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ATM網(wǎng)絡(luò)MPEG-Ⅱ比特率測量系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)( 二 )

云知道


假如從傳輸分組中得到的含有PCR字段的分組，由于網(wǎng)絡(luò)堵塞而造成PCR的值隨機延遲，解碼器和嵌入的系統(tǒng)處理器，將會按照一定的算法對PCR的值進行校正，從而恢復(fù)STC 。這個校正和當(dāng)前的MPEG比特率有密切關(guān)系，是將當(dāng)前MPEG比特率對PCR的值進行一定的補償從而恢復(fù)PCR的原值 。假如對當(dāng)前的PCR不進行校正，那么視頻解碼、圖像和D/A轉(zhuǎn)換都會由于這個STC的無法恢復(fù)而受到影響 。為此，在整個解碼器或者解復(fù)用器的系統(tǒng)設(shè)計過程中，對當(dāng)前MPEG比特率的實時監(jiān)控和測量是至關(guān)重要的，它的目的就是為了對當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难舆t進行實時的測量和監(jiān)控 。假如在接收器中能夠?qū)崟r跟蹤測試當(dāng)前的比特率的話，那么基本上ATM/CATV網(wǎng)絡(luò)的傳輸延遲（網(wǎng)絡(luò)堵塞）將會在解碼器端得到實時的補償 。
3接收端MPEG比特率的測量算法
在ATM或者CATV網(wǎng)絡(luò)傳輸過程中，MPEG-Ⅱ傳輸分組由于網(wǎng)絡(luò)堵塞而造成的隨機延遲，使得在解復(fù)用器或者解碼器端接收到的分組系統(tǒng)時鐘和發(fā)送端輸出的有一定的偏移，在理想情況下，往往對這個偏移不進行考慮，但正是由于這一點而造成視頻解碼無法正常工作，或者圖像無法恢復(fù)到原先的狀態(tài) 。在這種情況下，對系統(tǒng)時鐘STC的恢復(fù)將會在一個不確定的狀態(tài)下進行 。為了避免這種情況的發(fā)生，就必須對STC的狀態(tài)進行檢測，將當(dāng)前得到的PCR的值和本地產(chǎn)生的時鐘進行比較，比較的公式推導(dǎo)如下：
(ΔSTC-ΔPCR)ΔSTC=(Δb/ΔPCR-Rf)(Δb/ΔPCR)(1)
式中：ΔSTC＝STC(t)-STC(t-1)
ΔPCR＝PCR(t)-PCR(t-1)
Δb=b(t)-b(t-1)
t——PCR到達時間
b(t)——在PCR到達時間t時刻累加的比特數(shù)
Rf——在兩個連續(xù)過程和更多的PCR之間的運行時間比特率
假如這里用Sf來替代Δb/ΔPCR，那么（1）式就可以變?yōu)椋邯?br /> （ΔSTC-ΔPCR）/ΔSTC=(Sf-Rf) /Sf(2)
在上式中很輕易看到Sf能夠在視頻信號傳輸之前就可以得到，而且Sf在恒定比特率傳輸流CBR中是一個常量K，因此在CBR中將上式可以演化成為：
Rf＝(ΔSTC/ΔPCR)K(3)
而在可變速率MPEG-Ⅱ傳輸流（VBR）中由于Sf是一個變量，因此（2）式可以演變成為：
Rf＝（ΔSTC×Δb）/(ΔPCR×ΔPCR)(4)
4硬件測試系統(tǒng)
為了對上述的MPEG-Ⅱ TS比特率算法進行驗證，設(shè)計了一種硬件測試評估系統(tǒng)，對上面的算法進行實時驗證 。系統(tǒng)主要由視頻服務(wù)器和嵌入的處理器組成 。視頻服務(wù)器主要是為了發(fā)送MPEG-Ⅱ傳輸流分組 。發(fā)送碼速是仿真于網(wǎng)絡(luò)堵塞而造成的網(wǎng)絡(luò)延遲的分組碼速 。當(dāng)MPEG-Ⅱ傳輸流分組到達處理器后，處理器首先對含有PCR字段的分組進行處理，過濾出PCR的值 。處理器主要由兩個模塊構(gòu)成：分組處理器和MPEG-Ⅱ系統(tǒng)層解復(fù)用器 。分組處理器主要將PAT表和PMT表進行處理，同時將處理后的含有PCR字段的分組PID值進行保存輸出到解復(fù)用器中，解復(fù)用器根據(jù)PID值對傳輸流分組進行分解，將含有PCR值的分組進行過濾，同時將該分組中的PCR值提取出來 。這里分組處理器用FPGA電路設(shè)計，解復(fù)用器采用了TMS320VC5410 DSP芯片，解復(fù)用器將PCR值進行提取，提取的相鄰PCR值相減從而獲取ΔPCR，用這個ΔPCR值利用鎖相環(huán)PLL倍頻后得到27 MHz時鐘 。處理后的MPEG-Ⅱ音頻流直接輸入到音頻解碼器中，視頻流輸入到視頻解碼器的輸入緩沖中 ?；謴?fù)的系統(tǒng)時鐘STC作為解碼時鐘輸入到音頻和視頻解碼器中 。
MPEG-Ⅱ傳輸流分組是通過基于NT系統(tǒng)的廣播服務(wù)器產(chǎn)生 。為了便于控制MPEG-Ⅱ比特率，MPEG文件系統(tǒng)數(shù)據(jù)通過PC機上的流產(chǎn)生器轉(zhuǎn)化成MPEG-ⅡTS分組，同時將該數(shù)據(jù)流通過數(shù)字接口直接輸出到分組處理器中 。這種處理方式比直接從ATM/CATV網(wǎng)絡(luò)下載傳輸分組來測算比特率和系統(tǒng)時鐘更加有效 。視頻服務(wù)器可以根據(jù)算法的需要將MPEG-Ⅱ傳輸碼率進行調(diào)整 。不同的碼率輸入到分組處理器中可以驗證上述算法的正確性 。同時為了有效控制網(wǎng)絡(luò)堵塞，避免其他網(wǎng)絡(luò)延遲對測試比特率的影響，服務(wù)器和分組處理器以及MPEG-Ⅱ TS直接連接在一起，用RS422接口去保持信號的穩(wěn)定性 。管腳的物理連接和DAVIC1.1規(guī)范中的高速數(shù)據(jù)I/O保持一致 。

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