节目和系统的复用与解复用技术

TS流的整个复用过程可在两个不同的层次上结合进行，如图6-2所示。在第一个层次上，将属于同一节目的各基本流（包括视频、音频和数据）复用在一起，组成单一节目的传输流，称之为“节目复用”（Program Multiplex）；在第二个层次上，将多个节目传输流通过数据包异步复用的方式进行复用，从而构成整个系统的传输流，称之为“系统复用”（System Multiplex）。

图6-2 TS流的节目复用与系统复用

节目复用时，属于同一节目的各基本流有共同的时间基准，为了识别每个基本流的属性，除了每个基本流的TS包头有一个包标识符PID外，在复用时还必须加一个节目映射表（Program Map Table，PMT）。PMT相当于一个目录表，表中包含了组成本节目传输流中各个基本流的PID值、数据类型标志（用于区分音频、视频还是数据）及不同码流之间的关系等。PMT表本身也被封装成长度为188B的TS包，而且有自己的PID值。

传送语法允许一个节目由大量基本流组成，对该节目所需的应用类型未做限制。例如，节目传输流不一定包含音频或视频码流，它也可能是一个纯数据“节目”；另一方面，同一节目传输流中也可以包含多个相关的音频和视频码流，只要它们能共享同一时间基准。

系统复用定义了不同节目传输流的复用处理方法。除了定义节目传输流（带有相应的PID）之外，系统层还定义了PID=0的控制流。该控制流带有节目关联表（Program Associ-ation Table，PAT），它包含有节目映射表的映射信息，这些节目映射表的PID值可通过PAT表得到。因此，获取某一具体节目及其内容有以下两个步骤：

1）节目关联表所在的TS包的PID=0，可由此找到针对某一节目的节目映射表的PID。

2）构成某一节目的基本流PID可以从节目映射表获得。

上述两步骤完成后，接收端就可以通过设置解复用器上的过滤器来获得所需的节目。

注意，在系统复用过程中，不同节目传输流的PID在输入端有可能是相同的，这就产生了一个新的问题，因为系统要求不同码流的PID必须是唯一的。解决方法是，在复用阶段，对于某些PID在它对应的码流被复用之前要修改PID值，这种变动应当在PAT和PMT中都因此在电视节目传输和交换时，将多路节目复用在一起传输，根据节目内容动态分配其传输带宽，可以大大节省实际所需的传输频带。根据不同应用场合中传输媒体的质量不同，MPEG-2标准的系统部分定义了两种类型的码流：节目流(PS)和传输流(TS)。

PS是为相对无误码的本地应用环境而设计的，以交互式多媒体环境和媒体存储管理系统为应用目标，一般用于误码率较小的演播室和存储媒介（如DVD光盘）等场合。

TS是为易发生误码的传输信道环境和有损存储媒质设计的。

PS是由具有公共时间基准的一个或多个视频／音频PES复用而成的单一码流.，由于视频、音频编码器本身的特性，通常PES包的长度是可变的，音频PES包长度通常为一个音频帧，一般不超过64KB，而视频PES包一般包含一帧图像的编码数据，所以PS包的长度相对较长而且不固定，一旦失去同步易造成严重的信息丢失。因此，它适用于误码率小、信道特性较好的环境，如演播室和存储媒介（如DVD光盘）中。

TS是由具有一个或多个独立时间基准的一路或多路节目的多个视频／音频PES复用而成的单一码流。应当强调的是.TS不是南多个PS复用而成的，而是南多个PES复用而成的，但这些PES可以有一个公共的时间基准，也可以是几个独立的时间基准。由于TS包的长度是同定的，解码器容易定位找出同步信息，失去同步后也不难恢复同步。因此，它适用于性能差些的信道环境，如广播传输信道。

2.数字电视码流标准的语法定义中为什么要规定同步头信息？

解：在TS包的包头中包含一个同步字节(sync_byte)，其值固定为0100 0111(Ox47)，用于建立包的同步。

3.简述TS包的组成.TS包的长度为多少字节(B)?

解：TS包的长度是固定的，共188B，分为包头和净荷。

TS包的净荷部分放置的是PES包。在TS流巾，所有PES包的数据（包括包头）都作为TS包的净荷数据。一个新的PES包数据总是开始于一个新的TS包，如果一个PES包在一个rrs包的巾间结束，那么TS包余下的长度内就用填充字节填充。

TS包的包头提供关于传输方面的信息，例如，同步字节、传输误码指示、传输优先级、包标识符( PID)、传输加扰控制、节目时钟基准(PCR)等信息。TS包头的长度是不固定的，分为前32bit和自适应字段。包头的前32bit是最小包头，在这个头部中最重要的信息是

1)同步字节：8bit，其值固定为0100 0111 (Ox47)。用于建立包的同步。(www.xing528.com)

2)传输误码指示：lbit，表示当前的TS包中是否存在不可纠正的错误比特，该值为“1”时表示至少有一个不可纠正的错误比特：该值为“0”时表示没有错误比特。

3)包标识符( PID)：13bit，表示当前TS包的净荷数据的类型。在每个TS包的包头中都有一个PID来标识数据包属于哪一个节目流的视频、音频或辅助数据。

4)连续计数器：4bit，对具有相同PID的TS包作0-15的重复计数，即当它达到最大值15后又清零。它用来判断是否有数据包丢失、重复或次序发生变化。

4.PSI主要有哪4种？

解：MPEG-2定义的节目特定信息(Program Specific Information.PSI)指定了如何从一个携带多个节目的传输流中准确地找到特定的节目，它使用节目关联表(PAT)、节目映射表(PMT)、网络信息表(NIT)和条件接收表(CAT)来定义码流的结构。

1)节日关联表(PAT)：由PID为0的TS包传输。它的主要作用是针对复用的每一路传输流，提供传输流中包含哪些节目、节目的编号以及对应节目的节目映射表（PMT）的位置，即PMT所在TS包的包标识符（PID）的值，同时还提供网络信息表（NIT）的位置，即NIT所在TS包的包标识符（PID）的值。

2）节目映射表（PMT）：指明该节目包含的内容，即该节目由哪些流组成、这些流的类型（音频、视频、数据）、组成该节目的流的位置（即对应的TS包的PID值），以及每路节目的节目时钟参考（PCR）字段的位置。节目时钟参考（PCR）通常在与视频PES具有相同PID的TS包中。如果要解码的是视频码流，则在PMT中找到视频PES所在TS包的PID值，再到TS中去找PID是该值的包，并送到视频解码器。

3）网络信息表（NIT）：其内容是私有的，在MPEG-2标准中不予规定，其结构由用户自己定义，通常在其他的标准或扩展标准中有明确定义，比如DVB的业务信息（SI）标准。如果存在，NIT所在TS包的包标识符（PID）值由用户定义，并且应在PAT中定义。NIT提供以下信息：

●网络名称以文本方式提供。

●提供节目业务类型及service_id（节目业务识别），以便列出节目业务清单。

●提供每个传输流的传输系统参数，比如通道频率、调制方式、符号率、卫星转发器号等。

●NIT也可以给观众提供节目类型信息。接收机可以根据节目/业务类型这一项建立节目分类，供用户按节目类型检索电视节目。

4）条件接收表（CAT）：由PID为0x0001的TS包传输。CAT提供了在复用流中条件接收系统的有关信息，描述某节目之ES加密的方式。只有授权的解码器才能由CAT收到密钥，解码相应数据流。当有授权管理消息（EMM）时，CAT指定EMM的PID和其他相关的参数。

5.如何理解PSI和SI中的“表”（Table）和“段”（Section）的概念？

解：在PSI和SI中，“表”（Table）是一种概念性的机制，它是对PSI/SI的一种结构性的描述，不是一种实际的语法描述方式。PSI/SI表被分成为一个或若干个“段”（Section）表示，然后插入到TS包中。“段”是一个语法结构，一个数据段则是按照语法数据结构组成的一个数据包，用于将所有PSI/SI映射成为MPEG-2的TS包。“表”是由具有相同的表标识符（table_id）的一系列子表构成。

6.数字电视码流通过什么机制表达码流中各信息之间的逻辑关系？

解：为了能从传输流（TS）中正确提取与节目相关的音频和视频数据，需要有一种数据结构来指出这些音、视频数据在TS流中的位置，区分属于不同节目的音视频信息，这种数据结构称为PSI/SI表。

数字电视码流就是通过PSI/SI表和TS包标识符（PID）来表达码流中各信息之间的逻辑关系的。PSI/SI表在语法地位上与PES包等同，也属TS包的下一层结构，以段（Sec-tion）的方式定义其数据结构，它们分段成为TS包的净载荷。

MPEG-2的TS流由多个TS包组成，每个TS包都有一个包识别符（PID），指明该TS包携带数据的种类。MPEG-2标准规定了从TS流中提取音频、视频的方法和数据结构，其中，最基本的就是节目关联表（PAT）和节目映射表（PMT）。解析一个TS流首先从PAT入手（即首先找到PID为0的TS包），PAT唯一规定了当前TS流的节目相关的信息。在PAT表中，包含了当前TS流中所有节目对应的PMT表所在TS包的PID，也就是说，PAT指出了每个节目对应的那个PMT在TS包中的位置。所以可从PAT中找出所选节目的PMT的PID值，从码流中找到该PMT的TS包。再从PMT中找到该套节目的视频、音频、辅助数据等PES所在TS包的PID值，开始对所选节目进行解码。网络信息表（NIT）所在TS包的PID也在PAT中。条件接收表（CAT）在PID为1的TS包中，从中可得知各CA系统的授权管理消息（EMM）在TS包的PID，找到相应的EMM后，若为合法用户，取得密钥后，可获得相应服务。