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(dǎo)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(xué)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(shè)置為“MPEG2 PS”，其它設(shè)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(zhǔn)的一個或多個視頻/音頻PES復(fù)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(fù)用而成的具有一個或多個時間基準(zhǔn)的一路或多路節(jié)目的多個視頻/音頻PES復(fù)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(fù)用和解復(fù)用，就是靠特定的基本流和控制碼流的包標(biāo)識符（PID）。PID表示當(dāng)前TS包的凈荷數(shù)據(jù)的類型。電視信號MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)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(guān)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(guān)鍵，是節(jié)目流的“身份證”，不同的電視節(jié)目和服務(wù)信息（SI）對應(yīng)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(wù)信息（SI）所對應(yīng)的不同表格，然后通過這些業(yè)務(wù)信息表格查到所要接收節(jié)目的PID碼和對應(yīng)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(gòu)實驗 1. 實驗結(jié)果：將系統(tǒng)模式設(shè)置為“MPEG2”,編碼模式設(shè)置為“MPEG2 TS”，GOP模式設(shè)置為“IPPPPPPPP”，編碼速率設(shè)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??；P幀編碼圖像為：前向預(yù)測編碼圖像，延時一般；B幀編碼圖像為：雙向預(yù)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??；P幀編碼圖像為：前向預(yù)測編碼圖像，延時一般；B幀編碼圖像為：雙向預(yù)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(shè)置為“MPEG2”,編碼模式設(shè)置為“MPEG2 TS”，GOP模式設(shè)置為“IPPPPPPPP”，編碼速率設(shè)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(shè)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(shè)置為“MPEG2”，編碼速率設(shè)置為“8”。圖像子采樣模式設(shè)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(shè)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(yīng)最清晰，4:1:0略微不清晰。2. 實驗要求：分析當(dāng)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(shè)為“IBBPBBPBB”，GOP長度設(shè)為“15”，Cov Filter設(shè)為“Half D1”，F(xiàn)ilter Mode設(shè)為Standard，將GOP長度分別設(shè)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(yīng)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(rèn)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(shè)為“IPPPPPPPP”，GOP長度設(shè)為“15”，Cov Filter設(shè)為

11、“Half D1”，F(xiàn)ilter Mode設(shè)為Standard，將Cov Filter分別設(shè)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(yīng)于不同的編解碼器。（2）根據(jù)所學(xué)知識，分析不同的圖像格式適合于哪些應(yīng)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(shè)置為“Layer 2”，音頻采樣率設(shè)置為“44.1KHz”，音頻比特率設(shè)置為“64kbps”，將MPEG1音頻設(shè)置為“Layer 1”，其它設(shè)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(shè)置為“Laye

13、r 2”，音頻比特率設(shè)置為“64kbps”，音頻采樣率分別設(shè)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(yīng)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(yīng)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(shè)置為“Layer 2”，音頻采樣率設(shè)置為“44.1KHz”，音頻比特率分別設(shè)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(shè)置為“STEREO”，PES標(biāo)志設(shè)為“C0”，預(yù)加重分別設(shè)為“沒有預(yù)加重”、“50/15us”和“CCITT J.17”，收聽預(yù)加重時的音頻質(zhì)量。相比沒有預(yù)加重時，聲音更清晰，噪聲更少。（2）將預(yù)加重設(shè)置為“沒有預(yù)加重”，PES標(biāo)志設(shè)為“C0”，ES模式分別設(shè)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(yù)加重和ES對改善音頻質(zhì)量的作用。答：相比沒有預(yù)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(yù)加重設(shè)置“沒有預(yù)加重”，ES模式設(shè)置為“STEREO”，PES標(biāo)志設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)定為固定碼率和可變碼率對圖像的影響。答：設(shè)定為固定碼率時圖像不如設(shè)定為可變碼率時流暢。