Клучни зборови: Асинхрон аудио и видео MPEG-2 PCR DTS PTS декодер за декодер
Со брзиот развој на дигиталната телевизија во мојата земја и унапредувањето на дигиталната трансформација на урбаните радио и телевизиски мрежи, сè повеќе луѓе почнаа да користат сет-топ боксови за да гледаат програми за дигитални телевизии. Но, во процесот на гледање ТВ-програми преку сет-топ-кутија, гледачите понекогаш откриваат дека некои аудио и видео не се синхронизираат. Ова исто така го привлече нашето внимание.
Феномен и тест
Гуијанг Сити во основа ја заврши дигиталната трансформација на својата радио и телевизиска мрежа на крајот од 2007 година, а програмите на ТВ Гвижоу исто така влегоа во преносот на дигиталната мрежа. Откако влеговме во дигиталната мрежа, откривме дека неколку програми на нашата станица имаат феномен на несинхронизирање на аудио и видео во некои области, особено кога вестите се емитуваа на сателитскиот видео канал и на каналот за луѓе. Со цел да откриеме каде е проблемот, решивме да спроведеме тест за синхронизација на усните на целата патека за пренос на нашата програма. Опремата што се користи за тестот е Tektronix WFM7120. Кога правите мерење на одложување на аудио / видео, исто така е потребно да се генерираат низа видео сигнали со кратки ленти во боја преку TG700 DVG7, а аудио секвенцата е вградена во оваа група на видео сигнали со интервал од 5s, испратете таков сигнал до системот што е под тест и конечно испратете го сигналот до WFM7120 за да ја измерите разликата во времето помеѓу аудио и видео.
Внатрешен тест за контролен центар за емитување
Како што е прикажано на слика 1, со цел да се измери дали има разлика во аудио / видео одложување во системот на ТВ-станица, ние го користиме времето за проверка за да го снимиме тест сигналот генериран од TG700 во хард дискот што се емитува, да го пуштиме преку тврдиот диск, и внесете го тест сигналот до одложувачот. По модулот за синхронизација на рамката, тој се емитува на канал, а потоа ги мериме овие три сигнали пред одделот за пренос да го пренесе сигналот до енкодерот на мрежната компанија. Резултатите од мерењата покажуваат дека разликата во доцнењето на аудио / видео на овие три сигнали не надминува 12ms, односно едно поле не е доволно, што укажува на тоа дека сигналот нема проблем со синхронизација на аудио и видео во центарот за контрола на емитувањето.
Тестирање на различни сет-топ кутии
За втората точка на мерење, ја избравме просторијата за компјутери од предната страна на мрежната компанија. Како што е прикажано на слика 2, овде ги избравме главните брендови сет-топ кутии што во моментов се користат во Кина за тестирање. Откако ќе го кодирате сигналот за тест TG700 преку оригиналниот кодер што го користиме, вметнете го во каналот што го емитуваме во моментов. Потоа користете сет-топ-кутија во просторијата за предни компјутери за да го демодулирате ТВ-сигналот. Декодираниот аудио / видео сигнал потоа се испраќа до WFM7120 за мерење по A / D и вградување на аналогниот сигнал преку видеорекордер Panasonic D950. Резултатите од мерењата покажуваат дека разликата во доцнењето на аудио / видео кај овие типови сет-топ кутии е различна, некои се пред 150 милји, а некои заостануваат за 300 мс. Ова покажува дека различните сет-топ-кутии имаат различни можности за одржување на врската за синхронизација помеѓу аудио / видео сигналите по демодулацијата и декодирањето на истиот дигитален ТВ сигнал.
Тестирање на различни енкодери
Како што е прикажано на слика 3, ние сè уште го користиме генераторот на сигнали TG700 за да тестираме различни енкодери и им овозможуваме на кодерот, модулаторот и сет-топ кутијата да градат симулирана средина за емитување / гледање. Тука, ние користиме неколку енкодери од различни брендови. По кодирањето на тест сигналот на TG700, тој е модулиран од истиот модулатор, а потоа сигналот се декодира од истиот сет-топ кутија. Исто така, тој е обработен од D950 и испратен до WFM7120 за мерење. Конечниот резултат од мерењето е дека некои од нивните разлики во доцнењето на аудио / видео се 30ms, а некои достигнуваат 300ms, што укажува на тоа дека различните кодери имаат поголемо влијание врз аудио / видео синхронизацијата на последниот сигнал за гледање на сет-кутијата.
Анализа на причини
Принцип на мерење на времето на системот MPEG-2
Во моментов, во дигиталниот ТВ систем за пренос на мојата земја, стандардот MPEG-2 е важен стандард за компресија на аудио и видео. Компресира, кодира и мултиплексира програмски сигнали на крајот на изворот, а демултиплексира и декодира сигнали на крајот на приемот. Широко се користи. Дигиталниот систем за пренос што го користиме е заснован на стандардот MPEG-2. Ајде да погледнеме во структурата на системот на MPEG-2, како што е прикажано на слика 4.
Од Слика 4 може да се види дека аудио и видео сигналите формираат основен поток откако вишокот информации ќе бидат отстранети од енкодерот за компресија. Овој проток на елементарни кодови не може да се зачува или пренесува директно. Мора да се испрати до одреден пакувач. Протокот на елементарниот код е поделен на пасуси според одреден формат и се додаваат специфични знаци за идентификација за да се формира таканаречениот спакуван основен проток на кодови (PES). PES пакетите се пакети со аудио и видео податоци со променлива должина. Потоа, аудио и видео PES пакетите и помошните податоци се испраќаат до потсистемот за пренос, кои се поделени на мали пакети со податоци со фиксна должина од 188b и мултиплексирани со мултиплексирање со временска поделба. Се формира единствен ТС-поток, а ТС-струјот го достигнува крајот на примање по пренесувањето преку каналот.
Како што сите знаеме, синхронизацијата е неопходен услов за правилен ТВ-приказ. За дигитална телевизија, бидејќи тампон се користи за зачувување на сигналот за време на процесот на компресија и кодирање, временската оска на сигналот се менува во мултиплексерот, плус количината на вишок на податоци е различна, односот на компресија е исто така различен, па затоа временска оска Големи промени, особено во обработката на слојот на рамки, редоследот на Б рамки и Р рамки исто така се промени. Сите овие прават синхронизацијата на дигиталните ТВ сигнали целосно да го изгуби концептот на оригиналната низа. Ефективен начин да се постигне синхронизација е да додадете етикета на времето во протокот на сигналниот код секогаш кога ќе помине одреден интервал. Со оваа ознака, крајот на приемот може да се нарача според овој временски ознака за време на процесот на декодирање пред приказот, да се реконструира редоследот на сликата пред компресија и кодирање и временската врска помеѓу звукот и сликата, со што се постигнува синхронизација на сликата и звукот е синхронизиран со сликата.
Исто така, од Слика 4 може да се види дека има еден заеднички системски часовник STC (27MHz) во кодирачот MPEG-2. Овој часовник се користи за генерирање временски печат што укажува на точното декодирање и времето на прикажување на аудио / видео. Во исто време, може да се искористи за да се означи земање мостри Инстантната вредност на моменталното време на часовникот на системот. Часовникот е заклучен во фаза со синхронизација на линијата на влезното видео. Кога влезот е SDI сигнал, системскиот часовник на кодерот се генерира со часовникот поделен на 10. Тоа е појава на заеднички системски часовник во кодерот, како и регенерација на часовникот во декодерот и точен употреба на временски марки, кои обезбедуваат основа за правилна синхронизација на операциите во декодерот. Со цел да се реализира синхронизацијата на часовникот на кодекот, STC системскиот часовник се брои во кодирачот, а вредноста на земањето примерок на бројачот се пренесува на приемникот во заглавието за адаптација на избраниот пакет TS секое одредено време на пренесување, како декодирање Референтен сигнал на часовникот на програмата на процесорот, што е PCR. Важниот бит на PCR е 42b, меѓу кои високиот 33b е PCR_Base, што е вредност на броењето во единицата на часовникот 27MHz и часовникот поделен на 300, а нискиот 9b е PCR_Extension, што е вредност на броењето во часовникот 27MHz како единица. Покрај PCR, многу е важна и ознаката за време на декодирање DTS и ознаката за времето за прикажување PTS. Тие се слични на PCR_Base. Тие се создадени и со системскиот часовник на енкодерот 27MHz, поделен со 300 како вредност на единицата. Меѓу нив, DTS се користи за да му се укаже на декодерот кога да ја декодира примената слика и аудио рамка, а PTS се користи за известување кога да се прикаже декодираната рамка за слика.
Кога користите двонасочно кодирање, декодирањето на одредена слика мора да се изврши во одреден временски период пред да се прикаже, за да може да се користи како изворен податок за декодирање на сликата во рамката Б. На пример, редоследот на прикажување на сликите е IBBP, но редоследот на пренос на сликите е IPBB. Референтниот модел MPEG верува дека декодирањето се случува моментално, односно декодирањето и прикажувањето се вршат истовремено. За аудио рамки и слики Б рамки, времето на декодирање и времето на прикажување се исти, а PTS е ист како DTS, така што треба да се пренесат само PTS. За рамки за видео I и P рамки, поради прераспоредување рамки, времето на декодирање и времето на прикажување се различни, а PTS и DTS мора да се пренесат истовремено. Кога декодерот ја прима низата на слики IPBB, тој мора да ги декодира сликите од I-рамката и P-рамката пред да ја декодира првата слика во B-рамка. Декодерот може да декодира само една рамка на слика истовремено, така што прво ја декодира сликата во рамка I и ја зачувува. Кога сликата P рамка е декодирана, таа излегува и ја прикажува декодираната слика на рамката I, а потоа ја декодира и прикажува сликата B рамка. Во табелите 1, 2, 3 и 4 е прикажан редоследот на влезните и излезните слики на кодерот, вредностите на PTS и DTS на секоја рамка и низата на декодирање и прикажување на секоја рамка на сликата од декодерот.
Во Табела 1, 13 рамки на слики сочинуваат група на слики, првата рамка I рамка користи внатре-рамковно кодирање, втората и третата рамка B се добиваат со двонасочно предвидување од првиот и четвртиот кадар, а четвртата рамка P е помина покрај првата рамка. Потекнува од предвидување напред. По кодирањето на првата рамка, кодирачот прво ги баферира вторите и третите рамки, ја кодира четвртата рамка, а потоа ги кодира вторите и третите рамки, и така натаму, а последната кодирана излезна низа е прикажана на табелата 2 прикажана.
Може да се види од Табела 3 и Табела 4 дека кога декодерот прима одредена единица за пристап што содржи слика на рамка I, пакетот со податоци за датотеки треба да содржи DTS и PTS, времето помеѓу вредностите на овие две ознаки Интервалот е еден период на слика. Откако сликата I рамка е рамка P, треба да има DTS и PTS во пакетот со податоци за датотеката, а временскиот интервал помеѓу вредностите на двете ознаки е три периоди на слика. Потоа, има два рамка Б, чиишто пакети со датотеки содржат само PTS. Тоа е да се каже, сликата на рамката I ќе се репродуцира и прикажува по одложување на една рамка по декодирањето. Кога ќе се прикаже рамката I, декодирана е четвртата рамка P, но таа не се репродуцира и прикажува. Прво се кешира, а откако ќе се репродуцира и прикаже рамката 1I, Декодирајте и прикажете 2B рамки веднаш, потоа 3B рамки, потоа прикажете ги тампон-рамните 4P рамки и декодирајте ги и баферирајте ги 7P рамките истовремено, итн. Може да се види дека низата декодирани и прикажани слики е во согласност со редоследот на внесување на слики во Табела 1.
Принцип на тајминг на декодер (сет-топ кутија)
PTS и DTS се само 33b вредности. Ако нема упатување на временската оска претставена со PCR, оваа вредност е бесмислена. За да се одржи правилното декодирање, системските часовници на кодерот и декодерот (сет-топ-кутија) мора да се чуваат заклучени, односно нивните фреквенции да се чуваат исти, а почетните вредности на нивните бројачи да бидат исти.
Во декодерот има контролен напон осцилатор (VCO) со фреквенција од околу 27MHz (сет-топ-кутија). Излезниот сигнал се испраќа до бројачот како часовник на системот за да се генерира моменталната вредност на примерокот STC, што е вредност од 42b како PCR. Меѓу нив, високиот 33b е вредноста на броењето во единицата од 27MHz часовник по 300 розова фреквенција, а ниската 9b е вредноста на броењето во единицата од 27MHz часовник. Кога новата програма пристигнува до декодерот (сет-топ-кутија), декодерот (сет-топ-кутија) ја добива вредноста на PCR од протокот на кодови, ја споредува својата вредност на PCR_Exension со пониските 9b битови од тековниот STC и ја добива грешката сигнал, а потоа поминува низ колото со фаза-заклучена јамка. Прилагодете го осцилаторот контролиран на напон така што фреквенцијата на системскиот часовник на декодерот (сет-топ-кутија) е во согласност со фреквенцијата на системскиот часовник на кодирачот. Добијте ги вредностите PTS и DTS на секоја рамка последователно од протокот на кодови и споредете ги со високите 33b бита на тековната вредност на STC. Ако вредноста на DTS е поголема од вредноста на STC, протокот на код е бафериран и промената на вредноста на STC се следи истовремено. Кога вредноста на STC се зголемува за да се изедначи со вредноста на DTS, протокот на шифра на рамката се декодира. Кога вредноста на STC е еднаква на вредноста на PTS, играјте ја рамката. Ако се должи на вознемиреноста на тампонот на мрежата за пренос, кога протокот на кодови стигнува до декодерот (сет-топ-кутија), неговата вредност на PTS е веќе помала од вредноста на STC, тогаш декодерот (сет-топ-кутија) ја прескокнува оваа рамка и ги отфрла податоците од рамката. Бидејќи PTS и DTS се генерираат врз основа на вредноста на PCR, првата добиена вредност на PCR мора да се искористи како почетна вредност за да се постави бројачот STC на декодерот (сет-топ-кутија) за да се направат нивните вредности исти, во спротивно, временската основа ќе биде различна. , Така грешка во декодирање. Обработката на аудио и видео е слична, но нема проблем со временско преуредување. На слика 5 е прикажан дијаграмот на принципот на работа на PCR на декодерот (сет-топ-кутија).
Причини за аудио и видео надвор од синхронизација
Во практични апликации, некои енкодери предизвикуваат треперење во нивниот излезен часовник поради нестабилната временска основа на влезниот видео сигнал, а интервалот за синхронизација на рамката не е 40ms. За овие енкодери, откако ќе се постави почетната вредност на DTS според PCR и одложувањето на меморијата, DTS вредноста на секоја рамка се добива со додавање на фиксна вредност на претходниот DTS (оваа вредност може да се пресмета на следниов начин: 27MHz е поделена на 300 90kHz, а PAL TV е 25 слики во секунда. Според тоа, вредноста е 90000/25 = 3600), а вредноста на PTS се пресметува според типот на рамката и типот GOP. Сепак, вредноста на PCR не се зголеми за 3600 во овој период, што предизвика ДТС и ПТС да станат поголеми или помали во однос на ПЦР. Некои декодери (сет-топ-кутии) не користат осцилатор контролиран од напон, а нивниот системски часовник е фиксен 27MHz, но ја користи добиената вредност на PCR за да ја иницијализира вредноста на бројачот на часовникот на локалниот систем. Декодерот и декодерот (сет-топ-кутија) не можат да одржуваат строга брава, што може да предизвика декодерот (сет-топ-кутија) да испушти рамки. Сепак, некои декодери (сет-топ-кутии) веќе не строго декодираат и прикажуваат според ДТС и ПТС по загубата на рамката, но се декодираат според ситуацијата на тампон, бидејќи доцнењето на кодирањето на видео и аудио е различно, може да предизвика аудио Сликата не е синхронизирана.
Покрај тоа, во процесот на пренос од енкодерот до декодерот (сет-топ-кутија), поради постоење на линкови на тампон на променливо задоцнување, како што се мултиплексери и модулатори, доцнењето на преносот на PCR пакетите може да не биде константно, варирајќи од големи до мали Ако PCR не е коригиран, може да се појават и горенаведените проблеми.
да сумираме
Од горенаведената анализа, може да се види дека и енкодерот и декодерот (сет-топ кутија) може да предизвикаат појава на асинхронизација на аудио и видео. По тестирањето на енкодерите од разни брендови, нашата станица избра кодер со подобри индикатори за тестирање и го замени оригиналниот кодер, што значително го подобри феноменот дека аудио и сликата на телевизорот не е синхронизирана. Во следниот чекор на воведување сет топ-кутии, мрежните компании исто така ќе го зајакнат тестирањето на релевантни индикатори за да се подобри квалитетот на рејтингот на публиката. Се разбира, во процесот на унапредување на дигитализацијата на радиото и телевизијата на мојата земја, сè уште ни требаат заеднички напори на нашите телевизиски работници и производители на опрема за конечно да постигнеме целосен успех.v
Нашите други производи:
