[发明专利]一种MPEG-2传输流解码音视频同步方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及数字电视技术领域，尤其涉及一种MPEG-2传输流解码音视频同步方法和系统。

背景技术

MPEG-2作为一个关于运动图像压缩的国际标准，其中的传输流（Transport Stream，TS）已经成为数字电视领域中普遍应用的系统层编码标准。传输流针对有一定误码信道的传输，可以将多路节目复合成一个流进行传输，它允许同一路节目包含多个音频和视频流，同时也可以加入一些附加信息。传输流具有固定的包长188字节。它的结构是极其复杂的，对用户来说，针对一个特定的流，首先要知道其由哪些PID(Packet ID)的包构成。MPEG-2定义了一些用来描述传输流所携带内容的信息表，称为节目特定信息（PSI）表，包括4个与之相关的表。其中，节目关联表 PAT和节目映射表PMT是确定当前传输流中各节目内容的最关键的两个表。

我国目前采用的DVB标准是欧洲各国采用的数字电视标准，基带数据格式采用MPEG-2标准，即视频和音频编码以及码流的复用均符合MPEG-2标准。DVB标准对PSI进行扩展后统称为服务信息，即SI。这些信息以及传输流的规范性对于正确接收数字电视节目是至关重要的。现在国内所有的数字电视节目信号都是基于MPEG-2 TS方式传输和实现的。因此说MPEG-2 TS不只是一个标准，还是数字视频信号传输最为广泛的一组协议。

现有的MPEG-2 TS音视频同步的工作原理如下：

MPEG-2规定的系统时钟频率为27MHz，传输流中的节目时钟参考（Program Clock Reference，PCR）、显示时间标签（Presentation Time Stamp，PTS）和解码时间标签（Decoding Time Stamp，DTS）等均为对该共同系统时钟的采样值。解码端捕获PCR，恢复出本地的系统时序时钟（System Time Clock，STC），作为音视频同步控制的基准，并依据PTS（DTS）时间标签来安排解码和显示时间表，使音视频分别同步于STC，以实现音视频之间的同步。标准规定在原始音频和视频流中，PTS的间隔不能超过0.7s，而出现在TS包头的PCR间隔不能超过0.1s。

STC是视音频同步控制的基准，它是一串频率为27MHz的脉冲，触发计数器而形成一个二进制表示的时间基准，再通过对该时间基准SCT进行取样得到PCR、PTS和DTS等时间标签。在编码和解码端，系统时钟脉冲是由振荡器等硬件产生，在解码端STC通过在码流中定时传送的PCR利用锁相环（PLL）技术来与编码端STC保持一致。

PCR是由对系统时钟脉冲触发的计数器状态抽样而来，是放在TS包头的自适应区中传送。PCR共占6Bytes，其中6bits预留，42bits有效位。42bits的PCR分为两部分：33bits的PCR-Base和9bits的PCR-Ext。PCR-Base是由27MHz脉冲经300分频后的90kHz脉冲触发计数器，再对计数器状态进行取样得到的。PCR-Ext是由27MHz脉冲直接触发计数器，再对计数器状态进行取样得到的。

当新节目的PCR到达解码器时，需要更新时间基点，STC就被置位。通常第一个从解复用器中解出的PCR被直接装入到STC计数器，其后PLL闭环操作。每当一个新节目的PCR到达解码器时，此值被认为是锁相环的参考频率，用来与STC的当前值比较，产生的差值经过脉宽调制后被输入低通滤波器并经放大，输出控制信号，用来控制振荡器（VCO）的瞬时频率，VCO输出的频率是在27MHz左右振荡的信号，作为解码器的系统时钟。27MHz时钟经过波形整理后输入到计数器中，产生当前的STC值，其33bits的90kHz部分用于和PTS/DTS比较，产生解码和显示的同步信号。