数字电视原理与应用dtv5

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,*,Click to edit Master title style,数字电视原理与应用,数字电视原理与应用,Principle and Application of,Digital Television,主讲：张文军教授,上海交通大学图像通信与信息处理研究所,Email：zhangwenjun,20062007,学年第一学期,课程安排,1,数字电视概述,电视技术的发展历程,模拟电视原理,数字电视的发展,2,数字电视基本原理,视频压缩原理,MPEG-2,视频编码及测量,MPEG-2,音频编码及测量,MPEG-2,系统及其测量,数字调制基础,数字电视的纠错编码原理,3,数字电视相关标准,DVB-S,标准及相关测量,DVB-C,标准及相关测量,OFDM,技术,DVB-T,标准及相关测量,ATSC,和,ISDB-T,标准及其测量,我国的数字电视标准,数字电视原理与应用,2,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,数字电视基本原理,视频压缩原理 ,第5章,MPEG-2,视频编码部分及其测量,第4,6,11章,MPEG-2,音频编码部分及其测量,第,7,章,MPEG-2,系统部分及其测量,第,3,9,10,章,数字调制基础,第12章,数字电视中的纠错编码原理,补充,数字电视原理与应用,3,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,MPEG-2,系统部分及其测量,1.,MPEG,数据流,2.数字视频标准比较,3.,MPEG-2 TS,流测量,数字电视原理与应用,4,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,1,、,MPEG,数据流,MPEG-2,标准,ISO/IEC 13818-1,系统层,ISO/IEC 13818-2,视频编码层,ISO/IEC 13818-3,音频编码层,系统层也可用于传送音视频以外的数据，如,Internet,数据。,系统层描述,MPEG,数据流的整体结构，实际中具有重要意义。,原始,SDTV,信号（,ITU601）,码率270,Mbit/s,；,CD,质量的原始数字立体声音频信号码率为1.5,Mbit/s,。,图3.2,视频和音频信号,32/44.1/48,kHz,音频采样频率,1520,kHz BW,1520,kHz BW,A,D,32/44.1/48,kHz,音频采样频率,A,D,Right,Left,16,bit,Up to 768kbit/s,16,bit,Up to 768kbit/s,1.5,Mbit/s,数字电视原理与应用,5,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,视频信号压缩到1,Mbit/s(MPEG-1),和26,Mbit/s(MPEG-2),音频信号压缩到100400,kbit/s,压缩后的视音频信号称作,ES(elementary stream),流，包括：,视频流,音频流,数据流任何类型的压缩或未压缩数据,1,、,MPEG,数据流,图3.3,MPEG ES,流,var. length,up to 64,kbytes,PES packet,Video PES,Audio PES,Data PES,PES header,数字电视原理与应用,6,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,压缩后所有,ES,流被打成不同长度的包，叫做,PES(packetized,elementary streams)。,根据不同时刻视音频内容的不同，压缩比也时刻变化，就需要有不同长度的数据包。,每个视频包有一个或几个压缩视频帧,每个音频包有一个或多个压缩音频信号段,每个,PES,包最大64,kbytes,，,由头,Header,和净负荷数据,payload,组成：,header,包含了16位,bit,指示包的长度,payload,包含压缩视频/音频流或纯数据流,视频包的长度某些情况下可大于64,kbytes,，,此时包头,(header),中包长度指示为0，解码器要利用其他机制找出包的终止处。,1,、,MPEG,数据流,数字电视原理与应用,7,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,1、,MPEG,数据流,PES,MPEG-2 TS,包,接收端所需信息,ATSC,的,PSIP,MPEG-2 TS,其他重要细节,数字电视原理与应用,8,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,所有,ES,流首先被打包成不同长度的,PES,包，通常为64,kbytes,。,开头为6,byte,的,PES,头：,前3个,byte,是起始码前缀00 00 01，用于表明一个,PES,包的开始。,第4个,byte,是起始码标志，说明起始码种类，表明,payload,中是视频、音频还是数据流。,后两个,byte,是包长度，说明后面还有多少字节。如果长度为0，表示,PES,包大于64,kbytes,。,然后是可选,PES,头,最后是实际传送,ES,流的净负荷数据(,payload),PES,PES header,Optional,PES header,6 Byte Header,Max.64kbyte payload,max.64,kbyte,6,3 byte start code prefix 00 00 01,Stream ID,PES packet,length,图3.4,PES,的组成,数字电视原理与应用,9,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,可选,PES,头：,PES,头的可选扩展，根据当前传送,ES,流的要求设置。,由12个比特的11个标志来控制可选,PES,头中包含哪些字段，其中有,PTS(presentation time stamps),和,DTS(decoding time stamps,)，这对视/音频同步非常重要。,最后可能有填充字节。,PES,图3.4,PES,的组成,PES header,Optional,PES header,6 Byte Header,Max.64kbyte payload,max.64,kbyte,6,PES Scrambling,control,11 flags,PES header,Data length,Optional Fields,Depending on flags,Stuffing,Bytes ,FF,10,Bit,PES header,Optional,PES,heaer,6 Byte Header,Max.64kbyte payload,max.64,kbyte,6,PTS,DTS,ESCR,ES,rate,DSM Trick,mode,Additional Copy Info,Previous,PES CRC,PES,extension,33,33,42,22,8,8,16,数字电视原理与应用,10,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,PES,结构不适合传输，尤其不适合一个数据流中有多个节目的广播应用。,而,MPEG-2,目标是将6,10甚至20个电视节目或广播节目形成一个复用,MPEG-2,数据流，然后通过卫星、电缆或地面传输。,因此，,PES,包再分成固定长度的更小的包，即,TS,包(,transport stream packets),：,188,字节长,4,个字节的,TS,头 184个字节的,PES,包数据,PES,图3.6,MPEG-2 TS,包组成,PES header,PES header,Packetized,elementary system,Transport stream,Payload,unit start,indicator=1,4 byte,TS header,184 byte,payload,Payload,Unit start,Indicator=1,数字电视原理与应用,11,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,对,TS,包再进行复用：,先复用同一个节目的,TS,包，一个节目可包含一个或多个视频和音频信号（如不同角度摄像机、不同语言等）。,所有节目的所有复用数据流再进行复用形成最终的,TS,流。,MPEG-1，,视频,PES,包与音频,PES,包复用，最大码率为1.5,Mbit/s,，,用于,VCD。,PES,Video PES,Audio PES,V,A,V,V,Multiplexed video and audio PES packets,Application:,MPEG-1 Video CD,MPEG-2 SVCD,MPEG-2 Video DVD,图3.5,PES,包的复用,数字电视原理与应用,12,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,MPEG-2,的,TS,包长188字节，包含所有节目的所有数据。,由于码率不同，,MPEG-2 TS,流中不同,ES,流的包出现频率不一样。,每个节目有一个编码器对所有,ES,流编码，产生,PES，,并将,PES,包打包成,TS,包。,每个节目的码率通常约28,Mbit/s,，,但由于节目内容随时间变化，视/音频和数据总码率可以是固定或变化的，称为统计复用。,所有节目的,TS,流再复用成一个总的,TS,流，最大约40,Mbit/s,。,PES,图3.7,MPEG-2 TS,流的复用,Encoder,Video 1,Encoder,Encoder,Video 2,Video 3,Audio 1,Audio 2,Audio 3,Program 1,Program 2,Program 3,MPEG-2 Multiplexer,数字电视原理与应用,13,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,一个,TS,流中通常有6,8,10甚至20个节目组成。,码率在传输过程中可变，但总码率必须保持不变。,一个节目可以包括视频和音频，或单纯音频或单纯数据，结构灵活可变。,TS,流中包含一些“表”来描述组成结构，解码器可以利用这些表来确定,TS,流的当前结构。,PES,数字电视原理与应用,14,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,1、,MPEG,数据流,MPEG-2 TS,包,PES,包,接收端所需信息,ATSC,的,PSIP,MPEG-2 TS,其他重要细节,数字电视原理与应用,15,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,固定长度188字节，4字节,header,和184字节,payload,header,包含了对包传输过程非常重要的信息：,第一个字节是同步字节,固定值47,hex，,在,TS,流中的间隔也固定。,码流中其他位置也可能出现47,hex，,因此同步字节利用固定数值和固定间隔两方面联合实现同步。,解码器在接收到5个,TS,包后开始同步。,同步字节后的一个比特是传输差错标志,由解调器在传输信道末端设置,例如错误太多无法利用误码纠正机制进行恢复的情况。,13,bit,的,PID(packet identifier),描述该包中,payload,的内容以及该包属于哪个,ES,流。,MPEG-2 TS,包,图3.8,MPEG-2 TS,包,184 byte payload,188 bytes,4 byte TS header,13 bit packet identifier=PID,1bit transport error indicator,1 byte sync byte = 47 hex,数字电视原理与应用,16,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,DVB,采用的误码保护是,Reed,Solomon,纠错码,调制器中,TS,包的188个字节后添加16个字节(,DVB-S/C/T),或20个字节(,ATSC),的误码保护。,误码保护是特殊的校验和。,接收端每个包可以纠正8/10个误码。,如果某个包发生的误码超过8/10个，误码保护失败，误码不能纠正，这个包的传输差错标志就标记为错误，则解码器不能解码这个包，而要进行误码掩盖。,MPEG-2 TS,包,图3.9,Reed-Solomon FEC,RS,RS,DVB/,ATSC,mod,DVB/,ATSC,Demod,.,MPEG-2,TS,Transmission,link,MPEG-2,TS,4 byte,header,184 byte,payload,16 or 20 byte,RS FEC,204 or 208 byte,188 byte,188 byte,184 byte payload,1 bit transport error indicator,Sync byte 47 hex,4 byte header,数字电视原理与应用,17,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,有时,TS,包的头长度必须大于4个,byte：,包头扩展到,payload,中，,payload,长度相应缩短，但总包长度仍是188,bytes。,扩展的包头称作“,adaptation field”。,在4,bytes,的包头中由,Adaptation control bits,标志是否有,adaptation field。,MPEG-2 TS,包,图3.10,带,adaptation field,的,TS,包,header,Optional,Adaptation field,4 Byte,Header,184 byte payload,188 byte,Adaption,Field,length,Discontinuity,indicator,.,5 flags,Optional,Fields,Depending,On flags,.,PCR,.,8,1,5,42,Bit,数字电视原理与应用,18,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,TS,包的结构和长度与电话和,LAN,技术采用的异步转移模式,ATM,类似：,ATM,用于电话的远程网络和局域网的计算机网络中。,ATM,也采用包结构，每个包53,bytes，,由5,bytes,的头和48,bytes,的,payload,组成。,MPEG-2,初期考虑利用,ATM,传输，,ATM,包的,payload,中有一个特殊,byte，,实际,payload,只有47,bytes，,因此,TS,包的188,bytes,正好可以由4个,ATM,包传送。,实际也存在,MPEG-2,通过,ATM,传输。,MPEG-2 TS,包,图3.11,ATM,包,5 byte,header,48 byte,payload,53 Bytes,5 byte header,1 byte spec. information,188 byte MPEG-2 TS packet,47 byte,payload,47 byte,payload,47 byte,payload,47 byte,payload,4 ATM cells,ATM=Asynchronous Transfer Mode,数字电视原理与应用,19,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,1、,MPEG,数据流,PES,MPEG-2 TS,包,接收端所需信息,ATSC,的,PSIP,MPEG-2 TS,其他重要细节,数字电视原理与应用,20,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,接收端所需信息,接收端,所需信息,B,E,C,D,TS,流同步,(同步字节),读取当前节目结构,（,PAT,PMT）,读取一个节目,(,PID),节目同步(,PCR,DTS,PTS),读取一个加扰节目,(,CAT),TS,流附加信息(,SI/PSI/PSIP),F,A,数字电视原理与应用,21,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,MPEG-2,解码器接收到,MPEG-2 TS,流时，首先检测包结构，在,TS,流中查找同步字节：,总是47,hex，,总位于,TS,包开始位置，固定间隔为188字节。,同时满足这两个条件，可以确定同步。,如果出现一个字节为47,hex，,解码器将检测这个字节前后,n,倍188字节的位置是否也是同步字节。,如果是，则当前字节为同步字节；,否则，当前字节只是码流中偶尔出现的47,hex，,不是同步字节。,接收端收到5个,TS,包之后开始同步。,丢包3个之后解码器即失步。,A、TS,流同步,数字电视原理与应用,22,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,接收端所需信息,接收端,所需信息,A,E,C,D,TS,流同步,(同步字节),读取当前节目结构,（,PAT,PMT）,读取一个节目,(,PID),节目同步(,PCR,DTS,PTS),读取一个加扰节目,(,CAT),TS,流附加信息(,SI/PSI/PSIP),F,B,数字电视原理与应用,23,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,TS,流中传送节目的数目和结构灵活多变，,TS,流中必须包含列表来描述,TS,流的瞬时结构。,这些列表称为,PSI(program specific information),是偶尔在,payload,中传输的表格，包括:,PAT(program association table),PMT(program map tables),B、,读取当前节目结构,图3.13,PAT,和,PMT,PID1,PID2,PID from PAT,TS,header,Payload of TS packet,Pointer to,video ES,Pointer to audio ES,PID1,PID2,PID3,PID4,.,Payload of TS packet,TS,header,PID=0x00,Pointer to,PMT1,Pointer to,PMT2,Pointer to,PMT3,Pointer to,PMT4,PAT=Program association table,1 PID entry per program,PMT=Program map table,1 PID entry per elementary stream,数字电视原理与应用,24,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,PAT,每个,TS,流一个，每隔0.5秒重复。,描述,TS,流中有多少个节目。,包含该表的,TS,包的,PID,为0，便于识别。,PAT,的,payload,中传送特殊,PID,的列表，每个,PID,对应一个节目。,这些,PID,是描述每个独立节目详细信息的指针。,PID,指向,PMT,表,。,B、,读取当前节目结构,PID1,PID2,PID3,PID4,.,Payload of TS packet,TS,header,PID=0x00,Pointer to,PMT1,Pointer to,PMT2,Pointer to,PMT3,Pointer to,PMT4,PAT=Program association table,1 PID entry per program,数字电视原理与应用,25,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,PMT,对应,TS,包有特殊的,PID,和特殊的,payload。,PMT,的,PID,由,PAT,传送。,例如要接收节目3时，先从,PAT,的,payload,中的所有,PID,列表中选出节目3的,PID,为1,FF3,hex,，,然后查找包头中,PID=,1,FF3,hex,的,TS,包，就是节目3的,PMT。,PMT,包含该节目中所有,ES,流（视频、音频或数据）的,PID。,B、,读取当前节目结构,PID1,PID2,PID from PAT,TS,header,Payload of TS packet,Pointer to,video ES,Pointer to audio ES,PMT=Program map table,1 PID entry per elementary stream,数字电视原理与应用,26,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,一个节目可能有多个视频和音频流，解码器必须选择2个,PID，,一个视频流的,PID（100,hex,），,一个音频流的,PID（200,hex,）。,此后解码器只收集这些,TS,包，解复用，重新组成,PES,包，这些,PES,包再送到视频或音频解码器。,传输过程中,TS,流的结构也可能发生改变。解码端机顶盒， 如,DVB-S，,必须连续检测,TS,流瞬时结构，读出,PAT,和,PMT，,做自适应调整。,B、,读取当前节目结构,数字电视原理与应用,27,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,接收端所需信息,接收端,所需信息,A,E,B,D,TS,流同步,(同步字节),读取当前节目结构,（,PAT,PMT）,读取一个节目,(,PID),节目同步(,PCR,DTS,PTS),读取一个加扰节目,(,CAT),TS,流附加信息(,SI/PSI/PSIP),F,C,数字电视原理与应用,28,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,PAT,和,PMT,读出以后，用户确定出一个节目的两个,PID：,待解码视频信号的,PID（,如100,hex,）,待解码音频信号的,PID（,如200,hex,）,解码器只处理这两个,PID,的,TS,包：,解复用过程中，,PID,为100,hex,的所有,TS,包集合成视频,PES,包，送到视频解码器。,同样，,PID,为200,hex,的所有,TS,包重新集合成音频,PES,包，送到音频解码器。,如果,ES,流没有加扰，这时可以直接解码。,C、,读取一个节目,图3.14,通过视频和音频,PID,访问节目,Video PID=0x100,Audio PID=0x200,MPEG-2 TS,数字电视原理与应用,29,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,接收端所需信息,接收端,所需信息,A,E,B,C,TS,流同步,(同步字节),读取当前节目结构,（,PAT,PMT）,读取一个节目,(,PID),节目同步(,PCR,DTS,PTS),读取一个加扰节目,(,CAT),TS,流附加信息(,SI/PSI/PSIP),F,D,数字电视原理与应用,30,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,对付费电视或许可证和地域限制等情况，,ES,流利用电子码进行传输保护。,ES,流利用各种方法进行混扰，接收端必须配有附加硬件并授权。,附加硬件必须有,TS,流中合适的解扰和授权数据。,因此,TS,流中传送一个特殊的表,CAT(conditional access table),CAT,提供了,TS,流其他数据包的,PID，,该数据包传送了解扰所需信息：,ECM(entitlement control message),用于传送加扰码,EMM(entitlement management message),用于用户管理,D、,读取一个加扰节目,图3.15,CAT,CAT,(PID=1),PID,PID,ECM,Entitlement control messages,EMM Entitlement,Management messages,Key codes,Allocation rights,数字电视原理与应用,31,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,只有,ES,流本身可以加扰，,TS,包头、表格和,adaptation field,不能加扰。,解扰本身在,MPEG,解码器以外的附加硬件设备进行，附加硬件与解扰方法相关，可以做成智能板卡通过,CI(common interface),插入机顶盒。,在,MPEG,解码器做进一步处理之前，,TS,流在该硬件设备中循环。,ECM,和,EMM,的信息，以及用户的个人码可以将码流解扰。,D、,读取一个加扰节目,图3.16,解码器的解扰,Common interface,Descrambler,Smart card,(user data),Video decoder,Audio decoder,Video,Audio,s,s,s,s,s,Descrambled data,Pseudo random,sequency,MPEG-2 TS,Demultiplexer,Exor,Exor,数字电视原理与应用,32,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,接收端所需信息,接收端,所需信息,A,D,B,C,TS,流同步,(同步字节),读取当前节目结构,（,PAT,PMT）,读取一个节目,(,PID),节目同步(,PCR,DTS,PTS),读取一个加扰节目,(,CAT),TS,流附加信息(,SI/PSI/PSIP),F,E,数字电视原理与应用,33,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,实际解码时还需要另外的同步步骤：,接收端时钟和发送端时钟同步,视音频同步,E、,节目同步,视音频,PID,获得,ES,流解扰,码流解复用,视音频,PES,包重新生成,视音频解码器,数字电视原理与应用,34,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,接收端时钟和发送端时钟同步,亮度信号采样频率13.5,MHz，,色度信号6.75,MHz。27MHz,是采样频率的倍数，作为发送端,MPEG,编码器所有处理过程的参考或基本频率。,编码器中27,MHz,振荡器作为系统时钟(,STC),的输入。,STC,是42,bit,计数器，由27,MHz,时钟计数，溢出后重新从0开始。,LSB,位不会计数到,FFF，,最大只有300，大约每26.5小时计数器复位为0。,接收端也必须提供,STC，,其27,MHz,振荡器和42,bit,计数器必须与编码器,STC,完全同步。,MPEG,码流中需传送参考信息,PCR(program clock reference)，,即在固定时刻将最新的,STC,计数器值复制到,TS,流中。,E、,节目同步时钟同步,数字电视原理与应用,35,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,E、,节目同步时钟同步,PCR,使得码流中带有准确的内部时钟，所有编码和解码过程都受这个内部时钟控制。,解码器必须读出,PCR,值，与自身系统时钟（42,bit,计数器）比较：,如果收到的,PCR,与解码器系统时钟一致，则收发端时钟同步；,如果不一致，则根据差别大小产生一个控制变量送到锁相环，可以纠正接收端的振荡器。,同时，42,bit,计数器总是设为收到的,PCR,值，这是系统初始化和节目改变时的基本要求。,图3.17,PCR,数字电视原理与应用,36,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,码流中传送的,PCR,值必须足够多，有最大间隔的限制；而且要相对准确，没有抖动。,MPEG,标准规定：,每个节目,PCR,的最大间隔为40,ms。,PCR,的抖动小于,500,ns。,PCR,如果出错：,本来应该显示彩色图像，却显示出黑白图像。,TS,流重复用时会出现抖动，因为,TS,包顺序改变，但其中,PCR,信息却没变。经常会有最大,30s,的,PCR,抖动，该问题许多机顶盒可以解决。,PCR,信息在相应节目,TS,包的,adaptation field,中传送，而,TS,包类型的准确信息可以从,PMT,中获得。,节目时钟同步以后，视音频编码就可以锁定系统时钟进行了。,E、,节目同步时钟同步,数字电视原理与应用,37,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,视频和音频,PES,包头中需要有附加的时间信息。,该时间信息由,STC,获得。,STC,的33位,MSB(,最高有效字符)被插入到视音频,PES,包头中，最大间隔为700,ms，,称为,PTS(presentation time stamps),由于编码规则限制，视频帧的传输顺序与显示顺序不同，视频流,PES,头需要另外的时间戳，即,DTS(decoding time stamps),机顶盒中的,MPEG-2,解码器就可以对一个节目的视音频码流进行解码，产生模拟或数字的视音频信号。,E、,节目同步视音频同步,图3.18,PTS,和,DTS,Video PES,audio PES,Video PES,PTS of video PES,PES header,Video lip sync to audio,PTS of audio PES,DTS of video PES,PES header,数字电视原理与应用,38,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,接收端所需信息,接收端,所需信息,A,D,B,C,TS,流同步,(同步字节),读取当前节目结构,（,PAT,PMT）,读取一个节目,(,PID),节目同步(,PCR,DTS,PTS),读取一个加扰节目,(,CAT),TS,流附加信息(,SI/PSI/PSIP),E,F,数字电视原理与应用,39,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,欧洲,DVB,项目组和美国,ATSC,项目组都定义了数字视音频节目传输的附加信息，以便简化机顶盒操作，使其更加人性化：,在,TS,流中传送节目名称来分辨不同节目；,传送,EPG(electronic program guides),和时间日期信息来简化相邻信道搜索。,MPEG-2,为扩展留有空间，在,PSI、PMT,和,CAT,之外，,TS,流中还可以有,private tables，,定义了用户表的结构以及如何将用户表插入到,TS,流中。,F、TS,流附加信息,图3.19,Private Table,1 byte,Table ID,Payload part of table,Transport stream,Payload,Unit start,Indicator=1,Special,PIDs,32 bit,CRC,Check sum,数字电视原理与应用,40,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,MPEG-2,对表的规定：,每个表在一个或多个,TS,包的,payload,部分传送，,TS,包具有只为该表保留的特殊,PID,。,每个表,payload,的第一个字节是,table ID，,是识别该表的特殊字节。,每个表分成多个部分，每个部分允许最大长度为4个字节，每个部分结尾是该部分的32位,CRC,校验和。,PSI,结构完全相同：,PAT,的,PID,为0，其第一个字节,table ID,为0,PMT,的,PID,在,PAT,中定义，其,table ID,为2,CAT,也有自己的,PID,和,table ID,PSI,可以由一个或多个,PAT,PMT,和,CAT,的,TS,包组成。,DVB,项目组实现了：,NIT(network information table),标准中没有详细规定。,CAT,标准中只规定了大致轮廓。,Private Tables,数字电视原理与应用,41,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,利用,MPEG-2 private tables,特性，,DVB,标准提出了许多附加表，称为,SI(service information)，SI,包括8个表：,DVB SI,PAT program association table,PMT program map table,CAT conditional access table,NIT network information table,Private tables,MPEG-2 PSI,Program specific information,DVB SI,Service information,NIT network information table,SDT service descriptor table,BAT bouquet association table,EIT event information table,RST running status table,TDT time&date table,TOT time offset table,ST stuffing table,数字电视原理与应用,42,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,NIT,描述了一个,DVB,传输通道的所有物理参数，包括下列信息：,传输路径（卫星、电缆、地面）,接收频率,调制类型,误码保护,传输参数,机顶盒在扫描或变换信道时，可以存储一个物理信道的所有参数，便于以后很快跳回该信道。,信道中也可以传送相邻或其他信道的传输参数，使得信道转换灵活快捷。,如果,NIT,中的传输参数与实际不符，会对许多接收设备，如机顶盒，产生不可预知的影响。,如果,NIT,中的传输频率与实际接收频率不同，许多接收设备在没有任何原因提示的情况下，不产生任何图像和声音。,DVB SINIT,数字电视原理与应用,43,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,SDT,包含对,TS,流中节目（服务）的更多详细描述：,节目名称，如,CNN,CBS,Eurosport,ARD,ZDF,BBC,ACB,SBS,等等,在提供节目,PID,的同时，,SDT,对用户提供了文本信息。,通过提供文本列表，使得接收设备操作灵活。,BAT，,与,SDT,密切相关：,BAT,与,SDT,的,PID,相同，只是,table ID,不同。,SDT,描述一个物理信道的节目结构。,BAT,描述几个或大量物理信道的节目结构。,DVB SISDT,数字电视原理与应用,44,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,BAT,即一个多信道节目表:,提供一组信道所有服务的总体描述。,如果一个信道不足以传送所有节目，节目提供商可以利用一组信道。,例如德国的付费电视提供商,Premiere World。,一些卫星或电缆,DVB,信道集合成一组信道。,相应,BAT,在所有信道中传送，以便在该组信道内进行灵活的节目切换。,DVB SIBAT,图3.23,BAT,如同花瓶中的一束花，每朵花相应于一个物理信道。,例如一组8,MHz,带宽的电视信道，中心频率为330,MHz，338MHz，346MHz，354MHz,和362,MHz。,每个信道能包含6个节目。,每朵花有各自特性：颜色、花瓣数、花的类型等。,每个信道的节目由,SDT,描述，如同每朵花。,Physical,C,hannel,362MHz,Physical,C,hannel,338MHz,SDT1,SDT2,SDT3,SDT4,SDT5,Physical,C,hannel,330MHz,Physical,C,hannel 346MHz,Physical,C,hannel,354MHz,BAT,数字电视原理与应用,45,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,EIT(event information table,),即,DVB,中的,EPG(electronic program guide),表,包含一天或一周内所有广播的计划开始和结束时间。,结构非常灵活，允许传送大量附加信息,不是所有机顶盒都支持这一特性,RST(running status table),广播的计划开始和结束时间常常会发生变化和延迟,为在某时刻启动和停止一个视频录像机，由,RST,传送相关控制信息。,RST,可以与模拟电视信号中数据线的,VPS,信号相比。,DVB SIEIT,和,RST,数字电视原理与应用,46,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,机顶盒操作还需要传输当前时钟和当前日期，分两步：,TDT(time&date table,),传送,GMT,或,UTC,即零度子午线的当前时刻,TOT(time offset table,),传送不同时区各自适当的时间偏移量,TDT,和,TOT,中的信息如何计算以及计算到什么程度，取决于机顶盒的软件,对广播时间信息的完全支持还需要机顶盒得到当前的位置信息：,对拥有多个时区的国家，如澳大利亚和美国，这个问题尤其重要。,ST(stuffing table),用于覆盖,TS,流中的信息。,有时需要取消,TS,流中的一些表。,CATV,终端站接收到一个,DVB-S,信号以后，,NIT,必须进行交换或覆盖；或者为中继信号，必须取消某些节目。,DVB SITDT/TOT,和,ST,数字电视原理与应用,47,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,DVB,中,SI,的,PID,和,table ID,具有固定值：,DVB SI,的,PID,和,table ID,Table,PID,Table ID,PAT,0x0000,0x00,PMT,0x00200x1FFE,0x02,CAT,0x0001,0x01,NIT,0x0010,0x40,0x41,BAT,0x0011,0x4A,SDT,0x0011,0x420x46,EIT,0x0012,0x4E0x6F,RST,0x0013,0x71,TDT,0x0014,0x70,TOT,0x0014,0x73,ST,0x00100x0014,0x72,数字电视原理与应用,48,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,1、,MPEG,数据流,PES,MPEG-2 TS,包,接收端所需信息,ATSC,的,PSIP,MPEG-2 TS,其他重要细节,数字电视原理与应用,49,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,ATSC(Advanced Television System Committee)：,美国为地面和电缆数字电视制订的独立标准。,采用,MPEG-2 TS，MPEG-2,视频和,AC-3 Dolby,数字音频作为基带信号。,采用8-或16-,VSB,调制方式。,还需要,PSI,以外的表。类似,DVB,的,SI,表，,ATSC,定义了,PSIP,表。,ATSC,中，,MPEG-2,定义的,PSI,表用于读取视音频流，,TS,流包含一个,PAT,和几个,PMTs,。,ATSC,的实际表用,private table,实现。,ATSC,的,PSIP,PAT program association table,PMT program map table,CAT conditional access table,Private tables,MPEG-2 PSI,Program specific information,数字电视原理与应用,50,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,PSIP(program and system information protocol,),即,DVB SI,的另一种方式，分为7个表。,ATSC,的,PSIP,MGT master guide table,EIT event information table,ETT extended text table,STT system time table,RTT rating region table,CVCT cable virtual channel table,TVCT terrestrial virtual channel table,ATSC PSIP,Program and system information protocol,数字电视原理与应用,51,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,MGT(Master Guide Table,),主要表，包含部分,ATSC,表的,PID。,MGT,由,packet ID1FFB,hex,和,table ID=C7,hex,识别。,EIT(Event Information Table,),TS,流必须包含至少4个,EIT(EIT-0,EIT-1,EIT-2,EIT-3),这些,EIT,的,PID,在,MGT,中。,最多可以有128个,EIT，,数目可选。,一个,EIT,包含3小时,EPG,。,算上4个强制,EIT，,可以包含12小时,EPG,。,ETT(extended text table),MGT,还可以包含一些可选,PID,指向,ETT,。,每个存在的,ETT,与一个,EIT,相对应。,ETT-0,包含,EIT-0,的扩展文本信息。,总共可以有,128,个,ETT,。,ATSC PSIP,MGT,PID=1FFB,PID,PID,PID,EIT1,EIT2,4,EITs,ETT,数字电视原理与应用,52,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,VCT(Virtual Channel Table,),对不同传输路径可分为：,TVCT(Terrestrial Virtual Channel Table,),CVCT(Cable Virtual Channel Table,),虚拟信道的识别信息，包含在一个复用,TS,流中进行传送,。,还包含节目名称。,相应于,DVB,的,SDT,。,ATSC PSIP,数字电视原理与应用,53,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,STT(System Time Table,),传送所有必须的时间信息,Packet ID,为,1FFB,hex,，,table ID,为,CD,hex,。,包括,:,GPS(global positioning system),时间,GPS,时间与,UTC(=GMT),的时间差,RRT(Rating Region Table,),用于限制观众的年龄和地区。,在地区信息之外，还包括当前广播节目设定最小年龄的相关信息。,父母可以利用机顶盒实现加锁功能。,Packet ID= 1FFB,hex,，,table ID=,CA,hex,。,ATSC PSIP,数字电视原理与应用,54,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,ATSC PSIP,PSIP,表的,PID,和,table ID,值如下表所示：,Table,PID,Table ID,PAT,0x0,0x0,PMT,Via PAT,0x02,CAT,0x1,0x01,MGT,0x1FFB,0xC7,TVCT,0x1FFB,0xC8,CVCT,0x1FFB,0xC9,RRT,0x1FFB,0xCA,EIT,Via PAT,0xCB,ETT,Via PAT,0xCC,STT,0x1FFB,0xCD,数字电视原理与应用,55,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,1、,MPEG,数据流,PES,MPEG-2 TS,包,接收端所需信息,ATSC,的,PSIP,MPEG-2 TS,其他重要细节,数字电视原理与应用,56,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,除了同步字节、传输误码标识和,PID,以外，,TS,头还包括：,Payload Unit Start Indicator,一个比特来标记一个,payload,的开始,如果该比特为,1,，表示该,TS,包是一个新,payload,的开始，该,TS,包包含了视频或音频,PES,包和,PES,头的开始，或者是表的开始，此时,TS,包的,payload,第一个字节为,table ID,。,Transport Priority,一个比特，表示该,TS,包比其他相同,PID,的,TS,包的优先级更高。,MPEG-2 TS,其他重要细节,图3.,31 MPEG-2 TS,流其他细节,header,Optional,Adaptation field,4 Byte,Header,184 byte payload,188 byte,Sync,byte,Transport,Error,indicator,Payload,unit start indicator,Transport,priority,PID,Transport scrambling control,Adaptation,Field,control,Continuity counter,8,1,1,1,Bit,13,2,2,4,数字电视原理与应用,57,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,除了同步字节、传输误码标识和,PID,以外，,TS,头还包括：,Transport,Scrambing,Control Bits,两个比特，标记,TS,包的,payload,部分是否被混杂。,如果两个比特都为,0,，表示,payload,没有混杂。,如果其中有一个比特不为,0,，表示,payload,进行了混杂，需要,CAT,来解扰。,Adaptation Field Control Bits,两个比特，标记是否有扩展头,adaptation field,如果两个比特都为,0,，表示没有,adaptation field,如果有,adaptation field,，,payload,变短，头变长，但总包长度保持,188,字节。,Continuity Counter,每个具有相同,PID,的,TS,包带有自身的,4bit,计数器。,从,0,到,15,连续计数,TS,包数目，到,15,以后重新从,0,开始。,可以发现丢失,TS,包的情况，并识别码流错误（计数不连续）。,允许在改变节目时出现不连续计数，由,adaptation field,中的,Discontinuity Indicator,来标记。,MPEG-2 TS,其他重要细节,数字电视原理与应用,58,MPEG-2,系统及其测量,-1,class 05,Zhangwenjun,Thank You !,