數字門禁可視對講中音視頻同步原理解析
2010/9/29 9:22:15
目前，成熟的智能家居系統的室外機、門禁可視對講和門禁控制幾乎全部采用模擬信號，安裝時需要架設專用網絡，布線復雜，不可擴展，靈活性差，傳輸距離短，投資大，維護成本高。隨著市場需求的增長、消費者消費觀念的提高以及模擬系統沉重的工程維護代價，結合以太網技術的全數字室外機和門禁產品成為研發的熱點。但是在諸多因素影響下，當前的數字門禁產品不成熟、不穩定、價格高昂，特別是門禁對講中的音視頻同步問題，一直以來都是數字可視對講的短板。
音視頻同步問題是可視對講中的重點需要解決的問題之一，也是一直以來被模擬門禁產品廠商攻擊的一個弱點，因為模擬可視對講產品都采用專線傳輸，不存在這個問題。解決同步問題的方法有很多種，其中時間戳是成熟完美也是復雜的解決辦法，可以解決任何多媒體領域的音視頻同步問題;其原理是選擇一個參考時間，在生成數據流時依據參考時間上的時間給每個數據塊都打上時間戳;在播放時，讀取數據塊上的時間戳，同時參考當前時鐘上的時間來安排播放，讓快于這個參考時間的包等待，丟棄慢于這個參考時間的包。在基于時間戳的同步機制中，僅僅對不同步的數據進行處理是不完備的，還需要反饋機制，如基于Windows平臺的DirectShow就提供這樣一個反饋機制，它的質量控制(QualityControl)可以將播放的狀態反饋給源，讓源端加快或者放慢數據流的速度。
在多媒體文件采集，播放及對同步的要求都非常嚴格，如果從多媒體文件中分離出音視頻數據的數據不同步，音視頻的時間差則會越來越大，這是無法忍受的，所以在多媒體文件中，不但要求有同步機制，還要求有反饋機制。
發送端解決方法比較簡單，具體措施是在發送端先將一段時間內采集到音視頻數據打包。比如采集到一幀視頻圖像，將這幀圖像與采集這幀視頻的時間內采集到的視頻數據打成一個包，接收端接收到這個包之后解包分別播放就可以了。發送端解決的控制方法比較簡單，但是在高清要求清晰度比較高的情況下就不是很理想，清晰度高，意味著每個音視頻包數據量就大，能保證同步，卻難以保證連續。我們在同一個線程中按照先后順序發送PCM音頻和H.264視頻，測試結果表明這種方法確實存在連續問題。
接收端解決方案繞不開的問題是時間戳，接收端根據接收到的音視頻數據的時間戳安排播放。時間戳需要一個參考時間，而采集過程中視頻的時間是不定的，數字攝像頭采集圖像的幀率是一個平均值，不宜用來做參考時間，所以只能用音頻時間作為參考時間。
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