MPEG2码流结构分析

TS码流结构分析目录一数字电视与DVB系统二MPEG-2&MPEG-2system三TS流、包结构以及同步四PSI/SI表格信息五TS流参数监测一、数字电视与DVB系统1、什么是数字电视中的“数字”概念？※该“数字”概念的基本解释：数字信号（对应于模拟信号）数字信号是指所取的数值是离散的，在时间轴上是不连续的。二进制码是应用的最广泛的一种数字信号，数字电视中使用到的数字信号就是采用的二进制码流。一连串二进制码构成数字电视信号：……101001110010101……..※该“数字”概念的作用范畴：数字电视中的“数字”概念是指电视信号的前期处理、传输、发射和接收过程中使用的是数字信号。而我们看到的数字电视里面的实际画面和声音仍然是模拟的，它是数字电视接收端（机顶盒）将接收到的数字信号经过D/A转换后得到的。一、数字电视与DVB系统100KCIF图像带宽：8Mbps100KCIF图像100KCIF图像…………100KCIF图像未经压缩的数字图像数据的传输传输速率：(8M/8bit)/100K=10(帧/s)信源编码压缩后的数字图像数据的传输100KCIF图像100KCIF图像…10KCIF图像10KCIF图像…带宽:8Mbps传输速率：(8M/8bit)/10K=100(帧/s)信源编码：提高有限带宽的利用率※预测编码※统计编码※JPEG编码※MPEG编码※……..2、数字电视为什么采用信源编码和信道编码？信道编码:提高传输可靠性由于数字信号具有很复杂的频率成分，频率特性也很不相同，直接传输会产生误码，降低可靠性。信道编码就是针对这种情况而提出的。信道编码的目的是使传输的图像信号适应传输信道对频率特性的要求，抑制信道噪声对信号的干扰。※伪随机序列进行扰码※奇偶校验码※卷积交织码※里德-所罗门码※……..一、数字电视原理与DVB系统3、什么是DVB系统（DigitalVideoBroadcastingsystem）？DVB，“数字视频广播”（DigitalVideoBroadcasting）的缩写,是一种国际承认的数字电视标准。该标准是由欧洲电信标准化组织（ETSI）、欧洲电子标准化组织（CENELEC）和欧洲广播联盟（EBU）联合组成的“联合专家组”（JointTechnicalCommittee,JTC）发起的。我国使用的数字电视标准采用的就是DVB标准。数字视频广播（DVB）系统的传输方式可以分为DVB-S系统（卫星广播）、DVB-C系统（有线电视）、DVB-T系统（地面数字视频广播），DVB系统主要完成数字电视信号的广播与传输。一、数字电视原理与DVB系统DVB系统要求主要有：※信源编码采用MPEG-2标准（即音视频压缩采用MPEG-2标准）※信道编码中采用统一的加扰系统※信道编码中采用统一的里德-所罗门前向纠错系统※……..DVB系统的核心技术是采用MPEG-2技术进行视频、音频的编码，使用统一的MPEG-2传输流（TS流）。二、MPEG-2&MPEG-2system1、什么是MPEG、MPEG-2、MPEG-2system？MPEG是动态图像专家组（MovingPictureExpertsGroup）的简称,通常可以将MPEG理解为一种视频压缩编码技术标准。该编码压缩属于有损压缩，最大压缩比为200：1。MPEG标准目前一共有五个：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21。DVB中采用的的标准是MPEG-2标准。MPEG-2标准是MPEG和ISO组织设计的一个数字视频压缩规范,主要用于DVD和DVB上。其设计目标是高级工业标准的图象质量以及更高的传输率。该标准包括编号为13818-1系统部分、编号为13818-2的视频部分、编号为13818-3的音频部分及编号为13818-4的符合性测试部分。二、MPEG-2&MPEG-2systemMPEG-2system（编号13818-1）是MPEG-2标准的其中一部分，该部分描述了多个视频，音频和数据多种基本流（ES）合成传输流（TS）和节目流（PS）的方式。就通俗的理解，MPEG-2system的主要功能是提供了将多种基本码流规范成一种单一的便于传输的码流的技术标准。MPEG-2system主要的任务有：1）规定以包方式传输数据的协议（最终形成的TS流或者PS流是由TS包或PS包组成的）；2）为收发两端数据流同步创造条件（PCR、PTS、DTS）；3）确定将多个数据流合并和分离（即复用和解复用）的原则；4）提供一种进行加密数据传输的可能性。ES流（也就是基本流）其实就是经过音视频编码器编码后的音视频数据流TS流和PS流是经MPEG-2系统处理后最终用于传输和存储的两种码流标准这三个时间参数都是编码端加入的：PCR是节目时钟参考，用于解码端的系统时钟重建；DTS是解码时间标签，用于规定解码端何时对携带该标签的数据流进行解码；PTS是显示时间标签，用于规定解码端何时将携带该标签的数据流进行显示；二、MPEG-2&MPEG-2systemMPEG-2视频编码器MPEG-2音频编码器原始视频原始音频数据复用器解复用器MPEG-2视频解码器MPEG-2音频解码器还原视频还原音频数据数字通道编码端解码端时钟&控制时钟&控制下图是系统将多个基本流规范成单一数据流的一个复用与解复用流程：单一的TS流或者PS流二、MPEG-2&MPEG-2system下图是在MPEG-2系统中编码端实现单一码流的详细过程：视频编码器视频PESPS复用器PS包PS包TS包PS包TS包...PES打包器音频编码器PES打包器音频PESTS复用器TS包节目流（PS）传输流（TS）ESES...第一次打包第二次打包PS流主要用于相对无错的环境下的传输与存储，如DVDTS流主要用于相对有错的环境下的传输与存储，如DVB二、MPEG-2&MPEG-2systemES流（ElementaryStream）由三部分组成：※经MPEG-2视频编码器编码后的图像数据流；※经MPEG-2音频编码器编码后的声音数据流；※其他编码数据流；PES流（PacketizedElementaryStream）：PES流是ES流经过PES打包器处理后形成的数据流，在这个过程中完成了将ES流分组、打包、加入包头信息等操作（对ES流的第一次打包）。PES流的基本单位是PES包。I1P4B2B3视频ES流视频PES流......2、什么是ES流、PES流、PS流以及TS流？I1P4B2B3二、MPEG-2&MPEG-2systemPES包视频编码器视频PES流PES包PES包PES包PES打包器音频编码器PES打包器音频PES流PES包PES包PES包头StreamID,TimeStamps,等视频数据,音频数据或者其他数据包头有效载荷区PES包PES包二、MPEG-2&MPEG-2system二、MPEG-2&MPEG-2systemPS流（ProgramStream）和TS流（TransportStream）：※PS流和TS流是MPEG-2系统规范的两种标准码流。※PS流用于相对无错环境下的传输与存储(如DVD中)，其基本单位是PS包，长度可变。※TS流用于相对有错环境下的传输与存储（如DVB中），其基本单位是TS包，长度固定188字节。二、MPEG-2&MPEG-2systemPS流（ProgramStream）组成：VideoVideoAudioVideoPES包头VideoVideoPS包头PES包PS包※PS流由PS包组成，而一个PS包又由若干个PES包组成（到这里，ES经过了两层的封装）。※PS包的包头中包含了同步信息与时钟恢复信息。※一个PS包最多可包含具有同一时钟基准的16个视频PES包和32个音频PES包。二、MPEG-2&MPEG-2systemTS流（TransportStream）组成：※TS流由定长的TS包组成（188字节），而TS包是对PES包的一个重新封装（到这里，ES经过了两层的封装）。※PES包的包头信息依然存在于TS包中。PES包头PES包填充数据PES流TS流TS包头TS包二、MPEG-2&MPEG-2system通过前面的介绍，对MPEG-2系统主要功能有了一定的了解。如图所示，该图详细的描述了MPEG-2系统如何将最原始的数字音视频信号经过一系列的处理，最终形成DVB系统中使用的TS流的过程：MPEG-2TS流视频信号音频信号视频编码（MPEG-2）音频编码（MPEG-2）数据信息PSIPES打包器PES打包器PES打包器ESESESTS复用器PESPESPES加入PTS、DTS加入PCR信道编码27MHzSTC-1三、TS流、包结构以及同步TS流单一性：TS流的基本组成单位是长度为188字节的TS包。TS流混合性：TS流由多种数据组合而成，一个TS包中的数据可以是视频数据，音频数据，填充数据，PSI/SI表格数据…….（唯一的PID对应）。1、TS流：可以将TS流理解为一种单一码流、混合码流：视频数据音频数据填充数据表格信息视频数据填充数据表格信息……………………截取某段TS流PID=45PID=45PID=78PID=69PID=0PID=69PID=0三、TS流、包结构以及同步TS包头TS包包同步、包ID，等PCR等视频,音频or其他数据包头(4字节)有效载荷区(最高184字节)自适应区(188字节)TS包结构分析：TS包由包头、有效载荷区组成（有些包中还包括自适应区）。2、这是TS包结构PID，解码端通过该标号确定该TS包中的数据属于那种类型？同步字节0x47，用于检测码流是否同步PCR，解码端通过该时间参数进行解码端的时钟重建三、TS流、包结构以及同步Table2-3--ITU-TRec.H.222.0|ISO/IEC13818transportpacketSyntaxNo.ofbitsMnemonictransport_packet(){sync_byte8bslbftransport_error_indicator1bslbfpayload_unit_start_indicator1bslbftransport_priority1bslbfPID13uimsbftransport_scrambling_control2bslbfadaptation_field_control2bslbfcontinuity_counter4uimsbfif(adaptation_field_control=='10'||adaptation_field_control=='11'){adaptation_field()}if(adaptation_field_control=='01'||adaptation_field_control=='11'){for(i=0;iN;i++){data_byte8bslbf}}}TS包必有成分自适应区：包含PCR等信息有效载荷区：三、TS流、包结构以及同步PID，解码端通过该标号确定该TS包中的数据属于那种类型？PCR，解码端通过该时间标记进行解码端的时钟重建三、TS流、包结构以及同步截取某TS包的包头内容进行分析说明：※Header:sync_byte(1B)：0x47transport_error_indicator(1b)：0payload_unit_start_indicator(1b)：1该字段置1表示携带的是PSI或PES第一个包transport_priority(1b)：0PID(13b)：0000001000100（0x44），假设该ID携带的是节目1的视频PESTransport_scrambling_control(2b)：00，表明该TS包中有效数据未经加扰处理Adaptation_field_control(2b)：11，标识既有adaptation_field又有payloadContinuity_counter(4b):0000，表示该计数器为0，PID相同的包的计数因该是连续的※Adaptat