MPEG2 TS基本概念和数据结构

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Richard_Ma 2010-12-03 00:15:41 博主文章分类：流媒体

(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×××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                                                                   //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×××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：