基于FPGA的SDI音频加解嵌设计

发布时间：2017-03-18 19:06

  本文关键词：基于FPGA的SDI音频加解嵌设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,随着经济、科技日益的高速发展,广电现场节目制作、专业音视频信号传输等领域的数字消费需求也就愈发的迫切。演播室是录制电视节目的源头,高质量的电视设备与高质量的视频信号源是不可或缺的。音视频信号的播放都是基于同一个平台上完成,即视频信号传送的同时音频信号也需相应配合视频同步传输。目前国内市场上基本已经告别多设备传送音视频信号,但是绝大多数产品都是利用专门的音视频芯片来完成声音与视频的融合,这种解决方式无论从成本上或是资源上都显得极其不划算,与此同时不利于产品的升级维护。针对上面描述的问题,结合SDI视频的固定格式,即内部含有数字辅助数据区域,本文选取一款FPGA器件来处理SDI视频信息中的音频信息,完成嵌入与逆向解嵌。由于在演播室等场所需要求不同,本文设计了两个分离的互逆系统。设计主要有三大部分构成,首先是前端的视频及音频输入处理阶段,其次是音频信息加解嵌的处理阶段,最后是视频及音频的输出阶段。整个系统兼容标清、高清、超清视频;音频也相应兼容模拟音频和数字音频。SDI视频部分采用了由美国国家半导体公司生产的LMH03XX系列芯片,主要完成对视频信号处理并且增强视频的驱动输出能力。音频采用TI公司的PCM1808以及SSM2142芯片,主要用于完成音频相关格式转变、音频差分输入输出转换。采用Xilinx公司的XC3S400A作为核心芯片,其主要完成音频在视频空白区域的嵌入与提取。硬件系统设计完之后,后期软件部分利用硬件语言Verilog进行开发,最终从测试结果可以看出本系统能够同步音视频的传输,在一定程度上减少了PCB面积,并且可以依据音视频标准进行后期的系统维护,大大的提升了系统的内在灵活性,最终结果达到了预期的目标和要求。
【关键词】：SDI视频 音频 加嵌 解嵌
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN912.3;TN948.1
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 课题国内外研究的现状10-11
• 1.3 设计的内容和重点11-13
• 1.3.1 SDI音频加嵌11-12
• 1.3.2 SDI音频解嵌12-13
• 第二章 加解嵌系统中视音频相关技术13-25
• 2.1 SDI串行数字视频信号13-17
• 2.1.1 SDI的概念及传输规范13-14
• 2.1.2 SDI信号传输过程14-16
• 2.1.3 SDI信号编解码16-17
• 2.2 音频加解嵌相关标准17-25
• 2.2.1 I2S音频标准17-19
• 2.2.2 AES/EBU接口标准19-23
• 2.2.3 音频加解嵌的参考标准23-25
• 第三章 系统硬件设计25-41
• 3.1 系统硬件电路设计25-26
• 3.2 SDI数字电视接收电路26-29
• 3.2.1 SDI信号均衡电路26-28
• 3.2.2 SDI信号接收处理电路28-29
• 3.3 音频电路29-35
• 3.3.1 音频发送电路29-32
• 3.3.2 音频接收电路32-35
• 3.4 SDI数字电视发送35
• 3.5 FPGA及其配置电路35-38
• 3.5.1 FPGA的选择36
• 3.5.2 编程及配置模块36-37
• 3.5.3 人机交互模块37-38
• 3.6 电源38-41
• 3.6.1 3.3V和 5V电源模块38-39
• 3.6.2 2.5V电源模块39-40
• 3.6.3 1.2V电源模块40
• 3.6.4 -5V电源模块40-41
• 第四章 系统FPGA设计41-53
• 4.1 ISE开发介绍41-42
• 4.2 音频加嵌模块42-48
• 4.2.1 音频加嵌原理42-43
• 4.2.2 音频加嵌框图43-44
• 4.2.3 SDI信号处理44-46
• 4.2.4 音频接收处理46-47
• 4.2.5 音频嵌入模块47-48
• 4.3 音频解嵌模块48-53
• 4.3.1 音频解嵌原理及SDI接收处理48-49
• 4.3.2 音频解嵌49-53
• 第五章 系统功能验证53-60
• 5.1 系统测试环境搭建53-54
• 5.2 系统测试准备54-56
• 5.3 测试结果56-58
• 5.4 系统验证问题58-60
• 第六章 总结和展望60-62
• 6.1 总结60-61
• 6.2 展望61-62
• 参考文献62-65
• 攻读学位期间发表的学术论文65-66
• 附录：部分电路原理图66-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 侯书婷;杨宇;徐品;;AES/EBU数字音频传输标准[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2014年04期

2 商庆华;于忠辉;周春雷;孙彦蓉;;音频嵌入SDI的FPGA实现[J];哈尔滨理工大学学报;2010年01期

3 王学科;李兴明;;一种异步FIFO的VHDL实现[J];现代传输;2009年05期

4 李鸿强;苗长云;刘晓军;仪鲁男;;HD-SDI数字视频信号处理及传输的FPGA设计与实现[J];计算机应用研究;2007年10期

5 王建东;邹惠;刘永伟;;数字电视中的EDH检测[J];中国有线电视;2006年02期

6 刘蓓,宋文秀,杨罗经;嵌入式音频技术及应用[J];现代电视技术;2004年11期

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本文编号：254887