Paraules clau: Descodificador de codificador MPTS-2 PCR DTS PTS d'àudio i vídeo asíncron
Amb el ràpid desenvolupament de la televisió digital al meu país i l’avenç de la transformació digital de les xarxes de ràdio i televisió urbanes, cada vegada hi ha més persones que han començat a utilitzar els descodificadors per veure programes de televisió digital. Però en el procés de veure programes de televisió mitjançant un decodificador, els espectadors de vegades troben que alguns àudio i vídeo no estan sincronitzats. Això també ens va cridar l'atenció.
Fenomen i prova
La ciutat de Guiyang va completar bàsicament la transformació digital de la seva xarxa de ràdio i televisió a finals del 2007 i els programes de l’estació de televisió de Guizhou també han entrat a la transmissió de la xarxa digital. Després d’entrar a la xarxa digital, vam trobar que diversos programes de la nostra emissora tenien el fenomen de la no sincronització d’àudio i vídeo en algunes àrees, especialment quan les notícies s’emetien al canal de vídeo per satèl·lit i al canal de persones. Per tal d’esbrinar on és el problema, vam decidir realitzar una prova de sincronització labial a tota la ruta de transmissió del nostre programa. L’equip utilitzat per a la prova és Tektronix WFM7120. Quan es fa la mesura de retard d’àudio / vídeo, també és necessari generar una sèrie de senyals de vídeo de barres curtes de color a través del TG700 DVG7, i la seqüència d’àudio s’incrusta en aquest grup de senyals de vídeo amb un interval de 5 s, enviant aquest senyal a el sistema que es prova i, finalment, envieu el senyal a WFM7120 per mesurar la diferència de temps entre àudio i vídeo.
Prova interna del centre de control d’emissions
Com es mostra a la figura 1, per mesurar si hi ha diferències de retard d’àudio / vídeo al sistema de les estacions de televisió, fem servir el temps d’inspecció per gravar el senyal de prova generat per TG700 al disc dur emès, reproduir-lo a través del disc dur, i introduïu el senyal de prova al retardador. Després del mòdul de sincronització de trames, s’emet per un canal i, a continuació, mesurem aquests tres senyals abans que el departament de transmissió transmeti el senyal al codificador de l’empresa de xarxa. Els resultats de la mesura mostren que la diferència de retard d’àudio / vídeo d’aquests tres senyals no supera els 12 ms, és a dir, un camp no és suficient, cosa que indica que el senyal no té el problema de sincronització d’àudio i vídeo al centre de control de transmissió.
Proves de diferents descodificadors
Per al segon punt de mesura, vam escollir l’aula d’informàtica frontal de l’empresa de la xarxa. Com es mostra a la figura 2, aquí hem seleccionat les principals marques de descodificadors que s’utilitzen actualment a la Xina per provar-les. Després de codificar el senyal de prova TG700 a través del codificador original que estem utilitzant, inseriu-lo al canal que emetem actualment. A continuació, utilitzeu un descodificador a la sala d’ordinadors de la part frontal per demodular el senyal del televisor. El senyal d'àudio / vídeo descodificat s'envia a WFM7120 per mesurar-lo després de l'audio i incorporar el senyal analògic a través d'una gravadora de vídeo Panasonic D950. Els resultats de la mesura mostren que la diferència de retard d'àudio / vídeo d'aquests tipus de descodificadors és diferent, alguns superen els 150 ms i alguns es retarden en 300 ms. Això demostra que diferents descodificadors tenen capacitats diferents per mantenir la relació de sincronització entre els senyals d’àudio / vídeo després de demodular i descodificar el mateix senyal de TV digital.
Proves de diferents codificadors
Com es mostra a la figura 3, encara fem servir el generador de senyals TG700 per provar diferents codificadors i activem el codificador, el modulador i el set-top box per crear un entorn de difusió / visualització simulat. Aquí fem servir diversos codificadors de diferents marques. Després de codificar el senyal de prova del TG700, es modula amb el mateix modulador i, a continuació, el senyal es descodifica amb el mateix set-top box. També és processat per D950 i enviat a WFM7120 per a la seva mesura. El resultat final de la mesura és que algunes de les diferències de retard d’àudio / vídeo són de 30 ms, i d’altres arriben als 300 ms, cosa que indica que els diferents codificadors tenen un major impacte en la sincronització d’àudio / vídeo del senyal de visualització final del decodificador.
Anàlisi de causes
El principi de sincronització del sistema MPEG-2
Actualment, al sistema de transmissió de TV digital del meu país, l'estàndard MPEG-2 és un estàndard important de compressió d'àudio i vídeo. Comprimeix, codifica i multiplexa els senyals del programa a l’extrem font, i desmultiplexa i descodifica els senyals a l’extrem receptor. S'ha utilitzat àmpliament. El sistema de transmissió digital que estem utilitzant es basa en l’estàndard MPEG-2. Vegem l'estructura del sistema de MPEG-2, tal com es mostra a la figura 4.
Es pot veure a la figura 4 que els senyals d'àudio i vídeo formen un flux bàsic després que el codificador de compressió elimini la informació redundant. Aquest flux de codi elemental no es pot emmagatzemar ni transmetre directament. S'ha d'enviar a un envasador específic. El flux de codi elemental es divideix en paràgrafs segons un format determinat i s’afegeixen caràcters d’identificació específics per formar l’anomenat flux de codi elemental empaquetat (PES). Els paquets PES són paquets de dades d’àudio i vídeo de longitud variable. A continuació, els paquets PES d'àudio i vídeo i les dades auxiliars s'envien al subsistema de transmissió, que es divideix en petits paquets de dades amb una longitud fixa de 188b i multiplexats per multiplexació per divisió de temps. Es forma un únic flux TS i el flux TS arriba a l’extrem receptor després de la transmissió a través del canal.
Com tots sabem, la sincronització és una condició necessària per a una correcta visualització del televisor. Per a la televisió digital, ja que la memòria intermèdia s’utilitza per emmagatzemar el senyal durant el procés de compressió i codificació, es canvia l’eix temporal del senyal al multiplexor, a més de la quantitat de redundància de dades, la relació de compressió també és diferent, eix de temps Grans canvis, especialment en el processament de la capa del grup de marcs, també ha canviat l'ordre dels fotogrames B i dels fotogrames P. Tot això fa que la sincronització de senyals de TV digital perdi completament el concepte de la seqüència original. Una manera eficaç d’aconseguir la sincronització és afegir una etiqueta de temps al flux de codi de senyal cada vegada que ha passat un interval especificat. Amb aquesta etiqueta, es pot tornar a ordenar l’extrem receptor segons aquesta etiqueta horària durant el procés de descodificació abans de mostrar-la, reconstruir l’ordre de la imatge abans de la compressió i codificació i la relació de temps entre so i imatge, aconseguint així la sincronització d’imatges i el so es sincronitza amb la imatge.
També es pot veure a la figura 4 que hi ha un sol rellotge de sistema comú STC (27 MHz) al codificador MPEG-2. Aquest rellotge s’utilitza per generar una marca horària que indica la descodificació correcta i la visualització del temps d’àudio / vídeo. Al mateix temps, es pot utilitzar per indicar el mostreig. El valor instantani del temps de rellotge instantani del sistema. El rellotge està bloquejat per fase mitjançant la sincronització de línia del vídeo d’entrada. Quan l’entrada és un senyal SDI, el rellotge del sistema del codificador es genera pel rellotge dividit per 10. És l’aparició d’un rellotge del sistema comú al codificador, així com la regeneració del rellotge al decodificador i el correcte ús de segells de temps, que proporcionen la base per a la sincronització correcta de les operacions al descodificador. Per tal de realitzar la sincronització del rellotge del còdec, es compta el rellotge del sistema STC al codificador i el valor de mostreig del comptador es transmet al receptor a la capçalera d’adaptació del paquet TS seleccionat cada determinat temps de transmissió, com a descodificació El senyal de referència del rellotge del programa del processador, que és PCR. El bit vàlid de PCR és 42b, entre els quals l’alt 33b és PCR_Base, que és el valor de recompte de la unitat del rellotge de 27 MHz i el rellotge dividit per 300, i el 9b baix és PCR_Extension, que és el valor de recompte del rellotge de 27 MHz. com la unitat. A més de PCR, l’etiqueta de temps de descodificació DTS i l’etiqueta de temps de visualització PTS també són molt importants. Són similars a PCR_Base. També es creen amb el rellotge del sistema del codificador a 27 MHz, dividit per 300 com a valor de recompte d’unitats. Entre ells, DTS s'utilitza per indicar al descodificador quan ha de descodificar la imatge i el marc d'àudio rebuts, i PTS s'utilitza per notificar quan es mostra el marc d'imatge descodificat.
Quan s’utilitza una codificació bidireccional, la descodificació d’una determinada imatge s’ha de dur a terme dins d’un període de temps abans que es mostri, de manera que pugui utilitzar-se com a dades d’origen per descodificar la imatge de fotograma B. Per exemple, l'ordre de visualització de les imatges és IBBP, però l'ordre de transmissió de les imatges és IPBB. El model de referència MPEG creu que la descodificació es produeix instantàniament, és a dir, la descodificació i la visualització es realitzen al mateix temps. Per als marcs d'àudio i els marcs d'imatge B, el temps de descodificació i el temps de visualització són els mateixos i PTS és el mateix que el DTS, de manera que només cal transmetre PTS. Per als fotogrames de vídeo I i els fotogrames P, a causa de la reordenació dels fotogrames, el temps de descodificació i el temps de visualització són diferents i s’ha de transmetre PTS i DTS al mateix temps. Quan el descodificador rep la seqüència d'imatges IPBB, ha de descodificar les imatges de fotograma I i fotograma P abans de descodificar la primera imatge de fotograma B. El descodificador només pot descodificar un fotograma d'imatge alhora, de manera que primer descodifica la imatge de fotogrames I i la desa. Quan es descodifica la imatge de fotograma P, emet i mostra la imatge de fotograma I descodificada i, a continuació, descodifica i mostra la imatge de fotograma B. Les taules 1, 2, 3 i 4 mostren la seqüència de les imatges d’entrada i sortida del codificador, els valors PTS i DTS de cada fotograma i la seqüència de descodificació i visualització de cada fotograma de la imatge pel descodificador.
A la taula 1, 13 fotogrames d’imatges constitueixen un grup d’imatges, el primer fotograma I fotograma utilitza codificació intra-fotograma, el segon i el tercer fotograma B s’obtenen mitjançant predicció bidireccional del primer i el quart fotograma i el quart fotograma P és passat pel primer fotograma. Derivat de la predicció avançada. Després de codificar el primer fotograma, el codificador memoritza primer el segon i el tercer fotograma, codifica el quart fotograma i codifica el segon i el tercer fotograma, etc., i la seqüència de sortida codificada final es mostra a la taula 2 que es mostra.
Es pot veure a la Taula 3 i la Taula 4 que quan el descodificador rep una determinada unitat d’accés que conté una imatge de fotogrames I, el paquet de dades del fitxer ha de contenir DTS i PTS, el temps entre els valors d’aquestes dues etiquetes L’interval és un període d'imatge. Després que la imatge del marc I sigui el marc P, també hi hauria d'haver un DTS i un PTS al paquet de dades del fitxer i l'interval de temps entre els valors de les dues etiquetes és de tres períodes d'imatge. Després hi ha dos fotogrames B, els paquets de dades dels quals només contenen PTS. És a dir, la imatge del fotograma I es reproduirà i es mostrarà després d’un retard d’un fotograma després de la descodificació. Quan es mostra el fotograma I, es descodifica el quart fotograma P, però no es reprodueix ni es mostra. Primer s’emmagatzema a la memòria cau i, després de reproduir i mostrar el fotograma 1I, descodifiqueu i mostreu els fotogrames 2B immediatament, després els fotogrames 3B, després mostreu els fotogrames 4P emmagatzemats i descodifiqueu i emmagatzemeu els fotogrames 7P alhora, etc. Es pot veure que la seqüència d’imatges descodificades i visualitzades és coherent amb la seqüència d’entrada d’imatges de la taula 1.
Principi de sincronització del descodificador (decodificador)
PTS i DTS són només valors 33b. Si no hi ha cap referència a l'eix temporal representat per PCR, aquest valor no té sentit. Per mantenir una descodificació correcta, els rellotges del sistema del codificador i del descodificador (set-top box) s'han de mantenir bloquejats, és a dir, les seves freqüències es mantenen iguals i els valors inicials dels seus respectius comptadors són els mateixos.
Hi ha un oscil·lador controlat per tensió (VCO) amb una freqüència d’uns 27 MHz al descodificador (set-top box). El senyal de sortida s’envia al comptador com a rellotge del sistema per generar el valor de mostra STC actual, que és un valor de 42b com la PCR. Entre ells, l’alt 33b és el valor de recompte en la unitat de rellotge de 27 MHz després de la freqüència de color rosa de 300, i el 9b baix és el valor de recompte en la unitat de rellotge de 27 MHz. Quan arriba un nou programa al descodificador (set-top box), el decodificador (set-top box) obté el valor PCR del flux de codi, compara el seu valor PCR_Extention amb els bits de 9b inferiors de l'STC actual i obté l'error i passa pel circuit de bucle bloquejat de fase. Ajusteu l'oscil·lador controlat per tensió de manera que la freqüència de rellotge del sistema del descodificador (decodificador) sigui coherent amb la freqüència de rellotge del sistema del codificador. Obteniu els valors PTS i DTS de cada fotograma de manera seqüencial a partir del flux de codi i compareu-los amb els 33b bits elevats del valor STC actual. Si el valor DTS és superior al valor STC, el flux de codi es guarda en memòria intermèdia i el canvi de valor STC es controla alhora. Quan el valor STC augmenta per igualar el valor DTS, es descodifica el flux de codi de trama. Quan el valor STC sigui igual al valor PTS, reprodueix el quadre. Si a causa de la fluctuació del retard de memòria intermèdia de la xarxa de transmissió, quan el flux de codi arriba al descodificador (set-top box), el seu valor PTS ja és inferior al valor STC, el descodificador (set-top box) salta aquest marc i descarta les dades del marc. Atès que PTS i DTS es generen sobre la base del valor PCR, s’ha d’utilitzar el primer valor PCR obtingut com a valor inicial per configurar el comptador STC del descodificador (set-top box) per fer els seus valors iguals, en cas contrari, el la base de temps serà diferent. , Per tant, error de descodificació. El processament d’àudio i vídeo és similar, però no hi ha cap problema de reordenació temporal. La figura 5 mostra el diagrama de principis de funcionament de la PCR del descodificador (decodificador).
Motius per a l'àudio i el vídeo fora de sincronització
En aplicacions pràctiques, alguns codificadors provoquen fluctuacions al rellotge de sortida a causa de la base de temps inestable del senyal de vídeo d'entrada i l'interval de sincronització de trames no és de 40 ms. Per a aquests codificadors, després d’establir el valor DTS inicial segons PCR i el retard de memòria intermèdia, el valor DTS de cada fotograma s’obté afegint un valor fix al DTS anterior (aquest valor es pot calcular de la següent manera: 27 MHz es divideix per 300 90 kHz i el televisor PAL és de 25 fotogrames per segon. Per tant, el valor és 90000/25 = 3600) i el valor PTS es calcula segons el tipus de fotograma i el tipus GOP. Tot i això, el valor de la PCR no va augmentar el 3600 durant aquest període, cosa que va provocar que DTS i PTS fossin més grans o més petits respecte a la PCR. Alguns descodificadors (descodificadors) no fan servir un oscil·lador controlat per voltatge i el seu rellotge del sistema és fix de 27 MHz, però utilitza el valor de PCR rebut per inicialitzar el valor del comptador de rellotges del sistema local. El codificador i el descodificador (descodificador) no poden mantenir un bloqueig estricte, cosa que pot provocar que el descodificador (decodificador) caigui marcs. Tanmateix, alguns descodificadors (descodificadors) ja no es descodifiquen i es mostren estrictament segons DTS i PTS després de la pèrdua de fotogrames, sinó que es descodifiquen segons la situació de la memòria intermèdia, perquè el retard de la codificació de vídeo i àudio és diferent, pot provocar àudio La pintura no està sincronitzada.
A més, en el procés de transmissió del codificador al descodificador (set-top box), a causa de l’existència d’enllaços de memòria intermèdia de retard variable com multiplexors i moduladors, el retard de transmissió dels paquets PCR pot no ser constant, variant de gran a petit. Si no es corregeix la PCR, també es poden produir els problemes anteriors.
per concloure
Per l’anàlisi anterior, es pot comprovar que tant el codificador com el descodificador (set-top box) poden provocar l’asincronització d’àudio i vídeo. Després de provar els codificadors de diverses marques, la nostra estació va triar un codificador amb millors indicadors de prova i va substituir el codificador original, cosa que va millorar molt el fenomen que l'àudio i la imatge del televisor no estan sincronitzats. En el següent pas d’introduir descodificadors, les empreses de la xarxa també reforçaran la prova d’indicadors rellevants per millorar la qualitat de les puntuacions de públic. Per descomptat, en el procés d’avançar en la digitalització de la ràdio i la televisió del meu país, encara necessitem l’esforç conjunt dels nostres treballadors i fabricants d’equips per aconseguir finalment un èxit complet.
El nostre altre producte:
