[发明专利]在无硬件时戳的情况下同步视频帧

说明书

背景

发明领域

本文描述的各实施例涉及数据通信。更具体地，这些实施例涉及数字视频和音频处理以及用于解码数字视频和音频数据的改进系统和方法。

相关技术描述

诸如视频和音乐之类的数字多媒体数据可被传送给多个接收机(诸如无线电话或电视)以供这些接收机的用户播放该多媒体。多媒体可以是根据数种不同的视频编码标准来格式化的。例如运动图像专家组(MPEG)已开发出数种标准，诸如MPEG-2部分2中描述的那些标准。其他编码标准包括H.261/H.263和最新的H.264/AVC。

视频编码标准通过以压缩形式编码数据来达成提高的传输率。压缩可减少对于图像帧的有效传输需要传送的总数据量。例如H.264标准利用设计成促成在比无压缩情况下可达成的带宽更窄的带宽上进行视频和图像传输的图形和视频压缩技术。具体而言，MPEG标准纳入了利用相继图像帧之间的相似性(被称为时间或帧间相关性)以提供帧间压缩的视频编码技术。帧间压缩技术通过将图像帧的基于像素的表示转换成运动表示来利用跨各帧的数据冗余。此外，这些视频编码技术可利用图像帧内的相似性(被称为空间或帧内相关性)以达成帧内压缩，其中图像帧内的空间相关性可被进一步压缩。帧内压缩典型地是基于用于压缩静止图像的常规过程，诸如空间预测和离散余弦变换(DCT)编码。

MPEG压缩技术纳入了利用相继图像帧之间的相似性(被称为时间或帧间相关性)以提供帧间压缩的视频编码技术。帧间压缩技术通过将图像帧的基于像素的表示转换成运动表示来利用跨各帧的数据冗余。编码将每个图片分解成被称为“宏块”的块，且随后搜索相邻图片以发现相似块。若找到匹配，则代替存储整个块全部，系统存储描述块在各图片之间的运动(或无运动)的小得多的矢量。以此方式，达成了高效压缩。

为了支持这些压缩技术，许多数字视频设备包括用于压缩数字视频序列的编码器以及用于解压数字视频序列的解码器。在许多情形中，该编码器和解码器包括对定义视频图像序列的帧内的像素块进行操作的集成编码器/解码器(CODEC)。对于图像帧中的每个宏块，编码器搜索紧接在前的视频帧的宏块以标识最相似的宏块，并编码用于传输的宏块之间的差、连同指示来自先前帧的哪个宏块被用于编码的运动矢量。接收设备的解码器接收该运动矢量和经编码差，并执行运动补偿以生成视频序列。

将各帧恰当地转换回视频和音频依赖于发射机处的编码器与接收机处的解码器之间的恰当定时。通常向接收机提供关于帧相对于帧集合何时被发射机编码的信息，从而帧可被恰当地同步并在接收机处呈现给用户。MPEG2TS是描述用于MPEG2压缩技术的传输层的标准的部分。MPEG2TS通过将编码器的本地时钟时间作为时戳记录到经压缩帧的分组中来容适编码器和解码器之间的同步。这些时戳被称为节目时钟参考或PCR(参见ISO/IEC 13818-1，附录D，其通过援引全部纳入于此)。PCR因此是编码器时戳形式的。PCR由发射机处的系统时间时钟(STC)引入并形成由解码器参考以确定视频和音频将何时被解压和显示的主时钟。

然而，PCR值可能并非总是准确的。接收机时钟或发射机时钟中源于操作条件或固有缺陷的非理想性将导致这两个时钟之间的漂移。接收机处的解码器若其时钟比发射机处的时钟快则将最终经历欠载运行，或者若其时钟比发射机处的时钟慢则将最终经历过载运行。为了防止过载运行或欠载运行，接收机计算其时钟与发射机的时钟之间的漂移。接收机随后在解码后续帧时补偿该漂移。

在许多设备中，传输层中的硬件接口(被称为传输流接口(TSIF))在包含PCR值的每个分组被接收到时将其打上时戳。该时戳随后可与分组中所包含的PCR一起用于外推编码器与解码器时钟之间的漂移。然而，一些移动设备接口不支持TSIF。在没有用于时钟同步的替换方法的情况下，这些设备将与ISDB-T、DVB-T、T-DMB以及许多其他标准不兼容。

发明概述

在一些实施例中，一种用于确定编码器和解码器的时钟之间的漂移的系统，包括：接收机，其被配置成接收多个帧，其中每个帧包括一个或更多个数据分组，其中至少两个分组包括编码器时戳；控制器，其被配置成在接收到每个帧时产生中断；第一模块，其被配置成响应于该中断为所述一个或更多个数据分组创建解码器时戳；以及第二模块，其被配置成通过计算编码器时戳与解码器时戳之差来确定漂移。