[发明专利]利用时间标记提供同步声频和视频解压缩信号的接收装置

说明书

本发明涉及使声频/视频信号解压缩装置中的声频与视频信号分量同步的一种方法和装置。

声频和视频(A/V)的传输和接收需有声频和视频分量的适当同步。EIA标准RS-250-B将相关的声频与视频信号之间的时差限定为25ms(毫秒)的超前或40ms的滞后。电影胶片的标准则将相关的声音与图像之间的时差限定为±1/2画框(视频框)，这相当于20.8ms。因此，对于观众来说，一个可接受的A/V同步标准可定为±20ms的时差。

在数字通信系统中，通常将相关的时间多路复用的信号分量放在一个信道中传输。在各A/V传输系统之间这种多路传输通常是用电缆、光纤、大地和卫星实现的。信号分量的时间多路传输有可能破坏信息传输和显示之间本来的时间关系。因此，所传输的分量信号的临界时间分量在进行多路传输之前可以与一个时间基准值联起不。这称之为对信息“作标记”，而这些定时的标记称之为时间标记(time stamps)。于是，接收机可以按各分量与其各自的时间标记相关的时间输出各分量。但是要完成这一点，该接收机必须非常精确地保留一个本地的时间基准，该基准是与编码器的时间基准同步的。

接收机必须与发送机的时基紧密配合的一个理由是须要确保实际的时间数据的输出与输入到接收机中的时间数据相匹配。如果接收机提供的(显示的)数据太快，则接收机中的缓冲器可能下溢(under-flow)，造成输出信号的阻滞；而如果接收机输出数据太慢，则缓冲器可能过溢(overflow)(假设为有限级的缓冲器)，造成丢失数据。

在一个推荐的系统中，其接收机是利用一些与预定的传输信息包相关的补充时间标记(即系统的时钟基准，称为SCR)而与发送机实现同步的。获得时间标记SCR的定时方式与涉及到视频数据的表示时间的标记(PTS)无关，除非它们是来自于同一计算器。SCR码是通过对一个模2^N计算器(modulo 2^N counter)(其中N≥32)作标记而产生的，该计算器计算出发送机的一个基本上为稳频的晶体时钟。接收机配有一个锁相环，该锁相环的频率能随意调整到基本上等于发送机的时钟的频率。接收机的时钟(本地时钟)也计算模2^N，以及对SCR到达接收机处的每一时间，都对本地计算器作出标记，以提供一个本地时钟基准或LCR。无须让LCR等于SCR，宁可在处理LCR与SCR时间标记之间差值变化的基础上来调整本地时钟。根据以下关系式发出一误差信号：

      ERR＝|SCR_n-SCR_n-1|-|LCR_n-LCR_n-1|，其中ERR用于控制本地时钟的频率。经过这样的处理，就可使LCR任意接近发射机的时钟频率。应注意到，由于无论是系统还是本地时钟都在计算着模N，因此它们呈周期性的绕回(wrap around)。在出现这些情况时，各项SCR_n-SCR_n-1和LCR_n-LCR_n-1将是负的，且有误差。该系统监视各差值之正负，当其中差值之一为负时，则略去该差值。

按照MPEG标准来编码的视频信号包含一些表示时间的标记，即PTS_vid，这些标记是与输入的视频框同步的。各PTS_vid表示出将在接收机上显示的各画框的相关时间，对于NTSC源，标称值为30Hz。以系统定时的相同时基为基础，也将有关的声频编码成表示时间的标记PTS_aud，这些时间标记归属在包含编码的声频数据的MPEG系统的数据包层中。一个声频系统的数据包层可以包含几个声频数据“框”，在本例中，各框等于24ms范围的原声频数据。这些声频框大约是一个传送包(127字节)期间的六倍。(将待传输的信息，如声音、图象、数据等分段成为预定大小的各个传送包，并带有受控制的各种附加字码，以提供一个校正/检测误差和使之同步的额外层。)此外，根据MPEG规约，每一MPEG系统层的声频框之数目是可以改变的。因此，相关的声音和图像源的时间表示标记PTS_aud和PTS_vid之间可以很少相关或互不相关，因而要想通过比较PST_aud和PTS_vid来使声频分量与视频分量同步将是很困难的。

因此，本发明的目的在于提供一种接收装置，利用时间标记提供同步的声频和视频解压缩信号，以使相关的声频分量与视频分量同步的处理过程简化。