MPEG-2信道解复用器的DSP+FPGA设计
发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:449
摘 要：在详细介绍了mpeg-2标准以及mpeg-2传送流语法规范的基础上，给出了符合该标准的信道解复用器的各个模块实现的原理及设计方案。
关键词：mpeg-2标准； 传输流； 码流分析
数字高清晰度电视(high definition television)简称hdtv，是继黑白电视和彩色电视之后的第三代电视系统。其图像细腻逼真，质量与35 mm电影相当，再配以环绕音响，使收视效果大幅度提高。它将成为21世纪的主要电视产品，具有潜在的巨大经济效益。因此，日、欧、美等发达国家都相继投入了大量人力、物力来开发hdtv系统。我国从1996年启动国家重大产业工程项目hdtv功能样机系统研究开发工程。
1 mpeg-2标准简介以及数字电视功能分析
mpeg（motion pictures expert group）译为运动图像专家组，他是在iso的召集下，为数字视频和音频制定压缩标准的专家组。该组织于1994年推出mpeg-2标准。此标准分为4个文件，分别是：
系统层（system,iso13818-1）描述视频，音频的数据复用方式和视频，音频同步方式。
视频压缩层（video，iso13818-2）描述数字视频编码方式和解码过程。
音频压缩层（audio,iso13818-3）描述数字音频编码方式和解码过程。
一致性（conformance,iso13818-4）说明测试编码码流的过程，检验是否符合前3个文件的规定。
mpeg-2运动图像及其伴音通用国际标准在数字音/视频领域得到了广泛的应用。在mpeg-2中，定义了两种形式的码流，即传输流（ts）和节目流(ps)。节目流一般用于相对无错的环境中，如交互式多媒体业务，其长度是可变的。传输流则用于有错误的环境中，如数字电视的地面广播传输，其分组长度固定为188 b。传输流和节目流都是编码后的基本数据流（es）按照一定的格式打包后形成pes包，再加上一些系统级信息而构成。码流的形成过程可以用图1来表示。其中，采样得到的视频数据流和音频数据流经过编码器后，成为mpeg-2 基本流（es），再通过打包，成为包化es流（pes）,再经过传输复用器，将音频pes，视频pes,以及其他的数据和控制信息，转换成mpeg2传输流（ts）.ts流经过信道编码和调制之后，发送到信道中。在接收端，正好相反，经过解调，信道解码和前向纠错之后，再通过传输解复用器，分别输出视频pes流，音频pes流，以及数据和控制信息，再通过视频解码器和音频解码器后，分别送入dtv显示系统和音频播放系统。
2 关于传输流以及传输流中几个重要概念
传输流ts包的结构如图2所示。
传输流由一道或多道节目组成，每道节目由一个或多个原始流和一些其他流复合在一起，包括视频流，音频流，节目特殊信息流和其他数据包。
首先介绍视频和音频pes流是如何转换成ts流的。pes流是由视频或音频基本流分别打包处理后形成的pes包系列，pes包的长度是不定的。每个pes包的包头携带了：
流标识(sid)由同一个es经打包处理后得到的pes，其流标识相同。
显示时间戳（pts）用于视频和音频之间的同步控制，它指示对解码后视频和音频播放的适当时刻。
解码时间戳（dts）用于视频基本流解码器和音频基本流解码器的同步控制，它指示对视频和音频基本流解码的适当时刻基本流的速率控制信息。
由于ts包长固定为188 b，所以在打包时，pes包长若大于188 b,则对其进行分段处理，因为pes是放在ts包的有效载荷区进行传送的，所以分段后每段大小为184 b,不足184 b的加上适应字段构成184 b，有没有适应字段则由包头中的适应字段控制来指示。每段加上ts包头就形成一个ts包。
ts包包头中各字段含义如下：
同步字节指示一个ts包的开始。
传输错误指示表示该传输包在传输过程中有无错误。
有效传输开始指示若有效载荷区传输的是来自pes包的数据,则有效传输开始指示表示有效载荷区的第一字节是否为被分段的pes包的起首字节。若有效载荷区传输的是来自节目特殊信息的数据，则有效传输开始指示表示载荷区第一字节是否是psi数据起首字节的位置指针。
传输优先指示表示的是具有相同的pid的传输包的优先级。
连续计数器pid相同的传输包的计数。
此外，在ts包包头的调整字段中，有一个重要的域pcr,即节目时钟基准。它以固定的频率插入包头。在解码端，正是根据pcr来恢复系统时钟的。
psi信息使用4个表来定义码流的结构，分别为节目关联表（pat）、节目映射表(pmt)、条件接收表（cat）和网络信息表（nit）。其中，最重要的表信息是pat和p
摘 要：在详细介绍了mpeg-2标准以及mpeg-2传送流语法规范的基础上，给出了符合该标准的信道解复用器的各个模块实现的原理及设计方案。
关键词：mpeg-2标准； 传输流； 码流分析
数字高清晰度电视(high definition television)简称hdtv，是继黑白电视和彩色电视之后的第三代电视系统。其图像细腻逼真，质量与35 mm电影相当，再配以环绕音响，使收视效果大幅度提高。它将成为21世纪的主要电视产品，具有潜在的巨大经济效益。因此，日、欧、美等发达国家都相继投入了大量人力、物力来开发hdtv系统。我国从1996年启动国家重大产业工程项目hdtv功能样机系统研究开发工程。
1 mpeg-2标准简介以及数字电视功能分析
mpeg（motion pictures expert group）译为运动图像专家组，他是在iso的召集下，为数字视频和音频制定压缩标准的专家组。该组织于1994年推出mpeg-2标准。此标准分为4个文件，分别是：
系统层（system,iso13818-1）描述视频，音频的数据复用方式和视频，音频同步方式。
视频压缩层（video，iso13818-2）描述数字视频编码方式和解码过程。
音频压缩层（audio,iso13818-3）描述数字音频编码方式和解码过程。
一致性（conformance,iso13818-4）说明测试编码码流的过程，检验是否符合前3个文件的规定。
mpeg-2运动图像及其伴音通用国际标准在数字音/视频领域得到了广泛的应用。在mpeg-2中，定义了两种形式的码流，即传输流（ts）和节目流(ps)。节目流一般用于相对无错的环境中，如交互式多媒体业务，其长度是可变的。传输流则用于有错误的环境中，如数字电视的地面广播传输，其分组长度固定为188 b。传输流和节目流都是编码后的基本数据流（es）按照一定的格式打包后形成pes包，再加上一些系统级信息而构成。码流的形成过程可以用图1来表示。其中，采样得到的视频数据流和音频数据流经过编码器后，成为mpeg-2 基本流（es），再通过打包，成为包化es流（pes）,再经过传输复用器，将音频pes，视频pes,以及其他的数据和控制信息，转换成mpeg2传输流（ts）.ts流经过信道编码和调制之后，发送到信道中。在接收端，正好相反，经过解调，信道解码和前向纠错之后，再通过传输解复用器，分别输出视频pes流，音频pes流，以及数据和控制信息，再通过视频解码器和音频解码器后，分别送入dtv显示系统和音频播放系统。
2 关于传输流以及传输流中几个重要概念
传输流ts包的结构如图2所示。
传输流由一道或多道节目组成，每道节目由一个或多个原始流和一些其他流复合在一起，包括视频流，音频流，节目特殊信息流和其他数据包。
首先介绍视频和音频pes流是如何转换成ts流的。pes流是由视频或音频基本流分别打包处理后形成的pes包系列，pes包的长度是不定的。每个pes包的包头携带了：
流标识(sid)由同一个es经打包处理后得到的pes，其流标识相同。
显示时间戳（pts）用于视频和音频之间的同步控制，它指示对解码后视频和音频播放的适当时刻。
解码时间戳（dts）用于视频基本流解码器和音频基本流解码器的同步控制，它指示对视频和音频基本流解码的适当时刻基本流的速率控制信息。
由于ts包长固定为188 b，所以在打包时，pes包长若大于188 b,则对其进行分段处理，因为pes是放在ts包的有效载荷区进行传送的，所以分段后每段大小为184 b,不足184 b的加上适应字段构成184 b，有没有适应字段则由包头中的适应字段控制来指示。每段加上ts包头就形成一个ts包。
ts包包头中各字段含义如下：
同步字节指示一个ts包的开始。
传输错误指示表示该传输包在传输过程中有无错误。
有效传输开始指示若有效载荷区传输的是来自pes包的数据,则有效传输开始指示表示有效载荷区的第一字节是否为被分段的pes包的起首字节。若有效载荷区传输的是来自节目特殊信息的数据，则有效传输开始指示表示载荷区第一字节是否是psi数据起首字节的位置指针。
传输优先指示表示的是具有相同的pid的传输包的优先级。
连续计数器pid相同的传输包的计数。
此外，在ts包包头的调整字段中，有一个重要的域pcr,即节目时钟基准。它以固定的频率插入包头。在解码端，正是根据pcr来恢复系统时钟的。
psi信息使用4个表来定义码流的结构，分别为节目关联表（pat）、节目映射表(pmt)、条件接收表（cat）和网络信息表（nit）。其中，最重要的表信息是pat和p
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