關(guān)于基于CPCI的有線數(shù)字電視信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(20211010220538)

1、關(guān)于基于 CPCI 的有線數(shù)字電視信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)詞CPCI;入式；音視頻監(jiān)測(cè)TS流；編碼解碼；PO調(diào)制形成 TS流或PS。在個(gè)8MHz電視頻道內(nèi)傳輸多目前國(guó)內(nèi)采用 QAM64 調(diào)制方式，最多包含 8數(shù)字電視節(jié)目。TS 中業(yè)務(wù)信息具有特殊重要作用， 它系到嵌入式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的頻道調(diào)、 節(jié)目選擇和定位、電節(jié)目指南、解碼。三、系統(tǒng)技術(shù)原理原理框架圖圖 1二功能模塊原分析 本方案四局部組成，分別是：線數(shù)字信號(hào)接口模塊、碼流分模塊、解 碼模塊、編碼模塊。1.有數(shù)字信號(hào)接口模塊該模塊主要由調(diào)諧器TUNER和CAM卡各種內(nèi)部總線組成。根本原理調(diào)諧器接收射頻信號(hào)并行變頻為中頻信號(hào)， 收的射頻信號(hào)的 頻率碼流分析模

2、塊控制定要接收的頻率。碼分析模塊中的 CPU Po 連，從 FLASH 讀取應(yīng)用程序指令，如給調(diào)諧設(shè)置頻率指令，然后 SDRAM 讀取所需的據(jù)，如頻率參數(shù)，通過(guò) I2C 總線控制調(diào)諧器。調(diào) 諧輸出的中頻信號(hào)，通過(guò) QAM 解調(diào) TS 流，送入 CAM 專用芯片， 得到解 CA 的 TS。 CAM 卡芯片通過(guò) PCI 總線與碼流分析塊的 Po 及 各種內(nèi)部線組成。FPGAField ProgrammableGateArra?，即現(xiàn)可編程門陣列。它是 作為用集成電路ASIC域中的一種半定制電路而出的，既解決了 定制電路的不，又克服了原有可編程器件門電數(shù)有限的缺點(diǎn)。 FPGA 的根本特點(diǎn)： 1采用

3、FPGA 計(jì) ASIC 電路，用戶不需要投片生，就能得到合用的芯。2 FPGA做其他全定制或半定制 ASIC電路的中試樣。3FPGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I/O引腳。4 FPGA 是 ASIC 電路中設(shè)計(jì)周期最短、 開(kāi)發(fā)用最低、 風(fēng)險(xiǎn)最小器件 之一。5FPGA采用高速CMOS工藝，功低，可以與CMOSTTL電平兼容。 可以說(shuō)， FPGA 片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)集成、 可靠性的最正確選擇一。 碼流分析塊的主要任務(wù)： 1通過(guò)執(zhí)行應(yīng)用序給調(diào)諧器設(shè)置頻率，并讀取調(diào)諧的數(shù)據(jù)有：翻 轉(zhuǎn)狀、該頻點(diǎn)的電平值、 QAM 類、符號(hào)率、制式等。2讀出 CAM 卡的模式有無(wú)。 CAM 卡座以同時(shí)插 2 塊 CAM 卡，

4、 碼流分模塊可以讀出 CAM 卡的用數(shù)量及卡的位置。3調(diào)諧器輸?shù)囊宦?TS流進(jìn)入FPGA，為了精確分析碼流必打上 100MHz的數(shù)時(shí)鐘，得到TS流的PID包間隔，使PCR解碼鐘基準(zhǔn) 的抖動(dòng)消除延時(shí)得到修正。4碼流分析是此模塊主要的任務(wù)。在 MPEG-2 的 TS 流中，可以包含多個(gè)節(jié)目每個(gè)節(jié)目又可以包含多個(gè)基碼流， 根本碼流和其他的控 制據(jù)等都被打成固定長(zhǎng)度的包每個(gè)包都有一個(gè)包識(shí)別符PID。MPEG-2用節(jié)目特定信PSI來(lái)傳送節(jié)目PID之間的相互關(guān)系。PSI 須以一定的頻率不斷發(fā)送。PSI使用4個(gè)表來(lái)定義碼流結(jié)，分別是：節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT、目映射表PMT、網(wǎng)絡(luò)信息表NIT、條件接收表CAT。 在

5、測(cè)方面，PAT和PMT表特別重要。PAT表的PID號(hào)為“0x00；它 包了與多路節(jié)目復(fù)用有關(guān)的制信息，用于指出TS流中包括哪節(jié)目，每個(gè)節(jié)目的編號(hào)及相的 PMT 的位置 PID0xXXXX ，同時(shí)還提供網(wǎng)絡(luò) 信表(NIT )的位置。PAT喪失將導(dǎo)致接收端無(wú)解碼 TS流的任何節(jié) 目。PMT完地描述了一路節(jié)目是由哪些 PES組成的及它們的PID號(hào)， 如：某一路視頻 PES音頻PES PCR的PES。PAT和PMT在傳輸過(guò) 程中是不加密。對(duì) TS 流的分析可作如下簡(jiǎn)述首先從 TS 流中找到 188B，包頭占4B，包頭中的步字節(jié)為 0x47的TS,再?gòu)拇税姓页?PID0x00的PAT表，PAT有每套節(jié)

6、目相對(duì)應(yīng)的 PMT的PID，查找到 應(yīng)的一套PMT里的視PID、音頻PID、PCR的PID，最后可以分出 對(duì)應(yīng)視頻流的根本數(shù)據(jù)： Aspect、 Size、 FRate、 BRate 等；音頻流的 根本據(jù)： Layer 、 BRate、 Freq。(5) 流監(jiān)測(cè)方面：根據(jù)ETSIRT101/290標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)執(zhí)行應(yīng)程序讀取 TS 流里的信息作出測(cè)。一級(jí)錯(cuò)誤有： TS 流同步是喪失； PAT 表格是錯(cuò) 誤；連續(xù)計(jì)數(shù)是否錯(cuò)； PMT 表格錯(cuò)誤； PID 否錯(cuò)誤。二級(jí)錯(cuò)誤有 TS 流傳輸錯(cuò)誤；PCR錯(cuò)誤；CRC錯(cuò)誤PCR錯(cuò)誤；CAT表錯(cuò)誤三級(jí)錯(cuò)誤 有：NIT; EIT; TDT ; SDT; RST;效

7、勞信息SI重復(fù)周期。3.解碼模塊該模塊選用了 8 塊碼芯片，屬于硬件解壓縮。支持碼全高清/標(biāo)清MPEG-2、 H.264、 AVS 等多種頻格式。選擇解芯片的型號(hào)時(shí)，要考慮支持種解碼格式如：高清、標(biāo)清等。雖有的解碼芯片能同時(shí)解多套節(jié)， 但為了長(zhǎng)時(shí)間大負(fù)荷的穩(wěn)運(yùn)行， 還是 選擇 1 塊芯片解 1 套目的方式為好。有線數(shù)字電視信號(hào)在傳輸時(shí)， 1 個(gè)頻點(diǎn) 8MHz 最多有 8 套節(jié)目， 為了同時(shí)出 1 個(gè)頻道里的節(jié)， 在模塊里設(shè)計(jì)了 8塊解碼片，進(jìn)行節(jié)目 的一對(duì)一解碼。理：有線數(shù)字電視信號(hào)模輸出的解 CA 的 TS 流，通過(guò)并行數(shù)據(jù)總線 入到解碼模塊里的 8 解碼芯片。此頻點(diǎn)的 TS 流已在碼分析模

8、塊分析 出了每套目的視頻、音頻、PCRPID，并通過(guò)程序自動(dòng)對(duì)解模塊的每 塊解碼芯片單獨(dú)配置1套節(jié)目的視頻、音頻、PCRPID，即可分別解 出該套節(jié)的視頻、音頻數(shù)字信號(hào)并設(shè)定輸出格式為 ITU-RBT.656 視頻 信號(hào)和 I2S 格式音頻信號(hào)，用于后編碼模塊進(jìn)一步處理 4.編碼模塊該模塊是整個(gè)系統(tǒng)重要的局部。 對(duì)數(shù)字電視信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)， 全靠這一 局部完。信號(hào)質(zhì)量異態(tài)的判有：無(wú)視頻、無(wú)音頻、場(chǎng)、彩條、圖像靜 止。芯片局部有： CPU、 FPGA、 V、 PCI 芯片。工原理：解碼模塊輸出的ITU-RBT.656格式視頻信號(hào)和I2S格的音頻 信號(hào)，輸入到編模塊的 FPGA 芯進(jìn)行無(wú)視頻、無(wú)音頻、

9、場(chǎng)、彩條判斷 之后分別進(jìn)入 8 塊編碼芯片，分別視頻編碼壓縮為 MPEG-1 、 2、 4、H.263視頻格式，音頻局部可接收通道分立I2S格式的據(jù)， 經(jīng)過(guò)濾波，可將每音頻轉(zhuǎn)換為 MPEG-1、2、 3、 AAC、 AC-3 音格 式。在編碼的過(guò)程中作圖像靜止判斷。 編碼后輸出為絡(luò)應(yīng)用的傳輸流TS或?yàn)閮?chǔ)存應(yīng)用的節(jié)目流 PS。CPU將壓縮碼后的音視頻 數(shù)以文件的形式經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)或作實(shí)時(shí)播放。這局部編碼的特點(diǎn)是：屬于硬件碼；一對(duì)一編碼；編碼碼率可調(diào)，范圍可 128Kbps 到 6Mbps。以下是對(duì)黑場(chǎng)、 彩、無(wú)視頻藍(lán)場(chǎng) 無(wú)音頻、圖像靜止判斷的理介紹：1用FPGA判斷黑場(chǎng)的原理視頻信號(hào)輸入到FPGA

10、, FPGA對(duì)輸入的704576個(gè)點(diǎn)的YUV進(jìn)行 掃描，黑點(diǎn)的 YUV 特征 Y 值較小， UV 值都是 127當(dāng)此點(diǎn)的 YUV 值與黑點(diǎn)的 YUV 差值在一定圍內(nèi)范圍可以設(shè)定 ，就可以為此點(diǎn) 是黑點(diǎn)，這樣掃描一遍后， 以獲得黑點(diǎn)數(shù)的百分，如果大于設(shè)定的閥 值，判斷為黑場(chǎng)。2FPGA判斷彩條的原視頻信號(hào)入到FPGA中，F(xiàn)PGA對(duì)輸入的704576個(gè)點(diǎn)的YUV進(jìn)行分區(qū)域斷，按照彩條的特性次劃分為白、黃、靛、綠、紫紅、藍(lán)、黑 八個(gè)區(qū)域，當(dāng)?shù)靡粋€(gè)點(diǎn)后，先判斷屬于個(gè)顏色的區(qū)域，然后根此點(diǎn)YUV 值跟這個(gè)區(qū)對(duì)應(yīng)顏色的 YUV 進(jìn)行比擬，當(dāng)此的 YUV 值與這個(gè) 區(qū)域的 YUV 差值在一定范圍范圍可以設(shè)定

11、 ，就可以認(rèn)為此符合 此區(qū)域顏色，這樣對(duì)704X576個(gè)點(diǎn)判斷結(jié)束后，可以得各個(gè)區(qū)域?qū)?yīng) 的點(diǎn)數(shù)， 如各個(gè)區(qū)域的符合條件的點(diǎn)數(shù)大于設(shè)定的閥值， 就認(rèn)為當(dāng)前 是條。3用FPGA判斷藍(lán)場(chǎng)無(wú)視的原理 判斷藍(lán)與黑場(chǎng)的原理相似視頻信號(hào)輸入到 FPGA， FPGA 對(duì)輸入的 704>576個(gè)點(diǎn)陣的YUV行掃描，所獲得的與藍(lán)點(diǎn)的YUV差值在一定 范內(nèi)范圍可以設(shè)定，就可以認(rèn)為點(diǎn)是藍(lán)點(diǎn)，這樣對(duì) 704X576點(diǎn)全 部判斷結(jié)束后，可獲得總共的藍(lán)點(diǎn)數(shù)，如果黑點(diǎn)數(shù)大設(shè)定的閥值，就 報(bào)藍(lán)場(chǎng)。 4 FPGA 判斷無(wú)音頻原理音頻信號(hào)輸入到 FPGA 中， FPGA 音頻信號(hào)進(jìn)行采樣每秒鐘獲得一個(gè) 最大值，上位應(yīng)用程序獲得這個(gè)值后與設(shè)定的值比擬， 當(dāng)此音量值連 續(xù) n 秒小于設(shè)定的閥值時(shí)，就為當(dāng)前處于無(wú)音頻態(tài)。 5 判斷圖靜止的原理 圖靜止是指在電視節(jié)正常播出過(guò)程中出現(xiàn)的圖像靜止不的現(xiàn)象。 解碼 芯片在編碼時(shí)，對(duì)畫(huà)像素作了特征統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行了 DCT 矩形變換塊為 變換編碼單元對(duì) DCT 塊內(nèi)圖像亮度和色度進(jìn)行特取樣，提取像素， 采用幀間編，運(yùn)動(dòng)估算技術(shù)，在參考幀內(nèi) DCT 編碼的根底上， 對(duì) DCT 塊圖像