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PCR的工作原理
PCR是節(jié)目時鐘參考的英文縮寫。從其字面上我們可以得曉，該參量應該和解碼有關，因為在解碼的時候才涉及到節(jié)目的概念。在解碼以前的傳輸階段中，出現(xiàn)的都是離散的數(shù)字信號，因此我們在分析PCR的時候，可以建立在一個比較單一、理想的環(huán)境中，即編碼和解碼端的時鐘配對問題和定時問題。在這里略去了PCR抖動—即提取到的時鐘信號在中心位置上左右變化。這又使我們分析的環(huán)境簡單化。TS包頭自適應區(qū)中存在的6B的PCR結構，如圖所示。4個紅框的全部字節(jié)32b加上黑框中的一個字節(jié)1b就構成PCR_ Base，計33b；黑框中預留6b；土黃框中的全部字節(jié)8b加上黑框中的一個字節(jié)1b構成PCR_ex，計9b。在編碼器端和解碼端：通過計數(shù)來達到間接計時的目的。我們可以假使在傳輸中所有參量的延遲都是一樣的。PCR_Base是對編碼器的27MHz系統(tǒng)時鐘的300分頻后的時鐘計數(shù)值抽樣，它的作用是在解碼器切換節(jié)目時，提供對解碼器PCR計數(shù)器的初始值，以讓該PCR值與后面要介紹到的PTS、DTS最大可能地達到相同的時間起點。PCR_ex是計數(shù)器對編碼器27MHz系統(tǒng)時鐘的計數(shù)值，它的作用是通過解碼器端的鎖相環(huán)電路修正解碼器的系統(tǒng)時鐘，使其達到和編碼器一致的27MHz。解碼器的系統(tǒng)時鐘經300分頻后在解碼器PCR計數(shù)器的初始值的基礎上繼續(xù)計數(shù)，這樣編碼器的PCR計數(shù)值就過渡到解碼器端來了，而且由斷續(xù)的抽樣變成了連續(xù)的計數(shù)值，這就總能捕捉到和PTS、DTS數(shù)值相同的時刻。(ISO/IEC 13818-1，對PCR編碼端，PTS、DTS的間隔規(guī)則都是0.1s)。DTS是編碼器在編碼時定義的，為解碼器規(guī)定的，在解碼器中的預定解碼時間。該時間標記出現(xiàn)在PES層，在PES頭部時間域中存在。它也是一個33 b的計數(shù)值，也是對系統(tǒng)時鐘的300分頻的時鐘的計數(shù)值。由于它和PCR有相同的起點，在PCR值連續(xù)的情況下，可以起到時間定時的作用，當PCR值和DTS值相等時，表示它們計算了同樣的時鐘，也即它們經過了相同的時間。對于PCR來說，他們起到了連續(xù)計數(shù)的功能，忠實地完成了計時任務，DTS則是在等待這個時間，一旦等到這個時間，就表明它的解碼次序排好了，因為這個解碼次序是在編碼的時候規(guī)定的，對編碼的具體細節(jié)我們可以不做了解，我們只要查詢到DTS就可以進行下一步的工作。這個也有利于編碼器和解碼器研發(fā)的獨立性，少了一些捆綁，多了一些兼容。DTS就視頻來說，因為視頻編碼的時候用到了雙向預測，一個圖像單元被解出，并非馬上就被顯示，可能在存儲器中留一段時間，作為其余圖像單元的解碼參考，在被參考完畢后，才被顯示。針對視頻的顯示，MPEG還提出了一個視頻PTS。針對音頻和視頻的同步顯示，又提出了一個音頻PTS。由于聲音沒有用到雙向預測，它的解碼次序就是它的顯示次序，故對它只提出PTS的概念。PTS是編碼器定義的，為解碼器規(guī)定某個單元的顯示時間。它也是一個33b的計數(shù)值，也是對系統(tǒng)時鐘的300分頻的時鐘的計數(shù)值。要注意的是，PCR、DTS、PTS應該具有相同的時間起點，選在模擬圖像的場同步處開始計時是很好的辦法。一個單元解碼后被顯示，PCR計數(shù)器重新計數(shù)，開始下一個單元的工作。由此可見，PCR的作用有兩個：(1)讀取編碼端PCR_Base的讀數(shù)，作為自己的初始值；(2)提取PCR_ex完成編碼解碼端的系統(tǒng)時鐘的調整，達到嚴格的統(tǒng)一，這個系統(tǒng)時鐘的恢復也有利于抽樣時鐘的提取，亮度抽樣是13.5MHz，色度抽樣是6.75MHz，都可以從系統(tǒng)時鐘獲得。系統(tǒng)時鐘在300分頻后，達到和編碼端一樣的計數(shù)時鐘。這兩個步驟完成后，則將隨后的幾個相同性質的TS包(通過PID來提取)的包頭統(tǒng)統(tǒng)去掉，構成一個PES(音頻或視頻)，通常一個視頻PES包含一幀圖像的編碼數(shù)據和說明其性質的包頭，音頻PES可能要更短。從PES包頭中提取出DTS，PTS，和經過本地PCR (和編碼端的PCR已略有區(qū)別，該PCR是第一個收到的TS包中的PCR，并經過標準時鐘計數(shù))比較來確定各自的排列次序，或解碼或顯示。在剛切換節(jié)目的時候，系統(tǒng)時鐘還處于調整階段，計數(shù)時鐘不穩(wěn)，導致計數(shù)不正確，也就對待處理單元的解碼顯示次序指示不正確，因此我們在節(jié)目剛剛切換的時候會看到短暫的馬賽克或暫時聽不見聲音。隨著系統(tǒng)時鐘的調整完畢，圖像解碼顯示次序和聲音顯示次序都能正常排列，圖像和聲音都會趨于正常。