MPEG2 TS基本概念和数据结构

(1)ES-
Elementary Streams (
原始流
)
，对视频、音频信号及其他数据进行编码压缩后的数据流称为原始流。原始流包括访问单元，比如视频原始流的访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-Program
Stream
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他数据。
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他数据，
TS
的组成单位是节目。
PS
适用于不容易发生错误的环境，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
适用于容易发生错误的环境，典型应用就是数字电视信号的传输。
TS
和
PS
是可以互相转换的，比如从
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
分组原始流分成很多
PES
分组，保持串行顺序，一个
PES
分组只包含一个原始流的编码数据。
PES
分组长度很大，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
”
指跟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。每个
TS
分组长度为
188
字节，包括
“
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。有些情况下需要更多的信息时，需在后面添加
“
调整字段
(adaption field)”
。两者之间的关系
:PES
分组是插入到
TS
分组中的，每个
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
分组只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？所以就还需要一些附加信息，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
，包括
PAT(
节目关联表
)
，
CAT(
条件访问表
)
，
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。应用中可能包括更多的信息，比如
DVB-T
中定义了
SDT(
服务描述表
),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现在传输流中。

PMT (Program Map Table
)

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对应的每个原始流的
PID
，再根据原始流
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
指定了传输流中每个节目对应
PMT
所在分组的
PIDPAT
的第一条数据指定了
NIT
所在分组的
PID
，其他数据指定了
PMT
所在分组的
PID
。

CAT (Conditional Access Table

)

条件访问表

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，比如网络名称，传输参数
(
如频率
,
调制方式等
)
。
NIT
一般是解码器内部使用的数据，当然也可以做为
EPG
的一个显示数据提供给用户做为参考。几种
PSI
之间的关系，如下图所示：首先
PAT
中指定了传输流中所存在的节目，及每个节目对应的
PMT
的
PID
号。
比如
Program 1
对应的
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
，再根据原始流的
PID
去找相应的
TS
分组，获取原始流的数据，然后就可以送入解码器解码了。

数据结构（

1

）

TS

分组

前面提到，
TS
分组由
188
个字节构成，其结构如下：

transport_packet(){

sync_byte
//8

transport_error_indicator
//1

payload_unit_start_indicator
//1

transport_priority
// 1

PID
//13

transport_scrambling_control
// 2

adaptation_field_control
//2

continuity_counter
//4

if(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

}

}

}

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开始标志，根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


这个比较重要，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
分组首部后面是否跟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
，具有相同的
PID
的
TS
分组传输时每次加
1
，到
15
后清
0
。不过，有些情况下是不计数的。如下：
(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
，或一些自定义的数据。

（

2

）

PAT

数据结构如下：


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


表示这个字节后面有用的字节数，包括
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。假如这个数值比较大，则
PAT
会分成几部分来传输。

transport_stream_id


该传输流的
ID
，区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，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

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
时对应的
PID
为
network_PID

program_map_PID

节目映射表的
PID
，节目号大于
0
时对应的
PID
，每个节目对应一个

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
时对应
network_PID
，
program_number
等于其它值时对应
program_map_PID
。

(3)PMT
PMT

数据结构如下：


TS_program_map_section() {

table_id
// 8

section_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
4

program_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
相同，可参考上面解释

section_number

last_section_number

以上两个字段意思和
PAT
相同，不过值都固定为
0x00
，我觉得这样的原因可能是因为
PMT
不需要有先后顺序，因为先定义哪个节目都是无所谓。

program_number

节目号，表示该
PMT
对应的节目

PCR_PID

PCR
（节目时钟参考）所在
TS
分组的
PID
，根据
PID
可以去搜索相应的
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，比如视频流，音频流等，见后面的表

elementary_PID

该节目中包括的视频流，音频流等对应的
TS
分组的
PID

ES_info_length

该节目相关原始流的描述符的信息长度。
stream_type
对应的类型。