數(shù)字電視的碼流技術(shù)

1、數(shù)字電視原理數(shù)字電視原理數(shù)字電視碼流基礎(chǔ)數(shù)字電視碼流基礎(chǔ)數(shù)字電視碼流基礎(chǔ)數(shù)字電視碼流基礎(chǔ) 數(shù)字電視信號(hào)是以碼流形式傳輸與模擬數(shù)字電視信號(hào)是以碼流形式傳輸與模擬電視顯著不同。電視顯著不同。 碼流內(nèi)容包含：碼流內(nèi)容包含： 信號(hào)的表示、碼流語法、碼流中的邏輯信號(hào)的表示、碼流語法、碼流中的邏輯關(guān)系、碼流內(nèi)部所描述內(nèi)容、碼流的層次關(guān)關(guān)系、碼流內(nèi)部所描述內(nèi)容、碼流的層次關(guān)系等。系等。 模擬電視與數(shù)字電視的區(qū)別模擬電視與數(shù)字電視的區(qū)別（信號(hào)及信號(hào)（信號(hào)及信號(hào)傳輸）傳輸） ； 數(shù)字電視碼流及分類；數(shù)字電視碼流及分類； 碼流的主要內(nèi)容；碼流的主要內(nèi)容； 同步與時(shí)間標(biāo)識(shí)；同步與時(shí)間標(biāo)識(shí)； 條件接收，加密，加擾；條

2、件接收，加密，加擾； 附加信息，電子節(jié)目表，服務(wù)信息；附加信息，電子節(jié)目表，服務(wù)信息；模擬電視與數(shù)字電視模擬電視與數(shù)字電視模擬電視模擬電視數(shù)字電視數(shù)字電視信號(hào)表示信號(hào)表示連續(xù)的電流或電壓連續(xù)的電流或電壓利用二進(jìn)制數(shù)利用二進(jìn)制數(shù)“0”、“1”表示表示信號(hào)傳輸信號(hào)傳輸采用掃描實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)采用掃描實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的順序傳輸?shù)捻樞騻鬏敶虬?，碼流復(fù)用多套電打包，碼流復(fù)用多套電視組成一個(gè)傳輸碼流視組成一個(gè)傳輸碼流串行傳輸串行傳輸音視頻音視頻頻分、同時(shí)傳輸頻分、同時(shí)傳輸打包，音視頻交替?zhèn)鬏敶虬粢曨l交替?zhèn)鬏斝盘?hào)同步信號(hào)同步利用同步脈沖信號(hào)同步利用同步脈沖信號(hào)同步利用時(shí)間信息，利用時(shí)間信息，時(shí)間標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)同步時(shí)

3、間標(biāo)識(shí)，實(shí)現(xiàn)同步條件接收條件接收無無加密、加擾加密、加擾附加信息附加信息無無有如電子節(jié)目表有如電子節(jié)目表數(shù)字電視碼流的類型數(shù)字電視碼流的類型ES（基本碼流）（基本碼流） 視頻視頻ES 音頻音頻ES 數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流PES （節(jié)目基本碼流）（節(jié)目基本碼流）打包的基本碼流打包的基本碼流 PS （節(jié)目碼流）（節(jié)目碼流）用于節(jié)目存儲(chǔ)，演播室，用于節(jié)目存儲(chǔ)，演播室， 信道干擾小信道干擾小TS （傳輸碼流）（傳輸碼流）用于遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，信用于遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸，信 道干擾較大道干擾較大ES視頻視頻ES1音頻音頻ES1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1視頻視頻ES2音頻音頻ES2數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2打包打包打包打包打包打包 傳傳 輸輸 復(fù)復(fù) 用用

4、 節(jié)目復(fù)用節(jié)目復(fù)用打包打包視頻視頻PES1音頻音頻PES1視頻視頻PES2音頻音頻PES2PS流流1TS流流數(shù)字電視碼流之間的層次關(guān)系1. 基本碼流（基本碼流（Elementary Stream） 包含視頻、音頻、數(shù)據(jù)的連續(xù)碼流。包含視頻、音頻、數(shù)據(jù)的連續(xù)碼流。 MPEG視頻碼流：視頻碼流： 根據(jù)根據(jù)MPEG圖像序列的結(jié)構(gòu)，圖像序列的結(jié)構(gòu)， MPEG視頻視頻ES的結(jié)構(gòu)由的結(jié)構(gòu)由6層組成。層組成。 圖像序列、圖像組、圖像幀、宏塊條、宏塊、圖像序列、圖像組、圖像幀、宏塊條、宏塊、塊。塊。頭部信息頭部信息 數(shù)字電視碼流的形式是一串二進(jìn)制數(shù)據(jù)，數(shù)字電視碼流的形式是一串二進(jìn)制數(shù)據(jù)，要明白二進(jìn)制數(shù)據(jù)所代表

5、的含義，還要借助于要明白二進(jìn)制數(shù)據(jù)所代表的含義，還要借助于另一些二進(jìn)制數(shù)據(jù)來標(biāo)明哪些數(shù)據(jù)是屬于哪一另一些二進(jìn)制數(shù)據(jù)來標(biāo)明哪些數(shù)據(jù)是屬于哪一層的，以及有關(guān)的參數(shù)，這些數(shù)據(jù)被置于有效層的，以及有關(guān)的參數(shù)，這些數(shù)據(jù)被置于有效數(shù)據(jù)的前面，而且有固定的碼字，我們稱之為數(shù)據(jù)的前面，而且有固定的碼字，我們稱之為頭部信息，一般頭部信息的起點(diǎn)由起始碼頭部信息，一般頭部信息的起點(diǎn)由起始碼（Start Code）標(biāo)識(shí)。）標(biāo)識(shí)。 序列序列頭頭序列序列頭頭序列序列擴(kuò)展擴(kuò)展擴(kuò)展擴(kuò)展與用戶與用戶圖像圖像組組擴(kuò)展擴(kuò)展與用戶與用戶圖像圖像頭頭圖像編圖像編碼擴(kuò)展碼擴(kuò)展擴(kuò)展擴(kuò)展與用戶與用戶圖像圖像數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)序列序列結(jié)束結(jié)束ISO/I

6、EC11172-2(MPEG-1)圖41 4 MPEG一一2視頻基本碼流（ES）的高層結(jié)構(gòu)（1）序列的頭部（）序列的頭部（sequence header） 標(biāo)志整個(gè)編碼序列的開始，實(shí)際碼流中可以有標(biāo)志整個(gè)編碼序列的開始，實(shí)際碼流中可以有多個(gè)序列頭，以實(shí)現(xiàn)編輯切換。該序列頭定義了有多個(gè)序列頭，以實(shí)現(xiàn)編輯切換。該序列頭定義了有關(guān)圖像大小關(guān)圖像大小(水平和垂直尺寸水平和垂直尺寸)、幀率、碼率、用戶、幀率、碼率、用戶自定義幀內(nèi)幀間量化矩陣等重要信息?？紤]到自定義幀內(nèi)幀間量化矩陣等重要信息?？紤]到MPEG一一2和和MPEG一一1的兼容性，頭部信息分成兩的兼容性，頭部信息分成兩部分：一部分稱為序列頭部分：

7、一部分稱為序列頭這是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的共用這是兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的共用部分，另一部分稱為序列擴(kuò)展或序列延伸部分，另一部分稱為序列擴(kuò)展或序列延伸(sequence extension)這是這是MPEG一一2的標(biāo)志。的標(biāo)志。（2）序列擴(kuò)展）序列擴(kuò)展(sequence extension) 它規(guī)定了序列的其余信息，包括它規(guī)定了序列的其余信息，包括3個(gè)參數(shù)：個(gè)參數(shù)： profile-and-level(型和級(jí)別型和級(jí)別)； 參數(shù)參數(shù)2規(guī)定了圖像格式：規(guī)定了圖像格式：4：2：0、4：2：2、4：4：4； progress sequence，說明是只有幀圖像，還，說明是只有幀圖像，還是既有幀圖像又有場圖像。是既有幀圖像又有

8、場圖像。Sequence extension起起始碼是始碼是000001 B5(1 6進(jìn)制進(jìn)制)，后面是識(shí)別碼，后面是識(shí)別碼0001說明是哪一個(gè)型說明是哪一個(gè)型Extension (Profile、Level)，如，如圖中圖中ISOI EC 111722指指MPEG1。還有序列顯。還有序列顯示擴(kuò)展、量化矩陣擴(kuò)展、序列分級(jí)示擴(kuò)展、量化矩陣擴(kuò)展、序列分級(jí)(時(shí)間、空間、時(shí)間、空間、SNR)擴(kuò)展等。擴(kuò)展等。 （3）擴(kuò)展與用戶）擴(kuò)展與用戶(extension & user) 有擴(kuò)展起始碼，指明擴(kuò)展的開始。用戶有擴(kuò)展起始碼，指明擴(kuò)展的開始。用戶數(shù)據(jù)是由用戶為其特殊應(yīng)用所定義的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是由用戶為其特殊應(yīng)用

9、所定義的數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)起始碼表明用戶數(shù)據(jù)開始。用戶數(shù)據(jù)起始碼表明用戶數(shù)據(jù)開始。（4）圖像組頭）圖像組頭(Group of picture header) groupstartcode：一個(gè)：一個(gè)16進(jìn)制的字符串進(jìn)制的字符串000001B8，表明圖像組頭部的開始。，表明圖像組頭部的開始。 timecode：一個(gè)：一個(gè)25比特的字段，用于視頻比特的字段，用于視頻磁帶記錄器的時(shí)間和控制碼。磁帶記錄器的時(shí)間和控制碼。 closedgop及及brokenlink均涉及到對(duì)均涉及到對(duì)B幀的處理。在傳送來的圖像序列中，碼流中第一個(gè)幀的處理。在傳送來的圖像序列中，碼流中第一個(gè)I幀和幀和P幀之間的幀之間的B幀屬

10、于前一個(gè)幀屬于前一個(gè)GOP，如果對(duì)當(dāng)前，如果對(duì)當(dāng)前GOP進(jìn)行剪輯，除非這些進(jìn)行剪輯，除非這些B幀僅使用后向預(yù)測(cè)幀僅使用后向預(yù)測(cè)(closedgop1)，否則它們無法正確重建；而，否則它們無法正確重建；而brokenlink，正常編碼過程置，正常編碼過程置0，當(dāng)對(duì)，當(dāng)對(duì)GOP剪輯剪輯時(shí)則置時(shí)則置1，說明該，說明該GOP的的I、P幀之間的幀之間的B幀無法正確幀無法正確解碼，除非解碼，除非closedgop=1，否則解碼器必須跳，否則解碼器必須跳幀，以避免顯示這些幀，以避免顯示這些B幀。幀。（5）圖像編碼擴(kuò)展）圖像編碼擴(kuò)展(Picture coding extension) picture stru

11、cture：說明是頂場：說明是頂場(top field)、底場底場(bottom field)還是幀圖像還是幀圖像(frame picture)。 intradcprecision：規(guī)定幀內(nèi)直流系數(shù)：規(guī)定幀內(nèi)直流系數(shù)的精度是的精度是89l 011 bits中的哪一種。此外，還說中的哪一種。此外，還說明運(yùn)動(dòng)矢量的變動(dòng)范圍，是否是明運(yùn)動(dòng)矢量的變動(dòng)范圍，是否是4：2：0格式等。格式等。 fcode：定義：定義P、B幀運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)搜索窗的幀運(yùn)動(dòng)估計(jì)時(shí)搜索窗的范圍，由此限定了宏塊范圍，由此限定了宏塊MV所能達(dá)到的最大值。所能達(dá)到的最大值。 topfirstfield、repeatfirstfield及及p

12、rogressframe的組合，形成的組合，形成MPEG一一2視頻多種視頻多種解碼、顯示方式。解碼、顯示方式。 （6）圖像數(shù)據(jù)層）圖像數(shù)據(jù)層(Picture data) 主要包括宏塊條頭、宏塊、塊等信息，主要包括宏塊條頭、宏塊、塊等信息，MPEG2通常取一行宏塊構(gòu)成一個(gè)通常取一行宏塊構(gòu)成一個(gè)Slice，是最小的同步單位。是最小的同步單位。 （7）擴(kuò)展系統(tǒng)層語法）擴(kuò)展系統(tǒng)層語法 MPEG一一2中有兩類數(shù)據(jù)碼流：傳送數(shù)據(jù)流和節(jié)中有兩類數(shù)據(jù)碼流：傳送數(shù)據(jù)流和節(jié)目數(shù)據(jù)流。兩者都是由壓縮后的視頻數(shù)據(jù)或音頻數(shù)目數(shù)據(jù)流。兩者都是由壓縮后的視頻數(shù)據(jù)或音頻數(shù)據(jù)據(jù)(包括輔助數(shù)據(jù)包括輔助數(shù)據(jù))組成的分組化單元數(shù)據(jù)流

13、所組成。組成的分組化單元數(shù)據(jù)流所組成。傳送數(shù)據(jù)流的運(yùn)行環(huán)境有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的差錯(cuò)傳送數(shù)據(jù)流的運(yùn)行環(huán)境有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的差錯(cuò)(比特比特誤碼或分組丟失誤碼或分組丟失)，而節(jié)目數(shù)據(jù)流的運(yùn)行環(huán)境則極少，而節(jié)目數(shù)據(jù)流的運(yùn)行環(huán)境則極少出現(xiàn)差錯(cuò)，或系統(tǒng)層的編碼基本上由軟件完成。由出現(xiàn)差錯(cuò)，或系統(tǒng)層的編碼基本上由軟件完成。由于在字頭上作了很多詳細(xì)規(guī)定，使用起來較為方便于在字頭上作了很多詳細(xì)規(guī)定，使用起來較為方便和靈活，可對(duì)每個(gè)分組設(shè)置優(yōu)先級(jí)；加密解密或和靈活，可對(duì)每個(gè)分組設(shè)置優(yōu)先級(jí)；加密解密或加擾；更換廣告內(nèi)容；插入多語種解說聲音和字幕加擾；更換廣告內(nèi)容；插入多語種解說聲音和字幕等。等。一個(gè)一個(gè)88圖像塊圖像塊D

14、CT系數(shù)的量化（可變長度編碼）系數(shù)的量化（可變長度編碼）宏塊宏塊地址地址模式模式量化量化值值運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)矢量矢量塊模式塊模式編碼編碼亮度亮度塊塊色度色度塊塊起始起始碼碼起始起始碼碼起始起始碼碼宏塊條宏塊條地址地址量化量化值值宏塊宏塊0宏塊宏塊1宏塊宏塊n1圖像圖像標(biāo)志標(biāo)志量化加量化加權(quán)矩陣權(quán)矩陣宏塊條宏塊條0宏塊條宏塊條1宏塊條宏塊條m1圖像序圖像序列參數(shù)列參數(shù)圖像圖像級(jí)和型級(jí)和型圖像圖像0圖像圖像1圖像圖像p1碼流各層的主要語法元素組成塊層塊層宏塊層宏塊層宏塊條層宏塊條層圖像層圖像層圖像序列層圖像序列層2. 包的基本流（包的基本流（ Packet Elementary Stream PES ）

15、基本碼流是對(duì)編碼的視頻碼流、音頻碼流和其他基本碼流是對(duì)編碼的視頻碼流、音頻碼流和其他編碼數(shù)據(jù)流的統(tǒng)稱。音頻或視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后得到編碼數(shù)據(jù)流的統(tǒng)稱。音頻或視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過編碼后得到基本碼流（基本碼流（ES）還不能直接送入傳輸系統(tǒng)或節(jié)目系）還不能直接送入傳輸系統(tǒng)或節(jié)目系統(tǒng)。一個(gè)符合統(tǒng)。一個(gè)符合ISO11172規(guī)定的碼流是由一個(gè)或幾個(gè)規(guī)定的碼流是由一個(gè)或幾個(gè)基本碼流基本碼流ES (elementary stream)復(fù)合而成的。數(shù)據(jù)復(fù)合而成的。數(shù)據(jù)傳輸需要分組打包，數(shù)據(jù)分組。傳輸需要分組打包，數(shù)據(jù)分組。ES流經(jīng)過打包后稱為流經(jīng)過打包后稱為打包的基本碼流，其包的長度可變，一般取單元長度。打包的基本碼流，

16、其包的長度可變，一般取單元長度。 一個(gè)單元長度：一幅視頻圖像一個(gè)單元長度：一幅視頻圖像 一個(gè)音頻幀一個(gè)音頻幀 ISO11172將基本碼流復(fù)合在一起的辦法是將基將基本碼流復(fù)合在一起的辦法是將基本碼流先打成小包本碼流先打成小包PES (packet elementary stream，即打包的基本流，實(shí)質(zhì)是碼流的數(shù)據(jù)分組即打包的基本流，實(shí)質(zhì)是碼流的數(shù)據(jù)分組)，每個(gè)小包，每個(gè)小包都只能有一種基本碼流，比如視頻小包、音頻小包或都只能有一種基本碼流，比如視頻小包、音頻小包或其他，其他，PES最大長度達(dá)最大長度達(dá)216字節(jié)。一個(gè)小包不可能有兩字節(jié)。一個(gè)小包不可能有兩種或兩種以上的基本碼流，其小包頭部都有碼

17、流識(shí)別種或兩種以上的基本碼流，其小包頭部都有碼流識(shí)別碼碼(stream idcodes)，可借以區(qū)別不同性質(zhì)的基本，可借以區(qū)別不同性質(zhì)的基本碼流。碼流。 在在PES的頭部包含有許多信息，借此可以識(shí)別的頭部包含有許多信息，借此可以識(shí)別這個(gè)這個(gè)PES是視頻還是音頻或者是數(shù)據(jù)，也可以知道是視頻還是音頻或者是數(shù)據(jù)，也可以知道包有多長等。對(duì)于小包中的第一個(gè)存取單元，小包包有多長等。對(duì)于小包中的第一個(gè)存取單元，小包的頭部還包含解碼時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳的頭部還包含解碼時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳DTS (decoding time stamp)和顯示時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳和顯示時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳PTS (presentation

18、time stamp)。碼流在時(shí)間上。碼流在時(shí)間上被分割成許多小包串行傳送，幾個(gè)小包又在系統(tǒng)復(fù)被分割成許多小包串行傳送，幾個(gè)小包又在系統(tǒng)復(fù)用層被打成大包便于信道編碼與傳送。用層被打成大包便于信道編碼與傳送。（1）PES的組成的組成 在在PES數(shù)據(jù)塊的前面有一個(gè)數(shù)據(jù)塊的前面有一個(gè)PES的頭部，其頭的頭部，其頭部包含了許多信息，首先是包起始碼，它由一個(gè)起部包含了許多信息，首先是包起始碼，它由一個(gè)起始碼前綴和后面的起始碼標(biāo)志組成。起始碼前綴是始碼前綴和后面的起始碼標(biāo)志組成。起始碼前綴是由一串字符共由一串字符共23個(gè)個(gè)“0和一個(gè)和一個(gè)“1”組成，即組成，即“0000 0000 0000 0000 00

19、00 0001”。起始碼標(biāo)志是一個(gè)。起始碼標(biāo)志是一個(gè)8 bit的整數(shù)，說明起始碼的種類，即包標(biāo)志的整數(shù)，說明起始碼的種類，即包標(biāo)志(streamid)，說明這個(gè)包所屬碼流的性質(zhì)，說明這個(gè)包所屬碼流的性質(zhì)(視頻、音頻或視頻、音頻或數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))及序號(hào)，起始碼的比特格式是專用的，在碼流及序號(hào)，起始碼的比特格式是專用的，在碼流中不會(huì)有同樣的組合是代表別的意思。中不會(huì)有同樣的組合是代表別的意思。 包標(biāo)志包標(biāo)志(stream-id)，說明這個(gè)包所屬碼流的性，說明這個(gè)包所屬碼流的性質(zhì)質(zhì)(視頻、音頻或數(shù)據(jù)視頻、音頻或數(shù)據(jù))及序號(hào)，比如：及序號(hào)，比如：1100MPEG Audio stream，Number；11

20、11MPEG Video stream，Number。 stream-id后面的是后面的是PES包長度，說明這個(gè)字段包長度，說明這個(gè)字段后面有多少個(gè)字節(jié)。后面有多少個(gè)字節(jié)。PES中中2bit“10”是是MPEG一一2的的標(biāo)志，其后的標(biāo)志，其后的PES Header Flags即即PES頭部識(shí)別標(biāo)頭部識(shí)別標(biāo)志為志為14 bit，PES組成及其組成及其PES Header Flags包含包含內(nèi)容如圖內(nèi)容如圖41 5所示。所示。 圖415 PES的組成圖 包起始包起始碼標(biāo)識(shí)碼標(biāo)識(shí)流標(biāo)流標(biāo)識(shí)碼識(shí)碼PES長度長度PES頭頭PES包數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)“10”加擾加擾控制控制優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)指示指示數(shù)據(jù)校數(shù)據(jù)校準(zhǔn)指示準(zhǔn)

21、指示版權(quán)版權(quán)指示指示原始原始復(fù)制復(fù)制標(biāo)標(biāo)識(shí)識(shí)包頭數(shù)包頭數(shù)據(jù)長度據(jù)長度包數(shù)包數(shù)據(jù)塊據(jù)塊PES字段字段解碼時(shí)間標(biāo)簽解碼時(shí)間標(biāo)簽顯示時(shí)間標(biāo)簽顯示時(shí)間標(biāo)簽ES系統(tǒng)系統(tǒng)時(shí)間標(biāo)識(shí)時(shí)間標(biāo)識(shí)ES流流數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)模式介質(zhì)模式附加復(fù)附加復(fù)制信息制信息循環(huán)校驗(yàn)循環(huán)校驗(yàn)碼標(biāo)志碼標(biāo)志PES擴(kuò)擴(kuò)展標(biāo)志展標(biāo)志標(biāo)標(biāo)識(shí)識(shí)包頭包頭字段字段任意任意字段字段PES專用數(shù)據(jù)專用數(shù)據(jù)PES擴(kuò)展擴(kuò)展字段長度字段長度PES擴(kuò)展擴(kuò)展字段數(shù)據(jù)字段數(shù)據(jù)節(jié)目包節(jié)目包序列序列節(jié)目碼流系統(tǒng)目標(biāo)節(jié)目碼流系統(tǒng)目標(biāo)解碼器緩沖器解碼器緩沖器 在圖在圖415中，中，SC表示加擾指示，表示加擾指示，PR表示優(yōu)表示優(yōu)先級(jí)指示，先級(jí)指示，DA說明相配合的數(shù)據(jù)，

22、說明相配合的數(shù)據(jù)，CR表示有無版表示有無版權(quán)指示，權(quán)指示，OC表示原版或拷貝，表示原版或拷貝，PD表示是否有表示是否有PTS及及DTS，ESCR表示表示PES包頭部是否有包頭部是否有Elementary Stream Clock Reference，即基本碼流的時(shí)鐘基，即基本碼流的時(shí)鐘基準(zhǔn)信息，準(zhǔn)信息，RATE表示表示PES包頭部是否有包頭部是否有Elementary Stream Rate即基本碼率信息，即基本碼率信息，TM指出是否有指出是否有8比比特的字段說明特的字段說明DSM (digital storage media)的模的模式，式，AC未定義，未定義，CRC表示是否有循環(huán)校驗(yàn)碼，表

23、示是否有循環(huán)校驗(yàn)碼，EXT說明是否有擴(kuò)展標(biāo)志。說明是否有擴(kuò)展標(biāo)志。(2)傳輸包傳輸包 PES包進(jìn)入傳輸系統(tǒng)，要被分割成一個(gè)又一個(gè)包進(jìn)入傳輸系統(tǒng)，要被分割成一個(gè)又一個(gè)固定長度為固定長度為188字節(jié)的傳輸包，其字節(jié)的傳輸包，其PES包的數(shù)據(jù)，包的數(shù)據(jù)，包括頭部都是作為傳輸包的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)包括頭部都是作為傳輸包的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地傳送。一個(gè)新的地傳送。一個(gè)新的PES包數(shù)據(jù)總是開始一個(gè)新的傳包數(shù)據(jù)總是開始一個(gè)新的傳輸包，如果輸包，如果PES包在一個(gè)傳輸包的中間處結(jié)束，那包在一個(gè)傳輸包的中間處結(jié)束，那么傳輸包的余下的長度內(nèi)就用填充字填進(jìn)去。傳輸么傳輸包的余下的長度內(nèi)就用填充字填進(jìn)去。傳輸包的

24、頭部結(jié)構(gòu)分為兩層，一層是固定長度的連接層包的頭部結(jié)構(gòu)分為兩層，一層是固定長度的連接層(link layer)，另一層是長度可變的適配，另一層是長度可變的適配(adaptation layer)。其作用分別如下：。其作用分別如下：link layer的作用是：的作用是： A包同步。它是包中的第一個(gè)字節(jié)，用于建立包同步。它是包中的第一個(gè)字節(jié)，用于建立包同步；包同步； B包識(shí)別符包識(shí)別符(PID)。包之所以能被復(fù)用和解復(fù)。包之所以能被復(fù)用和解復(fù)用，就是靠特定的基本碼流和控制碼流的包識(shí)別符用，就是靠特定的基本碼流和控制碼流的包識(shí)別符號(hào)。由于號(hào)。由于PID在頭部的位置是固定的，要提取某個(gè)在頭部的位置是固

25、定的，要提取某個(gè)基本碼流的包很容易，只要同步建立后靠基本碼流的包很容易，只要同步建立后靠PID濾出濾出這個(gè)包就行。這個(gè)包就行。 C誤碼處理。解碼器中的打包層能夠作誤碼誤碼處理。解碼器中的打包層能夠作誤碼檢測(cè)是靠連續(xù)計(jì)數(shù)的字段來實(shí)現(xiàn)的，在發(fā)送端對(duì)所檢測(cè)是靠連續(xù)計(jì)數(shù)的字段來實(shí)現(xiàn)的，在發(fā)送端對(duì)所有的包都作有的包都作0到到15的重復(fù)計(jì)數(shù)，在接收機(jī)終端如發(fā)的重復(fù)計(jì)數(shù)，在接收機(jī)終端如發(fā)現(xiàn)連續(xù)計(jì)數(shù)器的值中斷，即表明數(shù)據(jù)在發(fā)送中丟失現(xiàn)連續(xù)計(jì)數(shù)器的值中斷，即表明數(shù)據(jù)在發(fā)送中丟失了，此時(shí)解碼器的傳輸處理器就會(huì)告訴解碼器某個(gè)了，此時(shí)解碼器的傳輸處理器就會(huì)告訴解碼器某個(gè)基本碼流丟失了數(shù)據(jù)。基本碼流丟失了數(shù)據(jù)。 D條件

26、接收。條件接收。MPEG一一2傳輸格式允許包的數(shù)傳輸格式允許包的數(shù)據(jù)作擾亂處理，各個(gè)基本碼流都可以獨(dú)立地進(jìn)行擾據(jù)作擾亂處理，各個(gè)基本碼流都可以獨(dú)立地進(jìn)行擾亂。傳輸包的連接頭信息要說明包中的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)亂。傳輸包的連接頭信息要說明包中的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)是否被擾亂了，如果是，則要標(biāo)志出解擾的密鑰。是否被擾亂了，如果是，則要標(biāo)志出解擾的密鑰。必須指出的是，頭部信息總是清楚的、不被擾亂的。必須指出的是，頭部信息總是清楚的、不被擾亂的。adaptation layer的作用是：的作用是： A同步和定時(shí)。正如前文同步和定時(shí)。正如前文ISO11172中所說，中所說，壓縮后的數(shù)字圖像的各幀數(shù)據(jù)量相差很大，這就不壓縮后

27、的數(shù)字圖像的各幀數(shù)據(jù)量相差很大，這就不可能從圖像數(shù)據(jù)的起始部分直接獲取定時(shí)信息，所可能從圖像數(shù)據(jù)的起始部分直接獲取定時(shí)信息，所以在數(shù)字碼流中沒有像在模擬電視中有以在數(shù)字碼流中沒有像在模擬電視中有“同步脈同步脈沖沖的概念。的概念。 解決上述問題的方法是選擇一些包的適配頭傳解決上述問題的方法是選擇一些包的適配頭傳送時(shí)間信息，這就是節(jié)目時(shí)鐘參考送時(shí)間信息，這就是節(jié)目時(shí)鐘參考PCR (program clock reference)。它是一個(gè)。它是一個(gè)27MHz的時(shí)鐘信息，的時(shí)鐘信息，指出在傳輸解碼器從碼流中讀完這個(gè)字段時(shí)的期望指出在傳輸解碼器從碼流中讀完這個(gè)字段時(shí)的期望時(shí)間，在發(fā)送端利用計(jì)數(shù)器對(duì)系統(tǒng)

28、時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)形時(shí)間，在發(fā)送端利用計(jì)數(shù)器對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行計(jì)數(shù)形成成PCR；在解碼器中通過鎖相環(huán)電路，對(duì)當(dāng)?shù)兀辉诮獯a器中通過鎖相環(huán)電路，對(duì)當(dāng)?shù)?7MHz時(shí)鐘的相位和接收的瞬時(shí)時(shí)鐘的相位和接收的瞬時(shí)PCR相比較，決定相比較，決定解碼過程是否同步。解碼過程是否同步。 B隨機(jī)進(jìn)入壓縮的碼流。在節(jié)目調(diào)諧或節(jié)目隨機(jī)進(jìn)入壓縮的碼流。在節(jié)目調(diào)諧或節(jié)目更換時(shí)需要隨機(jī)進(jìn)入音頻和視頻，即隨機(jī)進(jìn)入更換時(shí)需要隨機(jī)進(jìn)入音頻和視頻，即隨機(jī)進(jìn)入I幀幀(在在I幀前面的視頻序列的頭部應(yīng)該一個(gè)隨機(jī)進(jìn)入點(diǎn)幀前面的視頻序列的頭部應(yīng)該一個(gè)隨機(jī)進(jìn)入點(diǎn))。 C當(dāng)?shù)毓?jié)目的插入。當(dāng)?shù)毓?jié)目的插入。 同步和時(shí)間標(biāo)志同步和時(shí)間標(biāo)志 圖像得以穩(wěn)定重現(xiàn)的前提

29、是與發(fā)送端的正確同圖像得以穩(wěn)定重現(xiàn)的前提是與發(fā)送端的正確同步。模擬電視圖像每幀的掃描時(shí)間是一定的，而且步。模擬電視圖像每幀的掃描時(shí)間是一定的，而且絕對(duì)是按次序傳送的，所以只要在每一幀和每一行絕對(duì)是按次序傳送的，所以只要在每一幀和每一行起始的時(shí)間同步，就一定解決了整個(gè)圖像的同步問起始的時(shí)間同步，就一定解決了整個(gè)圖像的同步問題，而且音頻與視頻是同時(shí)傳送的，不存在音頻與題，而且音頻與視頻是同時(shí)傳送的，不存在音頻與視頻的同步問題。視頻的同步問題。 對(duì)于經(jīng)壓縮編碼的圖像來說，同步就是一個(gè)較對(duì)于經(jīng)壓縮編碼的圖像來說，同步就是一個(gè)較為復(fù)雜的問題，這是因?yàn)椋簽閺?fù)雜的問題，這是因?yàn)椋?(1)I、P、B幀三類圖像

30、經(jīng)壓縮后的字節(jié)數(shù)相差幀三類圖像經(jīng)壓縮后的字節(jié)數(shù)相差懸殊。懸殊。 (2)由于幀間預(yù)測(cè)編解碼的需要，顯示圖像的次由于幀間預(yù)測(cè)編解碼的需要，顯示圖像的次序不同于解碼器輸入圖像的次序。序不同于解碼器輸入圖像的次序。 (3)音頻的基本碼流和視頻的基本碼流是交錯(cuò)傳音頻的基本碼流和視頻的基本碼流是交錯(cuò)傳送的。送的。 解決同步問題的方法是在碼流中插入時(shí)間標(biāo)解決同步問題的方法是在碼流中插入時(shí)間標(biāo)志，有了時(shí)間標(biāo)志就可以在顯示前重新排序，重建志，有了時(shí)間標(biāo)志就可以在顯示前重新排序，重建壓縮前的圖像序列的次序，并且使音頻和視頻同步壓縮前的圖像序列的次序，并且使音頻和視頻同步顯示。要加時(shí)間標(biāo)志，首先要有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，

31、顯示。要加時(shí)間標(biāo)志，首先要有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，即如圖即如圖416所示的所示的STC (system time clock)，它對(duì)視頻和音頻都是有效的，運(yùn)行于它對(duì)視頻和音頻都是有效的，運(yùn)行于90kHz，每天，每天持續(xù)持續(xù)24小時(shí)，且解碼器的時(shí)間基準(zhǔn)同樣鎖定在小時(shí)，且解碼器的時(shí)間基準(zhǔn)同樣鎖定在STC上。上。 有了時(shí)間基準(zhǔn)，那么在大包的頭部插入一個(gè)叫有了時(shí)間基準(zhǔn)，那么在大包的頭部插入一個(gè)叫系統(tǒng)時(shí)鐘參考系統(tǒng)時(shí)鐘參考SCR (system clock reference)的時(shí)的時(shí)間標(biāo)志，它是一個(gè)間標(biāo)志，它是一個(gè)33bit的數(shù)，用以指明是的數(shù)，用以指明是SCR的的最后一個(gè)字節(jié)離開編碼器的時(shí)間，在最后一個(gè)字節(jié)

32、離開編碼器的時(shí)間，在STD的輸入端的輸入端則提取這個(gè)時(shí)間。則提取這個(gè)時(shí)間。 圖416 時(shí)間標(biāo)志系統(tǒng)注：解碼器中的雙向箭頭進(jìn)出注：解碼器中的雙向箭頭進(jìn)出STC，表示可以有不同結(jié)構(gòu)，表示可以有不同結(jié)構(gòu)收集圖收集圖像對(duì)像對(duì)STC取取樣得到樣得到PTS收集音收集音頻幀對(duì)頻幀對(duì)STC取取樣得到樣得到PTS復(fù)用復(fù)用系統(tǒng)系統(tǒng)編碼編碼與與緩沖緩沖 編編 碼碼 編編 碼碼對(duì)對(duì)STC取樣取樣得到得到SCR緩沖器解緩沖器解碼與顯示碼與顯示緩沖器解緩沖器解碼與顯示碼與顯示比較比較PTS比較比較PTS數(shù)字?jǐn)?shù)字DSM存儲(chǔ)存儲(chǔ)介質(zhì)介質(zhì)STC STC 未編碼未編碼的視頻的視頻視頻視頻輸出輸出未編碼未編碼的音頻的音頻音頻音頻輸

33、出輸出3. 節(jié)目碼流節(jié)目碼流PS 節(jié)目碼流是將一個(gè)或幾個(gè)具有公共時(shí)間基準(zhǔn)的節(jié)目碼流是將一個(gè)或幾個(gè)具有公共時(shí)間基準(zhǔn)的PES組合成的復(fù)用流。組合成的復(fù)用流。 所有的基本碼流就像單個(gè)節(jié)目碼流一樣同步解所有的基本碼流就像單個(gè)節(jié)目碼流一樣同步解碼。碼。 PS流比較適合于相對(duì)誤碼率小的傳輸環(huán)境中，流比較適合于相對(duì)誤碼率小的傳輸環(huán)境中，如交互式多媒體環(huán)境和媒體存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，演播室如交互式多媒體環(huán)境和媒體存儲(chǔ)管理系統(tǒng)，演播室環(huán)境。環(huán)境。 PS碼流的數(shù)據(jù)包長度相對(duì)比較長，并且是可變碼流的數(shù)據(jù)包長度相對(duì)比較長，并且是可變的。的。 PS是由兩層組成是由兩層組成 系統(tǒng)層：包頭，系統(tǒng)時(shí)鐘參考系統(tǒng)層：包頭，系統(tǒng)時(shí)鐘參考

34、基本流和屬性基本流和屬性 壓縮層：壓縮層：PES數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流4. 傳輸碼流傳輸碼流TS 傳輸流是由一個(gè)或幾個(gè)不同的傳輸流是由一個(gè)或幾個(gè)不同的PES經(jīng)過傳輸打經(jīng)過傳輸打包后組成的復(fù)合流。包后組成的復(fù)合流。 TS利用一套節(jié)目專用信息表利用一套節(jié)目專用信息表PSI來管理碼流中來管理碼流中各個(gè)各個(gè)PES的關(guān)系及其它的一些復(fù)用信息。的關(guān)系及其它的一些復(fù)用信息。 TS流的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為固定長度的包（流的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為固定長度的包（188字節(jié)字節(jié)或或204字節(jié)，其中有效數(shù)據(jù)固定為字節(jié)，其中有效數(shù)據(jù)固定為188字節(jié)），它適字節(jié)），它適合在相對(duì)有干擾或誤碼的環(huán)境中傳輸，如有線電視合在相對(duì)有干擾或誤碼的環(huán)境中傳輸，如有線

35、電視或地面廣播。或地面廣播。TS流的每個(gè)包數(shù)據(jù)分為包頭數(shù)據(jù)和凈荷數(shù)據(jù)兩部分。流的每個(gè)包數(shù)據(jù)分為包頭數(shù)據(jù)和凈荷數(shù)據(jù)兩部分。 同步與時(shí)間標(biāo)識(shí)同步與時(shí)間標(biāo)識(shí) 模擬電視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的順序傳輸與圖像模擬電視系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像信號(hào)的順序傳輸與圖像得以穩(wěn)定重現(xiàn)的前提是與發(fā)送端的正確同步。得以穩(wěn)定重現(xiàn)的前提是與發(fā)送端的正確同步。 模擬電視圖像每幀的掃描時(shí)間是一定的，而且模擬電視圖像每幀的掃描時(shí)間是一定的，而且絕對(duì)是按次序傳送的，所以只要在每一幀和每一行絕對(duì)是按次序傳送的，所以只要在每一幀和每一行起始的時(shí)間同步，就一定解決了整個(gè)圖像的同步問起始的時(shí)間同步，就一定解決了整個(gè)圖像的同步問題，而且音頻與視頻是同時(shí)傳送的

36、，不存在音頻與題，而且音頻與視頻是同時(shí)傳送的，不存在音頻與視頻的同步問題。視頻的同步問題。 數(shù)字電視系統(tǒng)中對(duì)于經(jīng)壓縮編碼的圖像來說，數(shù)字電視系統(tǒng)中對(duì)于經(jīng)壓縮編碼的圖像來說，同步就是一個(gè)較為復(fù)雜的問題，這是因?yàn)椋和骄褪且粋€(gè)較為復(fù)雜的問題，這是因?yàn)椋?(1)I、P、B幀三類圖像經(jīng)壓縮后的字節(jié)數(shù)相差幀三類圖像經(jīng)壓縮后的字節(jié)數(shù)相差懸殊。懸殊。 (2)由于幀間預(yù)測(cè)編解碼的需要，顯示圖像的次由于幀間預(yù)測(cè)編解碼的需要，顯示圖像的次序不同于解碼器輸入圖像的次序。序不同于解碼器輸入圖像的次序。 (3)音頻的基本碼流和視頻的基本碼流是交錯(cuò)傳音頻的基本碼流和視頻的基本碼流是交錯(cuò)傳送的。在信號(hào)處理壓縮過程中，需要時(shí)

37、間并且視音送的。在信號(hào)處理壓縮過程中，需要時(shí)間并且視音頻壓縮處理所需時(shí)間的不一致，不固定也會(huì)給同步頻壓縮處理所需時(shí)間的不一致，不固定也會(huì)給同步造成困難。造成困難。不同步問題不同步問題 在數(shù)字電視系統(tǒng)中，存在的不同步問題：在數(shù)字電視系統(tǒng)中，存在的不同步問題： 序列圖像解碼和顯示重排（同步）的問序列圖像解碼和顯示重排（同步）的問題；題； 圖像的行、場同步問題（圖像的空間同圖像的行、場同步問題（圖像的空間同步）；步）； 視音頻同步問題（時(shí)間同步）視音頻同步問題（時(shí)間同步） 無論是無論是TS碼流還是碼流還是PS碼流，每一套視頻流或碼流，每一套視頻流或音音頻流都獨(dú)占了一個(gè)頻流都獨(dú)占了一個(gè)PID資源。各視

38、資源。各視/音頻數(shù)據(jù)包在時(shí)音頻數(shù)據(jù)包在時(shí)域上相互獨(dú)立，交錯(cuò)分布在碼率中，解碼端在獲取域上相互獨(dú)立，交錯(cuò)分布在碼率中，解碼端在獲取視音頻數(shù)據(jù)包后，采用緩沖機(jī)制，拼裝成視頻幀或視音頻數(shù)據(jù)包后，采用緩沖機(jī)制，拼裝成視頻幀或音頻幀，經(jīng)解碼器解碼后進(jìn)行播放。如果在時(shí)間域音頻幀，經(jīng)解碼器解碼后進(jìn)行播放。如果在時(shí)間域上不加以控制，播放的圖像與聲音之間往往會(huì)出現(xiàn)上不加以控制，播放的圖像與聲音之間往往會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象錯(cuò)位現(xiàn)象音、像的時(shí)間不同步。為此就需要在音、像的時(shí)間不同步。為此就需要在碼流中添加視音頻數(shù)據(jù)間的時(shí)間相關(guān)性信息。碼流中添加視音頻數(shù)據(jù)間的時(shí)間相關(guān)性信息。 數(shù)字電視的時(shí)間信號(hào)由碼流中的專門信息來傳數(shù)字電

39、視的時(shí)間信號(hào)由碼流中的專門信息來傳遞，接收端應(yīng)該從碼流的這些信息中恢復(fù)時(shí)鐘。遞，接收端應(yīng)該從碼流的這些信息中恢復(fù)時(shí)鐘。 系統(tǒng)時(shí)鐘系統(tǒng)時(shí)鐘 在數(shù)字視頻應(yīng)用系統(tǒng)中，解碼和編碼之間需要在數(shù)字視頻應(yīng)用系統(tǒng)中，解碼和編碼之間需要經(jīng)過數(shù)字方式存儲(chǔ)，傳輸?shù)雀鞣N不同處理，不可能經(jīng)過數(shù)字方式存儲(chǔ)，傳輸?shù)雀鞣N不同處理，不可能做到每個(gè)比特從編碼器到解碼器之間的間隔保持相做到每個(gè)比特從編碼器到解碼器之間的間隔保持相同。為了實(shí)現(xiàn)各種不同應(yīng)用狀態(tài)下的編同。為了實(shí)現(xiàn)各種不同應(yīng)用狀態(tài)下的編/解碼之間的解碼之間的同步，在同步，在MPEG系統(tǒng)中引入了系統(tǒng)時(shí)鐘（系統(tǒng)中引入了系統(tǒng)時(shí)鐘（ system time clock，STC ）

40、的概念。）的概念。 解決同步問題的方法是在碼流中插入時(shí)間標(biāo)解決同步問題的方法是在碼流中插入時(shí)間標(biāo)志，有了時(shí)間標(biāo)志就可以在顯示前重新排序，重建志，有了時(shí)間標(biāo)志就可以在顯示前重新排序，重建壓縮前的圖像序列的次序，并且使音頻和視頻同步壓縮前的圖像序列的次序，并且使音頻和視頻同步顯示。要加時(shí)間標(biāo)志，首先要有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，顯示。要加時(shí)間標(biāo)志，首先要有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，即如圖即如圖416所示的所示的STC (system time clock)，它對(duì)視頻和音頻都是有效的，運(yùn)行于它對(duì)視頻和音頻都是有效的，運(yùn)行于90kHz，每天，每天持續(xù)持續(xù)24小時(shí)，且解碼器的時(shí)間基準(zhǔn)同樣鎖定在小時(shí)，且解碼器的時(shí)間基準(zhǔn)同樣鎖

41、定在STC上。上。 有了時(shí)間基準(zhǔn)，那么在大包的頭部插入一個(gè)叫有了時(shí)間基準(zhǔn)，那么在大包的頭部插入一個(gè)叫系統(tǒng)時(shí)鐘參考系統(tǒng)時(shí)鐘參考SCR (system clock reference)的時(shí)的時(shí)間標(biāo)志，它是一個(gè)間標(biāo)志，它是一個(gè)33bit的數(shù)，用以指明是的數(shù)，用以指明是SCR的的最后一個(gè)字節(jié)離開編碼器的時(shí)間，在最后一個(gè)字節(jié)離開編碼器的時(shí)間，在STD(系統(tǒng)目標(biāo)系統(tǒng)目標(biāo)解碼器解碼器)的輸入端則提取這個(gè)時(shí)間。的輸入端則提取這個(gè)時(shí)間。 圖416 時(shí)間標(biāo)志系統(tǒng)注：解碼器中的雙向箭頭進(jìn)出注：解碼器中的雙向箭頭進(jìn)出STC，表示可以有不同結(jié)構(gòu)，表示可以有不同結(jié)構(gòu)收集圖收集圖像對(duì)像對(duì)STC取取樣得到樣得到PTS收集音收

42、集音頻幀對(duì)頻幀對(duì)STC取取樣得到樣得到PTS復(fù)用復(fù)用系統(tǒng)系統(tǒng)編碼編碼與與緩沖緩沖 編編 碼碼 編編 碼碼對(duì)對(duì)STC取樣取樣得到得到SCR緩沖器解緩沖器解碼與顯示碼與顯示緩沖器解緩沖器解碼與顯示碼與顯示比較比較PTS比較比較PTS數(shù)字?jǐn)?shù)字DSM存儲(chǔ)存儲(chǔ)介質(zhì)介質(zhì)STC STC 未編碼未編碼的視頻的視頻視頻視頻輸出輸出未編碼未編碼的音頻的音頻音頻音頻輸出輸出 MPEG一一2編解碼系統(tǒng)中有一個(gè)共同的節(jié)目參考編解碼系統(tǒng)中有一個(gè)共同的節(jié)目參考時(shí)鐘時(shí)鐘(PCR)，此時(shí)鐘是用來產(chǎn)生指示音頻和視頻的，此時(shí)鐘是用來產(chǎn)生指示音頻和視頻的正確顯示和解碼時(shí)序的時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳，同時(shí)可正確顯示和解碼時(shí)序的時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳

43、，同時(shí)可用來指示在抽樣間隙中系統(tǒng)時(shí)鐘本身的瞬時(shí)值。指用來指示在抽樣間隙中系統(tǒng)時(shí)鐘本身的瞬時(shí)值。指示音頻和視頻顯示時(shí)間的時(shí)間標(biāo)簽為顯示時(shí)間標(biāo)簽示音頻和視頻顯示時(shí)間的時(shí)間標(biāo)簽為顯示時(shí)間標(biāo)簽(PTS)，指示解碼時(shí)間的為解碼時(shí)間標(biāo)簽，指示解碼時(shí)間的為解碼時(shí)間標(biāo)簽(DTS)。在。在MPEG一一2數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)中，傳輸流中數(shù)字視頻廣播系統(tǒng)中，傳輸流中PCR的的插入至關(guān)重要，必須在插入至關(guān)重要，必須在PCR域域(或字段或字段)最后離開復(fù)最后離開復(fù)用器的那一刻進(jìn)行，同時(shí)把用器的那一刻進(jìn)行，同時(shí)把27MHz系統(tǒng)時(shí)鐘的采系統(tǒng)時(shí)鐘的采樣作為樣作為PCR字段插入到相應(yīng)的字段插入到相應(yīng)的PCR域中。域中。 在此之前插

44、入的在此之前插入的PCR，可能由于系，可能由于系 統(tǒng)存在緩統(tǒng)存在緩存，其緩存過程中各字節(jié)的延時(shí)會(huì)造成存，其緩存過程中各字節(jié)的延時(shí)會(huì)造成PCR的抖的抖動(dòng)，影響解碼器的時(shí)鐘恢復(fù)，這是不允許的。每個(gè)動(dòng)，影響解碼器的時(shí)鐘恢復(fù)，這是不允許的。每個(gè)節(jié)目均有其本身的時(shí)間基準(zhǔn)，包含多節(jié)目的傳送碼節(jié)目均有其本身的時(shí)間基準(zhǔn)，包含多節(jié)目的傳送碼流，各有其本身的流，各有其本身的PCR域值。為了解決同步問題，域值。為了解決同步問題，MPEG一一2采用了在采用了在ES、PES和和TS三個(gè)碼流中設(shè)置三個(gè)碼流中設(shè)置相關(guān)的時(shí)鐘信息，并通過聯(lián)合作用達(dá)到編解碼同步相關(guān)的時(shí)鐘信息，并通過聯(lián)合作用達(dá)到編解碼同步和視音頻同步。和視音頻同

45、步。 它實(shí)際上就是系統(tǒng)時(shí)鐘在不同的圖像顯示及聲它實(shí)際上就是系統(tǒng)時(shí)鐘在不同的圖像顯示及聲音回放時(shí)刻的抽樣值。在每一個(gè)音頻幀和視頻幀的音回放時(shí)刻的抽樣值。在每一個(gè)音頻幀和視頻幀的編碼比特所形成的編碼比特所形成的PES的包頭中，包含了相應(yīng)的的包頭中，包含了相應(yīng)的PTS值。接收端值。接收端 首先利用前面講的方法將本地時(shí)鐘首先利用前面講的方法將本地時(shí)鐘恢復(fù)出來后，便形成了恢復(fù)出來后，便形成了PTS的參考基準(zhǔn)，當(dāng)接收到的參考基準(zhǔn)，當(dāng)接收到任何任何 的的PTS包信號(hào)包信號(hào)(包括音頻和視頻包括音頻和視頻)時(shí)，經(jīng)過解碼時(shí)，經(jīng)過解碼后，在進(jìn)行顯示和回放之前，都要將它所攜帶的后，在進(jìn)行顯示和回放之前，都要將它所攜帶

46、的PTS與經(jīng)過恢復(fù)的與經(jīng)過恢復(fù)的PCR進(jìn)行比較，如果滿足：進(jìn)行比較，如果滿足： 其中其中t為為PCR的抖動(dòng)容限。那么表明此時(shí)圖像的抖動(dòng)容限。那么表明此時(shí)圖像或聲音正好位于顯示或回放時(shí)刻，于是可立刻將圖或聲音正好位于顯示或回放時(shí)刻，于是可立刻將圖像幀或音頻幀進(jìn)行顯示或回放，不需作任何同步處像幀或音頻幀進(jìn)行顯示或回放，不需作任何同步處理；但是通常是理；但是通常是PTS的到達(dá)與的到達(dá)與PCR時(shí)鐘恢復(fù)是兩個(gè)時(shí)鐘恢復(fù)是兩個(gè)獨(dú)立的過程，上式一般不滿足，要進(jìn)行以下的同步獨(dú)立的過程，上式一般不滿足，要進(jìn)行以下的同步調(diào)整：調(diào)整： (1)如果如果PTSPCR+t，那么將已譯碼出來的，那么將已譯碼出來的音視頻幀放在

47、顯示緩存器里等待，直至音視頻幀放在顯示緩存器里等待，直至 PCR的值增的值增加起來，使式加起來，使式(49)得以滿足。此時(shí)，才將顯示緩得以滿足。此時(shí)，才將顯示緩存器里的內(nèi)容釋放出來。由于發(fā)端音視頻幀的存器里的內(nèi)容釋放出來。由于發(fā)端音視頻幀的PTS均以系統(tǒng)時(shí)鐘為基準(zhǔn)插入，所以通過上述的調(diào)整過均以系統(tǒng)時(shí)鐘為基準(zhǔn)插入，所以通過上述的調(diào)整過程均可以保證接收端的音視頻同步。程均可以保證接收端的音視頻同步。 在在ES流中通過采用流中通過采用VBVDelay確定解碼起確定解碼起始，在始，在PES流中由解碼時(shí)間標(biāo)簽和顯示時(shí)間標(biāo)簽確流中由解碼時(shí)間標(biāo)簽和顯示時(shí)間標(biāo)簽確定解碼和顯示次序。在接收端利用計(jì)數(shù)器形成本地定

48、解碼和顯示次序。在接收端利用計(jì)數(shù)器形成本地時(shí)鐘參考時(shí)鐘參考LCR，再利用，再利用PCR 重建和編碼端同步的重建和編碼端同步的27MHz系統(tǒng)時(shí)鐘。當(dāng)每一個(gè)新的系統(tǒng)時(shí)鐘。當(dāng)每一個(gè)新的PCR到達(dá)時(shí)，解碼到達(dá)時(shí)，解碼器都會(huì)將其和自己本地器都會(huì)將其和自己本地27MHz系統(tǒng)時(shí)鐘的采樣值比系統(tǒng)時(shí)鐘的采樣值比較，利用兩者的誤差生成控制本地較，利用兩者的誤差生成控制本地27MHzVCO（壓（壓控振蕩器）的誤控振蕩器）的誤 差電壓，從而使本地差電壓，從而使本地27MHz系統(tǒng)系統(tǒng)時(shí)鐘和編碼端的時(shí)鐘和編碼端的27MHz系統(tǒng)時(shí)鐘同步?；謴?fù)了系統(tǒng)時(shí)鐘同步?；謴?fù)了27MHz系統(tǒng)時(shí)鐘后，再利用系統(tǒng)時(shí)鐘后，再利用PES頭信息中

49、的顯示時(shí)頭信息中的顯示時(shí)間標(biāo)簽和解碼時(shí)間標(biāo)簽進(jìn)行視音頻的同步，同時(shí)利間標(biāo)簽和解碼時(shí)間標(biāo)簽進(jìn)行視音頻的同步，同時(shí)利用用VBVDelay在解碼器的緩沖器在解碼器的緩沖器(Buffer)充盈到相充盈到相應(yīng)程度后啟動(dòng)初始解碼。應(yīng)程度后啟動(dòng)初始解碼。 解碼端的解碼端的27MHz時(shí)鐘全靠時(shí)鐘全靠PCR產(chǎn)生，如果產(chǎn)生，如果PCR插入不正確，那么將導(dǎo)致解碼端插入不正確，那么將導(dǎo)致解碼端Buffer上溢或下上溢或下溢。例如，編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘為溢。例如，編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘為27MHz，而解碼端，而解碼端的時(shí)鐘為的時(shí)鐘為27.001MHz，那么由于解碼速度偏快，最，那么由于解碼速度偏快，最終將導(dǎo)致解碼端的終將導(dǎo)致解碼

50、端的Buffer的下溢；相反若解碼端時(shí)的下溢；相反若解碼端時(shí)鐘低于鐘低于27MHz，由于解碼速度偏慢將最終導(dǎo)致，由于解碼速度偏慢將最終導(dǎo)致Buffer上溢?？梢姡弦??？梢?，PCR的設(shè)計(jì)本身是用來恢復(fù)解的設(shè)計(jì)本身是用來恢復(fù)解碼時(shí)鐘的，并不是真正的系統(tǒng)時(shí)鐘值。碼時(shí)鐘的，并不是真正的系統(tǒng)時(shí)鐘值。 PCR為為42bit計(jì)數(shù)值，其中計(jì)數(shù)值，其中33bit為為PCR-Base，9bit為為PCR-Ext，因此有，因此有 PCRtime=PCR-Base300+PCR-Ext。PCR的時(shí)間基準(zhǔn)為系統(tǒng)的時(shí)間基準(zhǔn)為系統(tǒng)27MHz時(shí)鐘，時(shí)鐘，PCR-Base為為27MHz時(shí)鐘時(shí)鐘300分頻后分頻后90kHz的的

51、33位計(jì)數(shù)值；位計(jì)數(shù)值；PCR-Ext則為則為27MHz時(shí)鐘的時(shí)鐘的9位計(jì)數(shù)值，以提供位計(jì)數(shù)值，以提供PCR的精的精度。實(shí)際中，度。實(shí)際中，PCR每隔每隔100ms至少被傳輸一次，在至少被傳輸一次，在指定的指定的TS分組的適配層中傳送。分組的適配層中傳送。 系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù) 在解碼過程中，要做到與編碼端同步，就需要在解碼過程中，要做到與編碼端同步，就需要以編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘作為參考。以編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘作為參考。 PCR或或SCR都是系統(tǒng)時(shí)鐘的抽樣值，解碼端可都是系統(tǒng)時(shí)鐘的抽樣值，解碼端可以用它們來恢復(fù)編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘，使得解碼端和以用它們來恢復(fù)編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘，使得解碼端和編碼端擁有共同

52、的時(shí)鐘基準(zhǔn)。二者恢復(fù)機(jī)制相同，編碼端擁有共同的時(shí)鐘基準(zhǔn)。二者恢復(fù)機(jī)制相同，以以PCR為例具體說明恢復(fù)機(jī)制。為例具體說明恢復(fù)機(jī)制。 在在TS碼流中，每個(gè)碼流中，每個(gè)PCR到達(dá)解碼端的精確時(shí)間到達(dá)解碼端的精確時(shí)間由由PCR值指示，它就是值指示，它就是PCR被發(fā)送時(shí)編碼端的本地被發(fā)送時(shí)編碼端的本地時(shí)鐘。如果解碼端和編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率嚴(yán)格匹時(shí)鐘。如果解碼端和編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率嚴(yán)格匹配，那么一旦根據(jù)配，那么一旦根據(jù)PCR設(shè)定一次解碼端的本地時(shí)鐘設(shè)定一次解碼端的本地時(shí)鐘以后解碼端和編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘就能保持同步。以后解碼端和編碼端的系統(tǒng)時(shí)鐘就能保持同步。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)該維持在按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定系統(tǒng)時(shí)鐘應(yīng)該

53、維持在27000000810Hz之間，每秒的變化率應(yīng)小于等于之間，每秒的變化率應(yīng)小于等于751013Hz。實(shí)。實(shí)際上是很困難的。際上是很困難的。 如果二者頻率的偏差隨著時(shí)間的積累將會(huì)導(dǎo)致如果二者頻率的偏差隨著時(shí)間的積累將會(huì)導(dǎo)致解碼器中要么數(shù)據(jù)過剩（節(jié)目內(nèi)容大量積壓），要解碼器中要么數(shù)據(jù)過剩（節(jié)目內(nèi)容大量積壓），要么數(shù)據(jù)不足（節(jié)目時(shí)斷時(shí)續(xù)）。為了做到與編碼端么數(shù)據(jù)不足（節(jié)目時(shí)斷時(shí)續(xù)）。為了做到與編碼端系統(tǒng)時(shí)鐘保持同步，解碼端必須不斷地按照所到達(dá)系統(tǒng)時(shí)鐘保持同步，解碼端必須不斷地按照所到達(dá)的的PCR來修正本地時(shí)鐘。來修正本地時(shí)鐘。 為此采用鎖相壞（為此采用鎖相壞（PLL）技術(shù)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)）技術(shù)，當(dāng)?shù)?/p>

54、一個(gè)PCR到達(dá)時(shí)，到達(dá)時(shí)，PCR值被直接裝入系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器；將此值被直接裝入系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器；將此后的本地系統(tǒng)時(shí)鐘值與當(dāng)前到達(dá)的后的本地系統(tǒng)時(shí)鐘值與當(dāng)前到達(dá)的PCR做差分運(yùn)算，做差分運(yùn)算，得到的誤差值得到的誤差值e;e通過低通濾波和增益控制后，輸出通過低通濾波和增益控制后，輸出控制信號(hào)控制信號(hào)f；壓控振蕩器（；壓控振蕩器（VCO）在）在f的控制下輸出修的控制下輸出修正后的系統(tǒng)時(shí)鐘。正后的系統(tǒng)時(shí)鐘。音視頻同步（時(shí)間同步）音視頻同步（時(shí)間同步） 在數(shù)字電視系統(tǒng)中，必須解決一個(gè)重要的音視在數(shù)字電視系統(tǒng)中，必須解決一個(gè)重要的音視頻同步即唇音同步問題。這是由于數(shù)字頻同步即唇音同步問題。這是由于數(shù)字 圖像壓

55、縮編圖像壓縮編碼處理時(shí)間與聲音壓縮編碼所需要的信號(hào)處理時(shí)碼處理時(shí)間與聲音壓縮編碼所需要的信號(hào)處理時(shí)間不一致，因此如果在發(fā)送端不對(duì)接收端的視頻和間不一致，因此如果在發(fā)送端不對(duì)接收端的視頻和音頻同時(shí)顯示與回放進(jìn)行標(biāo)志，那么在接收端將視音頻同時(shí)顯示與回放進(jìn)行標(biāo)志，那么在接收端將視頻和音頻信號(hào)解碼出來后，就不知道如何協(xié)調(diào)視頻頻和音頻信號(hào)解碼出來后，就不知道如何協(xié)調(diào)視頻和音頻信號(hào)的顯示及回放，以使之同步。為了避免和音頻信號(hào)的顯示及回放，以使之同步。為了避免出現(xiàn)音視頻顯示與回放的不同步而影響收看的問出現(xiàn)音視頻顯示與回放的不同步而影響收看的問題，在發(fā)送端要將每幀圖像及其相題，在發(fā)送端要將每幀圖像及其相 應(yīng)聲

56、音的顯示及應(yīng)聲音的顯示及回放時(shí)刻，以系統(tǒng)時(shí)鐘為參考表現(xiàn)出來，稱之為顯回放時(shí)刻，以系統(tǒng)時(shí)鐘為參考表現(xiàn)出來，稱之為顯示時(shí)間標(biāo)志示時(shí)間標(biāo)志(presentation time stamp)。數(shù)字電視系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)同步的數(shù)字電視系統(tǒng)是如何實(shí)現(xiàn)同步的 1.建立系統(tǒng)時(shí)鐘建立系統(tǒng)時(shí)鐘STC，使發(fā)送端（編碼），接收，使發(fā)送端（編碼），接收端（解碼），端（解碼），TS碼流或碼流或PS碼流有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間碼流有一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)間標(biāo)標(biāo)志。在大包的頭部插系統(tǒng)時(shí)鐘參考志。在大包的頭部插系統(tǒng)時(shí)鐘參考SCR 的時(shí)間標(biāo)的時(shí)間標(biāo)志，用以指明是志，用以指明是SCR的最后一個(gè)字節(jié)離開編碼器的的最后一個(gè)字節(jié)離開編碼器的時(shí)間，在時(shí)間，在S

57、TD(系統(tǒng)目標(biāo)解碼器系統(tǒng)目標(biāo)解碼器)的輸入端則提取這的輸入端則提取這個(gè)時(shí)間。個(gè)時(shí)間。 2. 編碼時(shí)，在編碼時(shí)，在ES、PES和和TS三個(gè)碼流中設(shè)置相三個(gè)碼流中設(shè)置相關(guān)的時(shí)鐘信息，并通過聯(lián)合作用達(dá)到編解碼同步和關(guān)的時(shí)鐘信息，并通過聯(lián)合作用達(dá)到編解碼同步和視音頻同步。視音頻同步。 3.確定時(shí)間標(biāo)志，在打包碼流確定時(shí)間標(biāo)志，在打包碼流PES的包頭插入系統(tǒng)的包頭插入系統(tǒng)時(shí)鐘參考（時(shí)鐘參考（ SCR ）節(jié)目時(shí)鐘參考）節(jié)目時(shí)鐘參考 (PCR)信息。信息。 (PCR)是用來產(chǎn)生：是用來產(chǎn)生： 顯示時(shí)間標(biāo)簽顯示時(shí)間標(biāo)簽(PTS)指示音頻和視頻的正確指示音頻和視頻的正確顯示的時(shí)間標(biāo)簽；顯示的時(shí)間標(biāo)簽； 解碼時(shí)序

58、的時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳解碼時(shí)序的時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳(DTS)指示解指示解碼時(shí)間的解碼時(shí)間標(biāo)簽。碼時(shí)間的解碼時(shí)間標(biāo)簽。 4. STD(系統(tǒng)目標(biāo)解碼器系統(tǒng)目標(biāo)解碼器)的輸入端，接收到的輸入端，接收到PCR后后采用鎖相壞（采用鎖相壞（PLL）技術(shù)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)）技術(shù)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)PCR到達(dá)時(shí)，到達(dá)時(shí)，PCR值被直接裝入系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器；將此后的本地系值被直接裝入系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器；將此后的本地系統(tǒng)時(shí)鐘值與當(dāng)前到達(dá)的統(tǒng)時(shí)鐘值與當(dāng)前到達(dá)的PCR（每相隔（每相隔100ms發(fā)送一發(fā)送一次）做差分運(yùn)算，輸出控制信號(hào)次）做差分運(yùn)算，輸出控制信號(hào)f；壓控振蕩器；壓控振蕩器（VCO）在）在f的控制下輸出修正后的系統(tǒng)時(shí)鐘的控制下輸出修正

59、后的系統(tǒng)時(shí)鐘STC。5.通常是通常是PTS的到達(dá)與的到達(dá)與PCR時(shí)鐘恢復(fù)是兩個(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘恢復(fù)是兩個(gè)獨(dú)立的過程，過程，式一般不滿足，要進(jìn)行同步調(diào)整以解決唇音同步問式一般不滿足，要進(jìn)行同步調(diào)整以解決唇音同步問題；題； 解碼時(shí)序的時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳解碼時(shí)序的時(shí)間標(biāo)簽或時(shí)間戳(DTS)指示解指示解碼時(shí)間的解碼時(shí)間標(biāo)簽，解決圖像的空間同步和圖碼時(shí)間的解碼時(shí)間標(biāo)簽，解決圖像的空間同步和圖像序列顯示重排的問題像序列顯示重排的問題tPCRPTStPCR 條件接收，加密，加擾條件接收，加密，加擾 1.條件接入（條件接入（CA）的直接含義是：）的直接含義是： 對(duì)某部分特權(quán)信息的訪問需要滿足一定的條件，對(duì)某部分特權(quán)信

60、息的訪問需要滿足一定的條件，也就是信息加解密技術(shù)。也就是信息加解密技術(shù)。 2.數(shù)字電視條件接入系統(tǒng)構(gòu)成：數(shù)字電視條件接入系統(tǒng)構(gòu)成： 用戶管理系統(tǒng)、節(jié)目管理系統(tǒng)、密鑰生成系統(tǒng)、用戶管理系統(tǒng)、節(jié)目管理系統(tǒng)、密鑰生成系統(tǒng)、加擾系統(tǒng)、服務(wù)信息生成系統(tǒng)、智能卡和解擾系統(tǒng)。加擾系統(tǒng)、服務(wù)信息生成系統(tǒng)、智能卡和解擾系統(tǒng)。 3.加密與加擾：加密與加擾： 實(shí)現(xiàn)條件接收，對(duì)信號(hào)要加擾（對(duì)編碼后的圖實(shí)現(xiàn)條件接收，對(duì)信號(hào)要加擾（對(duì)編碼后的圖像碼流加擾），加擾是通過控制字實(shí)現(xiàn)的，而加密像碼流加擾），加擾是通過控制字實(shí)現(xiàn)的，而加密是對(duì)控制字進(jìn)行加密，而加擾的算法一般是公開的，是對(duì)控制字進(jìn)行加密，而加擾的算法一般是公開的，