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數(shù)字電視的TS包和TS流的組成和功能

綜合考慮幾下幾個因素：

（1）包的長度不能過短，否則包頭開銷所占比例過大,，

導致傳輸效率下降

（2）包的長度不能過長,，否則在丟失同步的情況下恢復(fù)同步的

周期過長，導致較多的信息丟失

（3）其他環(huán)境相適配,，如糾錯編碼,，寬帶網(wǎng)等。

·    TS包按功能分為鏈接頭,，適配域,，凈荷。

·    鏈接頭的長度固定,，4個字節(jié)

·    適配域的長度從0字節(jié)到184字節(jié)可變,，可以沒有，也可以擴展到整個TS包

·    凈荷數(shù)據(jù)的長度從0字節(jié)到184字節(jié)可變,。

·    整個TS流是由許多長度為188字節(jié)的TS包周期性的排列而形成的,。

·    鏈接頭包含4個字節(jié)的內(nèi)容，主要負責TS包的同步,、各種ES流的表示,、TS包傳輸差錯的檢測和條件接收等功能。

·    （1）包同步

·    是包中的第一個字節(jié),，TS包以固定的8bit的同步字節(jié)開始,，所有的TS傳送包，同步字都是唯一的OX47,，用于建立發(fā)送端和接收端包的同步,。

·    （2）包差錯指示

·    用于從解碼器向分接器指示傳輸誤碼,。若這個比特被設(shè)置,，表示此TS包中所攜帶的凈荷信息有錯誤,，無法使用。

·    （3）凈荷單元起始指示

·    標志PES包頭以及包含節(jié)目特定信息的表（PMT,，PAT）的頭是否出現(xiàn)在該包中,，在失步后的重新同步中起著重要的作用。

·    （4）傳送優(yōu)先級

·    用于表示包中含有重要數(shù)據(jù),，應(yīng)予以優(yōu)先傳送,。

·    6）加擾控制

·    傳送信息通過加入擾碼來加密，各個基本碼流可以獨立進行加擾,。加擾控制字段說明TS包中的凈荷數(shù)據(jù)是否加擾,。如果加擾，標志出解擾的密匙,。

·    （5）包標識符PID

·    PID是識別TS包的重要參數(shù),，用來識別TS包所承載的數(shù)據(jù)。在TS碼流生成時,，每一類業(yè)務(wù)（視頻,，音頻，數(shù)據(jù)）的基本碼流均被賦予一個不同的識別號PID,，解碼器借助于PID判斷某一個TS包屬于哪一類業(yè)務(wù)的基本碼流,。

·    （7）適配域控制

·    標志TS包是否有適配域存在，如果存在,，在其內(nèi)部是否有凈荷存在,。

·    （8）循環(huán)計數(shù)器

·    用于對傳輸誤碼進行檢測。在發(fā)送端對所有的包都做0-15的循環(huán)計數(shù),，在接收終端,，如發(fā)現(xiàn)循環(huán)計數(shù)器的值有中斷，表明數(shù)據(jù)在傳輸中有丟失,。

·    適配域是一個可變長度的域,，它在TS包中是否存在，由適配域控制標識決定,。

·    功能：1,、同步和定時

·               2、隨機進入壓縮的碼流

·               3,、當?shù)毓?jié)目插入

·    在數(shù)字壓縮編碼系統(tǒng)中,，由于每個圖像的數(shù)據(jù)是不同的（圖像的編碼方法和復(fù)雜程度不同），這樣不可能從圖像數(shù)據(jù)的起始部分直接獲取定時信息,。

·    每隔一定的傳送時間,，在TS包適配域中傳送系統(tǒng)時鐘27MHz的一個采樣值給接收機，作為解碼器的時鐘基準信號,，稱為節(jié)目時鐘基準（PCR）,。PCR通常每隔100ms至少傳送一次,。

隨機進入壓縮的碼流

·    在視頻碼流中存在I幀，B幀,，P幀三種編碼幀類型,，只有I幀編碼數(shù)據(jù)可以獨立進行解碼。

·    在節(jié)目調(diào)諧或節(jié)目更換時需要隨時進入音頻或視頻,，隨機進入應(yīng)該是I幀,，在I幀前面的視頻序列的頭部應(yīng)該有一個隨機進入點。

·    隨機進入指標就是表明隨機進入點的位置,。

·    在電視廣播中,，常需要進行本地節(jié)目和廣告的插入，在MPEG-2傳送系統(tǒng)中,，使用TS包適配域中的一些標志來支持,。插入節(jié)目的PCR值與插入前節(jié)目的PCR值是不同的，因此通知解碼器,，要盡快與插入節(jié)目建立同步關(guān)系,。

·    節(jié)目插入點必然是隨機進入點，但并不是所有的隨機進入點都適合作為節(jié)目插入點,。

·    MPEG-2解碼器接收到MPEG-2 TS流時,，首先檢測包結(jié)構(gòu)，在TS流中查找同步字節(jié)：

·    總是OX47,，總位于TS包開始位置,，固定間隔為188字節(jié)。

·    同時滿足這兩個條件,，可以確定同步,。

·    如果出現(xiàn)一個字節(jié)為47hex(OX47)，解碼器將檢測這個字節(jié)前后n倍188字節(jié)的位置是否也是同步字節(jié),。

·    如果是,，則當前字節(jié)為同步字節(jié)；

·    否則,，當前字節(jié)只是碼流中偶爾出現(xiàn)的47hex,，不是同步字節(jié)。

·    接收端收到5個TS包之后開始同步,。

·    丟包3個之后解碼器即失步,。

·    TS包中凈荷所承載的信息包括以下3種：

·    1、視頻/音頻的PES包以及輔助數(shù)據(jù)

·    2,、描述單路節(jié)目復(fù)用信息的節(jié)目映射表（PMT）

·    3,、描述單路節(jié)目復(fù)用信息的節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT）

·     

·    1）系統(tǒng)復(fù)用時，對視頻和音頻的ES流進行打包,，形成視頻和音頻的PES流,，輔助數(shù)據(jù)不需要打成PES包.

·    （2）視頻和音頻的PES包以一幀編碼圖像為單位,，音頻PES包恒定長度，視頻PES包長度可變,。

·    （3）PES包的長度通常都是遠大于TS包的長度，一個PES包必須由整數(shù)個TS包來傳送,，TS包沒裝滿的填充字節(jié),。

·    （4）TS包長度固定，188字節(jié),，有效凈荷184字節(jié),。

·    PMT表包含了與單路節(jié)目復(fù)用有關(guān)的節(jié)目信息，典型的構(gòu)成包括1路視頻ES流,，2-5路音頻ES流,，1路或多路輔助數(shù)據(jù)。

·    進行TS流復(fù)用時,，各路ES流被分配了唯一的PID,ES流域被分配的PID值間的關(guān)系構(gòu)成了一張表,，稱為節(jié)目映射表PMT。

·    PMT完整描述了一路節(jié)目由哪些ES流組成,，他們的PID分別是什么,。

·    MPEG-2傳送層中，傳送PMT表的碼流稱為控制碼流,，和其他ES流一樣,，在TS包的凈荷中傳送，分配唯一的PID.

·    PAT包含了與多路節(jié)目復(fù)用有關(guān)的控制信息,。

·    PAT描述了系統(tǒng)級復(fù)用中傳送每路節(jié)目PMT的碼流的PID,。

·    PAT作為一個獨立的碼流，裝載在TS包的凈荷中傳送,，分配唯一的PID,。傳送PAT的碼流的PID值定義為固定的數(shù)值“0”。

·    若復(fù)用時遇到有不同碼流的PID值相同,，則在進行系統(tǒng)復(fù)用時進行修改,，修改必須同時記錄在PAT和PMT中。

·    允許單路數(shù)字電視節(jié)目可由其中某些節(jié)目流任意組合構(gòu)成,，節(jié)目可根據(jù)需要ES碼流進行增加或刪除,。

·    允許對多路節(jié)目進行靈活復(fù)用，若其中某些節(jié)目流發(fā)生變化,，只需要將PAT和PMT做相應(yīng)修改即可,。

·    能夠在TS級上提供本地節(jié)目插入和條件接收等對廣播界非常重要的功能。

·   

·    PAT

–  每個TS流一個,，每隔0.5秒重復(fù),。

–  描述TS流中有多少個節(jié)目,。

–  包含該表的TS包的PID為0，便于識別,。

–  PAT的payload中傳送特殊PID的列表,，每個PID對應(yīng)一個節(jié)目。

–  這些PID是描述每個獨立節(jié)目詳細信息的指針,。

–  PID指向PMT表,。

·    PMT

–  對應(yīng)TS包有特殊的PID和特殊的payload。

–  PMT的PID由PAT傳送,。

–  例如要接收節(jié)目3時,，先從PAT的payload中的所有PID列表中選出節(jié)目3的PID為1FF3_hex，然后查找包頭中PID=1FF3_hex的TS包,，就是節(jié)目3的PMT,。

–  PMT包含該節(jié)目中所有ES流（視頻、音頻或數(shù)據(jù)）的PID,。

·    一個節(jié)目可能有多個視頻和音頻流,，解碼器必須選擇2個PID，一個視頻流的PID（100_hex）,，一個音頻流的PID（200_hex）,。

·    此后解碼器只收集這些TS包，解復(fù)用,，重新組成PES包,，這些PES包再送到視頻或音頻解碼器。

·    傳輸過程中TS流的結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生改變,。解碼端機頂盒,，如DVB-S，必須連續(xù)檢測TS流瞬時結(jié)構(gòu),，讀出PAT和PMT,，做自適應(yīng)調(diào)整。

·     

·    PAT和PMT讀出以后,，用戶確定出一個節(jié)目的兩個PID：

·    待解碼視頻信號的PID（如100_hex）

·    待解碼音頻信號的PID（如200_hex）

·    解碼器只處理這兩個PID的TS包：

·    解復(fù)用過程中,，PID為100_hex的所有TS包集合成視頻PES包，送到視頻解碼器,。

·    同樣,，PID為200_hex的所有TS包重新集合成音頻PES包，送到音頻解碼器,。

如果ES流沒有加擾,，這時可以直接解碼。

·    對付費電視或許可證和地域限制等情況，ES流利用電子碼進行傳輸保護,。

–  ES流利用各種方法進行混擾,，接收端必須配有附加硬件并授權(quán)。

–  附加硬件必須有TS流中合適的解擾和授權(quán)數(shù)據(jù),。

–  因此TS流中傳送一個特殊的表CAT(conditionalaccess table)

·    CAT提供了TS流其他數(shù)據(jù)包的PID,，該數(shù)據(jù)包傳送了解擾所需信息：

–  ECM(entitlement control message)

·    用于傳送加擾碼

–  EMM(entitlement management message)

·    用于用戶管理

·    只有ES流本身可以加擾，TS包頭,、表格和adaptationfield不能加擾,。

·    解擾本身在MPEG解碼器以外的附加硬件設(shè)備進行，附加硬件與解擾方法相關(guān),，可以做成智能板卡通過CI(common interface)插入機頂盒。

·    在MPEG解碼器做進一步處理之前,，TS流在該硬件設(shè)備中循環(huán),。

·    ECM和EMM的信息，以及用戶的個人碼可以將碼流解擾,。

–  亮度信號采樣頻率13.5MHz,，色度信號6.75MHz。27MHz是采樣頻率的倍數(shù),，作為發(fā)送端MPEG編碼器所有處理過程的參考或基本頻率,。

–  編碼器中27MHz振蕩器作為系統(tǒng)時鐘(STC)的輸入。

–  STC是42bit計數(shù)器,，由27MHz時鐘計數(shù),，溢出后重新從0開始。

–  接收端也必須提供STC,，其27MHz振蕩器和42bit計數(shù)器必須與編碼器STC完全同步,。

MPEG碼流中需傳送參考信息——PCR(programclock reference)，即在固定時刻將最新的STC計數(shù)器值復(fù)制到TS流中

·    碼流中傳送的PCR值必須足夠多,，有最大間隔的限制,；而且要相對準確，沒有抖動,。MPEG標準規(guī)定：

–  每個節(jié)目PCR的最大間隔為40ms,。

–  PCR的抖動小于±500ns。

·    PCR如果出錯：

–  本來應(yīng)該顯示彩色圖像,，卻顯示出黑白圖像,。

–  TS流重復(fù)用時會出現(xiàn)抖動，因為TS包順序改變,，但其中PCR信息卻沒變,。經(jīng)常會有最大±30μs的PCR抖動，該問題許多機頂盒可以解決。

·    PCR信息在相應(yīng)節(jié)目TS包的adaptation field中傳送,，而TS包類型的準確信息可以從PMT中獲得,。

·    節(jié)目時鐘同步以后，視音頻編碼就可以鎖定系統(tǒng)時鐘進行了,。

·    歐洲DVB項目組和美國ATSC項目組都定義了數(shù)字視音頻節(jié)目傳輸?shù)母郊有畔?，以便簡化機頂盒操作，使其更加人性化：

–  在TS流中傳送節(jié)目名稱來分辨不同節(jié)目,；

·    MPEG-2為擴展留有空間,，在PSI、PMT和CAT之外,，TS流中還可以有private tables,，定義了用戶表的結(jié)構(gòu)以及如何將用戶表插入到TS流中。