第六章数字电视复用技术

第六章数字电视复用技术第一页，共45页。复用信道编码信道调制第二页，共45页。多路复用3第三页，共45页。MPEG-2系统中，信息复合/分离的过程称为复用/解复用。MPEG-2系统的复用和解复用可分为两个层次：节目级和系统级。4第四页，共45页。节目复用：将一路数字电视节目的视频，音频和辅助数据等按照一定的方法时分复用成单一的PS流或TS流。系统复用：将各路数字电视节目的数据流进行再复用，实现节目间的动态带宽分配，提供各种增值服务。节目复用有共同的时间基准，系统复用时可以有独立的时间基准。5第五页，共45页。6第六页，共45页。MPEG-2标准MPEG-2的数据位流分成内外两层，外层为系统层，内层为压缩层。复用是建立在MPEG-2的系统层上。

7第七页，共45页。MPEG-2标准压缩层包含压缩的视频和伴音数据位流

1）视频压缩层（Video，ISO13818-2），描述数字视频编码方式和解码过程

2）音频压缩层（Audio，ISO13818-3），描述数字音频编码方式和解码过程8第八页，共45页。MPEG-2标准的基本多路复用方法ES码流PES码流TS码流9第九页，共45页。ES（ElememtaryStream):基本码流，是指只包含1个信源编码器的数据流。即ES是编码的视频数据流，或编码的音频数据流，或其它编码数据流的统称。每个ES都由若干个存取单元(AU-AccessUnit)组成,每个视频AU或音频AU都是由头部和编码数据两部分组成的。10第十页，共45页。11运动图像序列图片组（GOP）IBBPBBP…图像像条（Slice）宏块MacroBlock1616块（Block）88第十一页，共45页。12MPEG-1视频流结构返回第十二页，共45页。PES（PacketizedES）：打包基本码流经视频（或音频）编码压缩后的基本码流与系统的信息一起组合、打包，产生打包基本码流也称分组基本码流。PES是打包了的专用视频、音频、数据、同步、识别信息数据。通过打包，将ES变成仅含有1种性质ES的PES包，如仅含视频ES的PES包，仅含音频ES的PES包，仅含其它ES的PES包13第十三页，共45页。PES包MPEG-2标准规定：1个PES包是由包头、ES特有信息和包数据3个部分组成。也可认为1个PES包是由数据头和包数据（有效载荷）两个部分组成的。包头由起始码前缀（3B)、数据流识别(1B)及PES包长信息(2B)3部分构成ES特有信息是由PES头部识别标志（14bit)、PES包头长信息(1B)、信息区和用于调整信息区可变包长的填充字节4部分组成的PES包控制信息14第十四页，共45页。PES包结构248162148返回15第十五页，共45页。TS（TransportStream)：传送码流

传送码流是由带一个或多个独立时基的一个或多个节目码流组合而成的一个码流，它的负载是PES包。TS流是为了在可能发生严重错误的环境下进行一道和多道程序的编码数据的传送和存储。错误一般表现为比特值丢失或分组丢失。TS实际是面向数字化分配媒介（有线、卫星、地面网）的传输层接口TS流的编码层允许将一道或多道程序合成为单个流。16第十六页，共45页。TS包结构返回17第十七页，共45页。节目特定信息(PSI)为对一路节目的TS流中所含的各种信息进行标识所插入的信息，即节目特定信息（PSI-ProgramSpecificInformation）PSI信息以段为单位进行组织，段可以作为负载插入TS包中，然后以一定的比率插入一路节目的TS流中，形成完整的一路节目TS流18第十八页，共45页。节目特定信息节目关联表（PAT-ProgramAssociationTable）在每个TS流上都有一个PAT，用于定义节目源映射表。用MPEG指定的PID（00）标明，通常用PID=0x0000表示。

19第十九页，共45页。20PAT结构第二十页，共45页。program_association_section(){table_id8section_syntax_indicator1

‘0’1reserved2section_length12transpot_stream_id16reserved2version_number5current_next_indicator1section_number8last_section_number8for（i=0；i<N;i++){program_number;16reserved3if(program_number==‘0’){network_PID}13else{program_map_PID}13}CRC_32}21PAT的分段第二十一页，共45页。节目特定信息节目映射表（PMT-ProgramMapTable）：

在TS上，每个节目源都有一个对应的PMT。用于定义每个在TS上的节目源（Program），即将TS上每个节目源的ES及其对应的PID信息、数据的性质、数据流之间关系列在一个表里。22第二十二页，共45页。TS_program_map_section(){table_id8…..program_number16……PCR_PID13…for(i=0;i<N;i++){description()}for(i=0;i<N1;i++){stream_type8reserved3elementary_PID13reserved4ES_info_length12for(i=0;i<N2;i++){decription()}}CRC_3232}PMT分段23第二十三页，共45页。stream_type的取值24第二十四页，共45页。节目特定信息网络信息表（NIT-NetworkInformationTable）传送流描述表（TSDT-TransportStreamDescriptionTable）条件接收表（CAT-ConditionalAccessTable）：25第二十五页，共45页。PSI和TS流的关系根据PID将TS上从不同的ES来的TS包分别出来可分两步进行：其一是从PID=0的PAT上找出带有PMT的那个节目源其二是从所选择的PMT中找到组成该节目源的各个ES的PID，26第二十六页，共45页。如果用户需要收看节目2，则接收机应该如何分析PSI信息得到节目2的音视频、辅助数据等的TS码流。27第二十七页，共45页。28第二十八页，共45页。节目复用器的构成29第二十九页，共45页。30系统复用第三十页，共45页。31系统复用方框图系统复用的主要工作是：1）进行PSI信息的重构2）PCR修正第三十一页，共45页。32系统复用PSI信息的搜集和重构首先将各路TS流的PSI进行搜集，进行码流分析，得到各路TS码流中相应的视频、音频、数据信息的码率、PID(标识符)等，并丢弃各路原有的PSI信息。当出现两路TS流中的PID发生冲突时，此时，需要修改一路或者多路TS流中某一数据流的PID(即复用器需要对修改了PID视频/音频包或其他数据包进行PID更新)。无论是否出现PID冲突，复用器都需要重构PSI信息。第三十二页，共45页。33

PSI信息的搜集和重构PSI信息的收集与节目识别PSI信息的重构第三十三页，共45页。34PSI信息的收集与节目识别寻找PID为0x0000的携带PAT表的TS包根据PAT表的内容识别出携带PMT表的TS包的PID，并由此找到PMT表从PMT表中获得构成一路节目的各类比特流的PID根据该PID找到对应的这路节目的各个TS包。第三十四页，共45页。35PSI信息的重构

复用器对输入的码流进行基本的PID变化和PSI信息重构由于CAT，NIT表与节目信息相关的内容不多，所以一般指PSI重构，主要侧重与PAT，PMT表的重构第三十五页，共45页。36PSI信息的重构抽取需要复用码流的节目号，复用后的PMT_PID和PCR标志位等，再加上一些包头信息，就可以重构PAT表，信息填写完后，加上CRC效验字段，用oxff填充余下的字节，直到PAT包的长度是188字节的整数倍。第三十六页，共45页。37PSI信息的重构PMT包的重构和PAT包相似重构PMT表需要：PMT_PID,码流类型，基本码流PID，PCR_PID等信息，一个PMT表只有一个节目的基本流信息，不能把各个节目的基本码流信息混在一起第三十七页，共45页。38PCR修正模拟电视中的行，场等信息辅助下模拟电视中图像信息是以同步方式传输的，这样接收机就可以直接提取出帧同步脉冲。数字电视系统的视频和音频信号经过编码后变为串行比特流形式，由于图像编码方式(I，B，P帧等)和图像复杂度的不同，编码后每帧图像产生的数据量是不同的，无法从编码比特流中直接获取帧同步信息，导致了解码与显示过程无法同步所以，每隔一定的传输时间，在经过选择的TS包的适应头中，传送系统时钟27MHz的一个抽样值给接收机，作为解码器的时钟参考信号第三十八页，共45页。39PCR修正PCR---节目参考时钟program_clock_referencePCR域携带着整个节目的时间信息MPEG-2系统规范要求PCR时间必须为PCR域最后一字节离开复用器的时间，因此，只能在TS包的PCR域串出复用器的时刻，在原来的PCR值的基础上加上该TS包在本复用器中实际经历的时间，以保持其值与码流同步第三十九页，共45页。40TS包结构第四十页，共45页。41自

适

应

字

段

描

述adaption_field{adaption_field_length8if(adaption_field_length>0)discontinuity_indicator1random_access_indicator1elementary_stream_priority_indicator1PCR_flag1OPCR_flag1splice_point_flag1transport_private_data_flag1adaption_field_extension_flag1if(PCR_flag==‘1’){program_clock_ref