MPEG2_TS流基本概念和数据结构

Posted 2020-09-26

(1)ES- Elementary Streams (原始流)，对视频、音频信号及其它数据进行编码压缩后的数据流称为原始流。

原始流包含訪问单元。比方视频原始流的訪问单元就是一副图像的编码数据。

(2) PES-Packetized Elementary Streams (分组的原始流)，原始流形成的分组称为PES分组。是用来传递原始流的一种数据结构

(3)节目是节目元素的集合。

节目元素可能是原始流，这些原始流有共同的时间基点，用来做同步显示。

(4)传输流和节目流TS-Transport Stream翻译为“传输流”PS-ProgramStream  翻译为“节目流”PS用来传输和保存一道节目的编码数据或其它数据。PS的组成单位是PES分组。TS用来传输和保存多道节目的编码数据或其它数据，TS的组成单位是节目。PS适用于不easy错误发生的环境，以及涉及到软件处理的应用。典型应用如DVD光盘的文件存储TS适用于easy错误发生的环境，典型应用就是数字电视信号的传输。TS和PS是能够互相转换的，比方从TS中抽取一道节目的内容并产生有效的PS是可能。

 

(5)传输流分组和PES分组原始流分成非常多PES分组。保持串行顺序，一个PES分组仅仅包含一个原始流的编码数据。

PES分组长度非常大，最大可为64K字节。

PES分组分为“分组首部(header)”和“有效负载(payload)”。“有效负载”指尾随在首部字节之后的字节。

首部的前4个字节构成分组的起始码，标识了该分组所属原始流的类型和ID号。TS分组也就是传输流数据形成的数据包。每一个TS分组长度为188字节，包含“分组首部”和“有效负载。前4个字节是分组首部，包含了这个分组的一些信息。有些情况下须要很多其它的信息时。需在后面加入“调整字段(adaptionfield)”。两者之间的关系:PES分组是插入到TS分组中的，每一个PES分组首部的第一字节就是TS分组有效负载的第一字节。一个PID值的TS分组仅仅带有来自一个原始流的数据。

 

(6)PSI 全称Program Specific Information。意为节目专用信息。

传输流中是多路节目复用的。那么，怎么知道这些节目在传输流中的位置，区分属于不同节目呢？所以就还须要一些附加信息，这就是PSI。

PSI也是插入到TS分组中的。它们的PID是特定值。MPEG-2中规定了4个PSI。包含PAT(节目关联表)。CAT(条件訪问表)，PMT(节目映射表)，NIT(网络信息表)，这些PSI包含了进行多路解调和显示节目的必要的和足够的信息。应用中可能包含很多其它的信息。比方DVB-T中定义了SDT(服务描写叙述表),EIT(环境信息表),BAT(节目组相关表),TDT(时间日期表)等，统称为DVB-SI(服务信息)。 PSI的PID是特定的，含PSI的数据包必须周期性的出如今传输流中。

 PMT (Program MapTable )节目映射表PMT所在分组的PID由PAT指定，所以要先解出PAT。再解PMT。PMT中包含了属于同一节目的视频、音频和数据原始流的PID。找到了PMT，解多路复用器就可找到一道节目相应的每一个原始流的PID，再依据原始流PID，去获取原始流。

PAT (Program Association Table)节目关联表PAT所在分组的PID=0 PAT中列出了传输流中存在的节目流PAT指定了传输流中每一个节目相应PMT所在分组的PIDPAT的第一条数据指定了NIT所在分组的PID ，其它数据指定了PMT所在分组的PID。

CAT (Conditional Access Table )条件訪问表CAT所在分组的PID=1CAT中列出了条件控制信息(ECM)和条件管理信息(EMM)所在分组的PID。CAT用于节目的加密和解密 NIT(Network Information Table)网络信息表NIT所在分组的PID由PAT指定NIT提供一组传输流的相关信息。以及于网络自身特性相关的信息，比方网络名称。传输參数(如频率,调制方式等)。NIT通常是解码器内部使用的数据。当然也能够做为EPG的一个显示数据提供给用户做为參考。几种PSI之间的关系，例如以下图所看到的：首先PAT中指定了传输流中所存在的节目，及每一个节目相应的PMT的PID号。比方Program 1相应的PMT 的PID=22,然后找到PID=22的TS分组，解出PMT。得到这个节目中包含的原始流的PID，再依据原始流的PI

D去找相应的TS分组。获取原始流的数据。然后就能够送入解码器解码了。

 

 

数据结构（1）TS分组前面提到，TS分组由188个字节构成，其结构例如以下：  transport_packet(){  sync_byte                                                                   // 8 transport_error_indicator                                          //1payload_unit_start_indicator                                    //1transport_priority                                                      // 1  PID                                                                             //13transport_scrambling_control                                  // 2adaptation_field_control                                           //2 continuity_counter                                                     //4if(adaptation_field_control==‘10‘  ||adaptation_field_control==‘11‘){   adaptation_field()  }  if(adaptation_field_control==‘01‘ ||adaptation_field_control==‘11‘) {    for(i=0;i<N;i++){    

data_byte                                                                   //8   } }  } 

前面32bit的数据即TS分组首部，它指出了这个分组的属性。

sync_byte  同步字节，固定为0x47 ，表示后面的是一个TS分组，当然，后面包中的数据是不会出现0x47的

transport_error_indicator传输错误标志位，一般传输错误的话就不会处理这个包了

payload_unit_start_indicator这个位功能有点复杂，字面意思是有效负载的開始标志。依据后面有效负载的内容不同功能也不同，后面用到的时候再说。

transport_priority  传输优先级位，1表示高优先级，传输机制可能用到。解码好像用不着。

PID 这个比較重要，指出了这个包的有效负载数据的类型，告诉我们这个包传输的是什么内容。前面已经叙述过。 

transport_scrambling_control加密标志位，表示TS分组有效负载的加密模式。TS分组首部(也就是前面这32bit)是不应被加密的，00表示未加密。

 adaption_field_control  翻译为“调整字段控制”。表示TS分组首部后面是否尾随有调整字段和有效负载。01仅含有效负载。10仅含调整字段。11含有调整字段和有效负载。为00的话解码器不进行处理。

空分组没有调整字段

 continuity_counter   一个4bit的计数器。范围0-15，具有同样的PID的TS分组传输时每次加1，到15后清0。只是。有些情况下是不计数的。例如以下：(1)TS分组无有效负载(2)复制的TS分组和原分组这个值一样(3)后面讲到的一个标志discontinuity_indicator为1时 

adaptation_field()调整字段的处理

data_byte有效负载的剩余部分，可能为PES分组。PSI，或一些自己定义的数据。

 （2）  PAT数据结构例如以下： program_association_section(){    table_id                                // 8

  section_syntax_indicator               // 1    ‘0‘                                     // 1    reserved                               //2    section_length                          // 12    transport_stream_id                     // 16    reserved                                // 2    version_number                          // 5    current_next_indicator                  // 1    section_number                          // 8    last_section_number                     // 8    for (i=0; i<N;i++) {        program_number                         // 16        reserved                               // 3      if(program_number == ‘0‘) {          network_PID                           // 13        }     else {        program_map_PID                      // 13       }   } CRC_32                                 //  32 }

table_id 固定为0x00。标志是该表是PAT

section_syntax_indicator段语法标志位，固定为1

section_length         表示这个字节后面实用的字节数，包含CRC32。

假如后面的字节加上前面的字节数少于188。后面会用0XFF填充。

假如这个数值比較大，则PAT会分成几部分来传输。

transport_stream_id    该传输流的ID。差别于一个网络中其它多路复用的流。

version_number范围0-31，表示PAT的版本号号。标注当前节目的版本号．这是个非常实用的參数。当检測到这个字段改变时，说明TS流中的节目已经变化了，程序必须又一次搜索节目．

current_next_indicator表示发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效。

section_number分段的号码。PAT可能分为多段传输。第一段为00。以后每一个分段加1，最多可能有256个分段

last_section_number 最后一个分段的号码

 program_number节目号

network_PID 网络信息表（NIT）的PID，网络信息表提供了该物理网络的一些信息，和电视台相关的。

节目号为0时相应的PID为network_PID

program_map_PID节目映射表的PID。节目号大于0时相应的PID，每一个节目相应一个

CRC_32  CRC32校验码

上面program_number。network_PID，program_map_PID是循环出现的。program_number等于0时相应network_PID，program_number等于其它值时相应program_map_PID。

 

(3)PMT   PMT数据结构例如以下： TS_program_map_section(){ table_id                               // 8section_syntax_indicator             //  1 ‘0‘                                   //  1 reserved                              //  2 section_length                        //  12 program_number                        //  16 reserved                              //  2 version_number                        //  5 current_next_indicator                //  1 section_number                        //  8 last_section_number                   //  8 reserved                              //  3 PCR_PID                               //  13 reserved 4program_info_length                  //  12 for (i=0; i<N; i++){   descriptor() } for (i=0;i<N1;i++){   stream_type                           //  8  reserved                             //  3   elementary_PID                        //  13  reserved                             //  4   ES_info_length                        //  12  for (i=0; i<N2; i++) {   descriptor()   } } CRC_32                                 //  32 }

table_id  固定为0x02 ，标志是该表是PMT。

section_syntax_indicator section_length      version_number       current_next_indicator 以上四个字段意思和PAT同样。可參考上面解释

section_number   last_section_number 以上两个字段意思和PAT同样，只是值都固定为0x00，我认为这种原因可能是由于PMT不须要有先后顺序，由于先定义哪个节目都是无所谓。

program_number 节目号。表示该PMT相应的节目  

PCR_PID PCR（节目时钟參考）所在TS分组的PID。依据PID能够去搜索相应的TS分组，解出PCR信息。

program_info_length 该节目的信息长度。在此字段之后可能会有一些字节描写叙述该节目的信息

stream_type 指示了PID为elementary_PID的PES分组中原始流的类型，比方视频流，音频流等，见后面的表

elementary_PID 该节目中包含的视频流，音频流等相应的TS分组的PID

ES_info_length 该节目相关原始流的描写叙述符的信息长度。stream_type相应的类型：