Ang mga keyword: Asynchronous Audio at Video MPEG-2 PCR DTS PTS Encoder Decoder
Sa mabilis na pag-unlad ng digital na telebisyon sa aking bansa at pagsulong ng digital na pagbabago ng mga radyo sa lunsod at mga network ng telebisyon, mas maraming tao ang nagsimulang gumamit ng mga set-top box upang manuod ng mga programa sa digital na telebisyon. Ngunit sa proseso ng panonood ng mga programa sa TV sa pamamagitan ng isang set-top box, nahahanap minsan ng mga manonood na ang ilang audio at video ay hindi naka-sync. Nakakuha din ito ng aming pansin.
Kababalaghan at pagsubok
Karaniwang nakumpleto ng Guiyang City ang digital transformation ng radyo at telebisyon network nito sa pagtatapos ng 2007, at ang mga programa ng Guizhou TV Station ay pumasok din sa paghahatid ng digital network. Matapos ipasok ang digital network, nalaman namin na maraming mga programa ng aming istasyon ang may kababalaghan ng hindi pagsabay ng audio at video sa ilang mga lugar, lalo na kapag ang balita ay nai-broadcast sa satellite video channel at sa people channel. Upang malaman kung nasaan ang problema, nagpasya kaming magsagawa ng isang pagsubok sa pag-sync ng lip sa buong daanan ng paghahatid ng aming programa. Ang kagamitan na ginamit para sa pagsubok ay Tektronix WFM7120. Kapag gumagawa ng pagsukat ng pagkaantala ng audio / video, kinakailangan din upang makabuo ng isang serye ng mga maikling signal ng video ng bar ng kulay sa pamamagitan ng TG700 DVG7, at ang pagkakasunud-sunod ng audio ay naka-embed sa pangkat ng mga signal ng video na may agwat na 5s, magpadala ng gayong signal sa ang system sa ilalim ng pagsubok, at sa wakas ay nagpapadala ng signal sa WFM7120 upang masukat ang pagkakaiba ng tiyempo sa pagitan ng audio at video.
Panloob na pagsubok sa control center ng broadcast
Tulad ng ipinakita sa Larawan 1, upang sukatin kung mayroong pagkakaiba sa pagkaantala ng audio / video sa sistema ng istasyon ng TV, ginagamit namin ang oras ng inspeksyon upang maitala ang signal ng pagsubok na nilikha ng TG700 sa broadcast hard disk, patugtugin ito sa pamamagitan ng hard disk, at i-input ang test signal sa naantala. Matapos ang module ng pag-synchronize ng frame, ito ay nai-broadcast sa isang channel, at pagkatapos ay sinusukat namin ang tatlong mga signal na ito bago ilipat ng departamento ng paghahatid ang signal sa encoder ng kumpanya ng network. Ipinapakita ng mga resulta ng pagsukat na ang pagkakaiba sa pagkaantala ng audio / video ng tatlong signal na ito ay hindi hihigit sa 12ms, iyon ay, hindi sapat ang isang patlang, na nagpapahiwatig na ang signal ay walang problema ng audio at video synchronization sa broadcast control center.
Pagsubok ng iba't ibang mga set-top box
Para sa pangalawang punto ng pagsukat, pinili namin ang front-end computer room ng kumpanya ng network. Tulad ng ipinakita sa Larawan 2, dito, napili namin ang mga pangunahing tatak ng mga set-top box na kasalukuyang ginagamit sa Tsina para sa pagsubok. Matapos ma-encode ang signal ng pagsubok ng TG700 sa pamamagitan ng orihinal na encoder na ginagamit namin, ipasok ito sa channel na kasalukuyan naming nai-broadcast. Pagkatapos ay gumamit ng isang set-top box sa front-end computer room upang ma-demodulate ang signal ng TV. Ang na-decode na signal ng audio / video ay ipinadala sa WFM7120 para sa pagsukat pagkatapos ng A / D at pag-embed ng analog signal sa pamamagitan ng isang recorder ng video na Panasonic D950. Ipinapakita ng mga resulta ng pagsukat na ang pagkakaiba ng pagkaantala ng audio / video ng mga ganitong uri ng mga set-top box ay magkakaiba, ang ilan ay nauna sa 150ms, at ang ilan ay nahuhuli ng 300ms. Ipinapakita nito na ang iba't ibang mga kahon ng set-top ay may iba't ibang mga kakayahan upang mapanatili ang ugnayan ng pag-synchronize sa pagitan ng mga signal ng audio / video pagkatapos ng pag-demodulate at pag-decode ng parehong digital TV signal.
Pagsubok ng iba't ibang mga encoder
Tulad ng ipinakita sa Larawan 3, ginagamit pa rin namin ang generator ng signal ng TG700 upang subukan ang iba't ibang mga encoder, at paganahin ang encoder, modulator at set-top box upang bumuo ng isang simulate na kapaligiran sa pag-broadcast / pagtingin. Dito, gumagamit kami ng maraming mga encoder ng iba't ibang mga tatak. Matapos i-encode ang signal ng pagsubok ng TG700, na-modulate ito ng parehong modulator, at pagkatapos ang signal ay nai-decode ng parehong set-top box. Pinoproseso din ito ng D950 at ipinadala sa WFM7120 para sa pagsukat. Ang pangwakas na resulta ng pagsukat ay ang ilan sa kanilang mga pagkakaiba sa pagkaantala ng audio / video ay 30ms, at ang ilan ay umabot sa 300ms, na nagpapahiwatig na ang iba't ibang mga encoder ay may mas malaking epekto sa pagsasabay ng audio / video ng pangwakas na signal ng pagtingin sa set-top box.
Pagtatasa ng Sanhi
Ang prinsipyo ng tiyempo ng MPEG-2 system
Sa kasalukuyan, sa sistema ng paghahatid ng digital TV ng aking bansa, ang pamantayan ng MPEG-2 ay isang mahalagang pamantayan sa pag-compress ng audio at video. Pinipiga nito, na-encode, at pinaparami ang mga signal ng programa sa pinagmulan ng pinagmulan, at ang mga demultiplex at decode signal sa pagtanggap. Malawakang nagamit. Ang digital na sistema ng paghahatid na ginagamit namin ay batay sa pamantayan ng MPEG-2. Tingnan natin ang istraktura ng system ng MPEG-2, tulad ng ipinakita sa Larawan 4.
Makikita mula sa Larawan 4 na ang mga signal ng audio at video ay bumubuo ng isang pangunahing stream pagkatapos na ang labis na impormasyon ay inalis ng compression encoder. Ang stream ng elementarya na code na ito ay hindi maiimbak o mailipat nang direkta. Dapat itong ipadala sa isang tukoy na packer. Ang stream ng elementarya na code ay nahahati sa mga talata ayon sa isang tiyak na format, at idinagdag ang mga tukoy na character ng pagkakakilanlan upang mabuo ang tinaguriang nakaimpake na elementarya na stream (PES). Ang mga pack ng PES ay mga packet ng data ng audio at video na may variable na haba. Pagkatapos ang audio at video na mga pack ng PES at data ng auxiliary ay ipinadala sa subsystem ng paghahatid, na nahahati sa maliliit na mga packet ng data na may isang nakapirming haba ng 188b at pinagsama ng multiply ng dibisyon ng oras. Ang isang solong TS stream ay nabuo, at ang TS stream ay umabot sa pagtanggap pagkatapos ng paghahatid sa pamamagitan ng channel.
Tulad ng alam nating lahat, ang pagsabay ay isang kinakailangang kondisyon para sa tamang pagpapakita sa TV. Para sa digital TV, dahil ginagamit ang buffer upang maiimbak ang signal sa panahon ng proseso ng compression at encoding, ang oras ng axis ng signal sa multiplexer ay binago, kasama ang dami ng kalabisan ng data ay magkakaiba, ang compression ratio ay magkakaiba din, kaya't ang axis ng oras Mahusay na pagbabago, lalo na sa pagproseso ng layer ng frame group, nagbago rin ang pagkakasunud-sunod ng mga frame na B at mga P frame. Ginagawa ng lahat ng ito ang pagsabay sa mga digital na signal ng TV na ganap na nawala ang konsepto ng orihinal na pagkakasunod-sunod. Ang isang mabisang paraan upang makamit ang pagsabay ay upang magdagdag ng isang tatak ng oras sa stream ng signal code sa tuwing lumipas ang isang tinukoy na agwat. Sa tag na ito, ang pagtanggap ng pagtatapos ay maaaring muling orderin alinsunod sa tag ng oras na ito sa panahon ng proseso ng pagde-decode bago ipakita, muling buuin ang pagkakasunud-sunod ng imahe bago ang compression at encoding, at ang ugnayan ng oras sa pagitan ng tunog at imahe, sa gayon makamit ang pagsabay sa imahe at Ang tunog ay naka-synchronize sa imahe.
Maaari rin itong makita mula sa Larawan 4 na mayroong isang solong karaniwang sistema ng orasan STC (27MHz) sa MPEG-2 encoder. Ginagamit ang orasan na ito upang makabuo ng isang time stamp na nagpapahiwatig ng tamang pag-decode at pagpapakita ng oras ng audio / video. Sa parehong oras, maaari itong magamit upang ipahiwatig ang sampling Ang instant na halaga ng instant na oras na orasan ng system. Ang orasan ay naka-lock ng phase sa pamamagitan ng pagsabay sa linya ng input video. Kapag ang input ay isang senyas ng SDI, ang orasan ng system ng encoder ay nabuo ng orasan na hinati ng 10. Ito ang paglitaw ng isang karaniwang orasan ng system sa encoder, pati na rin ang pagbabagong-buhay ng orasan sa decoder at ang tamang paggamit ng mga selyo ng oras, na nagbibigay ng batayan para sa tamang pagsabay ng mga pagpapatakbo sa decoder. Upang mapagtanto ang pagsasabay sa orasan ng codec, ang STC system na orasan ay binibilang sa encoder, at ang halimbawang halaga ng counter ay ipinapadala sa receiver sa adaptation header ng napiling TS packet bawat tiyak na oras ng paghahatid, bilang isang pag-decode Ang senyas ng sanggunian ng orasan ng programa ng processor, na kung saan ay PCR. Ang wastong bit ng PCR ay 42b, bukod sa kung saan ang mataas na 33b ay PCR_Base, na kung saan ay ang halaga ng bilang sa yunit ng 27MHz na orasan at ang orasan na hinati ng 300, at ang mababang 9b ay PCR_Extension, na kung saan ay ang halaga ng bilang sa 27MHz na orasan bilang ang yunit. Bilang karagdagan sa PCR, ang pag-decode ng oras ng label na DTS at ang display time na label na PTS ay napakahalaga rin. Pareho sila sa PCR_Base. Nilikha rin ang mga ito gamit ang orasan ng system na 27MHz ng encoder, hinati sa 300 bilang halaga ng bilang ng yunit. Kabilang sa mga ito, ang DTS ay ginagamit upang turuan ang decoder kung kailan i-decode ang natanggap na imahe at audio frame, at ang PTS ay ginagamit upang ipaalam kung kailan ipapakita ang naka-decode na frame ng imahe.
Kapag gumagamit ng pag-encode ng two-way, ang pag-decode ng isang tiyak na imahe ay dapat na isagawa sa loob ng isang panahon bago ito ipakita, upang magamit ito bilang mapagkukunan ng data para sa pag-decode ng imahe ng B-frame. Halimbawa, ang display order ng mga imahe ay IBBP, ngunit ang pagkakasunud-sunod ng paghahatid ng mga imahe ay IPBB. Naniniwala ang modelo ng sangguniang MPEG na ang pag-decode ay nangyayari kaagad, iyon ay, ang pag-decode at pagpapakita ay ginaganap nang sabay. Para sa mga frame ng audio at frame ng imahe B, ang oras ng pag-decode at oras ng pagpapakita ay pareho, at ang PTS ay kapareho ng DTS, kaya't ang PTS lamang ang kailangang mailipat. Para sa mga frame ng video na P at mga frame na P, dahil sa muling pag-ayos ng frame, ang oras ng pag-decode at oras ng pagpapakita ay magkakaiba, at ang PTS at DTS ay dapat na mailipat nang sabay. Kapag natanggap ng decoder ang pagkakasunud-sunod ng imahe ng IPBB, dapat itong i-decode ang mga imahe ng I-frame at P-frame bago i-decode ang unang imahe ng B-frame. Ang decoder ay maaari lamang mag-decode ng isang frame ng imahe nang paisa-isa, kaya't unang na-decode nito ang I frame na imahe at iniimbak ito. Kapag na-decode ang imahe ng P frame, naglalabas ito at ipinapakita ang na-decode na imahe na frame, at pagkatapos ay na-decode at ipinapakita ang imahe ng B frame. Ipinapakita ng mga talahanayan 1, 2, 3, at 4 ang pagkakasunud-sunod ng mga imahe ng pag-input at output ng encoder, ang mga halaga ng PTS at DTS ng bawat frame, at ang pag-decode at pagpapakita ng pagkakasunud-sunod ng bawat frame ng imahe sa pamamagitan ng decoder.
Sa Talahanayan 1, 13 mga frame ng mga imahe ang bumubuo ng isang pangkat ng mga imahe, ang unang frame na frame ko ay gumagamit ng intra-frame coding, ang pangalawa at pangatlong B na frame ay nakuha sa pamamagitan ng predirectional na hula mula sa una at ika-apat na mga frame, at ang ika-apat na frame ng P frame ay naipasa ng unang frame. Nagmula sa hinuhulaan na hula. Matapos ma-encode ang unang frame, ang encoder ay unang buffer ang pangalawa at pangatlong mga frame, na-encode ang ika-apat na frame, at pagkatapos ay i-encode ang pangalawa at pangatlong mga frame, at iba pa, at ang pangwakas na naka-encode na pagkakasunud-sunod ng output ay ipinapakita sa talahanayang 2 na ipinakita.
Maaari itong makita mula sa Talahanayan 3 at Talahanayan 4 na kapag ang decoder ay tumatanggap ng isang tiyak na yunit ng pag-access na naglalaman ng isang imahe ng I frame, ang packet ng data ng file ay dapat maglaman ng DTS at PTS, ang oras sa pagitan ng mga halaga ng dalawang mga tag Ang agwat ay iisa panahon ng imahe. Matapos ang imahe ng I frame ay ang P frame, dapat ding magkaroon ng isang DTS at isang PTS sa packet ng data ng file, at ang agwat ng oras sa pagitan ng mga halaga ng dalawang mga tag ay tatlong mga panahon ng imahe. Pagkatapos mayroong dalawang mga B-frame, ang mga file packet ng data na naglalaman lamang ng PTS. Iyon ay upang sabihin, ang imahe ng I frame ay i-play at ipapakita pagkatapos ng isang pagkaantala ng isang frame pagkatapos ng pag-decode. Kapag ang frame na I ay ipinakita, ang pang-apat na frame P frame ay na-decode, ngunit hindi ito nilalaro at ipinakita. Na-cache muna ito, at pagkatapos i-play at maipakita ang frame na 1I, I-decode at ipakita agad ang mga frame ng 2B, pagkatapos ang mga frame ng 3B, pagkatapos ay ipakita ang mga naka-buff na frame na 4P, at i-decode at i-buffer ang mga frame ng 7P nang sabay-sabay, at iba pa. Makikita na ang pagkakasunud-sunod ng na-decode at ipinapakitang mga imahe ay naaayon sa pagkakasunud-sunod ng pag-input ng imahe sa Talahanayan 1.
Prinsipyo ng tiyempo ng decoder (set-top box)
Ang PTS at DTS ay mga halagang 33b lamang. Kung walang sanggunian sa axis ng oras na kinatawan ng PCR, ang halagang ito ay walang katuturan. Upang mapanatili ang tamang pag-decode, ang mga orasan ng system ng encoder at decoder (set-top box) ay dapat na mai-lock, iyon ay, ang kanilang mga frequency ay pinananatiling pareho, at ang mga paunang halaga ng kani-kanilang mga counter ay pareho.
Mayroong boltahe na kinokontrol na oscillator (VCO) na may dalas na halos 27MHz sa decoder (set-top box). Ang output signal ay ipinadala sa counter bilang system clock upang makabuo ng kasalukuyang halaga ng sample na STC, na kung saan ay isang halaga ng 42b tulad ng PCR. Kabilang sa mga ito, ang mataas na 33b ay ang halaga ng bilang sa yunit ng 27MHz na orasan pagkatapos ng 300 rosas na dalas, at ang mababang 9b ay ang bilang ng halaga sa yunit ng 27MHz na orasan. Kapag dumating ang isang bagong programa sa decoder (set-top box), nakuha ng decoder (set-top box) ang halaga ng PCR mula sa stream ng code, ihinahambing ang halaga ng PCR_Extention nito sa mas mababang 9b na mga piraso ng kasalukuyang STC, at nakukuha ang error signal, at pagkatapos ay dumaan sa phase-lock loop circuit. Ayusin ang oscillator na kinokontrol ng boltahe upang ang dalas ng orasan ng system ng decoder (set-top box) ay pare-pareho sa dalas ng orasan ng system ng encoder. Kunin ang mga halaga ng PTS at DTS ng bawat frame nang sunud-sunod mula sa stream ng code, at ihambing ang mga ito sa mataas na 33b na mga piraso ng kasalukuyang halaga ng STC. Kung ang halaga ng DTS ay mas malaki kaysa sa halaga ng STC, ang stream ng code ay buffered at ang pagbabago ng halaga ng STC ay sinusubaybayan nang sabay. Kapag tumaas ang halaga ng STC sa pantay na halaga ng DTS, ang stream code ng code ay na-decode. Kapag ang halaga ng STC ay katumbas ng halaga ng PTS, I-play ang frame. Kung dahil sa buffer delay jitter ng transmission network, kapag umabot ang decoder ng code sa decoder (set-top box), ang halaga ng PTS ay mas mababa na kaysa sa halaga ng STC, pagkatapos ay lalaktawan ng decoder (set-top box) ang frame na ito at itinapon ang data ng frame. Dahil ang PTS at DTS ay nabuo batay sa halaga ng PCR, ang unang halaga ng PCR na nakuha ay dapat gamitin bilang paunang halaga upang maitakda ang counter ng STC ng decoder (set-top box) upang gawing pareho ang kanilang mga halaga, kung hindi man, ang magkakaiba ang time base. , Kaya't pag-decode ng error. Ang pagproseso ng audio at video ay magkatulad, ngunit walang problema ng muling pagsasaayos ng tiyempo. Ipinapakita ng Larawan 5 ang gumaganang prinsipyo ng diagram ng decoder (set-top box) PCR.
Mga dahilan para sa hindi naka-sync na audio at video
Sa mga praktikal na aplikasyon, ang ilang mga encoder ay nagdudulot ng jitter sa kanilang output orasan dahil sa hindi matatag na batayan ng oras ng pag-input ng signal ng video, at ang agwat ng pagsabay ng frame ay hindi 40ms. Para sa mga encoder na ito, pagkatapos itakda ang paunang halaga ng DTS ayon sa PCR at pagkaantala ng buffering, ang halaga ng DTS ng bawat frame ay nakuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng isang nakapirming halaga sa nakaraang DTS (ang halagang ito ay maaaring kalkulahin tulad ng sumusunod: Ang 27MHz ay hinati sa 300 Ito ay 90kHz, at ang PAL TV ay 25 mga frame bawat segundo. Samakatuwid, ang halaga ay 90000/25 = 3600), at ang halaga ng PTS ay kinakalkula ayon sa uri ng frame at uri ng GOP. Gayunpaman, ang halaga ng PCR ay hindi tumaas ng 3600 sa panahong ito, na naging sanhi ng DTS at PTS na maging mas malaki o mas maliit na may kaugnayan sa PCR. Ang ilang mga decoder (set-top box) ay hindi gumagamit ng oscillator na kinokontrol ng boltahe, at ang kanilang system clock ay isang nakapirming 27MHz, ngunit gumagamit ng natanggap na halaga ng PCR upang simulan ang halaga ng lokal na counter ng orasan ng system. Ang encoder at ang decoder (set-top box) ay hindi maaaring mapanatili ang isang mahigpit na lock, na maaaring maging sanhi ng pagbagsak ng mga frame ng decoder (set-top box). Gayunpaman, ang ilang mga decoder (set-top box) ay hindi na mahigpit na na-decode at ipinapakita ayon sa DTS at PTS pagkatapos ng pagkawala ng frame, ngunit na-decode ayon sa sitwasyon ng buffer, dahil ang pagkaantala ng video at audio encoding ay magkakaiba, maaari itong maging sanhi ng audio Ang pagpinta ay hindi naka-sync.
Bilang karagdagan, sa proseso ng paghahatid mula sa encoder hanggang sa decoder (set-top box), dahil sa pagkakaroon ng variable na mga link ng buffer na pagkaantala ng buffer tulad ng mga multiplexer at modulator, ang pagkaantala ng paghahatid ng mga PCR packet ay maaaring hindi pare-pareho, nag-iiba mula sa malaki hanggang maliit. Kung hindi naitama ang PCR, maaari ding mangyari ang mga problema sa itaas.
upang sum up
Mula sa pagtatasa sa itaas, makikita na ang parehong encoder at ang decoder (set-top box) ay maaaring maging sanhi ng paglitaw ng asynchronization ng audio at video. Matapos masubukan ang mga encoder ng iba't ibang mga tatak, ang aming istasyon ay pumili ng isang encoder na may mas mahusay na mga tagapagpahiwatig ng pagsubok at pinalitan ang orihinal na encoder, na lubos na nagpabuti ng hindi pangkaraniwang bagay na ang audio ng TV at larawan ay hindi naka-sync. Sa susunod na hakbang ng pagpapakilala ng mga set-top box, palalakasin din ng mga kumpanya ng network ang pagsubok ng mga nauugnay na tagapagpahiwatig upang mapabuti ang kalidad ng mga rating ng madla. Siyempre, sa proseso ng pagsulong sa digitalisasyon ng radyo at telebisyon ng aking bansa, kailangan pa rin natin ng magkasanib na pagsisikap ng ating mga manggagawa sa telebisyon at mga tagagawa ng kagamitan upang makamit ang isang kumpletong tagumpay. V
Ang aming iba pang mga produkto:
