MPEG-2系統(tǒng)層復(fù)用算法的研究及其軟件實(shí)現(xiàn).pdf

1、摘要，著電子、微電子、、算機(jī)和通信技術(shù)的發(fā)展ha來(lái)，圖、聲音信息的數(shù)字化處理與傳輸技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，數(shù)字視頻系統(tǒng)己進(jìn)入實(shí)用化階段，數(shù)字音視頻產(chǎn)品己大量進(jìn)入家庭和著(高清晰度電視)系統(tǒng)的開(kāi)播或試播，模擬SDTV(標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視)HDTV電視體系在向數(shù)字電視體系過(guò)渡，在不太長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，數(shù)字電視取代模擬電視已成歷史的必然。MPEG(運(yùn)動(dòng)圖像專家組)標(biāo)準(zhǔn)的制定是SDTV.HDTV發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)。SDTVHDTV產(chǎn)品的研制、生產(chǎn)、測(cè)試和維修等都

2、需要大量?jī)?nèi)容不同、參數(shù)不一、符合各種標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試碼流。火爆發(fā)展的因特網(wǎng)和正在興起的電子商務(wù)也給數(shù)字音視頻信息的網(wǎng)絡(luò)傳輸開(kāi)辟了巨大發(fā)展空間。這些都是開(kāi)展和推動(dòng)本項(xiàng)研究的動(dòng)力。MPEG標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)開(kāi)放的、發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，目前仍在研究、實(shí)踐過(guò)程中發(fā)展、完善。MPEG標(biāo)準(zhǔn)的自身品格，決定了它在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，均將是構(gòu)筑數(shù)字音視頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)。)一廠本課題在原理方面，著重對(duì)MPEG2基統(tǒng)星及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究對(duì)系統(tǒng)同步和音視頻同步這些核心問(wèn)題進(jìn)

3、行了較為深入的探討，提出了“追趕法”、“浮動(dòng)優(yōu)先級(jí)”、“動(dòng)態(tài)設(shè)定delta值”等新思路對(duì)玉ik甩算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和論證。本課題在應(yīng)用方面，提供了一種MPEG2系統(tǒng)層到士塞丟丑方法，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并得到初步實(shí)用。開(kāi)發(fā)的軟件符合MPEG2和ATSC(美國(guó)先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)層規(guī)范，可分別生成SDTVHDTV傳輸流，其中音頻基本流可以是MPEG壓縮流，也可以是美國(guó)Dolby公司AC3壓縮流。為具實(shí)用性，軟件包運(yùn)行于Windows環(huán)

4、境，并提供了友好用戶界面、幫助系統(tǒng)和安裝程序。限輸流打包參數(shù)可在界面_卜靈活、方便地設(shè)置，從而適應(yīng)不同標(biāo)準(zhǔn)，得到滿足不同測(cè)試需求的傳輸流。’編碼進(jìn)程可動(dòng)態(tài)顯示并給出最終結(jié)果，從而掌握軟件運(yùn)行狀態(tài)和結(jié)果。在多年教學(xué)、研究工作的基礎(chǔ)上，經(jīng)課題組師生共同努力，積累了必要的標(biāo)準(zhǔn)、資料，逐步構(gòu)筑、改善了開(kāi)展本課題研究的軟硬件實(shí)驗(yàn)環(huán)境。基于這些條件，在完成本論文的過(guò)程中，通過(guò)學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，不斷改進(jìn)了復(fù)用算法，完成了單節(jié)目復(fù)用軟件包的編制。用該軟件包編

5、制的SDTV.HDTV傳輸流，經(jīng)HP碼流分析儀分析，符合DVB(數(shù)字視頻廣播)、MPE己2和ATSC標(biāo)準(zhǔn)。將碼率從4Mbps到30.072Mbps、長(zhǎng)達(dá)1.8GB的傳輸流，送軟件解碼、DVD(數(shù)字視盤(pán))解壓卡解壓、DVB衛(wèi)星接收機(jī)和HDTV接收機(jī)解碼和顯示，均能獲得音視頻同步、連續(xù)的圖像和聲音。用MatLab軟件對(duì)碼流進(jìn)行的同步性能分析，也得到了良好的曲線。MPEG標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)涵深刻，其系統(tǒng)層復(fù)用問(wèn)題涉及因素甚多，軟件實(shí)現(xiàn)又與硬件完成有相當(dāng)大

6、的區(qū)別，本課題在這些方面還只做了些初步工作，對(duì)仍屬國(guó)際范圍研究、應(yīng)用熱點(diǎn)的多路節(jié)目復(fù)用本文尚未涉及。希望依托階段性實(shí)驗(yàn)研究工作撰寫(xiě)的本碩士論文，能對(duì)理解MPEG.ATSC標(biāo)準(zhǔn)，掌握數(shù)據(jù)流復(fù)用算法，編寫(xiě)相應(yīng)軟件等具有一定的參考價(jià)值。課題在天津自然科學(xué)基金資助下才得以進(jìn)行，所做工作若能對(duì)促進(jìn)我國(guó)數(shù)字音視頻技術(shù)實(shí)用化起到微薄作用，本人將深感欣慰，而這首先要?dú)w功于導(dǎo)師的嚴(yán)格要求和深入指導(dǎo)與第一章前言第一章前言1.1研究?jī)?nèi)容、目的和意義隨著電子、

7、微電子和計(jì)算機(jī)等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)在音頻、視頻信號(hào)處理與傳輸領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣的應(yīng)用。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)設(shè)立的運(yùn)動(dòng)圖象專家組(MPEG)制訂的ISOIEC13818標(biāo)準(zhǔn)(MPEG2)在這一進(jìn)程中起著重要作用。數(shù)字電視信號(hào)的傳輸，也基于MPEG2標(biāo)準(zhǔn)，所傳輸?shù)拇a流須符合ISOIEC138181對(duì)傳輸流(TS)的規(guī)定。本課題對(duì)MPEG一傳輸流編碼機(jī)制進(jìn)行了較為深入的研究，實(shí)現(xiàn)了多種規(guī)格傳輸流的編制，得到初步

8、實(shí)用，其目的是促進(jìn)我國(guó)數(shù)字音頻、視頻技術(shù)、事業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本課題重點(diǎn)研究MPEG2標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)層部分(ISOIEC138281)。除對(duì)系統(tǒng)層語(yǔ)法結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入分析外，著重探究了影響系統(tǒng)層性能的各種相關(guān)因素，如系統(tǒng)時(shí)基同步問(wèn)題、音視頻同步問(wèn)題、傳輸包復(fù)用算法等。在此基礎(chǔ)上，對(duì)MPEG2系統(tǒng)層提供了一種基于Windows平臺(tái)的軟件實(shí)現(xiàn)方法。它可根據(jù)需要分別生成符合美國(guó)數(shù)字電視ATSC標(biāo)準(zhǔn)、歐洲數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB)的傳輸流。通過(guò)交互式界面

9、，允許輸入不同參數(shù)，既可編制不同傳輸方式的SDTV傳輸流，也可得到HDTV傳輸流。盡管我國(guó)數(shù)字電視(DTV)和HDTV傳輸標(biāo)準(zhǔn)尚未最后確定，但編程參數(shù)易于修改，使用人機(jī)對(duì)話式Windows界面還可設(shè)定參數(shù)，所做工作將很容易地適應(yīng)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的制訂和修改。在復(fù)用軟件的編制中，盡量采用了動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)、ActiveX控件、MFC(MicrosoftFoundationClass微軟基礎(chǔ)類庫(kù))文檔一視圖結(jié)構(gòu)等Windows深層次編程技術(shù)，使軟件具有實(shí)

10、用性，不僅可選擇目標(biāo)傳輸流參數(shù)，還可查詢參與編碼的基本流(ES)信息。該軟件已與配套的MPEG2碼流分析及碼流存儲(chǔ)與輸出部分整合成微機(jī)(PC)系統(tǒng)，輸出碼流經(jīng)數(shù)字電視機(jī)頂盒(STB)解碼，可正常播放電視節(jié)目。令系統(tǒng)循環(huán)播放編碼、存儲(chǔ)的碼流，不僅可以作為演示用信號(hào)源，而且可以穩(wěn)定地長(zhǎng)時(shí)間提供測(cè)試或演示信號(hào)。由于系統(tǒng)按軟件非實(shí)時(shí)編碼和實(shí)時(shí)輸出碼流方式構(gòu)筑，所以可靈活地編程選擇各種編碼參數(shù)，生成符合不同標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試需求的測(cè)試碼流，為研制、生產(chǎn)、