DVB碼流培訓(重點)

DVB碼流培訓1數字電視基礎傳輸流結構PSI/SI基礎節(jié)目復用/節(jié)目分析PCR原理2DVB組織及DVB標準DVB(DigitalVideoBroadcasting)組織成立于1993年，其前身是有歐洲的主要廣播業(yè)者、消費電子制造商及行業(yè)監(jiān)管機構于1991年聯(lián)合成立的ELG(EuropeLaunchingGroup)DVB的宗旨是要設計一個通用的數字電視系統(tǒng)，在此系統(tǒng)內的各種傳輸方式之間的轉換有最簡單的方式，盡可能的增加通用性。DVB標準提供了一套完整的、適用于不同媒介的數字電視系統(tǒng)規(guī)范，其中大部分獲得了相關標準化組織的批準成為歐洲標準。DVB傳輸系統(tǒng)標準主要由DVB-S、DVB-C、DVB-T三部分組成，分別描述衛(wèi)星數字電視廣播、有組數字電視廣播和地面數字電視廣播我國的衛(wèi)星數字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調制規(guī)范GY/T17700-1999基本上采用了DVB-S，有線數字電視廣播系統(tǒng)信道編碼與調制規(guī)范則GY/T170-2001基本上采用了DVB-C3DVB組織及DVB標準核心內容：1、信源編碼采用MPEG－2視音頻壓縮方式；2、數據復用采用MPEG－2傳輸（TS）復用方式；3、采用公共的系統(tǒng)服務信息（SI）描述廣播節(jié)目；4、信道的第一級信道編碼采用RS前向糾錯碼；5、調制及其它附屬的信道編碼方式由不同的傳媒來確定；6、使用通用的加擾算法及CA接口4DVB網絡組織結構DVB網絡的樹狀結構，層次從高到低分別為Network網絡>TransportStream傳輸流>Service服務>Component組件。ShenZhenNetworkTransportStream1TransportStream2TransportStream3CCTV-1CCTV-2CCTV-n…SZTV-1SZTV-2數據廣播…視頻音頻PCR私有數據ServiceComponentTSNetwork5DVB網絡組織結構Network

網絡

:

每個區(qū)域性的TS流集合都可以稱作一個網絡，如亞洲一號衛(wèi)星網絡，CANAL+網絡，DVB系統(tǒng)中每個正式的網絡都有一個全球唯一的標識。在NIT表中的Network_id字段描述。ShenZhenNetworkTransportStream1TransportStream2TransportStream3CCTV-1CCTV-2CCTV-n…SZTV-1SZTV-2數據廣播…視頻音頻PCR私有數據ServiceComponentTSNetwork6DVB網絡組織結構TransportStream

傳輸流:

就是數字比特流，承載服務的通道，傳輸到用戶時一個流即對應一個頻點。一個網絡中可以有多個流，一個流中可以有多個數字電視服務。ShenZhenNetworkTransportStream1TransportStream2TransportStream3CCTV-1CCTV-2CCTV-n…SZTV-1SZTV-2數據廣播…視頻音頻PCR私有數據ServiceComponentTSNetwork7DVB網絡組織結構Service

服務:

業(yè)務的載體，是面向用戶的最小單位，類似模擬電視中“頻道”的概念，但范圍要更廣。比如中央一臺就是一個數字電視服務。服務有很多類型：數字電視，數字廣播，Loader服務，數據廣播服務等。ShenZhenNetworkTransportStream1TransportStream2TransportStream3CCTV-1CCTV-2CCTV-n…SZTV-1SZTV-2數據廣播…視頻音頻PCR私有數據ServiceComponentTSNetwork8DVB網絡組織結構Component組件:

最底層的基本流,如一路視頻、音頻、或一路數據廣播ShenZhenNetworkTransportStream1TransportStream2TransportStream3CCTV-1CCTV-2CCTV-n…SZTV-1SZTV-2數據廣播…視頻音頻PCR私有數據ServiceComponentTSNetwork9DVB網絡組織結構問題：

如何在一個傳輸流中傳輸多個Service？接收方如何正確識別同一流中不同Service的Component？ShenZhenNetworkTransportStream1TransportStream2TransportStream3CCTV-1CCTV-2CCTV-n…SZTV-1SZTV-2數據廣播…視頻音頻PCR私有數據ServiceComponentTSNetwork10MPEG組織及標準MPEG (MovingPictureExpertGroup)

運動圖像專家組，該組織成于1988年，專門研究運動圖像及其伴音的編解碼、存儲、傳輸等。該組織制定的很多標準成為現(xiàn)在國際通用的標準。MPEG標準：MPEG-1

視頻：NTSC(352X240X30)PAL(352X288X25)

音頻：2聲道速率：1.5Mbps應用領域：VCDMPEG-2

視頻：352X240到1920X1080（四級五配置11種模式）音頻：支持5.1聲道和7.1聲道等多種模式速率：從4Mbps~80Mbps應用領域：數字電視、HDTV、DVDMPEG-4專門針對多媒體應用的圖像編碼標準MPEG-7基于內容表示的標準，應用于多媒體信息的搜索、過濾、組織和處理（還未完成）11MPEG組織及標準Part1：System

描述多個視頻、音頻和數據基本碼流合成傳輸碼流和節(jié)目碼流的方式Part2：Video

視頻編解碼方法Part3：Audio

音頻編解碼方法Part4：Compliance

一致性測試，用于檢測一個碼流是否符合MPEG-2Part5：Software

描述了一二三部分的軟件實現(xiàn)方法12MPEG組織及標準Part6：DSM-CC(DigitalStorageMediaCommandandControl)

數字存儲媒體命令與控制Part7：MPEG-2AAC（MPEG-2AdvanceAudioCoding）

多聲道聲音編碼算法標準Part8：10-bitVideoExtension

采樣精度為10bit的圖像編碼標準（已廢棄）Part9：Extensionforrealtimeinterfaceforsystemdecoders

系統(tǒng)解碼器實時接口擴展標準Part10：ConformanceExtensionsforDSM-CCDSM-CC一致性擴展測試13定義了分組傳輸的協(xié)議定義了編碼器和解碼器同步的方法定義了數據流復用和解復用的方法為條件接收提供了加擾的可能性MPEG-2的系統(tǒng)層14MPEG-2的系統(tǒng)層縮略語：TS 傳輸流TransportStream PCR 節(jié)目參考時鐘ProgramRefrenceClockPSI 節(jié)目專用信息ProgramSpecialInfomationSI 業(yè)務信息ServiceInfomationPID 包標志PacketIDES 基本流ElementaryStreamPES打包基本流PacketElementaryStreamVPESVideoPacketElementaryStreamAPESAudioPacketElementaryStreamPAT 節(jié)目關聯(lián)表 說明碼流中節(jié)目數及其PMTPIDPMT 節(jié)目映像表 說明節(jié)目基本流及其PIDSDT 服務描述表 存放節(jié)目名稱和節(jié)目提供者CAT 條件訪問表 加密流的控制信息NIT 網絡信息表15MPEG-2的系統(tǒng)層定義了兩種碼流結構：PS(ProgramStream)節(jié)目數據流針對錯誤少的環(huán)境，例如交互式多媒體分組長度可變一般比較長TS(TransportStream)傳輸流針對易發(fā)生錯誤的環(huán)境將多個獨立時間基點的多道節(jié)目合成單獨的數據流，屬于同一套節(jié)目的各個PES分組具有相同的時間基點,長度188個字節(jié)。MPEG-2的系統(tǒng)層16數字電視基礎傳輸流結構PSI/SI基礎節(jié)目復用/節(jié)目分析PCR原理17TS流的基本概念傳輸流TransportStream(通常稱為一路碼流)，是最基本的傳輸實現(xiàn)，數據最終以碼流的方式輸出。碼流部分其實就是DVB協(xié)議的最底層，類似于TCP/IP協(xié)議的數據鏈路層，這一層關心的是數據打包，數據幀結構和傳輸，而不關心負載是什么。碼流在傳輸過程中還有能量分散，卷積交織，F(xiàn)EC等信道編碼過程。碼流中最基本的單位是188字節(jié)的包(Packet，又稱為分組),前4BYTE是包頭，后184為負載PS:有的包大小為204字節(jié)，那是因為在原來的188字節(jié)后加了16字節(jié)的前向糾錯(R-S編碼)，需要進行轉換處理時可以直接裁剪掉。188BYTE188BYTE188BYTE188BYTE188BYTE188BYTEHeader4BYTEPayload184BYTE18碼流中包的傳輸包是信息的最小單位，包的類型由包中的負載決定。該包有可能是視頻，輔助信息，或者是填充的空包。碼流的速率稱為碼率，單位是bit/s,因此可以計算出一個100M的碼流文件在碼流發(fā)生器上以38M碼率發(fā)送時，持續(xù)時間是：100M(BYTE)×8/38M=21.05秒碼流傳輸采用時分復用方法，也就是說在一個時間點內只有一種類型的數據包正在傳送。視頻包音頻包……空包SI包……視頻包空包SI包T碼流中數據包的傳送

時間軸19碼流中包的傳輸PAT分組APES分組原始流VPES分組原始流音頻基本流視頻基本流ESES音頻幀視頻幀PESTP分組PMT分組CAT分組20視頻預處理音頻A/D音頻編碼視頻編碼系統(tǒng)復用接口模擬音頻模擬音頻數字音頻模擬視頻模擬視頻數字視頻VPESAPESMPEG-2TS時鐘ASISPIPSI/SI碼流中包的傳輸視頻包音頻包……空包SI包……視頻包空包SI包21視頻包音頻包……空包SI包……視頻包空包PSI包碼流中包的傳輸問題：視頻包、音頻包、空包、SI包等全部在TS流中傳輸，那么接收方如何識別哪些是音頻，哪些是視頻呢？22TS流的包結構因為實際的傳輸過程中總會產生誤碼，因此在TS包的188字節(jié)后增加16字節(jié)的前向糾錯碼（RS編碼），這樣就形成了204字節(jié)的TS包188字節(jié)4字節(jié)TS包頭為了區(qū)分不同的TS包，從188字節(jié)的包中劃分出4個字節(jié)作為包頭，用于描述相應TS包所負載的內容及其它一些屬性。16字節(jié)RS編碼因此一個TS包（不論是188字節(jié)還是204字節(jié)），其真正用于傳輸數據的有效部分實際只有184字節(jié)。而實際應用中我們還須再將這184字節(jié)再細分為兩部分：適應字段／有效負載適應字段有效負載23TS流的包結構包頭數據結構(4bytes)：同步字節(jié)： 8bit，固定為0x47，用于標識一個TS包的開始傳輸錯誤指示： 1bit，當傳輸過程中本TS包出現(xiàn)錯誤時，本位被置1有效負載起始指示 1bit，當本TS包是某PES某分段的開始時，本位被置1傳輸優(yōu)先級： 1bit包標志PID： 13bit，0x0000表示本TS包內的有效負載為PAT表

0x1FFF表示本TS包為空包，……傳輸加擾控制： 2bit，00未加擾10偶加擾11奇加擾適應字段控制： 2bit，第1bit表示適應字段，第2bit表示有效負載

11表示都有，01表示只有有效負載……連續(xù)計數器： 4bit，第1個PID為0x21的TS包的計數器為0000； 第2個PID為0x21的TS包的計數器為0010； 第3個PID為0x21的TS包的計數器為0011；……24TS流的包結構188字節(jié)4字節(jié)TS包頭16字節(jié)RS編碼適應字段有效負載01234567012345670123456701234567010001118bit同步字節(jié)(0x47)包頭數據結構：傳輸錯誤指示有效負載起始標識傳輸優(yōu)先級13bitPID(包標志)當本TS包為某PES或PSI的起啟時該位為1加擾控制適應字段控制連續(xù)計數器25TS流的包結構包頭數據結構：PID(包標志)用于標識該TS包所攜帶數據的類型。PID內容0x0000PAT0x0001CAT0x0002~0x000F保留0x0010NIT0x0011SDT0x0012EIT0x0013~0x001F保留0x0020~0x1FFE用戶定義0x1FFF空包26TS流的包結構例：下圖為一個完整的TS包的數據，試分析該TS的包頭結構000101110000000001000000010001110x170x000x400x47PID0x00傳輸錯誤有效負載起始指示27TS流的包結構包頭數據結構：PID(包標志)用于標識該TS包所攜帶數據的類型。PID內容0x0000PAT0x0001CAT0x0002~0x000F保留0x0010NIT0x0011SDT0x0012EIT0x0013~0x001F保留0x0020~0x1FFE用戶定義0x1FFF空包通過此表，接收方能識別出一部分的TS包，但對視頻TS包、音視TS包等還是無法識別！28數字電視基礎傳輸流結構PSI/SI基礎節(jié)目復用/節(jié)目分析PCR原理29PSI信息，SI信息SIServiceInformation

服務信息：因為MPEG-2主要用于傳輸節(jié)目，對于數字電視的服務性應用來說還不夠完善，因此DVB對MPEG-2協(xié)議進行了擴展，增加了一些描述性的表，包括:SDT,BAT,EIT,TDT,TOT,RST,ST,TSDT,DIT,SIT，并且增加了一個子表的類型為Other，表示其他傳輸流中的信息，可以作為Other使用的有SDT,NIT,EITPSIProgramSpecificInformation

節(jié)目特殊信息：是MPEG-2協(xié)議中定義的用來描述節(jié)目結構的信息，包括PAT,PMT,CAT,NIT四個表。PAT和PMT表用來指出碼流中視音頻的路徑，CAT用來指定碼流的加擾EMM信息和其他相關CA信息，NIT表用來描繪本TS流的通道信息。PSI信息(節(jié)目路徑)SI信息

(服務附加描述)30面向服務來看SI和PSI信息節(jié)目1：中央一臺節(jié)目2：鳳凰衛(wèi)視節(jié)目3：探索頻道節(jié)目4：廣東體育我們有4個節(jié)目要傳送到用戶家里，該怎么做呢？這些節(jié)目要有明確的結構，以便用戶可以很方便的找到，或者可以快速確定是否有節(jié)目。因此首先需要一個索引，索引應該盡可能的小，以便減小傳輸中的錯誤發(fā)生幾率和接收器可以盡快的確認是否存在節(jié)目索引因為索引必須很簡潔，不能放下每個節(jié)目的信息，所以每個節(jié)目都需要各自單獨的部分來給自己服務，比如存放視音頻的路徑，ECM信息等節(jié)目信息1節(jié)目信息2節(jié)目信息3節(jié)目信息4然后就是對加密節(jié)目的支持了，總得有個東西來放CA信息吧？CA信息另外需要一個信息來描述整個通道，TS流的名稱，傳輸方式，有幾個節(jié)目等等等等通道信息現(xiàn)在可以比較完美的提供電視服務了。MPEG-2協(xié)議已經完成了任務——看到數字電視。這些信息就是……:PAT：節(jié)目關聯(lián)表

ProgramAssociationtable

PMT：節(jié)目映射表

ProgramMaptable

CAT：條件接收表

ConditionalAccesstable

NIT：網絡信息表

NetworkInformationtablePMT-1PMT-2PMT-3PMT-4PATCATNIT但是光能看電視可還不夠，數字電視不僅僅讓觀眾看電視，還應該是一個業(yè)務平臺，可以提供給用戶更豐富的服務，因此在MPEG-2的基礎上，DVB中增加了一些信息服務描述1DVB中擴展了Program節(jié)目的概念，稱為服務Service，服務不僅僅包含原來的數字電視服務，還可以包含附加業(yè)務，雖然目前來說附加業(yè)務的應用也不多，但至少為將來提供了一個比較完善的框架。既然是叫服務了，就要有對每個服務的描述，比如服務名稱，服務提供商，服務類型，服務狀態(tài)等等。用戶能看到最直接的服務信息就是服務名稱了，也就是節(jié)目名稱，比如“中央一臺”服務描述2服務描述3服務描述4剛才說的Bouquet還沒有地方來表示呢，于是需要一個Bouquet的整體描述。業(yè)務群然后就是EPG了，EPG的信息量比較大，需要單獨放在一個地方。有了EPG也就得有個終端的時間和頭端同步的方法，找個地方放時間和日期時間信息EPG信息看看這些信息分別是什么表吧…:SDT:服務描述表

ServiceDescriptorTable

BAT:業(yè)務群關聯(lián)表

BouquetAssociationTable

EIT:事件信息表

EventInformationTable

TDT:時間日期表

TimeandDataTable

TOT:時間偏移表

TimeOffsetTableEITTDT/TOTBATSDT31PSI(ProgramSpecificInformation)節(jié)目特殊信息：PAT(ProgramAssociationTable)節(jié)目關聯(lián)表PMT(ProgramMapTable)節(jié)目映射表CAT(ConditionalAccessTable)條件接受表NIT(NetworkInformationTable)網絡信息表SI(ServiceInformation)服務信息：SDT(ServiceDescriptorTable)服務描述表BAT(BouquetAssociationTable)業(yè)務群映射表EIT(EventInformationTable)事件信息表TDT(TimeandDataTable)時間日期表TOT(TimeOffsetTable)時間日期表另外還有一些傳輸使用的表，比較不常見：RST運行狀態(tài)表

ST

填充表TSDT流描述表DIT中斷信息表SIT

選擇信息表PSI信息，SI信息32PAT_Header()節(jié)目1信息節(jié)目2信息節(jié)目n信息…CRC_322BYTE節(jié)目號：0x000113BitPMT_PID：0x00233Bit無效位4BYTEPAT段的結構，段頭+{節(jié)目信息}循環(huán)+CRC32注意：MPEG-2協(xié)議中規(guī)定，如果碼流中有NIT表，則在PAT的第一個節(jié)目，也就是上圖節(jié)目1信息中應該用來表示NIT。則節(jié)目1信息的4BYTE結構應該是：節(jié)目號0x0000＋3Bit無效位＋NIT_PID0x0010。PAT表：PSI信息，SI信息用于指示本TS流中節(jié)目個數及相應節(jié)目的PMT表的PID。33PMT段的結構，段頭+節(jié)目描述符區(qū)+{組件信息+組件描述符}循環(huán)+CRC32PMT_Header()組件1信息組件2信息組件n信息…CRC_32組件描述符區(qū)域節(jié)目描述符區(qū)域組件類型：2(MPEG-2Vedio)13Bit組件PID:0x0069PCR_PID3Bit無效位4BYTE組件類型：指節(jié)目基本流的類型，有MPEG-2視頻，MPEG-2音頻，

MPEG-1視頻，DSM-CC等多種類型PSI信息，SI信息PMT表：用于指示相應節(jié)目的組成（Component）34PSI信息，SI信息PMT表：用于指示相應節(jié)目的組成（Component）試分析下圖所示的PMT，并指出該PMT表的對應節(jié)目的節(jié)目號是？PCR_PID是？及該節(jié)目由幾個基本流構成？每個基本流的PID是？02E021F00502039A485F02 MPEG-2視頻E021 PID為0x21F005 描述子長度為502 視頻流描述子03 視頻流描述子長度9A485F視頻描述子內容35PSI信息，SI信息SDT表：用于描述服務的名稱和服務提供商SDT_Header()服務1信息服務2信息服務n信息…CRC_322BYTE服務號：0x00016Bit無效位1BitEIT時間表標志服務描述符區(qū)1BitEIT當前后續(xù)標志3Bit服務運行狀態(tài)1Bit加擾免費標志12Bit描述符區(qū)域長度如果值為1說明此服務有對應的EIT時間表(Schedule)如果值為1說明此服務有對應的EIT當前后續(xù)表(Present/Follow)表示此服務的當前運行狀態(tài)，比如正在運行0x3(running)表示此服務是加擾的還是免費的，如果是1則為加擾服務此服務的描述符區(qū)域長度5BYTE服務名稱放在哪里？

描述符區(qū)域中一般都有一個Service_Descriptor描述符，指明了所描述服務的類型，服務提供商，和服務名稱2BYTE

原始網絡號36數字電視基礎傳輸流結構PSI/SI基礎節(jié)目復用/節(jié)目分析PCR原理37一路TS流的碼率一般在38M左右（受QAM的限制），而一套節(jié)目只有6M左右，因此在一路碼流中可以同時傳輸多套節(jié)目；同時，一套節(jié)目至少包含一路視頻基本流和一路音