（通信与信息系统专业论文）dvbasi信号发送接收系统软件设计与实现.pdf

摘要 摘要 近年来，随着数字电视技术的迅速发展，在电视节目的制作设计方面已经有 很大一部分实现了数字处理，在节目的传输方面，我们从卫星上已可以接收到多 套数字压缩编码的节目。这种传输方式，不但保证了节目的高清晰质量，也大大 降低了电视节目传输、发送、接收的成本。 欧洲的数字电视标准一数字视频广播d v b 是一个基于m p e g 一2 标准的传输 方案，定义了个开放的业务信息系统，旨在推广基于m p e g 2 标准的电视服务。 它规定了用于各种传输媒介的基本系统，包括卫星网络、有线电视网络和地面传 输等。大量的收发设备，采用的是a s i 的接口标准，设计实现基于p c 和a s i 接 口标准的电视节目传输流的收发设备，在节目的制作、保存和熏播等方面有大量 的应用。 本文阐述了基于p c 和a s i 接口标准的电视节目传输流的收发设备系统结构 和组成，详细分析了系统中p c i 接口的功能要求、驱动程序设计以及p c 上收发 软件和监控的人机界面等部分的研究与实现。 本文首先对d v b a s i 接口规范进行了阐述，其中重点介绍了m p e g - 2 码流 的复用及服务信息的分析；然后，分九个模块介绍整个系统的组成；接着，本文 重点介绍了p c i 接口的设计，其中包括逻辑接口及用户接口的设计：最后，重点 分析了软件部分的实现思路及给出了详细的流程图。 关键词d v b - a s i ；m p e g - 2 ：p c i 9 0 5 6 ： t s ； 华南理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t i n r e c e n t l yy e a r s ，w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to ft e c h n o l o g y o f d i g i t a l t e l e v i s i o n ，d i g i t a l i nm o s tp a r to fm a k i n gt vp r o g r a mh a sb e e nr e a l i z e d ，i nt h e t r a n s p o r to ft vp r o g r a m s ，m u l t i - p r o m g r a m so fd i g i t a lc o m p r e s s e dc o d i n gc a nb e r e c e i v e df r o mt h es a t e l l i t e t h et r a n s p o r tm o d ec a l ln o to n l ye n s u r et h eq u a l i t yo ft h e p r o g r a m ，b u ta l s or u d u c et h ec o s to fp r o g r a m st r a n s p o r t 、r e c e p t i o na n ds e n d i n g d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ，t h ee u r o p e a nd i g i t a l t e l e v i s i o n s t a n d a r d ，i sa t r a n s m i s s i o ns c h e m eb a s e do nm p e g 一2 s t a n d a r d ，d e f i n i n g a n o p e n s e r v i c e i n f o r m a t i o ns y s t e m ，a i m i n ga tp o p u l a r i z i n gt h et e l e v i s i o ns e r v i c eb a s e do nm p e g 一2 s t a n d a r d i ts p e c i f i e sb a s e l i n es y s t e m sf o rv a r i o u st r a n s m i s s i o nm e d i a ，s u c ha s s a t e l l i t e ，c a b l e ，t e r r e s t r i a l ，e t c a s ii n t e r f a c es t a n d a r di su s e di np l e n t yo ft r a n s p o r t d e v i c e ，t h ed e s i g nr e a l i z e st h et r a n s p o r td e v i c e so ft vp r o g r a mt r a n s m i s s i o ns t r e a m w h i c hb a s eo np ca n da s ii n t e r f a c es t a n d a r d ，a n di th a sm u c hm o r ea p p l i c a t i o ni n m a k i n gp r o g r a m 、c o n s e r v a t i o na n dr e p l a y t h et h e s i sf o c u s e so nt h em a k e u pa n ds t r u c t u r eo ft h et r a n s p o r td e v i c es y s t e mo f t vp r o g r a mt r a n s m i s s i o ns t r e a mw h i c hb a s e so np ca n da s ii n t e r f a c es t a n d a r d ，a n d e m p h a s i z e so na n a l y z i n gt h ef u n c t i o na n dr e q u e s to fp c ii n t e r f a c ei nt h es y s t e m 、t h e d r i v e ro ft h ed e v i c ea n dt h er e a l i z a t i o no fr e c e i v i n ga n ds e n d i n gs o f t w a r ea n dt h e w a t c h i n gi n t e r f a c e t h ef i r s tp a r to ft h i st h e s i sd i s c u s s e sd v b - a s ii n t e r f a c ec r i t e r i o n ，g i v e sab r i e f i n t r o d u c t i o nt om p e g 2a n da n a l i z e st h es e r v i c ei n f o r m a t i o no ft r a n s p o r ts t r e a m ； t h e n ，i te x p a t i a t e st h ew h o l es t r u c t u r eo ft h es y s t e mf r o m9m o d u l e s ，a n dt h e nt h e t h e s i se m p h a s i z e so nd i s c u s s i n gt h ed e s i g no fp c ii n t e r f a c e ，w h i c hi n c l u d e sl o g i c a l i n t e r f a c ed e s i g na n du s e ri n t e r f a c ed e s i g n ；i nt h el a s tp a r t ，i tc o n c e n t r a t e so na n a l i z i n g t h ed e s i g no ft h es o f t w a r ep a r ta n dg i v e st h ef l o wc h a r ti nd e t a i l k e y w o r d s d v b a s hm p e g - 2 ：p c i 9 0 5 6 ；t s ( t r a n s p o r ts t r e a m ) ； i i 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识副本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 彩砌 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 日期： 日期： 年月日 年月 日 细 矿缸 ， 孑z 名 名 签 签 者 师 作 导 第章概述 第一章概述 1 1 引言 随着信息时代的来临，数字化趋势日渐猛烈。作为日常娱乐、获取资讯的主 要途径和方式的电视已经不可避免地向数字化、网络化、多媒体化发展。公众对 各种数据业务，包括各种公众信息、远程教育内容、金融商务信息、数据点播 ( d o d ) 、视频点播( v o d ) 、各种多媒体数据服务内容的需求不仅是现实的而且 有些还是相当迫切的d , 1 2 1 。 在通信领域内的数字化己为人们熟悉，例如程控电话、计算机通信以及移动 通信等都实现了数字化。近年来，电视领域也发生了一系列变化，在电视节目的 制作设备方面已有很大一部分实现了数字处理；在电视节目的存储设备方面也出 现了许多数字设备，包括人们最熟悉的v c d 、d v d 等；在节目传输方面，我们 从卫星上已经可以接收到多套数字压缩编码的节目。电视系统的全面数字化正以 超出人们预料的速度向前发展着，电视系统的全蕊数字化将会引起一系列的技术 革新： ( 1 ) 最终将形成电视、电话和计算机三网合一的综合数字业务网： ( 2 ) 全面数字的第二特点是电视制式将实现全球统一化，不再存在n t s c 、 p a l 和s e c a m 等不同的电视制式，将统一在i t u r s o i 数字标准中； ( 3 ) 全砸数字化的第三个影响是数字电视业务的可分级性带来的各种业务 的统一。 1 2 数字电视广播的发展概况 目前，国际上有许多标准组织致力于数字电视方面标准的制定，其中包括美 国的a t s c 组织、欧洲的d a v i c 组织以及欧洲的d v b 组织等【1 1 。经过多年的发 展，数字电视系统目前已形成三个主要的体系： 1 美国的全数字h d t v 一一a t s c a t s c ，即美国先进电视制式委员会，制定了美国的数字电视标准，其中主要 包括a t s ca 5 3d i g i t a lt e l e v i s i o ns t a n d a r d ，该标准描述了一个设计在6 m h z 信道 内传输高质量视频、音频和辅助信息的系统。该系统可以在6 m h z 地面广播频道 内可靠地发送约t 9 m b i t s 的数据量；或者可以在6 m h z 有线电视频道内可靠地发 送约3 8 m b i t s 的数据量。 a t s c 还制定了业务信息标准p r o g r a ma n ds y s t e mi n f o r m a t i o np r o t o c o l ( p s i p ) ，该协议于1 9 9 7 年1 1 月2 3 日被收录为a t s c 的正式标准，用于描述码 华南理工大学硕士学位论文 流中的节目信息。 2 欧洲的d a v i c d a v i c ( d i g i t a la u d i o - v i s u a lc o u n c i l ) 是于1 9 9 4 年在日内瓦注册成立的组织， 该组织是非赢利性的，目前拥有许多成员。d a v i c 的目的是通过制定一套开放的 接口和协议来推动交互式数字音、视频应用和业务的发展。 d a v i c 给出了整个交互式数字音、视频系统的框架，通过对不同应用的需求 分析，d a v l c 将整个系统划分为如下几个参与者； 内容提供商( c o n t e n tp r o v i d e r s ) 服务提供商( s e r v i c ep r o v i d e r s ) 网络运营商( d e l i v e r ys y s t e mp r o v i d e r s ) 终端用户( e n d u s e r s ) 3 欧洲的d v b 系统 欧洲的d v b ( d i g i t a lv i d e ob r o a d c a s t i n g ) 计划开始于1 9 9 3 年9 月，目前已 有来自欧洲和美国的2 5 个国家约2 0 0 多个组织的参加，它的目标是制定欧洲的 d v b 标准以及尽早引入d v b 业务。参加者都是自愿的，其中包括制造商、广播 商、节日供应商以及网络运营商，也包括研究机构。 d v b 提出的标准必须经过e t s i 批准才能成为e t s 标准。e t s i 是欧洲的标 准化组织，e t s 是e u r o p e a nt e l e c o m m u n i c a t i o n ss t a n d a r d s 的缩写，即欧洲电信标 准。d v b 制定了大量数字电视方面的标准，这些标准都是建立在m p e g 2 标准的 基础上，以推动交互式数字电视的发展。 d v b 标准提供了一套完整的，适用于不同媒介的数字电视广播系统规范，其 周全的计划及广泛的共识是其成功的关键。从一开始，大家就选定i s 0 i e c m p e g - 2 标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一，髓后对 m p e g 2 码流进行打包形成传输流( t s ) ，进行多个传输流复用，最后通过了卫星、 有线电视及开路电视等不同媒介传输方式进行传输。 1 3 课题研究背景和论文内容安排 数字化技术提高了广播电视节目的技术质量，提高了节目质量，提供了广播 电视和综合数据业务的多媒体服务手段；扩宽了广播电视业务，给广播电视提出 了新的课题。即：广播电视技术必须向数字化发展，广播电视业务必须向综合服 务一体化发展，广播电视传输必须向网络化发展。 目前卫星广播电视越来越普及，大部分地方电视台都是直接接收卫星信号解 码后播放，但是在这个过程中也存在不少问题，其一，国外的接收及解码设备价 格昂贵，成本投入较高；其二，接收到的视频数据不能接收后立即播放，要对接 收到的视频数据采取延时措施进行监控。同时，由于a s i 信号恒定速率为 2 第一章概述 2 7 0 m b s ，可以汇接几路甚至十路以上的视频信号，每一颗卫星上集成了上百个 电视台节目，包括国内国外的，这对于电视台而言具有很大的商业潜质。 基于以上简述，开发基于p c 机的d v b a s i 信号接收发送系统的需求非常迫 切，在实验室导师的组织下，我们组成了三人的课题开发小组。本文在概述该卡 的总体结构基础上，详细分折了p c i 接口设计以及软件部分的设计。 本文各章内容安排如下； 第一章绪论，介绍本文研究背景及主要工作内容； 第二章d v b a s i 接口标准简介，首先介绍d v b 的发展状况及d v b 标准数字 电视技术的基本概况，然后介绍了m p e g 2 码流的复用及服务信息，最后描述了 d v b a s i 接口的传输过程和接收系统的解码规则； 第三章d v b a s i 数据发送接收系统设计及组成，首先介绍整个系统的原理 以及系统组成，然后分别介绍包括电路匹配、信号驱动、数字视频信号的8 b 1 0 b 的编码与解码、数据接收发送缓冲、p c i 接口、f p g a 对整体控制、f p g a 的配置及 电源与时钟等九个模块： 第四章p c i 接口设计，首先介绍整个p c i 接口设计方案，然后分别从p c i 逻辑接口设计和用户逻辑接口设计两部分详细分析该方案。最后就数据缓冲的问 题进行了一定的分析； 第五章接收发送端软件模块设计，首先描述了e e p r o m 的配置及其作用， 然后分别从接收模块、发送模块、监测模块三部分详细阐述了整个软件部分的组 成； 最后是结论、参考文献和致谢。 3 华南理工大学硕士学位论文 第二章d v b a s i 接口标准简介 2 1d v b 简介 今天，虽然我们在家里收看的有些仍然还是模拟电视节目，但是节目制作棚里 的设备已经数字化了，从节目制作棚到发射塔的信号传输也已是数字化，没有这 些节目制作与传输的数字技术，我们的节目质量就无法得到满足。当我们通过卫 星电视网、有线电视网或开路电视网观看电视节目时，我们已经是位于数字电视 传输的最后一个环节了，这一个环节正在经历一场数字化革命，以达到电视节目 的全套的解决方案，这一方案涉及我们常用的传输媒介：数字卫星电视( d v b s ) 、 数字有线电视( d v b c ) 、数字开路电视( d v b t ) 。 2 1 1d v b 标准发展历史 欧洲从1 9 9 1 年开始，电视台、家电产品生产厂家和标准制订者组成了一个工 作组，共同制定数字电视的发展规划，很快这一个由欧洲人发起的组织就吸引了 美国及日本的其他成员，成为了一个世界性的组织。1 9 9 3 年9 月工作组起草了一 份备忘录，将工作组更名为d v b 组织，即国际数字视频广播组织。数字电视的 发展进入了一个新的时代。 由于相对较低的基础设施费用投入和各国相对简单的标准协调问题，数字卫 星电视( d v b s ) 网、数字有线电视( d v b 。c ) 网和数字开路电视( d v b t ) 网 发展相对较快。1 9 9 5 年d v b 组织确立了数字卫星电视的标准d v b - s ，1 9 9 6 年数 字有线电视d v b c 、数字共用天线电视、数字微波电视等标准随之确立，数字开 路电视d v b t 的采用紧随其后。1 9 9 7 年以d v b 标准为基础的数字电视已经遍及 全世界，拥有了几百万的用户。1 9 9 8 年末，微型机算计用户可以通过他们使用的 微机内插入数字卫星接收卡来享受英特网服务。目前，数字地面电视( d v b t ) 标准正在逐渐被世界各国所采用，为今后的高清晰电视开辟了广泛的前景。 2 1 2d v b 标准数字电视技术 d v b 标准提供了一套完整的，适用于不同媒介的数字电视广播系统规范，其 周全的计划及广泛的共识是其成功的关键。从开始大家就选定i s o i e cm p e g 2 标准作为音频及视频的编码压缩方式，对信源编码进行了统一，随后对m p e g 一2 码流进行打包形成传输流( t s ) ，进行多个传输流复用，最后通过卫星、有线电 视及开路电视等不同媒介传输方式进行传输1 2 j 。 1 d v b 标准的核心内容 4 第二苹d v b - a s i 接口标准简介 系统采甩m p e g 压缩的音频，视频及数据格式作为数据源； 系统采用公共m p e g 2 传输流( t s ) 复用方式； 系统采用公共的用于描述广播节目的系统服务信息( s i ) ： 系统的第一级信道编码采用r s 前向纠错编码保护； 调制与其他附属的信道编码方式，由不同的传输媒介来确定； 使用通用的加扰方式以及条件接收界面； 2 0 v b 音频特点 d v b 系统的音频编码使用m p e g - il a y e r i i 第二层音频编码，也称做 m u s i c a m 。音频的m p e g il a y e ri i 编码压缩系统利用声音的低声音频谱掩蔽效 应，这一人体生理学效应允许我们对人耳不太敏感的频率进行低码率编码，这一 技术的采用大大降低了音频编码的速率。m p e g il a y e ri i 音频编码可用于单音、 立体声、环绕声和多路多语言声音的编码。 3 0 v b 视频特点 对于视频，国际上采用标准的m p e g 2 压缩编码，m p e g 2 视频编码系统由 一系列编码系统构成，每一个系统之间都有兼容性和共同性，根据图像清晰度的 不同，它分成四种信源格式或称为“等级”( l e v e l ) ，从录像带( v c r ) 的低图 像清晰度到高清晰度电视。除了根据图像清晰度定义的“等级”以外，d v b 视频 编码标准还定义了“档次”( p r o f i l e ) 的概念，每一个不问的“档次”( p r o f i l e ) 能够提供构成编码系统的压缩工具和压缩算法。 2 2m p e g 2 标准简介 2 2 1m p e g 协议族 m p e g ( m o v i n g p i c t u r e e x p e r t g r o u p 运动图像专家组) 是运动图像和声音的 数字编码标准。它是标准化组织( i s o ) 和国际电工委员会( i e c ) 制订的。实际 上m p e g 是个标准系列，有m p e g 1 、m p e g 2 、m p e g 4 和m p e g 7 等。 2 2 1 1m p e g 1 标准 m p e g 1 标准【5 】可以处理各种类型的运动图像，m p e g 1 所支持的输入图像格 式有两种：3 , 5 2 x 2 4 0 3 0 和3 5 2 x 2 8 8 x 2 5 。其基本算法对于压缩水平方向3 6 0 个 象素、竖直方向2 8 8 个象素的空间分辨力，每秒2 4 至3 0 幅画面的运动图像有很 好的效果。在m p e g 1 标准中的一帧图像是成逐行扫描的图像。 m p e g 1 标准采用了一系列的去冗余技术以获得高压缩比： 对色差信号进行亚取样以减少数据量； 采用运动补偿技术减少时间冗余度； 采用二维d c t 变换去除空间相关性； 5 华南理工大学硕士学位论文 对d c t 分量进行量化，将量化后的d c t 分量按频率重新排序； 将d c t 分量进行变字长编码； 对每个数据块的直流分量进行预测。 m p e g - l 是一个开放统一的标准，它为工业标准而设计，可适用于不问带宽 的设备。尽管其图像质量仅相当于v h s ( 家用录像系统) 视频的质量，还不能满 足广播级的要求，但已广泛应用于v c d 等家庭视像产品中。它也被用于数字电 话网络上的视频传输，如非对称数字用户线路( a d s l ) 、视频点播以及教育网络 等。 2 2 1 2m p e g 2 标准 m p e g 一2 ( g e n e r i cc o d i n go fm o v i n gp i c t u r ea s s o c i a t e da u d i oi n f o r m a t i o n 运动 图像及伴音信息的通用编码) 是由m p e g 组织开发的第二个标准【3 45 州，于1 9 9 4 年1 1 月正式确定为国际标准。 m p e g 2 标准特别适用于广播级数字电视的编码和传送。它是针对数字电视 和高清晰度电视在各种应用下的压缩方案和系统层的详细规定，并不是m p e g 。l 的简单升级，m p e g 2 在系统和传送方面作了更加详细的规定和迸一步的完善， 并兼顾了与a t m 信元的适配问题。 m p e g - 2 中的图像类型分为三种：i 帧或称为内码帧，采用帧内编码，不参照 其它帧，是完整的独立编码帧，必须存储或传输：p 帧或称为预测帧，参照前一 个i 帧或p 帧傲运动补偿编码；b 帧或称为双向预测帧，参照前一个或后一个i 帧或p 帧做双向运动补偿编码。 m p e g 2 标准目前有9 个部分，统称为i s o i e c1 3 8 1 8 国际标准。各部分的 内容如下： 第一部分一i s o i e c1 3 8 1 8 1s y s t e m ：系统，描述多个视频、音频和数 据基本码流合成传送码流和节目码流的方式； 第二部分一i s o i e c1 3 8 1 8 2v i d e o ：视频，描述视频编码方式； 第三部分一i s o i e c1 3 8 1 8 - 3a u d i o ：音频，描述与m p e g - 1 音频标准反 向兼容的音频编码方式： 第四部分一i s o i e c1 3 8 1 8 - 4c o m p l i a n c e ：描述测试一个编码的码流是 否符合m p e g 2 码流方式； 第五部分一i s 0 ，i e c1 3 8 1 8 - ss o f t w a r e ：软件，描述了m p e g 2 标准的 第一、二、三部分的软件实现方法； 第六部分- - i s o i e c1 3 8 1 8 - 6d s m c c ：数字存储媒体一命令控制，描述 交互式多媒体网络中服务器与用户间的会话指令集。 以上六部分均已成为正式的国际标准，并在数字电视领域得到了广泛的实际 6 第二章d v b - a s t 接口标准简介 应用。m p e g 一2 视频部分和音频部分规范可参考文献【4 ，5 1 。 2 2 1 3m p e g 4 标准 m p e g - 4 标准【6 】是对音视频对象进行编码，以内容为中心的描述方法。 m p e g 一4 标准主要应用于视像电话( v i d e o p h o n e ) ，视像电子邮件( v i d e oe m a i l ) 和电子新闻( e l e c t r o n i cn e w s ) 等。 m p e g - 4 利用很窄的带宽，通过帧重建技术压缩和传输数据，以求从最少的 数据获得最佳的图像质量。m p e g 4 的目标是建立一个通用有效的编码方法，对 音视频对象应用音视频数据格式进行编码，这些音视频对象可以是自然的或合成 的。m p e g 4 标准支持7 个新功能，可粗略的分为3 类：基于内容的交互性、高 压缩率和灵活多样的存取模式。 2 2 1 4m p e g 。7 标准 m p e g 7 标准是针对存储形式( 在线、离线) 或流形式的应用而制定的，并 且可以在实时和非实时环境中操作。它的功能将和其它m p e g 标准互为补充， m p e g 1 、m p e g 2 、m p e g 4 是内容本身的表示，而m p e g 7 是有关内容的信息， 它是满足特定需求的视听信息的标准表示，并建立在其它m p e g 标准的基础之上。 m p e g - 7 只规定内容描述格式，而不规定如何从原始的多媒体资料中抽取内 容描述的方法。m p e g 7 是规定一个用于描述各种不同类型多媒体信息的描述符 的标准集合，还将对定义其他描述符及其结构( 描述方案) 以及他们之间的关系 的方法进行标准化。这种描述( 也就是描述符和描述方案的组合) 将与内容本身 关联起来，以便对用户感兴趣的素材进行快速高效的搜索。 2 2 1 5m p e g 标准比较 表2 1 对m p e g 1 、m p e g 2 和m p e g 4 的参数进行了比较，从中可以看出 m p e g 2 标准规定的音视频质量更能达到广播的质量。 表2 1m p e g 标准比较表 t a b l e 2 11 a b l eo fc o n t r a c tm p e g 参数m p e g 1m p e g 2m p e g 4 最大视频分辨率 3 5 2 * 2 8 81 9 2 0 * 1 1 5 27 2 0 * 5 7 6 缺省视频分辨率( p a l ) 3 5 2 * 2 8 87 2 0 * 5 7 67 2 0 * 5 7 6 缺省视频分辨率( n t s c ) 3 5 2 * 2 8 86 4 0 * 4 8 06 4 0 * 4 8 0 最大音频范围4 8k h z9 6 k h z9 6 k h z 最大数据率 1 5m b i t s8 0m b i t s 5 至1 0m b i t s 帧频( p a l ) 2 5 f p s2 5 f p s2 5 f p s 帧频( n 1 a c ) 3 0 f p s3 0 f p s3 0 f p s 7 华南理工大学硕士学位论文 视频质量满意很好好至很好 进行编码的硬件要求低高很高 进行解码的硬件要求 很低中等高 2 2 2m p e g 2 码流复用及服务信息 我们的这套d v b a s i 信号发送接收系统就是根据m p e g 2 码流复用中加入的 服务信息( s i ) 来判断接收到的t s 流数据是否正确的。 m p e g 2 系统部分【l ，4 】有两种编码格式：传送流( t r a n s p o r ts t r e a m ，t s ) 和 节目流( p r o g r a ms t r e a m ，p s ) ，两种类型的码流都可以实现基本流( e l e m e n t a r y s t r e a m ，e s ) 的复用( 基本流是对编码的视频、音频或其它数据的比特流的通称) ， 只是适用于不同的应用当中。节目流是针对错误相对较少的环境设计的，适用于 像交互式多媒体这样一些涉及软件处理系统信息的应用。与节目流相比较，传送 流是针对那些容易发生错误的环境而设计的，例如卫星信道等容易引入噪音干扰 以及容易丢失数据的存储传输环境。我们接收到的信号就属于t s 流。 传送流采用分组方式进行传输，分组长度固定为1 8 8b y t e s ，分为分组头部、 调整字段和有效负载三个部分，结构如图2 1 所示。其中调整字段是可选韵，并 不是所有的传送流分组( 以下简称t s 分组) 中都出现调整字段。 图2 1t s 分组结构圈 f i g u r e 2 - 1d i a g r a mo f t ss e c t i o n t s 分组采用固定分组长度有以下几点优点： 具有动态分配的灵活性 在固定分组方式中，采用分组标识符作为码流识别的方法，有利于对视频、 音频以及辅助数据业务的信道容量进行动态分配。整个信道容量在突发的数据传 输方式下可以重新分配。 具有可分级性 容易将传输格式分级，当信道加宽时可接入更多基本流，或者将基本流进行 系统复用。 8 第二章d v b - a s t 接口标准简介 具有可扩展性 对于新的基本码流来说，在传送层将其加入进行处理，无需做硬件上的改动， 只需要在发送端赋予其新的分组标识符。 具有较强的抗干扰性 由于分组长度固定，可以以分组为单位进行误码检测，具有较强的抗干扰性 能。 2 2 2 1t s 分绲头部 t s 分组头部共四个字节，结构如图2 2 所示。 圈2 2t s 分组头部语法结构 f i g u r e 2 - 2d i a g r a mo ft ss e c t i o nh e a d e rs y n t a x 下面对一些主要字段的语义加以介绍： s y n eb y t e ：分组同步字，是t s 分组的第一个字节，其值固定为0 x 4 7 ，作为 建立分组同步的信息。s y n c 。b y t e 可以用来对分组同步功能进行验证，在解码 器中可用作建立分组同步的基本信息源。 t r a n s p o r t e r r o ri n d i e a t e r ：传输错误指示，1 b i t 。置1 表明在相关的t s 分组中至少有一个不可纠正的错误位。当置l 后，在错误被纠正之前不能 重置为0 ，此时t s 分组中的有效负载不能使用。 p a y l o a d u n i t _ s t a r ti n d i e a t o r ：有效负载起始标志，l b i t 。用来指示t s 分组包 含有效负载数据的情况。空分组的此位置0 。对于只带有私用数据的t s 分 组，此位的含义没有定义。 t r a n s p o r t _ p r i o r i t y ：传输优先级，l b i t 。置1 时表明相关的分组比其它具 有相同的分组标识符但此位没被置l 的分组具有更高的优先级，传送机制 可跟据此位确定一个基本流中数据的优先级。 p i d ( p a c k e ti d e n t i f i e r ) ：分组标识符，1 3 b i t s 。指示存储于分组有效负载中 数据的类型，由它可以识别出分组属于哪个基本码流或控制码流。由于p i d 字段在t s 分组中的位置总是固定的，因此对分组中的p i d 进行过滤而建立起 分组同步后，提取属于某一特定基本码流的t s 分组豹工作变得非常容易。 t a n s p o r t _ s e r a m b l i n g _ e o n t r o l ：传输加密控制，2 b i t 。用于指示t s 分组有效负 载的加密模式。o o 表示未加密，其它值由用户定义。t s 分组首部若包括 调整字段则不应被加密，空分组置“0 0 ”。 a d a p t i o nf i e l dc o n t r o l ：调整字段控制，2 b i t 。用于指示本t s 分组头部是否 9 华南理工大学硕士学位论文 跟随调整字段。调整字段控制值如表2 1 所示。 表2 - 2 调整字段控制值 t a b l e 2 2a d a p t a t i o nf i e l dc o n t r o lv a l u e s 值描述 0 0 为i s o i e c 未来使用保留 0 1 无调整字段，仅含有效负载 1 0 仅含调整字段，无有效负载 1 1 调整字段后为有效负载 c o n t i n u i t yc o u n t e r ：连续计数，4 b i t 。随着每一个具有相同p i d 的t s 分组而 增加，当它达到最大值后又回复到0 。若a d a p t a t i o n _ f i e l d _ c o n t r o l 字段为o o 或l o ，则c o n t i n u t y _ c o u n t e r 不增加。 2 2 2 2 调整宇段 如上节所述，t s 分组中是否包含调整字段由a d p t a t i o n _ f i e l d c o n t r o l 标识。调 整字段的结构如图2 3 所示。 图2 - 3 调整字段结语法构图 f i g u r e 2 - 3d i a g r a mo f a d a p t a t i o nf i e l ds y n t a x 图中所示字段构成两个字节，在调整字段中的位置是固定的。其中， a d a p t a t i o nf i e l dl e n g t h 指明紧接在该字段之后的调整字段中的字节数。如果调整 字段所包含的有效数据小于a d a p t a t i o nf i e l d l e n g t h 时，用填充字节0 x f f 加以 填充，填充字节在解码时被丢弃。 调整字段中包含一个重要的时问信息：p c r ( p r o g r a mc l o c kr e f e r e n c e ，节目 参考时钟) 和o p c r ( o r i g i n a l p r o g r a m c l o c k r e f e r e n c e ，原始节目参考时钟) 。分 别由p c rf l a g 和o p c rf l a g 字段决定p c r 和o p c r 时间信息出现与否。 以2 7 m h z 为基准进行系统时钟的采样，编码在p c r 字段中，其值代表解码 器从t s 流中读取该字段最后一个字节所期望的时间，p c r 的详细说明和计算方 法见2 3 2 节。o p c r 作为p c r 的备份，帮助从一个t s 流中重建一个只含单路节 目的t s 流，其计算方法与p c r 相类似。 调整字段中还有一个s p l i c e c o u n t d o w n 字段。它用于在t s 流中插入本地节目。 s p l i c ec o u n t d o w n 指示在遇到一个拼接点之前，在相关t s 分组之后具有相同p i d 的t s 分组的剩余数目，使接收机得以知道即将在哪个t s 分组转移到另个节目 的t s 分组。类似地，在插入节目的末尾，该字段通知接收机，什么时刻插入的 1 0 第二章d v b a s l 接口标准简介 节目将结束。 t s 分组的有效负载可以包含分组基本流( p a c k e te l e m e n t a r ys t r e a m ，p e s ) 数据和节目特殊信息( p r o g r a ms p e c i f i ci n f o r m a t i o n ，p s i ) 数据，接下来分别加 以介绍。 2 2 2 3 分组基本流p e s t s 流和p s 流都是从p e s 分组按一定的语法规则加上分组头部打包生成的。 p e s 分组的大小比t s 分组大得多，因此一个p e s 分组将分割成多个t s 分组进行 传输。 t s 流由一路或者多路节目组成，每路节目由一个或多个基本流和一些其它的 流多路复用在一起。基本流数据加载在p e s 分组中，p e s 分组由p e s 分组头部以 及其后的分组数据( 有效负载) 组成。p e s 分组是插在t s 分组中传输的，每个 p e s 分组头部的第一个字节就是t s 分组有效负载的第一个字节。p e s 分组的结 构如图2 - 4 所示。 j 效负载。 pes分组头部- p a c k e t p e sp e s p t 搿 p e sp e s s t a r ts t r e a mh e a d e r h e a d e r p a c k e t c o d ei d p a c k e th e a d e r d a t a l e n g t hf l a g f i e l dd a t a o r e f i x l e n 罾t h 图2 - 4p e s 分组语法结构图 f i g u r e 2 4p e sp a c k e ts y n t a 】【d i a g r a m p e s 分组中的有效负载是信源编码器生成的连续的基本流，对视频和音频来 说，分别是编码后的视频帧和音频帧序列。 p e s 分组头部中所包含的主要字段如下： p a c k e t _ s t a m _ c o d e _ p r e f i x ：分组起始码前缀，2 4 b i t s 。与其后的s t r e a m i d 一起 构成标示一个分组开始的分组开始码字，p a c k e t 固定为_ s t a r t c o d ep r e f i x o x o 0 0 0 0 1 。 s t r e a mi d ：规定基本流的类型和数目。此字段的定义见表2 2 。 表2 3s t r e a mi d 分配 t a b l e 2 - 3 s t r e a m _ i da s s i g n m e n t s s t r e 舡r li d 基本流的编码类型 1 0 1 11 l o o p r o g r a m _ s t r e a m _ m a p 1 0 1 l1 1 0 1 p r i v a t e s t r e a m _ l 1 0 1 l1 1 1 0 p a d d i n g _ s t r e a m 1 0 1 11 1 1 l p r i v a t e ，s t r e a m 2 华南理工大学硕士学位论文 1 1 0 xxxxx i s o i e c1 3 8 1 8 - 3o ri s 0 i e c1 1 1 7 2 3a u d i o s t r e a mn u m b e rx x x x 1 1 1 0xxxxi t u tr e e h 2 6 2 1 i s o i e c13 818 - 2o r i s o i e c1117 2 2v i d e os t r e a mn u m b e rxxxx l l l l0 0 0 0 e c m s t r e a m 1 1 1 10 0 0 1 e m m s t r e a m p e s p a c k e t l e n g t h ：p e s 分组长度，1 6 b i t s 。说明在此字段最后一个字节之后 的p e s 分组的字节数，最大为2 1 6 。但视频流的p e s 分组一般都很长，超过了 此限制，以o 值表示视频分组长度不受限制。 p t s ( p r e s e n t a t i o n t i m es t a m p ，显示时间标签) 、d t s ( d e c o d i n g t i m es t a m p ， 解码时间标签) ：p t s 为解码器指示一个显示单元应该显示的时问，d t s 指示 一个访问单元进行解码的理想时刻。一个访问单元就是一个经过编码的显示 单元。 在p e s 分组中，p a c k e t 与其后的一起构成标志一s t a r t c o d e9 r e f i xs t r e a mi d 个p e s 分组开始的开始码字。视频p e s 分组由一辐图像构成。p e s 分组与一个图 像序列、一个图像组或一幅图像的起始码是对齐的，即视频p e s 分组的有效负载 的第一个字节要么是图像序列的起始码、要么是图像组的起始码、要么是图像的 起始码。音频p e s 分组由一音频帧构成。新的p e