[发明专利]改进的节目时钟参考插入

说明书

技术领域

本申请涉及一种用于编码的数据流的分组化（packetization）期间的时钟参考插入的方法、一种编码设备及一种计算机可读媒体。

背景技术

诸如MPEG-2和MPEG-4等常规视频压缩系统要求编码器和解码器同步。MPEG定义的系统规范为同步在编码器和解码器的时钟做好了准备。出于历史原因，主控系统时钟频率设置在27MHz，并且在系统的每端锁定的正是此时钟。参数“节目时钟参考(PCR)”是从插入编码比特流中的编码器27MHz时钟所推导的码，其使得解码器能够保持其内部时钟锁定到编码器的时钟。

电视广播网络一般的情况是在视频压缩编码过程期间，足以表示在传送的电视图像所要求的信息的可变量必需匹配恒定可用传送容量。此类系统称为恒定比特率(CBR)系统。输入和输出比特率的匹配借助于速率缓冲器来实现，而压缩视频在其传送之前被放置到速率缓冲器中。对于编码参数的给定集合，经过此速率缓冲器的延迟将有所有不同，并且在常规PCR插入方法中，这将影响PCR频率和规则性。

更高级的系统使用多个信道的复用和统计复用以组合多个信道到具有大致恒定比特率的复用中。统计复用有助于避免质量损害和固定共享系统中存在的可用输出容量的低效使用。统计复用允许一组编码器共享固定的总共同比特率，但比特率控制器不是分配固定比特率到每个编码器，而是根据相应输入视频数据流的瞬间比特率需求动态分配不同比特率到每个编码器。此类系统允许每个信道具有可变比特率(VBR)，但这些仍要求根据规范适当插入PCR。

MPEG和DVB系统规范在以下文档中被定义：ISO/IEC 13818-1，“Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Systems”；和DVB/ETSI TS 102 154，“Implementation guidelines for the use of video and audio coding in contribution and primary distribution applications based on the MPEG-2 transport stream”。这两个文档均通过引用被结合于本文中。

根据MEPG和DVB系统规范，PCR需要在规则间隔被插入MPEG传输流中，在插入之间带有定义的最大的时间流逝。符合的解码器设计成在此定时布置所设置的限制内正确工作。虽然实际解码器能够忍受PCR的速率和定位的变动（variation），但为适应所有解码器，适当的是PCR是规则的，并且以最小频率（或最大时间间隔）出现。具体而言，重要的是即使平均速率满足最小要求，任何两个PCR也不要太靠近放置在一起。

MPEG/DVB传输流(TS)具有基于定义的分组的结构，其语法（syntax）具有对携带诸如PCR等重要系统数据以及编码的视频、音频和其它服务要素的规定。将PCR插入由此语法所提供的分组报头中的自适应字段是高效的。

传统上，分组化MPEG TS的构建已经在输出比特率一般是恒定的（这由于速率缓冲器整平（even out）编码器输出中的变动而实现）速率缓冲器后进行。在此类系统中，PCR插入的简单方法是可能的，由此在以要求的速率设置的计时器的控制之下，以规则时间间隔插入PCR。此方案已经是适当的，因为通常TS的语法消耗总输出比特率的小部分。这已经暗示在历史上PCR插入的此方法尚未成为实际系统设计中的关键要素 - 其中，有效负载与系统语法的比率是考虑的事项。

然而，在编码性能已提高，并且用于给定视频质量的比特率降低已实现时，系统语法占用的比例稳定增大。通过比以前更仔细地管理PCR插入过程，能够在性能上取得有价值的增益。

一般情况下，TS分组化在速率缓冲器后执行，以便在基本流(ES)的速率已变平和后在由编码器产生的ES上执行分组化。然而，如果TS分组化在编码后（因此，是在速率缓冲器之前而不是在其之后）立即执行，则带宽利用的效率的改进能够实现。

TS分组化在速率缓冲器之后执行的情况下，来自每个分组化器的输出比特率能够从比特率控制器分配到它的比特率变动+/- 3%。相应地，在复用器分配带宽到此类系统中的每个流时，复用器必须保留带宽余量以吸收来自每个流的此波动。此余量既浪费，又低效。