FF用于传送同步信息.模拟信号进行A/D变换时,其电平不允许超出A/D的基准电平范围,否则会发生限幅.产生非线性失真,所产生的谐波在抽样后会引起频谱混叠.因此,标准中规定了储备电平,即使模拟信号电平达到储备电平范围仍不会发生限幅,防止了混叠失真.但储备电平的数字不进入数据流.D/A后恢复的模拟信号也不会出现储备电平范围的信号.从004~3FB(10进制数4~1019)代表亮度信号的数字电平;040(10进制数64)为消隐的数字电平;3AC(10进制数为940)为白峰值的数字电平.标准规定的数字电平留有很小的余量:底部电平余量为004~040(10进制数为4~64),顶部电平余量为3AC~3FB(10进制数为940~1019).值得注意的是,数字分量方式对亮度信号中的同步部分不抽样.由于调整的偏差和漂移,通过滤波器和校正电路产生的过冲都会扩大模拟视频信号的动态范围,所以在消隐电平以下和峰值白电平以上都留有余量,以使余量范围内的信号不失真地进行数字传输.上下余量称为"Headroom"。用8比特量化时，其储备电平为0和255(16进制数为00和FF)。数字电平的余量范围为1~16和235~254(16进制数为01~EB~FE);1~254代表亮度信号数字电平.消隐数字电平定为16(16进制数为10),白峰值数字电平定为235(16进制数为FB).值得注意的是：8比特字的数字信号可以通过10比特字的数字设备和数字通路,只要在8比特的最低位后加两位0即可,在输出端再将两位0去掉,恢复8比特字数字信号.(2)色度分量应该注意到,色度信号是双级性的,而A/D变换器需要单级性信号,因此,将100%彩条的色度信号电平上移350mv,以适合A/D变换器的要求.图1.1.5（a）CB分量的模拟电平与量化电平之间的关系图1.1.5（b）CR分量的模拟电平与量化电平之间的关系图1.1.5(a)示出CB分量的模拟电平与8比特和10比特的量化电平之间的关系。图1.1.5(b)示出CR分量的模拟电平与8比特和10比特量化电平之间的关系。用10比特量化时，量化电平为：16进制数004~3FB（10进制数为4~1019），共1016级表示CB和CR信号。消隐（即零电平）的量化电平定为200（16进制数），模拟信号的最高正电平对应的数字定为3CA（10进制数为960），最低的负电平对应040（10进制数为64）。所规定的顶部电平余量为3CA~3FB（10进制数960~1019），底部电平余量为004~040（10进制数为4~64），其作用同亮度信号的电平余量。储备电平范围也同亮度信号。5．数字信号的传输接口数字信号的传送方式有两种，即并行传输和串行传输，各具有不同的特点，并适用于不同的场合。（1）数字信号的比特并行传输这种传输方式是每一个量化比特位固定用一条通路来传送，其码率低，误码率也低，设备简单，但是需要通路数量太多，只适用于距离点到点的数字信号的传送。在数字分量并行传输中，可以用亮度数据与色差数据分别传送，也可以把亮度与色差及其他辅助数据先进行时分复用，然后再进行并行传输，通常采用后者。4：2：2数字分量标准取样点的行场分配:现以4：2：2数字分量标准为例来说明行、场定时关系。在PAL制数字分量中，其亮度（Y）与两个色差（CR、CB）信号的样值分布如图1-4所示。可以看出，在水平垂直方向上都是对齐的，即为正交结构。第一行的第一个样点位置上存在有亮度（Y）和色差CR及CB共三个样值，而第二个样点位置上则只有亮度（Y），以后按此规律排列，即在Y的奇数位置有三个样值，而偶数位置只有Y一个值。第二行之后也均与第一行相同。图1.1.6每行亮度Y信号的样点数为：，编号从第0号到第863号。其中有效行样点数为720个，编号从第0号到第719号。数字消隐样点数为144个，编号从第720号到863号。其样值位置安排与同步的关系如图1.1.6所示。而在图1.1.7中，则表示出PAL制数字场与模拟场的关系。在模拟场中，每场均包括有半行，如PAL制625行/50场，奇数场与偶数场均为=312.5行。但在数字场中，为了避免处理半个数字行，故将奇偶两场的有效行数均取整数，定为288行。其差别设在场消隐区，如图中所示，第一场（奇数场）的场消隐期为有效行的24行，而第二场（偶数场）的场消隐期为有效行前的25行。图1.1.7PAL制数字场与模拟场的关系(2)数字亮度信号与色差信号的时分复用在数字分量情况下，有一路亮度信号和两路色差信号，如果各自单独并行传送则需要三条多芯电缆。为了简化设备通常先利用时分复用方法把三路信号归并为一路时序信号，然后用一条多芯电缆并行传送。对于4：2：2方式，525行/60场扫描标准和625行/50场扫描标准，其有效行的样点数都是一样的，即亮度信号为720个，色差信号为360个，每行共计1440，编号为0~1439，而消隐期间的样点数目，两种标准则不同，625行/50场标准为288个，编号为1440~1727，525行/60场，标准为276个，编号为1440~1715。以625行/50场标准（PAL制）的4：2：2数字分量信号为例，三路复用之后每行的样点在一行内的分配如图1-9所示。根据前图1-4的取样分布情况，每个有效行的第一个取样位置上有三个样值，安排顺序是CB→Y→CR，第二个取样位置上只有Y一个样值，第三个取样位置上安排顺序也是CB→Y→CR，以此类推，其余各行方式相同。由图1.1.8中可以看出，复用后的样值速率（字/秒）也明显提高了。复用前亮度信号的样值速率为：13.5兆字/秒。两个色差信号的样值速率均为：6.75兆字/秒，复用后的总样值速率为：13.5兆字/秒+6.75兆字/秒+6.75兆字/秒=27兆字/秒图1.1.8复用中的样值安排顺序图1.1.94：2：2格式时分复用并行输出方框图如果按10比特量化，则码率达到270Mb/s。在图1.1.9中表示了时分复用编码比特并行输出的电路方块图。输入的三路模拟分量信号E′Y、E′R、E′B，经过前置滤波器之后，分别送入A/D变换器，变为数字信号。然后分别以并行方式送入数字合成器，以27兆字/秒的速度和上述的顺序实现并行传输。图中的时钟信号，由亮度信号中产生，分别输入亮度与色差三个A/D转换器，以保证分量信号在时间上的一致性。(3)数字分量标准定时基准信号的形成在模拟视频信号中的行、场同步信号是十分重要的，用它来保证收发两端扫描的一致性。然而，它只代表起始的时刻，并无其他信息内容。如果能相应地设置每行的起止时刻标志，则除了数字有效行之外，每行消隐（包括行同步）的样点数据均可不传送。这段在625行/50场标准4：2：2格式复用之后有288个样点位置，可以用来传送其他辅助信息数据。数字分量标准规定，不传送行消隐期间的样值，而是在每个有效行数据开始之前，即每行的第一个样值（编号为0）之前安排4个样值数据，用于表示每个有效行的开始，称为SAV信号；并在每个有效行数据结束之后，即每个有效行的最后一个样值（编号为1439）之图1.1.10625/50标准分量时分复用及定时基准位置后也安排4个样值数据，用于表示每个有效行的结束，称为SAV信号。对于625行/50场扫描标准，SAV的样点位置是第1724号到1727号，EAV样点的位置是第1440号到1443号。在场消隐期间，SAV和EAV信号仍以同样格式传送。图1.1.10所示为625/50标准的数字分量时分复用及定时基准信号的插入位置。分别由4个10比特字节组成的SAV和EAV信号，用16进制组成一个特定的数据系列，用以下符号表示：3FF000000XYZ，前三个字节是一个固定的前缀。可以看出，每一个字节是10个比特1（即3FF），后面2个字节是20个比特0（即2个为0的10比特字）。这个特殊的比特组合符号，用来表示有效视频行的开始（SAV）或结束（EAV）。第4个字节XYZ同为一个可变内容的字节，它包含有场标志符号，垂直消隐状态，行消隐状态等信息。在表1.1.4中具体表示了这4个10比特字节的详细内容。可见，第1个字节为全1，第2、第3个字节为全0，但第4个字节XYZ的比特0位和1位规定为0，以便与8比特量化接口相兼容，第9位规定为1，第6、7、8位为可变二进制数，分别用H、V、F表示相应的信息，而其余的第2、3、4、5各经特位用于进行误码纠正。其中H、V、F的不同取值，代表信息如下：H为行消隐标志符，H=0表示为有效行开始（SAV）,H=1表示为有效行结束（EAV）V为垂直消隐标志符，V=0表示为有效场期间,V=1表示为场消隐期间F为场标志符，F=0表示为第一场（奇数场）,F=1表示为第二场（偶数场）表1-4中的P0、P1、P2、P3的值是可变的，它门的值取之于F、V和H的值，可对F、V和H的值进行两比特误差检测以及比特误码较正。P0、P1、P2、P3的值和F、V及H的值的关系如表1.1.5所示。表1.1.44：2：2定时基准信号bit3FF000000XYZ98765432101111111111000000000000000000001FVHP3P2P1P000表1.1.5P0、P1、P2、P3的值和F、V及H的值的关系在图1.1.11中表示出625/50扫描标准，XYZ的数据内容与图像时基的位置关系。EAVSAV(H=1)(H=2)第1行（V=1）行场消隐第23行（V=0）第一场（F=0）第1场有效视频数据奇第311行（V=1）第313场消隐第336行（V=0）第二场（F=1）第2场有效视频数据偶第624行（V=1）第625行图1.1.11625/50标准XYZ数据与图像时基位置关系1.2实验电路1.2.1实验电路总体框图实验电路由A/D变换器，可编程器件，D/A变换器组成。见图1.2.1A/D变换器TVP5147可编程器件A/D变换器TVP5147可编程器件MAX7128STC100-10D/A变换器SAA71211.2.1实验电路总体框图1.2.2视频A/D变换电路模块(1)A/D芯片视频ADC采用TVP5147芯片。TVP5147是10位高质量单片数字视频解码器，用于对NTSC/PAL/SECAM进行数字化和解码。TVP5147支持对分量YPbPr信号的A/D转换，同样能将NTSC，PAL，SECAM制式的composite或者s-video信号转换成分量YCbCr其包含了两个10bit30MSPS（兆采样每秒）的数模转换器。该芯片可用于数字视频的多种设备，如：DLP投影仪、数字电视、DVD录制设备LCD电视接及监视器、PVR、PC视频卡、视频捕捉/视频编缉、会议电视（2）TVP5147主要的功能模块包括：对微弱，混有噪声信号以及VCRtrickmodel的同步检测通过2-D5线自适应梳状滤波器和色度陷波滤波器实现Y/C分量分离两个10bit30MSPS（兆采样每秒）A/D转换器，具有对模拟信号预处理（自动增益控制）模拟视频输出亮度预处理色度预处理时钟/时序预处理以及待机模式输出格式选择I2c总线接口VBI数据预处理Macrovision防拷贝检测电路I/O端口3.3v耐压（3）芯片详细功能介绍：两个可编程增益控制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支持内嵌同步信号的模拟分量YPbPr视频格式10路模拟视频输入端口，支持多个视频源支持模拟视频输出输出格式可编程控制a.10Bit嵌入同步的符合ITU-RBT.656标准中4:2:2的YCbCrb.分离同步的10Bit4:2:2的YCbCrc.分离同步的20Bit4:2:2的YCbCrd.场消隐期内活动视频两倍采样rawVBI数据e. 场消隐期内VBI数据片断行同步，场同步输出，其位置，极性，宽度可编程，并可输出FID信号Composite和S-video视频信号处理 a.2-D5线自适应梳状滤波器以及色度陷波滤波器用来处理Composite视频信号 b.对输入视频格式自动检测（NTSC/PAL/SECAM）并切换 c.可编程控制亮度增益 d.色度瞬时提升 e.捕捉微弱，混有噪声，或者不稳定的信号 f.单颗14.31818Mhz标准晶振，满足所有标准需求（ITU-R.BT601和平方像素采样） g.电源同步/内同步像素采样时钟产生行，场同步信号输出 h.为下行的视频编码器同步提供同步锁相RTC通过Macrovision防拷贝检测认证1VBI数据处理I2c低功耗数字核心1.8v数字I/O端口3.3v待机模式下模拟核心1.8v/3.3v80管脚TQFP封装（4）实验系统装置视频A/D变换的具体电路图1.2.3实验系统装置A/D变换模块1.2.3视频D/A变换电路模块(1)D/A芯片D/A芯片选用飞利浦公司的数字视频编码集成电路SAA7121。该芯片广泛应用于VCD、DVD等影碟机中。SAA7121集成电路支持NTSC－M，PAL－B/G等电视制式，采用I²C控制方式，通过8位数据总线接收解压缩的视频数据。再由内置的编码器将数字亮度信号与色度信号同时编码成模拟的CVBS和S视频信号。主要由数据管理、编码器、输出接口、10bitD/A转换器、同步时钟和I²C总线接口等组成。SAA7121的功能框图如下图1.2.4所示：LLCLLCXTAL1XCLKI²C总线接口数据管理器同步时钟编码器输出接口D/A转换器RESTSDASCLSARCV1RCV2TTXRQXTAL0VDDA1VDDA2VDDA3I²C总线控制I²C总线控制I²C总线控制时钟和时序MP7到MP0TTXVSSD1VSSD2VSSD3VDD1VDD2VDD3RESRTC1SPAPI²C总线控制CVBSYCVSSA1VSSA2YCbCrYC1.2.4SAA7121的功能框图（2）芯片主要功能介绍:单块芯片3.3v(5v)供电数字PAL/NTSC编码器系统像素时钟13.5Mhz支持多种输入格式YCbCrEAV和SAV三个D/A转换器支持YC以及CVBS，两次10bit精度的过采样对子频带的实时控制减少色彩失真滤波器支持对宽屏信号的编码快速I2c总线可工作在主/从模式下可对行/场输入同步相位编程行同步输出可编程可控制同步信号上升沿和下降沿以及消隐信号QFP44封装（3）实验系统装置视频D/A变换的具体电路(图1.2.5)图1.2.51.2.4数字处理模块（可编程器件）（1）可编程器件芯片介绍可编程器件选用alteraMAX7128STC100-10。MAX7000系列基于altera第二代MAX架构，高密度，高性能。采用了先进的CMOS工艺制造，使得基于EEPROM的MAX7000系列能提供600到5000可用门电路。可编程器件芯片原理框图如下：图1.2.6（2）实验系统装置数字处理模块的具体电路(如下图)图1.2.71.3实验内容1.3.1实验一视频源的参数调整实验仪器1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台2．配置计算机一台实验目的调整图像的亮度、对比度、色饱和度、色调，观察图像的变化。实验步骤电源1电源3电源2总电源JH8000DTV数字电视实验装置电源1电源3电源2总电源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DVD信号源图1.3.11．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，见图1.3.1，注意：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，如下图（图1.3.2）。图1.3.2(1)选做实验：点击“进入”按钮进入主实验界面（图1.3.1-2）。图1.3.3选择“视频源的参数设置”实验项目，然后单击“进入”或者双击“视频源的参数设置”实验项目，进入具体实验面板。（图1.3.1-3）进入实验的基本设置：设置亮度值0-255 设置色饱和度值0-255 设置对比度值0-255 设置色调0-255图1.3.4（2）分别改变基本设置的亮度、对比度、色饱和度、色调各参数值，观察监视器图像的变化（3）选择“高级设置”按钮，分别改变高级的设置的相关参数：输入信号、电视制式、场信号模式、场信号标识以及行有效像素值，观察监视器图像的变化（4）选择视频源为“摄象机”，（可以将摄象机对准标准电视测试卡或对准层次丰富的图象），重复上述（2）、（3）步骤实验要求1．记录不同参数值时图像的变化，并分析结果。2．为什么色饱和度值128—255和0—128变化是相同的3．解释行有效像素值与图像水平宽度之间的对应关系1.3.2实验二亮色延时实验实验仪器1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台2．配置计算机一台3．数字存储示波器一台4．标准电视信号发生器一台实验目的观察亮色延时差对图像质量的影响实验步骤1．将计算机的串口1通过串口连接线与视频AD/DA模块的串行接口相连（视频AD/DA模块实验板上的串口通信模块U10）2．开启JH8000DTV数字电视实验系统装置总电源3．开启监视器的电源4．将标准电视信号发生器的VIDEO输出端接到视频AD/DA模块视频输入端口（左下，J13）5．开启视音频AD/DA模块的电源（即电源1，注：此时电源2、电源3必须处于关闭状态）6．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）选择“视频AD/DA实验”实验项目，然后单击进入或者双击“视频AD/DA实验”实验项目，进入具体实验面板。（2）进入实验的“高级设置”：图1.3.5（3）分别改变高级设置的关闭彩色和亮度延时，调整各参数值，观察监视器图像的变化（4）用示波器同时观测视频AD/DA模块的视频输入信号（J13）与视频输出信号（J14），分别记录两个信号中的亮色的延时与参数值的对应关系实验要求记录不同参数值时图像的变化，并分析结果。记录亮色延时的参数值与示波器测量值之间的对应关系并进行适当分析1.3.3实验三量化比特数对数字图像质量的影响实验仪器1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台2．配置计算机一台3．数字存储示波器一台4．标准电视信号发生器一台信号发生器信号发生器D/A计算机监视器示波器（数字）A/D数据处理图1.3.6二．实验目的改变量化比特数，观察各种情况下的图像质量及信号波形①只有高位②只有低位③只有奇数位（或偶数位）④只有Y信号掌握量化比特数对图像质量的影响。实验步骤1．将计算机的串口1通过串口连接线与视频AD/DA模块的串行接口相连（视频AD/DA模块实验板上的串口通信模块U10）2．开启JH8000DTV数字电视实验系统装置总电源3．开启监视器的电源4．将标准电视信号发生器的VIDEO输出端接到视频AD/DA模块视频输入端口（左下，J13）5．开启视频AD/DA模块的电源（即电源1，注：此时电源2、电源3必须处于关闭状态）6．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）选择“视频AD/DA实验”实验项目，然后单击进入或者双击“视频AD/DA实验”实验项目，进入具体实验面板。（2）进入实验的“高级设置”（3）将“关闭彩色”设置为“开启彩色”（4）将数据缓冲模块中的J57的最右端短路开关插入，如下图所示（只有高位）J57此时，监视器中显示高四位的图像，可以用示波器分别观测视频输入与视频输出信号的情况（5）将数据缓冲模块中的J57的右端短路开关插入，如下图所示（只有低位）J57此时，监视器中显示低四位的图像，可以用示波器分别观测视频输入与视频输出信号的情况（6）将数据缓冲模块中的J57的右端短路开关插入，如下图所示（只有奇数位）J57此时，监视器中显示奇数位的图像，可以用示波器分别观测视频输入与视频输出信号的情况（7）将数据缓冲模块中的J57的右端短路开关插入，如下图所示（只有偶数位）J57此时，监视器中显示偶数位的图像，可以用示波器分别观测视频输入与视频输出信号的情况8）将“关闭彩色”设置为“关闭彩色”并重复上述（4）--（7）实验步骤四．实验要求1．改变量化比特数，观察各种情况下的图像质量及信号波形①只有高位②只有低位③只有奇数位（或偶数位）④只有Y信号对上述视频输入以及视频输出信号波形进行分析，并讨论改变量化比特数对图像质量的影响1.3.4实验四视频A/D，D/A参数的观测实验仪器1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台2．配置计算机一台3．数字存储示波器一台4．标准电视信号发生器一台信号发生器信号发生器D/A计算机监视器示波器（数字）A/D数据处理图1.3.7实验目的观测各信号之间的时间关系，要求掌握电视信号的组成，信号各部分的时序关系及电视信号数字化的国际标准。a.观测模拟电视信号的行同步TPHS（J9），场同步TPVS（J10），奇偶场起始信号FID（J11）和参考时钟信号RTC（J12）之间的关系。b．观测数据时钟DATACLK和10Bit输出数据YC7与行同步HS之间的关系。三．实验步骤1．将计算机的串口1通过串口连接线与视频AD/DA模块的串行接口相连（视频AD/DA模块实验板上的串口通信模块U10）2．开启JH8000DTV数字电视实验系统装置总电源3．开启监视器的电源4．将标准电视信号发生器的VIDEO输出端接到视频AD/DA模块视频输入端口（左下，J13）5．开启视频AD/DA模块的电源（即电源1，注：此时电源2、电源3必须处于关闭状态）6．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）选择“视频AD/DA实验”实验项目，然后单击进入或者双击“视频AD/DA实验”实验项目，进入具体实验面板。（2）进入实验的“高级设置”（3）将“关闭彩色”设置为“开启彩色”（4）将数据缓冲模块中的J57的短路开关去除，如下图所示J57此时，监视器中显示正常图像，可以用示波器分别观测：a．行同步TPHS（J9）与视频输入信号（J13）b．场同步TPVS（J10）与行同步TPHS（J9）c．奇偶场起始信号FID（J11）与行同步TPHS（J9）d．奇偶场起始信号FID（J11）与参考时钟信号RTC（J12）（5）保持上述J57设置不变，用示波器观测行同步TPHS（J9）与视频10Bit输出数据中的YC7之间的关系四.实验要求记录各点的实际波形并与理论波形进行比较，并做适当解释1.3.5实验五数字电视的国际标准（ITU-601号建议）实验仪器1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台2．配置计算机一台实验目的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︰24︰1︰14︰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三．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︰24︰1︰14︰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四．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︰24︰1︰14︰4︰4观察图像质量及视频输出信号波形。第二章音频A/D，D/A实验2.1实验原理2.1.1音频信号取样频率的选择在电视系统中，声音与图像是同时传送的，所以实现数字化时还应当考虑对声音信号的数字化。声音信号的模/数转换也与图像信号模/数转换相似，包括取样、量化和编码。但由于声音信号的带宽、动态范围及信杂比的要求等与图像信号相比有很大的区别，所以声音信号的取样频率标准及量化电平数均与图像信号不同。另外，对于电视伴音，由于在与视频单通道舆时采用了解时分复用方式，在选择声音的取样频率参数时，还应考虑与图像信号的扫描行频、场频及取样频率的关系。音频信号取样频率的选择原则也是根据奈奎斯特取样定理，即取样频率fs≥2fm.音频信号的上限频率fm，演播室内的高保真音频信号取为20KHZ，传输用或普能音频信号则取为15KHZ。为了防止取样频谱混叠，取样前同样采用前置低通滤波器，把过高的频率及杂波滤除。考虑到低通滤波器的过渡特性，通常选取样频率为：fs=（2.1~2.5）fm在复合全电视信号直接编码方式中，为了满足声音与图像时分复用，应选择声音取样频率为行频的整数倍，早期当用磁带录像机来记录数字音频时，规定每场312.5行（625行/50场扫描标准）中，用294行记录数字音频数据，而且每行记3个样位，所以得出：294×3×50=44.1KHZ，成为音频取样频率标准。这也同时满足fs=（2.1~2.5）fm的要求，这里fm取为20KHZ。在分量编码方式中，亮度信号取样频率先为13.5KHZ，而且13.5KHZ=3×4.5KHZ，即与各种电视制式的行频成整倍数关系，可选音频取样频率为：fs=13.5KHZ÷3÷375×4=48KHZ也同样满足fs=（2.1~2.5）fm之条件。而且与32KHZ取样频率之间有简单的换算关系：48KHZ×2÷3=32KHZ2.1.2声音信号（双极性信号）量化信噪比设声音信号的最大幅度为A，它是从+A到-A范围内变化。对它均匀量化成N级，有：2A=N·△A，N=2n（以二进制表示）用分贝表示：2.1.3音频信号的量化比特数的确定由量化信噪比和比特数的关系，见表2.1.1。国际标准规定，音频信号量化比特数n=12~32比特。表2.1.1语言信号量化比特数与信噪比的关系N(bit)12141620243274dB86dB98dB122dB146dB194dB2.2实验电路2.2.1实验电路总体框图实验电路由A/D变换器，D/A变换器组成。见图2.2.1视频采样视频采样主时钟27M与视频同步锁相PLL1700音频A/DPCM1800ASCLK1.411M数据处理单元音频D/APCM1716控制单元PCRs232图2.2.1实验电路总体框图2.2.2音频AD系统模块电路简介（1）音频A/D模块电路PCM1800芯片简介PCM1800是单片低功耗数模转换器，单+5V电源供电。其采用了Δ-∑技术，带有64倍过采样，包含一个抽取滤波器，支持四种数据格式和主控和受控两种工作模式，采样频率可选为32kHz、44.4kHz和48kHz。采用CMOS工艺制造，广泛应用于消费类电子产品中。（2）PCM1800主要特性：双声道单片Δ-∑型20位ADC64倍过采样+抽取滤波器其通带波动范围0.05db阻带衰减-65db高性能总谐波失真+杂讯-88db信噪比可达95db动态范围95db内嵌高通滤波器具有PCM音频接口和四种数据格式，主控和受控两种模式采样频率可选为32kHz、44.4kHz和48kHz系统时钟可为256fs384fs或者512fs小型的24管脚ssop封装节省空间单+5v供电（3）PCM1800系统框图为（4）音频A/D模块电路（如下图）图2.2.22.2.3音频AD系统模块电路简介（1）音频D/A模块电路PCM1716芯片简介PCM1716能对24bit的音频数据进行96khz的采样，主要被用于中高档的音频应用。其采用了新研发的，增强多层次的Δ-∑调节器架构，因而提高了音频的动态性能并且减少了在实际应用的对抖动的敏感性。内嵌的数字滤波器工作在96khz采样速率的8倍过采样模式下。在特定的应用中，可以选择两种滚降模式，快速滚降和慢滚降。PCM1716适用于中高档的音频处理，比如CDDVD音频以及其他音乐器材。（2）PCM1716主要的特点有：增强多层次的Δ-∑数模转换器采样频率16KHZ~96Khz音频输入格式可选16，20，24bit高性能：总谐波失真+杂讯-96db信噪比可达106db动态范围106db8倍过采样滤波器其通带波动范围0.002db阻带衰减-82db慢滚降单+5v供电小型的24管脚ssop封装节省空间多种功能去预加重可静音反转输出相位（3）PCM1716系统框图图2.2.3（4）音频D/A模块电路图2.2.42.2.4数据处理与控制模块（1）功能描述数据处理单元：采用可编程器件MAX7128STC100-10，主要完成对音频A/D变换器PCM1800送来的立体声数据进行适当处理，并将处理后的数据送音频D/A变换器PCM1716。同时，该单元在单片机控制单元的作用下可以产生音频频率范围内的方波信号，该信号经可编程滤波器LTC1067的滤波处理形成标准的正弦波音频信号，再经过音频输出缓冲电路模块，得到用于音频AD/DA的测试信号。（2）数据处理单元电路图2.2.5（3）控制单元电路图2.2.62.3实验内容2.3.1实验一抽样频率及量化比特数对声音质量的影响实验仪器1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台2．配置计算机一台3．数字存储示波器一台实验目的1、掌握抽样频率对声音质量的影响抽样频率：（1）44.1KHZ （2）32KHZ （3）48KHZ2、改变量化比特数，评价声音质量，掌握量化比特数对声音质量的影响量化比特数：（1）16比特（2）20比特3、设置静音模式，听静音效果三．实验步骤1．将计算机的串口1通过串口连接线与音频AD/DA模块的串行接口相连（音频AD/DA模块实验板上的串口通信模块U18）2．开启JH8000DTV数字电视实验系统装置总电源3．开启DVD以及监视器的电源4．将音频输入模块左下方的J19设置在1_2位置（左端，此时右声道与DVD音频右声道相连）；若将J19设置在2_3位置，则此时右声道与系统自身的音频测试信号相连5．开启视音频AD/DA模块的电源（即电源1，注：此时电源2、电源3必须处于关闭状态）6．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）选择“音频A/DD/A实验”实验项目，然后单击进入或者双击“音频A/DD/A实验”实验标题，进入具体控制面板。（图2.3.1）。图2.3.1（2）分别调整控制面板抽样频率、量化比特数参数，比较声音质量a．选择采样频率44.1KHZ32KHZ48KHZ 改变后人耳不太容易分辨，可以通过示波器测量ALRCK的频率 观测是否是44.1KHZ32KHZ48KHZ b．选择量化比特数 16bit20bit（3）利用示波器同时观测音频左右时钟ALRCK（位于电源模块上方的测试模块，J32）和音频数据ADATA（位于电源模块上方的测试模块，J33），仔细观测20bit的数据波形和16bit的数据波形（4）静音模式进入静音模式，听静音效果。可以软件切换是否静音。四．实验要求观察并分析下列3种抽样频率对声音质量的影响抽样频率：（1）44.1KHZ （2）32KHZ （3）48KHZ2．改变量化比特数，评价声音质量，观察并分析下列2种量化比特数对声音质量的影响量化比特数：（1）16比特（2）20比特2.3.2实验二观测各种时钟数据及其相互关系实验仪器1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台2．配置计算机一台3．数字存储示波器一台4．函数信号发生器一台音频信号发生器音频信号发生器音频A/D、D/A监视器数字示波器，逻辑分析仪图2.3.2实验目的观测各种时钟数据及其相互关系ALRCK（左右声道取样时钟44.1KHz，32KHz，48KHz）BCK（比特时钟）ADATA（音频数据）ASCLK（系统时钟）BCK~ASCLKBCK~ALRCKALRCK~ADATA实验步骤1．将计算机的串口1通过串口连接线与音频AD/DA模块的串行接口相连（音频AD/DA模块实验板上的串口通信模块U18）2．开启JH8000DTV数字电视实验系统装置总电源3．开启DVD以及监视器的电源4．将音频输入模块左下方的J19设置在1_2位置（左端，此时右声道与DVD音频右声道相连）；若将J19设置在2_3位置，则此时右声道与系统自身的音频测试信号相连5．开启视音频AD/DA模块的电源（即电源1，注：此时电源2、电源3必须处于关闭状态）6．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）选择“音频A/DD/A实验”实验项目，然后单击进入或者双击“音频A/DD/A实验”实验标题，进入具体控制面板。（图2.3.3）。图2.3.3（2）分别调整控制面板抽样频率、量化比特数参数，比较声音质量a．选择采样频率44.1KHZ32KHZ48KHZ 改变后人耳不太容易分辨，可以通过示波器测量ALRCK的频率 观测是否是44.1KHZ32KHZ48KHZ b．选择量化比特数 16bit20bit（3）利用示波器观测:音频左右声道取样时钟ALRCK（位于电源模块上方的测试模块，J32）；比特时钟BCK（位于电源模块上方的测试模块，J31）；音频数据ADATA（位于电源模块上方的测试模块，J33）；系统时钟ASCLK（位于电源模块上方的测试模块，J30）；BCK~ASCLK；BCK~ALRCK；ALRCK~ADATAa.按图2.3.1-2,在不同的抽样频率下,记录各点的波形。b.按图2.3.1-2,在不同的量化比特下,记录各点的波形。实验要求观测音频采样频率与系统时钟（ASCLK）和比特时钟（BCK）之间的对应关系观测音频量化比特数与音频数据（ADATA）之间的对应关系以及与左右声道取样时钟（ALRCK）的相位关系第三章MPEG视频编码3.1实验原理3.1.1MPEG-2编解码系统MPEG-2标准可广泛用于数字电视（包括HDTV）及数字声音广播、数字图像与声音信号的传输及多媒体等领域。因而MPEG-2是十分重要的，也是非常成功的世界统一标准。MPEG-2标准共有3部分：第1部分是系统（Systems）部分（ISO/IECIS13818-1），第2部分是图像（Video）部分（ISO/IECIS13818-2），第3部分是声音（Audio）部分（ISO/IECIS13818-3）。1．系统部分系统部分涉及如何将一个或多个图像、声音及其它数据的基本码流组合成单一或多个码流使之便于储存和传输。它包括以下5种基本功能：（1）多个压缩码流解码时的同步；（2）多个压缩码流解码时的交织；（3）缓冲预置；（4）缓冲器的连续控制；（5）时间识别。系统编码规定这两种方式：节目码流（ProgramStream）和传送码流（TransportStream）。它们各自为不同应用而最佳化，即它们的标准所定的编码句法都是为实现图像和声音信息的同步解码和显示所必需和充分的，并且保证解码器中的已编码数据缓冲器不会上溢和下溢。在这些信息的编码中采用了有关已编码声音和图像数据的解码和显示的时间标记，以及有关数据流本身的传送的时间标记。两种码流都是打包多工方式。一个图像和声音基本码流的基本多工方法示于图3.1.1。压缩后的基本码流与系统的信息一起组合、打包，产生打包基本码流（PES--PacketisedElementaryStreams）。然后这些PES又组合形成节目码流或传送码流。图3.1.1MPEG－2系统层编码框图图3.1.2典型节目码流解码器节目码流类似于MPEG-1的系统多路复用方式。它由有共同时间基准的一个或多个PES组合而成，也可由多个有共同时间基准的声音和图像基本码流编码组成多节目码流。如同单一节目码流一样，所有的基本码流都能在同步情况下解码。节目码流用于相对无误的环境中，适合支持节目信息的软件处理的应用，以及适用于CD-ROM上的多媒体应用。节目码流包是可变长的，相对较长。图3.1.2是一个典型节目码流解码器。在此解码器中，已多工编码的一路和多路声音/图像码流是被假定存储在数字储存媒体（DSM-DigitalStorageMedium）上。媒体特殊记录格式要求有相应媒体特殊解码器（MSD-MediumSpecificDecoder），这都不是标准规定的，但要求MSD能产生MPEG-2节目码流。另外，在全系统中还有时间信息流用于各个环节。图3.1.3是节目码流的组成。各部分的功能详见ISO/IEC13818-1。传送码流是由带一个或多个独立时基的一个或多个节目组合而成的一个码流。传送码流设计用于有误码的环境，例如在有损耗或噪声的媒体中储存或传输。传送码流的包长是固定的，为188字节。2．对传送码流可以进行以下操作：（1）恢复传送码流中一个节目的编码数据，并解码。（2）把含有多个节目的传送码流转换成一个含有单一节目的传送码流。（3）把多节目传送码流先分工，然后转换成节目码流。（4）由一个或多个传送码流取出一个或多个节目的传送包，并在输出端产生不同的传送码流。（5）把一个节目码流转换成传送码流，使其能通过有损耗的环境，然后将其恢复成原来的节目码流。传送码流的组成示于图3.1.4。各部分详细构成和功能在ISO/IEC13818-1中都有规定。图3.1.3MPEG-2节目码流的组成图3.1.4PID码是英文PacketIdentifier的简称，是包识别码的意思。电视信号用MPEG-2标准压缩成PES包,再将PES包转换成长度为188字节的传送包(TP)，它代表每帧画面的信息量。在188