（通信与信息系统专业论文）数字电视ts码流监测的研究分析.pdf

独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名：缛盔虹日期：￥均耸l 逸幽： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定， 即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被 查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、 缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此 规定) 注释：本学位论文不属于保密范围， 本人签名： 导师签名： 适用本授权书。 同期：k 塑! 兰：2 呈 同期：趟也i ! 数字电视t s 码流监测的研究分析 摘要 数字电视以其潜在的广阔市场和巨大的经济效益，己经成为国际 高科技领域研究开发的热点之一。数字电视监测设备是数字电视开发 和应用中必不可少的测试和调试工具，在设备的制造、网络的安装、 广播业务的正常运行监控等领域中将有广泛的应用，因此各种数字电 视监测设备的研制和开发是十分必要的。 本文介绍了数字电视传输流的形成及特点和分析监测系统的主 要功能，重点详细阐述了该系统八个分析监测部分：基本信息、e p g 分析、t r l 0 12 9 0 监测、节目信息、带宽信息、音视频信息、复用结 构禾i p c r 分析的理论研究和实现过程。详细分析了p s i s i 各表中每个 字段的含义及其在分析监测仪中的作用，阐述了t r l 0 12 9 0 _ 三个优先 级所包含的需要监测的信息以及这些信息在数字电视传输流中所处 的位置。由于第三优先级中的的缓冲区错误监测比较复杂，所以单独 将缓冲区的分析与监测作为一章进行了详细的阐述和解析。 软件部分在w i n d o w s 平台下采用v i s u a lc + + 开发完成，在整个软件 设计编写过程中，将上述的各项监测内容分别对应放入p s i s i 表、音 视频信息的分析函数中进行处理，并引用- j p i d 过滤器这一概念。使 用多线程技术以提高软件的运行效率，不断地进行了算法改进与功能 完善，已经可以正确的对离线码流进行分析监测。 关键字：数字电视传输流m p e g 2 分析监测p s i s i 缓冲区 t h er e s e a r c ha n da n a l y s i s0 f d i g i t a lt e l e v i s i o nt r a n s p o r ts t r e a m m o n i t o r i n g a b s t r a c t t h er e s e a r c ho nd i g i t a lt e l e v i s i o ni sb e c o m i n go n eo ft h em o s t i m p o r t a n ta r e a si nh i g ht e c h n o l o g yr e s e a r c hf i e l d sb e c a u s eo fi t sh u g e p o t e n t i a lm a r k e ta n de c o n o m i cp r o f i t a san e c e s s a r yd e b u gt o o li n t h e a p p l i c a t i o no fd t v ，m o n i t o rd e v i c ew i l l b eb r o a d l ya p p l i e dt od e v i c e m a n u f a c t u r e ，n e t w o r ki n s t a l l a t i o n ，m o n i t o ro fs e r v i c er u n n i n gs t a t u sa n d s oo n s oi ti sn e c e s s a r yt or e s e a r c ha n dd e v e l o pd t vm o n i t o rd e v i c e t h ef e a t u r e so ft r a n s p o r ts t r e a ma n dt h em a i nf u n c t i o n so ft h e m o n i t o r i n gs y s t e m a r ei n t r o d u c e di nt h i s p a p e r e i g h tp a r t so f t h e m o n i t o r i n gs y s t e m a r e p r e s e n t e d i nd e t a i l ，i n c l u d e se l e m e n t a r y i n f o r m a t i o n ，t h ea n a l y s i so fe p l 3 it h em o n i t o r i n go ft r l 0 12 9 0 ，p r o g r a m i n f o r m a t i o n ，b a n d w i d t hi n f o r m a t i o n ，v i d e o a u d i o ，m u l t i p l e x i n gs t r u c t u r e a n dt h ea n a l y s i so fp c r t h em e a n i n g sa n df u n c t i o n so fa 1 1p s i s it a b l e s a r eb e i n ga n a l y z e di nd e t a i l t h r e ep r o p r i t i e so ft r l 0 12 9 0a r ep r e s e n t e d ， a sw e l la st h e i rp o s i t i o ni nt h es t r e a m t h ea n a l y s i so fb u f f e ri nt h et h i r d p r i o r i t yi sc o m p l i c a t e d t h ed e v e l o p i n go ft h es o f t w a r ei sb a s e do nw i n d o w sp l a t f o r m ，u s i n g v i s u a lc + + d u r i n gt h i sp r o c e s s ，t h et h i n g st h a tn e e dm o n i t o r i n ga r ep u t i n t ot h ef u n c t i o n so fp s i s ia n dv i d e o a u d i o t h ec o n c e p t i o no fp i df i l t e r i sq u o t e d m u l t i t h r e a d i n gi sa l s ou s e dt oe n h a n c et h ee f f i c i e n c yo ft h e s o f t w a r e s o f t w a r ea l g o r i t h ma n df u n c t i o ni m p l e m e n t a t i o ni si m p r o v e d c o n t i n u o u s l y t h es y s t e m c a na n a l y z eo f ! f l i n et r a n s p o r ts t r e a mc o r r e c t l y k e yw o r d s ：d i g i t a lt e l e v i s i o nt r a n s p o r ts t r e a m m p e g 一2 a n a l y s i s a n dm o n i t o rp s i s ib u f f e r i i 目录 第一章绪论1 1 1 数字电视的简介及发展前景1 1 2 数字电视分析监测设备的必要性。1 1 3 本系统完成的功能1 第二章数字电视传输流监测系统3 2 1 数字电视传输流的复用3 2 1 1 从p e s 流到单节目的t s 流3 2 1 2 从单节目t s 流到多节目t s 流4 2 2 数字电视传输流的比特流要求5 2 2 1 传输流系统层结构5 2 2 2 节目参考时钟5 2 3 数字电视传输系统分析监测位置8 2 4 数字电视传输流监测内容8 2 4 1t s 流的基本结构信息。8 2 4 2 带宽码率监测9 2 4 3p s ! s 1 分析。9 2 4 4 节目详细信息1 1 2 4 5t r l 0 1 2 9 0 的三个优先级1 1 2 4 6p c r 乡子析1 4 2 4 7 缓冲区分析：1 4 第三章码流监测的具体分析与实现。1 5 3 1 基本信息1 5 3 1 1n 气t 表信息提取：1 5 3 1 2s d t 表信息提取1 9 3 1 3n i t 表信息提取2 1 3 1 4 码流速率分析2 3 3 2e p g 分析：2 4 3 3t r l 0 1 2 9 0 错误监测2 7 3 3 1 第一级错误的分析与检测2 8 3 3 2 第二级错误的分析与检测2 9 3 3 3 第三级错误的分析与检测3 0 3 4 节目信息3 1 3 5 带宽信息3 3 3 6 音视频信息3 4 3 7 复用结构。3 7 3 8p c r 分析3 8 3 9 软件设计与实现3 8 3 9 1 遇到主要问题4 1 3 9 2 实例分析4 3 i i i 第四章解码器t - s t d 中各缓冲区状态分析4 9 4 1 传输流系统目标解码器t s t d 一4 9 4 2t s t d 系统流缓冲区分析5 3 4 2 1t s t d 系统流传送缓冲区t b s y s 分析5 3 4 2 2t s t d 系统流主缓冲区b s y s 分析5 4 4 3t s t d 视频流缓冲区分析5 5 4 3 1t - s t d 视频流传送缓冲区t b n 分析5 6 4 3 2t s t d 视频流复用缓冲区m b n 分析5 7 4 3 3t s t d 视频基本流缓冲区e b n 分析5 9 4 4t - s t d 音频流缓冲区分析。6 1 4 4 1t - s t d 音频流传送缓冲区t b n 分析6 2 4 4 2t - s t d 音频流主缓冲区b n 分析6 2 第五章总结6 4 参考文献6 5 致 射6 7 攻读学位期间发表的学术论文目录6 8 i v 第一章绪论 1 1 数字电视的简介及发展前景 随着社会信息化的发展，传统的模拟电视节目已经不能满足人们对收视多 样化、个性化的要求，于是数字电视应运而生。数字电视是在目前普通使用的 模拟电视的基础上，发展出来的新的收视方式。数字电视的优点主要体现在： 数字电视将传统的模拟电视信号转换成数字信号播出，提供更高清晰度的 数字视频节目，比模拟电视收看到的图象更加清晰； 采用数字化技术以后，在原来模拟电视传输一套节目的频道中，可以传送 6 8 套经过压缩解码过的数字视频节目。这样，大大提高了频道资源的利用率； 由于采用数字信号进行传输，所以可以方便的对信号进行加密和解密，从 而实现通信的安全性； 数字电视还可以提供大量的影视、图文信息、互动节目，用户可选择收看 个性化的内容。 正是因为这些无法替代的优点，数字电视的发展有着广阔的前景。国家广 电总局正在全国大力推广普及数字电视，广播电视数字化已被国家列入“十五” 计划，并被纳入正在制定的国家中长期科技发展规划。 1 2 数字电视分析监测设备的必要性 随着数字电视技术的日渐成熟，我国电视网络的数字化也f 在进行中。为 了保证数字电视网络的正常运转和传输质量，必须采取相应的监测设备作为辅 助。码流分析仪就是适应数字电视网络的应用需求而丌发的一种码流监测和分 析设备。数字电视系统包括编解码、复用和传输等多个环节，整个过程涉及的 技术指标较多，其中的关键参数影响着数字信号质量和整个系统的稳定性，所 以必须对关键技术参数进行了解和测试。 1 3 本系统完成的功能 本人从研一下学期开始在国家广电总局规划院实习，主要研究数字电视码 流的编解码、复用与解复用过程等。在数字电视系统中，模拟视音频信号按照 m p e g 2 标准经过抽样、量化及压缩编码形成基本码流e s 流，e s 流是不分段的 连续码流。把基本码流分割成段，并加上相应的头文件打包形成打包的基本码 流p e s 流，p e s 包和包之间可以是不连续的。在传输时将p e s 包再分段打成有固 定长度1 8 8 字节或2 0 4 字节的传送包码流t s 流。t s 流经系统复用加入p s i s i 及加 密信息形成多路节目传输流，最后根据传输途径的不同采用对应的调制方式及 上变频形成射频信号在h f c 网中传输，在用户终端经解码恢复模拟音视频信 号。因此在数字电视系统中，t s 码流参数和系统传输网络参数是需要了解和测 试的重点内容。 一、 从t s 流中的p s i 和s i 表中提取出主要参数，并进行分类，形成码流速率、 带宽信息、节目信息、音视频信息和复用结构等多个独立的信息显示模块便于 集中显示所有分类后的信息，便于用户迅速查找想了解的信息。 二、采用d v b 最新的t r l 0 1 2 9 0 钡t 试标准对码流进行三级错误检测，可以测 量三个优先级的全部内容，显示统计结果。 三、 e p g 功能。用户可以选择显示某个节目所带的三天内的节目段信息， 包含节目段名称、节目播放时间、文字描述等。 四、 根据系统目标解码器的解码模型( t - s t d ) ，分析各缓冲区状况，用于显 示各路节目的t - s t d 缓冲器的存储情况，其中上溢错误、下溢错误、空缓冲器 错误、数据延迟错误是m p e g 2 规定的最重要的缓冲区错误，需要显示缓冲区 出现的不同的错误的次数。 2 第二章数字电视传输流监测系统 2 1 数字电视传输流的复用 2 1 1 从p e s 流到单节目的t s 流 m p e g 2 是i s o i e c 推出的图像、声音压缩的国际标准，其输出图像质量达 到了广播级，已广泛应用于多媒体通信、数字电视、视频点播等领域。m p e g 2 的传输流t s 流主要用于远程通信和广播中。在d v b 数字广播电视系统中，也是 用t s 传输流传送节引。 m p e g 2 标准可分为三部分：系统1 2 1 、视频1 3 1 和音频1 4 1 。视频音频编码是针 对每一路电视信号的图像和伴频进行的。视频编码和音频编码后输出的是视频 或者音频基本码流( e s 流) 。e s 流经过打包后输出的是包基本流( p e s 流) 。 包基本流的包长度是不确定的。视频通常是一帧( 即一幅图像) 一个包，音频 包长度通常为一个音频帧。打包的视频、音频基本码流再经过复用打包后，可 形成两种不同的码流，即节目流( p r o g r a ms t r e a m ，f l o p s ) 和传输流( t r a n s p o r t s t r e a m ，i 1 1 t s ) 。从打包开始便属于m p e g 2 系统的范围。节目流和传输流的 码率都是可变的，但节目流的速率是由系统时钟参考s c r i l l 定义的，而传输流 的速率则是由节目时钟参考p c r 决定的( 2 2 2 节有详细介绍) 。因为节目流的 包是不定长的，所以它一般适用于误码率比较小的情况，比如演播室，家庭环 境以及存储媒介等环境。由于数字卫星电视信号的传输信道存在较大的干扰， 容易产生较大的误码，因此采用传输流进行传送。 d v b 系统定义 。一 一一一一一一l b s p t s 厂_ 1 - 1 s p t s ： = ! l ! 频数据 f l i 像es ； ；i 冬l 像p e s ， - - 一 圈像编码器l 一 数据包形成 - i 一l l 一一j 一梦孝节；- 数荆i 笺篓； j f j 一一一 一 一一 爵频数抛 i 件行e s ：伴肝p e s i - 齿频编码器l 一数据也形成 ：j 一一： 一j m p e g 2 系统定义 | 一一 一 图2 1m p e g 2 系统简化框图 3 i ；妻薏；m p t s ， 。盯ip p e s 分组的目的是为了保证声音和图像的同步回放。如图2 1 所示，基本流 数据( 编码后的视频及音频原始码流) 在进行传输流复用之前要先进行p e s 分 组。p e s 分组被称为分组的基本流。p e s 分组可以分为分组首部和有效负载两 部分，分组首部含有起始码( o x 0 0 0 0 0 1 ) 、解码时间戳字段( d t s ) 、显示时间戳字 段( p t s ) 、码率信息以及数据描述等信息。p e s 分组首部也可含有其它的可选字 段，p e s 分组有效负载部分则包含来自一个基本流的长度可变的连续字节串。 p e s 分组的长度是可变的。对视频码流来说，p e s 分组的分组长度字段值 ( p a c k e t _ l e n g t h ) 可以设为0 ，表示对分组的长度没有限制。所以不能利用头信息 跳过特殊的p e s 分组，必须通过识另j j p e s 头部的标志字节来区分p e s 分组。 形成的p e s 包要继续分割为t s 分组或p s 分组，就是图2 1 中的传输流复用 这一步。它的目的是以合适的数据结构来组织压缩数据，使得压缩的音视频数 据能够正确地传输或存储。根据所使用的传输媒质的不同，m p e g 2 定义了两 种传输范：m p e g 2 节目流和m p e g 2 传输流。m p e g 2 传输流主要用于出错较 多的环境，传输流数据包是固定的1 8 8 个字节长度，分为传输流分组头部、调 整字段( 可选) 和有效负载( n - - i 选) 。分组头部主要包含同步字节( 0 x 4 7 ) 、p i d ， 调整字段控制这些携带控制信息的字段。调整字段主要包含对高层解码功能有 用的信息，女w p c r 、调整字段长度等字段。传输流分组的最后是有效负载，有 效负载的长度等于1 8 8 字节减去4 字节的包头信息和调整字段长度，在有效负载 中传输p e s 分组的内容。 最后是系统层控制信息p c r 、p s i 信息的插入。为方便起见，规定p c r 与p s i 具有相同的重复间隔( 为4 0 m s ) 。根据复用器输出速率恒定的机制，可用计数 器计数已生成的t s 包个数的方法间接定时。一旦检测到时间间隔标记，则在打 包的下一视频t s 包中，插入p c r 时间标记，同时在随后的两个t s 包中放入p s l 分段信息。而p c r 真正插入是在检测到p c r 域的标识字后，在p c r 域最后离开 复用器的那一刻完成。 2 1 2 从单节目t s 流到多节目t s 流 这一般是指将多个单节目t s 流或多节目t s 流以时分复用的方式复接为 一个包含这些码流内容的多节目t s 流，并将各个节目的p s i s i 信息经分析合 成，形成总码流的p s i s i 信息。 从图2 1 可以看到，只包含单节目的t s 传输流系统属于m p e g 2 系统， 如果单节目复用为一路t s 传输流后又与其他多个t s 流复用成一个多节目的 传输流，则称为d v b 系统。m p e g 2 系统与d v b 系统的码流结构是一样的， d v b 系统比m p e g 2 系统多了s i 表，但其分析方法思路与p s i 表都是一致的。 4 2 2 数字电视传输流的比特流要求 2 2 1 传输流系统层结构 t s 流是基于包( p a c k e t ) 的位流格式，每个包是1 8 8 字节或者2 0 4 字节( 一般是 1 8 8 字节，2 0 4 字节的格式仅仅是在1 8 8 字节的包后部加上1 6 字节的c r c 数据，其 他格式是一样的) 。t s 流系统层由系统层信息和有效负载构成。t s 流系统层信 息就是在p e s 包组成t s 流的过程中，为了使码流适合于信道传输和接收端恢复 数据而添加的t s 包头和其他相关控制信息。t s 传输流分组以一个4 字节前缀丌 始，开头是字节0 x 4 7 ，紧接着是一个1 3 位的分组标识p i d 字段，p i d 通过节目特 定信息( p s l s d 表指定包含在传输流分组中的数据内容，具有相同p i d 值的传输 流分组携带仅来自同一个基本流的数据。随后是适应字段控制字段( 2 位字段) ， 连续性计数器字段( 4 位字段) 等信息。适应字段控制字段表示当前包携带调 整字段和有效负载的情况( 共2 位，第一位表示有无调整字段，第二位表示有无 有效负载) ；连续性计数器字段是具有同- - p i d 值的t s 包之间的连续计数值。 从系统层的角度来看，t s 包的结构一般有以下几种：有调整字段又有有效 负载，只有调整字段没有有效负载，只有有效负载没有调整字段。这旱所说的 有效负载指的是原来p e s 包所包含的信息，携带有系统层信息( 例如p s l 和s l 表) 的数据包不含有效负载。 传输流分组可以为空包，用于填充传输流，也可能在再复合处理中被插入 或删除。因此并不能假定空的分组会作为有效负载数据而被传送到解码器。 2 2 2 节目参考时钟 p c r ( p r o g r a mc l o c kr e f e r e n c e ) i p 节i 目参考时钟，是数字电视传输流里的一 个基础时钟。p c r 是一个分两个部分编码的4 2 位字段，其中3 2 位为p c r 基础，9 位为p c r 扩展。图2 2 显示了p c r 在t s 流中的具体位置。 0 8b 讧：一传输流” f 一包蒌工蔓载 一售蒌工负蘸 耍茸l 熟錾 = ! 三。rg $ 瓤r - a i d 一一- - 鼍工鳓整孛圃 三兰l 熏舅至! 耋时钟畦醚- 。： 图2 2p c r 位置图示 5 1 p c r 在编码器端的工作原理 作为数字电视传输过程中的时钟基准，p c r 非常重要。它以固定频率插入 包头，表示编码端的时钟，并反映了编码输出码率。收端根据p c r 可以用来调 整解码端的系统时钟，以保证对节目的讵确解码。如图2 3 所示为编码器中p c r 处理的框图。 p s i 信息 税额；i? 卜 卜视频编码! hp e s 封色 一 一 卜 二二_ - ；计靶 够登i 2 7 钟m 时j 一恤竺_ p c r 二e x ，t 妻：倦， - 一一】 i 一一 o l 一一j 口 扣一三i j ：j ：j ：j j j j j j j ：+ i i = ：j j i j j j j i = 兰曼尹瓣一茹 r 一， ，”口o 爵凶9 卜t rp e s 姻一赫一i - 1 音频编码 ，一一封包 一一一一一一 一 一叫 - j 1 蚕2 - 3 编码器e ? p c r 处理 从图2 3 中可见，在m p e g 2 编码器中有单一的共同系统时钟( 2 7 m h z ) ，此 时钟用来产生指示音频和视频的正确显示和解码时序的时间标签p t s d t s ，同 时可用来指示在抽样瞬间系统时钟时间的瞬时值。m p e g 2 用于视音频同步以 及系统时钟恢复的时间标签分别插在e s 、p e s 和t s 这三个层次中。在e s 层，与 同步有关的主要是视频缓冲验i 正( v b v ) ，用以防止解码器的缓冲器出现上溢或 者下溢；在p e s 层，主要是在p e s 头信息旱出现的显示时问标签( p t s ) 和解码时 间标签( d t s ) ；在t s 层中，t s 头信息包含了节目时钟参考( p c r ) 。p t s d t s 是 2 7 m h z 系统时钟3 0 0 分频后进入3 3 位的计数器获得采样值，命名为p c rb a s e ； 直接进入9 位计数器获得采样值的部分，命名p c re x t e n s i o n 。在t s 包头的调整 字段，共有4 8 b i t 用于p c r 值传输，包括3 3 位的p c rb a s e 、6 位的预留和9 位的 p c r e x t e n s i o n 。p c r 有效位数为4 2 位，如下图所示： 图2 4p c r 茗i 效构成 6 在m p e g 2 传输流t s 的多路节目复用过程中，首先要对各路节目的p i d 、 p s i 、p c r 等信息进行过滤，重新修改和整合为复用后新的p s i 等信息，同时插 入符合d v b 规范的s i 业务信息，并在t s 包( 带有p c r 标志位字段的特定t s 包) 在离丌复用器时刻，校j 下或重新插入新的节目参考时钟值p c r 。 在节目复用时，由于要满足每隔1 0 0 m s 必须含有至少一个属于p c r _ p i d 的 p c r 字段的复用要求限制，因此依据该节目的传输速率计算出1 0 0 m s 时间间隔 内需要传输的t s 包，从而确定p c r 的插入位置，但是在信道再复用时，p c r 的 实际数值要到信道复用时才能确定。打包完成后，要进行系统复用处理：按各 节目的传输速率，将各节目的t s 包均匀地组合成新的信道传输流，在一定的时 间间隔内，各节目的传输流包的数目应与各自的传输速率成正比，按输入各节 目的传输速率和输出码流的速率，确定需要插入的空包数目以及插入位置；根 据各节目生成对应的p s i 信息和s l 信息，将其按照一定的时间间隔均匀地插入 信道传输流中，还有一点就是在预留的p c r 字段处填入适当的新的p c r 值。p c r 的调整是所有复用器的关键技术之一。 2 p c r 在解码器端的工作原理 一 p c r p t s d t s 的核心作用就是使解码器的系统时钟( s t c ) 能锁定于编码 器，使得两个端点的时钟偏差不至于因为时问的积累而变化过大，导致解码器 无法正确同步视音频解码。 当新节目的p c r 至w j 达解码器时，需要更新时问基点，解码器s t c 就被置位。 通常第一个从解复用器中解出的p c r 被直接装入n s t c 计数器，其后p l l 闭环 操作。每当一个新节目的p c r 至i j 达解码器时，此值被认为是锁相环的参考频率， 用来与s t c 的当前值比较，产生的差值经过脉宽调制后被输入低通滤波器并经 放大，输出控制信号用来控制振荡器( v c o ) 的瞬时频率，v c o 输出的频率是在 2 7 m h z 左右振荡的信号，作为解码器的系统时钟。2 7 m h z 时钟经过波形整理后 输入到计数器中，产生当前的s t c 值，其3 3 b i t s 的9 0 k h z 部分用于和p t s d t s 比 较，产生解码和显示的同步信号。p c rb a s e 的作用是在解码器切换节目时， 提供对解码器p c r 计数器的初始值，以让该p c r 值与p t s 、d t s 最大可能地达 到相同的时间起点。p c re x t e n s i o n 的作用是通过解码器端的锁相环电路修正解 码器的系统时钟，使其达到和编码器一致的2 7 m h z 。 3 p c r 的物理意义 p c r 在数字电视链路中有非常重要的作用，而理解p c r ，第一个要点就是 把握“实时”概念。其实p c r 仅仅在实时播出流中才有意义，即前端编码器实时 编码或视频服务器实时播出，后端机顶盒实时接收的情况。对软件解码而言， p c r 是没有实际应用意义的。同时，要从物理本质上理解时钟概念，编码器中 7 有一个2 7 m 的时钟，编码过程中不断读取硬件时钟放入t s 中p c r 字段；终端中 也有一个2 7 m 的时钟，它根据p e s 中的p t s 、d t s 字段中指示的时问进行解码和 显示。如果前端编码器的时钟与后端机顶盒中时钟”绝对”同步，那么t s 中的 p c r 就没有任何意义了。但是如果不进行时钟锁定，终端解码器的时钟频率f 2 和编码器的时钟f 1 之间存在微小误差，经过长时间的累积，解码器会因为自己 时钟过快而造成缓存中没有数据，导致停帧，或者因为时钟过慢造成缓存中数 据溢出，导致丢帧。 2 3 数字电视传输系统分析监测位置 目前，尽管数字电视的节目平台、传输平台和服务平台在播出前端的系统 构架有所不同，但t s 流主要还是来自于卫星、地面、有线及局域网传输，经 编码器、视频服务器和其它一些数据发生设配( 比如e p g 服务器) 等，由播 出前端的复用器对这些t s 流进行组合、过滤，甚至再复用至1 5 5 m 群，然后 对下行广播与传输。为了掌握t s 流的工作状态，保证安全播出，在这些环节 上都应该设置监测点。图2 5 显示了数字电视监测分析设备的主要应用位置。 图2 5 分析监测设备在数字电视系统中的应用 2 4 数字电视传输流监测内容 数字电视传输流分析监测主要包括t s 流的基本结构信息、带宽码率、p s i s i 信息、t r l 0 1 2 9 0 定义的三个优先级的内容、p c r 分析和缓冲区分析等内容。 2 4 1t s 流的基本结构信息 t s 流的基本结构信息监测包括t s 流的信息构成、t s 包的包长、传输流的 i d 、p i d 的数量、网络i d 和网络名称、p s 鹏l 表的传输间隔等。 t s 流的信息构成是指整个t s 流所包含的节目数量、每个节目的节目号和 节目名称、节目是否被加密等信息。其实，这些信息都是从数字电视传输流的 控制信息p s i s i 表中提取的基本信息。p i s s i 表在2 4 3 节有较详细阐述。因 为p s i s i 表中包含了大量t s 基本结构信息，因此分析过程中要把每个表分别都 取出来，在需要的时候放入各自对应的分析模块进行细致的分析。 对于一个有众多节目来源的播出前端来说，能够掌握传输流的i d 、p i d 的 数量、网络i d 和网络名称是首要的。 2 4 2 带宽码率监测 带宽码率监测包括整个t s 传输流总码率、每路节目的码率和其所占带宽的 比率、p s i s i 中每个表的码率、空包率和其它数据的码率。 监测t s 流的总码率，可以防止t s 流瞬问超过带宽而影响传输和接收，同 时也为一个通道的节目规划设置提供了重要的参考。监测t s 流中每路节目的码 率，可以掌握每路节目的播出状况。尤其是在统计复用的情况下，当不同优先 级别的节目因瞬问码率过高而使预先设置的总带宽溢出时，可能会为了保证优 先级高的节目的效果而强行对优先级低的节目降码率，结果影响优先级低的节 目在接收端的效果。这些都可以通过监i 9 1 j t s 流的节目码率而及时掌握和处理。 2 4 3p s i s 1 分析 数字电视业务信息由p s i 和s i 两部分构成。p s i 是m p e g 2 系统规定的，它 由p a t 、p m t 、c a t 和n i t 四个表构成，其中p a t 、p m t 表最为重要。s i 是d v b 系统标准规定的，它主要由b a t 、s d t 、e i t 、r s t 、t d t 等表构成，其中s d t 、 e i t 表是码流分析监测中最常用到的。 表是p s i s i 的基本结构，针对特定用途，p s i s i 中规定了一系列表来实现。 节目关联表( p a n 一针对复用的每一路业务，提供各电视节目的节目号 以及相应的p m t 的位置( t s 包的包标识符的值) 和n i t 的位置。包含p a t 表的t s 包的p i d 值为0 x 0 0 0 0 。 节目映射表( p m n 一标识并指示组成每路节目的视频音频数据流的位 置，及每路节目的节目时钟参考( p c r ) 字段的位置。包含p m t 表的t s 包的p i d 值在p a t 表中指定。 条件接收表( c a d 一提供复用流中条件接收系统的有关信息。这些信息 9 属于专用数据，并依赖于条件接收系统。当有e m m 时，它还包括e m m 流的位 置。包含c a t 表的t s 包的p i d 值为0 x 0 0 0 1 。 网络信息表( n l n 一提供了网络中的一组t s 流的信息及其相关的调谐 信息，同时也提供与网络自身特性相关的信息。主要包括：网络中各个t s 流的 传输流标识、原始网络标识；t s 流中包含的业务清单；网络的名称等。包含 n i t 表的t s 包的p i d 值为0 x 0 0 1 0 。 业务群关联表( b a t 卜瑚供业务群相关的信息，包括业务群的名称及每 个业务群中的业务列表。包含b a t 表的t s 包的p i d 值为0 x 0 0 1 1 。 业务描述表( s u n 一业务描述表中的每一个子表，都用来描述包含在 个特定传输流中的业务，该业务可能是现行传输流中的一部分，也可能是其它 传输流中的一部分。节目业务描述表包括有关系统中节目业务的各种信息，主 要有：业务名称；业务提供者名称；当前的运行状态( 运行状态包括：运行、 未运行、几秒后开始运行、暂停等) ；业务的加扰与否；当f i ；j t s 流中是否存在 与该业务对应的当f i b - 后续e i t 表；当前t s 流中是否存在与该业务对应的事件时 间e i t 表等。包含s d t 表的t s 包的p i d 值为0 x 0 0 1 1 。 事件信息表( e i t 卜节目段信息表按时间顺序提供每一个节目业务中包 含的时间的信息。e i t 表是电子节目指南e p g 的重要信息来源，它能够提供的 主要信息包括：事件标识、事件丌始标识、事件持续时问长度、运行状态、条件 接收模式、事件简短说明、事件扩展说明信息、条件接收标识、事件类型说明、 家长控制级别、数据广播描述信息等。包含e i t 表的t s 包的p i d 值为0 x 0 0 1 2 。 运行状念表( r s t ) 一运行状态表能够准确而无误的更新一个或多个事 件的时间状态，由于时间表的变化，事件的播出时间可能提前或滞后，当播出 时间表改变时，其变化可以通过运行状态表表示出来。包含r s t 表的t s 包的p i d 值为0 x 0 0 1 3 。 时间和同期表( t 睁给出与当前时间和日期相关的信息。由于这些信 息更新频繁，所以需要使用一个单独的表。包含t d t 表的t s 包的p i d 值为 0 x 0 0 1 4 。 分析p s l s l 信息，可以了解被监测的t s 流的复用结构、每个p m t 表的p i d 、 每路节目的p c r 的p i d 、视音频的p i d 以及s d t 矛i e i t 的详细信息。如果被监测 的是加密的t s 流，还可以通过分析p s i s i 获取相关加密信息。 在p s i s i 各表中，p a t 表是分析其他各表的前提，因为只有得到p a t 表的 正确信息，才能得到该传输流中各路节目的节目号f f t l p m tp i d ，继而得到对应 的音视频信息包，关系如下图所示： 1 0 2 4 4 节目详细信息 图2 6p a t 包、p m t 包和音视频包推出关系图 深入至i j e s 层分析，给出每路节目的音视频信息，音频信息包括：格式、压 缩层、比特率、采样率、音效模式等；视频信息包括：像素数、帧率、比特率、 类、级、宽高比、色度格式等。 2 4 5t r l 0 1 2 9 0 的三个优先级 t r l 0 1 2 9 0 = 个优先级的监测包括三个优先级下的所有参数。根据需要监 测监测某个优先级下某个参数出现错误和错误的个数。d v b 系统测量标准之一 t r l 0 1 2 9 0 定义的三个优先级，是传输流监测的一项主要内容。通过这三个优 先级的监测，可以检验被监测的传输流是否符合m p e g 2 和d v b 标准。根据 d v b 最新的t r l 0 1 2 9 0 测试标准将m p e g 2 d v b 传输流的测试错误指示分为3 个等级：第一等级是可j 下确解码所必须的几个参数；第二等级是达到同步后可 连续工作必须的参数和需要周期监测的参数；第三等级是依赖于应用的几个参 数。下面是对这三个优先级的详细阐述。 1 t r l 0 1 2 9 0 的第一优先级： 同步丢失错误( t ss y n cl o s s ) ：同步错误是衡量m p e g 2 d v b 传输流质量 的最重要的指标。连续检n n 5 个正常同步( 即连续五个t s 包头为0 x 4 7 ) 视为 同步，连续检测到2 个或2 个以上的同步字节错误则发生同步丢失错误。传输流 失去同步，标志着传输过程中会有一部分数据丢失，直接影响解码后的画面的 质量。严重的同步丢失现象则表明传输中断。 同步字节错误( s y n c ：即同步字节值不是 。同步字节错误b y t eerror)0 x47 和同步丢失错误的区别在于发生同步字节错误时传输流t s 包仍是1 8 8 或2 0 4 个 字节长度，但同步字头的0 x 4 7 被其他数值代替，表明在传输过程中部分数据出 现错误，可能导致接收时出现马赛克，严重时会导致解码器解不出信号。 。 包识别错误( p i d 视频或音频 的出现频率超过5s。error)：pid 节目相关表错误( p a t ：标识节目相关表 的 为 ，含e r r o r ) p a t p i d0 x 0 0 0 0p a t 表的p i d 的两个相邻的t s 包出现的时问间隔超过0 5 s ，或者p i d 为o x 0 0 0 0 的包中 无内容，或者包头中的加密控制段不为0 ，这些都属于p a t 错误。p a t 丢失或被 加密，则解码器无法搜索到相应节目，其他的信息分析也无法进行：p a t 超时， 解码器工作时延。 节目对照表错误( p m t ： 表在 系统标准中用于指e r r o r ) p m t m p e g2 d v b 示该套节目视音频数据在传输流中的位置。某一