MPEG-2系统层研究与应用.pdf

MPEG-2 系统层研究与应用 摘 要 数字视频技术在 MPEG-2 标准推出以后进入了新的高速发展阶段 当前我国正大力推 进电视数字化的计划 这是广播领域的一次重大革命 标准清晰度和高清晰度数字电视都基 于 MPEG-2 编码技术 特别是其中的高清晰度数字电视节目编码属于主要档次高等级 MP@HL MPEG-2 编码 对硬件的要求较以往的MPEG-2 应用有很大的提高 因此开发 高性能的MPEG-2 编解码器是近年来研究的热点 特别是在我国 以往的MPEG-2 编解码 芯片都需要进口 在当前推广数字电视的进程中 及时的开发出具有自主知识产权的 MPEG-2 编码或解码芯片将具有重大意义 MPEG-2 标准提出了系统层传送流的概念 目前各大数字电视标准普遍采纳传送流作为 数字电视节目的系统层传输标准 MPEG-2 系统层的复用过程解决了多路数字视频节目在单 一信道中传输的问题 同时系统层语法内含的同步机制还保证了节目中音视频精确同步的可 能性 不同的节目提供商还能够通过扩充标准来提供具有特色的服务 这些功能的成功实现 依赖于对系统层设计原理的深入研究 系统层规范也使得数字电视在交互式电视方向上的发展成为可能 此时电视节目传送流 将通过ATM 等高速网络传输 然而目前应用最广泛的网络是IP 网络 其具有价格相对较低 以及现网络分布广的优点 因此传送流在IP 网络中的传输问题是值得研究的 本文的第一部分内容围绕 MPEG-2 解码芯片项目中的系统层解复用技术实现展开 首 先回顾了MPEG-2 系统层的分层编码结构 并剖析了系统层编码语法中的关键元素 之后 对CRC 校验算法的原理进行了深入分析 讨论了诸如移位寄存器初始值设置等算法在实际 应用中遇到的问题 并给出了编码校验的范例程序 在了解CRC算法的基本内容之后解释了 MPEG-2 系统层编码所用的CRC-32 编码器模型 设计了适合软件使用的算法 最后 在阐 述了节目多路复用的原理之后详细的介绍了系统层解复用算法的设计 这一算法作为硬件代 码设计的重要参考 被证明是有效而且鲁棒的 同时在文中也讨论了在基于PC平台的应用 程序中利用本算法时为提高性能所应采取的策略 本文的第二部分内容集中在 MPEG-2 编解码端同步问题的讨论上 文中首先引出同步 问题的概念 着重解释了 MPEG-2 系统层同步机制的机理 并引入了合适的数学模型来描 述问题 对于标准推荐的锁相环路时钟恢复机制也做了简单的介绍 了解了这些基本原理以 后 引出此部分内容的重点 既传送流经过IP 网络传输时去抖动系统的设计 去抖动系统 的结构基于Kaxe 提出的方案 针对其低通滤波算法过长的暂态过程 本文拟探讨以LLR 算 法取代低通滤波器的可能性 研究表明 LLR 算法难于在大抖动环境下达到性能要求 文 中提出了级联多个LLR 模块的去抖动系统 仿真结果表明LLR 级联算法的性能明显优于单 级的LLR 算法 其去抖动性能也达到了设计要求 但是与Kaxe 算法比较时具有较大的稳态 频率误差 此时将在捕捉频带性能指标上对其后所接的 MPEG-2 系统解码器提出更高的要 求 关键词 MEPG-2 解复用 系统时钟恢复 去抖动系统 最小二乘线性回归 RESEARCH ON MPEG-2 SYSTEM LAYER AND ITS APPLICATION ABSTRACT Digital video technology has entered a new development era since MPEG-2 was launched. At present, China is planning to promote the development of digital TV. Both SDTV and HDTV are based on MPEG-2 video coding technology. The video coding of HDTV belongs to MP@HL, which beyond the capabilities of old devices. So the recent