偶看新闻卫星电视 apk:数字电视业务PSI/SI学习系列（转载）
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/05/01 09:21:04
ShaneWu 收录于2008-03-20 阅读数：
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tags：数字电视
数字电视业务PSI/SI学习系列
一、MPEG-2系统原理
第一章 MPEG-2简介
什么是MPEG和MPEG-2?
MPEG是Moving Picture Experts Group 的简称,MPEG-2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,当前的标准文档是ISO13818.
什么是DVB?
DVB是Digtal Video Broadcast的简称,是欧洲所有国家和其他部分国家和地区使用的数字电视标准.其中美国的ATSC标准也是在DVB标准的基础上实现的.
什么是TS码流和PS流?
TS是transport stream的简称,就是”传输流”.DVB数据广播采用的数据格式就是TS码流.
PS是program stream的简称,就是”节目流”.DVD中采用的数据格式就是PS流.
这两种流的格式是不同的,TS格式具有很强的错误校正功能,适合传输,而PS格式适合存储在媒体中. 在这里,着重描述的是TS码流格式.
什么是PID?
PID是Packet identification的简称,就是”包标志符”.DVB系统把不同的数据打包成不同的数据包,用系统唯一的一个13 bits数字标志该数据的类型.例 如,PID=0x00表示是DVB系统中的PAT包,而PID=0x10表示是DVB系统的NIT包.不同的节目(包括Video和Audio)分别采用 不同的PID,例如,我们在PMT表中如果检测到PID=0x0120的PID是VIDEO数据,那么表示包号码是0x0120的所有包都是Video数 据,其他依此类推.
什么是PAT?
PAT是Program Association Table的简称,即”节目关联表”.PAT属于DVB系统流中的一个包,包号码(PID)是0x00.PAT表描述了DVB系统流中包含什么样的PID,主要是描述当前流的NIT表格的PID号码是多少,当前流中有多少个不同类型PMT表,每个PMT表对应的频道号等信息.
什么是PMT?
PMT是Program Map Table的简称,即”节目影射表”.PMT的PID 是服务器自由定义的(但不会和系统保留的PID冲突).这个PID是在PAT表中描述的,比如,如果在PAT表中有0x100项的内容,那么说明所有 PID是0x100的包都是PMT表.不同的频道有不同的PMT,也就是说,一个不同的PMT代表的是一个不同频道.PMT表格和PAT表格配合在一起, 就可以检测出DVB流中所有存在节目的所有PID,因此,数字电视搜台就是依靠这两个表格数据完成的.
什么是CAT?
CAT是Conditional Access Table的简称,即”条件访问表”,PID是0x01.CAT携带的是服务器的私有信息(CA系统就需要使用该表格实现节目的解密).
什么是SDT?
SDT是Service Description Table的简称,即”服务器描述表”,PID是0x11.SDT携带的是电视台名称和电视节目名称.DVB接收系统接收SDT表中的节目信息,实现比较友好的界面显示和操作.
什么是NIT和EIT?
NIT是Network Information Table的简称,即”网络信息表”.
EIT是Event Information Table的简称,即”环境信息表”.
NIT可以提供当前流的节目信息,也可以提供和当前流有关联的流的节目信息.
EIT提供的是流节目信息的改变,比如一个节目已经开始,或者已经结束的信息等.
什么是EPG?
EPG是Electronic Programme Guides的简称,即”电子节目指南”.该功能可实现预告近段时间即将播放的节目内容,同时支持基于内容的检索.
什么是teletext?
Teletext就 是我们常说的”图文电视”,当然在MPEG-2中,图文电视已经数字化,也就是说,图文信息已经做为数字化信息在TS流中传播.但最终,数字化的图文信息 都将转化为模拟的VBI信息插入到正常的电视信号中实现图文电视的显示.图文电视有很多标准,比如close caption,WSS等,欧洲的DVB使 用的teletext标准是ITU-R System B Teletext规格.该规格支持欧洲多种语言,支持简单图象和文本的混合显示.
第二章 DVB系统的构成
[本文不详细描述DVB系统的硬件构成,只是根据ISO13818中的描述,详细解释TS码流的格式和解复用原理.(够了,够了 呵呵)]
DVB的分类
DVB根据应用的不同,主要分为DVB-S,DVB-C,DVB-T,DVB-H等多种规格.不同的规格基本原理都是相同的,不同的主要是调制方式不同:
DVB-S,S是Satelite的首字母,应用于数字电视卫星广播,调制方式是QPSK.
DVB-C,C是Cable的首字母,应用于城市有线广播.调制方式是QAM所有格式: 16QAM,32QAM,64QAM,128QAM,256QAM.
DVB-T,T是Terrestrial的首字母,应用于陆地无线广播,调制方式是QPSK或者16QAM和64QAM.
DVB-H,H是Handheld的首字母,应用于手持无线广播,调制方式和DVB-T相同.
总 的来说,不同的DVB系统只有前端系统是不同的,最终的数字信息都是相同的,也就是都是采用ISO13818描述的规格.前端系统主要是指调制方法和发射 方法等.因此,这里所叙述的内容,全部适用于所有的DVB系统,同时因为美国的ATSC系统也是在DVB系统上的小量更改和小部分功能增加,因此也适用于 ATSC标准.
基本系统描述如下:
(1)编码系统:
假 设信号源有6个节目,则DVB系统先对这6个节目的所有数据(Video,Audio)进行压缩处理,然后经过一个叫做"复用"的程序进行节目的复用 (PID分配,即对6个节目分别分配不同的PID号码)形成叫做"PES"的包,然后再经过TS流处理程序,把这些PES包全部封装成TS码流格式,最后 把获得的TS格式的数字信号经过调制(实现的是频率的复用),然后经过D/A转换成模拟信号,再次调制成高频信号,经传输系统发送出去.
(2)解码系统
接 收系统接收到高频信号,先转化为中频信号,然后再经过一个高速的A/D转换成数字信号,接着经过一个反调制程序,这样就得到了TS码流. TS码流进入一 个称为"解复用"的程序,该程序实现自动分析TS流中的表格信息,读取所有可用的PID信息等,然后提取一个用户指定的PID(用户选择的节目),把该节 目的数字信号全部接收而忽略其他不需要的信号,然后Video,Audio信号分别进入不同的解压缩程序,分别对Video,Audio信号进行解压缩和 显示,如果该节目包含了Teletext和EPG,也有可能同时处理Teletext和EPG,并且把处理的结果和Video信号一起叠加到屏幕上.
Packet的概念
(1)TS流是基于Packet的位流格式,每个包是188字节或者204字节(一般是188字节,204字节的格式仅仅是在188字节的Packet后部加上16字节的CRC数据,其他格式是一样的),整个TS流组成如下所示:
Packet 1 Packet 2 ...... Packet n
在实际使用中,因为TS流已经内部具有很强的错误处理能力,所以一般使用较多的是188字节一个包的格式,204字节一个包的格式据说一般在高清节目中使用较多.
所有的Packet格式都是统一的,包括一个Packet header和Packet datas.其中Packet header包含了同步字节(该字节固定是0x47,表示这个包的数据开始是正确的),该Packet的唯一号码(即PID)和其他一些信息.格式如下(用C格式表示)
typedef struct
{
unsigned sync_byte:8;/*8 bits的同步字节*/
unsigned transport_error_indicator:1;/*1 bit的错误指示信息,1表示当前Packet至少有1bit的传输错误,0表示所有数据都正确*/
unsigned payload_unit_start_indicator:1;/*负载单元开始标志,请参考ISO13818-1了解该标志作用*/
unsigned transport_priority:1;/*1 bit的传输优先级标志,1表示高优先级,0表示低优先级*/
unsigned PID:13;/*13 bits的Packet ID号码,唯一的号码对应不同的包*/
unsigned transport_scrambling_control:2;/*2 bits的加密标志,00表示没有加密,其他表示已被加密*/
unsigned adaptation_field_control:2;/* 2 bits的附加区域控制,请参考ISO13818-1了解该标志作用*/
unsigned continuity_counter:4;/*4 bits的包递增计数器*/
}PACKET_HEADER;
以上结构刚好占用32 bits,即4个字节,因此一个TS流的Packet头部的4字节是header信息,分析该header信息就可以知道当前Packet的属性.剩下的184字节有可能是Video数据,也有可能是Audio数据,也有可能是DVB SI信息,怎 么区分呢?其实很简单,就是利用header中的PID信息.上一章说了PAT是节目关联表,它的PID是0x0000.这个PID就是对应这里 header的PID.换句话就是说,如果我们发现一个Packet的PID等于0x0000,那么说明这个Packet是DVB的PAT表格而不是 Video数据或者Audio数据.
实 际上,在信号编码成TS码流的时候,不同节目的Video,Audio等数据都分配了不同的PID.例如,一个节目有两路Video,三路Audio,那 么分配PID的时候可能是Video 1==0x100,Video 2==0x101,Audio 1==0x102,Audio 2==0x103, Audio 3==0x104,这样传输的TS码流中的PID就可能有以上的PID.因此,如果我们需要在程序中过滤出第一路Video和第二路 Audio就可以这样处理了(伪代码描述):
void Process_Packet(unsigned char*buff)
{
int PID=GETPID(buff);/*从当前的188字节缓冲区中获取PID信息*/
if(PID==0x100) /*PID等于第一路Video的PID,说明当前数据是Video数据*/
{
SaveToVideoBuffer(buff+4);/*把header后部的数据存到Video缓冲区,待后部处理*/
}
else if(PID==0x103)/*PID等于第二路Audio的PID,说明当前数据是Audio数据*/
{
SaveToAudioBuffer(buff+4);/*把header后部的数据存到Audio缓冲区*/
}
else/*其他PID则丢弃,当然如果PID是DVB系统保留的PID如PAT,PMT则必须处理*/
{
printf("unknown PID!\n");
}
}
现 在的问题是,编码的时候分配好的PID,在解码的时候是怎么知道什么PID对应什么数据呢?这就是DVB SI表格的分析与处理了,请参考第三章.这里先 看一个实际的TS码流的例子.这里的数据是用UltraEdit用16进制格式打开TS码流文件得到的.文件是Taiwan-551.ts.
这 里仅仅截取了3个Packet的信息,请注意图中用红色标注的部分,这就是TS流Packet的4个字节的头信息.这个TS流是采用每个包共188字节的 格式,因为两个头信息的间隔是188个字节(第一个0x47到第二个0x47的间隔).以后的所有的Packet都将是188字节的格式,这是 DVB TS标准规定的固定大小.那么这三个包分别包含的是什么数据,下面我们可以自己分析一下.
先 看第一个包,头信息数据是"0x47 0x07 0xe5 0x12",刚才已经知道了,header信息都是按位操作的(这就是为什么TS码流也可以叫 做位流的原因),特别要注意的是定义和传输的时候都是MSB first,也就是说,先出现的位是数据的最高位.先转化成2进制格式:
01000111 00000111 11100101 00010010
请对照上面的PACKET_HEADER结构:
typedef struct
{
unsigned sync_byte:8;
unsigned transport_error_indicator:1;
unsigned payload_unit_start_indicator:1;
unsigned transport_priority:1;
unsigned PID:13;
unsigned transport_scrambling_control:2;
unsigned adaptation_field_control:2;
unsigned continuity_counter:4;
}PACKET_HEADER;
那么对照一下,我们可以发现:
sync_byte=01000111,就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47.
transport_error_indicator=0,表示当前包没有发生传输错误.
payload_unit_start_indicator=0,含义请参考ISO13818-1标准文档
transport_priority=0,表示当前包是低优先级.
PID=00111 11100101即0x07e5,这代表是什么呢,暂时还不知道(实际上是Video PID,参考下图)
transport_scrambling_control=00,表示节目没有加密
adaptation_field_control=01即0x01,具体含义请参考ISO13818-1
continuity_counte=0010即0x02,表示当前传送的相同类型的包是第3个
依此类推,再看一下第二个包"0x47 0x07 0xe5 0x13",2进制是01000111 00000111 11100101 00010011
sync_byte=01000111,就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47.
transport_error_indicator=0,表示当前包没有发生传输错误.
payload_unit_start_indicator=0,含义请参考ISO13818-1标准文档
transport_priority=0,表示当前包是低优先级.
PID=00111 11100101即0x07e5,这代表是什么呢,暂时还不知道(实际上是Video PID,参考下图)
transport_scrambling_control=00,表示节目没有加密
adaptation_field_control=01即0x01,具体含义请参考ISO13818-1
continuity_counte=0011即0x03,表示当前传送的相同类型的包是第4个(注意到了吧,以上两个包的PID都是0x07e5,所以这里的continuity_counte就递增一次)
第三个包是"0x47 0x07 0xf1 0x18",2进制是01000111 00000111 11110001 00011000.
sync_byte=01000111,就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47.
transport_error_indicator=0,表示当前包没有发生传输错误.
payload_unit_start_indicator=0,含义请参考ISO13818-1标准文档
transport_priority=0,表示当前包是低优先级.
PID=00111 11100101即0x07f1,这代表是什么呢,暂时还不知道(实际上是Audio PID,参考下图)
transport_scrambling_control=00,表示节目没有加密
adaptation_field_control=01即0x01,具体含义请参考ISO13818-1
continuity_counte=1000即0x08,表示当前传送的相同类型的包是第9个
请看解码程序<>读取该文件的结果:
上图我们可以发现,Taiwan-551.ts有一个节目叫"DIMO",它的Video PID是0x07e5,Audio PID是0x07e6
还有一个节目叫"Service 1",没有Video PID,它的Audio PID是0x07f1(说明是一个广播节目而非电视节目)
这个数据刚好和我们刚才的分析是吻合的.
但 是我想大家还有疑问,为什么0x07e5代表Video PID,0x07e6代表其中一个Audio PID呢?这就是刚才提到的,这是TS流在编码的 时候就分配好了的.但是,在解码的时候是怎么知道0x07e5就代表的是Video而不是Audio呢?这就是第三章的内容:DVB SI/PSI分析和 处理.
第三章 DVB SI/PSI分析和处理
SI是Specific Information的简称,PSI是program Specific Information．该机制允许ＤＶＢ传送各种各样的讯息，比如节目名称，电视台名称，各种ＰＩＤ，私有信息，甚至单独传送数据实现数据通信等．这些功能的实现都归功于SI/PSI.
在DVB 标准中，定义了一个标准的PID用来实现SI/PSI.这些PID是系统保留的，因此ＤＶＢ编码的时候并不会用这些ＰＩＤ做为Video PID或者 Audio PID或者其他ＰＩＤ．在一个简单的解复用程序中，只需要提供处理PAT,PMT表格的程序即可实现解复用，当然如果需要更友好的界面和实现 更复杂的功能（如ＣＡ）则必须处理其他的ＳＩ表．在这里仅仅分析PAT,PMT,SDT表格，其他SI表格的分析，请参考ISO13818-1(MPEG-2系统层标准)和EN300468(DVB SI标准)文档．
DVB定义的SI保留的PID分别是:
上表格的PID就是ＤＶＢ保留的ＰＩＤ，分配的其他ＰＩＤ一定不会占用这些ＰＩＤ．解复用程序需要使用到的表格只有PAT,PMT,SDT,而ＣＡ应用还需要使用CAT,EPG应用还需要使用NIT,EIT,TDT,TOT等表格.所以在需要解复用的时候，伪代码需要这样写:
void Process_Packet(unsigned char*buff)
{
int PID=GETPID(buff);
if(PID==0x0000) /*这是PAT表*/
{
Process_PAT(buff+4);/*处理PAＴ表*/
}
else if(PID==......)/*Video 或者Audio*/
{
}
else/*其他不支持的PID*/
{
printf("Unknown PID!");
}
}
所 有的表格都开始于Packet中的184字节的数据部分，但有的时候一个表格没有184字节，这时在Packet中就可能插入一些无效信息用来填充使整个 Packet依然保持是188字节．也可能用头信息中的payload_unit_start_indicator标志表格有个偏移位置（当 payload_unit_start_indicator=0表示表格数据直接从Packet区的第四个字节开始，否则表示有一个偏移量位置开始,具体 请参考ISO13818-1,第4字节到偏移量间的数据是系统填充的无效数据）．
下面针对解复用程序详细分析一下PAT,PMT和SDT三类表格的格式．
PAT, Program Association Table,节目关联表
PAT表携带以下信息:
(1) TS流ＩＤ--- transport_stream_id,该ＩＤ标志唯一的流ＩＤ
(2) 节目频道号-- program_number,该号码标志ＴＳ流中的一个频道，该频道可以包含很多的节目(即可以包含多个Video PID和Audio PID)
(3) PMT的PID--- program_map_PID,表示本频道使用的哪个PID做为PMT的ＰＩＤ，因为可以有很多的频道，因此ＤＶＢ规定PMT的PID可以由用户自己定义．
PAT表定义如下:
各字段含义如下:
table_id:8 bits,标志本表格的类型，应该是0x00
section_syntax_indicator:1 bit,段语法标志，应该是'1'
'0':固定的'0'，这是为了防止和ISO13818Video流格式中的控制字冲突而设置的．
Reserved:保留的2bits,保留位一般都是'0'
section_length:12bits的段大小，单位是Bytes.
transport_stream_id:16bits的当前流ＩＤ，ＤＶＢ内唯一.(事实上很多都是自定义的TS ID)
version_number:5bits版本号码，标注当前节目的版本．这是个非常有用的参数，当检测到这个字段改变时，说明ＴＳ流中的节目已经变化了，程序必须重新搜索节目．
current_next_indicator:1bit:当前还是未来使用标志符,一般情况下为'0'
section_number:8bits当前段号码
last_section_number:8bits最后段号码(section_number和last_section_number的功能是当PAT内容>184字节时，PAT表会分成多个段(sections),解复用程序必须在全部接收完成后再进行PAT的分析)
从for()开始，就是描述了当前流中的频道数目(N),每一个频道对应的PMT PID是什么．解复用程序需要和上图类似的循环来接收所有的频道号码和对应的PMT PID,并把这些信息在缓冲区中保存起来．在后部的处理中需要使用到PMT PID.
CRC_32:本段的CRC校验值，一般是会忽略的．N是一个变量，计算方法是N=(section_length-9)/4.
从以上分析我们可以发现,PAT表主要包含频道号码和每一个频道对应的PMT的PID号码,这些信息我们在处理PAT表格的时候会保存起来,以后会使用到这些数据.例如我们可以定义这样的数据结构保存这些信息:
typedef struct
{
int channel_number;/*频道号*/
int pmt_pid;/*对应channel_number频道号的PMT的PID*/
}PMT_ITEM;
PMT_ITEM pmt[64];/*定义最多64个频道,这个结构在分析PAT表格的时候会更新*/
PMT, Program Map Table,节目影射表
如果一个TS流中含有多个频道,那么就会包含多个PID不同的PMT表.检测是否PMT的伪代码如下:
void Process_Packet(unsigned char*buff)
{
int I;
int PID=GETPID(buff);
if(PID==0x0000)/*PAT表格*/
{
Process_PAT(buff+4);
}
else if(PID==.....)/*Video PID或者Audio PID*/
{
}
else
{
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数字电视业务PSI/SI学习系列
一、MPEG-2系统原理
第一章 MPEG-2简介
什么是MPEG和MPEG-2?
MPEG是Moving Picture Experts Group 的简称,MPEG-2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,当前的标准文档是ISO13818.
什么是DVB?
DVB是Digtal Video Broadcast的简称,是欧洲所有国家和其他部分国家和地区使用的数字电视标准.其中美国的ATSC标准也是在DVB标准的基础上实现的.
什么是TS码流和PS流?
TS是transport stream的简称,就是”传输流”.DVB数据广播采用的数据格式就是TS码流.
PS是program stream的简称,就是”节目流”.DVD中采用的数据格式就是PS流.
这两种流的格式是不同的,TS格式具有很强的错误校正功能,适合传输,而PS格式适合存储在媒体中. 在这里,着重描述的是TS码流格式.
什么是PID?
PID是Packet identification的简称,就是”包标志符”.DVB系统把不同的数据打包成不同的数据包,用系统唯一的一个13 bits数字标志该数据的类型.例 如,PID=0x00表示是DVB系统中的PAT包,而PID=0x10表示是DVB系统的NIT包.不同的节目(包括Video和Audio)分别采用 不同的PID,例如,我们在PMT表中如果检测到PID=0x0120的PID是VIDEO数据,那么表示包号码是0x0120的所有包都是Video数 据,其他依此类推.
什么是PAT?
PAT是Program Association Table的简称,即”节目关联表”.PAT属于DVB系统流中的一个包,包号码(PID)是0x00.PAT表描述了DVB系统流中包含什么样的PID,主要是描述当前流的NIT表格的PID号码是多少,当前流中有多少个不同类型PMT表,每个PMT表对应的频道号等信息.
什么是PMT?
PMT是Program Map Table的简称,即”节目影射表”.PMT的PID 是服务器自由定义的(但不会和系统保留的PID冲突).这个PID是在PAT表中描述的,比如,如果在PAT表中有0x100项的内容,那么说明所有 PID是0x100的包都是PMT表.不同的频道有不同的PMT,也就是说,一个不同的PMT代表的是一个不同频道.PMT表格和PAT表格配合在一起, 就可以检测出DVB流中所有存在节目的所有PID,因此,数字电视搜台就是依靠这两个表格数据完成的.
什么是CAT?
CAT是Conditional Access Table的简称,即”条件访问表”,PID是0x01.CAT携带的是服务器的私有信息(CA系统就需要使用该表格实现节目的解密).
什么是SDT?
SDT是Service Description Table的简称,即”服务器描述表”,PID是0x11.SDT携带的是电视台名称和电视节目名称.DVB接收系统接收SDT表中的节目信息,实现比较友好的界面显示和操作.
什么是NIT和EIT?
NIT是Network Information Table的简称,即”网络信息表”.
EIT是Event Information Table的简称,即”环境信息表”.
NIT可以提供当前流的节目信息,也可以提供和当前流有关联的流的节目信息.
EIT提供的是流节目信息的改变,比如一个节目已经开始,或者已经结束的信息等.
什么是EPG?
EPG是Electronic Programme Guides的简称,即”电子节目指南”.该功能可实现预告近段时间即将播放的节目内容,同时支持基于内容的检索.
什么是teletext?
Teletext就 是我们常说的”图文电视”,当然在MPEG-2中,图文电视已经数字化,也就是说,图文信息已经做为数字化信息在TS流中传播.但最终,数字化的图文信息 都将转化为模拟的VBI信息插入到正常的电视信号中实现图文电视的显示.图文电视有很多标准,比如close caption,WSS等,欧洲的DVB使 用的teletext标准是ITU-R System B Teletext规格.该规格支持欧洲多种语言,支持简单图象和文本的混合显示.
第二章 DVB系统的构成
[本文不详细描述DVB系统的硬件构成,只是根据ISO13818中的描述,详细解释TS码流的格式和解复用原理.(够了,够了 呵呵)]
DVB的分类
DVB根据应用的不同,主要分为DVB-S,DVB-C,DVB-T,DVB-H等多种规格.不同的规格基本原理都是相同的,不同的主要是调制方式不同:
DVB-S,S是Satelite的首字母,应用于数字电视卫星广播,调制方式是QPSK.
DVB-C,C是Cable的首字母,应用于城市有线广播.调制方式是QAM所有格式: 16QAM,32QAM,64QAM,128QAM,256QAM.
DVB-T,T是Terrestrial的首字母,应用于陆地无线广播,调制方式是QPSK或者16QAM和64QAM.
DVB-H,H是Handheld的首字母,应用于手持无线广播,调制方式和DVB-T相同.
总 的来说,不同的DVB系统只有前端系统是不同的,最终的数字信息都是相同的,也就是都是采用ISO13818描述的规格.前端系统主要是指调制方法和发射 方法等.因此,这里所叙述的内容,全部适用于所有的DVB系统,同时因为美国的ATSC系统也是在DVB系统上的小量更改和小部分功能增加,因此也适用于 ATSC标准.
基本系统描述如下:
(1)编码系统:
假 设信号源有6个节目,则DVB系统先对这6个节目的所有数据(Video,Audio)进行压缩处理,然后经过一个叫做"复用"的程序进行节目的复用 (PID分配,即对6个节目分别分配不同的PID号码)形成叫做"PES"的包,然后再经过TS流处理程序,把这些PES包全部封装成TS码流格式,最后 把获得的TS格式的数字信号经过调制(实现的是频率的复用),然后经过D/A转换成模拟信号,再次调制成高频信号,经传输系统发送出去.
(2)解码系统
接 收系统接收到高频信号,先转化为中频信号,然后再经过一个高速的A/D转换成数字信号,接着经过一个反调制程序,这样就得到了TS码流. TS码流进入一 个称为"解复用"的程序,该程序实现自动分析TS流中的表格信息,读取所有可用的PID信息等,然后提取一个用户指定的PID(用户选择的节目),把该节 目的数字信号全部接收而忽略其他不需要的信号,然后Video,Audio信号分别进入不同的解压缩程序,分别对Video,Audio信号进行解压缩和 显示,如果该节目包含了Teletext和EPG,也有可能同时处理Teletext和EPG,并且把处理的结果和Video信号一起叠加到屏幕上.
Packet的概念
(1)TS流是基于Packet的位流格式,每个包是188字节或者204字节(一般是188字节,204字节的格式仅仅是在188字节的Packet后部加上16字节的CRC数据,其他格式是一样的),整个TS流组成如下所示:
Packet 1 Packet 2 ...... Packet n
在实际使用中,因为TS流已经内部具有很强的错误处理能力,所以一般使用较多的是188字节一个包的格式,204字节一个包的格式据说一般在高清节目中使用较多.
所有的Packet格式都是统一的,包括一个Packet header和Packet datas.其中Packet header包含了同步字节(该字节固定是0x47,表示这个包的数据开始是正确的),该Packet的唯一号码(即PID)和其他一些信息.格式如下(用C格式表示)
typedef struct
{
unsigned sync_byte:8;/*8 bits的同步字节*/
unsigned transport_error_indicator:1;/*1 bit的错误指示信息,1表示当前Packet至少有1bit的传输错误,0表示所有数据都正确*/
unsigned payload_unit_start_indicator:1;/*负载单元开始标志,请参考ISO13818-1了解该标志作用*/
unsigned transport_priority:1;/*1 bit的传输优先级标志,1表示高优先级,0表示低优先级*/
unsigned PID:13;/*13 bits的Packet ID号码,唯一的号码对应不同的包*/
unsigned transport_scrambling_control:2;/*2 bits的加密标志,00表示没有加密,其他表示已被加密*/
unsigned adaptation_field_control:2;/* 2 bits的附加区域控制,请参考ISO13818-1了解该标志作用*/
unsigned continuity_counter:4;/*4 bits的包递增计数器*/
}PACKET_HEADER;
以上结构刚好占用32 bits,即4个字节,因此一个TS流的Packet头部的4字节是header信息,分析该header信息就可以知道当前Packet的属性.剩下的184字节有可能是Video数据,也有可能是Audio数据,也有可能是DVB SI信息,怎 么区分呢?其实很简单,就是利用header中的PID信息.上一章说了PAT是节目关联表,它的PID是0x0000.这个PID就是对应这里 header的PID.换句话就是说,如果我们发现一个Packet的PID等于0x0000,那么说明这个Packet是DVB的PAT表格而不是 Video数据或者Audio数据.
实 际上,在信号编码成TS码流的时候,不同节目的Video,Audio等数据都分配了不同的PID.例如,一个节目有两路Video,三路Audio,那 么分配PID的时候可能是Video 1==0x100,Video 2==0x101,Audio 1==0x102,Audio 2==0x103, Audio 3==0x104,这样传输的TS码流中的PID就可能有以上的PID.因此,如果我们需要在程序中过滤出第一路Video和第二路 Audio就可以这样处理了(伪代码描述):
void Process_Packet(unsigned char*buff)
{
int PID=GETPID(buff);/*从当前的188字节缓冲区中获取PID信息*/
if(PID==0x100) /*PID等于第一路Video的PID,说明当前数据是Video数据*/
{
SaveToVideoBuffer(buff+4);/*把header后部的数据存到Video缓冲区,待后部处理*/
}
else if(PID==0x103)/*PID等于第二路Audio的PID,说明当前数据是Audio数据*/
{
SaveToAudioBuffer(buff+4);/*把header后部的数据存到Audio缓冲区*/
}
else/*其他PID则丢弃,当然如果PID是DVB系统保留的PID如PAT,PMT则必须处理*/
{
printf("unknown PID!\n");
}
}
现 在的问题是,编码的时候分配好的PID,在解码的时候是怎么知道什么PID对应什么数据呢?这就是DVB SI表格的分析与处理了,请参考第三章.这里先 看一个实际的TS码流的例子.这里的数据是用UltraEdit用16进制格式打开TS码流文件得到的.文件是Taiwan-551.ts.
这 里仅仅截取了3个Packet的信息,请注意图中用红色标注的部分,这就是TS流Packet的4个字节的头信息.这个TS流是采用每个包共188字节的 格式,因为两个头信息的间隔是188个字节(第一个0x47到第二个0x47的间隔).以后的所有的Packet都将是188字节的格式,这是 DVB TS标准规定的固定大小.那么这三个包分别包含的是什么数据,下面我们可以自己分析一下.
先 看第一个包,头信息数据是"0x47 0x07 0xe5 0x12",刚才已经知道了,header信息都是按位操作的(这就是为什么TS码流也可以叫 做位流的原因),特别要注意的是定义和传输的时候都是MSB first,也就是说,先出现的位是数据的最高位.先转化成2进制格式:
01000111 00000111 11100101 00010010
请对照上面的PACKET_HEADER结构:
typedef struct
{
unsigned sync_byte:8;
unsigned transport_error_indicator:1;
unsigned payload_unit_start_indicator:1;
unsigned transport_priority:1;
unsigned PID:13;
unsigned transport_scrambling_control:2;
unsigned adaptation_field_control:2;
unsigned continuity_counter:4;
}PACKET_HEADER;
那么对照一下,我们可以发现:
sync_byte=01000111,就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47.
transport_error_indicator=0,表示当前包没有发生传输错误.
payload_unit_start_indicator=0,含义请参考ISO13818-1标准文档
transport_priority=0,表示当前包是低优先级.
PID=00111 11100101即0x07e5,这代表是什么呢,暂时还不知道(实际上是Video PID,参考下图)
transport_scrambling_control=00,表示节目没有加密
adaptation_field_control=01即0x01,具体含义请参考ISO13818-1
continuity_counte=0010即0x02,表示当前传送的相同类型的包是第3个
依此类推,再看一下第二个包"0x47 0x07 0xe5 0x13",2进制是01000111 00000111 11100101 00010011
sync_byte=01000111,就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47.
transport_error_indicator=0,表示当前包没有发生传输错误.
payload_unit_start_indicator=0,含义请参考ISO13818-1标准文档
transport_priority=0,表示当前包是低优先级.
PID=00111 11100101即0x07e5,这代表是什么呢,暂时还不知道(实际上是Video PID,参考下图)
transport_scrambling_control=00,表示节目没有加密
adaptation_field_control=01即0x01,具体含义请参考ISO13818-1
continuity_counte=0011即0x03,表示当前传送的相同类型的包是第4个(注意到了吧,以上两个包的PID都是0x07e5,所以这里的continuity_counte就递增一次)
第三个包是"0x47 0x07 0xf1 0x18",2进制是01000111 00000111 11110001 00011000.
sync_byte=01000111,就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47.
transport_error_indicator=0,表示当前包没有发生传输错误.
payload_unit_start_indicator=0,含义请参考ISO13818-1标准文档
transport_priority=0,表示当前包是低优先级.
PID=00111 11100101即0x07f1,这代表是什么呢,暂时还不知道(实际上是Audio PID,参考下图)
transport_scrambling_control=00,表示节目没有加密
adaptation_field_control=01即0x01,具体含义请参考ISO13818-1
continuity_counte=1000即0x08,表示当前传送的相同类型的包是第9个
请看解码程序<
上图我们可以发现,Taiwan-551.ts有一个节目叫"DIMO",它的Video PID是0x07e5,Audio PID是0x07e6
还有一个节目叫"Service 1",没有Video PID,它的Audio PID是0x07f1(说明是一个广播节目而非电视节目)
这个数据刚好和我们刚才的分析是吻合的.
但 是我想大家还有疑问,为什么0x07e5代表Video PID,0x07e6代表其中一个Audio PID呢?这就是刚才提到的,这是TS流在编码的 时候就分配好了的.但是,在解码的时候是怎么知道0x07e5就代表的是Video而不是Audio呢?这就是第三章的内容:DVB SI/PSI分析和 处理.
第三章 DVB SI/PSI分析和处理
SI是Specific Information的简称,PSI是program Specific Information．该机制允许ＤＶＢ传送各种各样的讯息，比如节目名称，电视台名称，各种ＰＩＤ，私有信息，甚至单独传送数据实现数据通信等．这些功能的实现都归功于SI/PSI.
在DVB 标准中，定义了一个标准的PID用来实现SI/PSI.这些PID是系统保留的，因此ＤＶＢ编码的时候并不会用这些ＰＩＤ做为Video PID或者 Audio PID或者其他ＰＩＤ．在一个简单的解复用程序中，只需要提供处理PAT,PMT表格的程序即可实现解复用，当然如果需要更友好的界面和实现 更复杂的功能（如ＣＡ）则必须处理其他的ＳＩ表．在这里仅仅分析PAT,PMT,SDT表格，其他SI表格的分析，请参考ISO13818-1(MPEG-2系统层标准)和EN300468(DVB SI标准)文档．
DVB定义的SI保留的PID分别是:
上表格的PID就是ＤＶＢ保留的ＰＩＤ，分配的其他ＰＩＤ一定不会占用这些ＰＩＤ．解复用程序需要使用到的表格只有PAT,PMT,SDT,而ＣＡ应用还需要使用CAT,EPG应用还需要使用NIT,EIT,TDT,TOT等表格.所以在需要解复用的时候，伪代码需要这样写:
void Process_Packet(unsigned char*buff)
{
int PID=GETPID(buff);
if(PID==0x0000) /*这是PAT表*/
{
Process_PAT(buff+4);/*处理PAＴ表*/
}
else if(PID==......)/*Video 或者Audio*/
{
}
else/*其他不支持的PID*/
{
printf("Unknown PID!");
}
}
所 有的表格都开始于Packet中的184字节的数据部分，但有的时候一个表格没有184字节，这时在Packet中就可能插入一些无效信息用来填充使整个 Packet依然保持是188字节．也可能用头信息中的payload_unit_start_indicator标志表格有个偏移位置（当 payload_unit_start_indicator=0表示表格数据直接从Packet区的第四个字节开始，否则表示有一个偏移量位置开始,具体 请参考ISO13818-1,第4字节到偏移量间的数据是系统填充的无效数据）．
下面针对解复用程序详细分析一下PAT,PMT和SDT三类表格的格式．
PAT, Program Association Table,节目关联表
PAT表携带以下信息:
(1) TS流ＩＤ--- transport_stream_id,该ＩＤ标志唯一的流ＩＤ
(2) 节目频道号-- program_number,该号码标志ＴＳ流中的一个频道，该频道可以包含很多的节目(即可以包含多个Video PID和Audio PID)
(3) PMT的PID--- program_map_PID,表示本频道使用的哪个PID做为PMT的ＰＩＤ，因为可以有很多的频道，因此ＤＶＢ规定PMT的PID可以由用户自己定义．
PAT表定义如下:
各字段含义如下:
table_id:8 bits,标志本表格的类型，应该是0x00
section_syntax_indicator:1 bit,段语法标志，应该是'1'
'0':固定的'0'，这是为了防止和ISO13818Video流格式中的控制字冲突而设置的．
Reserved:保留的2bits,保留位一般都是'0'
section_length:12bits的段大小，单位是Bytes.
transport_stream_id:16bits的当前流ＩＤ，ＤＶＢ内唯一.(事实上很多都是自定义的TS ID)
version_number:5bits版本号码，标注当前节目的版本．这是个非常有用的参数，当检测到这个字段改变时，说明ＴＳ流中的节目已经变化了，程序必须重新搜索节目．
current_next_indicator:1bit:当前还是未来使用标志符,一般情况下为'0'
section_number:8bits当前段号码
last_section_number:8bits最后段号码(section_number和last_section_number的功能是当PAT内容>184字节时，PAT表会分成多个段(sections),解复用程序必须在全部接收完成后再进行PAT的分析)
从for()开始，就是描述了当前流中的频道数目(N),每一个频道对应的PMT PID是什么．解复用程序需要和上图类似的循环来接收所有的频道号码和对应的PMT PID,并把这些信息在缓冲区中保存起来．在后部的处理中需要使用到PMT PID.
CRC_32:本段的CRC校验值，一般是会忽略的．N是一个变量，计算方法是N=(section_length-9)/4.
从以上分析我们可以发现,PAT表主要包含频道号码和每一个频道对应的PMT的PID号码,这些信息我们在处理PAT表格的时候会保存起来,以后会使用到这些数据.例如我们可以定义这样的数据结构保存这些信息:
typedef struct
{
int channel_number;/*频道号*/
int pmt_pid;/*对应channel_number频道号的PMT的PID*/
}PMT_ITEM;
PMT_ITEM pmt[64];/*定义最多64个频道,这个结构在分析PAT表格的时候会更新*/
PMT, Program Map Table,节目影射表
如果一个TS流中含有多个频道,那么就会包含多个PID不同的PMT表.检测是否PMT的伪代码如下:
void Process_Packet(unsigned char*buff)
{
int I;
int PID=GETPID(buff);
if(PID==0x0000)/*PAT表格*/
{
Process_PAT(buff+4);
}
else if(PID==.....)/*Video PID或者Audio PID*/
{
}
else
{