1、1JH8000DTV 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
2、.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 542第三
3、章 MPEG 视频编码 .573.1 实验原理 .573.1.1 MPEG-2 编解码系统 573.1.2 MPEG-2 压缩编码模块 623.2 实验电路 .713.2.1 MPEG 编码模块电路 713.2.2 MPEG 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
4、格式实验 96第四章 MPEG 音频编码 .984.1 实验原理 .984.1.1 MPEG-1 音频压缩编码 .984.1.2 MPEG-2 音频压缩编码 1074.1.3 MPEG-1、MPEG-2 音频参数的比较 1094.1.4 MPEG-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 1163JH8000DTV 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，
5、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,DVB SPI 收发接口等模块组成。图1 为JH8000系统原理框图：图1 JH8000DTV系统框图各部分的组成及功能简述如下：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。音频 A/D 模块板 音频信源编码TS 流的形成 DVB SPI TX 模块传输信道DVB SPI RX 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
6、A/D 模块板 视频信源编码42） 视音频信源编码、解码模块：按国际上MPEG1、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
7、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
8、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5 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：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
9、：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：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、SliceScreen6
10、 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7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
11、择，国际标准，以及各实验的内容，要求，方法等。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 1.1.1 A/D 转换器示意图1分量编码中取样频率的选择A/D 数字处理器 D/A8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
12、，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 fs2 fm，为了防止频谱混叠失真，应选择fs（2.22.7） 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 5.5MHz6 MHz，取样频率可选为 fs=2.2fm=1213.2 MHz。对于 625 行制式行频为 fH=15.625 MHz，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 13.2M
13、Hz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：864625.13KHzM对于 525 行制式，每行取样点数为：573426.15Kz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=6.75MHz21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。21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) :
14、 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9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=NA，N=2 n （以二进制表示）电视信号（单极性信号）
15、的量化信噪比定义：量化信噪比= （n 为量化比特数） 23PqsNrm信 号 峰 峰 值噪 声 均 方 根 值用分贝表示： nndBsmrNSqP 68.10log0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 5 6 7 8 9 10dBsmrNSqP41dB 47 dB 53dB 59dB 65dB 71dB3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
16、个取样值的量化电平等级。如表 1.1.2。在接受端解码时，从这个数码（或称数据）中重新恢复出原模拟信号电平。表 1.1.2104视频 A/D D/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=810 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
17、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。111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
18、 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
19、（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。12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 3.3754=13.5MHz，（3）4：1：1 方式两个色差信号取样频率均为 3.3751=3.375MHz，这时的色差信号带宽在 1.
20、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 C R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 1.1.3 4：2：2 标准参数参数名称 625 行/50 场 525 行/60 场Y、R-Y、B-Y1、编码信号2、1 行取样点数亮度信号（Y）色差信号（R-Y） 、 （B-Y）8644328584293、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。134、取样频率亮度信号每个色差信号13.5
21、MHz6.75MHz5、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 0225 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/9.718s720 个样点/53.333s12 个样点/0.889s864 个样点/64s122 个样点/9.037s720 个样点/53.333s16 个样点/1.185s858 个
22、样点/63.555s4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） 。14图 1.1.4 100%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
23、围从 000到 3FF。数字电平 000003 和 3FC3FF 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 0043FB(10 进制数 41019)代表亮度信号的数字电平;040(10 进制数64)
24、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 004040(10 进制数为 464),顶部电平余量为 3AC3FB(10 进制数为 9401019).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 116
25、和 235254(16 进制数为 01EBFE);1254 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.15图 1.1.5（a）C B分量的模拟电平与量化电平之间的关系图 1.1.5（
26、b）C R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 0043FB（10 进制数为41019） ，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（1016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 3CA3FB（10 进制数 9
27、601019） ，底部电平余量为 004040（10进制数为 464） ，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
28、 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（C R、C B）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。17图 1.1.6 PAL 制 4：2：2 样点位置与行同步之间关系每行亮度 Y 信号的样点数为： ，编号从第 0 号到第个8641562.3HzMfs863 号。其中有效行样点数为 720
29、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。18图 1.1.7 PAL 制数字场与模拟场的关系(2)数
30、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 01439，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 14401727，525 行/60 场，标准为 276 个，编号为 14401715。以 625 行/5
31、0 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 CBYC R，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 CBYC R，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19图 1.
32、1.8 复用中的样值安排顺序图 1.1.9 4：2：2 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20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
33、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 1.1.10 625/50 标准分量时分复用及定时基准位置后也安排 4 个样值数
34、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21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：3FF 000 000 XYZ，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
35、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、
36、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 1.1.4 4：2：2 定时基准信号bit 3FF 000 000 XYZ98711
37、10000001FV226543210111111100000000000000HP3P2P1P000表 1.1.5 P0、P1、P2、P3 的值和 F、V 及 H 的值的关系23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。EAV SAV(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 1.1.11 625/50 标准 XYZ 数据
38、与图像时基位置关系241.2 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 1.2.11.2.1 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 10bit 30MSPS（兆
39、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：A/D 变换器TVP5147可编程器件MAX7128STC100-10D/A 变换器SAA712125对微弱，混有噪声信号以及 VCR trick model 的同步检测 通过 2-D 5 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 10bit 30MSPS （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/
40、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-R BT.656 标准 中 4:2:2 的
41、YCbCrb. 分离同步的 10Bit 4:2:2 的 YCbCrc. 分离同步的 20Bit 4:2:2 的 YCbCrd. 场消隐期内活动视频两倍采样 raw VBI 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26FID 信号 Composite 和 S-video 视频信号处理a. 2-D 5 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 14.31
42、818 Mhz 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 总线接口 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/3.3v 80 管脚 TQFP 封装27（4）实验系统装置视频 A/D 变换的具体电路28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
43、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 NTSCM，PALB/G 等电视制式，采用 IC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、10bit D/A 转换器、同步时钟和 IC 总线接口等组成。SAA7121 的功能框图如下图 1.2.4 所示：C10.1uITU656_D8R1275ITU656_D9CVBS_INPUTR212.2KC20.1u1234J1VI1C30.1uC40.1uC50.1uFIDOC
44、60.1uC70.1uC80.1uC90.1uR202.2KR1175CVBS_INPUTR1075R975L6IMAX 2A5147/XTAL2R875L7IMAX 2AITU656_D45147/XTAL1R775ITU656_D5ITU656_D3R675ITU656_D6ITU656_D25147/XTAL2R475V1.8BITU656_D7ITU656_D15147/XTAL1R375R171M VSOITU656_D0HSODATACLKV3.3AR110KV1.8BGNDRTCO5147/XTAL2V3.3B5147RST5147/XTAL1SDAR210KV1.8AVI_1_
45、B1 VI_1_C2CH1_A33GND3CH1_A33VDD4CH2_A33VDD5CH2_A33GND6VI_2_A7 VI_2_B8 VI_2_C9CH2_A18GND10CH2_A18VDD11A18VDD_REF12A18GND_REF13NC14 NC15VI_3_A16 VI_3_B17 VI_3_C18NC19 NC20 NC21NC22VI_4A23A18GND24A18VDD25AGND26DGND27SCL28 SDA29INTREQ 30DVDD31DGND32PWDN33 RESETB34FS 35AVID36GLCO/I2CA37IOVDD38IOGND39DATA
46、CLK40DVDD41DGND42Y_9 43Y_8 44Y_7 45Y_6 46Y_5 47IOVDD48IOGND49Y_4 50Y_3 51Y_2 52Y_1 53Y_0 54DVDD55DGND56C_9 57C_8 58C_7 59C_6 60IOVDD61IOGND62C_5 63C_4 64C_3 65C_2 66DVDD67DGND68C_1 69C_0 70FID 71HS/CS 72VS/VBLK 73XTAL174 XTAL275PLL_A18VDD76PLL_A18GND77CH1_A18VDD78CH1_A18GND79VI_1_A80TVP5147U1TVP5147
47、TP80SCLVin3ADJ1+Vout 2U6LM317TSCLVCCC3033PV3.3SDAR18240C3133PR164.7KR19100Y214.31818MR54.7KC2830PV1.8AC2730P291.2.4 SAA7121 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 YCbCr EAV 和 SAV 三个 D/A 转换器 支持 Y C 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
48、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 LLCXTAL1XCLKIC 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REST SDA SCL SA RCV1 RCV2TTXRQ XTAL0 VDDA1VDDA2VDDA3IC 总线控制IC 总线控制IC 总线控制时钟和时序MP7到 MP0TTXVSSD1 VSSD2 VSSD3VDD1VDD2VDD3RES RTC1 SP APIC 总线控制CVBSY CVSSA1VSSA2YCbCrYC30（3）实验系统装置视频 D/A 变换的具体电路(图 1.
49、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 altera MAX7128STC100-10。 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：SAA7121MP115 MP214MP313 MP412MP511 MP610MP79MP016LLC4 Vssd15Vssd218Vssd338Vssa132Vssa233Vdda125Vdda228Vdda331Vdda436Vddd16Vddd217Vddd339res.1res.20res.22res.23res.26res.29/
