數(shù)字電視實時編碼教學實驗系統(tǒng)的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來，圖像通信領(lǐng)域發(fā)生了一系列的變化。電視數(shù)字化的進程明顯加快，模擬信號向數(shù)字信號的過渡全面展開，電視會議、數(shù)字電視及高清晰度電視等新技術(shù)正迅速走進我們的生活。廣播電視系統(tǒng)的全面數(shù)字化使節(jié)目制作、傳輸直到播出帶來了革命性的變化。在數(shù)字電視取代模擬電視趨勢愈發(fā)明顯的今天，也對高校圖像通信工程專業(yè)的學生有了全新的要求。因此，有必要在高校的通信專業(yè)課程中開設數(shù)字電視相關(guān)的理論課程與實踐課程。
　　 為了使學生在學習過程中學習到當前最

2、新的視頻編碼相關(guān)理論與技術(shù)，緊跟時代發(fā)展和技術(shù)發(fā)展的步伐，越來越多的高校的圖像通信工程專業(yè)在原先模擬電視、電視原理等傳統(tǒng)圖像課程以外，逐漸開設數(shù)字電視、數(shù)字圖像通信等較為前沿的課程。但隨之而來的是這些數(shù)字電視課程往往以理論學習居多，缺乏必要和必須的設備來進行相應的實踐課程，往往很難對教學內(nèi)容生動化、形象化。學生在學習過程中缺乏直觀的認識，感覺枯燥難懂。同時對于處在技術(shù)前沿的相關(guān)課程，缺乏配套的教材及相關(guān)學習、實驗設備。
　　 本

3、課題的目的就在于研究并實現(xiàn)了一種可供數(shù)字電視教學使用的實驗系統(tǒng)，結(jié)合當前流行的MPEG-2、MPEG-4系列編碼以及IPTV相關(guān)概念，使學生能夠直觀理解當前主流數(shù)字電視編碼、傳輸技術(shù)，作為高校新開設數(shù)字電視課程的有益補充。
　　 常見的MPEG系列商用實時編碼器具有性能優(yōu)異、價格昂貴的特點，且整個工作過程為黑箱操作，不適宜作為高校學生開設實驗課程的設備。本論文詳細論述了一種數(shù)字電視實時編碼教學實驗系統(tǒng)的設計思路以及軟硬件實現(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計方案，實現(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)成本及采購成本的MPEG-2/4視頻流實時編碼系統(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編碼成MPEG-4視頻碼流(PS和TS)，封裝成UDP/IP包再通過網(wǎng)絡端口發(fā)送。
　　 本文首先介紹了該系統(tǒng)硬件設計原理，通過對系統(tǒng)各個子模塊工

5、作原理的分析，結(jié)合當前主流設計方案，選擇出最適合本課題設計的方案。其次根據(jù)硬件方案，進行系統(tǒng)軟件部分的開發(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、系統(tǒng)核心控制軟件的編寫等等。本系統(tǒng)在設計過程中注重實現(xiàn)系統(tǒng)的基本原理性功能，沒有貪多求全，著重體現(xiàn)MPEG-4編碼過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現(xiàn)最基本的MPEG-2/4系列協(xié)議及網(wǎng)絡傳輸協(xié)議。沒有采用當前熱門但昂貴的編碼技術(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。設計時采用的模塊化設計，各模塊可通過外界介入實現(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的費用，降低了開設數(shù)字視頻編碼實驗課程的門檻；同時通過模塊化設計，可以清晰展示視頻編碼系統(tǒng)各個子模塊的工作情況，利于教學的開展，因此可以很好地運用在高校數(shù)字電視實驗課程中，有較廣泛的市場應用前景。
　　 為了實現(xiàn)課題所設定的目標，需要在研究工作中分析和調(diào)試系統(tǒng)硬件方案，并在目標板上