CN106470291A - 从音频/视频解码器中的时间同步中的中断中恢复 - Google Patents

从音频/视频解码器中的时间同步中的中断中恢复 Download PDF

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Abstract

本发明涉及从音频/视频解码器中的时间同步中的中断中恢复。一种用于解码压缩视频和音频数据的解码器。解复用器提供在中断出现之后的呈现时间戳(PTS)的预测，该预测以在检测到中断时基本位流的数据是否仍然存在于解复用器和控制解码器模块中为条件。如果数据仍然存在，则该预测基于根据在中断之前接收的PTS使用基本位流中采样数据的持续时间的外推。如果数据不再存在于解复用器中，则该预测基于使用定义的延迟外推本地时钟所指示的当前时间。

Description

从音频/视频解码器中的时间同步中的中断中恢复
技术领域
本发明针对数据压缩和解压缩，并且更特别地针对从音频/视频解码器中的时间同步中的中断中恢复。
背景技术
数据压缩用于减少存储、发送或重建(解码和回放)的数据的量，尤其是对于视频内容。解码以适合于回放的格式从压缩数据中恢复音频和视频内容。可获得用于高效地编码和解码压缩信号的格式的各种标准。通常用于运动图像和关联的音频的一些标准是国际标准组织(ISO)、国际电工委员会(IEC)和运动图像专家组(MPEG)标准、以及诸如ITU-T H.262|ISO/IEC13818(MPEG2)和ITU-T H.264之类的国际电信联盟(ITU)建议、VPx标准和VC-1标准。
在ISO/IEC13818(MPEG2)标准中，编码的视频位流的最高语法结构是视频序列。视频序列开始于序列报头，该序列报头可以可选地被一组图像报头跟随，并且然后被一个或多个编码帧跟随。编码的位流中编码帧的次序是解码器处理它们的次序，但不一定是用于显示的正确的次序。
除其它信息之外，程序映射表指定哪些分组标识符(PID)与因此哪些基本流关联以形成每个程序。该表还为每个程序指示携带程序时钟恢复数据(PCR)的传输流分组的PID。
用于各种视频压缩标准的解码过程包括：以接收不同的图像项的次序，为所述不同的图像项解码压缩数据，所述次序可通过在输入传输位流中的解码时间戳(DTS)来定义；根据运动矢量或帧内预测模式组合帧间编码项和帧内编码项；重新排序图像项并将视频数据与音频数据同步以用于呈现。
为了实现音频和视频之间的时间同步，输入传输位流还通常包含呈现时间戳(PTS)。然而，中断可能出现在时间戳中，例如由于数据在从源开始的传输(流送或广播)期间被丢弃、回放循环期间的环绕、在创建或编码诸如拼接文件之类的源文件期间的时间戳跳跃、重新启动播放列表或源服务器、或者由PCR定义的位流时钟和时间戳之间的重新同步。
在解码器处由丢失的PTS造成的中断可由解码器解复用器(demux)从传输流中检测。在解码器处使用PCR复位解码器中的本地系统时钟来从丢失的PTS中恢复将需要系统时钟控制器复位本地系统时钟和软件支持。在解码器处通过解码器渲染模块复位本地系统时钟来从丢失的PTS中恢复将需要运行时可配置的本地系统时钟和软件支持。在可变持续时间采样的情况下，在解码器处通过解码器解复用器基于在中断之前接收并通过视频或音频帧持续时间校正的PTS来使用丢失的PTS的预测来从丢失的PTS中恢复会提供错误的预测。
具有下述音频/视频解码器将是有利的：其中从呈现时间戳中的中断中可靠恢复可通过预测一个或多个丢失的呈现时间戳来实现，而不复位解码器中的本地系统时钟。
附图说明
本发明连同其目的和优点可通过参考附图中所示的实施例的以下描述被最佳地理解。图中的要素是为了简明和清楚而被图示，并且不一定按比例绘制。
图1是根据本发明的实施例的视频和音频解码器的示意性框图；
图2是可在实现图1的多核视频解码器中使用的数据处理系统的示意性框图；
图3是图1的解码器的操作的示例的流程图；
图4是在图1的解码器的操作的一个场景中出现的信号的时序图；以及
图5是在图1的解码器的操作的另一个场景中出现的信号的时序图。
具体实施方式
图1图示根据本发明的实施例的用于解码压缩音频和视频数据的解码器100。解码器100在下面被描述为用于解码根据ITU-T H.262|ISO/IEC13818(MPEG2)标准压缩的数据，但应该理解：解码器100可适于和用于解码根据其它标准压缩的数据。解码器100解码来自诸如调谐器之类的源102或来自网络的包含压缩视频图像和音频数据的广播分组化的基本位流(PES)。该PES还包含呈现时间戳(PTS)序列，用于同步音频和视频及音频数据的呈现。解码器100包括解复用器和控制解码器模块104，用于从分组化的基本位流(PES)恢复(retrieve)基本位流(ES)。解码器100还包括：本地时钟106；以及呈现解码器模块，解码恢复的基本位流以用于呈现。解复用器和控制解码器模块104通过视频缓冲器110向视频解码器108提供视频ES，并通过音频缓冲器114向音频解码器112提供音频ES。解复用器和控制解码器模块104还提供从PES解码的系统控制数据。视频解码器108的输出可以是YUV格式，而音频解码器112的输出可以是线性脉冲编码调制(LPCM)格式。视频和音频信号具有不同且变化的延迟(模块104的输入和来自视频及音频解码器108和112的输出之间的通过时间)，并且包含实现视频和音频呈现的同步的PTS。解码的视频和音频信号在视频渲染设备116和音频渲染设备118上被呈现给观看者，由从本地时钟106的时钟信号中识别渲染时间的PTS来同步，其中本地时钟106本身与由PCR信号表示的系统时钟同步。
图2是可在实现解码器100中使用的数据处理系统200的示意性框图。数据处理系统200包括：耦合到存储器204的处理器202，其中存储器204可在并行解码器100中提供缓冲器；以及耦合到存储器204的另外的存储器或存储装置206。数据处理系统200还包括：呈现设备208、输入/输出接口210和软件212，呈现设备208可以是显示重建的图像数据以及播放音频数据的视频渲染设备116和音频渲染设备118。软件212包括操作系统软件214、应用程序216和数据218。除了用于实现上述压缩视频图像数据的解码的算法和其它软件之外，数据处理系统200通常在本领域中已知。当软件或程序正在处理器202上执行时，处理器变成用于进行在处理器202上运行的软件或应用代码的步骤或指令的“装置(menas-for)”。也就是说，如由本领域技术人员已知的，对于不同指令和与指令关联的不同数据，由于不同的寄存器值等等，处理器202的内部电路具有不同状态。因此，用于本文所述的结构的任何“装置(means-for)”涉及处理器202，因为它进行本文公开的方法的步骤。
在解码器100中，如果中断出现在PTS序列中，则解复用器和控制解码器模块104提供在中断之后的PTS的预测TSP，该预测以在检测到中断时在基本位流的数据中的最后的PTS是否仍然有效为条件。在解码器100中，如果当中断出现在PTS序列中时来自基本位流的数据中的最后的PTS仍然有效，则解复用器和控制解码器模块104提供在中断之后的PTS的预测TSP，该预测基于根据在检测到中断之前接收的PTS使用基本位流中采样数据的定义的持续时间TDURATION的外推(extrapolation)。如果当检测到中断时来自基本位流的数据中的最后的PTS已经失效，在中断的检测之后的PTS的预测TSP基于使用定义的持续时间TLATENCY外推由本地时钟106所指示的当前时间TM。如果其指示的渲染时间TSMIN晚于由本地时钟106指示的当前时间TM(TSMIN＞TM)，则PTS仍然有效，并且如果由本地时钟106指示的当前时间TM已经晚于PTS指示的渲染时间TSMIN(TSMIN＜TM)，则PTS已经失效。PTS的有效性可由数据是否仍然存在于从解复用器和控制解码器模块104的输入到来自呈现解码器模块108的输出的流水线104、110、108中来定义。基于由本地时钟指示的当前时间TM的预测TSP可使用从来自解复用器和控制解码器模块104的输出到来自渲染模块116、118的输出的延迟的定义的持续时间TLATENCY来外推。
解复用器和控制解码器模块104可在中断之后基于使用定义的数据(在中断的检测之前接收的PTS，或者由本地时钟指示的当前时间)的外推来提供第一PTS的预测TSP，并且在中断之后基于第一PTS的预测TSP提供随后的PTS的调整。随后的PTS的调整可在中断之后使用随后的PTS和第一PTS的接收值之间的差(TN+1-TN)，(TN+2-TN)来外推第一PTS的预测TSP。
当分组化的基本位流PES包含在不同轨道中的具有各自的PTS序列的压缩视频图像和音频数据时，可以只有在所有PTS序列中检测到中断的情况下才调整PTS。
图3图示解码器100的示例的操作的方法300。该方法300开始于在302处接收PES。在304处，解复用器和控制解码器模块104检查PES中PTS的连续性。如果没有发现中断，则解码器100处理解码PES并周期性地返回到步骤304。如果在306处发现中断，则解复用器和控制解码器模块104检查中断是否涉及PES的所有轨道，如果不是，则解码器100处理解码PES并周期性地返回到步骤304。如果中断涉及PES的所有轨道，则在310处，解复用器和控制解码器模块104找到由在检测到中断之前在其输入处的最后的PTS指示的呈现时间TSMIN，并且还在312处在检测到中断时得到本地时钟106指示的时间。在314处，通过计算参数TPIPELINE＝TSMIN-TM，解复用器和控制解码器模块104检查来自基本位流的数据是否仍然存在于从解复用器和控制解码器模块104的输入到来自呈现解码器模块108的输出的流水线104、110、108中，以检查在中断之前接收的最后的PTS是否仍然有效。如果TPIPELINE为正，并且因此流水线104、110、108在其缓冲器中仍然具有ES数据，则在316处，在中断之后的PTS N的预测TSP基于从TSMIN(在检测到中断之前接收的最后的PTS)使用基本位流中视频或音频采样数据的定义的持续时间TDURATION外推TSP＝TSMIN+TDURATION。如果TPIPELINE为负，并且因此流水线104、110、108在其缓冲器中不再具有ES数据，则在318处，在中断之后的PTSN的预测TSP基于外推TSP＝TM+TLATENCY，该外推是从由本地时钟106指示的当前时间TM使用从来自解复用器和控制解码器模块104的输出至少到来自呈现解码器模块108、112的输出的延迟的定义的持续时间TLATENCY来外推得到的。在相同基础上调整所有轨道的PTS。在PTS N之后的随后的PTS N+1、N+2、...使用PTS N的预测TSPN以及由连续的PTS N、N+1、N+2、...指示的时间TSN和时间TS(N+1)、TS(N+2)、...之间的差来调整：
TSP(N+1)＝TSPN+(TS(N+1)-TSN)
TSP(N+2)＝TSPN+(TS(N+2)-TSN)。
图4和5以图形方式图示方法300。在每个图中，时序图的上部线表示输出连续的PTS 0、1、2、N、N+1、N+2到解复用器和控制解码器模块104的输出缓冲器(及其输入，其处理时间被假定为可忽略不计)的时间。在紧接在PTS N之前在由本地时钟106指示的当前时间TM检测到中断。从来自解复用器和控制解码器模块104的输出到来自渲染模块116、118的相应的输出的延迟的持续时间TLATENCY由从时序图的上部线到下部线的虚线箭头图示，下部线表示相对于本地时钟106由每个PTS所指示的呈现的时间。预测由粗体虚线箭头表示。
图4图示一种场景，其中当中断在TM处出现在PTS序列中时，来自基本位流的数据仍然存在于从来自解复用器和控制解码器模块104的输入到来自呈现解码器模块108的输出的流水线104、110、108中，使得在来自基本位流的数据中的最后的PTS 2仍然有效。解复用器和控制解码器模块104计算参数TPIPELINE＝TSMIN-TM，其中TSMIN＝T2，并且TM近似等于T1，从而TPIPELINE为正。在中断之后的第一个PTS N的预测TSP＝TSMIN+TDURATION基于从TSMIN＝T2(在检测到中断之前接收的最后的PTS)使用基本位流中连续的视频采样数据之间的持续时间TDURATION(诸如(T2-T1))来外推。在这种场景中，预测TSP近似等于T3。
图5图示一种场景，其中当中断在TM处出现在PTS序列中时，来自基本位流的数据不再存在于从解复用器和控制解码器模块104的输入到来自呈现解码器模块108的输出的流水线104、110、108中，使得来自基本位流的数据中的最后的PTS4(以及3)已经失效。从3开始的PTS丢失(由点划线箭头图示)，并且在检测到中断之前不到达。解复用器和控制解码器模块104计算参数TPIPELINE＝TSMIN-TM，其中TSMIN＝T2，并且TM近似等于T4，从而TPIPELINE为负。在中断之后的第一个PTS N的预测TSP＝TM+TLATENCY基于从由本地时钟106指示的当前时间TM的外推，该外推是使用从来自解复用器和控制解码器模块104的输出(例如在近似等于时间T0的PTS 2处)到来自渲染模块116、118的相应的输出(在时间T2处)的延迟的定义的持续时间TLATENCY来外推的。在这种场景中，预测TSP近似等于T6。
本发明可至少部分地在非暂态机器可读介质中实现，该非暂态计算机可读介质包含用于在计算机系统上运行的计算机程序，该程序至少包括代码部分，用于在诸如计算机系统之类的可编程装置上运行时执行根据本发明的方法的步骤，或者使得可编程装置能够执行根据本发明的设备或系统的功能。
计算机程序可被内部存储在计算机可读存储介质上，或者经由计算机可读传输介质被发送到计算机系统。
在前述说明书中，已经参考本发明的实施例的具体示例来描述本发明。然而，明显的是：可在其中做出各种修改和改变而不脱离如在所附权利要求中阐述的本发明的更宽的精神和范围。
此外，本领域技术人员将认识到：上述操作之间的边界仅仅用作说明。多个操作可被组合成单个操作，单个操作可被分布在另外的操作中，并且各操作可在时间上被至少部分地重叠执行。此外，替代实施例可包括特定操作的多个实例，并且操作的次序可在各种其它实施例中改变。
在权利要求中，词语“包括”或“具有”不排除存在除了权利要求中所列出的以外的其它要素或步骤。此外，如本文所使用的，术语“a”或“an”被定义为一个或一个以上。另外，在权利要求中诸如“至少一个”和“一个或多个”之类的引导性短语的使用不应当被解释为暗示：通过不定冠词“a”或“an”引入的另一个权利要求要素将包含这样引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制到只包含一个这样的要素的发明，即使当相同的权利要求包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“a”或“an”之类的不定冠词。这同样适用于定冠词的使用。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的术语用于任意区分这样的术语描述的要素。因此，这些术语不一定旨在指示这样的要素的时间或其它优先次序。在相互不同的权利要求中列举某些措施的纯粹的事实不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (10)

1.一种用于解码分组化的基本位流的解码器，所述分组化的基本位流包含压缩音频和视频数据以及用于同步音频和视频的呈现的呈现时间戳(PTS)序列，所述解码器包括：
解复用器和控制解码器模块，用于从分组化的基本位流中恢复基本位流；
本地时钟；以及
呈现解码器模块，解码恢复的基本位流，以用于呈现，
其中，如果当中断出现在PTS序列中时来自基本位流的数据中的最后的PTS有效，则解复用器和控制解码器模块提供对在中断之后的PTS的预测，所述预测基于根据在检测到中断之前接收的PTS使用基本位流中采样数据的定义的持续时间的外推，以及
如果当检测到中断时来自基本位流的数据中的最后的PTS已经失效，则对在检测到中断之后的PTS的预测基于使用定义的持续时间外推由本地时钟所指示的当前时间。
2.根据权利要求1所述的解码器，其中，基于由本地时钟指示的当前时间的预测是使用从来自解复用器和控制解码器模块的输出至少到来自呈现解码器模块的输出的延迟的定义的持续时间来外推的。
3.根据权利要求1所述的解码器，其中，解复用器和控制解码器模块基于使用定义的数据的外推来提供对在中断之后的第一个PTS的预测，并且基于对在中断之后的第一个PTS的预测来提供随后的PTS的调整。
4.根据权利要求3所述的解码器，其中，随后的PTS的调整使用随后的PTS和在中断之后的第一个PTS的接收值之间的差来外推对第一个PTS的预测。
5.根据权利要求1所述的解码器，其中，分组化的基本位流包含在不同轨道中的具有各自的PTS序列的压缩视频图像和音频数据，并且只有在所有PTS序列中检测到中断才调整PTS。
6.一种用于解码分组化的基本位流的解码器，所述分组化的基本位流包含压缩视频图像和音频数据以及用于同步视频和音频数据的呈现的呈现时间戳(PTS)序列，所述解码器包括：
解复用器和控制解码器模块，用于从分组化的基本位流中恢复基本位流；
本地时钟；以及
呈现解码器模块，解码用于呈现的恢复的基本位流，
其中，如果中断出现在PTS序列中，则解复用器和控制解码器模块提供对在中断之后的PTS的预测，该预测以在检测到中断时基本位流的数据中的最后的PTS是否仍然有效为条件。
7.根据权利要求6所述的解码器，其中，解复用器和控制解码器模块基于使用定义的数据的外推来提供对在中断之后的第一个PTS的预测，并且基于对在中断之后的第一PTS的预测来提供随后的PTS的调整。
8.根据权利要求7所述的解码器，其中，随后的PTS的调整使用随后的PTS和在中断之后的第一个PTS的接收值之间的差来外推对第一PTS的预测。
9.根据权利要求6所述的解码器，其中，如果在检测到中断时在来自基本位流的数据中的最后的PTS仍然有效，则对在检测到中断之后的PTS的预测基于根据检测到中断之前接收的PTS使用基本位流中采样数据的定义的持续时间的外推。
10.根据权利要求6所述的解码器，其中，如果当检测到中断时来自基本位流的数据中的最后的PTS已经失效，则对在检测到中断之后的PTS的预测基于使用定义的持续时间外推由本地时钟所指示的当前时间。
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