數(shù)字電視實(shí)時(shí)編碼教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，圖像通信領(lǐng)域發(fā)生了一系列的變化。電視數(shù)字化的進(jìn)程明顯加快，模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的過(guò)渡全面展開(kāi)，電視會(huì)議、數(shù)字電視及高清晰度電視等新技術(shù)正迅速走進(jìn)我們的生活。廣播電視系統(tǒng)的全面數(shù)字化使節(jié)目制作、傳輸直到播出帶來(lái)了革命性的變化。在數(shù)字電視取代模擬電視趨勢(shì)愈發(fā)明顯的今天，也對(duì)高校圖像通信工程專(zhuān)業(yè)的學(xué)生有了全新的要求。因此，有必要在高校的通信專(zhuān)業(yè)課程中開(kāi)設(shè)數(shù)字電視相關(guān)的理論課程與實(shí)踐課程。
　　 為了使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)習(xí)到當(dāng)前最

2、新的視頻編碼相關(guān)理論與技術(shù)，緊跟時(shí)代發(fā)展和技術(shù)發(fā)展的步伐，越來(lái)越多的高校的圖像通信工程專(zhuān)業(yè)在原先模擬電視、電視原理等傳統(tǒng)圖像課程以外，逐漸開(kāi)設(shè)數(shù)字電視、數(shù)字圖像通信等較為前沿的課程。但隨之而來(lái)的是這些數(shù)字電視課程往往以理論學(xué)習(xí)居多，缺乏必要和必須的設(shè)備來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)踐課程，往往很難對(duì)教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)化、形象化。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中缺乏直觀的認(rèn)識(shí)，感覺(jué)枯燥難懂。同時(shí)對(duì)于處在技術(shù)前沿的相關(guān)課程，缺乏配套的教材及相關(guān)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
　　 本

3、課題的目的就在于研究并實(shí)現(xiàn)了一種可供數(shù)字電視教學(xué)使用的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，結(jié)合當(dāng)前流行的MPEG-2、MPEG-4系列編碼以及IPTV相關(guān)概念，使學(xué)生能夠直觀理解當(dāng)前主流數(shù)字電視編碼、傳輸技術(shù)，作為高校新開(kāi)設(shè)數(shù)字電視課程的有益補(bǔ)充。
　　 常見(jiàn)的MPEG系列商用實(shí)時(shí)編碼器具有性能優(yōu)異、價(jià)格昂貴的特點(diǎn)，且整個(gè)工作過(guò)程為黑箱操作，不適宜作為高校學(xué)生開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)備。本論文詳細(xì)論述了一種數(shù)字電視實(shí)時(shí)編碼教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路以及軟硬件實(shí)現(xiàn)方法

4、。采用基于MIPS指令集的CPU搭配硬件編解碼芯片的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)了一種采用嵌入式操作系統(tǒng)、具有高圖像質(zhì)量、低研發(fā)成本及采購(gòu)成本的MPEG-2/4視頻流實(shí)時(shí)編碼系統(tǒng)。系統(tǒng)采用Linux MIPS作為操作系統(tǒng)，采用硬件編碼方式，將模擬視頻輸入接口接收到的PAL／NTSC制式的模擬視頻信號(hào)編碼成MPEG-4視頻碼流(PS和TS)，封裝成UDP/IP包再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)端口發(fā)送。
　　 本文首先介紹了該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)原理，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)各個(gè)子模塊工

5、作原理的分析，結(jié)合當(dāng)前主流設(shè)計(jì)方案，選擇出最適合本課題設(shè)計(jì)的方案。其次根據(jù)硬件方案，進(jìn)行系統(tǒng)軟件部分的開(kāi)發(fā)，包括嵌入式Linux操作系統(tǒng)的移植建立、編碼核心程序的編寫(xiě)、系統(tǒng)核心控制軟件的編寫(xiě)等等。本系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中注重實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基本原理性功能，沒(méi)有貪多求全，著重體現(xiàn)MPEG-4編碼過(guò)程中各模塊的工作原理及基本概念，選用的硬件芯片可以實(shí)現(xiàn)最基本的MPEG-2/4系列協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。沒(méi)有采用當(dāng)前熱門(mén)但昂貴的編碼技術(shù)，例如H.264、高清

6、（HD）等，這樣大大降低了研發(fā)以及使用成本。設(shè)計(jì)時(shí)采用的模塊化設(shè)計(jì)，各模塊可通過(guò)外界介入實(shí)現(xiàn)參數(shù)修改并改變編碼結(jié)果。適合的硬件選型，大大降低了高校采購(gòu)的費(fèi)用，降低了開(kāi)設(shè)數(shù)字視頻編碼實(shí)驗(yàn)課程的門(mén)檻；同時(shí)通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)，可以清晰展示視頻編碼系統(tǒng)各個(gè)子模塊的工作情況，利于教學(xué)的開(kāi)展，因此可以很好地運(yùn)用在高校數(shù)字電視實(shí)驗(yàn)課程中，有較廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
　　 為了實(shí)現(xiàn)課題所設(shè)定的目標(biāo)，需要在研究工作中分析和調(diào)試系統(tǒng)硬件方案，并在目標(biāo)板上