浅谈mpeg 2传输流的结构和分析

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1、MPEG-2传输流的码流分析0引言目前，我国数字电视的信道传输的三种主要传输方式都有了统一明确的国家标准。其主要差别是信道编码、调制方法，但视频和音频信源处理和系统层复用都是以MPEG-2为基础的编码方案。MPEG-2标准自制定以来，已经成为数字电视领域中系统层的普遍标准。能够熟悉MPEG-2传输流码流语法结构，并运用分析工具对系统进行常规的检测分析，为快速确认系统故障，从而排除故障保证系统正常运行，对于广大工程技术人员十分必要。本文介绍MPEG-2传输流的语法结构及复用，及ETR290标准规定的传输码流3级错误检测参数，同时结合码流分析软件

2、对MPEG-2传输流的语法结构作一离线分析。1．MPEG-2传输流的形成及复用：MPEG-2标准定义了一个节目中的各部分(如视频、音频和控制数据等)的格式，它也定义了各部分如何形成传输码流，即TS流，这一过程称为复用。MPEG-2规定了两种复用形式，即MPEG-2节目流(PS)和MPEG传输流(TS)。VideoESAudioES图1MPEG-2系统层编码复用示意图如图1所示：原始的视音频数据流经编码器编码输出压缩后的基本码流ES，它含有解码器所必需的、用于恢复原始视音频的信息。基本码流ES分解打包成PES数据包,每个PES包在复用的过程中被

3、分成固定长度的传输流包(TSPacket)。传输流被设计用于在有噪声发生的存储或传输的环境中，如在DVB广播的传输链路中。2MPEG-2传输流的语法结构：在进行MPEG-2传输流的码流分析之前，我们有必要了解MPEG-2标准中规定的传输流的语法结构。2.1MPEG-2传输流的包结构每个传输流中包含一系列固定长度为188Bytes的传输流包(简称为TS包)，每个TS包由4Bytes长的包头和其后的184Bytes的载荷组成，如图2所示。在4Bytes包头中含有以下重要信息：以固定值0x47开始的8bit字段的同步头，其后是几个重要的标志，如“传

4、输错误指示”、“有效负载起始标志”、“传送优先指示”、“PID(Packetidentifier)”、“调整字段控制”等。“PID”是13bit的代码，是用于区分不同类型的传输流包(如视频/音频)的重要参数，不同节目的视音频传输包在复用后的MPEG-2传输流中用唯一的PID代码标识。图2TS包语法结构示意图TS流在某些情况下可能需要更多的包头信息，这时就要设置“调整区字段控制字段”来指示包头比特数要多于4Bytes。图2表示当出现上述情形时，通过调整区字段长度码来指示附加的包头长度。这时调整区字段就紧跟包头，而有效载荷会少于184Bytes以

5、维持恒定的TS包长度。调整区字段中重要的一个码字是PCR码字，用于解码器的系统时钟恢复。2.2MPEG-2传输流的结构按MPEG-2传输流中复用的节目数量，可分为单节目传输流（SPTS）和多节目传输流（MPTS）。实际在DVB链路中传输的多数情况下，多个SPTS被复用为一个多节目传输流(MPTS)。用户在收看节目时，接收机要在TS流中找到该节目对应PID的TS包。为了帮助用户确定某个PID的TS包所对应的节目，在MPEG-2TS流中除传送视音频PES数据外，还需要传输一套表信息(PSI),它们中携带了对TS流中构成每个节目的ES码流的描述，它

6、们在MPEG-2中称为节目专用信息(PSI)，包含以下四种信息表。PAT：节目相关表，列出TS流中描述每个节目(Service)的PMT表的PID值，PAT的PID值固定为0x00。CAT：条件接收表，如果节目被加扰，可以通过它定义与加扰码流有关的授权控制信息(ECM)和授权管理信息(EMM)的PID值，CAT的PID值总是0x01。PMT：节目映射表，定义了与一个节目相关视音频码流和其他信息TS包的PID的值。NIT：网络信息表，包含了传输MPEG复用TS流的网络信息，包括载波频率等，NIT的PID值总是0x10。图3列出了一条SPTS的码

7、流结构：视频TS包音频TS包PAT表PMT表其他表图3PTS的码流结构每个PSI表分成一个或多个段(Section)来传输，段的长度可变，每个段由一个CRC校验字来确认所传输的表的完整性。PSI表在其所在的TS码流中按一定周期重复传输。为了解复用一个PES包需要的PID，接收机需要先搜索PAT表，它列出了复用的TS流中所有的节目，并从中得到PMT的PID。而PMT表列出了与每个节目相关的PID信息，每个节目对应一个PMT表。此外，DVB还额外增加了其它的描述节目信息的表(SI)。2.3MPEG-2传输流错误监测根据对MPEG-2和DVB标准以

8、及ETR290标准的研究，将DVB／MPEG-2TS码流的错误指示分为3个等级：第一等级是正确解码所必需的几个参数；第二等级是达到同步后连续工作所必需的参数和需要周