Avainsanat: Asynkroninen ääni- ja video-MPEG-2 PCR DTS PTS -enkooderidekooderi
Digitaalisen television nopean kehityksen myötä kotimaassani ja kaupunkien radio- ja televisioverkkojen digitaalisen muutoksen edistyessä yhä useammat ihmiset ovat alkaneet käyttää digisovittimia digitaalisten televisio-ohjelmien katseluun. Mutta katsellessaan televisio-ohjelmia digisovittimen kautta, katsojat havaitsevat joskus, että jotkut äänet ja videot eivät ole synkronoituja. Tämä kiinnitti myös huomiomme.
Ilmiö ja testi
Guiyang City saattoi pohjimmiltaan päätökseen radio- ja televisioverkonsa digitaalisen muutoksen vuoden 2007 lopussa, ja myös Guizhoun TV-aseman ohjelmat ovat siirtyneet digitaalisen verkon lähetykseen. Saapuessamme digitaaliverkkoon havaitsimme, että monilla asemamme ohjelmilla oli ilmiö, että ääni ja video ei synkronoitu joillakin alueilla, varsinkin kun uutisia lähetettiin satelliittivideokanavalla ja ihmiskanavalla. Selvittääksemme ongelman, päätimme suorittaa huulten synkronointitestin koko ohjelmamme siirtotielle. Testissä käytettävät laitteet ovat Tektronix WFM7120. Kun teet audio / video-viivemittausta, on myös tarpeen luoda sarja lyhyitä väripalkkisignaaleja TG700 DVG7: n kautta, ja äänisekvenssi on upotettu tähän videosignaalien ryhmään 5 sekunnin välein, lähetä tällainen signaali testattava järjestelmä ja lopuksi lähetä signaali WFM7120: lle äänen ja videon välisen ajoituseron mittaamiseksi.
Lähetysohjauskeskuksen sisäinen testi
Kuten kuvassa 1 on esitetty, mitataksemme, onko televisioasemajärjestelmässä ääni / video-viive-eroa, käytämme tarkastusaikaa tallentaaksemme TG700: n tuottaman testisignaalin lähetettävälle kiintolevylle, toistamalla sen kiintolevyn kautta ja syötä testisignaali viiveelle. Kehyssynkronointimoduulin jälkeen se lähetetään kanavalla, ja sitten mitataan nämä kolme signaalia, ennen kuin lähetysosasto lähettää signaalin verkko-yrityksen kooderille. Mittaustulokset osoittavat, että näiden kolmen signaalin ääni / video-viive-ero ei ylitä 12 ms, eli yksi kenttä ei riitä, mikä osoittaa, että signaalilla ei ole äänen ja videon synkronoinnin ongelmaa yleislähetyskeskuksessa.
Erilaisten digisovittimien testaus
Toiseksi mittauspisteeksi valitsimme verkko-yhtiön etupään tietokonehuoneen. Kuten kuvassa 2 on esitetty, tässä olemme valinneet Kiinassa testeihin tällä hetkellä käytettävät digiboksien päätuotemerkit. Kun olet koodannut TG700-testisignaalin alkuperäisen lähettimen kautta, aseta se kanavalle, jota parhaillaan lähetämme. Demoduloi sitten TV-signaali etupään tietokonehuoneessa olevan digisovittimen avulla. Dekoodattu ääni- / videosignaali lähetetään sitten WFM7120: lle mittausta varten A / D: n jälkeen ja analogisen signaalin upottamiseksi Panasonic D950 -videotallentimen kautta. Mittaustulokset osoittavat, että tämän tyyppisten digisovittimien ääni / video-viive-ero on erilainen, jotkut ovat yli 150 ms: n ja toiset 300 ms: n viiveellä. Tämä osoittaa, että eri digisovittimilla on erilaiset mahdollisuudet ylläpitää ääni- / videosignaalien välistä synkronointisuhdetta saman digitaalisen TV-signaalin demoduloinnin ja dekoodaamisen jälkeen.
Eri koodereiden testaus
Kuten kuvassa 3 on esitetty, käytämme edelleen TG700-signaaligeneraattoria eri koodereiden testaamiseen ja anturin, modulaattorin ja digiboksin mahdollistamiseksi simuloidun lähetys- / katseluympäristön rakentamiseen. Tässä käytämme useita eri tuotemerkkien koodereita. TG700: n testisignaalin koodaamisen jälkeen se moduloidaan samalla modulaattorilla ja signaali dekoodataan sitten samalla digisovittimella. D950 myös käsittelee sen ja lähettää WFM7120: lle mittausta varten. Lopullinen mittaustulos on, että jotkut heidän ääni- / videoviiveeroistaan ovat 30 ms ja toiset 300 ms, mikä osoittaa, että eri koodereilla on suurempi vaikutus digisovittimen lopullisen katselusignaalin audio / video-synkronointiin.
Syyanalyysi
MPEG-2-järjestelmän ajoitusperiaate
Tällä hetkellä maani digitaalisessa televisiolähetysjärjestelmässä MPEG-2-standardi on tärkeä ääni- ja videopakkausstandardi. Se pakkaa, koodaa ja kanavoi ohjelmasignaalit lähdepäässä ja demultipleksoi ja dekoodaa signaalit vastaanottopäässä. On käytetty laajalti. Käyttämämme digitaalinen siirtojärjestelmä perustuu MPEG-2-standardiin. Katsotaanpa MPEG-2: n järjestelmärakennetta, kuten kuvassa 4 on esitetty.
Kuviosta 4 voidaan nähdä, että ääni- ja videosignaalit muodostavat perusvirran sen jälkeen, kun pakkausenkooderi on poistanut tarpeettomat tiedot. Tätä alkeiskoodivirtaa ei voida tallentaa tai lähettää suoraan. Se on lähetettävä tietylle pakkaajalle. Alkeiskoodivirta on jaettu kappaleisiin tietyn muodon mukaan, ja erityiset tunnistemerkit lisätään niin kutsutun pakatun peruskoodivirran (PES) muodostamiseksi. PES-paketit ovat ääni- ja videopaketteja, joilla on vaihteleva pituus. Sitten ääni- ja video-PES-paketit ja apudata lähetetään lähetysalijärjestelmään, jotka jaetaan pieniksi datapaketeiksi, joiden pituus on kiinteä 188 b ja multipleksoidaan aikajakoisella multipleksoinnilla. Muodostuu yksi TS-virta, ja TS-virta saavuttaa vastaanottopään kanavan kautta lähettämisen jälkeen.
Kuten me kaikki tiedämme, synkronointi on välttämätön edellytys oikealle TV-näytölle. Digi-TV: ssä, koska puskuria käytetään signaalin tallentamiseen pakkaus- ja koodausprosessin aikana, multiplekserin signaalin aika-akseli muuttuu, plus datan redundanssin määrä on erilainen, myös pakkaussuhde on erilainen, joten aika-akseli Suuret muutokset, erityisesti kehysryhmäkerrosprosessissa, myös B-kehysten ja P-kehysten järjestys on muuttunut. Kaikki nämä tekevät digitaalisten TV-signaalien synkronoinnista täysin alkuperäisen järjestyksen käsitteen menettämisen. Tehokas tapa saavuttaa synkronointi on lisätä aikamerkintä signaalikoodivirtaan aina, kun määritetty aikaväli on kulunut. Tällä tunnisteella vastaanottopää voidaan tilata uudelleen tämän aikamerkin mukaan dekoodausprosessin aikana ennen näyttöä, rekonstruoida kuvan järjestys ennen pakkaamista ja koodausta sekä äänen ja kuvan välinen aikayhteys saavuttaen siten kuvien synkronointi ja ääni synkronoidaan kuvan kanssa.
Kuviosta 4 voidaan myös nähdä, että MPEG-27-kooderissa on yksi yhteinen järjestelmäkello STC (2 MHz). Tätä kelloa käytetään aikaleiman luomiseen, joka ilmaisee äänen / videon oikean dekoodauksen ja näytön ajoituksen. Samalla sitä voidaan käyttää osoittamaan näytteenotto Järjestelmän hetkellisen kellonajan hetkellinen arvo. Kello on vaihelukittu tulovideon linjasynkronoinnilla. Kun tulo on SDI-signaali, kooderin järjestelmäkello generoidaan kellolla jaettuna 10: llä. Se on yhteisen järjestelmäkellon syntyminen kooderissa sekä kellon regenerointi dekooderissa ja oikea aikaleimojen käyttö, jotka antavat perustan toimintojen oikeaan synkronointiin dekooderissa. Koodekin kellosynkronoinnin toteuttamiseksi STC-järjestelmän kello lasketaan kooderissa ja laskurin näytteenottoarvo lähetetään vastaanottimelle valitun TS-paketin sovitusotsikossa joka tietty lähetysaika dekoodauksena Prosessorin ohjelmakellon referenssisignaali, joka on PCR. PCR: n kelvollinen bitti on 42b, joista korkea 33b on PCR_Base, joka on laskenta-arvo 27 MHz: n kellon yksikössä ja kello jaettuna 300: lla, ja matala 9b on PCR_Extension, joka on 27 MHz: n kellon laskenta-arvo. yksikkönä. PCR: n lisäksi dekoodauksen aikaleima DTS ja näyttöaikamerkintä PTS ovat myös erittäin tärkeitä. Ne ovat samanlaisia kuin PCR_Base. Ne luodaan myös kooderin 27 MHz: n järjestelmäkellolla jaettuna 300: lla yksikkömääränä. Niistä DTS: ää käytetään dekooderin opastamiseen, milloin dekoodata vastaanotettu kuva- ja äänikehys, ja PTS: ää käytetään ilmoittamaan, milloin dekoodattu kuvakehys näytetään.
Kaksisuuntaista koodausta käytettäessä tietyn kuvan dekoodaus on suoritettava tietyn ajan kuluessa ennen sen näyttämistä, jotta sitä voidaan käyttää lähdetietona B-kehyksen kuvan dekoodaamiseen. Esimerkiksi kuvien näyttöjärjestys on IBBP, mutta kuvien lähetysjärjestys on IPBB. MPEG-vertailumalli uskoo, että dekoodaus tapahtuu välittömästi, eli dekoodaus ja näyttö suoritetaan samanaikaisesti. Äänikehyksille ja kuvan B kehyksille dekoodausaika ja näyttöaika ovat samat, ja PTS on sama kuin DTS, joten vain PTS on lähetettävä. Video I -kehyksille ja P-kehyksille kehysten uudelleenjärjestämisen vuoksi dekoodausaika ja näyttöaika ovat erilaiset, ja PTS ja DTS on lähetettävä samanaikaisesti. Kun dekooderi vastaanottaa IPBB-kuvasekvenssin, sen on dekoodattava I-kehyksen ja P-kehyksen kuvat ennen ensimmäisen B-kehyskuvan dekoodaamista. Dekooderi voi purkaa vain yhden kuvakehyksen kerrallaan, joten se purkaa ensin I-kehyskuvan ja tallentaa sen. Kun P-kehyksen kuva dekoodataan, se tuottaa ja näyttää dekoodatun I-kehyskuvan ja purkaa ja näyttää sitten B-kehyskuvan. Taulukot 1, 2, 3 ja 4 esittävät kooderin tulo- ja lähtökuvien sekvenssin, kunkin kehyksen PTS- ja DTS-arvot sekä dekooderin avulla kunkin kuvan kehyksen dekoodaus- ja näyttösarjan.
Taulukossa 1 13 kuvakehystä muodostaa kuvaryhmän, ensimmäinen kehys I-kehys käyttää kehyksen sisäistä koodausta, toinen ja kolmas B-kehys saadaan kaksisuuntaisella ennustuksella ensimmäisestä ja neljännestä kehyksestä ja neljäs kehys P-kehys on ensimmäisen kehyksen ohi. Johdettu eteenpäinennustuksesta. Ensimmäisen kehyksen koodaamisen jälkeen kooderi puskuroi ensin toisen ja kolmannen kehyksen, koodaa neljännen kehyksen ja koodaa sitten toisen ja kolmannen kehyksen ja niin edelleen, ja lopullinen koodattu ulostulosekvenssi on esitetty taulukossa 2.
Taulukoista 3 ja 4 voidaan nähdä, että kun dekooderi vastaanottaa tietyn I-kehyskuvaa sisältävän pääsyyksikön, tiedostodatapaketin tulisi sisältää DTS ja PTS, näiden kahden tunnisteen arvojen välinen aika. kuvan jakso. Sen jälkeen kun I-kehyskuva on P-kehys, tiedostotietopaketissa tulisi olla myös DTS ja PTS, ja kahden tunnisteen arvojen välinen aikaväli on kolme kuvajaksoa. Sitten on kaksi B-kehystä, joiden tiedostopaketit sisältävät vain PTS: n. Toisin sanoen, I-kehyskuva toistetaan ja näytetään yhden kehyksen viiveen jälkeen dekoodauksen jälkeen. Kun I-kehys näytetään, neljäs kehys P-kehys dekoodataan, mutta sitä ei toisteta eikä näytetä. Se tallennetaan ensin välimuistiin, ja kun 1I-kehys on toistettu ja näytetty, dekoodaa ja näytä 2B-kehykset välittömästi, sitten 3B-kehykset, näytä sitten puskuroidut 4P-kehykset ja purkaa ja puskuroi 7P-kehykset samanaikaisesti jne. Voidaan nähdä, että dekoodattujen ja näytettyjen kuvien sekvenssi on yhdenmukainen taulukon 1 kuvan syöttöjärjestyksen kanssa.
Dekooderin (digiboksi) ajoitusperiaate
PTS ja DTS ovat vain 33b-arvoja. Jos ei ole viittausta aika-akseliin, jota PCR esittää, tämä arvo on merkityksetön. Oikean dekoodauksen ylläpitämiseksi kooderin ja dekooderin (digiboksi) järjestelmäkellot on pidettävä lukittuina, toisin sanoen niiden taajuudet pidetään samana ja vastaavien laskureiden alkuarvot ovat samat.
Dekooderissa (digiboksissa) on jänniteohjattu oskillaattori (VCO), jonka taajuus on noin 27 MHz. Lähtösignaali lähetetään laskuriin järjestelmän kellona nykyisen STC-näytearvon muodostamiseksi, joka on arvo 42b kuten PCR. Niistä korkea 33b on laskenta-arvo 27 MHz: n kellon yksikössä 300 vaaleanpunaisen taajuuden jälkeen, ja matala 9b on laskenta-arvo 27 MHz: n kellon yksikössä. Kun uusi ohjelma saapuu dekooderiin (digiboksi), dekooderi (digiboksi) hankkii PCR-arvon koodivirrasta, vertaa sen PCR_Extention-arvoa nykyisen STC: n alempiin 9b-bitteihin ja saa virheen signaalin ja kulkee sitten vaihelukitun silmukapiirin läpi. Säädä jänniteohjattu oskillaattori siten, että dekooderin (digiboksi) järjestelmän kellotaajuus on yhdenmukainen kooderin järjestelmän kellotaajuuden kanssa. Hanki kunkin kehyksen PTS- ja DTS-arvot peräkkäin koodivirrasta ja vertaa niitä nykyisen STC-arvon korkeisiin 33b-bitteihin. Jos DTS-arvo on suurempi kuin STC-arvo, koodivirta puskuroidaan ja STC-arvon muutosta seurataan samanaikaisesti. Kun STC-arvo kasvaa yhtä suureksi kuin DTS-arvo, kehyskoodivirta dekoodataan. Kun STC-arvo on yhtä suuri kuin PTS-arvo, toista kehys. Jos siirtoverkon puskuriviiveen värinän vuoksi, kun koodivirta saavuttaa dekooderin (digiboksi), sen PTS-arvo on jo pienempi kuin STC-arvo, dekooderi (digiboksi) ohittaa tämän kehyksen ja hylkää kehystiedot. Koska PTS ja DTS luodaan PCR-arvon perusteella, ensimmäistä saatua PCR-arvoa on käytettävä alkuarvona dekooderin (digiboksi) STC-laskurin asettamiseksi, jotta niiden arvot olisivat samat, muuten aikaperusta on erilainen. , Siten dekoodausvirhe. Äänen ja videon käsittely on samanlaista, mutta ajoituksen uudelleenjärjestelyssä ei ole ongelmaa. Kuva 5 esittää dekooderin (digiboksi) PCR: n toimintaperiaatekaaviota.
Syyt synkronoimattomaan ääni- ja videotiedostoon
Käytännöllisissä sovelluksissa jotkut kooderit aiheuttavat värähtelyä lähtökellossaan tulosignaalin epävakaan aikapohjan takia, ja kehyksen synkronointiväli ei ole 40 ms. Näille koodereille, kun DTS-alkuarvo on asetettu PCR: n ja puskurointiviiveen mukaisesti, kunkin kehyksen DTS-arvo saadaan lisäämällä kiinteä arvo edelliseen DTS: ään (tämä arvo voidaan laskea seuraavasti: 27 MHz jaetaan 300: lla 90 kHz ja PAL TV on 25 kuvaa sekunnissa. Siksi arvo on 90000/25 = 3600), ja PTS-arvo lasketaan kehystyypin ja GOP-tyypin mukaan. PCR-arvo ei kuitenkaan noussut 3600: lla tänä aikana, mikä aiheutti DTS: n ja PTS: n suurentumisen tai pienentämisen PCR: ään nähden. Jotkut dekooderit (digisovittimet) eivät käytä jänniteohjattua oskillaattoria, ja niiden järjestelmäkello on kiinteä 27 MHz, mutta käyttää vastaanotettua PCR-arvoa paikallisen järjestelmän kellolaskurin arvon alustamiseen. Kooderi ja dekooderi (digiboksi) eivät voi ylläpitää tiukkaa lukitusta, mikä voi aiheuttaa dekooderin (digiboksi) pudottamisen kehyksistä. Jotkut dekooderit (digisovittimet) eivät kuitenkaan enää dekoodaa ja näytä DTS: n ja PTS: n mukaan kehyksen menetyksen jälkeen, vaan dekoodaavat puskurin tilanteen mukaan, koska video- ja äänikoodauksen viive on erilainen, se voi aiheuttaa äänen Maalaus ei ole synkronoitu.
Lisäksi lähetysprosessissa kooderista dekooderiin (digiboksi) vaihtelevan viiveen puskurilinkkien, kuten multiplekserien ja modulaattorien, olemassaolon vuoksi PCR-pakettien lähetysviive ei välttämättä ole vakio, vaihdellen suuresta pieni. Jos PCR: ää ei korjata, yllä olevia ongelmia voi myös esiintyä.
Yhteenvetona
Edellä esitetystä analyysistä voidaan nähdä, että sekä kooderi että dekooderi (digiboksi) voivat aiheuttaa äänen ja videon asynkronoinnin. Testattuaan eri tuotemerkkien koodereita asemamme valitsi enkooderin, jolla oli paremmat testiindikaattorit, ja korvasi alkuperäisen kooderin, mikä paransi huomattavasti sitä ilmiötä, että television ääni ja kuva eivät ole synkronoituja. Seuraavassa digisovittimien käyttöönoton vaiheessa verkko-yritykset vahvistavat myös asiaankuuluvien indikaattorien testausta yleisöarvioiden laadun parantamiseksi. Maamme radion ja television digitalisaation edistämisessä tarvitsemme tietysti edelleen televisiotyöläisten ja laitevalmistajien yhteisiä ponnisteluja saavuttaaksemme lopullisen täydellisen menestyksen. V
Meidän muiden tuotteiden:
