dvboverip详解.doc

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1、dvb over ip详解TS系统解码11TS流的容21.1ES21.2PES21.3TS42TS流的解码过程只考虑本地文件，解码只涉及到系统层打包的解码，不涉及到编码的解码52.1PAT解码：52.2PMT解码62.3音视频解码63TS流解码73.1总用例图73.2各解码类的UML图83.2.1解码主类83.2.2事件管理类93.2.3各类包解析的关系图103.2.4输入输出类113.2.5解析PAT、PMT、私有数据等123.2.6解析TS 包133.2.7解析PES包143.2.8PCR时钟类153.2.9CRC校验类153.3解码流程图163.3.1TS包解析流程图163.3.2Sec

2、tion解码流程图173.3.3PES解码流程图184TS流合成编码194.1各编码类的UML图194.1.1编码主类194.1.2合成各类之间的关系204.2编码主要流程214.2.1TS编码流程图214.2.2负载pes、section打包过程22附表一：23附表二：251 TS流的容TS-PES-ES-NALESAn elementary stream (ES) is defined by MPEG munication protocol is usually the output of an audio or video encoder.PESallows an Elementary

3、stream to be divided into packets.图一：PES构造图PES构造各字段的具体含义见附表一。由图一可见，1个PES包是由、ES特有信息和包数据3个局部组成。由于和ES特有信息二者可合成1个数据头，所以可认为1个PES包是由数据头和包数据有效载荷两个局部组成的。由起始码前缀、数据流识别及PES包长信息3局部构成。包起始码前缀是用23个连续0和1个1构成的，用于表示有用信息种类的数据流识别，是1个8 bit的整数。由二者合成1个专用的包起始码，可用于识别数据包所属数据流视频，音频，或其它的性质及序号。例如：比特序1 1 0 是为的MPEG-2音频数据流； 比特序1 1

4、 1 0 是为的MPEG-2视频数据流。PES包长用于包长识别，说明在此字段后的字节数。如，PES包长识别为2 B ，即28 = 16 bit字宽，包总长为216-1=65535 B，分给数据头9 B6 B + ES特有信息3 B ，可变长度的包数据最大容量为65526 B。尽管PES包最大长度可达216 -1=65535 BByte，但在通常的情况下是组成ES的假设干个AU中的由头部和编码数据两局部组成的1个AU长度。1个AU相当于编码的1幅视频图像或1个音频帧，参见图一右上角从ES到PES的示意图。也可以说，每个AU实际上是编码数据流的显示单元，即相当于解码的1幅视频图像或1个音频帧的取样

5、。ES特有信息是由PES识别标志、PES长信息、信息区和用于调整信息区可变包长的填充字节4局部组成的PES包控制信息。其中，PES识别标志由12个局部组成：PES加扰控制信息、PES优先级别指示、数据适配定位指示符、有否指示、原版或拷贝指示、有否显示时间标记PTS-Presentation Time Stamp/解码时间标记(DTS-Decode Time Stamp)标志、PES有否根本流时钟基准(ESCR-Elementary Stream Clock Reference)信息标志、PES有否根本流速率信息标志、有否数字存储媒体DSM特技方式信息标志、有否附加的拷贝信息标志、PES有否循环

6、冗余校验CRC-Cyclic Redundancy Check信息标志、有否PES扩展标志。有扩展标志，说明还存在其它信息。如，在有传输误码时，通过数据包计数器，使接收端能以准确的数据恢复数据流，或借助计数器状态，识别出传输时是否有数据包丧失。其中，有否PTS/DTS标志，是解决视音频同步显示、防止解码器输入缓存器上溢或下溢的关键所在。因为，PTS说明显示单元出现在系统目标解码器STD-System Target Decoder的时间， DTS说明将存取单元全部字节从STD的ES解码缓存器移走的时刻。视频编码图像帧次序为I1P4B2B3P7B5B6I10B8B9的ES，参加PTS/DTS后，打

7、包成一个个视频PES包。每个PES包都有一个，用于定义PES的数据容，提供定时资料。每个I、P、B帧的都有一个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。例如，解码器输入的图像帧次序为I1P4B2B3P7B5B6I10B8B9，依解码器输出的帧次序，应该P4比B2、B3在先，但显示时P4一定要比B2、B3在后，即P4要在提前插入数据流中的时间标志指引下，经过缓存器重新排序，以重建编码前视频帧次序I1B2B3P4B5B6P7B8B9I10。显然，PTS

8、/DTS标志说明对确定事件或确定信息解码的专用时标的存在，依靠专用时标解码器，可知道该确定事件或确定信息开场解码或显示的时刻。例如，PTS/DTS标志可用于确定编码、多路复用、解码、重建的时间。TSTransport stream将具有共同时间基准或者具有独立时间基准的一个或者多个PES组成的单一数据流。图二：TS包构造TS构造各字段的具体含义见附表二。由图二可见，TS包由、自适应区和包数据3局部组成。每个包长度为固定的188 B，长度占4 B，自适应区和包数据长度占184 B。184 B为有用信息空间，用于传送已编码的视音频数据流。当节目时钟基准PCR-Program Clock Refer

9、ence存在时，还包括可变长度的自适应区，的长度就会大于4 B。考虑到与通信的关系，整个传输包固定长度应相当于4个ATM包。考虑到加密是按照8 B顺序加扰的，代表有用信息的自适应区和包数据的长度应该是8 B的整数倍，即自适应区和包数据为238 B =184 B。 TS包的由如下列图的同步字节、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个局部组成。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

10、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，可指示数据包容是否加扰，但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丧失及包传送顺序错误。显然，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、

11、与插入标志有关的信息和填充数据4局部组成。其中标志局部由连续指示符、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个局部组成。重要的是标志局部的PCR字段，可给编解码器的27MHz时钟提供同步资料，进展同步。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，假设不同步，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一样，使直接从压缩编码图像数据的开场局部获取时钟信息成为不可能。为此，选择了*些而非全部TS包的自适应区来传送定时信息。

12、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包保存一小局部有用容量，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。2 TS流的解码过程只考虑本地文件，解码只涉及到系统层打包的解码，不涉及到编码的解码TS流的根本解码过程：PAT节目关联表-PMT节目映射表-PES音频、视频包

13、。首先，从PAT获取TS流中所有节目映射表.然后，从节目映射表中获取每个节目本设计为本地文件，只含有一个PMT数据视频和音频的PID。最后，根据传输过来的数据PID对视频数据和音频数据进展系统层复用解码。系统层复用解码：循环：TS-PES-ES。PAT解码：PAT 表携带以下信息:1TS 流ID - transport_stream_id，该ID标志唯一的流ID 。2节目频道号- program_number，该标志TS流中的一个频道， 该频道可以包含很多的节目(即可以包含多个Video PID 和Audio PID)3PMT 的PID- program_map_PID，表示本频道使用的哪个P

14、ID做为PMT 的，因为PID可以有很多的频道， 因此DVB规定PMT 的PID 可以由用户自己定义PMT解码PMT 表中包含的数据如下:1 当前频道中包含的所有Video 数据的PID2 当前频道中包含的所有Audio 数据的PID3 和当前频道关联在一起的其他数据的PID(如数字播送,数据通讯等使用的PID)音视频解码音视频解码的数据如下:1 根据音频PID解码音频数据到缓存区2 根据视频PID解码音频数据到缓存区3 和当前频道关联在一起的其他数据放到数据区中3 TS流解码总用例图Decoder 首先调用事件管理器注册各类事件事件类型见3.2.2，然后调用read_packet函数读取指定

15、文件中的TS包进展分析，根据PID值不同分别对TS进展不同的处理。Parse_PAT/PMT/._packet把PAT(注：PAT的PID为0)和PMT的携带的相关节目流PID的信息包括视频，音频，私有数据等存入Directory中，之后Parse_ts_packet通过Directory中提供的PID信号分别对不同的TS分别处理。各解码类的UML图3.1.1 解码主类The Decoder object manages such global information as the Network Table pid value, the current packet number and t

16、he number of programs and streams per program (as represented in the Directory structure)。主要函数介绍：read_packet：Called to read a new transport packet。install_dir (Directory*)：install Directory, Directory是一个节目单比方卫视，星空卫视，卫视，CCTV。install_prog (Program*)：install program(如卫视) to Directory。install_netpid：表示网

17、络信号的来源，当这个更新时，需要重新安装目录。install_prog_on_current_list安装节目到当前列表。install_prog_on_new_list安装节目到新的列表。3.1.2 事件管理类typedef void (*Callback)(EventType, void*, void*)：回调函数模板。void Register (EventType t, Callback f, void* d)：注册事件。void Trigger (EventType, void*)：触发事件。3.1.3 各类包解析的关系图Consumer ：connect (InputPort*):

18、连接到输入接口。set_cstate、get_cstate表示设置和获取状态。Sectionconsumer：read_partial表示读取TS的payload.。read_header_a、read_header_b表示读取负载的头局部。read_section根据读取的负载，更新节目。各个子类分别实现。PES同上。3.1.4 输入输出类按要求从缓冲区中读入规定的位，或者字节数。比方函数read_bit ()表示从缓冲区中读入一个bit的数据注意缓冲区中以byte对齐，读入时生成CRC。所有从缓冲区读出数据的方式bitbytenbits基函数都是这个。函数read_byte从缓冲区读取一个

19、字节。read_pattern表示读取指定字符串。read_reserved_bits读取填充数据。read_uimsbf(int nbits, char* message)读取n位转化为无符号整形，高位在前。read_tcimsbf(int nbits, char* message) 读取n位转化为有符号整形，高位在前。check_crc表示CRC校验。3.1.5 解析PAT、PMT、私有数据等解析PMT中携带的节目信息到program，再把program插入到directory。类似于机顶盒的搜台系统。Dirrctory：函数add_program、remove_program表示添加和删

20、除节目。get_program 表示获取节目，get_num_programs表示获取节目数，Program：函数active、deactivate表示添加激活和停顿节目，add_estream、remove_estream表示给节目添加和删除ES流，set_pcr_estream表示设置该流含有PCR，get_estream表示获取ES流，get_num_streams表示获取节目中含流的数目。3.1.6 解析TS 包TS包构造，函数get_header_length表示TS的长度，config_basic表示TS包根本标志参数设置，config_adaptation表示适应字段设置，inc

21、_cc表示包数量增加，add_pcr，delete_pcr添加和删除PCR。get_fields_length表示调整字段长，不包括标志位，get_length表示total length of the adaptation field。3.1.7 解析PES包对PES包进展解析。解析出头部数据，解析后的数据分别存贮在stream68和stream692个文件中。函数get_length 表示包总长度。get_header_data_length表示PES头长度，不包括填充字段。get_header_length 表示PES头长度，包括填充字段。config_basic 表示PES参数设置。3

22、.1.8 PCR时钟类系统时钟的相关的类，对系统时钟进展比较。其中对27MHZ的时钟算术和逻辑运算符进展了重载。注：PCR的校正一直是学术界研究的热点。3.1.9 CRC校验类每位进展异或运算后存储在一个4BYTE的数组中。函数poly_cmp 作CRC验证。函数push_bit 作CRC的生成。解码流程图3.1.10 TS包解析流程图3.1.11 Section解码流程图3.1.12 PES解码流程图4 TS流合成编码各编码类的UML图4.1.1 编码主类函数install_dir首先安装PAT函数send_packet表示按PID发送TS包函数send_scheduled_packet表示

23、按一定的规律轮流发送TS包。函数recalc_mu*表示节目复用4.1.2 合成各类之间的关系函数get_nready获取已经填充的字节长度.函数fill_buffer 填充buffer.函数send_payload发送负载.函数send_section发送section packet.编码主要流程4.1.3 TS编码流程图4.1.4 负载pes、section打包过程附表一：l PES分组字段packet_start_code_prefi*(24)开场码字为0*00 00 01stream_id(8)原始流的类型和数目，取值从1011 1100到1111 1111之间。各值含义具体见1381

24、8-1。PES_packet_length(16)表示从此字节之后PES包长单位字节。0表示PES包长不限制，且只能用于视频PES。10填充字节。PES_scrambling_control(2)PES有效负载的加密模式。00表示不加密，其余表示用户自定义。PES_priority(1)PES数据包的优先级。类似于TS的此字段。data_alignment_indicator(1)为1时，说明此分组头部之后紧跟着 数据流描述子中定义的访问单元类型。copyright(1)，1表示有，具体见描述子13818-1 1-2-6-24。0表示没有。original_or_copy(1)1表示原始数据，

25、0表示备份PTS_DTS_flag(2)10表示含有PTS字段，11表示含有PTS和DTS字段，00表示不含有PTS和DTS，01无定义。ESCR_flag(1)1表示ESCR在PES首部出现，0表示不出现ES_rate_flag(1)1表示PES分组含有ES_rate字段。0表示不含有。DSM_trick_mode_flag(1)1表示有8位的trick_mode_flag字段，0表示不出现此字段。只对DSM有效。在播送中不用。additional_copy_info_flag(1)1表示有copy_info_flag字段，0表示不出现此字段。PES_CRC_flag(1)1表示PES分组中

26、有CRC字段，0表示不出现此字段。PES_e*tention_flag(1)1表示扩展字段在PES存在，0表示扩展字段不存在PES_header_data_length(8)表示可选字段和填充字段所占的字节数。00100010填充字段，表示只含有PTS，不含有DTS当含有DTS时，这个填充字段为0011PTS字段。PTS3230(3)marker_bit(1)PTS2915(15)marker_bit(1)PTS140(15)marker_bit(1)00010001填充字段，表示接下来为DTS。DTS数据解码时间DTS3230(3)marker_bit(1)DTS2915(15)marker

27、_bit(1)DTS140(15)marker_bit(1)reserved(2)填充字段根本系统参考时间，和扩展系统参考时间。ESCR_base3230(3)marker_bit(1)ESCR_base2915(15)marker_bit(1)ESCR_base140(15)marker_bit(1)ESCR_e*tention(9)marker_bit(1)marker_bit(1)表示系统解码器从PES分组中接收字节的速度。以50B/s为单位，有传送的作用。ES_rate(22)marker_bit(1)trick_mode_control(3)特技模式，比方快进，快退。具体见13818

28、-1field_id(2)表示在特技模式中，哪些场将被显示。00表示仅显示顶场，01表示仅显示底场，10表示显示全帧。11保存。1表示编码间隙中可能丧失宏块，0表示不会丧失宏块。丧失宏块用前面已解码的图像宏块代替。编码的受限系数集，表示DCT后系统的非零限制，具体见13818-1intra_slice_refresh(1)frequency_trunction(2)field_rep_trl(5)隔行扫描中首场和底场显示顺序。reserved(3)填充marker_bit(1)填充additional_copy_info(7)包含和有关的私用数据previous_PES_packet_CRC(

29、16)CRC校验PES包数据不包括PES_private_data_flag(1)1表示PES包首部中含有私用数据，0表示没有。pack_head_field_flag(1)1表示PES首部含有一个ISO/IEC 11172的组首部。0表示PES首部没有含有组首部。program_packet_sequence_counter_flag(1)1表示PES分组含program packet sequence counter和字段，0表示不含有。P-STD_buffer_flag(1)reserved(3)填充PES_e*tention_flag_2(1)1表示出现PES_e*tention_fl

30、ied及相关字段。0表示不出现。PES_private_data(128)私用数据pack_field_length(8)指示pack_header_field()字节长度。marker_bit(1)program_packet_sequence_counter(7)计数器，到0后重新计数，计算PES分组的数量。marker_bit(1)MPEG1_MPEG2_identifier(1)1表示PES分组带有ISO/IEC 11172-1系统信息，0代表带有PS流信息。original_stuff_length(6)01P-STD_buffer_scale(1)联合使用控制BSn缓冲区的大小，具

31、体定义见13818-1。仅用于PS流中。P-STD_buffer_size(13)marker_bit(1)PES_e*tention_field_length(7)规定此字段之后的扩展(填充)字段长度单位字节reserved(8)保存位8位stuffing_byte(8)填充字段。1111 1111PES_packet_data_byte(8)PES包原始流数据长度，等于PES_packet _length减去从PES_packet_length到此字段之前的长度。padding_byte(8)填充字段。1111 1111附表二：l 传送流构造sync_byte (8)01000111tra

32、nsport_error_indicator(1)传送层外被置1，表示至少一个不可纠正的错误位，改正前不被置0payload_unit_start_indicator(1)该字段置1表示携带的是PSI或PES第一个包。该字段置0表示携带的不是PSI或PES第一个包。transport_priority(1)置1表示比其他同PID组有更高优先级PID(13)0*0000-0*000F保存，0*1FFF空分组transport_scrambling_control(2)00表示未加密，其他自定义，空分组为00adaption_field_control(2)00保存，01无调整字段，10无负载，1

33、1调整字段后为有效负载continuity_counter(4)依据前一成员，只在10和11时生效。计数同PID的分组数data_bytePES分组、PSI局部，以及其他构造中私有数据的连续字节；假设为空分组，可以为任意值。即有效负载的数据。l 传送流调整字段adaptation_field_length(8)调整字段长度。不包括他自身的1byte，即他之后的长度discontinuity_indicator(1)连续指示符。Random_access_indicator(1)随机存储指示符，为1时，表示TS为一个PES分组原始流的开场。当PID和PSI中的PCR_PID该PID是时针PID相

34、等，且Random_access_indicator为1时，调整字段中必须含有PCR。elementary_stream_priority_indicator(1)根本码流优先级指示符。当码流中含有有效负载时才有效，1表示比其他传送流优先级高。0表示优先级等同。PCR_flag(1)PCR标记，1表示包含PCR字段，0表示不包含。OPCR_flag(1)原始OPCR标记，1表示包含OPCR字段，0表示不包含。splicing_point_flag(1)节点标记，为1时表示splice_countdown出现在调整字段中，否则不出现。transport_private_data_flag(1)表

35、示调整字段中是否含有私有字段，0表示没有，1表示有。adaptation_field_e*tention_flag(1)为1时，表示存在调整字段扩展，为0是，表示不存在调整字段扩展。program_clock_reference_base(33)PCR时间参考基准reserved(6)6位保存字段program_clock_reference_e*tention(9)PCR扩展original_program_clock_reference_base(33)原始PCR时间参考基准reserved(6)保存6位original_program_clock_reference_e*tention(

36、33)原始PCR时间扩展splice_countdown(8)可正、可负。正值表示此PES分组还剩下多少TS分组数目，0表示此分组已经是此PES分组的最后一个字节。为负数的时候表示，TS是拼接点之后的第N个分组。transport_private_data_length(8)表示其后面私有数据长度字节为单位，私有数据不能延伸到调整字段之外。private_data_byte私有数据，以字节为单位adaptation_field_e*tention_length(8)表示其后面扩展字段数据长度字节为单位ltw_flag(1)合法时间窗口标记，为1时，表示ltw_offset字段存在。piecew

37、ise_rate_flag(1)为1时，表示piecewise_rate字段存在seamless_splice_flag(1)为1时，缓存控制。为0表示此字段无意义。reserved(5)保存位5位ltw_valid_flag(1)为1时，表示ltw_offset字段有效，为0时表示此字段无意义。ltw_offset(15)控制是否下溢。reserved(2)保存位piecewise_rate(22)正整数，传输分组的比特率，具有延续作用。splice_type(4)规定具有此分组的一样PID的传送比特率。DTS_ne*t_au3230(3)marker_bit(1)DTS_ne*t_au2915(3)33位表示系统时钟DTSmarker_bit(1)DTS_ne*t_au140(3)marker_bit(1)reserved填充字段，以字节为单位。stuffing_byte(8)11111111填充字节。