王肃实验报告.docx

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王肃实验报告

实验报告

课程名称数字电视技术基础

实验项目视频A/D、D/A实验及MPEG视频编码

专业电子信息工程班级

姓名学号

指导教师王肃实验成绩

2012年5月

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

【实验框图】

【实验步骤】

数字电视实验装置面板

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开关

3．开启信号源DVD以及监视器的电源

4．开启编解码模块的电源开关（即开关2、开关3，注意：

此时开关1必须处于关闭状态）

5.开启功能转换开关2（此时已应能看到监视器上的画面）

6.打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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实验欢迎界面

（1）选做实验：

点击“进入”按钮进入主实验界面

选择“视频源参数设置”实验项目，然后单击“进入”或者双击“视频源参数设置”实验项目，进入具体实验面板。

进入实验的基本设置：

设置亮度值------------0-255

设置色饱和度值------0-255

设置色调----------0-255

设置对比度值---------0-255

视频源参数设置界面

（2）分别改变基本设置的亮度、色度（色饱和度）、色调、对比度各参数值，如亮度设置为64、96、160、192等；色度设置为0、16、32、64、127、128、160、192、224、255等；色调设置为0、16、32、64、80、96、128、160、192、208、224、255等（本实验中以两个颜色（红、蓝）来进行参数设置，观察图像颜色的变化。

）；对比度设置为0、16、32、64、128、160、240、255等；观察监视器图像的变化（通过此实验可以验证彩色锥形图，使学生加深对彩色三要素的认识）；

（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．进一步理解亮度、色度、饱和度、对比度等概念的含义

（1）亮度：

亮度是人对光的强度的感受。

（2）色度：

颜色的色调和色饱和度。

（3）色调：

颜色的类别。

（4）对比度：

一幅图像中明暗区域最亮的白和最暗的黑之间不同亮度层级的测量，差异范围越大代表对比越大，差异范围越小代表对比越小。

由实验可得：

结论1：

亮度影响图像的明暗

结论2：

影响图像颜色的鲜艳与灰暗

结论3：

影响图像的偏蓝或者偏红，偏暖或者偏冷

结论4：

影响图像的亮暗反差

2.仔细观察并记录不同参数值时图像的细微变化，分析结果

3．分析为什么色饱和度值128—255和0—128变化是相同的

答：

因为色调是双极性信号，也是对称于128的。

4．解释行有效像素值与图像水平宽度之间的对应关系

答：

当水平宽度越宽,行有效像素越多。

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

【实验框图】

【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．开启功能转换开关1

7．打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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”，信号源采用信号发生器彩条信号：

（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；改用静止图像重新观察图像变化；（4）采用彩条和静止图像，分别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】

1.记录不同信号源时改变不同参数值的图像变化，并分析结果；

亮度参数

对比度

饱和度

色调

彩色

省电模式

亮度信号延时

现象

128

128

128

0

关

正常模式

0

没有彩色

128

128

128

0

开

正常模式

0

正常

128

128

128

0

开

省电模式

0

无输入信号

128

128

128

0

开

正常模式

5

图像右移

128

128

128

0

开

正常模式

10

图像左移

2.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；

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

【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。

【实验框图】

【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．开启功能转换开关1

7．打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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

【实验结果】

a．行同步TPHS（J9）与视频输入信号（J13）波形

从图形上看，行同步信号和视频输入信号波形是一一对应的，即每个行同步信号都可找到与之相对应的视频输入信号中行同步头。

同时，每个行同步信号与之对应的视频输入信号中的行同步头都有固定的延时。

f=10.11KHZ

b．场同步TPVS（J10）与行同步TPHS（J9）

从图形上看，场同步与行同步信号的对应关系很固定。

观察场消隐对应几个行周期时可以数到12.5个。

f=105HZ

c．奇偶场起始信号FID（J11）与行同步TPHS（J9）

J11:

f=628.0HZ

J9:

f=25.0HZ

d．奇偶场起始信号FID（J11）与参考时钟信号RTC（J12）

J11:

f=2.56GHZ

J12:

f=338.38KHZ

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

【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。

【实验框图】

【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开启功能转换开关1

7．打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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”，信号源采用源光盘中的静止图像；（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，用示波器分别观测：

a．行同步TPHS（J9）与视频输入信号（J13）波形，注意寻找二者有共同规律之处；

b．场同步TPVS（J10）与行同步TPHS（J9）；注意观察场消隐对应几个行周期？

c．奇偶场起始信号FID（J11）与行同步TPHS（J9）；注意测试到的频率各是多少？

d．奇偶场起始信号FID（J11）与参考时钟信号RTC（J12）；注意测试到的频率各是多少？

【实验要求】

记录各点的实际波形与频率并与理论波形与频率进行比较，并做适当解释。

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︰2；4︰1︰1；4︰2︰0；4︰1︰0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。

【实验框图】

【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．开启功能转换开关2

6．打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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︰2︰0；4︰1︰0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观察图像质量及其模拟信号波形。

【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︰2︰0；4︰1︰0观察图像质量及视频输出信号波形。

实验六节目码流和传输码流实验

【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

【实验目的】

1．了解MPEG-2系统层编码基本作用

2．熟悉节目码流和传输码流的基本作用和二者的区别

【实验框图】

【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开关；

3．开启信号源DVD以及监视器的电源，播放DVD（产生实验用视音频信号。

在监视器上观察播放的电视画面，并收听其伴音）；

4．开启编解码模块的电源开关（即开关2、开关3，见图1.3.1，注意：

此时开关1必须处于关闭状态）；

5.开启功能转换开关2（此时已应能看到监视器上的画面）

6.打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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，选择“视音频编码制式设置”如下图（图3.3.1）。

（1）将系统模式设置为“MPEG2”,编码模式设置为“MPEG2TS”，GOP模式设置为“IPPPPPPPP”，编码速率设置为“8”。

此时视频编码器工作在MPEG-2编码，传输码流模式，观察电视监视器上的画面有何变化。

（2）将编码模式设置为“MPEG2PS”，其它设置不变。

视频编码器工作在MPEG-2编码，节目码流模式，观察电视监视器上的画面有何变化。

【实验要求】

根据所学知识，对上述观察到的现象做出解释。

分析节目码流和传输码流这两种模式的基本作用，它们对画面质量有无影响。

答：

1）节目码流是用来传输和保存一个节目的编码数据或其它数据，它是将一个或几个具有公共时间基准的PES组合成单一的码流。

2）传输码流实在信号传输过程中的音视频文件在单位时间内使用的数据流量等信息组合或复用为一单个数据码流。

3）它们对画面质量有影响。

3.3.2实验二包识别码（PID）实验

一．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

二．实验目的

1．掌握传输码流PID的作用

2．了解MPEG-2编解码器上相关信号的基本特点

三．实验框图（同上）

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开关；

3．开启信号源DVD以及监视器的电源，播放DVD（产生实验用视音频信号。

在监视器上观察播放的电视画面，并收听其伴音）；

4．开启编解码模块的电源开关（即开关2、开关3，见图1.3.1，注意：

此时开关1必须处于关闭状态）；

5.开启功能转换开关2（此时已应能看到监视器上的画面）

6.打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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，选择“视音频编码制式设置”如下图（图3.3.2）。

图3.3.2

选择“高级设置”。

（1）修改视频PID设置

PID设置说明：

在系统中PID的取值为2~255，可在2~255之间任选一个整数值

Video_PID：

视频PID，设置（2-255）

Audio_PID：

音频PID，设置（2-255）

下面进行PID的修改。

将Video_PID的值改为187，其它选项不变，点击“确定”按钮。

此操作是通过控制软件将编码器的视频PID设为187，观察监视器上的电视信号有何变化。

（2）重新搜索视频PID

按解码板上的K5按键（系统搜索按健），进行解码视频和音频码流自动搜索。

观察监视器上显示的电视画面有何变化。

（3）修改音频PID设置

将Audio_PID的值改为96，其它选项不变，点击“确定”按钮。

此操作是通过控制软件将编码器的音频PID设为96，检察监视器的音频输出有何变化。

（4）重新搜索音频PID

按解码板上的K5按键，进行解码视频和音频码流自动搜索。

检察监视器的音频输出有何变化。

（5）任意修改视频和音频PID

任意修改视频和音频的PID值，注意Video_PID和Audio_PID的值必须在2~225的范围内。

观察监视器上的视音频输出有何变化；然后按解码板上的K5按键，进行解码视、音频码流自动搜索，观察监视器的视、音频输出有何变化

五实验要求

进一步认识并说明包识别码PID的作用。

3.3.3实验三视频编解码延时实验

一.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

二.实验目的

1．熟悉MPEG编解码延时的特点

2．掌握测量视频编解码延时的基本方法

（实验框图同实验一）

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开关；

3．开启信号源DVD以及监视器的电源，播放DVD（产生实验用视音频信号）在监视器上观察播放的电视画面，并收听其伴音；

4．开启编解码模块的电源开关（即开关2、开关3，见图1.3.1，注意：

此时开关1必须处于关闭状态）；

5.开启功能转换开关2（此时已应能看到监视器上的画面）

6.打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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，选择“视音频编码制式设置”选择“基本设置”，如下图（图3.3.3）。

图3.3.3

（1）将系统模式设置为“MPEG2”,编码模式设置为“MPEG2TS”，GOP模式设置为“IIIIIIIII”，编码速率设置为“8”。

此时视频编码器工作在MPEG-2编码，传输码流模式。

使用双踪示波器的两个测量通道同时测量视频编码器的模拟视频输入信号和视频解码器的模拟视频输出信号，然后找到这两路视频信号的场同步信号，比较二者在时间上的差异，并在示波器上读出二者的时延差，记录时延差值。

由图得，时延差值为12*5us=60us

（2）将“视频源选择”选项设置为摄像机，在镜头前挥动自己的手，同时观察监视器的视频输出，体会实时传输时，编解码延时对画面的影响。

四.实验要求

1．分析视频编解码器的输入和输出产生时延差的原因。

答：

2．如果要减小视频编解码延时，尽可能地实现视频信号实时传输，可采取什么方法？

3.3.4实验四视频帧结构实验

一实验仪器

1．JH8000DTV数字电视实验系统装置一台

2．配置计算机一台

二实验目的

1．熟悉数字电视图像压缩编码的基本原理

2．熟悉I、P、B帧的基本压缩原理及压缩算法对实时图像压缩编码的作用

3．熟悉MPEG视频帧的结构的基本作用

4．掌握MPEG视频帧结构的配置方法和目的

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开关；

3．开启信号源DVD以及监视器的电源，播放DVD，产生实验用慢速率、快速率视音频信号。

在监视器上观察播放的电视画面，并收听其伴音；

4．开启编解码模块的电源开关（即开关2、开关3，见图1.3.1，注意：

此时开关1必须处于关闭状态）；

5.开启功能转换开关2（此时已应能看到监视器上的画面）

6.打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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，选择“视音频编码制式设置”选择“基本设置”，如下图（图3.3.4）。

图3.3.4

（1）将系统模式设置为“MPEG2”,编码模式设置为“MPEG2TS”，GOP模式设置为“IPPPPPPPP”，编码速率设置为“8”。

此时视频编码器工作在MPEG-2编码，传输码流模式；GOP模式为“IPPPPPPPP”，视频编码层算法中只采用I帧和P帧算法，而无B帧算法，观察并记录电视监视器上的画面质量和编解码延时。

（2）将GOP模式分别设置为IIIIIIIII，IBIPBPBPB，IBBPBBPBB模式，观察并记录电视监视器上的画面质量和编解码延时。

由图得，时延差值为5*5us=25us

由图得，时延差值为11*5us=55us

由图得，时延差值为10*5us=50us

由图得，时延差值为4*5us=20us

四实验要求

1．分析并比较在不同GOP模式下电视画面质量为何不同。

2．分析并比较在不同GOP模式下编解码延时为何不同，根据所掌握的知识，写出你所知道的影响编解码延时的各种因素。

3.3.5实验五视频编码速率实验

五.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

六.实验目的

1．了解可变速率图像编码。

2．熟悉MPEG编码速率对图像质量和延时的影响

七.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开关；

3．开启信号源DVD以及监视器的电源，播放DVD，产生实验用慢速率、快速率视音频信号。

在监视器上观察播放的电视画面，并收听其伴音；

4．开启编解码模块的电源开关（即开关2、开关3，见图1.3.1，注意：

此时开关1必须处于关闭状态）；

5.开启功能转换开关2（此时已应能看到监视器上的画面）

6.打开计算机并启动系统实验软件：

双击桌面上的JH8000DTV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，选择“视音频编码制式设置”选择“基本设置”，如下图（图3.3.5）。

图3.3.5

（1）将系统模式设置为“MPEG2”,编码模式设置为“MPEG2TS”，GOP模式设置为“IPPPPPPPP”，编码速率设置为“8”。

此时视频编码器工作在MPEG-2编码，传输码流模式，观察并记录监视器上的视频画面和伴音。

（2）修改编码速率

系统支持的编码速率为：

n×256Kbps（n为从2到57的正整数），分别取n为2、20、40作为系统编码速率项的设置值，观察并记录监视器上的视频画面和伴音有何变化、记录图像编解码延时。

八.实验要求

1．分析说明当编码速率从低到高变化的过程中，图像和伴音的质量是如何变化的，并说明其原因。

2．分析说明当编码速率从低到高变化的过程中，图像编解码延时有无变化，分析其原因。

指导教师签字：

年月日