数字电视基础理论要点

数字电视基础理论四川省广播电视网络公司技术部前言数字电视本质上是将传统模拟电视信号经过取样、量化和编码转化成二进制形式的数字电视信号，或者是利用数字摄像机、数字录像机、数字摄录机等设备直接产生数字电视信号，然后进行一系列针对数字信号的处理、传输、存储和记录，然后实施发送、广播，供观众接收、播放的视听系统。严格意义上的数字电视系统是从节目摄制、节目编辑、节目制作、信号发射、信号传输，信号接收到节目显示完全数字化的电视系统。目前，国际电信联盟（ITU）已经批准的数字电视广播标准体系有三种：一、以美国为首的ATSC数字电视标准，二、以欧洲为中心的DVB数字电视广播标准，该标准与ATSC标准不同，是以SDTV为起点，音频、视频编码和系统复用均采用MPEG-2标准，目前，该组织已经分别制订了数字电视卫星广播标准DVB-S（采用QPSK调制）、数字电视有线广播标准DVB-C（采用QAM调制）、数字电视地面广播标准DVB-T（采用COFDM调制方式）；三、日本NHK推出的ISDB标准。其中，又以DVB标准最为世界各国接收并广泛采用。•近年来，数字视频广播在我国得到了飞速发展。中央及各地方省台的卫星电视节目普遍采用了数字传输，我国数字电视广播实际已采用DVB标准。主要内容•一、数字电视系统•二、TS流的整体结构•三、具体实例主要内容•一、数字电视系统•二、TS流的整体结构•三、具体实例一、数字电视系统•一个完整的数字电视系统同模拟电视广播系统一样，也是由节目源、广播和接收三大环节组成，具体结构展开如图•川网分前端系统图•实际上我们也可以将数字电视系统分为码流处理、信道调谐、终端接收三部分。主要内容•一、数字电视系统•二、TS流的整体结构•三、具体实例二、TS流的整体结构2.1什么是TS前面我们讲到DVB标准的音频、视频编码和系统复用均采用MPEG-2标准，下面我们来简单介绍MPEG-2一些基本名词。ESMPEG-2压缩编码得到的数据流ES基本流，这个数据流是很大的，并且只是IPB的这些帧信息，然后加入一些同步信息，打包成长度可变得数据包PES，原来是流的格式，现在成了数据包的分割形式了。同时要注意的是，ES是只包含一种内容的数据流，如只含视频，或只含音频等，打包之后的pes也是只含一种性质的es,如只含视频ES的PES,只含音频ES的PES等。PES它由包头+包数据格式形成。包头含包长，标示PTS/DTS等，包数据最长为65535Byte.加入了PTS/DTS,可以有效解决音视频同步问题，和缓冲器溢出问题。各种不同的PES，进入复用器，就可以产生两种不同的数据流，节目流和传输流PS/TS。PS与TS•PS将具有共同时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一的数据流称为节目流（ProgramStream），所以无论怎么复用，这都是一个节目的信息，不会有多个节目。PS利用系统基准时钟SCR来传递同步信息。PS的形成分两步完成：其一是将视频ES、音频ES、其他ES分别打包成视频PES包、音频PES包、其他PES包：使每个PES包内只能存在1种性质的ES；每个PES包的第一个AU的包头可包含PTS和DTS；每个PES包的包头都有用于区别不同性质ES的数据流识别码。•TS将具有共同时间基准或具有独立时间基准的一个或多个PES组合而成的单一的数据流称为传输流（TransportStream）.可见ts可以是不同节目的复用。TS流的组成过程是将原始的视频和音频信息按照适当的尺寸划分为ES流，之后对ES包附加信息形成PES包，再按照一定的规则，将SI和PSI信息或者PES包附加上系统层控制信息而成为TS包，从而组成完整的TS流。TS包有2种尺寸188B或者204B，后者加入了循环校验信息。2.2TS流系统层结构TS流系统层由有效负载和系统层信息构成。TS流系统层信息就是在PES包组成TS流的过程中，为了使码流适合于信道传输和接收端恢复数据而添加的TS包头和其他相关控制信息。系统层信息可以分为3类，即TS包头信息、SI信息、PSI信息。TS包头信息包头是TS包的标识部分，以0X47标志一个TS包的开始，共4B，包含了与当前TS包相关的其他信息。其中比较重要的有PID信息。PSI信息：节目特定信息，PSI数据提供了使能够接收机自动配置的信息，用于对复用流中的不同节目流进行解复用和解码SI信息：业务信息，为用户提供有关业务和事件的识别信息。包头是TS包的标识部分，以0X47标志一个TS包的开始，共4B，包含了与当前TS包相关的其他信息。其中比较重要的有PID。adaption-field-control，continuity-counter等信息，PID标识了当前TS包携带的数据内容(有效数据、SI或PSI信息)，adaption-field-control表示当前包携带调整字段和有效负载的情况(共2位，第一位表示有无调整字段，第二位表示有无有效负载)，continuity-counter是具有同一PID值的TS包之间的连续计数值。从系统层的角度来看，TS包的结构一般有以下几种：有调整字段又有有效负载，只有调整字段没有有效负载，只有有效负载没有调整字段。这里所说的有效负载指的是原来PES包所包含的信息，PES包被分段后用来组成TS包，携带有SI和PSI信息的数据包不含有效负载。2.3基础定义•业务群bouquet：同一实体在市场中提供的业务集合。•组件（基本流）Component(ElementaryStream)：共同构成事件的一个或多个实体。例如：视频、音频、图文。•条件接收系统ConditionalAccess(CA)system：可以控制用户接收业务、节目和事件的系统。•传送系统deliverysystem：传送一路或多路复用流的物理媒体。例如：通讯卫星、同轴宽带电缆、光纤、•授权管理信息EntitlementManagementMessages(EMM):提供特定的条件接收信息，规定了解码器的授权级别或业务的授权级别。可以为单个解码器寻址，也可能为解码器组寻址。•事件event:一组给定了起始时间和结束时间、属于同一业务的基本广播数据流。例如：一场足球比赛的半场、新闻快报或娱乐表演的第一部分。•复用流multiplex:将一路或多路业务的所有数据合成一路物理通道内的一个码流。•原始网络标识符original-network-id:一个网络的唯一标识符。•业务service:在广播者的控制下，可以按照时间表分步广播的一系列节目。•业务标识符service-id:在传输流中，业务信息的唯一标识。•业务信息ServiceInformation:用于描述传送系统、内容和广播数据流的计划/时间表等的数据。它包括MPEG-2的PSI信息及独立定义的扩展部分。•传输流Transportstream(TS):传输流是由GB/T17975.1-2000定义的数据结构，是数字视频广播标准的基础。•传输流标识符transport-stream-id:一个原始网络中的传输流的唯一标识。关键词：service-id.ts-id.Bouquet-id地面卫星有线业务2转发器2通道1业务1业务3业务S业务1业务2业务S转发器T转发器1通道2通道C通道1通道2通道C业务1业务2业务S视频音频1音频2数据业务复用流网络组件业务群数字广播、业务传送模式2.4PSI/SI信息业务信GB/T17975.1-2000中的业务信息被称为节目特定信息（PSI）。PSI数据提供了使能够接收机自动配置的信息，用于对复用流中的不同节目流进行解复用和解码。PSI信息由四种类型表组成。每类表按段传输。1）节目关联表(PAT)：针对复用的每一路业务，PAT提供了相应的节目映射表（PMT）的位置（传输流（TS）包的包标识符（PID）的值），同时还提供网络信息表（NIT）的位置。2）条件接收表(CAT)：条件接收表提供了在复用流中条件接收系统的有关信息。这些信息属于专用数据，并依赖于条件接收系统。当有EMM时，它还包括了EMM流的位置。3）节目映射表(PMT)：节目映射表标识并指示了组成每路业务的流的位置，及每路业务的节目时钟参考（PCR）字段的位置。4）网络信息表(NIT):本标准定义的NIT表的位置符合GB/T17975.1-2000规范，但数据格式已超出了GB/T17975.1-2000的范围，这是为了提供更多的有关物理网络的信息。2.5SI信息除了PSI信息，还需要为用户提供有关业务和事件的识别信息。PSI中的PAT、CAT、PMT只提供了它所在的复用流（现行符复用流）的信息，业务信息（SI）还提供了其他复用流中的业务和事件信息。这些数据由以下九个表构成：1）业务群关联表(BAT)：业务群关联表提供了业务群相关的信息，给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。2）业务描述表(SDT)：业务描述表包含了描述系统中业务的数据，例如业务名称、业务提供者等。3）事件信息表(EIT)：事件信息表包含了与事件或节目相关的数据，例如事件名称、起始时间、持续时间等。不同的描述符用于不同类型的事件信息的传输，例如不同的业务类型。4）运行状态表(RST)：运行状态表给出了事件的状态（运行/非运行）。运行状态表更新这些信息，允许自动适时切换事件。5）时间和日期表(TDT)：时间和日期表给出了与当前的时间和日期相关的信息。由于这些信息频繁更新，所以需要使用一个单独的表。6）时间偏移表(TOT)：时间偏移表给出了与当前的时间、日期和本地时间偏移相关的信息。由于时间信息频繁更新，所以需要使用一个单独的表。7）选择信息表(SIT)：选择信息表仅用于码流片段（例如，记录的一段码流）中，它包含了描述该码流片段的业务信息的概要数据。8）间断信息表(DIT)：间断信息表仅用于码流片段（例如，记录的一段码流）中，它将插入到码流片段业务信息间断的地方。当应用这些标识符时，允许灵活地组织这些表，并允许将来兼容性扩展。小结MPEG-2系统中的节目特定信息（PSI）只规定了解码所需的最基本的信息。为了适应实际应用和业务发展的需求，需要中文业务信息（SI）数据来帮助用户从码流中选择业务和/或事件的信息，使综合接收解码器（IRD）能自动设置可供选择的业务。主要内容•一、数字电视系统•二、TS流的整体结构•三、具体实例三、具体实例•下面我们根据实际码流情况来总结以上讲的内容。针对复用的每一路业务，PAT提供了相应的节目映射表（PMT）的位置（传输流（TS）包的包标识符（PID）的值），同时还提供网络信息表（NIT）的位置。在标准里面PATPID值为0x0条件接收表提供了在复用流中条件接收系统的有关信息。这些信息属于专用数据，并依赖于条件接收系统。当有EMM时，它还包括了EMM流的位置。在标准里面CATPID值为0x1节目映射表标识并指示了组成每路业务的流的位置，及每路业务的节目时钟参考（PCR）字段的位置。如果是加密节目则还指示了每套节目的ECM字段的位置，在省网的节目中ECM描述字段在每路节目的component下业务群关联表提供了业务群相关的信息，给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。在标准里面BATPID值为0x11NDS的一些私有描述，包括每个业务在列表的位置，selectnumber，音量均衡业务描述表包含了描述系统中业务的数据，例如业务名称、业务提供者等。在标准里面SDTPID值为0x11事件信息表包含了与事件或节目相关的数据，例如事件名称、起始时间、持续时间等。不同的描述符用于不同类型的事件信息的传输，例如不同的业务类型。在标准里面EITPID值为0x12Table_id=0x4e表示了当前流的EIT/PFTable_id=0x4f表示了其他流的EIT/PFTable_id=0x50表示了当前流下个时间段的EPG信息Table_id=0x60表示了其他流下个时间段的EPG信息频道信息表提供更多的有关物理网络的信息，包括每个TS流的频点、调制方式、符号率等信息。在标准里面NITPID值为0x10•谢谢