数字电视的TS包和TS流的组成与功能

5.3数字电视的TS包和TS流的组成和功能•5.3.1TS包链接头•5.3.2TS包适配域•5.3.3TS包净荷•TS固定长度188字节，4字节包头和184字节净荷184bytepayload188bytes4byteTSheader13bitpacketidentifier=PID1bittransporterrorindicator1bytesyncbyte=47hex综合考虑几下几个因素：（1）包的长度不能过短，否则包头开销所占比例过大，导致传输效率下降（2）包的长度不能过长，否则在丢失同步的情况下恢复同步的周期过长，导致较多的信息丢失（3）其他环境相适配，如纠错编码，宽带网等。TS包组成•TS包按功能分为链接头，适配域，净荷。•链接头的长度固定，4个字节•适配域的长度从0字节到184字节可变，可以没有，也可以扩展到整个TS包•净荷数据的长度从0字节到184字节可变。•整个TS流是由许多长度为188字节的TS包周期性的排列而形成的。5.3.1TS包链接头•链接头包含4个字节的内容，主要负责TS包的同步、各种ES流的表示、TS包传输差错的检测和条件接收等功能。•（1）包同步•是包中的第一个字节，TS包以固定的8bit的同步字节开始，所有的TS传送包，同步字都是唯一的OX47，用于建立发送端和接收端包的同步。•（2）包差错指示•用于从解码器向分接器指示传输误码。若这个比特被设置，表示此TS包中所携带的净荷信息有错误，无法使用。•（3）净荷单元起始指示•标志PES包头以及包含节目特定信息的表（PMT，PAT）的头是否出现在该包中，在失步后的重新同步中起着重要的作用。•（4）传送优先级•用于表示包中含有重要数据，应予以优先传送。•（6）加扰控制•传送信息通过加入扰码来加密，各个基本码流可以独立进行加扰。加扰控制字段说明TS包中的净荷数据是否加扰。如果加扰，标志出解扰的密匙。•（5）包标识符PID•PID是识别TS包的重要参数，用来识别TS包所承载的数据。在TS码流生成时，每一类业务（视频，音频，数据）的基本码流均被赋予一个不同的识别号PID，解码器借助于PID判断某一个TS包属于哪一类业务的基本码流。•（7）适配域控制•标志TS包是否有适配域存在，如果存在，在其内部是否有净荷存在。•（8）循环计数器•用于对传输误码进行检测。在发送端对所有的包都做0-15的循环计数，在接收终端，如发现循环计数器的值有中断，表明数据在传输中有丢失。5.3.2TS包适配域•适配域是一个可变长度的域，它在TS包中是否存在，由适配域控制标识决定。•功能：1、同步和定时•2、随机进入压缩的码流•3、当地节目插入1、同步和定时•在数字压缩编码系统中，由于每个图像的数据是不同的（图像的编码方法和复杂程度不同），这样不可能从图像数据的起始部分直接获取定时信息。•每隔一定的传送时间，在TS包适配域中传送系统时钟27MHz的一个采样值给接收机，作为解码器的时钟基准信号，称为节目时钟基准（PCR）。PCR通常每隔100ms至少传送一次。2、随机进入压缩的码流•在视频码流中存在I帧，B帧，P帧三种编码帧类型，只有I帧编码数据可以独立进行解码。•在节目调谐或节目更换时需要随时进入音频或视频，随机进入应该是I帧，在I帧前面的视频序列的头部应该有一个随机进入点。•随机进入指标就是表明随机进入点的位置。3、当地节目插入•在电视广播中，常需要进行本地节目和广告的插入，在MPEG-2传送系统中，使用TS包适配域中的一些标志来支持。插入节目的PCR值与插入前节目的PCR值是不同的，因此通知解码器，要尽快与插入节目建立同步关系。•节目插入点必然是随机进入点，但并不是所有的随机进入点都适合作为节目插入点。接收端所需信息接收端所需信息BECDTS流同步(同步字节)读取当前节目结构（PAT,PMT）读取一个节目(PID)节目同步(PCR,DTS,PTS)读取一个加扰节目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FA•MPEG-2解码器接收到MPEG-2TS流时，首先检测包结构，在TS流中查找同步字节：–总是OX47，总位于TS包开始位置，固定间隔为188字节。–同时满足这两个条件，可以确定同步。–如果出现一个字节为47hex(OX47)，解码器将检测这个字节前后n倍188字节的位置是否也是同步字节。•如果是，则当前字节为同步字节；•否则，当前字节只是码流中偶尔出现的47hex，不是同步字节。•接收端收到5个TS包之后开始同步。•丢包3个之后解码器即失步。A、TS流同步5.3.3TS包净荷•TS包中净荷所承载的信息包括以下3种：•1、视频/音频的PES包以及辅助数据•2、描述单路节目复用信息的节目映射表（PMT）•3、描述单路节目复用信息的节目关联表（PAT）1、基本业务流的PES包•（1）系统复用时，对视频和音频的ES流进行打包，形成视频和音频的PES流，辅助数据不需要打成PES包.•（2）视频和音频的PES包以一帧编码图像为单位，音频PES包恒定长度，视频PES包长度可变。•（3）PES包的长度通常都是远大于TS包的长度，一个PES包必须由整数个TS包来传送，TS包没装满的填充字节。•（4）TS包长度固定，188字节，有效净荷184字节。2、节目映射表PMT•PMT表包含了与单路节目复用有关的节目信息，典型的构成包括1路视频ES流，2-5路音频ES流，1路或多路辅助数据。•进行TS流复用时，各路ES流被分配了唯一的PID,ES流域被分配的PID值间的关系构成了一张表，称为节目映射表PMT。•PMT完整描述了一路节目由哪些ES流组成，他们的PID分别是什么。•MPEG-2传送层中，传送PMT表的码流称为控制码流，和其他ES流一样，在TS包的净荷中传送，分配唯一的PID.3、节目关联表PAT•PAT包含了与多路节目复用有关的控制信息。•PAT描述了系统级复用中传送每路节目PMT的码流的PID。•PAT作为一个独立的码流，装载在TS包的净荷中传送，分配唯一的PID。传送PAT的码流的PID值定义为固定的数值“0”。•若复用时遇到有不同码流的PID值相同，则在进行系统复用时进行修改，修改必须同时记录在PAT和PMT中。4、TS码流结构特征•允许单路数字电视节目可由其中某些节目流任意组合构成，节目可根据需要ES码流进行增加或删除。•允许对多路节目进行灵活复用，若其中某些节目流发生变化，只需要将PAT和PMT做相应修改即可。•能够在TS级上提供本地节目插入和条件接收等对广播界非常重要的功能。接收端所需信息接收端所需信息AECDTS流同步(同步字节)读取当前节目结构（PAT,PMT）读取一个节目(PID)节目同步(PCR,DTS,PTS)读取一个加扰节目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FB•TS流中传送节目的数目和结构灵活多变，TS流中必须包含列表来描述TS流的瞬时结构。•这些列表称为PSI(programspecificinformation),是偶尔在payload中传输的表格，包括:–PAT(programassociationtable)–PMT(programmaptables)B、读取当前节目结构PAT和PMTPID1PID2PIDfromPATTSheaderPayloadofTSpacket……PointertovideoESPointertoaudioESPID1PID2PID3PID4…..PayloadofTSpacketTSheaderPID=0x00PointertoPMT1PointertoPMT2PointertoPMT3PointertoPMT4PAT=Programassociationtable1PIDentryperprogramPMT=Programmaptable1PIDentryperelementarystream•PAT–每个TS流一个，每隔0.5秒重复。–描述TS流中有多少个节目。–包含该表的TS包的PID为0，便于识别。–PAT的payload中传送特殊PID的列表，每个PID对应一个节目。–这些PID是描述每个独立节目详细信息的指针。–PID指向PMT表。PID1PID2PID3PID4…..PayloadofTSpacketTSheaderPID=0x00PointertoPMT1PointertoPMT2PointertoPMT3PointertoPMT4PAT=Programassociationtable1PIDentryperprogram•PMT–对应TS包有特殊的PID和特殊的payload。–PMT的PID由PAT传送。–例如要接收节目3时，先从PAT的payload中的所有PID列表中选出节目3的PID为1FF3hex，然后查找包头中PID=1FF3hex的TS包，就是节目3的PMT。–PMT包含该节目中所有ES流（视频、音频或数据）的PID。PID1PID2PIDfromPATTSheaderPayloadofTSpacket……PointertovideoESPointertoaudioESPMT=Programmaptable1PIDentryperelementarystream•一个节目可能有多个视频和音频流，解码器必须选择2个PID，一个视频流的PID（100hex），一个音频流的PID（200hex）。•此后解码器只收集这些TS包，解复用，重新组成PES包，这些PES包再送到视频或音频解码器。•传输过程中TS流的结构也可能发生改变。解码端机顶盒，如DVB-S，必须连续检测TS流瞬时结构，读出PAT和PMT，做自适应调整。接收端所需信息接收端所需信息AEBDTS流同步(同步字节)读取当前节目结构（PAT,PMT）读取一个节目(PID)节目同步(PCR,DTS,PTS)读取一个加扰节目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FC•PAT和PMT读出以后，用户确定出一个节目的两个PID：–待解码视频信号的PID（如100hex）–待解码音频信号的PID（如200hex）•解码器只处理这两个PID的TS包：–解复用过程中，PID为100hex的所有TS包集合成视频PES包，送到视频解码器。–同样，PID为200hex的所有TS包重新集合成音频PES包，送到音频解码器。–如果ES流没有加扰，这时可以直接解码。C、读取一个节目图3.14通过视频和音频PID访问节目VideoPID=0x100AudioPID=0x200MPEG-2TS接收端所需信息接收端所需信息AEBCTS流同步(同步字节)读取当前节目结构（PAT,PMT）读取一个节目(PID)节目同步(PCR,DTS,PTS)读取一个加扰节目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FD•对付费电视或许可证和地域限制等情况，ES流利用电子码进行传输保护。–ES流利用各种方法进行混扰，接收端必须配有附加硬件并授权。–附加硬件必须有TS流中合适的解扰和授权数据。–因此TS流中传送一个特殊的表CAT(conditionalaccesstable)•CAT提供了TS流其他数据包的PID，该数据包传送了解扰所需信息：–ECM(entitlementcontrolmessage)•用于传送加扰码–EMM(entitlementmanagementmessage)•用于用户管理D、读取一个加扰节目图3.15CATCAT(PID=1)PIDPIDECMEntitlementcontrolmessagesEMMEntitlementManagementmessagesKeycodesAllocationrights•只有ES流本身可以加扰，TS包头、表格和adaptationfield不能加扰。•解扰本身在MPEG解码器以外的附加硬件设备进行，附加硬件与解扰方法相关，可以做成智能板卡通过CI(commoninterface)插入机顶盒。•在MPEG解码器做进一步处理之前，TS流在该硬件设备中循环。•ECM和EMM的信息，以及用户的个人