數(shù)字電視系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)分析(第五章)第一頁，共37頁。設(shè)置系統(tǒng)模式設(shè)置編碼模式設(shè)置GOP模式設(shè)置碼率速率現(xiàn)象mpeg2MPEG2TSIPPPPPPPP8默認(rèn)，無變化

mpeg2MPEG2PSIPPPPPPPP8圖像被

擠壓成一半，監(jiān)視器無信號(hào)第二頁，共37頁。分析：節(jié)目碼流：是由共同時(shí)間基準(zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)PES流組合而成，也可由多個(gè)由共同時(shí)間的聲音和圖像基本碼流編碼組成多節(jié)目碼流。包長不定，應(yīng)用于相對(duì)無誤的環(huán)境中。傳送碼流：由帶一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立時(shí)基的一個(gè)或多個(gè)節(jié)目組合而成的一個(gè)定長碼流。應(yīng)用于有無碼的環(huán)境。在本實(shí)驗(yàn)中，因PS流包長不定，只應(yīng)用于相對(duì)無誤的環(huán)境中。而本實(shí)驗(yàn)環(huán)境達(dá)不到演播室水平，故無法傳輸。第三頁，共37頁。實(shí)驗(yàn)二、包識(shí)別碼一、實(shí)驗(yàn)儀器（略）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)步驟略四分析1修改視頻PID設(shè)置第四頁，共37頁。PID設(shè)置說明：在系統(tǒng)中PID的取值為2~255，可在2~255之間任選一個(gè)整數(shù)值

Video_PID：視頻PID，設(shè)置(2-255) Audio_PID：音頻PID，設(shè)置(2-255)下面進(jìn)行PID的修改：1將Video_PID的值改為187，其它選項(xiàng)不變，點(diǎn)擊“確定”按鈕。此操作是通過控制軟件將編碼器的視頻PID設(shè)為187，此時(shí)系統(tǒng)還是認(rèn)可原來的PID值，因此只會(huì)聽到伴音信號(hào)而看不到視頻信號(hào)。

第五頁，共37頁。2重新搜索視頻PID按解碼板上的K5按鍵，進(jìn)行解碼視頻和音頻碼流自動(dòng)搜索。系統(tǒng)重新搜索后認(rèn)可視頻PID值已變?yōu)?87，因此視頻會(huì)重現(xiàn)。3修改音頻PID設(shè)置將Audio_PID的值改為96，其它選項(xiàng)不變，點(diǎn)擊“確定”按鈕。此操作是通過控制軟件將編碼器的音頻PID設(shè)為96，伴音信號(hào)因還是認(rèn)可原PID值而被隱藏。第六頁，共37頁。4重新搜索音頻PID按解碼板上的K5按鍵，進(jìn)行解碼視頻和音頻碼流自動(dòng)搜索。系統(tǒng)重新搜索后認(rèn)可新的音頻PID,因此聲音得以重現(xiàn)，此時(shí)音頻PID值已變?yōu)?6。K5是PID碼信號(hào)重新搜索鍵，每按一次K5，系統(tǒng)便重新搜索新的PID碼，找到新的PID碼后信號(hào)才能正確輸出。第七頁，共37頁。包識(shí)別碼PID是每個(gè)碼流的“身份證”，用以識(shí)別不同節(jié)目的信息傳送包，將具有同一節(jié)目號(hào)的視頻或音頻包經(jīng)解復(fù)用后得到復(fù)原的PES包送往相應(yīng)的視頻或音頻解碼器進(jìn)行解碼。修改掉這個(gè)值相當(dāng)于將此節(jié)目變?yōu)榱硪粋€(gè)節(jié)目，排在節(jié)目表最后，或者說此節(jié)目已不在存在，相當(dāng)于自己加密。當(dāng)下次想看此節(jié)目時(shí)輸入自己改了標(biāo)識(shí)的PID即可重新找到此節(jié)目。第八頁，共37頁。實(shí)驗(yàn)三、視頻編碼延時(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)儀器（略）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜?、?shí)驗(yàn)步驟略四分析視頻編碼過程是會(huì)產(chǎn)生信號(hào)延時(shí)的，這是因?yàn)椋旱诰彭?，?7頁。a系統(tǒng)在編碼時(shí)一般都要采用I、P、B幀，這些幀都會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行程度不同的壓縮并進(jìn)行不同的編碼。即使是壓縮程度最小的I幀，也因幀內(nèi)壓縮過程中會(huì)在相鄰像素和相鄰行相關(guān)像素間進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)行DCT變換，Z字形掃描，算術(shù)或霍夫曼編碼等，這會(huì)需要時(shí)間；P和B幀，更會(huì)在幀間壓縮過程中在相鄰幀相關(guān)像素間進(jìn)行預(yù)測(cè)，特別是B幀，不僅會(huì)進(jìn)行前向預(yù)測(cè)，還會(huì)進(jìn)行后向預(yù)測(cè)，這些更會(huì)需要時(shí)間,因而會(huì)使編碼過程產(chǎn)生延時(shí)；第十頁，共37頁。b編碼器在實(shí)際編碼過程中，會(huì)對(duì)幀排列次序進(jìn)行新的調(diào)整，使之更適于實(shí)際編碼，這個(gè)調(diào)整又叫“幀重排”。編碼器“幀重排”及解碼器恢復(fù)原排列次序也都會(huì)使編解碼過程產(chǎn)生延時(shí)。第十一頁，共37頁。實(shí)驗(yàn)四、視頻幀結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)儀器（略）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?shí)驗(yàn)步驟略四分析1．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中完全按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)碼率范圍為1M-15M，所以保證碼率在此范圍的條件下，當(dāng)圖像動(dòng)態(tài)切換不是太多時(shí)，選擇幾種格式都是可以的；當(dāng)動(dòng)態(tài)量（比如武打鏡頭）太多時(shí)選擇IIIIIIIII就會(huì)出現(xiàn)馬賽克效應(yīng)（相關(guān)性太小和碼流速率過低導(dǎo)致）。第十二頁，共37頁。當(dāng)碼流設(shè)置在1M左右，若選擇IIIIIIIII，即使圖象是非動(dòng)態(tài)的，也會(huì)出現(xiàn)圖象的變形，因?yàn)榧兇庵贿M(jìn)行幀內(nèi)編碼的I幀編碼，對(duì)數(shù)據(jù)壓縮較少，數(shù)據(jù)量較B幀或P幀要大得多，所以在I幀與B，P幀速率相同的情況下，信道所傳的I幀較P幀、B幀要少；當(dāng)速率較低、即通道較小時(shí)，比如2M，選擇全I(xiàn)IIIIIIII幀會(huì)因數(shù)據(jù)量大使通道“擁塞”而不如選擇IBIPBPBPB，IBBPBBPBB流暢。第十三頁，共37頁。2．測(cè)試不同GOP模式下的編碼延時(shí)方法同上一實(shí)驗(yàn)。實(shí)測(cè)不同GOP模式延時(shí)結(jié)果說明，編碼延時(shí)會(huì)因不同GOP模式中B幀的多少而增減。第十四頁，共37頁。GOP模式：IIIIIIIII存在延時(shí)：約30us第十五頁，共37頁。GOP模式：IPBIPBIPB存在延時(shí)：約50us第十六頁，共37頁。GOP模式：IBBPBBPBB存在延時(shí)：約20us第十七頁，共37頁。實(shí)驗(yàn)五、視頻編碼速率實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)儀器（略）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)步驟略四分析第十八頁，共37頁。①編碼速率為2bit時(shí)存在延時(shí)：約30us第十九頁，共37頁。②編碼速率為20bit時(shí)存在延時(shí)：約15us第二十頁，共37頁。③編碼速率為40bit時(shí)存在延時(shí)：約5us第二十一頁，共37頁。1、當(dāng)圖象編碼速率小于2M時(shí)，圖象會(huì)因碼率過低出現(xiàn)比較明顯的馬賽克現(xiàn)象，伴音質(zhì)量不會(huì)發(fā)生影響。

2、當(dāng)編碼速率從低到高變化時(shí)，編碼的延時(shí)會(huì)變小，從40us左右變到5us左右。編碼速率越高緩存的時(shí)間越短，同一段節(jié)目用的時(shí)間就越少。

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編碼速率過高時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)速度已達(dá)極限，會(huì)出現(xiàn)停幀現(xiàn)象。第二十二頁，共37頁。碼流速率的改變也可以用示波器進(jìn)行測(cè)試：例如：(1)編碼速率為8×256Kbps（典型值）時(shí)碼流有效信號(hào)（CH1）和碼流時(shí)鐘信號(hào)（CH2）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第二十三頁，共37頁。第二十四頁，共37頁。(2)編碼速率為20×256Kbps碼流有效信號(hào)（CH1）和碼流時(shí)鐘信號(hào)（CH2）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第二十五頁，共37頁。(3)編碼速率為40×256Kbps流有效信號(hào)（CH1）和碼流時(shí)鐘信號(hào)（CH2）的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第二十六頁，共37頁。由以上諸圖可見，編碼有效信號(hào)周期之內(nèi)的時(shí)鐘信號(hào)會(huì)隨著碼流速率的提高而逐漸變得密集。第二十七頁，共37頁。實(shí)驗(yàn)六、圖象子采樣模式實(shí)驗(yàn)：一、實(shí)驗(yàn)儀器（略）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)步驟1~4略四分析改變圖像子采樣模式，4：2：24：1：14：2：04：1：0第二十八頁，共37頁。從理論分析可知：上述4種子采樣模式，4：2：2相對(duì)在色差信號(hào)采樣中比例較高，因此圖像色彩較好。但用肉眼觀測(cè)時(shí)對(duì)監(jiān)視器呈現(xiàn)的圖像，視覺上沒有覺察有變化，這是由于監(jiān)視器本身的分辨力不高，另外人眼的分辨力也是有限造成的。第二十九頁，共37頁。實(shí)驗(yàn)七、GOP實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)儀器（略）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)步驟1~4略四現(xiàn)象第三十頁，共37頁。GOP長度現(xiàn)象1嚴(yán)重馬賽克2圖像開始清晰，馬賽克區(qū)域開始減少10圖像開始清晰，馬賽克區(qū)域明顯減少15圖像開始清晰，背景還有部分馬賽克20圖像正常30圖像清晰40圖像清晰

第三十一頁，共37頁。五分析GOP長度越長，編解碼延時(shí)越大，圖象傳輸效率越低，但是圖象的質(zhì)量會(huì)變得好一點(diǎn)；GOP長度為1和GOP長度為2有很大的差別，因?yàn)楫?dāng)選擇1時(shí)，對(duì)應(yīng)的GOP幀為I幀的重復(fù)IIIIIII。從前面的實(shí)驗(yàn)可知，IIIIIII幀結(jié)構(gòu)會(huì)因數(shù)據(jù)量太大而使較窄的通道擁塞；當(dāng)選擇長度為2時(shí)，對(duì)應(yīng)的GOP幀為IP的重復(fù)IPIPIPIP。這種GOP幀結(jié)構(gòu)較好地降低了碼率，也較好地確保了信號(hào)質(zhì)量，但因沒有采用B幀，壓縮率不會(huì)太高。第三十二頁，共37頁。實(shí)驗(yàn)八、圖象格式實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)儀器（略）二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模喝?、?shí)驗(yàn)步驟1~4略四格式本實(shí)驗(yàn)涉及到的圖像格式對(duì)應(yīng)于下表：第三十三頁，共37頁。QCIF176×144QSIF160×120MPEG-1(CIF)352×288MPEG-2D1720×5762/3D1480×5763/4D1544×576第三十四頁，共37頁。五