PCR, DTS, PTS (MPEG 시간정보)

참조 : http://soominho.tistory.com/216

1. PCR (Program Clock Reference)

    TS stream에서 프로그램에 대한 상대적인 시간 기준값을 나타내고 식 (1)과 같이 계산 할 수 있다.

PCR_base(i) = ( ( system_clock_frequency x t(i) ) DIV300 ) % 2^33          PCR_ext(i) = ( ( system_clock_frequency x t(i) ) DIV1 ) % 300                                                                        식 (1)          PCR(i) = PCR_base(i) x 300 + PCR_ext(i)          여기서 i는 i번째 byte를 의미하고 t(i)는 i번째 byte가 T-STD에 입력되는 시간을 나타낸다.          system_clock_frequency는 27Mhz이고                         27Mhz - 810hz ≤ system_clock_frequency ≤ 27Mhz + 810hz                        system_clock_frequency의 시간변화율 ≤ 75 x 10^-3hz/sec          이라는 제한을 갖는다.

식 (1)에서 알 수 있듯이 PCR_base는 90Khz 단위로 33bit로 표현되고 PCR_ext는 27Mhz단위로 9bit로 표현된다. 이런 이유로 TS header의 adaptation field나 

PES header에 시간 정보는 42 (33 + 9)bit를 이용하여 표현하도록 되어 있다. 

    PCR값은 인코더의 system clock으로부터 만들어지게 된다. i번째 byte가 인코더로부터 생성되어 TS stream으로 만들어지는 과정에서 i번째 byte가 만들어진 

시점의 PCR 값이 생성되는 것이다. 디코더에서는 이 PCR 값을 수신하여 현재 디코딩 하려는 프로그램의 기준 시간값으로 설정하고 뒤에서 설명할 DTS, PTS 시간을

이 PCR값과 비교하여 디코딩을 하고 재생을 하게 된다.

2. DTS (Decoding time Stamp)

    DTS는 STD에서 ES가 디코딩 되어야 하는 시점을 나타내는 값으로 system_clock_frequency의 1/300 (90Khz)단위로 표현이 된다. 식 (2)는 DTS를 계산하는 방법을

보여준다.

DTS(j) = ( ( system_clock_frequency x tdn(j) ) DIV300 ) % 2^33                                                                    식 (2)          여기서 tdn(j)는 n번째 ES의 j번째 access unit이 디코딩 되어야 할 시간을 나타낸다.

         

예를 들어 앞서 설명한 PCR값이 10000이고 DTS(j)값이 20000이라면 디코더는 PCR이 20000이 될때까지 10000만큼 디코딩을 delay 시켜야 한다. 즉 디코더는 j번째 byte를 

수신한 뒤 10000 x 300 / system_clock_frequency (약 111 μsec)만큼의 절대 시간을 기다리고 나서야 디코딩을 할 수 있다는 것이다. 여기서 또 생각해야 하는 부분은 delay가

발생함으로서 생기는 stream buffering 문제이다. 만약 1Mbps의 전송속도를 갖는 환경에서 앞의 예를 이어서 설명을 한다면 111 μsec동안 약 

         111000 (1Mbit x 111 μsec) bit를 더 수신하게 된다.

이정도의 스트림을 디코더에서 저장, 관리 할 수 있어야 한다는 얘기가 된다. Delay가 길어지면 길어질 수록 관리해야 하는 buffer의 크기는 커질 수밖에 없다. 그리고 DTS를

계산하는 식은 정확히 떨어지는 연산이 아니기 때문에 어느 정도의 오차 (300 / system_clock_frequency)도 고려를 해야한다. 이 부분이 잘못 구현되면 buffer의 overflow나 

underflow가 발생하여 시스템을 불안정하게 만들 수도 있다.

3. PTS (Presentation Time Stamp)

    PTS는 디코딩 된 access unit이 재생되어져야 하는 시점을 나타내는 값으로 식 (3)과 같이 계산된다.

PTS(j) = ( ( system_clock_frequency x tpn(j) ) DIV300 ) %2^33                                                                     식 (3)

    PTS도 DTS와 마찬가지로 PCR을 reference로 사용하여 PTS(j) 시간에 재생을 하게 된다. B_picture가 포함되어 있는 비디오의 경우 I_picture와 P_picture는 디코딩 되야 하는

시각과 재생되어져야 하는 시각이 다르기 때문에 PTS와 DTS 정보 모두를 전송하게 되고 B_picture의 경우는 디코딩과 동시에 재생이 되어야 하기 때문에 PTS와 DTS값이 동일하다.

이 경우에는 DTS정보는 생략하고 PTS값을 전송하고 이 값을 DTS값으로 같이 사용하여 디코딩 시점을 결정하게 된다.

    PTS와 DTS는 모두 최대 0.7sec 이내 (PCR은 0.1sec) 에 적어도 한번씩은 정보를 보내도록 되어 있기 때문에 모든 picture에 들어가지는 않을 수도 있다. 시간 정보가 없는 

경우는 디코더에서 자체적으로 시간을 interpolation하여 사용하게 된다.