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

1、摘要，著電子、微電子、、算機和通信技術(shù)的發(fā)展ha來，圖、聲音信息的數(shù)字化處理與傳輸技術(shù)取得了長足進(jìn)步，數(shù)字視頻系統(tǒng)己進(jìn)入實用化階段，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)字電視體系過渡，在不太長的時期內(nèi)，數(shù)字電視取代模擬電視已成歷史的必然。MPEG(運動圖像專家組)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)、測試和維修等都

2、需要大量內(nèi)容不同、參數(shù)不一、符合各種標(biāo)準(zhǔn)的測試碼流?；鸨l(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)傳輸開辟了巨大發(fā)展空間。這些都是開展和推動本項研究的動力。MPEG標(biāo)準(zhǔn)是一個開放的、發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，目前仍在研究、實踐過程中發(fā)展、完善。MPEG標(biāo)準(zhǔn)的自身品格，決定了它在相當(dāng)長的時期內(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系統(tǒng)同步和音視頻同步這些核心問題進(jìn)

3、行了較為深入的探討，提出了“追趕法”、“浮動優(yōu)先級”、“動態(tài)設(shè)定delta值”等新思路對玉ik甩算法進(jìn)行了實驗研究和論證。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)行了實驗驗證，并得到初步實用。開發(fā)的軟件符合MPEG2和ATSC(美國先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會)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Dolby公司AC3壓縮流。為具實用性，軟件包運行于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)，得到滿足不同測試需求的傳輸流?！幋a進(jìn)程可動態(tài)顯示并給出最終結(jié)果，從而掌握軟件運行狀態(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、改善了開展本課題研究的軟硬件實驗環(huán)境?；谶@些條件，在完成本論文的過程中，通過學(xué)習(xí)和實驗，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、長達(dá)1.8GB的傳輸流，送軟件解碼、DVD(數(shù)字視盤)解壓卡解壓、DVB衛(wèi)星接收機和HDTV接收機解碼和顯示，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)用問題涉及因素甚多，軟件實現(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，對仍屬國際范圍研究、應(yīng)用熱點的多路節(jié)目復(fù)用本文尚未涉及。希望依托階段性實驗研究工作撰寫的本碩士論文，能對理解MPEG.ATSC標(biāo)準(zhǔn)，掌握數(shù)據(jù)流復(fù)用算法，編寫相應(yīng)軟件等具有一定的參考價值。課題在天津自然科學(xué)基金資助下才得以進(jìn)行，所做工作若能對促進(jìn)我國數(shù)字音視頻技術(shù)實用化起到微薄作用，本人將深感欣慰，而這首先要歸功于導(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研究內(nèi)容、目的和意義隨著電子、

7、微電子和計算機等技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字技術(shù)在音頻、視頻信號處理與傳輸領(lǐng)域得到了越來越廣的應(yīng)用。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)設(shè)立的運動圖象專家組(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)字電視信號的傳輸，也基于MPEG2標(biāo)準(zhǔn)，所傳輸?shù)拇a流須符合ISOIEC138181對傳輸流(TS)的規(guī)定。本課題對MPEG一傳輸流編碼機制進(jìn)行了較為深入的研究，實現(xiàn)了多種規(guī)格傳輸流的編制，得到初步

8、實用，其目的是促進(jìn)我國數(shù)字音頻、視頻技術(shù)、事業(yè)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本課題重點研究MPEG2標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)層部分(ISOIEC138281)。除對系統(tǒng)層語法結(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)時基同步問題、音視頻同步問題、傳輸包復(fù)用算法等。在此基礎(chǔ)上，對MPEG2系統(tǒng)層提供了一種基于Windows平臺的軟件實現(xiàn)方法。它可根據(jù)需要分別生成符合美國數(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，使用人機對話式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，盡量采用了動態(tài)鏈接庫、ActiveX控件、MFC(MicrosoftFoundationClass微軟基礎(chǔ)類庫)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

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與輸出部分整合成微機(PC)系統(tǒng)，輸出碼流經(jīng)數(shù)字電視機頂盒(STB)解碼，可正常播放電視節(jié)目。令系統(tǒng)循環(huán)播放編碼、存儲的碼流，不僅可以作為演示用信號源，而且可以穩(wěn)定地長時間提供測試或演示信號。由于系統(tǒng)按軟件非實時編碼和實時輸出碼流方式構(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)和測試需求的測試碼流，為研制、生產(chǎn)、