MPEG-2信道解復(fù)用器的DSP FPGA設(shè)計(jì)

張蔚麗　　數(shù)字高清晰度電視(high definition television)簡(jiǎn)稱(chēng)hdtv，是繼黑白電視和彩色電視之后的第三代電視系統(tǒng)。其圖像細(xì)膩逼真，質(zhì)量與35 mm電影相當(dāng)，再配以環(huán)繞音響，使收視效果大幅度提高。它將成為21世紀(jì)的主要電視產(chǎn)品，具有潛在的巨大經(jīng)濟(jì)效益。因此，日、歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家都相繼投入了大量人力、物力來(lái)開(kāi)發(fā)hdtv系統(tǒng)。我國(guó)從1996年啟動(dòng)國(guó)家重大產(chǎn)業(yè)工程項(xiàng)目hdtv功能樣機(jī)系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)工程。 　　1 mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介以及數(shù)字電視功能分析?　　mpeg（motion pictures expert group）譯為運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組，他是在iso的召集下，為數(shù)字視頻和音頻制定壓縮標(biāo)準(zhǔn)的專(zhuān)家組。該組織于1994年推出mpeg-2標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)分為4個(gè)文件，分別是：　　系統(tǒng)層（system,iso13818-1）描述視頻，音頻的數(shù)據(jù)復(fù)用方式和視頻，音頻同步方式。?　　視頻壓縮層（video，iso13818-2）描述數(shù)字視頻編碼方式和解碼過(guò)程。?　　音頻壓縮層（audio,iso13818-3）描述數(shù)字音頻編碼方式和解碼過(guò)程。?　　一致性（con formance,iso13818-4）說(shuō)明測(cè)試編碼碼流的過(guò)程，檢驗(yàn)是否符合前3個(gè)文件的規(guī)定。?　　mpeg-2運(yùn)動(dòng)圖像及其伴音通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)在數(shù)字音/視頻領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在mpeg-2中，定義了兩種形式的碼流，即傳輸流（ts）和節(jié)目流(ps)。節(jié)目流一般用于相對(duì)無(wú)錯(cuò)的環(huán)境中，如交互式多媒體業(yè)務(wù)，其長(zhǎng)度是可變的。傳輸流則用于有錯(cuò)誤的環(huán)境中，如數(shù)字電視的地面廣播傳輸，其分組長(zhǎng)度固定為188 b。傳輸流和節(jié)目流都是編碼后的基本數(shù)據(jù)流（es）按照一定的格式打包后形成pes包，再加上一些系統(tǒng)級(jí)信息而構(gòu)成。碼流的形成過(guò)程可以用圖1來(lái)表示。其中，采樣得到的視頻數(shù)據(jù)流和音頻數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)編碼器后，成為mpeg-2 基本流（es），再通過(guò)打包，成為包化es流（pes）,再經(jīng)過(guò)傳輸復(fù)用器，將音頻pes，視頻pes,以及其他的數(shù)據(jù)和控制信息，轉(zhuǎn)換成mpeg2傳輸流（ts）.ts流經(jīng)過(guò)信道編碼和調(diào)制之后，發(fā)送到信道中。在接收端，正好相反，經(jīng)過(guò)解調(diào)，信道解碼和前向糾錯(cuò)之后，再通過(guò)傳輸解復(fù)用器，分別輸出視頻pes流，音頻pes流，以及數(shù)據(jù)和控制信息，再通過(guò)視頻解碼器和音頻解碼器后，分別送入dtv顯示系統(tǒng)和音頻播放系統(tǒng)。

　　2 關(guān)于傳輸流以及傳輸流中幾個(gè)重要概念?　　傳輸流ts包的結(jié)構(gòu)如圖2所示。

?　　傳輸流由一道或多道節(jié)目組成，每道節(jié)目由一個(gè)或多個(gè)原始流和一些其他流復(fù)合在一起，包括視頻流，音頻流，節(jié)目特殊信息流和其他數(shù)據(jù)包。?　　首先介紹視頻和音頻pes流是如何轉(zhuǎn)換成ts流的。pes流是由視頻或音頻基本流分別打包處理后形成的pes包系列，pes包的長(zhǎng)度是不定的。每個(gè)pes包的包頭攜帶了：?　　流標(biāo)識(shí)(sid)由同一個(gè)es經(jīng)打包處理后得到的pes，其流標(biāo)識(shí)相同。?　　顯示時(shí)間戳（pts）用于視頻和音頻之間的同步控制，它指示對(duì)解碼后視頻和音頻播放的適當(dāng)時(shí)刻。?　　解碼時(shí)間戳（dts）用于視頻基本流解碼器和音頻基本流解碼器的同步控制，它指示對(duì)視頻和音頻基本流解碼的適當(dāng)時(shí)刻基本流的速率控制信息。?　　由于ts包長(zhǎng)固定為188 b，所以在打包時(shí)，pes包長(zhǎng)若大于188 b,則對(duì)其進(jìn)行分段處理，因?yàn)閜es是放在ts包的有效載荷區(qū)進(jìn)行傳送的，所以分段后每段大小為184 b,不足184 b的加上適應(yīng)字段構(gòu)成184 b，有沒(méi)有適應(yīng)字段則由包頭中的適應(yīng)字段控制來(lái)指示。每段加上ts包頭就形成一個(gè)ts包?！　s包包頭中各字段含義如下：?　　同步字節(jié)指示一個(gè)ts包的開(kāi)始。　　傳輸錯(cuò)誤指示表示該傳輸包在傳輸過(guò)程中有無(wú)錯(cuò)誤。?　　有效傳輸開(kāi)始指示若有效載荷區(qū)傳輸?shù)氖莵?lái)自pes包的數(shù)據(jù),則有效傳輸開(kāi)始指示表示有效載荷區(qū)的第一字節(jié)是否為被分段的pes包的起首字節(jié)。若有效載荷區(qū)傳輸?shù)氖莵?lái)自節(jié)目特殊信息的數(shù)據(jù)，則有效傳輸開(kāi)始指示表示載荷區(qū)第一字節(jié)是否是psi數(shù)據(jù)起首字節(jié)的位置指針。?　　傳輸優(yōu)先指示表示的是具有相同的pid的傳輸包的優(yōu)先級(jí)。?　　連續(xù)計(jì)數(shù)器pid相同的傳輸包的計(jì)數(shù)。?　　此外，在ts包包頭的調(diào)整字段中，有一個(gè)重要的域pcr,即節(jié)目時(shí)鐘基準(zhǔn)。它以固定的頻率插入包頭。在解碼端，正是根據(jù)pcr來(lái)恢復(fù)系統(tǒng)時(shí)鐘的。psi信息使用4個(gè)表來(lái)定義碼流的結(jié)構(gòu)，分別為節(jié)目關(guān)聯(lián)表（pat）、節(jié)目映射表(pmt)、條件接收表（cat）和網(wǎng)絡(luò)信息表（nit）。其中，最重要的表信息是pat和pmt。pat是psi信息的根，其pid是0，表中列出了傳送碼流中所有節(jié)目的節(jié)目映射表的p