视频解码系统中保持显示同步的方法及其装置.pdf

一种视频解码系统中保持显示同步的方法及其装置，它将从音视频传输流中提取的节目时钟参考信息及展示时间戳信息增加标志位；同时判断节目时钟参考信息是否连续，若不连续，锁存节目时钟参考值，并开始计数，翻转标志位，同时翻转展示时间戳的标志位；将带有标志位的节目时钟参考及带有标志位的展示时间戳信息传输到显示控制装置；显示控制装置比较标志位，若相同，显示控制模块继续当前的数据处理；若不同，显示控制模块通知节目时钟参考处理装置，把节目时钟参考锁存器的当前值加载到系统时钟计数器中，并传输到显示控制装置，使视频显示同步。本发明使播放设备在发生节目时钟参考不连续的情况时，仍然能够流畅地播放音视频。

1、  一种视频解码系统中保持显示同步的方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一、节目时钟参考处理装置从音视频传输流中提取节目时钟参考信息，展示时间戳处理装置从音视频传输流中提取展示时间戳信息；
步骤二、节目时钟参考处理装置分析节目时钟参考信息并得到节目时钟参考值，将节目时钟参考值增加标志位；同时判断节目时钟参考信息是否连续：若节目时钟参考信息连续，转到步骤四；若节目时钟参考信息不连续，继续步骤三；同时展示时间戳处理装置将展示时间戳信息增加标志位；
步骤三、节目时钟参考处理装置将不连续的节目时钟参考值锁存在节目时钟参考锁存计数器中，并开始计数，同时翻转标志位，并通知展示时间戳处理装置对后继的展示时间戳的标志位进行翻转；等待显示控制模块的反馈信号，转到步骤七；
步骤四、节目时钟参考处理装置将节目时钟参考值及其标志位传给系统时钟计数器；同时展示时间戳处理装置输出带有标志位的展示时间戳信息到展示时间戳队列中；
步骤五、系统时钟计数器输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置；同时展示时间戳队列将带有标志位的展示时间戳信息传输到显示控制装置；
步骤六、显示控制装置将展示时间戳信息的标志位与系统时钟的标志位作比较，若相同，显示控制模块则继续当前的数据处理；若不同，显示控制模块将信息反馈给节目时钟参考处理装置；
步骤七、节目时钟参考处理装置收到反馈信号，把节目时钟参考锁存器的当前值加载到系统时钟计数器中；
步骤八、系统时钟计数器输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置，使视频显示同步。

2、  根据权利要求1所述的视频解码系统中保持显示同步的方法，其特征在于：所述的步骤四具体为：节目时钟参考处理装置将节目时钟参考值实时传送到锁相环中，与系统时钟计数器共同作为锁相环的输入，锁相环比较节目时钟参考值与系统时钟，并将其差值用于校正系统时钟频率返回给系统时钟计数器，同时将节目时钟参考值的标志位传给系统时钟计数器；同时展示时间戳处理装置输出带有标志位的展示时间戳信息到展示时间戳队列中。

3、  根据权利要求1或2所述的视频解码系统中保持显示同步的方法，其特征在于：所述的步骤五具体为：系统时钟计数器输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置；同时展示时间戳队列将带有标志位的，顺序传输到显示控制装置。

4、  根据权利要求3所述的视频解码系统中保持显示同步的方法，其特征在于：所述的展示时间戳信息按先进先出的原则的读写方式为：其包括一个读指针和一个写指针；所述的读指针给出显示控制装置从队列中读取的位置，每读取一个数据，度指针向后移动一次；所述的写指针给出展示时间戳处理装置写队列的位置，每写一个数据，写指针向后移动一次。

5、  根据权利要求3所述的视频解码系统中保持显示同步的方法，其特征在于：所述的展示时间戳信息按先进先出的原则的读写方式为：向队列写数据时，数据直接写入到当前指针所指的寄存器，并把深度指针加1；读取数据时，读取队列最前端的寄存器，后面的寄存器的值依次赋给前一个寄存器，并把队列深度减1。

6、  一种视频解码系统中保持显示同步的装置，它包括节目时钟参考处理装置、展示时间戳处理装置及显示控制装置；
所述的节目时钟参考处理装置连接有系统时钟计数器，并将从音视频传输流提取的节目时钟参考信息传输到系统时钟计数器；所述的系统时钟计数器连接显示控制装置，并将校正后的系统时钟传到显示控制装置；
所述的展示时间戳处理装置连接有展示时间戳队列，并将从音视频传输流提取的展示时间戳信息，传输到展示时间戳队列中；所述的展示时间戳队列连接有显示控制装置，将展示时间戳信息传输到显示控制装置；
其特征在于：所述的节目时钟参考处理装置及展示时间戳处理装置内分别设有标志位控制器，所述的标志位控制器将节目时钟参考信息及展示时间戳信息添加标志位；所述的节目时钟参考处理装置中的标志位控制器与展示时间戳处理装置内标志位控制器连接，当节目时钟参考处理装置中的标志位控制器翻转标志位时，通知展示时间戳处理装置内标志位控制器同时翻转标志位；
所述的节目时钟参考处理装置还包括节目时钟参考锁存计数器，该节目时钟参考锁存计数器连接系统时钟计数器；所述的显示控制装置还连接节目时钟参考处理装置，该显示控制装置实时比较收到的展示时间戳信息的标志位与系统时钟的标志位，若标志位不同，将信息反馈给节目时钟参考处理装置。

7、  根据权利要求6所述的视频解码系统中保持显示同步的装置，其特征在于：所述的节目时钟参考处理装置与系统时钟计数器之间还连接有锁相环，节目时钟参考处理装置将从音视频传输流提取的节目时钟参考信息传输到锁相环；所述的锁相环获取系统时钟，分析其与节目时钟参考值的差值，用于校正系统时钟频率，并返回给系统时钟计数器。

8、  根据权利要求6或7所述的视频解码系统中保持显示同步的装置，其特征在于：所述的展示时间戳队列为先进先出队列。

9、  根据权利要求8所述的视频解码系统中保持显示同步的装置，其特征在于：所述的展示时间戳队列为先进先出循环缓冲区，其包括一个读指针和一个写指针；所述的读指针给出了显示控制装置从队列中读取的位置，每读取一个数据，度指针向后移动一次；所述的写指针给出了展示时间戳处理装置写队列的位置，每写一个数据，写指针向后移动一次；所述的写指针与读指针的差值表示队列中数据的深度。

10、  根据权利要求8所述的视频解码系统中保持显示同步的装置，其特征在于：所述的展示时间戳队列为先进先出寄存器组，其包括一个队列深度指针；该队列深度指针指出了当前的队列深度，当向队列写数据时，数据直接写入到当前指针所指的寄存器，并把该指针加1；当读取数据时，读取队列最前端的寄存器，后面的寄存器的值依次赋给前一个寄存器，并把队列深度减1。

视频解码系统中保持显示同步的方法及其装置
技术领域
本发明涉及一种数字图像的编解码技术，尤其是一种视频解码系统中的视频同步的方法及其装置。
背景技术
在MPEG视频传输系统中，一个或者多个原始的视频和音频以及其他数据被复合为一个单一的适合传输的数据流，称为音视频传输流(TS流)。为了便于这种复合，原始的视频和音频数据首先封装成原始流数据包(PES包)，多个PES包复合后形成TS流，TS流适合于远距离传输。
音视频在展示的时候需要精确同步，否则会影响用户观看的效果。在视频传输系统中，音视频的同步是通过节目时钟参考(PCR)和音视频各自的展示时间戳(PTS)配合使用来实现的。下面将结合附图解释音视频同步的工作机理。
如图1所示，为音视频传输流(TS流)的结构以及PCR和PTS在码流中的位置，PCR位于TS包头中的适应字段中，它的作用是保持解码器时钟与编码器时钟精确同步；在MPEG-2的系统部分介绍了利用锁相环(PLL)和从码流中分析得到的PCR恢复系统时钟方法，如图2所示，PLL将输入的PCR与系统时钟计数器的值作差，所得到的差值经过低通滤波后作为电压控制振荡器的输入，电压控制震荡器根据输入的值调整系统时钟频率的快慢，从而实现解码器和编码器时钟的同步；PTS位于音视频PES包的包头中，它规定了在该PES包中开始的第一帧音频或者视频的展示时间，它是以从PCR恢复的系统时钟为基准的。
如图3所示，为节目时钟参考(PCR)、系统时钟以及展示时间戳(PTS)之间的相互关系。图中的横轴是系统时钟对应的时间轴，1、2和3分别是不同的PCR到达的时刻，在PCR到达这一时刻，PCR的值可用于恢复系统时钟与编码器端同步；4、5和6分别是视频或者音频对应的PTS，PTS的值确定了它在时间轴对应的时刻，而这一时刻就是该PTS对应的视频帧或者音频帧必须展示的时间。
在实际的传输流中有时会进行节目的切换，如插播广告或者节目的更替，这种切换前后的两个节目可能采用不同的时间基准进行编码，这样就会导致PCR的不连续性，PCR不连续会在TS流中标记出来。MPEG-2的系统部分规定，当发生PCR不连续的情况时，该PCR之前的PTS对应于切换前的时间基准，而且之后的PTS对应于新的时间基准。当不连续的PCR到达的时刻，可能对应于旧的时间基准的视频还没有解码完成或者尚未显示，如果直接把新的PCR应用于恢复系统时钟可能导致旧时间基准的视频显示错误，或者根本无法显示，这样会影响视频的播放效果，而亟待加以进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种视频解码系统中展示同步的方法及其装置，在发生节目时钟参考不连续的情况时，仍然能够流畅地播放音视频。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种视频解码系统中保持显示同步的方法，它包括以下步骤：
步骤一、节目时钟参考处理装置从音视频传输流中提取节目时钟参考信息，展示时间戳处理装置从音视频传输流中提取展示时间戳信息；
步骤二、节目时钟参考处理装置分析节目时钟参考信息并得到节目时钟参考值，将节目时钟参考值增加标志位；同时判断节目时钟参考信息是否连续：若节目时钟参考信息连续，转到步骤四；若节目时钟参考信息不连续，继续步骤三；同时展示时间戳处理装置将展示时间戳信息增加标志位；
步骤三、节目时钟参考处理装置将不连续的节目时钟参考值锁存在节目时钟参考锁存计数器中，并开始计数，同时翻转标志位，并通知展示时间戳处理装置对后继的展示时间戳的标志位进行翻转；等待显示控制模块的反馈信号，转到步骤七；
步骤四、节目时钟参考处理装置将节目时钟参考值实时传送到锁相环中，与系统时钟计数器共同作为锁相环地输入，锁相环比较节目时钟参考值与系统时钟，并将其差值用于校正系统时钟频率返回给系统时钟计数器，同时将节目时钟参考值的标志位传给系统时钟计数器；同时展示时间戳处理装置输出带有标志位的展示时间戳信息到展示时间戳队列中；
步骤五、系统时钟计数器输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置；同时展示时间戳队列将带有标志位的展示时间戳信息按先进先出的原则，顺序传输到显示控制装置；
步骤六、显示控制装置将展示时间戳信息的标志位与系统时钟的标志位作比较，若相同，显示控制模块则继续当前的数据处理；若不同，显示控制模块将信息反馈给节目时钟参考处理装置；
步骤七、节目时钟参考处理装置收到反馈信号，把节目时钟参考锁存器的当前值加载到系统时钟计数器中；
步骤八、系统时钟计数器输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置，使视频显示同步。
为了保证现实控制装置能够正确的区分新旧时间基准对应的展示时间戳，在展示时间戳和节目时钟参考中增加了标志位，每当发生节目时钟参考不连续事件时该标志位自动进行翻转，当显示控制装置发现当前的展示时间戳与系统时钟各自的标志位不同时，则说明发生了节目时钟参考不连续的事件，当旧时间基准对应的视频已经正确的显示，通知节目时钟参考处理装置，加载新的系统时钟。
一种视频解码系统中保持显示同步的装置，它包括节目时钟参考处理装置、展示时间戳处理装置及显示控制装置；
所述的节目时钟参考处理装置连接有锁相环，并将从音视频传输流提取的节目时钟参考信息传输到锁相环；所述的锁相环连接有系统时钟计数器，获取系统时钟，分析其与节目时钟参考值的差值，根据这一差值校正系统时钟频率，并传回系统时钟计数器；所述的系统时钟计数器连接显示控制装置，并将校正后的系统时钟传到显示控制装置；
所述的展示时间戳处理装置连接有展示时间戳队列，并将从音视频传输流提取的展示时间戳信息，传输到展示时间戳队列中；所述的展示时间戳队列连接有显示控制装置，按先进先出的原则顺序将展示时间戳信息传输到显示控制装置；
所述的节目时钟参考处理装置及展示时间戳处理装置内分别设有标志位控制器，所述的标志位控制器将节目时钟参考信息及展示时间戳信息添加标志位；所述的节目时钟参考处理装置还包括节目时钟参考锁存计数器，该节目时钟参考锁存计数器连接系统时钟计数器；所述的显示控制装置还连接节目时钟参考处理装置，该显示控制装置实时比较收到的展示时间戳信息的标志位与系统时钟的标志位，若标志位不同，将信息反馈给节目时钟参考处理装置。所述的节目时钟参考处理装置将不连续的节目时钟参考值锁存在节目时钟参考锁存计数器中，并开始计数，同时翻转标志位，并通知展示时间戳处理装置对后继的展示时间戳的标志位进行翻转；当节目时钟参考处理装置收到反馈信号，把节目时钟参考锁存器的当前值加载到系统时钟计数器中，系统时钟计数器校正系统时钟并输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置，使视频显示同步。
本发明为了保证旧时间基准的视频能够正确显示，在显示控制装置中为节目时钟参考处理装置提供反馈信号，当旧时间基准的视频正确显示完毕后，通知节目时钟参考处理装置加载新的系统时钟。使播放设备在发生节目时钟参考不连续的情况时，仍然能够流畅地播放音视频。当节目时钟参考不连续事件发生时，旧的视频流仍然能够正常解码和显示，使新、旧视频能够无缝的拼接起来；无需清空等待解码的数据，也无需对视频解码装置进行复位；控制机制简单，成本低，易于实现。
图1为音视频传输流结构示意图；
图2为锁相环的工作原理图；
图3为系统时钟、节目时钟参考和展示时间戳关系示意图；
图4为本发明的方法实施例的流程示意图；
图5为本发明的装置实施例的结构示意图。
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进一步说明：
如图4所示，为本发明的方法实施例的流程示意图，它包括以下步骤：
步骤一、节目时钟参考(PCR)处理装置从音视频传输流(TS流)中提取节目时钟参考信息，展示时间戳(PTS)处理装置从音视频传输流(TS流)中提取展示时间戳信息；
步骤二、PCR处理装置分析PCR信息并得到PCR参考值，将PCR参考值增加标志位；同时判断PCR信息是否连续：若PCR信息连续，转到步骤四；若PCR信息不连续，继续步骤三；同时PTS处理装置将PTS信息增加标志位；
步骤三、PCR处理装置将不连续的PCR值锁存在PCR锁存计数器中，并开始计数，同时翻转标志位，并通知PTS处理装置对后继的PTS的标志位进行翻转；等待显示控制模块的反馈信号，转到步骤七；
步骤四、PCR处理装置将PCR值实时传送到锁相环PLL中，与系统时钟计数器共同作为锁相环PLL的输入，锁相环PLL比较PCR值与系统时钟，并将其差值用于校正系统时钟频率返回给系统时钟计数器，同时将PCR的标志位传给系统时钟计数器；同时PTS处理装置输出带有标志位的PTS信息到PTS队列中；
步骤五、系统时钟计数器输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置；同时PTS队列将带有标志位的PTS信息按先进先出的原则，顺序传输到显示控制装置；
其中展示时间戳信息按先进先出的原则的读写方式为：其包括一个读指针和一个写指针；所述的读指针给出显示控制装置从队列中读取的位置，每读取一个数据，度指针向后移动一次；所述的写指针给出展示时间戳处理装置写队列的位置，每写一个数据，写指针向后移动一次。或着是向队列写数据时，数据直接写入到当前指针所指的寄存器，并把深度指针加1；读取数据时，读取队列最前端的寄存器，后面的寄存器的值依次赋给前一个寄存器，并把队列深度减1。
步骤六、显示控制装置将PTS信息的标志位与系统时钟的标志位作比较，若相同，显示控制模块则继续当前的数据处理；若不同，显示控制模块将信息反馈给PCR处理装置；
步骤七、PCR处理装置收到反馈信号，把PCR锁存器的当前值加载到系统时钟计数器中；
步骤八、系统时钟计数器输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置，使视频显示同步。
为了保证旧时间基准的视频能够正确显示，在显示控制装置中为节目时钟参考(PCR)处理装置提供反馈信号，当旧时间基准的视频正确显示完毕后，通知节目时钟参考(PCR)处理装置加载新的系统时钟。
如图5所示，为本发明的装置实施例的结构示意图，本发明的装置包括PCR处理装置、PTS处理装置及显示控制装置；
PCR处理装置连接有锁相环PLL，将从TS流提取的PCR信息传输到锁相环PLL；锁相环PLL连接有系统时钟计数器，获取系统时钟，分析其与PCR值的差值，根据这一差值校正系统时钟频率，并传回系统时钟计数器；系统时钟计数器连接显示控制装置，将校正后的系统时钟传到显示控制装置；
PTS处理装置连接有PTS队列，并将从TS流提取的PTS信息，传输到PTS队列中；PTS队列为循环缓冲区，包括一个读指针和一个写指针；读指针给出了显示控制装置从队列中读取的位置，每读取一个数据，读指针向后移动一次；写指针给出了PTS处理装置写队列的位置，每写一个数据，写指针向后移动一次；写指针与读指针的差值表示队列中数据的深度；或者PTS队列为先进先出寄存器组，包括一个队列深度指针；队列深度指针指出了当前的队列深度，当需要向队列写数据时，数据直接写入到当前指针所指的寄存器，并把该指针加1；当读取数据时，读取队列最前端的寄存器，后面的寄存器的值依次赋给前一个寄存器，并把队列深度减1；PTS队列连接有显示控制装置，按先进先出的原则顺序将PTS信息传输到显示控制装置；
PCR处理装置及PTS处理装置内分别设有标志位控制器，标志位控制器将PCR信息及PTS信息添加标志位；PCR处理装置还包括PCR锁存计数器，该PCR锁存计数器连接系统时钟计数器；显示控制装置还连接PCR处理装置，该显示控制装置实时比较收到的PTS信息的标志位与系统时钟的标志位，若标志位不同，将信息反馈给PCR处理装置。PCR处理装置将不连续的PCR值锁存在PCR锁存计数器中，并开始计数，同时翻转标志位，并通知PTS处理装置对后继的PTS的标志位进行翻转；当PCR处理装置收到反馈信号，把PCR锁存器的当前值加载到系统时钟计数器中，系统时钟计数器校正系统时钟并输出带有标志位的系统时钟给显示控制装置，使视频显示同步。
本发明可以在AVS解码芯片中实现，构成了该芯片传输处理模块的主要部分。PCR处理装置是传输处理模块的独立的子模块，负责从接收到的TS流中实时地解析出PCR，并保证PCR从接收到使用恒定的延迟；PTS处理装置则分别位于音频数据处理子模块和视频处理子模块中，音视频数据处理子模块负责分析音视频数据包，从中提取出PTS信息和音视频原始数据，得到的音视频原始数据分别写入到音视频各自的缓冲区中，而PTS信息则输出到音视频各自的PTS队列中；视频解码由一个CPU进行总体控制，显示控制装置则是CPU执行代码的一个子模块，CPU根据输入的PTS和系统时钟调度每一帧的显示；PLL和系统时钟计数器位于解码芯片的系统时钟发生模块，该模块负责整个芯片的系统时钟的产生，并保证解码芯片的系统时钟与编码器的系统时钟精确同步。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。