地面数字高清晰度电视前端视频码流适配方案设计

摘要

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。

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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

1.3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

2.2 H.264压缩编码

2.3 TS码流结构与特殊信息

2.4 DVB-T2系统前端数据处理

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

3.3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

4.2多路TS码流信息提取及复用方案设计

4.3 DVB-T2调制器前端TS码流速率适配与装载

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

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