數(shù)字電視原理與應(yīng)用dtv5

1、數(shù)字電視原理與應(yīng)用Principle and Application of Digital Television主講：張文軍教授上海交通大學(xué)圖像通信與信息處理研究所20062007學(xué)年第一學(xué)期第一頁，共五十九頁。課程安排1數(shù)字電視概述電視技術(shù)的發(fā)展歷程模擬電視原理數(shù)字電視的發(fā)展2數(shù)字電視基本原理視頻壓縮原理MPEG-2視頻編碼及測量MPEG-2音頻編碼及測量MPEG-2系統(tǒng)及其測量數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ)數(shù)字電視的糾錯(cuò)編碼原理3數(shù)字電視相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)DVB-S標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)測量DVB-C標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)測量OFDM技術(shù)DVB-T標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)測量ATSC和ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)及其測量我國的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視原理與應(yīng)用2*第二頁

2、，共五十九頁。數(shù)字電視基本原理視頻壓縮原理 第5章MPEG-2視頻編碼部分及其測量 第4,6,11章MPEG-2音頻編碼部分及其測量 第7章MPEG-2系統(tǒng)部分及其測量 第3,9,10章數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ) 第12章數(shù)字電視中的糾錯(cuò)編碼原理 補(bǔ)充數(shù)字電視原理與應(yīng)用3*第三頁，共五十九頁。MPEG-2系統(tǒng)部分及其測量1.MPEG數(shù)據(jù)流 2.數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)比較3.MPEG-2 TS流測量數(shù)字電視原理與應(yīng)用4*第四頁，共五十九頁。1、MPEG數(shù)據(jù)流MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 13818-1 系統(tǒng)層ISO/IEC 13818-2 視頻編碼層ISO/IEC 13818-3 音頻編碼層系統(tǒng)層也可用于傳送音視頻以

3、外的數(shù)據(jù)，如Internet數(shù)據(jù)。系統(tǒng)層描述MPEG數(shù)據(jù)流的整體結(jié)構(gòu)，實(shí)際中具有重要意義。原始SDTV信號（ITU601）碼率270Mbit/s；CD質(zhì)量的原始數(shù)字立體聲音頻信號碼率為1.5Mbit/s。圖3.2 視頻和音頻信號32/44.1/48kHz音頻采樣頻率1520kHz BW1520kHz BWAD32/44.1/48kHz音頻采樣頻率ADRightLeft16 bitUp to 768kbit/s16 bitUp to 768kbit/s1.5Mbit/s數(shù)字電視原理與應(yīng)用5*第五頁，共五十九頁。視頻信號壓縮到1Mbit/s(MPEG-1)和26Mbit/s(MPEG-2)音頻信號

4、壓縮到100400kbit/s壓縮后的視音頻信號稱作ES(elementary stream)流，包括：視頻流音頻流數(shù)據(jù)流任何類型的壓縮或未壓縮數(shù)據(jù)1、MPEG數(shù)據(jù)流圖3.3 MPEG ES流 var. length up to 64 kbytesPES packetVideo PESAudio PESData PESPES header數(shù)字電視原理與應(yīng)用6*第六頁，共五十九頁。壓縮后所有ES流被打成不同長度的包，叫做PES(packetized elementary streams)。根據(jù)不同時(shí)刻視音頻內(nèi)容的不同，壓縮比也時(shí)刻變化，就需要有不同長度的數(shù)據(jù)包。每個(gè)視頻包有一個(gè)或幾個(gè)壓縮視頻幀每

5、個(gè)音頻包有一個(gè)或多個(gè)壓縮音頻信號段每個(gè)PES包最大64kbytes，由頭Header和凈負(fù)荷數(shù)據(jù)payload組成：header包含了16位bit指示包的長度payload包含壓縮視頻/音頻流或純數(shù)據(jù)流視頻包的長度某些情況下可大于64kbytes，此時(shí)包頭(header)中包長度指示為0，解碼器要利用其他機(jī)制找出包的終止處。1、MPEG數(shù)據(jù)流數(shù)字電視原理與應(yīng)用7*第七頁，共五十九頁。1、MPEG數(shù)據(jù)流PESMPEG-2 TS包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2 TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用8*第八頁，共五十九頁。所有ES流首先被打包成不同長度的PES包，通常為64kbytes。

6、開頭為6byte的PES頭：前3個(gè)byte是起始碼前綴00 00 01，用于表明一個(gè)PES包的開始。第4個(gè)byte是起始碼標(biāo)志，說明起始碼種類，表明payload中是視頻、音頻還是數(shù)據(jù)流。后兩個(gè)byte是包長度，說明后面還有多少字節(jié)。如果長度為0，表示PES包大于64kbytes。然后是可選PES頭最后是實(shí)際傳送ES流的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)(payload)PESPES headerOptionalPES header6 Byte HeaderMax.64kbyte payloadmax.64 kbyte 63 byte start code prefix 00 00 01Stream IDPES pa

7、cketlength圖3.4 PES的組成數(shù)字電視原理與應(yīng)用9*第九頁，共五十九頁?？蛇xPES頭：PES頭的可選擴(kuò)展，根據(jù)當(dāng)前傳送ES流的要求設(shè)置。由12個(gè)比特的11個(gè)標(biāo)志來控制可選PES頭中包含哪些字段，其中有PTS(presentation time stamps)和DTS(decoding time stamps)，這對視/音頻同步非常重要。最后可能有填充字節(jié)。PES圖3.4 PES的組成PES headerOptionalPES header6 Byte HeaderMax.64kbyte payloadmax.64 kbyte 6PES Scramblingcontrol11 fla

8、gsPES headerData lengthOptional FieldsDepending on flagsStuffing Bytes ,FF,10BitPES headerOptionalPES heaer6 Byte HeaderMax.64kbyte payloadmax.64 kbyte 6PTSDTSESCRESrateDSM TrickmodeAdditional Copy InfoPreviousPES CRCPESextension333342228816數(shù)字電視原理與應(yīng)用10*第十頁，共五十九頁。PES結(jié)構(gòu)不適合傳輸，尤其不適合一個(gè)數(shù)據(jù)流中有多個(gè)節(jié)目的廣播應(yīng)用。而MPE

9、G-2目標(biāo)是將6,10甚至20個(gè)電視節(jié)目或廣播節(jié)目形成一個(gè)復(fù)用MPEG-2數(shù)據(jù)流，然后通過衛(wèi)星、電纜或地面?zhèn)鬏?。因此，PES包再分成固定長度的更小的包，即TS包(transport stream packets)：188字節(jié)長 4個(gè)字節(jié)的TS頭 184個(gè)字節(jié)的PES包數(shù)據(jù)PES圖3.6 MPEG-2 TS包組成PES headerPES headerPacketized elementary systemTransport streamPayloadunit startindicator=14 byteTS header184 bytepayloadPayloadUnit startIndic

10、ator=1數(shù)字電視原理與應(yīng)用11*第十一頁，共五十九頁。對TS包再進(jìn)行復(fù)用：先復(fù)用同一個(gè)節(jié)目的TS包，一個(gè)節(jié)目可包含一個(gè)或多個(gè)視頻和音頻信號（如不同角度攝像機(jī)、不同語言等）。所有節(jié)目的所有復(fù)用數(shù)據(jù)流再進(jìn)行復(fù)用形成最終的TS流。MPEG-1，視頻PES包與音頻PES包復(fù)用，最大碼率為1.5Mbit/s，用于VCD。PESVideo PESAudio PESVAVVMultiplexed video and audio PES packetsApplication:MPEG-1 Video CDMPEG-2 SVCDMPEG-2 Video DVD圖3.5 PES包的復(fù)用數(shù)字電視原理與應(yīng)用12*

11、第十二頁，共五十九頁。MPEG-2的TS包長188字節(jié)，包含所有節(jié)目的所有數(shù)據(jù)。由于碼率不同，MPEG-2 TS流中不同ES流的包出現(xiàn)頻率不一樣。每個(gè)節(jié)目有一個(gè)編碼器對所有ES流編碼，產(chǎn)生PES，并將PES包打包成TS包。每個(gè)節(jié)目的碼率通常約28Mbit/s，但由于節(jié)目內(nèi)容隨時(shí)間變化，視/音頻和數(shù)據(jù)總碼率可以是固定或變化的，稱為統(tǒng)計(jì)復(fù)用。所有節(jié)目的TS流再復(fù)用成一個(gè)總的TS流，最大約40Mbit/s。PES圖3.7 MPEG-2 TS流的復(fù)用EncoderVideo 1EncoderEncoderVideo 2Video 3Audio 1Audio 2Audio 3Program 1Progr

12、am 2Program 3MPEG-2 Multiplexer數(shù)字電視原理與應(yīng)用13*第十三頁，共五十九頁。一個(gè)TS流中通常有6,8,10甚至20個(gè)節(jié)目組成。碼率在傳輸過程中可變，但總碼率必須保持不變。一個(gè)節(jié)目可以包括視頻和音頻，或單純音頻或單純數(shù)據(jù)，結(jié)構(gòu)靈活可變。TS流中包含一些“表”來描述組成結(jié)構(gòu)，解碼器可以利用這些表來確定TS流的當(dāng)前結(jié)構(gòu)。PES數(shù)字電視原理與應(yīng)用14*第十四頁，共五十九頁。1、MPEG數(shù)據(jù)流MPEG-2 TS包PES包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2 TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用15*第十五頁，共五十九頁。固定長度188字節(jié)，4字節(jié)header和184

13、字節(jié)payloadheader包含了對包傳輸過程非常重要的信息：第一個(gè)字節(jié)是同步字節(jié)固定值47hex，在TS流中的間隔也固定。碼流中其他位置也可能出現(xiàn)47hex，因此同步字節(jié)利用固定數(shù)值和固定間隔兩方面聯(lián)合實(shí)現(xiàn)同步。解碼器在接收到5個(gè)TS包后開始同步。同步字節(jié)后的一個(gè)比特是傳輸差錯(cuò)標(biāo)志由解調(diào)器在傳輸信道末端設(shè)置例如錯(cuò)誤太多無法利用誤碼糾正機(jī)制進(jìn)行恢復(fù)的情況。13bit的PID(packet identifier)描述該包中payload的內(nèi)容以及該包屬于哪個(gè)ES流。MPEG-2 TS包圖3.8 MPEG-2 TS包184 byte payload188 bytes4 byte TS heade

14、r13 bit packet identifier=PID1bit transport error indicator1 byte sync byte = 47 hex數(shù)字電視原理與應(yīng)用16*第十六頁，共五十九頁。DVB采用的誤碼保護(hù)是ReedSolomon糾錯(cuò)碼調(diào)制器中TS包的188個(gè)字節(jié)后添加16個(gè)字節(jié)(DVB-S/C/T)或20個(gè)字節(jié)(ATSC)的誤碼保護(hù)。誤碼保護(hù)是特殊的校驗(yàn)和。接收端每個(gè)包可以糾正8/10個(gè)誤碼。如果某個(gè)包發(fā)生的誤碼超過8/10個(gè)，誤碼保護(hù)失敗，誤碼不能糾正，這個(gè)包的傳輸差錯(cuò)標(biāo)志就標(biāo)記為錯(cuò)誤，則解碼器不能解碼這個(gè)包，而要進(jìn)行誤碼掩蓋。MPEG-2 TS包圖3.9 Re

15、ed-Solomon FECRSRSDVB/ATSCmodDVB/ATSCDemod.MPEG-2TSTransmissionlinkMPEG-2TS4 byteheader184 bytepayload16 or 20 byte RS FEC204 or 208 byte188 byte188 byte184 byte payload1 bit transport error indicatorSync byte 47 hex4 byte header數(shù)字電視原理與應(yīng)用17*第十七頁，共五十九頁。有時(shí)TS包的頭長度必須大于4個(gè)byte：包頭擴(kuò)展到payload中，payload長度相應(yīng)縮短，

16、但總包長度仍是188bytes。擴(kuò)展的包頭稱作“adaptation field”。在4bytes的包頭中由Adaptation control bits標(biāo)志是否有adaptation field。MPEG-2 TS包圖3.10 帶adaptation field的TS包headerOptionalAdaptation field4 ByteHeader184 byte payload188 byte AdaptionFieldlengthDiscontinuityindicator.5 flagsOptionalFieldsDependingOn flags.PCR.81542Bit數(shù)字電視

17、原理與應(yīng)用18*第十八頁，共五十九頁。TS包的結(jié)構(gòu)和長度與電話和LAN技術(shù)采用的異步轉(zhuǎn)移模式ATM類似：ATM用于電話的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。ATM也采用包結(jié)構(gòu)，每個(gè)包53bytes，由5bytes的頭和48bytes的payload組成。MPEG-2初期考慮利用ATM傳輸，ATM包的payload中有一個(gè)特殊byte，實(shí)際payload只有47bytes，因此TS包的188bytes正好可以由4個(gè)ATM包傳送。實(shí)際也存在MPEG-2通過ATM傳輸。MPEG-2 TS包圖3.11 ATM包5 byteheader48 bytepayload53 Bytes5 byte header1

18、 byte spec. information188 byte MPEG-2 TS packet47 bytepayload47 bytepayload47 bytepayload47 bytepayload4 ATM cellsATM=Asynchronous Transfer Mode數(shù)字電視原理與應(yīng)用19*第十九頁，共五十九頁。1、MPEG數(shù)據(jù)流PESMPEG-2 TS包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2 TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用20*第二十頁，共五十九頁。接收端所需信息接收端所需信息BECDTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID

19、)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FA數(shù)字電視原理與應(yīng)用21*第二十一頁，共五十九頁。MPEG-2解碼器接收到MPEG-2 TS流時(shí)，首先檢測包結(jié)構(gòu)，在TS流中查找同步字節(jié)：總是47hex，總位于TS包開始位置，固定間隔為188字節(jié)。同時(shí)滿足這兩個(gè)條件，可以確定同步。如果出現(xiàn)一個(gè)字節(jié)為47hex，解碼器將檢測這個(gè)字節(jié)前后n倍188字節(jié)的位置是否也是同步字節(jié)。如果是，則當(dāng)前字節(jié)為同步字節(jié)；否則，當(dāng)前字節(jié)只是碼流中偶爾出現(xiàn)的47hex，不是同步字節(jié)。接收端收到5個(gè)TS包之后開始同步。丟包3個(gè)之后解碼器即失步。A、TS流同步數(shù)字電視

20、原理與應(yīng)用22*第二十二頁，共五十九頁。接收端所需信息接收端所需信息AECDTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FB數(shù)字電視原理與應(yīng)用23*第二十三頁，共五十九頁。TS流中傳送節(jié)目的數(shù)目和結(jié)構(gòu)靈活多變，TS流中必須包含列表來描述TS流的瞬時(shí)結(jié)構(gòu)。這些列表稱為PSI(program specific information),是偶爾在payload中傳輸?shù)谋砀?，包?PAT(program association table)PMT(program map

21、 tables)B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)圖3.13 PAT和PMTPID1PID2PID from PATTSheaderPayload of TS packetPointer to video ESPointer to audio ESPID1PID2PID3PID4.Payload of TS packetTSheaderPID=0 x00Pointer to PMT1Pointer to PMT2Pointer to PMT3Pointer toPMT4PAT=Program association table1 PID entry per programPMT=Program map ta

22、ble1 PID entry per elementary stream數(shù)字電視原理與應(yīng)用24*第二十四頁，共五十九頁。PAT每個(gè)TS流一個(gè)，每隔0.5秒重復(fù)。描述TS流中有多少個(gè)節(jié)目。包含該表的TS包的PID為0，便于識別。PAT的payload中傳送特殊PID的列表，每個(gè)PID對應(yīng)一個(gè)節(jié)目。這些PID是描述每個(gè)獨(dú)立節(jié)目詳細(xì)信息的指針。PID指向PMT表。B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)PID1PID2PID3PID4.Payload of TS packetTSheaderPID=0 x00Pointer to PMT1Pointer to PMT2Pointer to PMT3Pointer toP

23、MT4PAT=Program association table1 PID entry per program數(shù)字電視原理與應(yīng)用25*第二十五頁，共五十九頁。PMT對應(yīng)TS包有特殊的PID和特殊的payload。PMT的PID由PAT傳送。例如要接收節(jié)目3時(shí)，先從PAT的payload中的所有PID列表中選出節(jié)目3的PID為1FF3hex，然后查找包頭中PID= 1FF3hex的TS包，就是節(jié)目3的PMT。PMT包含該節(jié)目中所有ES流（視頻、音頻或數(shù)據(jù)）的PID。B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)PID1PID2PID from PATTSheaderPayload of TS packetPointer

24、to video ESPointer to audio ESPMT=Program map table1 PID entry per elementary stream數(shù)字電視原理與應(yīng)用26*第二十六頁，共五十九頁。一個(gè)節(jié)目可能有多個(gè)視頻和音頻流，解碼器必須選擇2個(gè)PID，一個(gè)視頻流的PID（100hex），一個(gè)音頻流的PID（200hex）。此后解碼器只收集這些TS包，解復(fù)用，重新組成PES包，這些PES包再送到視頻或音頻解碼器。傳輸過程中TS流的結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生改變。解碼端機(jī)頂盒， 如DVB-S，必須連續(xù)檢測TS流瞬時(shí)結(jié)構(gòu)，讀出PAT和PMT，做自適應(yīng)調(diào)整。B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)數(shù)字電視原理與

25、應(yīng)用27*第二十七頁，共五十九頁。接收端所需信息接收端所需信息AEBDTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FC數(shù)字電視原理與應(yīng)用28*第二十八頁，共五十九頁。PAT和PMT讀出以后，用戶確定出一個(gè)節(jié)目的兩個(gè)PID：待解碼視頻信號的PID（如100hex）待解碼音頻信號的PID（如200hex）解碼器只處理這兩個(gè)PID的TS包：解復(fù)用過程中，PID為100hex的所有TS包集合成視頻PES包，送到視頻解碼器。同樣，PID為200hex的所有TS包重新集合成

26、音頻PES包，送到音頻解碼器。如果ES流沒有加擾，這時(shí)可以直接解碼。C、讀取一個(gè)節(jié)目圖3.14 通過視頻和音頻PID訪問節(jié)目Video PID=0 x100Audio PID=0 x200MPEG-2 TS數(shù)字電視原理與應(yīng)用29*第二十九頁，共五十九頁。接收端所需信息接收端所需信息AEBCTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FD數(shù)字電視原理與應(yīng)用30*第三十頁，共五十九頁。對付費(fèi)電視或許可證和地域限制等情況，ES流利用電子碼進(jìn)行傳輸保護(hù)。ES流利用各種方

27、法進(jìn)行混擾，接收端必須配有附加硬件并授權(quán)。附加硬件必須有TS流中合適的解擾和授權(quán)數(shù)據(jù)。因此TS流中傳送一個(gè)特殊的表CAT(conditional access table)CAT提供了TS流其他數(shù)據(jù)包的PID，該數(shù)據(jù)包傳送了解擾所需信息：ECM(entitlement control message)用于傳送加擾碼EMM(entitlement management message)用于用戶管理D、讀取一個(gè)加擾節(jié)目圖3.15 CATCAT(PID=1)PIDPIDECMEntitlement control messagesEMM Entitlement Management messages

28、Key codesAllocation rights數(shù)字電視原理與應(yīng)用31*第三十一頁，共五十九頁。只有ES流本身可以加擾，TS包頭、表格和adaptation field不能加擾。解擾本身在MPEG解碼器以外的附加硬件設(shè)備進(jìn)行，附加硬件與解擾方法相關(guān)，可以做成智能板卡通過CI(common interface)插入機(jī)頂盒。在MPEG解碼器做進(jìn)一步處理之前，TS流在該硬件設(shè)備中循環(huán)。ECM和EMM的信息，以及用戶的個(gè)人碼可以將碼流解擾。D、讀取一個(gè)加擾節(jié)目圖3.16 解碼器的解擾Common interfaceDescramblerSmart card(user data)Video deco

29、derAudio decoderVideoAudiosssssDescrambled dataPseudo random sequencyMPEG-2 TSDemultiplexerExorExor數(shù)字電視原理與應(yīng)用32*第三十二頁，共五十九頁。接收端所需信息接收端所需信息ADBCTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FE數(shù)字電視原理與應(yīng)用33*第三十三頁，共五十九頁。實(shí)際解碼時(shí)還需要另外的同步步驟：接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步視音頻同步E、節(jié)目同步視音頻P

30、ID獲得ES流解擾碼流解復(fù)用視音頻PES包重新生成視音頻解碼器數(shù)字電視原理與應(yīng)用34*第三十四頁，共五十九頁。接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步亮度信號采樣頻率13.5MHz，色度信號6.75MHz。27MHz是采樣頻率的倍數(shù)，作為發(fā)送端MPEG編碼器所有處理過程的參考或基本頻率。編碼器中27MHz振蕩器作為系統(tǒng)時(shí)鐘(STC)的輸入。STC是42bit計(jì)數(shù)器，由27MHz時(shí)鐘計(jì)數(shù)，溢出后重新從0開始。LSB位不會(huì)計(jì)數(shù)到FFF，最大只有300，大約每26.5小時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。接收端也必須提供STC，其27MHz振蕩器和42bit計(jì)數(shù)器必須與編碼器STC完全同步。MPEG碼流中需傳送參考信息PCR(pr

31、ogram clock reference)，即在固定時(shí)刻將最新的STC計(jì)數(shù)器值復(fù)制到TS流中。E、節(jié)目同步時(shí)鐘同步數(shù)字電視原理與應(yīng)用35*第三十五頁，共五十九頁。E、節(jié)目同步時(shí)鐘同步PCR使得碼流中帶有準(zhǔn)確的內(nèi)部時(shí)鐘，所有編碼和解碼過程都受這個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘控制。解碼器必須讀出PCR值，與自身系統(tǒng)時(shí)鐘（42bit計(jì)數(shù)器）比較：如果收到的PCR與解碼器系統(tǒng)時(shí)鐘一致，則收發(fā)端時(shí)鐘同步；如果不一致，則根據(jù)差別大小產(chǎn)生一個(gè)控制變量送到鎖相環(huán)，可以糾正接收端的振蕩器。同時(shí)，42bit計(jì)數(shù)器總是設(shè)為收到的PCR值，這是系統(tǒng)初始化和節(jié)目改變時(shí)的基本要求。圖3.17 PCR數(shù)字電視原理與應(yīng)用36*第三十六頁，共五

32、十九頁。碼流中傳送的PCR值必須足夠多，有最大間隔的限制；而且要相對準(zhǔn)確，沒有抖動(dòng)。MPEG標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：每個(gè)節(jié)目PCR的最大間隔為40ms。PCR的抖動(dòng)小于500ns。PCR如果出錯(cuò)：本來應(yīng)該顯示彩色圖像，卻顯示出黑白圖像。TS流重復(fù)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，因?yàn)門S包順序改變，但其中PCR信息卻沒變。經(jīng)常會(huì)有最大30s的PCR抖動(dòng)，該問題許多機(jī)頂盒可以解決。PCR信息在相應(yīng)節(jié)目TS包的adaptation field中傳送，而TS包類型的準(zhǔn)確信息可以從PMT中獲得。節(jié)目時(shí)鐘同步以后，視音頻編碼就可以鎖定系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行了。E、節(jié)目同步時(shí)鐘同步數(shù)字電視原理與應(yīng)用37*第三十七頁，共五十九頁。視頻和音頻PES包

33、頭中需要有附加的時(shí)間信息。該時(shí)間信息由STC獲得。STC的33位MSB(最高有效字符)被插入到視音頻PES包頭中，最大間隔為700ms，稱為PTS(presentation time stamps)由于編碼規(guī)則限制，視頻幀的傳輸順序與顯示順序不同，視頻流PES頭需要另外的時(shí)間戳，即DTS(decoding time stamps)機(jī)頂盒中的MPEG-2解碼器就可以對一個(gè)節(jié)目的視音頻碼流進(jìn)行解碼，產(chǎn)生模擬或數(shù)字的視音頻信號。E、節(jié)目同步視音頻同步圖3.18 PTS和DTSVideo PESaudio PESVideo PESPTS of video PESPES headerVideo lip

34、sync to audioPTS of audio PESDTS of video PESPES header數(shù)字電視原理與應(yīng)用38*第三十八頁，共五十九頁。接收端所需信息接收端所需信息ADBCTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)EF數(shù)字電視原理與應(yīng)用39*第三十九頁，共五十九頁。歐洲D(zhuǎn)VB項(xiàng)目組和美國ATSC項(xiàng)目組都定義了數(shù)字視音頻節(jié)目傳輸?shù)母郊有畔ⅲ员愫喕瘷C(jī)頂盒操作，使其更加人性化：在TS流中傳送節(jié)目名稱來分辨不同節(jié)目；傳送EPG(electron

35、ic program guides)和時(shí)間日期信息來簡化相鄰信道搜索。MPEG-2為擴(kuò)展留有空間，在PSI、PMT和CAT之外，TS流中還可以有private tables，定義了用戶表的結(jié)構(gòu)以及如何將用戶表插入到TS流中。F、TS流附加信息圖3.19 Private Table1 byte Table IDPayload part of tableTransport streamPayload Unit startIndicator=1SpecialPIDs32 bitCRCCheck sum數(shù)字電視原理與應(yīng)用40*第四十頁，共五十九頁。MPEG-2對表的規(guī)定：每個(gè)表在一個(gè)或多個(gè)TS包的pa

36、yload部分傳送，TS包具有只為該表保留的特殊PID。每個(gè)表payload的第一個(gè)字節(jié)是table ID，是識別該表的特殊字節(jié)。每個(gè)表分成多個(gè)部分，每個(gè)部分允許最大長度為4個(gè)字節(jié)，每個(gè)部分結(jié)尾是該部分的32位CRC校驗(yàn)和。PSI結(jié)構(gòu)完全相同：PAT的PID為0，其第一個(gè)字節(jié)table ID為0PMT的PID在PAT中定義，其table ID為2CAT也有自己的PID和table IDPSI可以由一個(gè)或多個(gè)PAT,PMT和CAT的TS包組成。DVB項(xiàng)目組實(shí)現(xiàn)了：NIT(network information table)標(biāo)準(zhǔn)中沒有詳細(xì)規(guī)定。CAT標(biāo)準(zhǔn)中只規(guī)定了大致輪廓。Private Tabl

37、es數(shù)字電視原理與應(yīng)用41*第四十一頁，共五十九頁。利用MPEG-2 private tables特性，DVB標(biāo)準(zhǔn)提出了許多附加表，稱為SI(service information)，SI包括8個(gè)表：DVB SIPAT program association tablePMT program map tableCAT conditional access tableNIT network information tablePrivate tablesMPEG-2 PSIProgram specific informationDVB SIService informationNIT networ

38、k information tableSDT service descriptor tableBAT bouquet association tableEIT event information tableRST running status tableTDT time&date tableTOT time offset tableST stuffing table數(shù)字電視原理與應(yīng)用42*第四十二頁，共五十九頁。NIT描述了一個(gè)DVB傳輸通道的所有物理參數(shù)，包括下列信息：傳輸路徑（衛(wèi)星、電纜、地面）接收頻率調(diào)制類型誤碼保護(hù)傳輸參數(shù)機(jī)頂盒在掃描或變換信道時(shí)，可以存儲(chǔ)一個(gè)物理信道的所有參數(shù)，便于以

39、后很快跳回該信道。信道中也可以傳送相鄰或其他信道的傳輸參數(shù)，使得信道轉(zhuǎn)換靈活快捷。如果NIT中的傳輸參數(shù)與實(shí)際不符，會(huì)對許多接收設(shè)備，如機(jī)頂盒，產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。如果NIT中的傳輸頻率與實(shí)際接收頻率不同，許多接收設(shè)備在沒有任何原因提示的情況下，不產(chǎn)生任何圖像和聲音。DVB SINIT數(shù)字電視原理與應(yīng)用43*第四十三頁，共五十九頁。SDT包含對TS流中節(jié)目（服務(wù)）的更多詳細(xì)描述：節(jié)目名稱，如CNN,CBS,Eurosport,ARD,ZDF,BBC,ACB,SBS等等在提供節(jié)目PID的同時(shí)，SDT對用戶提供了文本信息。通過提供文本列表，使得接收設(shè)備操作靈活。BAT，與SDT密切相關(guān)：BAT與S

40、DT的PID相同，只是table ID不同。SDT描述一個(gè)物理信道的節(jié)目結(jié)構(gòu)。BAT描述幾個(gè)或大量物理信道的節(jié)目結(jié)構(gòu)。DVB SISDT數(shù)字電視原理與應(yīng)用44*第四十四頁，共五十九頁。BAT即一個(gè)多信道節(jié)目表:提供一組信道所有服務(wù)的總體描述。如果一個(gè)信道不足以傳送所有節(jié)目，節(jié)目提供商可以利用一組信道。例如德國的付費(fèi)電視提供商Premiere World。一些衛(wèi)星或電纜DVB信道集合成一組信道。相應(yīng)BAT在所有信道中傳送，以便在該組信道內(nèi)進(jìn)行靈活的節(jié)目切換。DVB SIBAT圖3.23 BAT如同花瓶中的一束花，每朵花相應(yīng)于一個(gè)物理信道。例如一組8MHz帶寬的電視信道，中心頻率為330MHz，3

41、38MHz，346MHz，354MHz和362MHz。每個(gè)信道能包含6個(gè)節(jié)目。每朵花有各自特性：顏色、花瓣數(shù)、花的類型等。每個(gè)信道的節(jié)目由SDT描述，如同每朵花。PhysicalChannel 362MHzPhysicalChannel 338MHzSDT1SDT2SDT3SDT4SDT5PhysicalChannel 330MHzPhysicalChannel 346MHzPhysicalChannel 354MHzBAT數(shù)字電視原理與應(yīng)用45*第四十五頁，共五十九頁。EIT(event information table)即DVB中的EPG(electronic program guide

42、)表包含一天或一周內(nèi)所有廣播的計(jì)劃開始和結(jié)束時(shí)間。結(jié)構(gòu)非常靈活，允許傳送大量附加信息不是所有機(jī)頂盒都支持這一特性RST(running status table)廣播的計(jì)劃開始和結(jié)束時(shí)間常常會(huì)發(fā)生變化和延遲為在某時(shí)刻啟動(dòng)和停止一個(gè)視頻錄像機(jī)，由RST傳送相關(guān)控制信息。RST可以與模擬電視信號中數(shù)據(jù)線的VPS信號相比。DVB SIEIT和RST數(shù)字電視原理與應(yīng)用46*第四十六頁，共五十九頁。機(jī)頂盒操作還需要傳輸當(dāng)前時(shí)鐘和當(dāng)前日期，分兩步：TDT(time&date table)傳送GMT或UTC即零度子午線的當(dāng)前時(shí)刻TOT(time offset table)傳送不同時(shí)區(qū)各自適當(dāng)?shù)臅r(shí)間偏移量TD

43、T和TOT中的信息如何計(jì)算以及計(jì)算到什么程度，取決于機(jī)頂盒的軟件對廣播時(shí)間信息的完全支持還需要機(jī)頂盒得到當(dāng)前的位置信息：對擁有多個(gè)時(shí)區(qū)的國家，如澳大利亞和美國，這個(gè)問題尤其重要。ST(stuffing table)用于覆蓋TS流中的信息。有時(shí)需要取消TS流中的一些表。CATV終端站接收到一個(gè)DVB-S信號以后，NIT必須進(jìn)行交換或覆蓋；或者為中繼信號，必須取消某些節(jié)目。DVB SITDT/TOT和ST數(shù)字電視原理與應(yīng)用47*第四十七頁，共五十九頁。DVB中SI的PID和table ID具有固定值：DVB SI的PID和table IDTablePIDTable IDPAT0 x00000 x0

44、0PMT0 x00200 x1FFE0 x02CAT0 x00010 x01NIT0 x00100 x40,0 x41BAT0 x00110 x4ASDT0 x00110 x420 x46EIT0 x00120 x4E0 x6FRST0 x00130 x71TDT0 x00140 x70TOT0 x00140 x73ST0 x00100 x00140 x72數(shù)字電視原理與應(yīng)用48*第四十八頁，共五十九頁。1、MPEG數(shù)據(jù)流PESMPEG-2 TS包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2 TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用49*第四十九頁，共五十九頁。ATSC(Advanced Telev

45、ision System Committee)：美國為地面和電纜數(shù)字電視制訂的獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)。采用MPEG-2 TS，MPEG-2視頻和AC-3 Dolby數(shù)字音頻作為基帶信號。采用8-或16-VSB調(diào)制方式。還需要PSI以外的表。類似DVB的SI表，ATSC定義了PSIP表。ATSC中，MPEG-2定義的PSI表用于讀取視音頻流，TS流包含一個(gè)PAT和幾個(gè)PMTs。ATSC的實(shí)際表用private table實(shí)現(xiàn)。ATSC的PSIPPAT program association tablePMT program map tableCAT conditional access tablePrivat

46、e tablesMPEG-2 PSIProgram specific information數(shù)字電視原理與應(yīng)用50*第五十頁，共五十九頁。PSIP(program and system information protocol)即DVB SI的另一種方式，分為7個(gè)表。ATSC的PSIPMGT master guide tableEIT event information tableETT extended text tableSTT system time tableRTT rating region tableCVCT cable virtual channel tableTVCT terr

47、estrial virtual channel tableATSC PSIPProgram and system information protocol數(shù)字電視原理與應(yīng)用51*第五十一頁，共五十九頁。MGT(Master Guide Table)主要表，包含部分ATSC表的PID。MGT由packet ID1FFBhex和table ID=C7hex識別。EIT(Event Information Table)TS流必須包含至少4個(gè)EIT(EIT-0,EIT-1,EIT-2,EIT-3)這些EIT的PID在MGT中。最多可以有128個(gè)EIT，數(shù)目可選。一個(gè)EIT包含3小時(shí)EPG。算上4個(gè)強(qiáng)制

48、EIT，可以包含12小時(shí)EPG。ETT(extended text table)MGT還可以包含一些可選PID指向ETT。每個(gè)存在的ETT與一個(gè)EIT相對應(yīng)。ETT-0包含EIT-0的擴(kuò)展文本信息。總共可以有128個(gè)ETT。ATSC PSIPMGTPID=1FFBPIDPIDPIDEIT1EIT24 EITsETT數(shù)字電視原理與應(yīng)用52*第五十二頁，共五十九頁。VCT(Virtual Channel Table)對不同傳輸路徑可分為：TVCT(Terrestrial Virtual Channel Table)CVCT(Cable Virtual Channel Table)虛擬信道的識別信息，包含在一個(gè)復(fù)用TS流中進(jìn)行傳送。還包含節(jié)目名稱。相應(yīng)于DVB的SD