数字电视基础理论

1、数字电视基础理论四川省广播电视网络公司技术部前言 数字电视本质上是将传统模拟电视信号经过取样、量化和编码转化成二进制形式的数字电视信号，或者是利用数字摄像机、数字录像机、数字摄录机等设备直接产生数字电视信号，然后进行一系列针对数字信号的处理、传输、存储和记录，然后实施发送、广播，供观众接收、播放的视听系统。严格意义上的数字电视系统是从节目摄制、节目编辑、节目制作、信号发射、信号传输，信号接收到节目显示完全数字化的电视系统。 目前，国际电信联盟（ITU）已经批准的数字电视广播标准体系有三种： 一、以美国为首的 ATSC数字电视标准， 二、以欧洲为中心的 DVB 数字电视广播标准，该标准与 ATS

2、C标准不同，是以 SDTV 为起点，音频、视频编码和系统复用均采用MPEG-2 标准，目前，该组织已经分别制订了数字电视卫星广播标准DVB-S（采用 QPSK 调制） 、数字电视有线广播标准 DVB-C（采用 QAM 调制） 、数字电视地面广播标准 DVB-T（采用 COFDM 调制方式） ； 三、日本 NHK 推出的 ISDB标准。 其中，又以 DVB标准最为世界各国接收并广泛采用。 近年来，数字视频广播在我国得到了飞速发展。中央及各地方省台的卫星电视节目普遍采用了数字传输，我国数字电视广播实际已采用DVB标准。主要内容一、数字电视系统二、TS流的整体结构 三、具体实例主要内容一、数字电视系

3、统二、TS流的整体结构 三、具体实例一、数字电视系统一个完整的数字电视系统同模拟电视广播系统一样，也是由节目源、广播和接收三大环节组成，具体结构展开如图 川网分前端系统图实际上我们也可以将数字电视系统分为码流处理、信道调谐、终端接收三部分。主要内容一、数字电视系统二、TS流的整体结构 三、具体实例二、TS流的整体结构2.1 什么是TS 前面我们讲到DVB标准的音频、视频编码和系统复用均采用MPEG-2 标准，下面我们来简单介绍MPEG-2一些基本名词。 ES MPEG-2压缩编码得到的数据流ES基本流，这个数据流是很大的，并且只是IPB的这些帧信息，然后加入一些同步信息，打包成长度可变得数据包

4、PES，原来是流的格式，现在成了数据包的分割形式了。同时要注意的是，ES是只包含一种内容的数据流，如只含视频，或只含音频等，打包之后的pes也是只含一种性质的es,如只含视频ES的PES,只含音频ES的PES等。PES 它由包头+包数据格式形成。包头含包长，标示PTS/DTS等，包数据最长为65535Byte.加入了PTS/DTS,可以有效解决音视频同步问题，和缓冲器溢出问题。各种不同的PES，进入复用器，就可以产生两种不同的数据流，节目流和传输流PS/TS。PS与TSPS 将具有共同时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一的数据流称为节目流（Program Stream），所以无论怎

5、么复用，这都是一个节目的信息，不会有多个节目。PS利用系统基准时钟SCR来传递同步信息。PS的形成分两步完成：其一是将视频ES、音频ES、其他ES分别打包成视频PES包、音频PES包、其他PES包：使每个PES包内只能存在1种性质的ES；每个PES包的第一个AU的包头可包含PTS和DTS；每个PES包的包头都有用于区别不同性质ES的数据流识别码。TS 将具有共同时间基准或具有独立时间基准的一个或多个PES组合而成的单一的数据流称为传输流（Transport Stream）.可见ts可以是不同节目的复用。 TS流的组成过程是将原始的视频和音频信息按照适当的尺寸划分为ES流，之后对ES包附加信息形

6、成PES包，再按照一定的规则，将SI和PSI信息或者PES包附加上系统层控制信息而成为TS包，从而组成完整的TS流。TS包有2种尺寸188 B或者204 B，后者加入了循环校验信息。2.2 TS流系统层结构 TS流系统层由有效负载和系统层信息构成。TS流系统层信息就是在PES包组成TS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TS包头和其他相关控制信息。系统层信息可以分为3类，即TS包头信息、SI信息、PSI信息。 TS包头信息 包头是TS包的标识部分，以0X47标志一个TS包的开始，共4 B，包含了与当前TS包相关的其他信息。其中比较重要的有PID信息。 PSI信息：节目特

7、定信息， PSI数据提供了使能够接收机自动配置的信息，用于对复用流中的不同节目流进行解复用和解码 SI 信息：业务信息，为用户提供有关业务和事件的识别信息。 包头是TS包的标识部分，以0X47标志一个TS包的开始，共4 B，包含了与当前TS包相关的其他信息。其中比较重要的有PID。 adaption-field-control，continuity-counter等信息，PID标识了当前TS包携带的数据内容(有效数据、SI或PSI信息)，adaption-field -control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)，continu

8、ity-counter是具有同一PID值的TS包之间的连续计数值。 从系统层的角度来看，TS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。这里所说的有效负载指的是原来PES包所包含的信息，PES包被分段后用来组成TS包，携带有SI和PSI信息的数据包不含有效负载。2.3基础定义业务群业务群 bouquet ： 同一实体在市场中提供的业务集合。组件（基本流）组件（基本流） Component(Elementary Stream) ：共同构成事件的一个或多个实体。例如：视频、音频、图文。条件接收系统条件接收系统 Conditional Acce

9、ss (CA) system ：可以控制用户接收业务、节目和事件的系统。传送系统传送系统 delivery system ：传送一路或多路复用流的物理媒体。例如：通讯卫星、同轴宽带电缆、光纤、授权管理信息授权管理信息 Entitlement Management Messages(EMM) :提供特定的条件接收信息，规定了解码器的授权级别或业务的授权级别。可以为单个解码器寻址，也可能为解码器组寻址。事件事件 event : 一组给定了起始时间和结束时间、属于同一业务的基本广播数据流。例如：一场足球比赛的半场、新闻快报或娱乐表演的第一部分。复用流复用流 multiplex : 将一路或多路业务的

10、所有数据合成一路物理通道内的一个码流。 原始网络标识符原始网络标识符 original-network-id : 一个网络的唯一标识符。业务业务 service : 在广播者的控制下，可以按照时间表分步广播的一系列节目。业务标识符业务标识符 service-id : 在传输流中，业务信息的唯一标识。业务信息业务信息 Service Information : 用于描述传送系统、内容和广播数据流的计划/时间表等的数据。它包括MPEG-2的PSI信息及独立定义的扩展部分。传输流传输流 Transport stream(TS) : 传输流是由GB/T 17975.1-2000定义的数据结构，是数字视

11、频广播标准的基础。传输流标识符传输流标识符 transport-stream-id : 一个原始网络中的传输流的唯一标识。 关键词：service-id. ts-id. Bouquet-id 地面 卫星 有线 业务 2 转发器 2 通道 1 业务 1 业务 3 业务 S 业务 1 业务 2 业务 S 转发器 T 转发器 1 通道 2 通道 C 通道 1 通道 2 通道 C 业务 1 业务 2 业务 S 视频 音频 1 音频 2 数据 业务 复用流 网络 组件 业务群 数字广播、业务传送模式 2.4 PSI/SI信息 业务信GB/T 17975.1-2000中的业务信息被称为节目特定信息（PSI

12、）。PSI数据提供了使能够接收机自动配置的信息，用于对复用流中的不同节目流进行解复用和解码。PSI信息由四种类型表组成。每类表按段传输。1）节目关联表(PAT)： 针对复用的每一路业务，PAT提供了相应的节目映射表（PMT）的位置（传输流（TS）包的包标识符（PID）的值），同时还提供网络信息表（NIT）的位置。2）条件接收表(CAT)： 条件接收表提供了在复用流中条件接收系统的有关信息。这些信息属于专用数据，并依赖于条件接收系统。当有EMM时，它还包括了EMM流的位置。3）节目映射表(PMT)： 节目映射表标识并指示了组成每路业务的流的位置，及每路业务的节目时钟参考（PCR）字段的位置。4）

13、网络信息表(NIT): 本标准定义的NIT表的位置符合GB/T 17975.1-2000 规范，但数据格式已超出了GB/T 17975.1-2000 的范围，这是为了提供更多的有关物理网络的信息。2.5 SI信息 除了PSI信息，还需要为用户提供有关业务和事件的识别信息。PSI 中的PAT、CAT、PMT只提供了它所在的复用流（现行符复用流）的信息，业务信息（SI）还提供了其他复用流中的业务和事件信息。这些数据由以下九个表构成：1）业务群关联表(BAT)： 业务群关联表提供了业务群相关的信息，给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。2）业务描述表(SDT)： 业务描述表包含了描述系统中业

14、务的数据，例如业务名称、业务提供者等。3）事件信息表(EIT)： 事件信息表包含了与事件或节目相关的数据，例如事件名称、起始时间、持续时间等。不同的描述符用于不同类型的事件信息的传输，例如不同的业务类型。4）运行状态表(RST)： 运行状态表给出了事件的状态（运行/非运行）。运行状态表更新这些信息，允许自动适时切换事件。 5）时间和日期表(TDT)： 时间和日期表给出了与当前的时间和日期相关的信息。由于这些信息频繁更新，所以需要使用一个单独的表。6）时间偏移表(TOT)： 时间偏移表给出了与当前的时间、日期和本地时间偏移相关的信息。由于时间信息频繁更新，所以需要使用一个单独的表。7）选择信息表

15、(SIT)： 选择信息表仅用于码流片段（例如，记录的一段码流）中，它包含了描述该码流片段的业务信息的概要数据。8）间断信息表(DIT)： 间断信息表仅用于码流片段（例如，记录的一段码流）中，它将插入到码流片段业务信息间断的地方。当应用这些标识符时，允许灵活地组织这些表，并允许将来兼容性扩展。 小结 MPEG-2系统中的节目特定信息（PSI）只规定了解码所需的最基本的信息。为了适应实际应用和业务发展的需求，需要中文业务信息（SI）数据来帮助用户从码流中选择业务和/或事件的信息，使综合接收解码器（IRD）能自动设置可供选择的业务。 主要内容一、数字电视系统二、TS流的整体结构 三、具体实例三、具体

16、实例下面我们根据实际码流情况来总结以上讲的内容。针对复用的每一路业务，PAT提供了相应的节目映射表（PMT）的位置（传输流（TS）包的包标识符（PID）的值），同时还提供网络信息表（NIT）的位置。在标准里面PAT PID值为0 x0条件接收表提供了在复用流中条件接收系统的有关信息。这些信息属于专用数据，并依赖于条件接收系统。当有EMM时，它还包括了EMM流的位置。在标准里面CAT PID值为0 x1节目映射表标识并指示了组成每路业务的流的位置，及每路业务的节目时钟参考（PCR）字段的位置。如果是加密节目则还指示了每套节目的ECM字段的位置，在省网的节目中ECM描述字段在每路节目的component下业务群关联表提供了业务群相关的信息，给出了业务群的名称以及每个业务群中的业务列表。在标准里面BAT PID值为0 x11NDS的一些私有描述，包括每个业务在列表的位置，select number，音量均衡 业务描述表包含了描述系统中业务的数据，例如业务名称、业务提供者等。在标准里面SDT PID值为0 x11事件信息表包含了