MPEG2 TS小结

应该说真正了解TS，还是看了朋友推荐的《数字电视业务信息及其编码》一书之后，MPEG2 TS和数字电视是紧密不可分割的，值得总结一下其中的一些关系。

ISO/IEC-13818-1：系统部分;ISO/IEC-13818-2：视频;ISO/IEC-13818-3：音频;ISO/IEC-13818-4：一致性测试;ISO/IEC-13818-5：软件部分;ISO/IEC-13818-6：数字存储媒体命令与控制;ISO/IEC-13818-7：高级音频编码;ISO/IEC-13818-8：系统解码实时接口;

MPEG2系统任务包括：1. 规定以包传输数据的协议;2. 规定收发两端数据流同步的协议;3. 提供多个数据流的复用和解复用协议;3. 提供数据流加密的协议。以包形式存储和传送数据流是MPEG2系统之要点。

ES是直接从编码器出来的数据流，可以是编码过的视频数据流，音频数据流，或其他编码数据流的统称。ES流经过PES打包器之后，被转换成PES包。PES包由包头和payload组成，具体格式摘录如下：

可以看到PTS/DTS是打在PES包里面的，这两个parameters是解决视音频同步显示，防止解码器输入缓存上溢或下溢的关键。PTS表示显示单元出现在系统目标解码器(STD: system target decoder)的时间，DTS表示将存取单元全部字节从STD的ES解码缓存器移走的时刻。每个I、P、B帧的包头都有一个PTS和DTS，但PTS与DTS对B帧都是一样的，无须标出B帧的DTS。对I帧和P帧，显示前一定要存储于视频解码器的重新排序缓存器中，经过延迟(重新排序)后再显示，一定要分别标明PTS和DTS。

ES首先需打包成PES流包，然后PES根据需要打包成PS或TS包进行存储或传输。其每路ES只包含一路信源的编码数据流，所以每路PES也只包含相对应信源的数据流。

对PS流而言，每个PES包头含有PTS和DTS，流识别码，用于区别不同性质ES。然后通过PS复用器将PES包复用成PS包。实际上是将PES包分解为更细小的PS包。在解码的时候，解复用器将PS分解成一个个PES包，拆包器然后将PES包拆成视频和音频的ES，最后输入至各自解码器进行解码。一个问题是：各个ES在解码时，如何保证视音频的同步呢?除了PTS和DTS的配合工作外，还有一个重要的参数是SCR(system clock reference)。在编码的时候，PTS，DTS和SCR都是由STC(system time clock)生成的，在解码时，STC会再生，并通过锁相环路(PLL-phase lock loop)，用本地SCR相位与输入的瞬时SCR相位锁相比较，以确定解码过程是否同步，若不同步，则用这个瞬时SCR调整27MHz的本地时钟频率。最后，PTS，DTS和SCR一起配合，解决视音频同步播放的问题。PS格式摘录如下：

PS包的长度比较长且可变，主要用于无误码环境里，因为越长的话，同步越困难，且在丢包的情况下，重组也越困难。所以，PS适合于节目信息的编辑和本地内容应用的application。

TS流也是由一个或多个PES组合而来的，他们可以具有相同的时间基准，也可以不同。其基本的复用思想是，对具有相同时间基准的多个PES现进行节目复用，然后再对相互有独立时间基准的各个PS进行传输复用，最终产生出TS。

TS包由包头和包数据2部分组成，其中包头还可以包括扩展的自适用区。包头长度占4bytes，自使用区和包数据共占184bytes，整个TS包长度相当于4个ATM包长。TS包的包头由如下图摘录所示的同步字节、传输误码指示符、有效载荷单元起始指示符、传输优先、包识别(PID-Packet Identification)、传输加扰控制、自适应区控制和连续计数器8个部分组成。

其中，可用同步字节位串的自动相关特性，检测数据流中的包限制，建立包同步;传输误码指示符，是指有不能消除误码时，采用误码校正解码器可表示1bit 的误码，但无法校正;有效载荷单元起始指示符，表示该数据包是否存在确定的起始信息;传输优先，是给TS包分配优先权;PID值是由用户确定的，解码器根据PID将TS上从不同ES来的TS包区别出来，以重建原来的ES;传输加扰控制，可指示数据包内容是否加扰，但包头和自适应区永远不加扰;自适应区控制，用2 bit表示有否自适应区，即(01)表示有有用信息无自适应区，(10)表示无有用信息有自适应区，(11)表示有有用信息有自适应区，(00)无定义;连续计数器可对PID包传送顺序计数，据计数器读数，接收端可判断是否有包丢失及包传送顺序错误。显然，包头对TS包具有同步、识别、检错及加密功能。

TS包自适应区由自适应区长、各种标志指示符、与插入标志有关的信息和填充数据4部分组成。其中标志部分由间断指示符、随机存取指示符、ES优化指示符、PCR标志、接点标志、传输专用数据标志、原始PCR标志、自适应区扩展标志8个部分组成。重要的是标志部分的PCR字段，可给编解码器的27MHz时钟提供同步资料，进行同步。其过程是，通过PLL，用解码时本地用PCR相位与输入的瞬时PCR相位锁相比较，确定解码过程是否同步，若不同步，则用这个瞬时PCR调整时钟频率。因为，数字图像采用了复杂而不同的压缩编码算法，造成每幅图像的数据各不相同，使直接从压缩编码图像数据的开始部分获取时钟信息成为不可能。为此，选择了某些(而非全部)TS包的自适应区来传送定时信息。于是，被选中的TS包的自适应区，可用于测定包信息的控制bit和重要的控制信息。自适应区无须伴随每个包都发送，发送多少主要由选中的TS包的传输专用时标参数决定。标志中的随机存取指示符和接点标志，在节目变动时，为随机进入I帧压缩的数据流提供随机进入点，也为插入当地节目提供方便。自适应区中的填充数据是由于PES包长不可能正好转为TS包的整数倍，最后的TS包保留一小部分有用容量，通过填充字节加以填补，这样可以防止缓存器下溢，保持总码率恒定不变。

前面3节总结了MPEG2 TS的基本格式，其中包括PES，PS和TS，以及相关字段的介绍。那么作为一种传输流，TS将内容进行打包/复用，让其媒体内容变成TS传输，并最终在解码端解码。简单来看，TS是一个传输层的协议栈，它可以承载各种内容的传输，比如MPEG，WMV，H264，甚至是IP，那么其中的传输规范是如何定义的呢?这个即是PSI(节目特定信息)要做的事情。