高清晰度电视编码器测试系统和子图划分单元的研究与设计

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数字电视是指将模拟电视信号转换成数字信号,以数字形式进行压缩、处理、存储,并采用数字调制方式进行传输的系统。数字电视可以解决模拟电视系统所不能克服的缺陷:如存储困难、噪声积累、亮色互扰等,并且具有保密性能好、抗干扰能力强等优点。因此,数字电视具有强大的生命力和光明的前景,数字电视将会大大丰富人们的生活,并最终取代模拟电视。 高清晰度电视(HDTV)是数字电视技术的一个重要的发展方向,而高清晰度电视编码器是数字电视系统实现的一个关键设备。目前的高清晰度电视编码器都采用了MPEG—2作为视频压缩标准。 本文对高清晰度电视编码器的子图划分单元和高清晰度电视编码器测试系统进行了研究,这些研究成果已经成功地用于我国第三期高清晰度电视编码器的研制和开发过程中。 本文的第一部分介绍了高清晰度电视,以及视频压缩的基本原理,并简要介绍了常用的视频压缩方法和主要的视频压缩标准。同时,也介绍了本文的主要内容和作者在硕士期间的主要工作。 在本文的第二部分首先对子图划分的可行性和子图划分的方法进行了深入地研究,指出在目前的实际条件下,将HDTV图像划分为几个区块,采用并行处理实现高清晰度电视编码器是一个比较好的方法;在论证各种子图划分方法的基础上提出了新的水平划分的实现方案,该方案已成功地实现并用于我国第三期高清晰度电视编码器;与以前的水平划分方案相比,本方案提出的输入帧同步监测机制使得编码器的鲁棒性大大提高。然后,介绍了我国高清晰度电视编码器第三期的概况和各模块的功能框图,分析了如何对各个模块进行有效地测试,并在PC机上以虚拟仪器的方式实现高清晰度电视测试系统:发送和接收部分基于PCI总线开发,用软件产生信号源并分析接收数据的方案。与以前的测试方案相比,本方案有两个特点:良好的逻辑设计使得系统的稳定性大为提高;发送时钟产生模块采用DDS设计,使得发送时钟在DC-10MHz范围内1Hz可调。 本文的第三部分详细讨论了高清晰度电视编码器的子图划分单元实现方案;介绍了子图划分单元总体框图,并详细讨论了子图划分的输入、输出接口,SMPTE274M数据流的同步和解包电路,以及子图的划分电路;最后,给出了子图划分单元的试验结果。 本文的第四部分主要介绍了高清晰度电视测试系统的硬件部分的方案设计及实现,详细介绍了PCI总线控制模块,着重介绍了如何控制对外部FIFO和PCI控制器的内部FIFO的读写;并且介绍了DDS电路的设计,DDS电路使得高清晰度电视测试系统的发送时钟在DC-10MHz之间1Hz可调,能够用于不同发送数据速率的要求;在本章的最后,介绍了高清晰度电视测试系统在高清晰度电视编码器和其它数字电路系统中的应用。 在本论文的设计过程中,作者主要从事了以下几方面具有创新性的工作: 1.对子图划分的可行性和子图划分的方法进行了深入地研究,提出并实现了新的水平划分的实现方案; 2.设计实现了子图划分单元,提出了帧同步检测机制,使得系统不会因为同步漂移或同步错误而死锁; 3.提出了新的高清晰度电视编码器测试系统的硬件实现方案,设计的DDS电路使得发送时钟连续可调。
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