CN1202782A - 具有分包基本流解码器的活动图像专家组标准ⅱ系统 - Google Patents

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Abstract

一种MPEGII系统,包括发送流缓冲器,如根据第一控制信号从易出现误差环境下接收的流中选择传送流,则按接收顺序存储与第一时钟同步的传送流数据;程序流FIFO缓冲器,如根据第二控制信号选择不出现误差的环境下存储媒体中的程序数据,则按接收顺序存储与第二时钟同步的程序流数据;PES解码器,如果传送流FIFO缓冲器和程序FIFO缓冲器提供的传送流数据或程序流数据分别是PES信息包数据,则在同一时间把声频和视频的基本流解码到PES电平,以提供状态标志和信息包数据;PES缓冲器,用于存储PES解码器解码的PES信息包数据;和声频解码器及视频解码器,把来自PES缓冲器的信息包数据恢复为原始声频信号和视频信号。

Description

具有分包基本流解码器的 活动图像专家组标准II系统
本发明涉及MPEG II(活动图像专家组标准II)系统，尤其涉及具有PES解码器的MPEG II系统，在该系统中软件基本程序流和硬件基本传送流信号分离并且不考虑用于恢复视频信号和音频信号的流的格式。
近来，用于在媒体间传递数字视频和声频信号的各种格式已被提出。MPEG II解码器形成了便于在媒体间传递数据的视频压缩数据和声频压缩数据的格式。这里有一些在几乎不发生发送误差的环境如存储媒体下为发送/接收而设置的格式，和在发送误差易发生的环境如卫星和电缆下为发送/接收而设置的格式。用于几乎不发生发送误差的环境下的发送/接收格式用程序流(以下称之为“PS”)形成，用于发送误差易发生的环境下的发送/接收格式用传送流(以下称之为“TS”)形成。也就是说，PS和TS在纠错码系统的使用方面具有差别。在MPEG II解码器中，传送比例数据根据发送前的相应预置比例被复合成包含声频、视频、程序特定信息和其它数字数据的信息包。
在可能出错的环境下使用的现有发送/接收装置的MPEG II解码器使用CPU或者使用硬件逻辑电路。图1中(a)～(c)示出了经PES(分包基本流)分包、PS分包、TS分包在发送侧由视频编码器提供的压缩数据产生的数据的结构；图2示出了接收侧的现有MPEG II系统。
参见图1中(a)，MPEG II解码器中分包后的数据具有经编码器提供的压缩原视频信号格式的存取单元的结构。存取单元与视频(长宽比，比特速率等)方面的信息以及序列首标相加，以提供图1中(b)所示的基本流；经PES分包处理，提供PES首标和适当的基本流长度。如果打算在易出错环境下使用，图1中(c)所示的PES分包数据被分包成图1中(d)所示的每个信息包具有188字节的TS。如果打算在不出错环境下使用，图1中(c)所示的PES分包数据被分包成图1中(e)所示的每个信息包具有一个或多个PES信息包的PS。
参见图2，接收侧的MPEG II系统设有：一个第一开关部分1，用于根据选择的控制信号选择不出错环境下的存储媒体中的PS数据；一个第二开关部分2，用于选择易出错环境下的TS数据；一个PS信号分离器3，用于接收来自第一开关部分1的PS数据和分离信息包首标及系统首标；一个视频信息包分析部分4，用于接收和分析具有PS信号分离器3分离的包首标和系统首标的PES信息包数据并向视频解码器5提供基本流；一个视频解码器5，用于接收来自视频信息包分析部分4的基本流和根据视频控制信号对视频信号解码；一个TS信号分离器6，用于接收来自第二开关部分2的TS数据和信号分离传送首标、ADF(自适应字段)、和PSI(程序特定表示符)；一个声频信息包分析部分7，用于接收和分析TS信号分离器6分离的具有传送首标、ADF和PSI的PES信息包数据并供给声频解码器8；和一个声频解码器8，用于根据声频控制信号接收和解码从声频信息包分析部分7接收的声频信号。
下面参照图1和图2解释上述的接收侧的MPEG II系统的工作情况。
在发送侧，视频信号经编码器以原信号的压缩格式被编码到存取单元(参见图1中(a))。存取单元数据与视频有关信息以及序列首标相加，以提供数据的基本流格式(参见图1中(b))。然后，该基本流通过PES分包处理(参见图1中(c))，以PES首标的格式提供适当长度的PES信息包和基本流(GOP)。然后，根据应用需要，作为在易出错环境下使用的每包188字节的传送信息包的分包TS(参见图1中(d))提供PES分包数据(参见图1中(c))，或者作为在不出错环境下使用的其每一个具有一个或多个PES信息包的包形成的PS提供PES分包数据。在这一实例中，由于PS，不出错环境下的存储媒体的数据，和TS，易出错环境下的数据被连续接收，因此连续接收的PS和TS最终提供的数据形式由用户或控制器选择。因此，当第一开关部分1根据选择控制信号接通时，选择图1中(e)所示的PS并送给PS信号分离器3。PS信号分离器3信号分离接收的PS数据中的包首标和系统首标，并向视频信息包分析部分4和声频信息包分析部分7提供信号分离的视频和声频PES信息包数据。然后，视频信息包分析部分4和声频信息包分析部分7把接收的PS分析成视频或声频数据，如PES首标，并分别向视频解码器5和声频解码器8提供原始基本流。在这个实例中，视频信息包分析部分4和声频信息包分析部分7把接收的信号分解为PS MAP和PS目录并与主计算机(未示出)交换有关数据，以便检测PES信息包的整个系统结构。当第二开关部分2响应选择控制信号接通时，选择图1中(d)所示的TS并送给TS信号分离器6。TS信号分离器6从接收的TS数据中分离出发送首标、ADF、和PSI并把信号分离的视频和声频PES信息包数据送给视频信息包分析部分4和声视频信息包分析部分7。然后，视频信息包分析部分4和声频信息包分析部分7把接收的TS分解成PSI那样的视频和声频数据并分别向视频解码器5和声频解码器8仅提供原始基本流。
然而，每个PS和TS除了具有程序外还具有信息流。因此，为了不出错，PS数据进一步需要在PES信息包解码器处对每个具有PS MAP和PS目录的PES信息包进行解码处理；TS数据需要对PSI(程序特定信息)流中必定出现的TS附加信息进行解码处理。因此，现有的MPEG II系统需要解码处理的分离解码器，使得对需要各种功能的多媒体系统应用受到限制，从而造成了需要复杂的解码处理的问题，同时因需要附加解码器从而使MPEG系统的成本变得非常昴贵。
因此，本发明的目的是提供一种具有PES解码器的MPEG II系统，它能够大体上避免因上述技术的限制和缺点带来的几个问题。
本发明的附加特点和优点将在下面的说明中描述，并从说明中得到理解或者通过本发明的实践得知。本发明的目的和其它优点将通过说明书、权利要求书以及附图中特别指出的结构来实现。
为实现本发明的优点和目的，如概括和概要地说明，MPEG II系统包括：一个发送流缓冲器，用于如果根据第一控制信号从易出现许多误差的环境下接收的流中选择传送流，则按照接收顺序存储与第一时钟同步的传送流数据；一个程序流FIFO缓冲器，用于如果根据第二控制信号选择不出现误差的环境下存储媒体中的程序数据，则按照接收顺序存储与第二时钟同步的程序流数据；一个PES解码器，用于如果传送流FIFO缓冲器和程序FIFO缓冲器提供的传送流数据或程序流数据分别是PES信息包数据，则在同一时间把声频和视频的基本流解码到PES电平，以提供状态标志和信息包数据；一个PES缓冲器，用于存储PES解码器解码的PES信息包数据；和声频解码器及视频解码器，用于把来自PES缓冲器的信息包数据分别恢复为原始声频信号和视频信号。
另一方面本发明提供了PES解码器，它包括：一个PES状态设备，用于：在连接TS或PS FIFO缓冲器的输出总线的系统首标解码器解码结束时搜索PES信息包；一个PES首标寄存器，用于当PES状态设备搜索到PES信息包时，提取流ID；一个流ID比较器，用于把PES首标寄存器中提取的流ID与PES缓冲器中存储的流ID比较，以确定PES信息包流是视频、声频还是程序流的附加信息，如果发现是视频或声频附加信息，则向PES缓冲器提供用首标和有用负荷形成的PES信息包；和MAP解码器和目录解码器，用于：如果确定是PS附加信息作为流ID比较器确定的结果则其每一个接收程序流的附加信息，并提取解码所需信息。
需要说明的是，上述的一般说明和下面的详细说明是示范性的和说明性的，并提供本发明所要求保护的进一步说明。
附图作为本说明书的一部分用于提供对本发明的进一步理解，它说明了本发明的实施例并与说明书一起用来解释本发明的原理。
图1示出了现有的MPEG II系统分包后的数据结构；
图2示出了现有的MPEG II系统的方框图；
图3示出了根据本发明的优选实施例的MPEG II系统的方框图；
图4示出了图3所示的包首标解码器的方框图；
图5示出了图3所示的系统首标解码器的方框图；
图6示出了图3所示的PES解码器的方框图；和
图7示出了图6所示的MAP解码器和目录解码器。
下面将参照附图所示的实例详细说明本发明的优选实施例。图3示出了根据本发明的优选实施例的MPEG II系统的方框图。图4示出了图3所示的包首标解码器的方框图。图5示出了图3所示的系统首标解码器的方框图。图6示出了图3所示的PES解码器的方框图；图7示出了图6所示的MAP解码器和目录解码器。
参见图3，本发明优选实施例的MPEG II系统包括：一个TS FIFO缓冲器，用于当通过选择控制信号选择TS时，按照接收顺序存储与第一时钟CLK1同步的TS数据；一个传送首标解码器11，用于根据一个控制器需要的PID(信息包标识符)确定是用户选择数据或者是接收数据的TS FIFO缓冲器10中存储的数据，并向状态设备12提供代表数据格式的状态标志和ADF出现的状态标志；状态设备12，用于接收来自传送首标解码器11的状态标志并向各个解码器提供各种读出信号和控制信号的格式，如果认为不是所需数据的标志则处理固定的188字节，如果认为是所需数据的标志则根据该状态标志驱动传送首标解码器11；一个ADF解码器13，用于再次检测传送首标解码器11中状态标志的出现，如果认为是所需数据的标志则响应ADF控制信号生成用于提取PCR(程序时钟参数)的状态标志；一个PSL解码器14，用于根据PID或与主处理器交换接收的程序信息选择信道；和一个PES缓冲器16，用于当ADF解码器13提供PCR时根据PID把声频或视频的基本流解码成PES电平。
本发明的优选实施例的MPEG II系统进一步包括：一个PS FIFO缓冲器17，用于当响应外部选择信号选择PS时按接收的顺序存储与第二时钟信号CLK2同步的PS数据；一个包首标解码器18，用于接收TS数据或PS数据直到从接收流中接收到32比特包首标，当接收到包首标时对SCR(系统时钟参数)解码并同步整个系统时钟，一旦包首标解码完成就以包首标的长度为基准确定系统首标的出现；一个系统首标解码器19，用于在包首标解码器18执行解码期间搜索系统首标并以可解码数据率检查接收的PS数据。
图4示出了图3所示的包首标解码器18的方框图，它包括：一个包状态设备20，用于从接收的PS数据ps-date中提取包首标并生成用于加载数据和减小包长度的控制信号；一个包首标寄存器21，用于检测mux比率mux-rate并插入接收的程序流；一个SCR寄存器22，用于检测解码器18的系统时钟对编码同步的SCR(系统时钟参数)。
图5示出了图3所示的系统解码器19的方框图，它包括：一个系统状态设备23，用于根据接收PS数据ps-date和包首标解码器18确定包首标长度时生成的同步的启动信号sys-enable搜索系统首标；并生成系统读出信号和系统负载信号；一个系统首标寄存器24，用于当系统设备23提供系统读出信号sys-read和系统负载信号sys-load1或sys-load2时检测系统首标和比率界限rate-bound；一个比率比较器25，用于把系统首标寄存器24检测的系统首标长度和比率界限与程序复用器比率程序mux rate相比较以确定能够解码的程序流解码器(未示出)，并使用来自系统状态设备23的长度减少信号向系统状态设备23提供各种状态标志；一个流ID寄存器26，用于提取与每个接收流的缓冲有关的信息；和一个程序流缓冲器寄存器27，用于检测程序流缓冲器(未示出)中存储的数据并向主计算机提供检测的信息。
图6示出了图3所示的PES解码器15的方框图，它包括：一个PES状态设备28，用于在系统首标解码器19解码结束时搜索PES信息包，一个PES首标寄存器29，用于在PES状态设备28搜索PES信息包时提取流ID；一个流ID比较器30，用于接收PES首标寄存器29提取的流ID，把流ID数据与确定是视频、声频或PS附加信息的PES信息包流方面的PES缓冲器35中存储的流ID数据相比较，如果认为是视频或声频方面的数据则向PES缓冲器35提供用首标和有用负荷形成的PES信息包；和MAP解码器36和目录解码器37，对于这两个解码器来说如果确定是作为流ID比较器30确定结果的PS附加信息，则接收PS附加信息，并提取所需信息，未解释的标号31代表流ID寄存器，32代表视频PTS寄存器，33代表声频PTS寄存器，34代表视频DTS寄存器。
图7示出了图6所示的MAP解码器36和目录解码器37，其每一个包括一个MAP目录状态设备38，用于检测每个接收的信息包；一个流MAP首标寄存器39，用于：提取MAP首标，如果MAP&目录状态设备38检测的信号是流信息包，则提供MAP版本；一个MAP版本比较器40，用于接收来自流MAP首标寄存器39的MAP版本，如果认为版本已经更新，则比较用于提供更新的MAP流的预先存储的版本。未解释的标号41和42是流ID寄存器。
下面说明本发明的具有PES解码器的MPEG II系统的工作原理和优点。
参见图3，当用户或控制器向MPEG II系统提供TS选择控制信号以选择TS数据时，TS FIFO缓冲器10响应第一读出信号READ1被启动。然后，TS数据与第一时钟信号CLK1同步并按照接收顺序存储在TS FIFO缓冲器10中。在这个实例中，传送首标解码器11响应控制信号确定TS数据是用户选择的流数据还是与应用相应的PID(信息包标识符)提供的数据，并向状态设备12提供代表接收数据格式的状态标志STATUS-FLAG和代表信息包中ADF(适应字段)的出现的状态标志。此后，如果接收的状态标志不是所需数据，则状态设备12向相关解码器提供第一读出信号READ1和其它控制信号，以处理数据(188字节)的固定量和再次启动传送首标解码器11。传送首标解码器11检测所需数据的出现，以生成ADF控制信号；如果所需数据出现，则启动用于提取PCR(程序时钟参数)的ADF解码器13。由于当PCR经ADF解码器13被提取时TS数据根据PID的接收还供给PSI解码器14或PFS解码器15，因此PES解码器14选择信道或者与主处理器交换程序信息，PES解码器15把声频和视频基本流解码到PES电平并存储在PES缓冲器16中，使视频解码器5和声频解码器8能够容易地对接收的传送流解码。
在此期间，当PS选择控制信号向MPEG II系统提供以选择PS数据时，启动PS FIFO缓冲器17，以便按照接收顺序存储与第二时钟信号CLK2同步的PS数据。在此实例中，在因接收数据具有一个信道和一个时基而使包首标解码器18不选择信道的情况下，包首标解码器18设置PS数据直到接收流提供了32比特包首标。此后，一旦接收包首标，MPEG II系统就对SCR(系统时钟参数)解码，以同步整个系统时钟并在包首标解码器18解码结束后以包首标长度为基准确定系统首标的出现。如果系统首标作为确定的结果出现，则MPEG II系统搜索经首标解码器18的系统首标并检查是否在以可解码数据率接收PS数据。包首标解码器18从图4所示的包状态设备20接收的PS数据中提取包首标，并提供减少数据负荷和包长度的控制信号。包首标寄存器21检测接收流的mux比率mux-rate、插入等，并检测用于经SCR寄存器22的解码器18的系统时钟对编码器同步的SCR。
在此期间，如图5所示，一旦接收到PS数据，系统首标解码器19就借助根据包首标解码器18确定的长度生成的系统启动信号sys-enable来同步系统状态设备23，系统状态设备23搜索系统首标以提供数据读出信号和寄存器负载信号。在这个实例中，系统首标寄存器24响应系统状态设备23提供的系统负荷信号检测首标长度和比率界限及类似参数。比率比较器25把检测的首标长度和比率界限与程序复用器比率program-mux-rate相比较，以确定PES解码器15的解码。系统状态设备23也提供使用长度减小信号等的各种状态标志。流ID寄存器26提取每个接收流的缓冲信息，PS缓冲器寄存器27检测程序状态缓冲器(未示出)中存储的数据，以便供给主处理器。然后，主处理器使用每个流的缓冲信息控制接收流的缓冲。
参见显示PES解码器15详细结构的图6，当系统首标解码器19结束解码时，PES解码器启动。当接收到PES启动信号pes-enable时PES状态设备28搜索PES包首标。PES首标寄存器29提取流ID，流ID比较器30把提取的流ID与PES缓冲器35中存储的流ID数据相比较，并确定PES信息包流是视频、声频还是PS附加信息。如果认为是视频或声频作为流ID比较器30的确定结果，则由PES信息包单元把从首标到有效负荷的PS数据存储在PES缓冲器35中。在这个实例中，通过向MAP解码器36或目录解码器37提供PS数据，流ID比较器30可以提取和使用附加信息。
图7示出了MAP解码器36和目录解码器37的具体结构。当接收PSMAP或目录信息包时，MAP/目录状态设备38检测接收信号的有关信息包。如果认为信息包的检测结果信息包是PS MAP信息包，则流MAP首标寄存器39提取接收信息包的有关数据并供给MAP版本比较器40。然后，MAP版本比较器40把接收的数据与存储的版本相比较，如果在前版本已经更新则提取流，如果在前版本未更新则消除保持的数据。如果认为目录流的接收是作为MAP&目录状态设备38检测的结果，则在从包含PS数据的每个基本流中提取PTS(表示时标)值和编码指示符后，向用于正规解码的声频解码器8或视频解码器5提供PS数据。
如以上说明的那样，由于借助没有任何附加装置的本发明的MPEG II系统解码器使具有PES解码器的MPEG II系统允许对致密盘、多媒体应用的存储媒体中存储的各种格式的数据编码，因此可以提高产品可靠性。
应该明白，在不背离本发明精神和范围的条件下本技术领域的技术人员可以对本发明的具有PES解码器的MPEG II系统做出各种改进和修改。因此本发明覆盖了落入权利要求书和其等效变换的范围内的本发明的各种变形和变化。

Claims (7)

1.一种MPEG II系统，包括：
一个发送流缓冲器，用于如果根据第一控制信号从易出现许多误差的环境下接收的流中选择传送流，则按照接收顺序存储与第一时钟同步的传送流数据；
一个程序流FIFO缓冲器，用于如果根据第二控制信号选择不出现误差的环境下存储媒体中的程序数据，则按照接收顺序存储与第二时钟同步的程序流数据；
一个PES解码器，用于如果传送流FIFO缓冲器和程序FIFO缓冲器提供的传送流数据或程序流数据分别是PES信息包数据，则在同一时间把声频和视频的基本流解码到PES电平，以提供状态标志和信息包数据；
一个PES缓冲器，用于存储PES解码器解码的PES信息包数据；和
一个声频解码器及一个视频解码器，用于所来自PES缓冲器的信息包数据恢复为原始声频信号和视频信号。
2.根据权利要求1所述的MPEG II系统，其中PES解码器或者对程序流数据解码或者对传送流数据解码。
3.根据权利要求1所述的MPEG II系统，其中传送流FIFO缓冲器和程序流FIFO缓冲器的输出端与具有流水线的PES解码器的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的MPEG II系统，进一步包括：
一个包状态设备，用于从接收的程序流中提取包首标和提供用于数据加载的控制信号并减小包长度；
一个包首标寄存器，用于检测MUX-RATE和插入接收的程序流；和
一个SCR寄存器，用于检测PES解码器的系统时钟同步的SCR(系统时钟参数)。
5.根据权利要求1所述的MPEG II系统，进一步包括一个系统首标解码器，它包括：
一个系统状态设备，用于响应接收程序流时或包首标解码器确定包首标长度时生成的同步启动信号sys-enable搜索系统首标并生成数据读出信号和寄存器负载信号；
一个系统首标寄存器，用于当系统状态设备提供数据读出信号和寄存器负载信号时检测程序流的首标长度和比率界限rate-bound；
一个比率比较器，用于在确定能够被解码的程序流方面比较系统首标寄存器提供检测信号时接收的程序复用器的比率并使用来自系统状态设备的长度减小信号向系统状态设备提供状态标志；
一个流ID寄存器，用于提取关于每个接收流的缓冲的信息；和
一个程序流缓冲器，用于搜索程序流中存储的数据种类和向主计算机提供搜索的数据种类。
6.一种PES解码器，包括：
一个PES状态设备，用于在连接TS或PS FIFO缓冲器的输出总线的系统首标解码器解码结束时搜索PES信息包；
一个PES首标寄存器，用于当PES状态设备搜索到PES信息包时，提取流ID；
一个流ID比较器，用于把PES首标寄存器中提取的流ID与PES缓冲器中存储的流ID比较，以确定是视频、声频还是程序流的附加信息的PES信息包流，如果发现是视频或声频附加信息，则向PES缓冲器提供用首标和有用负荷形成的PES信息包；和
MAP解码器和目录解码器，用于如果确定是PS附加信息作为流ID比较器确定的结果则其每一个接收程序流的附加信息，并提取解码所需信息。
7.根据权利要求6所述的PES解码器，其中MAP解码器和目录解码器的每一个包括：
一个MAP&目录状态设备，用于检测每个接收的信息包；
一个流MAP寄存器，用于如果MAP&目录状态设备中检测的信号是PSMAP信息包，则提取信息包信息和长度数据；和
一个MAP版本比较器，用于接收来自流MAP寄存器的MAP版本map-version和比较已经存储的版本以便只有当在前版本更新时提供修改的MAP版本。
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