MPEG-2 TS流分析模块及系统的设计和实现

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1、MPEG-2TS流分析模块及系统的设计和实现夏恺薛永林（清华大学电子工程系，北京100084）摘要本文介绍了基于PC的MPEG-2和DVB传输流的通用分析模块和系统的设计和实现。分析模块可以实现对传输流中各种信息的分析以及ETR290参数的测试。模块中充分应用了多线程调度、模块化等设计思想，使得该模块可以配合硬件板卡等各种获取数据模块完成传输流分析的功能。应用此模块实现了静态传输流分析系统，验证了分析模块的功能。关键词MPEG-2、DVB、TS、多线程调度、模块化设计AbstractThispaperintroducesthedesignandimplementationofagen

2、eralMPEG-2andDVBtransportstreamanalysismoduleandanalysissystembasedonPC.ThemoduleimplementsinformationanalysisandETR290testoftransportstream.Withthewellusingofmulti-threadschedulingalgorithmandmodularizationdesign,themodulecanbeusedintransportstreamanalysissystemwithmanykindsofdatacatchmodule.B

3、asedontheanalysismodule,aTSfileanalysissystemisimplementedtoverifythefunctionsofthemodule.KeyWordsMPEG-2、DVB、TS、multi-threadschedulingalgorithm、modularizationdesignMPEG-2作为一个关于运动图像压缩的国际标准，其中的传输流（Transportstream）已经成为数字电视领域中普遍应用的系统层编码标准。传输流针对有一定误码信道的传输，可以将多路节目复合成一个流进行传输，它允许同一路节目包含多个音频和视频流，同时也可以加入

4、一些附加信息。传输流具有固定的包长188字节。它的结构是极其复杂的，对用户来说，针对一个特定的流，首先要知道其由哪些PID(PacketID)的包构成。MPEG-2定义了一些用来描述传输流所携带内容的信息表，称为节目特定信息（PSI）表，包括4个与之相关的表。其中，节目关联表PAT和节目映射表PMT是确定当前传输流中各节目内容的最关键的两个表。我国目前采用的DVB标准是欧洲各国采用的数字电视标准，基带数据格式采用MPEG-2标准，即视频和音频编码以及码流的复用均符合MPEG-2标准。DVB标准对PSI进行扩展后统称为服务信息即SI。这些信息以及传输流的规范性对于正确接收数字电视节目是

5、至关重要的。数字电视系统的集成是一项庞大复杂的工程，为了在开发中迅速有效地找出故障源、解决问题，经常需要对数字电视码流进行分析。此外码流测试技术更为广泛的应用在对数字电视网络的监测中。由于TS是经过压缩的信号数据间的相关性很小，而且TS流有着严格的数据格式，因而很小的误差都将导致图像质量的急剧下降甚至无法解码，因此必须对信号进行监测。为此我们开发了这个通用的传输流分析模块，它可以分析包括节目信息、码率、带宽分配、PCR精度和缓冲区溢出等在内的各种码流相关信息，同时还可以进行ETR290相关参数的测试，由于在设计时充分采用了模块化设计的思想，该模块可以配合各种获取数据的模块共同工作从而

6、完成不同环境下的传输流分析工作。此外为验证分析模块的功能，我们开发了TS文件的静态分析系统，以下着重介绍分析模块的设计和实现以及该模块在系统中的应用。1．设计思想在功能上，整个分析模块完成对码流各种信息的分析和ETR290参数的测试。码流信息的分析包括：基本信息、节目信息、带宽信息、音视频信息、复用结构、PCR信息和缓冲区信息等部分。其中基本信息包含了流的速率、流ID、提供者的名称等基本信息；节目信息包含了传输流中各个节目的名称，PID(PacketID)分配，节目速率，节目单等信息；带宽信息包含了各个PID所占的带宽；音视频信息包含了流中音视频相关的各种信息；复用结构显示了流中各个

7、节目的复用情况；PCR信息显示了流中各个PCR的精度和间隔；缓冲区信息包含了虚拟解码器（STD）在解码当前流时各个缓冲区的状态。除了这些信息之外，模块完成了ETR290参数的测试，这些参数是DVB标准的制定者在官方文档中给出的一系列测试的参数，其一般目标是对TS流中的最重要的元素提供“健康测试”，根据重要性以及不同的性质，这些推荐测试的参数被分为3个优先级，其中：第一个优先级集中了一套基本的参数，这些参数保证ts流能够被解码；第二个优先级集中了一些附加参数