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[图文]MPEG-2压缩编码技术原理应用(二)

hc360慧聪网广电行业频道 2004-04-26 11:37:30

北京广播学院电视工程系 教授 郭 斌

2）节目流（PS）

将具有共同时间基准的一个或多个PES组合（复合）

而成的单一的数据流称为节目流（Program Stream）。

PS包的结构如图3所示。

由图3可见，PS包由包头、系统头、PES包3部分构

成。包头由PS包起始码、系统时钟基准（SCR-System

Clock Reference）的基本部分、SCR的扩展部分和PS复用速率4部分组成。

PS包起始码用于识别数据包所属数据流的性质及序号。

SCR的基本部分是1个33 bit的数，由MPEG-1与MPEG-2兼容共用。SCR扩展部分是1个9 bit的数，由MPEG-

2单独使用。SCR是为了解决压缩编码图像同步问题产生的。因为，I、B、P帧经过压缩编码后，各帧有不

同的字节数；输入解码器的压缩编码图像的帧顺序I1P4B2B3P7B5B6I10B8B9 中的P4、I10帧，需要经过重新

排序缓存器延迟后，才能重建编码输入图像的帧顺序I1B2B3P4B5B6P7B8B9I10；视频ES与音频ES是以前后不

同的视频与音频的比例交错传送的。以上3条均不利于视音频同步。所以，为解决同步问题，提出在统一系

统时钟（SSTC-Single System Time Clock）条件下，在PS包头插入时间标志SCR的方法。整个42 bit字宽的

SCR，按照MPEG规定分布在宽为33 bit的1个基础字及宽为9 bit的1个扩展区中。由于MPEG-1采用了相当于

33 bit字宽的90kHz的时间基准，考虑到兼容，对节目流中的SCR也只用33 bit。为了提高PAL或NTSC已编码

节目再编码的精确性，MPEG-2将时间分解力由90kHz提高到27MHz光栅结构，使通过TS时标中的9 bit 扩展

区后，精确性会更高。具体方法是将9 bit用作循环计数器，计数到300时，迅速向33 bit基本区转移，同时将

扩展区计数器复原，以便由基本区向扩展区转移时重新计数。将42 bit作为时间标志插入PS包头的第5到第

10个字节，表明SCR字段最后1个字节离开编码器的时间。在系统目标解码（STD-System Target Decoder）输

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入端，通过对27MHz的统一系统时钟（SSTC）取样后提取。显然，在编码端，STC不仅产生了表明视音频

正确的显示时间PTS和解码时间DTS，而且也产生了表明STC本身瞬时值的时间标记SCR。在解码端，应相

应地使SSTC再生，并正确应用时间标志，即通过锁相环路（PLL-Phase Lock Loop），用解码时本地用SCR

相位与输入的瞬时SCR相位锁相比较，确定解码过程是否同步，若不同步，则用这个瞬时SCR调整27MHz

时钟频率。每个SCR字段的大小各不相同，其值是由复用数据流的数据率和SSTC的27MHz时钟频率确定

的。可见，采用时间标志PTS、DTS 和SCR，是解决视音频同步、帧的正确显示次序、STD缓存器上溢或下

溢的好方法。

PS复用速率用于指示其速率大小。

系统头由系统头起始码、系统头长度、速率界限范围、音频界限范围、各种标志指示、视频界限范围、

数据流识别、STD缓存器界限标度、STD缓存器尺寸标度、（视频,音频,或数据）流识别等10个部分组成。

各种标志部分由固定标志指示、约束系统参数数据流（CSPS-Constrained System Parameter Stream）指示、系

统音频锁定标志指示、系统视频锁定标志指示4个部分组成。其中，CSPS是对图像尺寸、速率、运动矢量

范围、数据率等系统参数的限定指示。

显然，PS的形成分两步完成：其一是将视频ES、音频ES、其他ES分别打包成视频PES包、音频PES包、其

他PES包：使每个PES包内只能存在1种性质的ES；每个PES包的第一个AU的包头可包含PTS和DTS；每个

PES包的包头都有用于区别不同性质ES的数据流识别码。这一切，使解复用和不同ES之间同步重放成为可

能。其二是通过PS复用器将PES包复用成PS包，即将每个PES包再细分为更小的PS包。PS包头含有从数字存

储媒介（DSM-Digital storage Medium）进入系统解码器各个字节的解码专用时标，即预定到达时间表，它

是时钟调整和缓存器管理的参数。典型PS解码器如图4所示，图中示意了数字视频解码器输出的、符合

ITU-R. 601标准的视频数据帧顺序I1B2B3P4B5B6P7B8B9I10，与数字视频编码器输出的数字视频编码ES帧顺

序I1P4B2B3P7B5B6I10B8B9二者之间的关系。图中PS解复用器实际上是系统解复用器和拆包器的组合，即解

复用器将MPEG-2 的PS分解成一个个PES包，拆包器将PES包拆成视频ES和音频ES，最后输入各自的解码

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