Kliem ewlieni: Awdjo u Vidjo Asinkroni MPEG-2 PCR DTS PTS Encoder Decoder
Bl-iżvilupp mgħaġġel tat-televiżjoni diġitali f'pajjiż u l-avvanz tat-trasformazzjoni diġitali ta 'netwerks tar-radju u t-televiżjoni urbani, aktar u aktar nies bdew jużaw set-top boxes biex jaraw programmi tat-televiżjoni diġitali. Iżda fil-proċess li jaraw programmi tat-TV permezz ta 'set-top box, it-telespettaturi kultant isibu li xi awdjo u vidjo mhumiex sinkronizzati. Dan ġibed ukoll l-attenzjoni tagħna.
Fenomenu u test
Il-Belt ta 'Guiyang bażikament temmet it-trasformazzjoni diġitali tan-netwerk tar-radju u t-televiżjoni tagħha fl-aħħar ta' l-2007, u l-programmi ta 'l-Istazzjon tat-TV ta' Guizhou daħlu wkoll fit-trasmissjoni tan-netwerk diġitali. Wara li dħalna fin-netwerk diġitali, sibna li diversi programmi tal-istazzjon tagħna kellhom il-fenomenu ta ’nuqqas ta’ sinkronizzazzjoni tal-awdjo u l-vidjow f’xi oqsma, speċjalment meta l-aħbarijiet kienu mxandra fuq il-kanal tal-vidjow bis-satellita u l-kanal tan-nies. Sabiex insiru nafu fejn hi l-problema, iddeċidejna li nagħmlu test tas-sinkronizzazzjoni tax-xufftejn fuq it-triq kollha tat-trasmissjoni tal-programm tagħna. It-tagħmir użat għat-test huwa Tektronix WFM7120. Meta tagħmel kejl ta 'dewmien awdjo / vidjo, huwa wkoll meħtieġ li tiġġenera serje ta' sinjali tal-vidjow qasir bil-kulur permezz tat-TG700 DVG7, u s-sekwenza awdjo hija inkorporata f'dan il-grupp ta 'sinjali tal-vidjow b'intervall ta' 5s, ibgħat sinjal bħal dan lil is-sistema ttestjata, u fl-aħħar ibgħat is-sinjal lil WFM7120 biex tkejjel id-differenza fil-ħin bejn l-awdjo u l-vidjow.
Test intern taċ-ċentru tal-kontroll tax-xandir
Kif muri fil-Figura 1, sabiex nkejlu jekk hemmx differenza ta 'dewmien awdjo / vidjo fis-sistema tal-istazzjon tat-TV, nużaw il-ħin tal-ispezzjoni biex nirreġistraw is-sinjal tat-test iġġenerat minn TG700 fil-hard disk imxandar, nilgħabu permezz tal-hard disk, u daħħal is-sinjal tat-test lid-dewmien. Wara l-modulu ta 'sinkronizzazzjoni tal-qafas, huwa mxandar fuq kanal, u mbagħad aħna nkejlu dawn it-tliet sinjali qabel ma d-dipartiment tat-trasmissjoni jittrasmetti s-sinjal lill-encoder tal-kumpanija tan-netwerk. Ir-riżultati tal-kejl juru li d-differenza ta 'dewmien awdjo / vidjo ta' dawn it-tliet sinjali ma taqbiżx 12ms, jiġifieri, qasam wieħed mhuwiex biżżejjed, li jindika li s-sinjal m'għandux il-problema tas-sinkronizzazzjoni tal-awdjo u vidjo fiċ-ċentru tal-kontroll tax-xandir.
Ittestjar ta 'set-top boxes differenti
Għat-tieni punt tal-kejl, għażilna l-kamra tal-kompjuter front-end tal-kumpanija tan-netwerk. Kif muri fil-Figura 2, hawnhekk, għażilna l-marki ewlenin tas-set-top boxes li bħalissa jintużaw fiċ-Ċina għall-ittestjar. Wara li tikkodifika s-sinjal tat-test TG700 permezz tal-kodifikatur oriġinali li qed nużaw, daħħalha fil-kanal li qegħdin inxandru bħalissa. Imbagħad uża set-top box fil-kamra tal-kompjuter ta 'quddiem biex tiddemodula s-sinjal tat-TV. Is-sinjal tal-awdjo / vidjo dekodifikat imbagħad jintbagħat lil WFM7120 għal kejl wara A / D u l-inkorporazzjoni tas-sinjal analogu permezz ta 'vidjokamera Panasonic D950. Ir-riżultati tal-kejl juru li d-differenza ta 'dewmien awdjo / vidjo ta' dawn it-tipi ta 'set-top boxes hija differenti, xi wħud huma' l quddiem minn 150ms, u xi wħud għadhom lura b'300ms. Dan juri li set-top boxes differenti għandhom kapaċitajiet differenti biex iżommu r-relazzjoni ta 'sinkronizzazzjoni bejn sinjali tal-awdjo / vidjo wara d-demodulazzjoni u d-dekodifikazzjoni tal-istess sinjal tat-TV diġitali.
Ittestjar ta 'kodifikaturi differenti
Kif muri fil-Figura 3, għadna nużaw il-ġeneratur tas-sinjal TG700 biex nittestjaw encoders differenti, u nippermettu lill-encoder, il-modulatur u s-set-top box biex jibnu ambjent ta 'xandir / wiri simulat. Hawnhekk, nużaw diversi kodifikaturi ta 'marki differenti. Wara l-ikkodifikar tas-sinjal tat-test tat-TG700, huwa modulat mill-istess modulatur, u allura s-sinjal jiġi dekodifikat mill-istess set-top box. Huwa wkoll ipproċessat minn D950 u mibgħut lil WFM7120 għall-kejl. Ir-riżultat tal-kejl finali huwa li wħud mid-differenzi tad-dewmien awdjo / vidjo tagħhom huma 30ms, u xi wħud jilħqu 300ms, u jindikaw li kodifikaturi differenti għandhom impatt akbar fuq is-sinkronizzazzjoni awdjo / vidjo tas-sinjal tal-wiri finali tas-set-top box.
Analiżi tal-Kawża
Il-prinċipju tal-ħin tas-sistema MPEG-2
Fil-preżent, fis-sistema tat-trasmissjoni tat-TV diġitali ta 'pajjiżi, l-istandard MPEG-2 huwa standard ta' kompressjoni ta 'awdjo u vidjo importanti. Jikkompressa, tikkodifika, u multiplexes sinjali tal-programm fit-tarf tas-sors, u demultiplexes u jiddekowdja sinjali fit-tarf li jirċievi. Ġie użat ħafna. Is-sistema ta 'trasmissjoni diġitali li qed nużaw hija bbażata fuq l-istandard MPEG-2. Ejja nagħtu ħarsa lejn l-istruttura tas-sistema ta 'MPEG-2, kif muri fil-Figura 4.
Jista 'jidher mill-Figura 4 li s-sinjali awdjo u vidjo jiffurmaw fluss bażiku wara li l-informazzjoni żejda titneħħa mill-encoder tal-kompressjoni. Dan il-fluss tal-kodiċi elementari ma jistax jinħażen jew jiġi trasmess direttament. Għandu jintbagħat lil pakkjatur speċifiku. Il-fluss tal-kodiċi elementari huwa maqsum f'paragrafi skont ċertu format, u karattri ta 'identifikazzjoni speċifiċi huma miżjuda biex jiffurmaw l-hekk imsejjaħ fluss tal-kodiċi elementari ppakkjat (PES). Il-pakketti PES huma pakketti tad-dejta tal-awdjo u tal-vidjo b'tulijiet varjabbli. Imbagħad il-pakketti PES tal-awdjo u tal-vidjow u d-dejta awżiljarja jintbagħtu lis-subsistema tat-trażmissjoni, li huma maqsuma f'pakketti żgħar tad-dejta b'tul fiss ta '188b u mmultiplikati b'diversi diviżjoni tal-ħin. Fluss TS wieħed huwa ffurmat, u l-fluss TS jilħaq it-tarf riċevitur wara t-trasmissjoni mill-kanal.
Kif nafu lkoll, is-sinkronizzazzjoni hija kundizzjoni meħtieġa għal wirja korretta tat-TV. Għat-TV diġitali, peress li l-buffer jintuża biex jaħżen is-sinjal waqt il-proċess ta 'kompressjoni u kodifikazzjoni, l-assi tal-ħin tas-sinjal fil-multiplexer jinbidel, flimkien ma' l-ammont ta 'sensja tad-data huwa differenti, il-proporzjon tal-kompressjoni huwa wkoll differenti, assi tal-ħin Bidliet kbar, speċjalment fl-ipproċessar tas-saff tal-grupp ta 'qafas, inbidlet ukoll l-ordni ta' frejms B u frejms P. Dawn kollha jagħmlu s-sinkronizzazzjoni tas-sinjali tat-TV diġitali titlef kompletament il-kunċett tas-sekwenza oriġinali. Mod effettiv biex tinkiseb sinkronizzazzjoni huwa li żżid tikketta tal-ħin mal-fluss tal-kodiċi tas-sinjal kull darba li jkun għadda intervall speċifikat. B'din it-tikketta, it-tarf li jirċievi jista 'jiġi ordnat mill-ġdid skont din it-tikketta tal-ħin matul il-proċess ta' dekodifikazzjoni qabel il-wiri, ibni mill-ġdid l-ordni tal-immaġni qabel il-kompressjoni u l-kodifikazzjoni, u r-relazzjoni tal-ħin bejn il-ħoss u l-immaġni, u b'hekk tikseb sinkronizzazzjoni tal-immaġni u il-ħoss huwa sinkronizzat mal-immaġni.
Jista 'jidher ukoll mill-Figura 4 li hemm sistema komuni ta' arloġġ STC (27MHz) fl-encoder MPEG-2. Dan l-arloġġ jintuża biex jiġġenera timbru tal-ħin li jindika d-dekodifikazzjoni korretta u l-ħin tal-wiri tal-awdjo / vidjo. Fl-istess ħin, jista 'jintuża biex jindika teħid ta' kampjuni Il-valur istantanju tal-ħin istantanju tal-arloġġ tas-sistema. L-arloġġ huwa msakkar tal-fażi bis-sinkronizzazzjoni tal-linja tal-video tal-input. Meta l-input huwa sinjal SDI, l-arloġġ tas-sistema tal-encoder huwa ġġenerat mill-arloġġ diviż b'10. Huwa l-emerġenza ta 'arloġġ tas-sistema komuni fl-encoder, kif ukoll ir-riġenerazzjoni tal-arloġġ fid-decoder u l-korretta użu ta 'timbri tal-ħin, li jipprovdu l-bażi għas-sinkronizzazzjoni korretta tal-operazzjonijiet fid-decoder. Sabiex tirrealizza s-sinkronizzazzjoni tal-arloġġ tal-codec, l-arloġġ tas-sistema STC jingħadd fl-encoder, u l-valur tal-kampjunar tal-counter jiġi trasmess lir-riċevitur fl-header tal-adattament tal-pakkett TS magħżul kull ċertu ħin ta 'trasmissjoni, bħala dekodifikazzjoni Is-sinjal ta 'referenza tal-arloġġ tal-programm tal-proċessur, li huwa PCR. Il-bit validu tal-PCR huwa 42b, fosthom l-għoli 33b huwa PCR_Base, li huwa l-valur tal-għadd fl-unità tal-arloġġ 27MHz u l-arloġġ diviż bi 300, u l-baxx 9b huwa PCR_Extension, li huwa l-valur tal-għadd fl-arloġġ 27MHz bħala l-unità. Minbarra l-PCR, it-tikketta tal-ħin tad-dekodifikazzjoni DTS u t-tikketta tal-ħin tal-wiri PTS huma wkoll importanti ħafna. Huma simili għal PCR_Base. Huma maħluqa wkoll bl-arloġġ tas-sistema ta '27MHz tal-encoder, diviż bi 300 bħala l-valur tal-għadd tal-unità. Fost dawn, DTS jintuża biex jagħti struzzjonijiet lid-decoder meta jiddekowdja l-immaġni riċevuta u l-qafas awdjo, u PTS jintuża biex jinnotifika meta għandu juri l-qafas immaġni dekodifikat.
Meta tuża kodifikazzjoni b'żewġ direzzjonijiet, id-dekodifikazzjoni ta 'ċerta immaġni trid issir f'perjodu ta' żmien qabel ma tintwera, sabiex tkun tista 'tintuża bħala s-sors tad-dejta għad-dekodifikazzjoni tal-immaġni B-frame. Pereżempju, l-ordni tal-wiri tal-immaġini hija IBBP, iżda l-ordni tat-trażmissjoni tal-immaġini hija IPBB. Il-mudell ta 'referenza MPEG jemmen li d-dekodifikazzjoni sseħħ istantanjament, jiġifieri, id-dekodifikazzjoni u l-wiri jsiru fl-istess ħin. Għal frejms tal-awdjo u frejms tal-immaġni B, il-ħin ta 'dekodifikazzjoni u l-ħin tal-wiri huma l-istess, u PTS huwa l-istess bħal DTS, għalhekk PTS biss jeħtieġ li jiġi trasmess. Għal frejms tal-vidjo I u frejms P, minħabba l-ordni mill-ġdid tal-frejms, il-ħin ta 'dekodifikazzjoni u l-ħin tal-wiri huma differenti, u PTS u DTS għandhom jiġu trasmessi fl-istess ħin. Meta d-decoder jirċievi s-sekwenza tal-immaġni IPBB, għandu jiddekowdja l-immaġini I-frame u P-frame qabel ma jiddekowdja l-ewwel immaġni B-frame. Id-decoder jista 'jiddekowdja biss qafas wieħed ta' immaġni kull darba, u għalhekk l-ewwel jiddekowdja l-immaġni tal-qafas I u jaħżinha. Meta l-immaġni tal-qafas P tiġi dekodifikata, toħroġ u turi l-immaġni tal-qafas I iddekodifikata, u mbagħad tiddekowdja u turi l-immaġni tal-qafas B. It-Tabelli 1, 2, 3, u 4 juru s-sekwenza tal-immaġini tad-dħul u tal-ħruġ tal-encoder, il-valuri PTS u DTS ta 'kull qafas, u s-sekwenza ta' dekodifikazzjoni u wiri ta 'kull qafas tal-immaġni mid-decoder.
Fit-Tabella 1, 13-il frejm ta ’immaġini jikkostitwixxu grupp ta’ immaġini, l-ewwel frejm I frame tuża kodifikazzjoni intra-frejm, it-tieni u t-tielet frejm B jinkisbu permezz ta ’tbassir bidirezzjonali mill-ewwel u r-raba’ frejms, u r-raba ’frejm P frejm hija għadda mill-ewwel qafas. Derivat minn tbassir bil-quddiem. Wara li tikkodifika l-ewwel kwadru, l-kodifikatur l-ewwel ibbafer it-tieni u t-tielet kwadru, jikkodifika r-raba 'kwadru, u mbagħad jikkodifika t-tieni u t-tielet kwadri, u l-bqija, u s-sekwenza finali tal-ħruġ ikkodifikata tidher fit-tabella 2 murija.
Jista 'jidher mit-Tabella 3 u t-Tabella 4 li meta d-decoder jirċievi ċerta unità ta' aċċess li jkun fiha immaġni ta 'qafas I, il-pakkett tad-dejta tal-fajl għandu jkun fih DTS u PTS, il-ħin bejn il-valuri ta' dawn iż-żewġ tikketti L-intervall huwa wieħed perjodu tal-immaġni. Wara li l-immaġni tal-qafas I hija l-qafas P, għandu jkun hemm ukoll DTS u PTS fil-pakkett tad-dejta tal-fajl, u l-intervall ta 'ħin bejn il-valuri taż-żewġ tikketti huwa ta' tliet perjodi ta 'immaġini. Imbagħad hemm żewġ frejms B, li l-pakketti tad-dejta tal-fajl tagħhom fihom biss PTS. Jiġifieri, l-immaġni tal-qafas I tintlagħab u tintwera wara dewmien ta 'qafas wieħed wara d-dekodifikazzjoni. Meta jintwera l-qafas I, ir-raba 'qafas P frame huwa dekodifikat, iżda ma jindaqqx u jintwera. L-ewwel huwa maħżun fil-cache, u wara li l-qafas 1I jintlagħab u jintwera, Iddekowdja u wiri frames 2B immedjatament, imbagħad frames 3B, imbagħad uri l-frejms buffers 4P, u jiddekowdja u ibbafer il-frejms 7P fl-istess ħin, eċċ. Jista 'jidher li s-sekwenza tal-immaġini dekodifikati u murija hija konsistenti mas-sekwenza tal-input tal-immaġini fit-Tabella 1.
Prinċipju taż-żmien tad-decoder (set-top box)
PTS u DTS huma biss valuri 33b. Jekk m'hemm l-ebda referenza għall-assi tal-ħin rappreżentat mill-PCR, dan il-valur huwa bla sens. Sabiex tinżamm id-dekodifikazzjoni korretta, l-arloġġi tas-sistema tal-encoder u d-decoder (set-top box) għandhom jinżammu msakkra, jiġifieri, il-frekwenzi tagħhom jinżammu l-istess, u l-valuri inizjali tal-counters rispettivi tagħhom huma l-istess.
Hemm oxxillatur ta 'vultaġġ ikkontrollat (VCO) bi frekwenza ta' madwar 27MHz fid-decoder (set-top box). Is-sinjal tal-ħruġ jintbagħat lill-counter bħala l-arloġġ tas-sistema biex jiġġenera l-valur tal-kampjun kurrenti STC, li huwa valur ta '42b bħall-PCR. Fost dawn, it-33b għoli huwa l-valur tal-għadd fl-unità ta 'arloġġ ta' 27MHz wara 300 frekwenza roża, u d-9b baxx huwa l-valur tal-għadd fl-unità ta 'arloġġ ta' 27MHz. Meta programm ġdid jasal fid-decoder (set-top box), id-decoder (set-top box) jikseb il-valur tal-PCR mill-fluss tal-kodiċi, iqabbel il-valur PCR_Extension tiegħu mal-bits 9b l-aktar baxxi tal-STC kurrenti, u jikseb l-iżball sinjal, u mbagħad jgħaddi miċ-ċirkwit tal-linja msakkra fil-fażi. Aġġusta l-oxxillatur ikkontrollat bil-vultaġġ sabiex il-frekwenza tal-arloġġ tas-sistema tad-decoder (set-top box) tkun konsistenti mal-frekwenza tal-arloġġ tas-sistema tal-encoder. Ikseb il-valuri PTS u DTS ta 'kull qafas b'mod sekwenzjali mill-fluss tal-kodiċi, u qabbilhom mal-bits 33b għoljin tal-valur kurrenti STC. Jekk il-valur DTS huwa akbar mill-valur STC, in-nixxiegħa tal-kodiċi hija buffered u l-bidla fil-valur STC hija mmonitorjata fl-istess ħin. Meta l-valur STC jiżdied biex ikun daqs il-valur DTS, il-fluss tal-kodiċi tal-qafas huwa dekodifikat. Meta l-valur STC huwa ugwali għall-valur PTS, Aqra l-qafas. Jekk minħabba d-dewmien tal-buffer jitter tan-netwerk tat-trasmissjoni, meta n-nixxiegħa tal-kodiċi tilħaq id-decoder (set-top box), il-valur PTS tiegħu huwa diġà inqas mill-valur STC, allura d-decoder (set-top box) jaqbeż dan il-qafas u jarmi d-dejta tal-qafas. Peress li PTS u DTS huma ġġenerati abbażi tal-valur tal-PCR, l-ewwel valur tal-PCR miksub għandu jintuża bħala l-valur inizjali biex tissettja l-counter STC tad-decoder (set-top box) biex il-valuri tagħhom ikunu l-istess, inkella, l- bażi tal-ħin tkun differenti. , B'hekk żball ta 'dekodifikazzjoni. L-ipproċessar tal-awdjo u tal-vidjow huwa simili, iżda m'hemm l-ebda problema ta 'rranġar mill-ġdid tal-ħin. Il-Figura 5 turi d-dijagramma tal-prinċipju tax-xogħol tad-decoder (set-top box) PCR.
Raġunijiet għal awdjo u vidjo barra mis-sinkronizzazzjoni
Fl-applikazzjonijiet prattiċi, xi kodifikaturi jikkawżaw jitter fl-arloġġ tal-ħruġ tagħhom minħabba l-bażi tal-ħin instabbli tas-sinjal tal-vidjow tad-dħul, u l-intervall tas-sinkronizzazzjoni tal-qafas mhuwiex 40ms. Għal dawn il-kodifikaturi, wara li tissettja l-valur inizjali tad-DTS skont il-PCR u d-dewmien tal-buffering, il-valur tad-DTS ta ’kull qafas jinkiseb billi jiżdied valur fiss mad-DTS preċedenti (dan il-valur jista’ jiġi kkalkulat kif ġej: 27MHz huwa diviż bi 300 Huwa 90kHz, u PAL TV huwa 25 frejm kull sekonda. Għalhekk, il-valur huwa 90000/25 = 3600), u l-valur PTS huwa kkalkulat skond it-tip ta 'frejm u t-tip GOP. Madankollu, il-valur tal-PCR ma żdiedx b'3600 matul dan il-perjodu, li kkawża li d-DTS u l-PTS isiru akbar jew iżgħar relattivament għall-PCR. Xi decoders (set-top boxes) ma jużawx oxxillatur ikkontrollat bil-vultaġġ, u l-arloġġ tas-sistema tagħhom huwa fiss ta '27MHz, iżda juża l-valur tal-PCR riċevut biex jinizjalizza l-valur tal-counter tal-arloġġ tas-sistema lokali. L-encoder u d-decoder (set-top box) ma jistgħux iżommu serratura stretta, li tista 'tikkawża li d-decoder (set-top box) iwaqqa' l-frejms. Madankollu, xi decoders (set-top boxes) m'għadhomx jiddekodifikaw u juru b'mod strett skond DTS u PTS wara telf ta 'frejm, iżda jiddekowdjaw skond is-sitwazzjoni tal-buffer, minħabba li d-dewmien tal-kodifikazzjoni tal-vidjo u awdjo huwa differenti, jista' jikkawża awdjo Il-pittura mhix sinkronizzata.
Barra minn hekk, fil-proċess ta 'trasmissjoni mill-encoder għad-decoder (set-top box), minħabba l-eżistenza ta' links buffer ta 'dewmien varjabbli bħal multiplexers u modulaturi, id-dewmien ta' trasmissjoni ta 'pakketti PCR jista' ma jkunx kostanti, li jvarja minn kbir għal żgħir. Jekk PCR ma jiġix ikkoreġut, il-problemi ta 'hawn fuq jistgħu jseħħu wkoll.
fi ftit kliem
Mill-analiżi ta 'hawn fuq, jidher li kemm l-encoder kif ukoll id-decoder (set-top box) jistgħu jikkawżaw l-okkorrenza ta' asinkronizzazzjoni ta 'awdjo u vidjo. Wara li ttestja l-encoders ta 'marki varji, l-istazzjon tagħna għażel encoder b'indikaturi tat-test aħjar u ssostitwixxa l-encoder oriġinali, li tejjeb ħafna l-fenomenu li l-awdjo u l-istampa tat-TV mhumiex sinkronizzati. Fil-pass li jmiss tal-introduzzjoni ta 'set-top boxes, il-kumpaniji tan-netwerk se jsaħħu wkoll l-ittestjar ta' indikaturi rilevanti biex itejbu l-kwalità tal-klassifikazzjonijiet tal-udjenza. Naturalment, fil-proċess ta 'avvanz tad-diġitalizzazzjoni tar-radju u t-televiżjoni ta' pajjiżi, għad għandna bżonn l-isforzi konġunti tal-ħaddiema tat-televiżjoni tagħna u l-manifatturi tat-tagħmir sabiex finalment niksbu suċċess sħiħ.
prodotti oħra tagħna:
