16268

Исследование кодера MPEG-2

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Лабораторная работа №6.1 Исследование кодера MPEG2 1 Цель работы: Ознакомиться с назначением и характеристиками кодера PBI DCH3000EC 40. Ознакомиться с составом и назначением интерфейсов кодера PBI DCH3000EC 40. Ознакомиться с типовой схемой включения кодера PBI DCH3000EC 40. ...

Русский

2013-06-20

552.3 KB

41 чел.

Лабораторная работа №6.1

Исследование кодера MPEG-2

1 Цель работы:

  1. Ознакомиться с назначением и характеристиками кодера PBI DCH-3000EC 40.
  2. Ознакомиться с составом и назначением интерфейсов кодера PBI DCH-3000EC 40.
  3. Ознакомиться с типовой схемой включения кодера PBI DCH-3000EC 40.

2 Литература:

2.1 Джакония В.Е. Телевидение.- М.: Радио и связь, 1986г. (стр. 271-276).

2.2 Колин К.Т. Телевидение.-М.: Радио и связь,1987 г (стр.133-136).

2.3 Датчик ЦТ С1426. Техническое описание.

2.4 Приложения А и Б.

3 Подготовка к работе:

3.1 Изучить тему «Видеокомпрессия».

3.2 Изучить тему «Спецификация Video стандарта MPEG-2».

3.3 Изучить тему «Спецификация System стандарта MPEG-2».

3.4 Изучить темы «Аналоговые интерфейсы», «Интерфейс SDI» и «Интерфейс ASI».

3.5 Подготовить бланк отчёта.

3.6 Ответить на вопросы для допуска:

3.6.1 Каковы назначение, и физический уровень интерфейса SDI?

3.6.2 Какие виды изображений существуют в системах видеокомпрессии, как они отличаются по методам кодирования и объему информации?

3.6.3 Какие стандарты видеокомпрессии существуют, чем они отличаются?

3.6.4 Как кодируются кадры в стандарте M-JPEG?

3.6.5 Какова приблизительная скорость данных цифрового видеопотока стандартного качества, закодированного в MPEG-2?

3.6.6 Что определяют уровни и профили спецификации System стандарта MPEG-2?

3.6.7 Какие характеристики имеет изображение, закодированное на уровне Main?

3.6.8 Как кодируются кадры в профилях Simple и Main?

3.6.9 Каковы соотношения скоростей видеопотоков, закодированных в стандарте M-JPEG и профилях Simple и Main стандарта MPEG-2?

3.6.10 Что определяет спецификация System стандарта MPEG-2?

3.6.11 Какова структура транспортного потока стандарта MPEG-2?

3.6.12 Каковы назначение, и физический уровень интерфейса ASI?

3.6.13 Какие существуют аналоговые интерфейсы телевизионного сигнала, чем они отличаются?

3.6.14 Каковы физические и логические уровни интерфейсов Video и S-Video?

4 Основное оборудование

4.1 Модулятор PBI DCH-3000TM-20A.

4.2 Измеритель сигналов цифрового кабельного  телевидения ИТ-087

5 Задание

5.1 Изучить назначение и характеристики кодера PBI DCH-3000EC 40 (приложение А).

5.2 Изучить состав и назначение интерфейсов кодера PBI DCH-3000EC 40. (приложение Б).

5.3 Изучить типовую схему включения кодера PBI DCH-3000EC 40 (приложение В).

Ознакомиться с со структурой датчика ЦТ С1426.

5.2 Познакомиться с принципом действия блока ПБ-29.

5.3 Снять осциллограммы с контрольных точек блоков ПБ-29.

5.4 Проконтролировать влияние элементов управления блока ПБ-29 на воспроизводимое изображение.

6 Порядок выполнения работы:

6.1 В процессе выполнения лабораторной работы необходимо соблюдать правила ОТ и ТБ

6.2 Включить датчик ЦТ С1426:

6.2.1 Включить блок синхрокомплекта ПБ-99.

6.2.2 Включить генератор УЭИТ ПБ-6 в режим цветных полос для этого нажать кнопку 75/0;

6.2.3 Включить устройство кодирующее ПБ-29;

6.3 Включить ВКУ;

6.4 Включить осциллограф С1-81 и засинхронизировать его импульсами коммутации ИК1:

6.4.1 Переключатель «Синхронизация» установить в положение «Внешний1»;

6.4.2 Подать на первый вход синхронизации сигнал ИК1 с блока Формирователя импульсов (ПВ-53)

6.5 Снять осциллограммы и правильно расположить их относительно изображения цветных полос со следующих контрольных точек ПБ-29:

6.5.1 ПВ-74 – ER, EG, EB.

6.5.2 ПВ-54 – Y, DR, DB.

6.5.3 ПВ-76 – Y+ССП и Полный сигнал.

6.6 Проконтролировать на экране ВКУ изменения изображения, а на экране осциллографа изменения сигналов при следующих манипуляциях:

6.6.1 Включении/выключении DR, DB в блоке ПВ-54;

6.6.2 Включении/выключении Y, ЧМ в блоке ПВ-75.

6.7 Сделать подробные выводы о проделанной работе.

6.8 Выключить аппаратуру.

7 Содержание отчёта

7.1 Наименование работы.

7.2 Цель работы.

7.3 Основное оборудование.

7.4 Содержание работы:

7.4.1 Структурная схема устройства кодирующего ПБ-29.

7.4.2 Формулы для расчета.

7.4.3 Таблицы.

7.4.4 Графики, диаграммы, характеристики.

7.5 Выводы по работе.

8 Контрольные вопросы по проделанной работе:

8.1 В какой полосе частот передаются сигналы цветности в системе SECAM?

8.2 Как соотносятся цветовая и яркостная четкости в системе SECAM?

8.3 Каково назначение амплитудных ограничителей?

8.4 Каковы максимальное и минимальное значения мгновенных частот поднесущих цветности?

8.5 Назначения НЧ и ВЧ коррекций.

8.6 Объясните назначение коммутатора фазы.

8.7 Объясните назначение линии задержки в яркостном канале.

8.8 Как изменяется изображение при выключении следующих сигналов DR, DB, Y и ЧМ?

8.9 Как при этом изменяется состав ПЦТС?

8.10 По спектру ПЦТС системы SECAM объясните отсутствие перекрестных искажений между сигналами цветности, ведь их спектры пересекаются.

8.11 Чем объясняется изменение амплитуды поднесущей цветности в системе SECAM?

8.12 Объясните состав и назначение отдельных блоков датчика ЦТ С1426.


Приложение А

(информационное)

Удаленный контроль и мониторинг модулятора

DCH-3000TM-20A обеспечивает Ethernet-интерфейс удаленного контроля и мониторинга одного или нескольких устройств через программу HDMS (Headend Device Management System).

Для входа в HDMS требуется ввод имени пользователя и пароля (рисунок 2). По умолчанию:

- UID:  admin;

- Password:  admin.

Рисунок 2 – Программа HDMS. Меню входа в программу

При нажатии    в верхнем левом углу окна программы HDMS  система начнет автоматически искать DCH-3000TM-20A. Найденные устройства будут отображаться в окне Device программы HDMS.

После двойного нажатия на ярлык устройства в окне откроется консоль для управления DCH-3000TM-20A. HDMS обеспечивает всю полноту управления DCH-3000TM-20A. Все параметры сгруппированы в закладках:

Рисунок 3 – Программа HDMS. Окно Входных параметров

На рисунке 3 показана страница Input Status программы HDMS.

Input Status – состояние приема.

В этой вкладке можно пронаблюдать общую скорость цифрового потока (Input Total BitRate), действующую скорость цифрового потока (Input Valid BitRate) на входе ASI. Также в этой вкладке происходит проверка состояния (Polling Status) с помощью интервала проверки (Polling Interval).

На рисунке 4 показана страница Output программы HDMS.

Рисунок 4 – Программа HDMS. Окно выходных параметров

Output – Выходные параметры.

Состояние модуляции (QAM Status). Просмотр выходным параметров: выходной действующей скорости цифрового потока (Out Valid BitRate), выходной общей скорости цифрового потока (Out Total BitRate) и изменение размера цифрового пакета (Packet Size (Byte)): 188 и 204 байта.

Настройки модуляции (QAM Setting). Выбор из совокупности модуляции (QAM Constellation): 16, 64, 128,  256QAM, а также включение и выключение (Modulation On/Off), инверсия  (I/Q Inversion On/Off). А также можно задать символьную скорость (Symbol Rate), частоту (Frequency) и выходной уровень (RF Level).


Приложение Б

(информационное)

Измеритель сигналов цифровых радиоканалов ИТ-087

Измеритель сигналов ИТ-087 позволяет измерять показатели качества приема – коэффициент ошибок модуляции цифрового потока MER, частоту появления ошибочных битов BER до декодера Рида-Соломона, количество ошибочных пакетов после декодера Рида-Соломона, запас по помехоустойчивости MARGIN, а также констелляционную диаграмму (на экране ПК).

Рисунок 5 - Измеритель сигналов цифровых радиоканалов  ИТ-087

Подключение прибора к компьютеру производится  с  помощью  кабеля COM,  включив питание прибора и в основном меню, выбрав режим работы с компьютером. Режиму соответствует пиктограмма   В верхней строке дисплея появится сообщение «Ожидание команды». При  работе  с  компьютером,  на  дисплее  отображается  текущая  служебная  информация  о выполняемых командах.

После запуска программы «ViewIt  1.5» на экране компьютера появится главное окно программы. Его вид представлен на рисунке 6.

Оно состоит из следующих основных частей:  

а)  главное меню;  

б)  панель управления прибором;  

в)  панель диаграммы уровней несущих;  

г) панель отображения спектра сигнала;  

д)  панель меток;  

е)  панель отображения состояния.

Рисунок 6 – Программа ViewIt  1.5. Главное окно

Главное  меню представлено на рисунке 7, оно расположено  в  верхней  части  главного  окна  программы под  заголовком.  Все  действия  по  управлению  программой  выполняются  при  помощи главного  меню.  Наиболее  часто  выполняемые  действия  могут  также  выполняться  при помощи кнопок на панели управления.

Рисунок 7 – Программа ViewIt  1.5. Главное меню

Вид  панели  управления  прибором  представлен  на  рисунке  8.  Группа  элементов управления «Диапазон частот»  управляет диапазоном частот, в котором прибор выполняет сканирование.

Группа  кнопок  «Аттенюация»  задает  значение  входного  аттенюатора  измерительного прибора.

Группа  кнопок  «Сканирование»  управляет  режимом  сканирования (непрерывное  обновление данных, однократное обновление данных, останов).

Рисунок 8 – Программа ViewIt  1.5. Панель управления

В  нижней  части  главного  окна  расположена  строка  состояния,  где  пользователь может получить сведения о состоянии системы и производимых ею операциях (рисунок 9).

Рисунок 9 – Программа ViewIt  1.5. Строка состояния

Возможны следующие режимы получения данных от прибора:  

  1.   непрерывное обновление данных;  
  2.   однократное обновление данных;  
  3.  прекращение обновления данных.

Выбор  соответствующего  режима  возможен  с  использованием  кнопок  на  панели инструментов или через меню.  

Канальная  диаграмма (рисунок  10)  отображает  в  виде  столбиков  уровни  сигналов, измеренных  в  частотных  точках,  частоты  которых  заданы  текущим  частотным  планом. Высота столбиков соответствует измеренным уровням, а их положение  - частотам.

Рисунок 10 – Программа ViewIt  1.5. Канальная диаграмма

При  прохождении  указателя  мыши  над  любым  столбиком  канальной  диаграммы  в верхнем  левом  углу  ее  отображается  информация  об  этом  канале.  Это  текстовая  строка, состоящая  из  номера  и  наименования  канала,  уровня  несущей  изображения (фактического уровня  канала  для  каналов  с  цифровой  модуляцией),  отношения  уровней  несущих изображения и звука (для каналов с аналоговой модуляцией)  и отношения сигнал-шум.

Диаграмма  также  используется  для  задания  границ  области  просмотра  окна  панели отображения  спектра  радиосигнала.  С  помощью  элементов  управления  шкалы  частоты  и шкалы уровней можно определить  область, которая будет отображаться в окне спектра. Для изменения одной из границ уровня в окне просмотра  перетащите соответствующий движок канальной диаграммы с помощью мыши. Для одновременного изменения границ просмотра по  уровню  нажмите  и  удерживайте  кнопку  «Shift»  клавиатуры.  Изменение  границы  окна просмотра  по  частоте  выполняется  аналогичным  образом,  только  нужно  перетаскивать движок шкалы частот. Выбранное окно просмотра отображается диаграмме как область, не выделенная цветом.

Для  изменения  высоты  панели  поместите  указатель  мыши  между панелью  диаграммы уровней несущих и панелью отображения спектра сигнала, на соединительную линию между ними.  При  этом  указатель  изменит  свою  форму.  Нажмите  левую  клавишу  мыши  и,  не отпуская,  перетащите  соединительную  линию  на  новое  место,  затем  отпустите  кнопку мыши. После этого панель изменит свою высоту.

Вид окна  панели отображения спектра радиосигнала изображен на рисунке 11. В  данной  панели  представлен  график  спектра цифрового радиосигнала.

Рисунок 11 – Программа ViewIt  1.5. Спектр  радиосигнала

График  спектра  отображает  часть  спектра  радиосигнала,  ограниченную  выбранными границами  по  частоте  и  по  уровню.  Максимальное  разрешение  по  частоте  -  125  кГц. Разрешение по уровню – 0,1 дБ.

В левом верхнем углу панели находится индикатор текущего положения курсора мыши. При  перемещении  курсора  по  графику  индикатор  отображает  частоту  и  уровень  сигнала точки, на которую указывает курсор. Для определения параметров точки на графике следует подвести  курсор  мыши  к  нужной  точке  и  прочитать  параметры,  отображенные  на индикаторе.

В  дополнительном  окне  представлены  параметры  настройки  прибора  при  измерения параметров  сигналов  с цифровой модуляцией,   а  так же  величины измеренных  данных. Вид окна панели измерения представлен на рисунке 12.

 

Рисунок 12 – Программа ViewIt  1.5. Панель измерения

Верхняя строка окна представляет панель настройки частоты и параметров модуляции.  Если выбрать в переключателе План: строчку Все ТВ каналы, панель настройки примет вид, аналогичный приведенному на рисунке 13.

Рисунок 13 – Программа ViewIt  1.5. Панель настройки частоты и параметров модуляции

В этом режиме можно выбрать любой канал из списка используемой ТВ системы. Выбор  канала  производится  при  помощи  переключателей  Частота,  МГц:  или  Канал:. Для выбранного  канала  можно  установить  модуляцию (Модуляция:)  и  символьную  скорость (Симв.  ск.,  кБод:).  Если  в  переключателе  Модуляция:  выбрана  настройка  Auto,  тип модуляции  и  символьная  скорость  определяются  прибором  автоматически

В  панели  измерения  индикаторы  QAM  и  AGC  отображают  наличие  сигнала  и синхронизации.  Если  сигнал  отсутствует,  оба  индикатора  погашены (серого  цвета).  Если сигнал есть, и его амплитуда достаточная для измерения, загорается индикатор AGC (захват петли  АРУ).  Если  амплитуда  входного  сигнала  достаточная,  и  QAM  демодулятор синхронизировался, загорается индикатор QAM.

Информационное  окно Модуляция  отображает  обнаруженный  тип модуляции  сигнала. Окно Сим. ск. кБод показывает измеренное значение символьной скорости сигнала.  

Параметры MER, дБ и BER характеризуют качество входного сигнала. Информационное окно MER, дБ показывает измеренный коэффициент ошибок модуляции. Индикатор рядом с окном  показывает  измеренное  значение  графически.  Информационное  окно  Запас,  дБ показывает  запас  по  параметру  MER  в  дБ  по  отношению  к  пороговому  значению  BER    (2*10-4).  

Информационное  окно BER  показывает  частоту  появления  ошибок  во  входном  потоке данных. Значение BER отображается также на цифровом индикаторе.  

Информационное  окно  Ошибок:  показывает  количество  ошибок,  обнаруженных  за время, указанное в окне Время накопления:. Кнопка Сбросить позволяет сбросить счетчик ошибок и начать счет заново.

В правой  части  окна  измерений  отображается  констелляционная  диаграмма  сигнала  с квадратурно-амплитудной  модуляцией  QAM,  которая  представляет  собой  графическое представление  векторной  диаграммы. Диаграмма  делится  на  четыре  квадранта,  в  которых отображаются  точки,  соответствующие  вершинам  векторов,  образованными  квадратурами демодулированного сигнала. В идеальном случае диаграмма представляет собой набор точек (узлов) на фазовой плоскости. Для QAM-64, например, 64 точки. Влияние шума приводит к “размазыванию”  точки  в  пятно.  По  форме  пятен  и  по  их  расположению  на  фазовой плоскости  можно  оценить  характер  шума.  Цвет  участков  диаграммы  зависит  от  частоты попадания точек в данные участки. Участки с наименьшим количеством точек темно-синие. Участки с наибольшим количеством точек - красные.


Приложение Б

(информационное)

Характеристики цифровых радиоканалов

1 Графическая характеристика. Для поиска причин ухудшения и сбоев сигнала используется констелляционная диаграмма. Она дает представление о характере отклонения символов от расчетной позиции и, соответственно, может помочь в выявлении причин этого отклонения. Констелляционная диаграмма — это двухмерное графическое изображение символов цифровой модуляции, где по оси абсцисс откладывается составляющая I символа, а по оси ординат — составляющая Q. На рисунке 14 приведена констелляционная диаграмма для равномерной модуляции 16-QAM/

Рисунок 14 – Констелляционная диаграмма 16-QAM

Приведем типичные примеры искажений формы символов под воздействием разных факторов.

В результате воздействия шума, точки, символизирующие состояние несущей на констелляционной диаграмме начинают колебаться, относительно своих теоретических значений, рисунок 15.

Рисунок 15 – Изменение констелляционной диаграммы в результате уменьшения отношения сигнал/шум

Если позиции остаются в своих полях (выделены пунктиром), то на выходе детектора ошибок не возникает. Если в результате воздействия шума позиции переходят в поля соседних символов – это приведет к появлению ошибок на выходе детектора. В этом случае ошибки будут исправляться на уровне системы помехоустойчивого декодирования. В любом случае уход позиции от своих теоретических позиций говорит о понижении С/N.

При недостаточности динамического диапазона тракта, например усилителей, происходит ограничение амплитуды позиций с высоким уровнем, при этом констелляционная диаграмма из квадратной начинает превращаться в круглую, рисунок 16.

Рисунок 16 – Констелляционная диаграмма при ограничении динамического диапазона

Наибольшее достоинство констелляционной диаграммы заключается в возможности проверки самого модулятора. На рисунке 17 показана диаграмма при неравномерном усилении составляющих I и Q в модуляторе.

Рисунок 17 – Неравномерное усиление составляющих I и Q

В результате дрожания фазы будет меняться только направление векторов, т.е. изменение позиции будет производиться только по радиусу, рисунок 18

Рисунок 18 – Дрожание фазы

На рисунке 19 показан результат неортогональности поднесущих I и Q.

Рисунок 19 – результат неортогональности поднесущих I и Q

2 Численные характеристики:

Для оценки динамики ухудшения сигнала в линии наиболее информативным является параметр MER – частота ошибки модуляции. Она вычисляется как отношение средней мощности энергии передаваемого сигнала к средней мощности ошибки, рисунок 20.

Рисунок 20 – К пояснению расчета MER

Где  - координаты теоретического вектора,

( - координаты принятого вектора

По своему физическому смыслу MER можно сравнить с отношением сигнал/шум в аналоговых системах связи.

Для оценки цифрового сигнала после декодирования используется параметр BER - частота появления битовой ошибки. Это отношение количества ошибочных бит к общему количеству принятых бит. Например если при скорости 10 Мбит/с было принято 100 ошибочных бит в течении одной секунды, то BER= 100/10000000 = 10-5

Параметры MER и BER жестко связаны между собой. С уменьшением MER должно увеличиваться BER. Но заметная связь наступает после некоторого порога, при котором позиция в результате ошибки модуляции переходит в поле соседнего символа. Таким образом, в цифровых системах связи существует два уровня защиты. Первый уровень обеспечивает сама модуляция за счет своей дискретности, при этом на выходе демодулятора ошибки отсутствуют. Второй уровень защиты начинает работать при низких отношениях сигнал/шум, когда на выходе декодера появляются ошибки и их исправляет система помехоустойчивого декодирования.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

53451. Інтерактивна гра. «Права людини» 37 KB
  Проблеми Як їх вирішити Членам команд пропонується проблема яку потрібно вирішити. Проблема перша Одна жінка зпоміж членів групи любить співати але на жаль вона співає безперестанку. Чи ви: а нічого не робите і дозволяєте їй співати коли б вона цього незабажала б вимагаєте щоб вона переставала співати коли хтось іде поруч із нею Проблема друга Кілька людей яких поранило при посадці затримують ваш рух і ви побоюєтесь що в такому темпі ви не встигнете добратися до буйка поки не...
53452. Процедура Bubble_sort и ее особенности 18.77 KB
  Сортировка простыми обменами, сортиро́вка пузырько́м (англ. bubble sort) — простой алгоритм сортировки. Для понимания и реализации этот алгоритм — простейший, но эффективен он лишь для небольших массивов.
53453. Оптимизация процедуры Quick_sort, особенности 22.82 KB
  Быстрая сортировка (англ. quicksort), часто называемая qsort по имени реализации в стандартной библиотеке языка Си — широко известный алгоритм сортировки, разработанный английским информатиком Чарльзом Хоаром во время его работы в МГУ в 1960 году.
53454. Кристаллическое строение вещества 711 KB
  Кристаллическая решётка — вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения кристалла. Решётка имеет сходство с канвой или сеткой, что даёт основание называть точки решётки узлами. Решёткой является совокупность точек, которые возникают из отдельной произвольно выбранной точки кристалла под действием группы трансляции
53455. Інтернет технологія Веб-квест 38.5 KB
  Webквестом називається спеціальним чином організований вид дослідницької діяльності для виконання якої учні здійснюють пошук інформації в мережі Інтернет за вказаними адресами. Щоб дана робота була максимально ефективною webквест спеціальним чином організована webсторінка повинен містити наступні частини: введення в якому описуються терміни проведення і задається початкова ситуація; цікаве завдання яке можна реально виконати; набір посилань на ресурси мережі необхідні для виконання завдання. Деякі але...
53456. Классный час «Безопасный интернет» 160.5 KB
  Ведущий1 С одной стороны Интернет прочно вошел в наш обиход и очень облегчает поиск любой информации. С другой стороны есть люди которые считают что Интернет бич нового тысячелетия. Давайте разберемся что же такое Интернет на самом деле.
53457. Суд над Інтернетом. Internet: глобальне добро або зло? 142 KB
  Вчитель виконує роль судді в диспуті сторін, який незалежно і аргументовано буде приймати, або відкидати доводи, що приводяться, і стежити за тим, щоб одні і ті ж аргументи не повторювалися в різному формулюванні, і за тим, щоб дискусія була в цивілізованих рамках.
53458. Інтернет: за і проти! 119.5 KB
  Обладнання: плакат Основні правила спілкування плакат №1 із зображенням комп’ютера плакат №2 із зображенням комп’ютера підключеного до мережі Інтернет; запис на дошці; малюнки учнів; пам’ятки картки зображення Золотої рибки ілюстрація мікрофон тощо. За часів сьогодення коли особливого значення набуває інформація вже ніхто не заперечує що комп’ютер увійшов до різних сфер сучасного життя і...
53459. The Internet and Social Networking Sites 115.5 KB
  A social network is a social structure made up of individuals (organizations) called “nodes”, which are tied (connected) by one or more specific types of interdependency, such as friendship, kinship, common interest, financial exchange, dislike, sexual relationships, or relationships of beliefs, knowledge or prestige.