地面数字高清晰度电视前端视频码流适配方案设计
本文主要研究基于地面数字电视广播（Digital Video Broadcasting-Terrestrial2,DVB-T2）系统前端高清/超高清视频码流数据采集、压缩编码、多路复用与自适应速率适配关键技术,针对所传输视频源信号容量高、接口格式类型灵活多样、以及多路码流复用适配等关键难点技术问题,设计并实现了一套适用于高清晰度电视DVB-T2发射机系统前端,灵活且高可靠性的多接口/多码流高清数据采集与复用适配系统方案,并充分考虑了系统实现复杂度与兼容问题。方案涉及两项关键技术:高清/超高清YCrCb视频信号采集及多规范视频格式转换处理,以及基于DVB-T2系统前端的多路H.264传输流（Transport Stream,TS）复用与数据自适应适配。首先,论文介绍了地面数字电视系统前端码流适配的研究背景与意义,总结了数字视频标准、视频压缩编码标准以及DVB地面数字电视广播传输标准的发展历程与演进方向;针对DVB-T2系统前端码流适配面临的两项关键技术问题,研究了数字视频格式与接口、H.264压缩编码、TS码流结构与信息、DVB-T2系统前端数据处理等技术理论,并分析了研究拟采取的解决思路和技术路线。其次,对视频信号采集及格式转换处理系统进行功能需求分析,针对功能需求设计了一种支持多接口、高清晰度视频采集及格式处理方案,并给出了方案详细的流程构架、处理步骤、以及系统各关键模块的实现说明。在所设计的方案中,支持高清晰度多媒体接口（High Definition Multimedia Interface,HDMI）、串行数字接口（Serial Digital Interface,SDI）两种视频接口,720P、1080P等多种高清晰度视频信号以及多种SMPTE视频格式标准。在具体实现上,基于XILINX ML605开发平台,搭建HDMI/SDI视频采集与处理系统,利用示波器、逻辑分析仪等仪器对系统进行性能测试,并给出了详细的测试结果分析。最后,在深入分析多路码流复用原理和具体实现要求的基础上,设计了一种多路TS码流信息提取及复用方案,考虑到方案实现的复杂度及后期功能的可扩展性,选择基于微软基础类库（Microsoft Foundation Classes,MFC）设计软件实现该方案,软件功能包括本地TS视频文件信息提取、2~9个本地TS视频文件复用等。此外,在对DVB-T2调制器方案深入研究的基础上,提出了一种DVB-T2调制器前端TS码流速率适配与装载方案,并给出了方案的整体构架及各关键模块的详细设计说明。为验证方案的可行性,利用Matlab和Quartus对方案进行软件仿真,并给出了充分的仿真验证结果。
地面数字电视;高清晰度;HDMI/SDI;DVB-T2;码流适配
工程硕士（专业学位）
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 论文研究的背景与意义
1.2 地面数字电视前端发展与演进
1.2.1 数字视频标准的发展
1.2.2 视频压缩编码技术的发展
1.2.3 DVB地面数字电视系统的发展
1.2.4 地面数字电视前端进一步发展面临的问题
1.3 本文研究内容与篇章结构
第二章 地面数字电视前端技术理论基础
2.1 多规范数字视频格式与接口
2.1.1 SMPTE视频标准
2.1.2 数字视频接口
2.2 H.264 压缩编码
2.2.1 H.264 标准视频编码结构
2.2.2 H.264 压缩编码的DCT变换
2.2.3 ASI接口与SPI接口
2.3 TS码流结构与特殊信息
2.3.1 TS码流结构
2.3.2 节目专用信息PSI
2.3.3 节目参考时钟PCR
2.4 DVB-T2系统前端数据处理
2.4.1 DVB-T2系统概述
2.4.2 DVB-T2系统前端输入处理模块
2.5 本章小结
第三章 高清视频信号采集及格式转换处理
3.1 高清视频信号采集处理系统功能需求分析
3.2 高清视频信号采集及处理系统方案设计
3.2.1 整体方案设计
3.2.2 视频采集模块的设计
3.2.3 视频发送及显示模块的设计
3.2.4 视频格式转换模块的设计
3.2.5 H.264 压缩编码模块的设计
3.2.6 ASI与SPI转换模块的设计
3.3 系统软硬件实现
3.4 硬件测试结果及分析
3.5 本章小结
第四章 DVB-T2系统前端多路码流复用及数据自适应适配
4.1 多码流复用及自适应适配系统的功能需求分析
4.1.1 多路TS码流复用
4.1.2 DVB-T2调制器前端数据自适应
4.2 多路TS码流信息提取及复用方案设计
4.2.1 复用预处理
4.2.2 复用输出控制
4.2.3 软件测试结果与分析
4.3 DVB-T2调制器前端TS码流速率适配与装载
4.3.1 TS码流速率适配与装载的整体方案设计
4.3.2 TS码流中PSI信息及码率信息的提取
4.3.3 输入TS码流的码率自适应适配与装载
4.3.4 仿真与结果分析
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 全文工作总结
5.2 进一步研究展望
参考文献
附录 A
致谢