TS流分析

一 從TS流開始

數(shù)字電視機頂盒接收到的是一段段的碼流，我們稱之為TS（Transport Stream，傳輸流），每個TS流都攜帶一些信息，如Video、Audio以及我們需要學(xué)習(xí)的PAT、PMT等信息。因此，我們首先需要了解TS流是什么，以及TS流是怎樣形成、有著怎樣的結(jié)構(gòu)。

（一） TS流、PS流、PES流和ES流都是什么？

ES流（Elementary Stream）：基本碼流，不分段的音頻、視頻或其他信息的連續(xù)碼流。

PES流：把基本流ES分割成段，并加上相應(yīng)頭文件打包成形的打包基本碼流。

PS流（Program Stream）：節(jié)目流，將具有共同時間基準(zhǔn)的一個或多個PES組合（復(fù)合）而成的單一數(shù)據(jù)流（用于播放或編輯系統(tǒng)，如m2p）。

TS流（Transport Stream）：傳輸流，將具有共同時間基準(zhǔn)或獨立時間基準(zhǔn)的一個或多個PES組合（復(fù)合）而成的單一數(shù)據(jù)流（用于數(shù)據(jù)傳輸）。

*NOTE:TS流和PS流的區(qū)別：TS流的包結(jié)構(gòu)是長度是固定的；PS流的包結(jié)構(gòu)是可變長度的。這導(dǎo)致了TS流的抵抗傳輸誤碼的能力強于PS流（TS碼流由于采用了固定長度的包結(jié)構(gòu)，當(dāng)傳輸誤碼破壞了某一TS包的同步信息時，接收機可在固定的位置檢測它后面包中的同步信息，從而恢復(fù)同步，避免了信息丟失。而PS包由于長度是變化的，一旦某一PS包的同步信息丟失，接收機無法確定下一包的同步位置，就會造成失步，導(dǎo)致嚴(yán)重的信息丟失。因此，在信道環(huán)境較為惡劣，傳輸誤碼較高時，一般采用TS碼流；而在信道環(huán)境較好，傳輸誤碼較低時，一般采用PS碼流。）

由于TS碼流具有較強的抵抗傳輸誤碼的能力，因此目前在傳輸媒體中進(jìn)行傳輸?shù)腗PEG-2碼流基本上都采用了TS碼流的包格。

（二） TS流是如何產(chǎn)生的？

從上圖可以看出，視頻ES和音頻ES通過打包器和共同或獨立的系統(tǒng)時間基準(zhǔn)形成一個個PES，通過TS復(fù)用器復(fù)用形成的傳輸流。注意這里的TS流是位流格式（分析Packet的時候會解釋），也即是說TS流是可以按位讀取的。

（三） TS流的格式是怎樣的？

TS流是基于Packet的位流格式，每個包是188個字節(jié)（或204個字節(jié)，在188個字節(jié)后加上了16字節(jié)的CRC校驗數(shù)據(jù)，其他格式一樣）。整個TS流組成形式如下：

Packet Header（包頭）信息說明

1

sync_byte

8bits

同步字節(jié)

2

transport_error_indicator

1bit

錯誤指示信息（1：該包至少有1bits傳輸錯誤）

3

payload_unit_start_indicator

1bit

負(fù)載單元開始標(biāo)志（packet不滿188字節(jié)時需填充）

4

transport_priority

1bit

傳輸優(yōu)先級標(biāo)志（1：優(yōu)先級高）

5

PID

13bits

Packet ID號碼，唯一的號碼對應(yīng)不同的包

6

transport_scrambling_control

2bits

加密標(biāo)志（00：未加密；其他表示已加密）

7

adaptation_field_control

2bits

附加區(qū)域控制

8

continuity_counter

4bits

包遞增計數(shù)器

PID是TS流中唯一識別標(biāo)志，Packet Data是什么內(nèi)容就是由PID決定的。如果一個TS流中的一個Packet的Packet Header中的PID是0x0000，那么這個Packet的Packet Data就是DVB的PAT表而非其他類型數(shù)據(jù)（如Video、Audio或其他業(yè)務(wù)信息）。下表給出了一些表的PID值，這些值是固定的，不允許用于更改。

表

PID 值

PAT

0x0000

CAT

0x0001

TSDT

0x0002

EIT,ST

0x0012

RST,ST

0x0013

TDT,TOT,ST

0x0014

下面以一個TS流的其中一個Packet中的Packet Header為例進(jìn)行說明：

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（十六進(jìn)制）

4

7

0

7

e

5

1

2

…

Packet（二進(jìn)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,這是DVB TS規(guī)定的同步字節(jié),固定是0x47.

transport_error_indicator=0, 表示當(dāng)前包沒有發(fā)生傳輸錯誤.

payload_unit_start_indicator=0, 含義參考ISO13818-1標(biāo)準(zhǔn)文檔

transport_priority=0,表示當(dāng)前包是低優(yōu)先級.

PID=00111 11100101即0x07e5, Video PID

transport_scrambling_control=00,表示節(jié)目沒有加密

adaptation_field_control=01即0x01,具體含義請參考ISO13818-1

continuity_counte=0010即0x02,表示當(dāng)前傳送的相同類型的包是第3個

TS流的基本內(nèi)容就是這些了。

回顧一下，TS流是一種位流（當(dāng)然就是數(shù)字的），它是由ES流分割成PES后復(fù)用而成的；它經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸被機頂盒接收到；數(shù)字電視機頂盒接收到TS流后將解析TS流。

TS流是由一個個Packet（包）構(gòu)成的，每個包都是由Packet Header（包頭）和Packet Data（包數(shù)據(jù)）組成的。其中Packet Header指示了該Packet是什么屬性的，并給出了該Packet Data的數(shù)據(jù)的唯一網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識符PID。

到這里，我們對TS流已經(jīng)有了一定的了解，下面將從TS流轉(zhuǎn)向PAT表和PMT表的學(xué)習(xí)。

二 從TS流到PAT、PMT

說完了TS流的基本概念，就該開始對TS流進(jìn)行更深入的研究了。首先需要想一想：TS流的本質(zhì)是什么？它的確是一段碼流，并且是一段由數(shù)據(jù)包（Packet）組成的碼流。那么這些數(shù)據(jù)包究竟是怎樣的呢？它和我們收看的電視節(jié)目之間又有什么區(qū)別？這些都是這部分需要了解的內(nèi)容。

在上一節(jié)中，我們可以看到PID這個被標(biāo)紅的字段頻繁地出現(xiàn)。PID是當(dāng)前TS流的Packet區(qū)別于其他Packet類型的唯一識別符，通過讀取每個包的Packet Header，我們可以知道這個Packet的數(shù)據(jù)屬于何種類型。上一節(jié)列出了幾項固定的PID值，它們用于識別存儲了特殊信息的Packet。下面要談的PAT表的PID值就是固定的0x0000。

（一） PAT表（Program Association Table，節(jié)目關(guān)聯(lián)表）

由于下面的內(nèi)容比較繁雜，這里先給出一個大綱，方便查閱：

1. PAT表的描述（表格+分析）

2. PAT表的定義（代碼+分析）

3. PAT表的結(jié)構(gòu)（代碼+分析）

4. PAT表的解析（代碼+分析）

5. 通過一段TS流中一個Packet分析PAT表（表格+分析）

下面，開始正式的分析！

1.PAT表的描述（表格+分析）

PAT表定義了當(dāng)前TS流中所有的節(jié)目，其PID為0x0000，它是PSI的根節(jié)點，要查尋找節(jié)目必須從PAT表開始查找。

PAT表攜帶以下信息:

TS流ID

transport_stream_id

該ID標(biāo)志唯一的流ID

節(jié)目頻道號

program_number

該號碼標(biāo)志ＴＳ流中的一個頻道，該頻道可以包含很多的節(jié)目(即可以包含多個Video PID和Audio PID)

PMT的PID

program_map_PID

表示本頻道使用哪個PID做為PMT的PID,因為可以有很多的頻道,因此DVB規(guī)定PMT的PID可以由用戶自己定義

2. PAT表的定義（代碼+分析）

PAT表主要包含頻道號碼和每一個頻道對應(yīng)的PMT的PID號碼,這些信息我們在處理PAT表格的時候會保存起來，以后會使用到這些數(shù)據(jù)。下面將PAT表的定義給出：

[cpp]view plaincopy typedefstructTS_PAT_Program { unsignedprogram_number:16;//節(jié)目號 unsignedprogram_map_PID:13;//節(jié)目映射表的PID，節(jié)目號大于0時對應(yīng)的PID，每個節(jié)目對應(yīng)一個 }TS_PAT_Program

3. PAT表的結(jié)構(gòu)（代碼+分析）

再將PAT表的結(jié)構(gòu)體給出：

[cpp]view plaincopy typedefstructTS_PAT { unsignedtable_id:8;//固定為0x00，標(biāo)志是該表是PAT表 unsignedsection_syntax_indicator:1;//段語法標(biāo)志位，固定為1 unsignedzero:1;//0 unsignedreserved_1:2;//保留位 unsignedsection_length:12;//表示從下一個字段開始到CRC32(含)之間有用的字節(jié)數(shù) unsignedtransport_stream_id:16;//該傳輸流的ID，區(qū)別于一個網(wǎng)絡(luò)中其它多路復(fù)用的流 unsignedreserved_2:2;//保留位 unsignedversion_number:5;//范圍0-31，表示PAT的版本號 unsignedcurrent_next_indicator:1;//發(fā)送的PAT是當(dāng)前有效還是下一個PAT有效 unsignedsection_number:8;//分段的號碼。PAT可能分為多段傳輸，第一段為00，以后每個分段加1，最多可能有256個分段 unsignedlast_section_number:8;//最后一個分段的號碼 std::vector