數(shù)字電視實驗二報告.doc

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1、數(shù)字電視實驗報告實驗名稱：MPEG視頻編解碼&音頻MPEG編解碼實驗&H.264實驗內(nèi)容姓名： 文婉瀅（20105356） 班級： 電子1002 指導老師： 龍惠民 時間： 2013年5月16日 第三章、MPEG視頻編解碼實驗一 節(jié)目碼流和傳輸碼流實驗1.實驗要求：根據(jù)所學知識，對上述觀察到的現(xiàn)象做出解釋。分析節(jié)目碼流和傳輸碼流這兩種模式的基本作用，它們對畫面質(zhì)量有無影響。答：（1）在編碼模式為傳輸碼流模式時，電視監(jiān)視器上正常播放節(jié)目；將編碼模式設置為“MPEG2 PS”，其它設置不變時，視頻編碼器工作在MPEG-2編碼，節(jié)目碼流模式，此時電視監(jiān)視器上無信號。因為此時的解碼器只能解碼TS碼流，

2、不能解碼PS碼流。（2）節(jié)目流是用來傳輸和保存一個節(jié)目的編碼數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)的，具有公共時間基準的一個或多個視頻/音頻PES復用而成的單一碼流。傳輸流是在信號傳輸過程中的音視頻文件在單位時間內(nèi)使用的數(shù)據(jù)流量等信息組合或復用而成的具有一個或多個時間基準的一路或多路節(jié)目的多個視頻/音頻PES復用而成的單一碼流。（3）它們對畫面質(zhì)量有影響。實驗二 包識別碼（PID）實驗1.實驗結(jié)果：（1）將Video_PID的值改為187，其它選項不變，點擊“確定”按鈕后，畫面暫停，聲音繼續(xù)正常播放，按“搜索”鍵后，圖像、聲音均正常播放，圖像質(zhì)量沒有明顯變化。（2）將Audio_PID的值改為96，其它選項不變，點擊

3、“確定”按鈕后，聲音暫停，畫面繼續(xù)正常播放，按“搜索”鍵后，圖像、聲音均正常播放，圖像質(zhì)量沒有明顯變化。2.實驗要求：說明包識別碼PID的作用。答：包之所以能被復用和解復用，就是靠特定的基本流和控制碼流的包標識符（PID）。PID表示當前TS包的凈荷數(shù)據(jù)的類型。電視信號MPEG-2標準壓縮成PES包，再將PES包轉(zhuǎn)換成長度為188字節(jié)的傳送包（TP），它代表每幀畫面的信息量。在188字節(jié)中，用3B來表示包開始前綴，以1B來表示包標志，2B表示PES包的包長度，剩下的是實時壓縮的活動圖像聲音等可變PES包，PID在傳送包的包頭上。其中的傳輸流的包頭是識別傳輸流的關鍵，由32bit組成。在包頭的3

4、2bit中，13bit的PID碼特別重要，它是辨別碼流信息性質(zhì)的關鍵，是節(jié)目流的“身份證”，不同的電視節(jié)目和服務信息（SI）對應不同的PID碼。對于一臺解碼接收機而言，為了找到要接收的電視節(jié)目，它首先會通過PID碼找到業(yè)務信息（SI）所對應的不同表格，然后通過這些業(yè)務信息表格查到所要接收節(jié)目的PID碼和對應的時鐘PCR，將節(jié)目進行解碼還原。實驗三 視頻編解碼延時實驗1.實驗結(jié)果：此時的時延差為14.70ms。2.實驗要求：（1）分析視頻編解碼器的輸入和輸出產(chǎn)生時延差的原因。答：視頻需要經(jīng)過編碼器進行編碼然后再傳輸，然后再解碼，最后輸出，每個過程都需要一定的時間，所以會產(chǎn)生延時。（2）如果要減小

5、視頻編解碼延時，盡可能地實現(xiàn)視頻信號實時傳輸，可采取什么方法？答：改變編碼速率，加大速率可減小延時。實驗四 視頻幀結(jié)構實驗 1. 實驗結(jié)果：將系統(tǒng)模式設置為“MPEG2”,編碼模式設置為“MPEG2 TS”，GOP模式設置為“IPPPPPPPP”，編碼速率設置為“8”。此時視頻編碼器工作在MPEG-2編碼，傳輸碼流模式。只改變GOP模式，觀察并記錄電視監(jiān)視器上的畫面質(zhì)量和編解碼延時列于表1。表1GOP模式畫面質(zhì)量編解碼延時IPPPPPPPP清楚11.70msIIIIIIIII模糊17.60msIBIPBPBPB更模糊2.000msIBBPBBPBB較清晰5.000ms2. 實驗要求：（1）分析

6、并比較在不同GOP模式下電視畫面質(zhì)量為何不同。答：I幀編碼圖像為：幀內(nèi)編碼圖像，延時最?。籔幀編碼圖像為：前向預測編碼圖像，延時一般；B幀編碼圖像為：雙向預測編碼圖像，延時最大；所以GOP模式中含有的I、P、B不同，畫面質(zhì)量也就不同。（2）分析并比較在不同GOP模式下編解碼延時為何不同，根據(jù)所掌握的知識，寫出你所知道的影響編解碼延時的各種因素。答：I幀編碼圖像為：幀內(nèi)編碼圖像，延時最小；P幀編碼圖像為：前向預測編碼圖像，延時一般；B幀編碼圖像為：雙向預測編碼圖像，延時最大；所以GOP模式中含有的I、P、B不同，編解碼延時就不同。除GOP模式外，編碼速率也影響編解碼延時。實驗五 視頻編碼速率實驗

7、1. 實驗結(jié)果：將系統(tǒng)模式設置為“MPEG2”,編碼模式設置為“MPEG2 TS”，GOP模式設置為“IPPPPPPPP”，編碼速率設置為“8”。此時視頻編碼器工作在MPEG-2編碼，傳輸碼流模式。系統(tǒng)支持的編碼速率為：n256Kbps（n為從2到57的正整數(shù)），分別取n為2、4、8、16和32作為系統(tǒng)編碼速率項的設置值，觀察并記錄監(jiān)視器上的視頻畫面和伴音有何變化，結(jié)果如表2所示。表2n的值畫面質(zhì)量伴音2非常模糊、不流暢、卡正常4較模糊、較流暢、時而清晰時而模糊正常8較清晰、流暢正常16清晰、流暢正常32非常清晰、非常流暢正常2. 實驗要求：（1）分析說明當編碼速率從低到高變化的過程中，圖像和

8、伴音的質(zhì)量是如何變化的，并說明其原因。答：當編碼速率從低到高變化時，圖像質(zhì)量變好，伴音質(zhì)量沒有明顯變化。因為編碼速率越快，編解碼延時越小，圖像質(zhì)量也越好。（2）分析說明當編碼速率從低到高變化的過程中，圖像編解碼延時有無變化，分析其原因。答：當編碼速率從低到高變化時，圖像編解碼延時變小。因為編解碼的速度變快了，延時自然就變小了。實驗六 圖像子采樣模式實驗1. 實驗結(jié)果：將編碼模式設置為“MPEG2”，編碼速率設置為“8”。圖像子采樣模式設置為“4:2:2”，修改圖像子采樣模式，將圖像子采樣模式分別設為：4:2:2，4:2:0，4:1:1 ，4:1:0，觀察圖像質(zhì)量。圖像質(zhì)量變化細微，幾乎察覺不到

9、，4:2:2模式應最清晰，4:1:0略微不清晰。2. 實驗要求：分析當圖像子采樣模式變化時圖像質(zhì)量變化的原因，并說明圖像子采樣模式對視頻信源編碼的作用。答：4:2:2模式中兩個色差采樣點數(shù)最多，因此這種采樣模式圖像信號質(zhì)量最好，相對于4:1:0模式中兩個色差采樣點數(shù)最少，因此這種采樣模式圖像信號質(zhì)量最差。圖像子采樣模式不同，視頻信源編碼時所獲得的數(shù)據(jù)量就不同，編碼所需要的時間也不同。實驗七 GOP實驗1. 實驗結(jié)果：將GOP模式設為“IBBPBBPBB”，GOP長度設為“15”，Cov Filter設為“Half D1”，F(xiàn)ilter Mode設為Standard，將GOP長度分別設為“10”

10、、“20”、“30”、“40”，觀察并記錄不同GOP長度時的圖像質(zhì)量和相應的編解碼延時，編解碼延時如表3所示, 圖像質(zhì)量隨GOP長度的變長而變清晰。表3GOP長度1510203040編解碼延時9.200ms13.40ms17.40ms22.20ms25.00ms2. 實驗要求：分析GOP長度對編解碼延時和圖像質(zhì)量的影響，并說明GOP長度對視頻信源編碼的作用。答：通常認為MPEG-2的GOP長度越長，圖像壓縮效率越高，也即在同碼流同編碼格式前提下還原圖像質(zhì)量越高，延時越大。實驗八 圖像格式實驗1. 實驗結(jié)果：將GOP模式設為“IPPPPPPPP”，GOP長度設為“15”，Cov Filter設為

11、“Half D1”，F(xiàn)ilter Mode設為Standard，將Cov Filter分別設為“D1” 、“SIF”、“QSIF”、“Slice Screen”、“2/3D1”和“3/4D1”，觀察并記錄不同圖像格式時的圖像清晰度的變化。如表4所示。表4Cov FilterHalf D1D1SIFQSIFSlice Screen2/3D13/4D1圖像清晰度正常正常圖像下移3/8圖像下移3/8，模糊圖像下移1/8正常更清晰2. 實驗要求：（1）分析不同圖像格式對圖像清晰度的影響，并說明圖像格式在視頻信源編碼中的作用。答：圖像格式對圖像清晰度的影響如表4所示，不同的圖像格式規(guī)定了不同的亮度分量和

12、色度分量的像素數(shù)/行、行數(shù)/幀，適應于不同的編解碼器。（2）根據(jù)所學知識，分析不同的圖像格式適合于哪些應用，并舉例說明自己所知視頻產(chǎn)品所使用的圖像格式。答：QSIF用于可視電話，D1用于DVD。實驗九 圖像格式實驗第四章、音頻MPEG編解碼實驗實驗一 MPEG音頻層實驗11. 實驗結(jié)果：（1）將MPEG1音頻設置為“Layer 2”，音頻采樣率設置為“44.1KHz”，音頻比特率設置為“64kbps”，將MPEG1音頻設置為“Layer 1”，其它設置不變，與“Layer 2”的音頻質(zhì)量進行比較，記錄比較的結(jié)果。改為“Layer 1”后，聲音變低沉，變模糊。（2）將MPEG音頻設置為“Laye

13、r 2”，音頻比特率設置為“64kbps”，音頻采樣率分別設為“32KHz”、“44.1KHz”和“48KHz”，收聽不同音頻采樣率時的音頻質(zhì)量，同時用示波器測量音頻采樣時鐘，在示波器觀察音頻采樣時鐘信號，測量并記錄音頻采樣時鐘信號對應的周期。結(jié)果如表5所示。表5音頻采樣率32KHz44.1KHz48KHz音頻采樣時鐘信號對應的周期22.67us22.67us22.67us2. 實驗要求：(1) 比較分析音頻采樣率對MPEG音頻編碼的作用和影響。答：音頻采樣率對MPEG音頻編碼無明顯的影響。（2）將MPEG音頻設置為“Layer 2”，音頻采樣率設置為“44.1KHz”，音頻比特率分別設為32

14、kbps、64kbps和96kbps，收聽不同音頻比特率時的音頻質(zhì)量。比較分析音頻比特率對MPEG音頻編碼的作用和影響。答：音頻比特率越大，音頻質(zhì)量更好，聲音更悅耳、動聽、清晰。音頻比特率越大，音頻編碼所收到的音頻數(shù)據(jù)與本來的聲音的誤差更小，所以音頻質(zhì)量更好。實驗二 MPEG音頻層實驗21. 實驗結(jié)果：（1）將ES模式設置為“STEREO”，PES標志設為“C0”，預加重分別設為“沒有預加重”、“50/15us”和“CCITT J.17”，收聽預加重時的音頻質(zhì)量。相比沒有預加重時，聲音更清晰，噪聲更少。（2）將預加重設置為“沒有預加重”，PES標志設為“C0”，ES模式分別設為“STEREO”

15、, “JIONT STEREO”,“DUAL CHANNEL”,“SINGAL CHANNEL”，收聽不同ES模式時的音頻質(zhì)量的變化。STEREO：立體聲，聲音有立體感，方位感；JIONT STEREO：聯(lián)合立體聲，聲音有立體感，方位感；DUAL CHANNEL：雙聲道，聲音有立體感，方位感；SINGAL CHANNEL：單聲道，聲音有立體感，方位感。2. 實驗要求：（1）分析預加重和ES對改善音頻質(zhì)量的作用。答：相比沒有預加重時，聲音更清晰，噪聲更少；STEREO：立體聲，聲音有立體感，方位感；JIONT STEREO：聯(lián)合立體聲，聲音有立體感，方位感；DUAL CHANNEL：雙聲道，聲音

16、有立體感，方位感；SINGAL CHANNEL：單聲道，聲音有立體感，方位感。（2）將預加重設置“沒有預加重”，ES模式設置為“STEREO”，PES標志設為“C0”。用雙蹤示波器的兩個通道同時測量音頻的輸入和輸出信號，在示波器上觀察音頻輸入和輸出信號的差別。答：輸入輸出波形如圖1所示，輸出相對于輸入有延遲，輸出變化幅度較大，輸入較平穩(wěn)。圖1H.264實驗內(nèi)容實驗一 視頻顯示的參數(shù)調(diào)整1. 實驗要求：記錄不同參數(shù)值時圖像的變化，并分析結(jié)果。答：改變基本設置的亮度時，圖像的明暗程度有改變；改變對比度時，圖像的色差有改變；改變色飽和度時，每種顏色有改變；改變色調(diào)時，圖像顏色有改變。實驗二 數(shù)據(jù)流傳

17、輸實驗將編解碼的數(shù)據(jù)包發(fā)送至解碼板的，解碼板正確收到此包后，還原成視音頻。實驗三 H.264編碼圖像和制式的設定實驗分別將編碼圖像更改為D1、HD1、CIF看一看圖像效果。實驗四 H.264抓圖和錄像實驗了解抓圖和錄像的功能；了解抓圖和錄像功能在下面的實給中的作用。實驗五 H.264視頻編碼參數(shù)實驗（1）調(diào)節(jié)幀率，察看對圖像的影響。推薦幀率：PAL下25、20、15、10、5、1，圖像隨幀率的變小而變卡。NTSC下30、20、15、10、5、1，圖像隨幀率的變小而變卡。（2）調(diào)節(jié)編碼速碼率對看對圖像的影響。推薦碼率：D1下(2048、1024、512、256、128)，圖像隨編碼速碼率的變小而變卡。HD1下(1024、512、256、128、64) ，圖像隨編碼速碼率的變小而變卡。CIF下(512、256、128、64、16)，圖像隨編碼速碼率的變小而變卡。（3）設定為固定碼率和可變碼率對圖像的影響。答：設定為固定碼率時圖像不如設定為可變碼率時流暢。