TS流讲解 |
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TS流讲解
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一 从TS流开始
数字电视机顶盒接收到的是一段段的码流，我们称之为TS（Transport Stream，传输流），每个TS流都携带一些信息，如Video、Audio以及我们需要学习的PAT、PMT等信息。因此，我们首先需要了解TS流是什么，以及TS流是怎样形成、有着怎样的结构。 （一） TS流、PS流、PES流和ES流都是什么？ES流（Elementary Stream）：基本码流，不分段的音频、视频或其他信息的连续码流。 PES流：把基本流ES分割成段，并加上相应头文件打包成形的打包基本码流。 PS流（Program Stream）：节目流，将具有共同时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于播放或编辑系统，如m2p）。 TS流（Transport Stream）：传输流，将具有共同时间基准或独立时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于数据传输）。 *NOTE:TS流和PS流的区别：TS流的包结构是长度是固定的；PS流的包结构是可变长度的。这导致了TS流的抵抗传输误码的能力强于PS流（TS码流由于采用了固定长度的包结构，当传输误码破坏了某一TS包的同步信息时，接收机可在固定的位置检测它后面包中的同步信息，从而恢复同步，避免了信息丢失。而PS包由于长度是变化的，一旦某一 PS包的同步信息丢失，接收机无法确定下一包的同步位置，就会造成失步，导致严重的信息丢失。因此，在信道环境较为恶劣，传输误码较高时，一般采用TS码流；而在信道环境较好，传输误码较低时，一般采用PS码流。） 由于TS码流具有较强的抵抗传输误码的能力，因此目前在传输媒体中进行传输的MPEG-2码流基本上都采用了TS码流的包格。 （二） TS流是如何产生的？
从上图可以看出，视频ES和音频ES通过打包器和共同或独立的系统时间基准形成一个个PES，通过TS复用器复用形成的传输流。注意这里的TS流是位流格式（分析Packet的时候会解释），也即是说TS流是可以按位读取的。 （三） TS流的格式是怎样的？ TS流是基于Packet的位流格式，每个包是188个字节（或204个字节，在188个字节后加上了16字节的CRC校验数据，其他格式一样）。整个TS流组成形式如下：
Packet Header（包头）信息说明 1 sync_byte 8bits 同步字节 2 transport_error_indicator 1bit 错误指示信息（1：该包至少有1bits传输错误） 3 payload_unit_start_indicator 1bit 负载单元开始标志（packet不满188字节时需填充） 4 transport_priority 1bit 传输优先级标志（1：优先级高） 5 PID 13bits Packet ID号码，唯一的号码对应不同的包 6 transport_scrambling_control 2bits 加密标志（00：未加密；其他表示已加密） 7 adaptation_field_control 2bits 附加区域控制 8 continuity_counter 4bits 包递增计数器
PID是TS流中唯一识别标志，Packet Data是什么内容就是由PID决定的。如果一个TS流中的一个Packet的Packet Header中的PID是0x0000，那么这个Packet的Packet Data就是DVB的PAT表而非其他类型数据（如Video、Audio或其他业务信息）。下表给出了一些表的PID值，这些值是固定的，不允许用于更改。
表 PID 值 PAT 0x0000 CAT 0x0001 TSDT 0x0002 EIT,ST 0x0012 RST,ST 0x0013 TDT,TOT,ST 0x0014
下面以一个TS流的其中一个Packet中的Packet Header为例进行说明：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 … Packet（十六进制） 4 7 0 7 e 5 1 2 … Packet（二进制） 0 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 0 1 0 0 1 0 … Packet Header 信息 1 sync_byte=0x47 2 3 4 5 PID=0x07e5 6 7 8 …
sync_byte=01000111, 就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47. transport_error_indicator=0, 表示当前包没有发生传输错误. payload_unit_start_indicator=0, 含义参考ISO13818-1标准文档 transport_priority=0, 表示当前包是低优先级. PID=00111 11100101即0x07e5, Video PID transport_scrambling_control=00, 表示节目没有加密 adaptation_field_control=01 即0x01,具体含义请参考ISO13818-1 continuity_counte=0010 即0x02,表示当前传送的相同类型的包是第3个 TS流的基本内容就是这些了。 回顾一下，TS流是一种位流（当然就是数字的），它是由ES流分割成PES后复用而成的；它经过网络传输被机顶盒接收到；数字电视机顶盒接收到TS流后将解析TS流。 TS流是由一个个Packet（包）构成的，每个包都是由Packet Header（包头）和Packet Data（包数据）组成的。其中Packet Header指示了该Packet是什么属性的，并给出了该Packet Data的数据的唯一网络标识符PID。 到这里，我们对TS流已经有了一定的了解，下面将从TS流转向PAT表和PMT表的学习。 二 从TS流到PAT、PMT说完了TS流的基本概念，就该开始对TS流进行更深入的研究了。首先需要想一想：TS流的本质是什么？它的确是一段码流，并且是一段由数据包（Packet）组成的码流。那么这些数据包究竟是怎样的呢？它和我们收看的电视节目之间又有什么区别？这些都是这部分需要了解的内容。 在上一节中，我们可以看到PID这个被标红的字段频繁地出现。PID是当前TS流的Packet区别于其他Packet类型的唯一识别符，通过读取每个包的Packet Header，我们可以知道这个Packet的数据属于何种类型。上一节列出了几项固定的PID值，它们用于识别存储了特殊信息的Packet。下面要谈的PAT表的PID值就是固定的0x0000。 （一） PAT表（Program Association Table，节目关联表）由于下面的内容比较繁杂，这里先给出一个大纲，方便查阅： 1. PAT表的描述（表格+分析） 2. PAT表的定义（代码+分析） 3. PAT表的结构（代码+分析） 4. PAT表的解析（代码+分析） 5. 通过一段TS流中一个Packet分析PAT表（表格+分析） 下面，开始正式的分析！ 1. PAT表的描述（表格+分析）PAT表定义了当前TS流中所有的节目，其PID为0x0000，它是PSI的根节点，要查寻找节目必须从PAT表开始查找。 PAT表携带以下信息:
TS流ID transport_stream_id 该ID标志唯一的流ID 节目频道号 program_number 该号码标志ＴＳ流中的一个频道，该频道可以包含很多的节目(即可以包含多个Video PID和Audio PID) PMT的PID program_map_PID 表示本频道使用哪个PID做为PMT的PID,因为可以有很多的频道,因此DVB规定PMT的PID可以由用户自己定义
2. PAT表的定义（代码+分析） PAT表主要包含频道号码和每一个频道对应的PMT的PID号码,这些信息我们在处理PAT表格的时候会保存起来，以后会使用到这些数据。下面将PAT表的定义给出： [cpp] view plain copy typedef struct TS_PAT_Program { unsigned program_number : 16; //节目号 unsigned program_map_PID : 13; // 节目映射表的PID，节目号大于0时对应的PID，每个节目对应一个 }TS_PAT_Program3. PAT表的结构（代码+分析） 再将PAT表的结构体给出： [cpp] view plain copy typedef struct TS_PAT { unsigned table_id : 8; //固定为0x00 ，标志是该表是PAT表 unsigned section_syntax_indicator : 1; //段语法标志位，固定为1 unsigned zero : 1; //0 unsigned reserved_1 : 2; // 保留位 unsigned section_length : 12; //表示从下一个字段开始到CRC32(含)之间有用的字节数 unsigned transport_stream_id : 16; //该传输流的ID，区别于一个网络中其它多路复用的流 unsigned reserved_2 : 2;// 保留位 unsigned version_number : 5; //范围0-31，表示PAT的版本号 unsigned current_next_indicator : 1; //发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效 unsigned section_number : 8; //分段的号码。PAT可能分为多段传输，第一段为00，以后每个分段加1，最多可能有256个分段 unsigned last_section_number : 8; //最后一个分段的号码 std::vector program; unsigned reserved_3 : 3; // 保留位 unsigned network_PID : 13; //网络信息表（NIT）的PID,节目号为0时对应的PID为network_PID unsigned CRC_32 : 32; //CRC32校验码 } TS_PAT;4. PAT表的解析（代码+分析） 接下来给出的是PAT表的解析代码： [cpp] view plain copy HRESULT CTS_Stream_Parse::adjust_PAT_table( TS_PAT * packet, unsigned char * buffer) { packet->table_id = buffer[0]; packet->section_syntax_indicator = buffer[1] >> 7; packet->zero = buffer[1] >> 6 & 0x1; packet->reserved_1 = buffer[1] >> 4 & 0x3; packet->section_length = (buffer[1] & 0x0F) 6; packet->version_number = buffer[5] >> 1 & 0x1F; packet->current_next_indicator = (buffer[5] 7; packet->section_number = buffer[6]; packet->last_section_number = buffer[7]; int len = 0; len = 3 + packet->section_length; packet->CRC_32 = (buffer[len-4] & 0x000000FF) > 7; packet->zero = buffer[1] >> 6 & 0x01; packet->reserved_1 = buffer[1] >> 4 & 0x03; packet->section_length = (buffer[1] & 0x0F) 6; packet->version_number = buffer[5] >> 1 & 0x1F; packet->current_next_indicator = (buffer[5] 7; packet->section_number = buffer[6]; packet->last_section_number = buffer[7]; packet->reserved_3 = buffer[8] >> 5; packet->PCR_PID = ((buffer[8] reserved_4 = buffer[10] >> 4; packet->program_info_length = (buffer[10] & 0x0F) CRC_32 = (buffer[len-4] & 0x000000FF) 4; pmt_stream.ES_info_length = (buffer[pos+3] & 0x0F) |
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