Kulcsszavak: Aszinkron audio és video MPEG-2 PCR DTS PTS kódoló dekóder
Az országomban a digitális televíziózás gyors fejlődésével és a városi rádió- és televíziós hálózatok digitális átalakulásának előrehaladásával egyre többen kezdték használni a set-top boxokat digitális televíziós műsorok nézésére. De a tévéműsorok set-top boxon keresztül történő nézése során a nézők néha azt tapasztalják, hogy egyes hang- és videofelvételek nincsenek szinkronban. Ez felkeltette a figyelmünket is.
Jelenség és teszt
Guiyang City alapvetően 2007 végén fejezte be rádió- és televízióhálózatának digitális átalakítását, és a Guizhou TV Station műsorai is beléptek a digitális hálózati átvitelbe. Miután beléptünk a digitális hálózatba, azt tapasztaltuk, hogy állomásunk több programjában az a jelenség volt, hogy egyes területeken nem szinkronizálták a hangot és a videót, különösen akkor, amikor a híreket a műholdas videocsatorna és az emberek csatornája sugározta. Annak érdekében, hogy megtudjuk, hol van a probléma, úgy döntöttünk, hogy ajak szinkron tesztet hajtunk végre programunk teljes átviteli útvonalán. A teszthez használt berendezés a Tektronix WFM7120. Az audio / video késleltetés mérésekor a TG700 DVG7-en keresztül egy rövid, színes sávos videojel-sorozatot is létre kell hozni, és az audio szekvencia 5 másodperces időközönként be van ágyazva ebbe a videojelek csoportjába. a tesztelt rendszer, és végül küldje el a jelet a WFM7120-nak, hogy megmérje az audio és a videó közötti időbeli különbséget.
A műsorszóró központ belső tesztje
Amint az 1. ábrán látható, annak mérésére, hogy van-e audio / video késleltetési különbség a TV állomás rendszerében, az ellenőrzési időt arra használjuk, hogy a TG700 által generált tesztjelet rögzítsük a sugárzott merevlemezre, lejátszhassuk a merevlemezen, és adja meg a tesztjelet a késleltetőnek. A keretszinkronizáló modul után egy csatornán sugározzák, majd ezt a három jelet megmérjük, mielőtt az átviteli részleg továbbítja a jelet a hálózati vállalat kódolójához. A mérési eredmények azt mutatják, hogy ennek a három jelnek az audio / video késleltetési különbsége nem haladja meg a 12 ms-ot, vagyis egy mező nem elegendő, jelezve, hogy a jelnek nincs gondja az audió és videó szinkronizálásával a műsorszóró központban.
Különböző set-top boxok tesztelése
A második mérési ponthoz a hálózati vállalat front-end számítógéptermét választottuk. Amint a 2. ábra mutatja, itt kiválasztottuk a teszteléshez jelenleg Kínában használt set-top boxok fő márkáit. Miután a TG700 tesztjelet az eredeti általunk használt kódolón keresztül kódolta, helyezze be az éppen sugárzott csatornába. Ezután az elülső számítógépteremben található set-top box segítségével demodulálja a TV-jelet. A dekódolt audio / video jelet ezután elküldi a WFM7120-nak méréshez A / D után és az analóg jel beágyazását egy Panasonic D950 videomagnón keresztül. A mérési eredmények azt mutatják, hogy az ilyen típusú set-top boxok audio / video késleltetési különbsége eltérő, van, amely megelőzi a 150 ms-ot, és van, amely 300 ms-mal elmarad. Ez azt mutatja, hogy a különböző set-top boxok különböző képességekkel rendelkeznek az audio / video jelek közötti szinkronizációs viszony fenntartására ugyanazon digitális TV jel demodulálása és dekódolása után.
Különböző kódolók tesztelése
Amint a 3. ábrán látható, továbbra is a TG700 jelgenerátort használjuk különböző kódolók tesztelésére, és lehetővé tesszük a kódoló, a modulátor és a set-top box számára, hogy szimulált sugárzási / megtekintési környezetet építsenek ki. Itt több különböző márkájú kódolót használunk. A TG700 tesztjelének kódolása után ugyanaz a modulátor modulálja, majd a jelet ugyanaz a set-top box dekódolja. A D950 is feldolgozza és elküldi a WFM7120-nak mérés céljából. A végső mérési eredmény az, hogy néhány audio / video késleltetési különbségük 30 ms, néhány pedig 300 ms, ami azt jelzi, hogy a különböző kódolók nagyobb hatással vannak a set-top box végső nézési jelének audio / video szinkronizálására.
Ok elemzése
Az MPEG-2 rendszer időzítési elve
Jelenleg hazám digitális televíziós átviteli rendszerében az MPEG-2 szabvány fontos hang- és képtömörítési szabvány. Sűríti, kódolja és multiplexeli a programjeleket a forrás végén, a jeleket pedig a vevő végén demultiplexeli és dekódolja. Széles körben használták. Az általunk használt digitális átviteli rendszer az MPEG-2 szabványon alapszik. Vessünk egy pillantást az MPEG-2 rendszerstruktúrájára, a 4. ábra szerint.
A 4. ábrán látható, hogy az audio és video jelek alapfolyamot képeznek, miután a redundáns információt a tömörítési kódoló eltávolítja. Ez az elemi kódfolyam nem tárolható vagy továbbítható közvetlenül. Meg kell küldeni egy meghatározott csomagolónak. Az elemi kódfolyam egy bizonyos formátum szerint bekezdésekre van felosztva, és specifikus azonosító karakterekkel egészül ki az úgynevezett csomagolt elemi kódfolyam (PES). A PES csomagok változó hosszúságú audio és video adatcsomagok. Ezután az audio és video PES csomagokat és a kiegészítő adatokat elküldik az átviteli alrendszerbe, amelyeket kicsi, 188b rögzített hosszúságú adatcsomagokra osztanak, és időosztásos multiplexeléssel multiplexelnek. Egyetlen TS adatfolyam képződik, és a TS adatfolyam a csatornán történő továbbítást követően eléri a vevő végét.
Mint mindannyian tudjuk, a szinkronizálás a TV helyes megjelenítésének szükséges feltétele. Digitális TV esetében, mivel a puffert használják a jel tárolására a tömörítési és kódolási folyamat során, a multiplexerben a jel idő tengelye megváltozik, plusz az adatredundancia mennyisége eltérő, a tömörítési arány is eltérő, így a idő tengely Nagy változások, főleg a keretcsoportos rétegek feldolgozásában, a B keretek és a P keretek sorrendje is megváltozott. Mindezek miatt a digitális TV-jelek szinkronizálása teljesen elveszíti az eredeti sorozat koncepcióját. A szinkronizálás hatékony módja az, hogy minden alkalommal, amikor egy meghatározott intervallum letelik, időjelzőt ad a jelkódfolyamhoz. Ezzel a címkével a vevő vége ennek az időcímkének megfelelően újrarendezhető a megjelenítés előtti dekódolási folyamat során, rekonstruálhatja a kép tömörítés és kódolás előtti sorrendjét, valamint a hang és a kép időbeli viszonyát, ezáltal elérve a kép szinkronizálását és a a hang szinkronban van a képpel.
A 4. ábrán is látható, hogy az MPEG-27 kódolóban egyetlen közös rendszeróra (2 MHz) van. Ezt az órát egy időbélyeg előállítására használják, amely jelzi a hang / videó helyes dekódolását és megjelenítésének időzítését. Ugyanakkor felhasználható a mintavétel jelzésére. A pillanatnyi rendszer órajelének pillanatnyi értéke. Az órát a bemeneti videó vonalas szinkronizálása fázisban rögzíti. Ha a bemenet SDI jel, akkor a kódoló rendszeróráját az óra 10-gyel osztva generálja. Ez egy közös rendszeróra megjelenése a kódolóban, valamint az óra regenerálása a dekóderben és a helyes időbélyegek használata, amelyek megalapozzák a műveletek helyes szinkronizálását a dekóderben. A kodek óra szinkronizálásának megvalósítása érdekében az STC rendszer óráját megszámoljuk a kódolóban, és a számláló mintavételi értékét a kiválasztott TS csomag adaptációs fejlécében továbbítjuk a vevőnek minden egyes átviteli idő alatt, dekódolásként. A processzor programóra referencia jele, amely PCR. A PCR érvényes bitje 42b, amelyek között a magas 33b a PCR_Base, amely a számlálási érték a 27MHz óra és az óra elosztva 300-mal, az alacsony 9b pedig a PCR_Extension, amely a 27MHz óra számlálóértéke mint egység. A PCR mellett a DTS dekódolási időcímke és a PTS megjelenítési időcímke is nagyon fontos. Hasonlóak a PCR_Base-hez. Ezeket a kódoló 27 MHz-es rendszerórájával is létrehozzák, osztva 300-val az egységszám értékeként. Közülük a DTS-t arra használják, hogy utasítsa a dekódert, mikor kell dekódolni a vett kép- és hangkeretet, és a PTS-t arra, hogy értesítse, mikor jelenítse meg a dekódolt képkeretet.
Kétirányú kódolás használata esetén egy bizonyos kép dekódolását a megjelenítés előtt egy bizonyos időn belül el kell végezni, hogy forrásadatként felhasználható legyen a B-képkép dekódolásához. Például a képek megjelenítési sorrendje IBBP, de a képek átviteli sorrendje IPBB. Az MPEG referenciamodell úgy véli, hogy a dekódolás azonnal bekövetkezik, vagyis a dekódolás és a megjelenítés egyszerre történik. Az audiokeretek és a kép B képkockák esetében a dekódolási és a megjelenítési idő megegyezik, és a PTS megegyezik a DTS-kel, ezért csak PTS-t kell továbbítani. A video I képkockák és a P képkockák esetében a képkockák átrendezése miatt a dekódolási és a megjelenítési idő eltér, és a PTS-t és a DTS-t egyszerre kell továbbítani. Amikor a dekóder megkapja az IPBB képsorozatot, az első B-képkép dekódolása előtt dekódolnia kell az I-keret és a P-keret képeit. A dekóder egyszerre csak egy képkockát képes dekódolni, ezért először dekódolja és tárolja az I keretképet. Amikor a P keret képét dekódolja, akkor a dekódolt I keret képet kiadja és megjeleníti, majd dekódolja és megjeleníti a B keret képet. Az 1., 2., 3. és 4. táblázat bemutatja a kódoló bemeneti és kimeneti képeinek sorrendjét, az egyes képkockák PTS és DTS értékeit, valamint a kép minden képkockájának dekódoló és megjelenítési sorrendjét a dekóderrel.
Az 1. táblázatban 13 képkeret képcsoportot alkot, az első I. képkocka kereten belüli kódolást használ, a második és harmadik B keretet kétirányú predikcióval kapjuk meg az első és a negyedik képkockából, a negyedik P képkocka pedig elhaladt az első képkocka mellett. Az előrejelzésből származik. Az első keret kódolása után a kódoló először pufferolja a második és a harmadik keretet, kódolja a negyedik keretet, majd kódolja a második és a harmadik keretet, és így tovább, és a végső kódolt kimeneti szekvencia a bemutatott 2. táblázatban látható.
A 3. és a 4. táblázatból látható, hogy amikor a dekóder egy bizonyos I keretképet tartalmazó hozzáférési egységet fogad, akkor a fájl adatcsomagnak tartalmaznia kell DTS és PTS értéket, a két címke értéke közötti idő Az intervallum egy képperiódus. Miután az I keretkép a P keret, a fájl adatcsomagban kell lennie egy DTS-nek és egy PTS-nek is, és a két címke értéke közötti időintervallum három képperiódus. Ezután két B-keret van, amelyek fájl adatcsomagjai csak PTS-t tartalmaznak. Vagyis az I keretkép lejátszása és megjelenítése egy képkocka késleltetése után a dekódolás után. Amikor az I képkocka megjelenik, a negyedik P képkockát dekódolja, de nem játssza le és nem jeleníti meg. Először a gyorsítótárba kerül, és az 1I képkocka lejátszása és megjelenítése után azonnal dekódolja és jelenítse meg a 2B képkockákat, majd a 3B képkockákat, majd jelenítse meg a pufferolt 4P képkockákat, és ugyanakkor dekódolja és pufferolja a 7P képkockákat stb. Látható, hogy a dekódolt és megjelenített képek sorrendje összhangban áll az 1. táblázat képbeviteli sorrendjével.
A dekóder időzítési elve (set-top box)
A PTS és a DTS csak 33b érték. Ha nincs utalás a PCR által ábrázolt idõtengelyre, akkor ez az érték értelmetlen. A megfelelő dekódolás fenntartása érdekében a kódoló és a dekóder (set-top box) rendszeróráit zárva kell tartani, vagyis a frekvenciájukat azonosnak kell tartani, és a számlálóik kezdeti értékei megegyeznek.
Van egy feszültségvezérelt oszcillátor (VCO), amelynek frekvenciája kb. 27MHz a dekóderben (set-top box). A kimeneti jelet a számlálóhoz rendszeróraként küldik, hogy létrehozza az aktuális STC mintaértéket, amely a PCR-hez hasonlóan 42b. Közülük a magas 33b a számlálási érték a 27 MHz-es óraegység egységében 300 rózsaszínű frekvencia után, az alacsony 9b pedig a számlálási érték a 27 MHz-es óra egységben. Amikor új program érkezik a dekóderhez (set-top box), a dekóder (set-top box) megkapja a PCR értéket a kódfolyamból, összehasonlítja annak PCR_Extention értékét az aktuális STC alsó 9b bitjeivel, és megszerzi a hibát jelet, majd áthalad a fáziszárt hurok áramkörön. Állítsa be a feszültség által vezérelt oszcillátort úgy, hogy a dekóder (set-top box) rendszer órajel-frekvenciája megegyezzen a kódoló rendszer órajel-frekvenciájával. Szerezzük be az egyes keretek PTS és DTS értékeit egymás után a kódfolyamból, és hasonlítsuk össze azokat az aktuális STC érték magas 33b bitjeivel. Ha a DTS értéke nagyobb, mint az STC értéke, akkor a kódfolyamot pufferolják, és az STC érték változását egyidejűleg figyelemmel kísérik. Amikor az STC értéke megegyezik a DTS értékével, a keretkódfolyamot dekódoljuk. Ha az STC értéke megegyezik a PTS értékével, játssza le a keretet. Ha az átviteli hálózat puffer késleltetési jitter miatt, amikor a kódfolyam eléri a dekódert (set-top box), annak PTS értéke már kisebb, mint az STC értéke, akkor a dekóder (set-top box) kihagyja ezt a keretet, és elveti a keretadatokat. Mivel a PTS és a DTS a PCR érték alapján jön létre, az első kapott PCR értéket kell használni kezdeti értékként a dekóder (set-top box) STC számlálójának beállításához, hogy az értékeik azonosak legyenek, különben a az időbázis más lesz. , Így dekódolási hiba. A hang és a videó feldolgozása hasonló, de az időzítés átrendezésével nincs probléma. Az 5. ábra a dekóder (set-top box) PCR működési elv diagramját mutatja.
A nem szinkronizált hang és videó okai
A gyakorlati alkalmazásokban egyes kódolók a bemeneti videojel instabil időalapja miatt rázkódást okoznak a kimeneti órában, és a keretszinkronizálás intervalluma nem 40 ms. Ezen kódolók után a kezdeti DTS érték PCR és pufferelési késleltetés alapján történő beállítása után az egyes képkockák DTS értékét egy fix érték hozzáadásával kapjuk meg az előző DTS-hez (ezt az értéket a következőképpen lehet kiszámítani: 27MHz elosztva 300-val 90 kHz, a PAL TV pedig 25 képkocka / másodperc, ezért az érték 90000/25 = 3600), és a PTS értéket a képkockatípus és a GOP típus szerint számítják ki. A PCR értéke azonban ebben az időszakban nem nőtt 3600-mal, emiatt a DTS és a PTS a PCR-hez képest kisebbé vagy nagyobbá vált. Egyes dekóderek (set-top boxok) nem használnak feszültség által vezérelt oszcillátort, és a rendszerük órája fix 27 MHz, de a kapott PCR értéket használja a helyi rendszer óra számlálójának inicializálásához. A kódoló és a dekóder (set-top box) nem képes szigorú zárolást fenntartani, emiatt a dekóder (set-top box) eldobhatja a kereteket. Egyes dekóderek (set-top boxok) azonban a keretvesztés után már nem szigorúan dekódolják és jelenítik meg a DTS és a PTS szerint, hanem a puffer helyzete szerint dekódolják, mivel a video- és hangkódolás késleltetése más, ez hangot okozhat A festmény nincs szinkronban.
Ezenkívül a kódolótól a dekóderig (set-top box) történő átviteli folyamatban a változó késleltetésű puffer linkek, például a multiplexerek és modulátorok megléte miatt a PCR csomagok továbbítási késleltetése nem lehet állandó, nagytól kicsi. Ha a PCR-t nem korrigálják, akkor a fenti problémák is felmerülhetnek.
összegezni
A fenti elemzésből látható, hogy mind a kódoló, mind a dekóder (set-top box) okozhatja a hang és a videó aszinkronizációját. A különféle márkák kódolóinak tesztelése után állomásunk egy jobb tesztjelzőkkel ellátott kódolót választott, és kicserélte az eredeti kódolót, ami jelentősen javította azt a jelenséget, hogy a TV hangja és képe nincs szinkronban. A set-top boxok bevezetésének következő lépésében a hálózati vállalatok a közönségminősítések minőségének javítása érdekében a releváns mutatók tesztelését is megerősítik. Természetesen hazám rádiójának és televíziójának digitalizálásának előmozdítása során még mindig szükségünk van televíziós dolgozóink és berendezésgyártóink közös erőfeszítéseire a teljes siker elérése érdekében. V
Másik termék:
