TS流---transport stream   传输流
PS流---program stream     节目流
ES流---Elementary stream  节目原始流
   首先从原始流(ES)谈起:模拟复合视频信号经过色解码得到模拟分量信号(Y Cr Cb),分量信号再通过13.5MHz的频率4:2:2取样、10bit量化,得到270Mbps的数字码流,然后按照13818-2规定的语法结构对其进行压缩、编码,得到视频序列。此视频序列做为视频原始流(ES)按照13818-1定义的语法结构打包成视频PES(已分组的原始流),与同一节目的音频PES进行复用。当用在噪声比较大的场合,如远距离传输(像DVB),就复用成包长度固定为188字节的传输流,效率教低但抗干扰能力教强;当用在噪声比较小的场合,如本地编辑、存储(像DVD),就复用成包长不固定且很长的节目流,效率高但抗干扰能力教弱。
   IP数据报有首部和数据两部分组成的,首部的前一部分是固定长度20字节,是所有IP数据报必须具有的。首部包括:总长度、标识、MF、DF、片偏移。
   在MPEG-2系统中,信息复合/分离的过程称为系统复接/分接,由视频,音频的ES流和辅助数据复接生成的用于实际传输的标准信息流称为MPEG-2传送流(TS:TransportStream)。
据传输媒体的质量不同,MPEG-2中定义了两种复合信息流:传送流(TS)和节目流(PS:ProgramStream)
TS流与PS流的区别在于TS流的包结构是固定长度的,而PS流的包结构是可变长度的。
   PS包与TS包在结构上的这种差异,导致了它们对传输误码具有不同的抵抗能力,因而应用的环境也有所不同。TS码流由于采用了固定长度的包结构,当传输误 码破坏了某一TS包的同步信息时,接收机可在固定的位置检测它后面包中的同步信息,从而恢复同步,避免了信息丢失。而PS包由于长度是变化的,一旦某一 PS包的同步信息丢失,接收机无法确定下一包的同步位置, 就会造成失步,导致严重的信息丢失。因此,在信道环境较为恶劣,传输误码较高时,一般采用TS 码流;而在信道环境较好,传输误码较低时,一般采用PS码流。
   由于TS码流具有较强的抵抗传输误码的能力,因此目前在传输媒体中进行传输的MPEG-2码流基本上都采用了TS码流的包格
   在数字电视系统中,模拟视音频信号按照MPEG-2的标准,经过抽样、量化及压缩编码形成基本码流ES,基本码流ES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的打包基本码流PES,PES包和包之间可以是不连续的。在传输时将PES包再分段打成有固定长度188B 的传送码流TS或可变长度的节目流包(PS包)。PES只是PS转换为TS或TS转换为PS的中间步骤或桥梁,时MPEG-2数据流互换的逻辑结构。TS 和PS这两种码流分别适应于不同的场合应用,节目流PS适合在相对出错较少的环境下使用,其长度是变化的,而传送流TS能够把多个节目在基于一个或多个时 间标识的基础上构成一个流,传送流适合于出错较多的场合下使用。用数据包传输的优点是:网络中信息可占用不同的连接线路和简单暂存。通过数据包交织把多个 数据流复用成一个新的数据流。便于解码器按照相应顺序对数据包进行灵活的整理,从而,为数据流同步和复用奠定了基础。MPEG-2的结构可分为压缩层和系 统层,其中ES属于压缩层,PES和TS/PS属于系统层。
   在PES层,主要是在PES包头信息中加入PTS(显示时间标签)和DTS(解码时间标签)用于视频、音频同步。而在TS流中,TS包头加入了PCR(节目时钟参考),用于解码器的系统时钟恢复。在节目流PS包头中加入SCR,它的作用与PCR域相似。
   ES是编码视频数据流或音频数据流,每个ES都由若干个存取单元(AU)组成,每个视频AU或音频AU都是由头部和编码数据两部分组成,1个AU相当于编 码的1幅视频图像或1个音频帧,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。
   我们知道,MPEG-2对视频的压缩产生I帧、P帧、B帧。把帧顺序I1帧-P4帧-B2帧-B3帧-P7帧-B5帧-B6帧的编码ES,通过打包并在每 个帧中插入PTS/DTS标志,变成PES。在插入PTS/DTS标志时,由于在B帧PTS和DTS是相等的,所以无须在B帧多插入DTS(参见图1)。 而对于I帧和P帧,由于经过复用后数据包的顺序会发生变化,显示前一定要存储于视频解码器的从新排序缓存器中,经过从新排序后再显示,所以一定要同时插入 PTS和DTS作为从新排序的依据。例如,解码器输入的图像帧顺序为I1-P4-B2-B3-P7-B5-B6,但显示时P4一定要在B2、B3之后,在 PST和DTS的指引下,经过缓存器从新排序,以从建视频帧顺序为:I1-B2-B3-P4- P7-B5-B6。
   将PES包再打成更小的具固定长度的TS包时在其包头位置加入了PCR和PID(包标识)。PID的值是由用户确定的,解码器根据PID把TS(多节目传 输流)上不同节目的TS包区分出来,以重建原来的ES。另外,TS的包头包含一个4bit的连续计数器,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丢失及包传送顺序错误。所以TS的包头具有同步、识别、检错等功能。

2010年04月22日

TS流、PS流、ES流

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