PES,TS,PS,RTP等流的打包格式解析之PES流

Posted 2020-09-25

PES,TS,PS,RTP等流的打包格式解析之PES流

 

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因为工作接触到了各种不同的音视频封装格式，常见的国标PS流，onvif的RTP流和TS流等，都说好记性不如烂笔头，抽空总结下，也好在以后能随时查阅，因水平问题，可能会有地方有疏漏和问题，还请指教

一、PES流

PES流是对原始ES流进行的第一层封装，PES流的基本单位是PES包，由包头和payload组成，ES流即音视频裸流，是从编码器里面出来的原始视频音频流；ES流只包含一种内容，里面是视频或者音频；封装时不对其进行改变，只在前面添加头部，如私有头，解码时，将私有头剥掉，将原始ES码流送进解码器解码，这也是解码通用性，若是修改了，则其他解码器就没法解码了；PES和ES一样，都是单一原始码流，一般我遇到的是一帧数据放在一个PES包里面，但是一个PES包的最大长度为65535字节，因此一帧数据有可能被分为多个PES；其包头格式如下：

可以看出，PES包是由固定包头，可选包头和负载三部分组成，其中固定包头固定6个字节；PES包长度字段占位16bit，最大值为65536，

故一帧可能会分为多个PES包；下面依次介绍其每个字段的含义：

 

Packet start code prefix：包头起始码，固定为0x000001，占位24bit；

Stream id：(UI)PES包中的负载流类型，一般视频为0xe0，音频为0xc0，占位8bit；

PES packet length：(UI)PES包长度，包括此字节后的可选包头和负载的长度，占位16bit；

Optional PES Header，顺序依次为：

 

’10’字段：占位2bit；

PES scrambling control：加密模式，占2bit；00未加密，01或10或11由用户定义；

PES priority：有效负载的优先级，占位1bit；值为1比值为0的负载优先级高；

Data alignment indicator：数据定位指示器，占位1bit；

Copyright：版权信息，1为有版权，0无版权，占位1bit；

Original or copy：原始或备份，1为原始，0为备份，占位1bit；

 后面是7个flags(一般我们关注的就是PTS DTS的标志位)：

PTS_DTS_flags：PTS和DTS标志位，占位2bit；10表示首部有PTS字段，11表示有PTS和DTS字段，00表示都没有，01被禁止，不会出现此种情况；

ESCR_flag：ESCR标志，占位1bit；1表示首部有ESCR字段，0则无此字段

ES_rate_flag：ES_rate字段，占位1bit；1表示首部有此字段，0无此字段；

DSM_trick_mode_flag：占位1bit；1表示有8位的DSM_trick_mode_flag字段，0无此字段；

Additional_copy_info_flag：占位1bit；1表示首部有此字段，0表示无此字段；

PES_CRC_flag：占位1bit；置1表示PES分组有CRC字段，0无此字段；

PES_extension_flag：占位1bit；扩展标志位，置1表示有扩展字段，0无此字段；

PES header data length：(UI)PES首部中可选字段和填充字段的长度；占位8bit；可选字段的内容由上面7个flags来进行控制；

Optional fields：可选字段的描述信息区域，其内容由上面的7个flag来控制；

PTS/DTS字段：显示时间戳/解码时间戳，占位40bit，当PTS_DTS_flags == 1x时此字段存在；时间占用33个bit，PTS和DTS的内容是在这40bit中取33位，方式相同；

   PTS(presentation time stamp)显示时间戳和DTS(Decoding Time Stamp)解码时间戳，是用来音视频同步的，是打在PES包的包头里面的，PTS/DTS是相对SCR(系统参考)的时间戳，是以90000为单位的，PTS/DTS到ms的转换公式是PTS/90，系统时钟频率(H264采样频率?)为90Khz，所以转换到秒为PTS/90000，所以如果是以ms为单位的播放器，PTS/DTS是要使用公式ms=pts/90来转换才行的，而如果是以时钟频率为单位的话，则直接将PTS/DTS送进去解码即可；如果没有B帧，PTS和DTS的顺序应该是一致的，如果有B帧，则需要先解码P帧，才能解出来B帧，所以需要PTS和DTS来控制解码时间和显示时间；

 

字节顺序依次：

start_code：起始码，占位4bit；若PTS_DTS_flags == ‘10’，则说明只有PTS，起始码为0010；若PTS_DTS_flags == ‘11’，则PTS和DTS都存在，PTS的起始码为0011，DTS的起始码为0001；(PTS的起始码后2个bit与flag相同)

PTS[32..30]：占位3bit；

marker_bit：占位1bit；

PTS[29..15]：占位15bit；

marker_bit：占位1bit；

PTS[14..0]：占位15bit；

marker_bit：占位1bit；

PTS/DTS  = （PTS1 & 0x0e) << 29 + (PTS2 & 0xfffe) << 14 + (PTS3 & 0xfffe ) >> 1;

 

ESCR字段：此字段占位48bit，由33bit的ESCR_base字段和9bit的ESCR_extension字段组成，ESCR_flag == 1时此字段存在；数据依次顺序：

Reserved：保留字段，占位2bit；

ESCR_base[32..30]：占位3bit；

marker_bit：占位1bit；

ESCR_base[29..15]：占位15bit；

marker_bit：占位1bit；

ESCR_base[14..0]：占位15bit；

marker_bit：占位1bit；

ESCR_extension：(UI)占位9bit；周期数，取值范围0~299；循环一次，base+1；

marker_bit：占位1bit；

ES rate字段：目标解码器接收PES分组字节速率，禁止为0，占位24bit，ES_rate_flag == 1时此字段存在；数据顺序为：

marker_bit：占位1bit；

ES_rate：占位22bit；

marker_bit：占位1bit；

Trick mode control字段：表示哪种trick mode被应用于相应的视频流，占位8个bit，DSM_trick_mode_flag == 1时此字段存在；其中trick_mode_control占前3个bit，根据其值后面有5个bit的不同内容；

如果trick_mode_control == ‘000’，依次字节顺序为：

 

field_id：占位2bit；

intra_slice_refresh ：占位1bit；

frequency_truncation：占位2bit；

如果trick_mode_control == ‘001’，依次字节顺序为：

rep_cntrl：占位5bit；

如果trick_mode_control == ‘010’，依次字节顺序为：

field_id：占位2bit；

Reserved：占位3bit；

如果trick_mode_control == ‘011’，依次字节顺序为：

field_id：占位2bit；

intra_slice_refresh：占位1bit；

frequency_truncation：占位2bit；

如果trick_mode_control== ‘100’，依次字节顺序为：

rep_cntrl：占位5bit；

其他情况，字节顺序为：

reserved ：占位5bit；

Additional copy info字段：占8个bit，Additional_copy_info_flag == 1时此字段存在；数据顺序为：

marker_bit：占位1bit；

copy info字段：占位7bit；表示和版权相关的私有数据；

Previous PES CRC字段：占位16bit字段，包含CRC值，PES_CRC_flag == 1时此字段存在；

PES extension字段：PES扩展字段，PES_extension_flag == 1时此字段存在；内容如下，字节顺序依次为：

PES_private_data_flag：占位1bit，置1表示有私有数据，0则无；

Pack_header_field_flag：占位1bit，置1表示有Pack_header_field字段，0则无；

Program_packet_sequence_counter_flag：占位1bit，置1表示有此字段，0则无；

P-STD_buffer_flag：占位1bit，置1表示有P-STD_buffer字段，0则无此字段；

Reserved字段：3个bit；

PES_extension_flag_2：占位1bit，置1表示有扩展字段，0则无此字段；

 

Optional field ：PES扩展字段的可选字段内容顺序为：

PES_private_data字段：私有数据内容，占位128bit，PES_private_data_flag == 1时此字段存在；

Pack_header_field字段：Pack_header_field_flag == 1时此字段存在；字段组成顺序如下：

Pack_field_length字段：(UI)指定后面的field的长度，占位8bit；

pack_header_field()：长度为Pack_field_length指定；

Program_packet_sequence_counter字段：计数器字段，16个bit；当flag字段Program_packet_sequence_counter_flag == 1时此字段存在；字节顺序依次为：

marker_bit：占位1bit；

packet_sequence_counter字段：(UI)占位7bit；

marker_bit：占位1bit；

MPEG1_MPEG2_identifier：占位1bit；置位1表示此PES包的负载来自MPEG1流，置位0表示此PES包的负载来自PS流；

original_stuff_length：(UI)占位6bit；表示PES头部填充字节长度；

P-STD_buffer字段：表示P-STD_buffer内容，占位16bit；P-STD_buffer_flag == ‘1‘时此字段存在；字节顺序依次为：

’01’字段：占位2bit；

P-STD_buffer_scale：占位1bit；表示用来解释后面P-STD_buffer_size字段的比例因子；如果之前的stream_id表示音频流，则此值应为0，若之前的stream_id表示视频流，则此值应为1，对于其他stream类型，此值可以0或1；

 

P-STD_buffer_size：占位13bit；无符号整数；大于或等于所有P-STD输入缓冲区大小BSn的最大值；若P-STD_buffer_scale == 0，则P-STD_buffer_size以128字节为单位；若P-STD_buffer_scale == 1，则P-STD_buffer_size以1024字节为单位；

PES_extension2字段：扩展字段的扩展字段；占用N*8个bit，PES_extension_flag_2 == ‘1‘时此字段存在；字节顺序依次为：

marker_bit：占位1bit；

PES_extension_field_length：占位7bit，表示扩展区域的长度；

Reserved字段：占位8*PES_extension_field_length个bit；

 

Stuffing bytes：填充字段，固定为0xFF；不能超过32个字节；

PES_packet_data_byte：PES包负载中的数据，即ES原始流数据；

PES包是TS和PS包封装的基础，TS和PS其实就是对PES包的再一次封装，下篇将讲解一下TS流