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1、数字电视码流基础,数字电视码流都是以二进制信号的形式来表示的，因此他和其他的数字信号并没有什么明显的不同，在传输的时候，完全可以把它当作普通的数据来处理，也可以当作普通的文件来存储，并且可以方便地采用计算机来进行处理。,MPEG-2中的码流 MPEG-2的结构可分为压缩层和系统层。一路节目的视频、 音频及其它辅助数据经过数字化后，通过压缩层完成信源压缩编码， 分别形成视频的基本流ES (Elementary Stream)、音频的基本流和其它辅助数据的基本流。 紧接着， 系统层将不同的基本流分别加包头打包（分组）为PES(Packetized ES， 打包基本流)包。 PES又称为分组基本码流
2、。 然后，多个PES被复接成一个节目码流(PS)和一个传输码流(TS),数字电视码流的多个层次：ES：基本码流PES： 打包的基本码流PS : 节目流TS：传输流,MPEG-2中的码流层次,视频ES1,音频ES1,数据流1,视频ES2,音频ES2,数据流2,打包,打包,打包,打包,视频PES1,音频PES1,视频PES2,音频PES2,节目复用,PS流1,传输复用,TS流,基本码流视频信号压缩到1Mbit/s(MPEG-1)和26Mbit/s(MPEG-2)音频信号压缩到100400kbit/s压缩后的视音频信号称作ES(elementary stream)流，包括： 视频流 音频流 数据流任
3、何类型的压缩或未压缩数据 一路节目的视频、 音频及其它辅助数据经过数字化后，通过压缩层完成信源压缩编码， 分别形成视频的基本流ES (Elementary Stream)、音频的基本流和其它辅助数据的基本流。,基本码流是由编码器输出的原始基础码流，它只含有解码器所必需的、并与原始图象或原始音频相接近的信息。ES的结构和内容根据各种数据的编码格式而不同,PES流压缩后所有ES流被打成不同长度的包，叫做PES(packetized elementary streams)。根据不同时刻视音频内容的不同，压缩比也时刻变化，就需要有不同长度的数据包。每个视频包有一个或几个压缩视频帧每个音频包有一个或多个
4、压缩音频信号段,所有ES流首先被打包成不同长度的PES包，通常为64kbytes。开头为6byte的PES头：前3个byte是起始码前缀00 00 01，用于表明一个PES包的开始。第4个byte是起始码标志，说明起始码种类，表明payload中是视频、音频还是数据流。后两个byte是包长度，说明后面还有多少字节。如果长度为0，表示PES包大于64kbytes。然后是可选PES头最后是实际传送ES流的净负荷数据(payload),可选PES头：PES头的可选扩展，根据当前传送ES流的要求设置。由12个比特的11个标志来控制可选PES头中包含哪些字段，其中有PTS(presentation ti
5、me stamps)和DTS(decoding time stamps)，这对视/音频同步非常重要。最后可能有填充字节。,例：解码器输入的图像帧次序为I1P4B2B3P7B5B6I10B8B9 编码前视频帧次序I1B2B3P4B5B6P7B8B9I10 PTS/DTS标志表明对确定事件或确定信息解码的专用时标的存在，依靠专用时标解码器，可知道该确定事件或确定信息开始解码或显示的时刻。,由于MPEG 只定义了传输流，而没有对编码器作出规定，设计者可以选择构建一个将基本码流转换为传输流的多路复用器。在这种情况下，PES包就不再以可识别的形式存在，而是以逻辑形式存在于传输流的有效载荷中。,节目码流
6、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（Program Stream）。,I、B、P帧经过压缩编码后，各帧有不同的字节数；输入输出顺序可能不一致（如输入解码器的压缩编码图像的帧顺序为I1P4B2B3P7B5B6I10B8B9 ，则其中的P4、I10帧，需要经过重新排序缓存器延迟后，才能重建编码输入图像的帧顺序I1B2B3P4B5B6P7B8B9I10；）视频ES与音频ES是以前后不同的视频与音频的比例交错传送的。 以上3条均不利于视音频同步。所以，为解决同步问题，提出在统一系统时钟（SSTC-Single System Time Clock）条件下，在PS
7、包头插入时间标志SCR的方法。,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。这一切，使解复用和不同ES之间同步重放成为可能。 其二是通过PS复用器将PES包复用成PS包，即将每个PES包再细分为更小的PS包。PS包头含有从数字存储媒介（DSM-Digital storage Medium）进入系统解码器各个字节的解码专用时标，即预定到达时间表，它是时钟调整和缓存器管理的参数。,
8、PS包长度比较长且可变，适用于无误码环境，适合于节目信息的软件处理及交互多媒体应用。但是，PS包越长，同步越困难；在丢包时数据的重新组成，也越困难。因此PS用于存储（磁盘、磁带等）、演播室CD-I、MPEG-1数据流。,传输流 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（Transport Stream）。 传输流是许多种PES包的多路复用。,header包含了对包传输过程非常重要的信息：同步字节:固定值47hex，在TS流中的间隔也固定。码流中其他位置也 可能出现47hex，因此同步字节利用固定数值和固定间隔两方面联合实现同步。解码器在接收到5
9、个TS包后开始同步。 同步字节是作为解码器识别用的，从而可对包头和有效载荷进行串并转换传输差错标志:由解调器在传输信道末端设置, 在传输层之上的错误校正层中，如果原始误码率(BER)太高而无法校正时，通过它的设置可以指示传输流包中可能含有错误13bit的PID(packet identifier):描述该包中payload的内容以及该包属于哪个ES流。,有时TS包的头长度必须大于4个byte：包头扩展到payload中，payload长度相应缩短，但总包长度仍是188bytes。扩展的包头称作“adaptation field”。在4bytes的包头中由Adaptation control b
10、its标志是否有adaptation field。,除了同步字节、传输误码标识和PID以外，TS头还包括：Payload Unit Start Indicator一个比特来标记一个payload的开始如果该比特为1，表示该TS包是一个新payload的开始，该TS包包含了视频或音频PES包和PES头的开始，或者是表的开始，此时TS包的payload第一个字节为table ID。Transport Priority一个比特，表示该TS包比其他相同PID的TS包的优先级更高。,除了同步字节、传输误码标识和PID以外，TS头还包括：Transport Scrambing Control Bits两个
11、比特，标记TS包的payload部分是否被混杂。如果两个比特都为0，表示payload没有混杂。如果其中有一个比特不为0，表示payload进行了混杂，需要CAT来解扰。Adaptation Field Control Bits两个比特，标记是否有扩展头adaptation field如果两个比特都为0，表示没有adaptation field如果有adaptation field，payload变短，头变长，但总包长度保持188字节。Continuity Counter每个具有相同PID的TS包带有自身的4bit计数器。从0到15连续计数TS包数目，到15以后重新从0开始。可以发现丢失TS包
12、的情况，并识别码流错误（计数不连续）。允许在改变节目时出现不连续计数，由adaptation field中的Discontinuity Indicator来标记。,在节目流中，由于音频和视频均锁定于一个公共时钟，因此可利用其时间标记以重建时间轴。 传输流携带有许多不同的节目，每个节目都可以使用不同的压缩因子并具有不同的比特率。 在传输流中就必须含有重建稳定时钟的附加数据。 传输流必须为每个节目提供各自独立的同步。,对TS包再进行复用：先复用同一个节目的TS包，一个节目可包含一个或多个视频和音频信号（如不同角度摄像机、不同语言等）。所有节目的所有复用数据流再进行复用形成最终的TS流。MPEG-1
13、，视频PES包与音频PES包复用，最大码率为1.5Mbit/s，用于VCD。,MPEG-2的TS包长188字节，包含所有节目的所有数据。由于码率不同，MPEG-2 TS流中不同ES流的包出现频率不一样。每个节目有一个编码器对所有ES流编码，产生PES，并将PES包打包成TS包。每个节目的码率通常约28Mbit/s，但由于节目内容随时间变化，视/音频和数据总码率可以是固定或变化的，称为统计复用。所有节目的TS流再复用成一个总的TS流，最大约40Mbit/s。,一个TS流中通常有6,8,10甚至20个节目组成。码率在传输过程中可变，但总码率必须保持不变。一个节目可以包括视频和音频，或单纯音频或单纯
14、数据，结构灵活可变。TS流中包含一些“表”来描述组成结构，解码器可以利用这些表来确定TS流的当前结构。,两种比特流的区别： 节目码流（PS）用于误码比较小的传输或存贮媒介，节目码流可以是固定码率也可以是可变码率，其数值在系统时钟参考(SCR)中定义，为本地应用相对于无误码的环境设计； 传输码流（TS）用于误码比较大的传输或存贮媒介，其码率可以是固定的或不固定的，其数值在节目时钟参考(PCR)中定义。它是为广播应用而设计，即TS是为易误码的环境和有较高比特差错概率的噪声媒质设计的，那里往往需要把几个信道集合成一束数据。TS用在广播系统和长距离网络中。在TS中可以包括多个节目。因此接收TS时首先要
15、解复用。 PS和TS是各针对一类应用而设计的。都以数据包为基础。PS的包长可变，通常较长；TS的包长固定为188字节，包头4个字节，184个净荷字节。并可与ATM适配。,码流的逻辑结构 模拟电视:每个频道对应一套节目，区分频率 数字电视；多套节目被复用到一个流中，每套节目只占流中的部分包，一个物理频道只能给出包含多套节目的传输流，区分：解出对应一套节目的视频及音频传输包。并解码 为了管理数字电视的码流，要为不同数据来源的TS包引入一些特殊TS数据包来确定各PES数据包间的关系，也即服务信息数据,逻辑结构的描述方法1、表2、节3、描述子,接收端所需信息,A、TS流同步MPEG-2解码器接收到MP
16、EG-2 TS流时，首先检测包结构，在TS流中查找同步字节： 总是47hex，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，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。,B、读取当前节目结构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(program specific information),是偶尔在payload中传输的表格，包括:PAT(program association table)PMT(program map tables),
