數(shù)字電視基礎(chǔ)理論

1、數(shù)字電視基礎(chǔ)理論四川省廣播電視網(wǎng)絡(luò)公司技術(shù)部前言 數(shù)字電視本質(zhì)上是將傳統(tǒng)模擬電視信號經(jīng)過取樣、量化和編碼轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制形式的數(shù)字電視信號，或者是利用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、數(shù)字錄像機(jī)、數(shù)字?jǐn)z錄機(jī)等設(shè)備直接產(chǎn)生數(shù)字電視信號，然后進(jìn)行一系列針對數(shù)字信號的處理、傳輸、存儲和記錄，然后實施發(fā)送、廣播，供觀眾接收、播放的視聽系統(tǒng)。嚴(yán)格意義上的數(shù)字電視系統(tǒng)是從節(jié)目攝制、節(jié)目編輯、節(jié)目制作、信號發(fā)射、信號傳輸，信號接收到節(jié)目顯示完全數(shù)字化的電視系統(tǒng)。 目前，國際電信聯(lián)盟（ITU）已經(jīng)批準(zhǔn)的數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)體系有三種： 一、以美國為首的 ATSC數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)， 二、以歐洲為中心的 DVB 數(shù)字電視廣播標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)與 ATS

2、C標(biāo)準(zhǔn)不同，是以 SDTV 為起點，音頻、視頻編碼和系統(tǒng)復(fù)用均采用MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)，目前，該組織已經(jīng)分別制訂了數(shù)字電視衛(wèi)星廣播標(biāo)準(zhǔn)DVB-S（采用 QPSK 調(diào)制） 、數(shù)字電視有線廣播標(biāo)準(zhǔn) DVB-C（采用 QAM 調(diào)制） 、數(shù)字電視地面廣播標(biāo)準(zhǔn) DVB-T（采用 COFDM 調(diào)制方式） ； 三、日本 NHK 推出的 ISDB標(biāo)準(zhǔn)。 其中，又以 DVB標(biāo)準(zhǔn)最為世界各國接收并廣泛采用。 近年來，數(shù)字視頻廣播在我國得到了飛速發(fā)展。中央及各地方省臺的衛(wèi)星電視節(jié)目普遍采用了數(shù)字傳輸，我國數(shù)字電視廣播實際已采用DVB標(biāo)準(zhǔn)。主要內(nèi)容一、數(shù)字電視系統(tǒng)二、TS流的整體結(jié)構(gòu) 三、具體實例主要內(nèi)容一、數(shù)字電視系

3、統(tǒng)二、TS流的整體結(jié)構(gòu) 三、具體實例一、數(shù)字電視系統(tǒng)一個完整的數(shù)字電視系統(tǒng)同模擬電視廣播系統(tǒng)一樣，也是由節(jié)目源、廣播和接收三大環(huán)節(jié)組成，具體結(jié)構(gòu)展開如圖 川網(wǎng)分前端系統(tǒng)圖實際上我們也可以將數(shù)字電視系統(tǒng)分為碼流處理、信道調(diào)諧、終端接收三部分。主要內(nèi)容一、數(shù)字電視系統(tǒng)二、TS流的整體結(jié)構(gòu) 三、具體實例二、TS流的整體結(jié)構(gòu)2.1 什么是TS 前面我們講到DVB標(biāo)準(zhǔn)的音頻、視頻編碼和系統(tǒng)復(fù)用均采用MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)，下面我們來簡單介紹MPEG-2一些基本名詞。 ES MPEG-2壓縮編碼得到的數(shù)據(jù)流ES基本流，這個數(shù)據(jù)流是很大的，并且只是IPB的這些幀信息，然后加入一些同步信息，打包成長度可變得數(shù)據(jù)包

4、PES，原來是流的格式，現(xiàn)在成了數(shù)據(jù)包的分割形式了。同時要注意的是，ES是只包含一種內(nèi)容的數(shù)據(jù)流，如只含視頻，或只含音頻等，打包之后的pes也是只含一種性質(zhì)的es,如只含視頻ES的PES,只含音頻ES的PES等。PES 它由包頭+包數(shù)據(jù)格式形成。包頭含包長，標(biāo)示PTS/DTS等，包數(shù)據(jù)最長為65535Byte.加入了PTS/DTS,可以有效解決音視頻同步問題，和緩沖器溢出問題。各種不同的PES，進(jìn)入復(fù)用器，就可以產(chǎn)生兩種不同的數(shù)據(jù)流，節(jié)目流和傳輸流PS/TS。PS與TSPS 將具有共同時間基準(zhǔn)的一個或多個PES組合（復(fù)合）而成的單一的數(shù)據(jù)流稱為節(jié)目流（Program Stream），所以無論怎

5、么復(fù)用，這都是一個節(jié)目的信息，不會有多個節(jié)目。PS利用系統(tǒng)基準(zhǔn)時鐘SCR來傳遞同步信息。PS的形成分兩步完成：其一是將視頻ES、音頻ES、其他ES分別打包成視頻PES包、音頻PES包、其他PES包：使每個PES包內(nèi)只能存在1種性質(zhì)的ES；每個PES包的第一個AU的包頭可包含PTS和DTS；每個PES包的包頭都有用于區(qū)別不同性質(zhì)ES的數(shù)據(jù)流識別碼。TS 將具有共同時間基準(zhǔn)或具有獨立時間基準(zhǔn)的一個或多個PES組合而成的單一的數(shù)據(jù)流稱為傳輸流（Transport Stream）.可見ts可以是不同節(jié)目的復(fù)用。 TS流的組成過程是將原始的視頻和音頻信息按照適當(dāng)?shù)某叽鐒澐譃镋S流，之后對ES包附加信息形

6、成PES包，再按照一定的規(guī)則，將SI和PSI信息或者PES包附加上系統(tǒng)層控制信息而成為TS包，從而組成完整的TS流。TS包有2種尺寸188 B或者204 B，后者加入了循環(huán)校驗信息。2.2 TS流系統(tǒng)層結(jié)構(gòu) TS流系統(tǒng)層由有效負(fù)載和系統(tǒng)層信息構(gòu)成。TS流系統(tǒng)層信息就是在PES包組成TS流的過程中，為了使碼流適合于信道傳輸和接收端恢復(fù)數(shù)據(jù)而添加的TS包頭和其他相關(guān)控制信息。系統(tǒng)層信息可以分為3類，即TS包頭信息、SI信息、PSI信息。 TS包頭信息 包頭是TS包的標(biāo)識部分，以0X47標(biāo)志一個TS包的開始，共4 B，包含了與當(dāng)前TS包相關(guān)的其他信息。其中比較重要的有PID信息。 PSI信息：節(jié)目特

7、定信息， PSI數(shù)據(jù)提供了使能夠接收機(jī)自動配置的信息，用于對復(fù)用流中的不同節(jié)目流進(jìn)行解復(fù)用和解碼 SI 信息：業(yè)務(wù)信息，為用戶提供有關(guān)業(yè)務(wù)和事件的識別信息。 包頭是TS包的標(biāo)識部分，以0X47標(biāo)志一個TS包的開始，共4 B，包含了與當(dāng)前TS包相關(guān)的其他信息。其中比較重要的有PID。 adaption-field-control，continuity-counter等信息，PID標(biāo)識了當(dāng)前TS包攜帶的數(shù)據(jù)內(nèi)容(有效數(shù)據(jù)、SI或PSI信息)，adaption-field -control表示當(dāng)前包攜帶調(diào)整字段和有效負(fù)載的情況(共2位，第一位表示有無調(diào)整字段，第二位表示有無有效負(fù)載)，continu

8、ity-counter是具有同一PID值的TS包之間的連續(xù)計數(shù)值。 從系統(tǒng)層的角度來看，TS包的結(jié)構(gòu)一般有以下幾種：有調(diào)整字段又有有效負(fù)載，只有調(diào)整字段沒有有效負(fù)載，只有有效負(fù)載沒有調(diào)整字段。這里所說的有效負(fù)載指的是原來PES包所包含的信息，PES包被分段后用來組成TS包，攜帶有SI和PSI信息的數(shù)據(jù)包不含有效負(fù)載。2.3基礎(chǔ)定義業(yè)務(wù)群業(yè)務(wù)群 bouquet ： 同一實體在市場中提供的業(yè)務(wù)集合。組件（基本流）組件（基本流） Component(Elementary Stream) ：共同構(gòu)成事件的一個或多個實體。例如：視頻、音頻、圖文。條件接收系統(tǒng)條件接收系統(tǒng) Conditional Acce

9、ss (CA) system ：可以控制用戶接收業(yè)務(wù)、節(jié)目和事件的系統(tǒng)。傳送系統(tǒng)傳送系統(tǒng) delivery system ：傳送一路或多路復(fù)用流的物理媒體。例如：通訊衛(wèi)星、同軸寬帶電纜、光纖、授權(quán)管理信息授權(quán)管理信息 Entitlement Management Messages(EMM) :提供特定的條件接收信息，規(guī)定了解碼器的授權(quán)級別或業(yè)務(wù)的授權(quán)級別?？梢詾閱蝹€解碼器尋址，也可能為解碼器組尋址。事件事件 event : 一組給定了起始時間和結(jié)束時間、屬于同一業(yè)務(wù)的基本廣播數(shù)據(jù)流。例如：一場足球比賽的半場、新聞快報或娛樂表演的第一部分。復(fù)用流復(fù)用流 multiplex : 將一路或多路業(yè)務(wù)的

10、所有數(shù)據(jù)合成一路物理通道內(nèi)的一個碼流。 原始網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符原始網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符 original-network-id : 一個網(wǎng)絡(luò)的唯一標(biāo)識符。業(yè)務(wù)業(yè)務(wù) service : 在廣播者的控制下，可以按照時間表分步廣播的一系列節(jié)目。業(yè)務(wù)標(biāo)識符業(yè)務(wù)標(biāo)識符 service-id : 在傳輸流中，業(yè)務(wù)信息的唯一標(biāo)識。業(yè)務(wù)信息業(yè)務(wù)信息 Service Information : 用于描述傳送系統(tǒng)、內(nèi)容和廣播數(shù)據(jù)流的計劃/時間表等的數(shù)據(jù)。它包括MPEG-2的PSI信息及獨立定義的擴(kuò)展部分。傳輸流傳輸流 Transport stream(TS) : 傳輸流是由GB/T 17975.1-2000定義的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是數(shù)字視

11、頻廣播標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。傳輸流標(biāo)識符傳輸流標(biāo)識符 transport-stream-id : 一個原始網(wǎng)絡(luò)中的傳輸流的唯一標(biāo)識。 關(guān)鍵詞：service-id. ts-id. Bouquet-id 地面 衛(wèi)星 有線 業(yè)務(wù) 2 轉(zhuǎn)發(fā)器 2 通道 1 業(yè)務(wù) 1 業(yè)務(wù) 3 業(yè)務(wù) S 業(yè)務(wù) 1 業(yè)務(wù) 2 業(yè)務(wù) S 轉(zhuǎn)發(fā)器 T 轉(zhuǎn)發(fā)器 1 通道 2 通道 C 通道 1 通道 2 通道 C 業(yè)務(wù) 1 業(yè)務(wù) 2 業(yè)務(wù) S 視頻 音頻 1 音頻 2 數(shù)據(jù) 業(yè)務(wù) 復(fù)用流 網(wǎng)絡(luò) 組件 業(yè)務(wù)群 數(shù)字廣播、業(yè)務(wù)傳送模式 2.4 PSI/SI信息 業(yè)務(wù)信GB/T 17975.1-2000中的業(yè)務(wù)信息被稱為節(jié)目特定信息（PSI

12、）。PSI數(shù)據(jù)提供了使能夠接收機(jī)自動配置的信息，用于對復(fù)用流中的不同節(jié)目流進(jìn)行解復(fù)用和解碼。PSI信息由四種類型表組成。每類表按段傳輸。1）節(jié)目關(guān)聯(lián)表(PAT)： 針對復(fù)用的每一路業(yè)務(wù)，PAT提供了相應(yīng)的節(jié)目映射表（PMT）的位置（傳輸流（TS）包的包標(biāo)識符（PID）的值），同時還提供網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）的位置。2）條件接收表(CAT)： 條件接收表提供了在復(fù)用流中條件接收系統(tǒng)的有關(guān)信息。這些信息屬于專用數(shù)據(jù)，并依賴于條件接收系統(tǒng)。當(dāng)有EMM時，它還包括了EMM流的位置。3）節(jié)目映射表(PMT)： 節(jié)目映射表標(biāo)識并指示了組成每路業(yè)務(wù)的流的位置，及每路業(yè)務(wù)的節(jié)目時鐘參考（PCR）字段的位置。4）

13、網(wǎng)絡(luò)信息表(NIT): 本標(biāo)準(zhǔn)定義的NIT表的位置符合GB/T 17975.1-2000 規(guī)范，但數(shù)據(jù)格式已超出了GB/T 17975.1-2000 的范圍，這是為了提供更多的有關(guān)物理網(wǎng)絡(luò)的信息。2.5 SI信息 除了PSI信息，還需要為用戶提供有關(guān)業(yè)務(wù)和事件的識別信息。PSI 中的PAT、CAT、PMT只提供了它所在的復(fù)用流（現(xiàn)行符復(fù)用流）的信息，業(yè)務(wù)信息（SI）還提供了其他復(fù)用流中的業(yè)務(wù)和事件信息。這些數(shù)據(jù)由以下九個表構(gòu)成：1）業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表(BAT)： 業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表提供了業(yè)務(wù)群相關(guān)的信息，給出了業(yè)務(wù)群的名稱以及每個業(yè)務(wù)群中的業(yè)務(wù)列表。2）業(yè)務(wù)描述表(SDT)： 業(yè)務(wù)描述表包含了描述系統(tǒng)中業(yè)

14、務(wù)的數(shù)據(jù)，例如業(yè)務(wù)名稱、業(yè)務(wù)提供者等。3）事件信息表(EIT)： 事件信息表包含了與事件或節(jié)目相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如事件名稱、起始時間、持續(xù)時間等。不同的描述符用于不同類型的事件信息的傳輸，例如不同的業(yè)務(wù)類型。4）運行狀態(tài)表(RST)： 運行狀態(tài)表給出了事件的狀態(tài)（運行/非運行）。運行狀態(tài)表更新這些信息，允許自動適時切換事件。 5）時間和日期表(TDT)： 時間和日期表給出了與當(dāng)前的時間和日期相關(guān)的信息。由于這些信息頻繁更新，所以需要使用一個單獨的表。6）時間偏移表(TOT)： 時間偏移表給出了與當(dāng)前的時間、日期和本地時間偏移相關(guān)的信息。由于時間信息頻繁更新，所以需要使用一個單獨的表。7）選擇信息表

15、(SIT)： 選擇信息表僅用于碼流片段（例如，記錄的一段碼流）中，它包含了描述該碼流片段的業(yè)務(wù)信息的概要數(shù)據(jù)。8）間斷信息表(DIT)： 間斷信息表僅用于碼流片段（例如，記錄的一段碼流）中，它將插入到碼流片段業(yè)務(wù)信息間斷的地方。當(dāng)應(yīng)用這些標(biāo)識符時，允許靈活地組織這些表，并允許將來兼容性擴(kuò)展。 小結(jié) MPEG-2系統(tǒng)中的節(jié)目特定信息（PSI）只規(guī)定了解碼所需的最基本的信息。為了適應(yīng)實際應(yīng)用和業(yè)務(wù)發(fā)展的需求，需要中文業(yè)務(wù)信息（SI）數(shù)據(jù)來幫助用戶從碼流中選擇業(yè)務(wù)和/或事件的信息，使綜合接收解碼器（IRD）能自動設(shè)置可供選擇的業(yè)務(wù)。 主要內(nèi)容一、數(shù)字電視系統(tǒng)二、TS流的整體結(jié)構(gòu) 三、具體實例三、具體

16、實例下面我們根據(jù)實際碼流情況來總結(jié)以上講的內(nèi)容。針對復(fù)用的每一路業(yè)務(wù)，PAT提供了相應(yīng)的節(jié)目映射表（PMT）的位置（傳輸流（TS）包的包標(biāo)識符（PID）的值），同時還提供網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT）的位置。在標(biāo)準(zhǔn)里面PAT PID值為0 x0條件接收表提供了在復(fù)用流中條件接收系統(tǒng)的有關(guān)信息。這些信息屬于專用數(shù)據(jù)，并依賴于條件接收系統(tǒng)。當(dāng)有EMM時，它還包括了EMM流的位置。在標(biāo)準(zhǔn)里面CAT PID值為0 x1節(jié)目映射表標(biāo)識并指示了組成每路業(yè)務(wù)的流的位置，及每路業(yè)務(wù)的節(jié)目時鐘參考（PCR）字段的位置。如果是加密節(jié)目則還指示了每套節(jié)目的ECM字段的位置，在省網(wǎng)的節(jié)目中ECM描述字段在每路節(jié)目的component下業(yè)務(wù)群關(guān)聯(lián)表提供了業(yè)務(wù)群相關(guān)的信息，給出了業(yè)務(wù)群的名稱以及每個業(yè)務(wù)群中的業(yè)務(wù)列表。在標(biāo)準(zhǔn)里面BAT PID值為0 x11NDS的一些私有描述，包括每個業(yè)務(wù)在列表的位置，select number，音量均衡 業(yè)務(wù)描述表包含了描述系統(tǒng)中業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)，例如業(yè)務(wù)名稱、業(yè)務(wù)提供者等。在標(biāo)準(zhǔn)里面SDT PID值為0 x11事件信息表包含了