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MPEG2学习笔记
MPEG-2学习笔记
（一）（转载）
2008-08-2813:
00
最近有点时间，看了一部分MPEG-2的规范，看后想总结点东西，算是做了点作业，另外希望能和大家讨论讨论，请大家指点。
中文版很多概念翻译得很模糊，不易理解，但总体来说还算是不错，适合像我这种入门级别的看，不过建议和英文版对照看，对一些概念能比较准确的理解。
整个规范包括三部分：
系统，视频编码，音频编码。
对应的标准号分别为ISO/IEC13818-1，ISO/IEC13818-2，ISO/IEC13818-3，在规范中经常可以看到这几个字符串。
第一部分“系统”和我们现在的工作关系较紧密，我也主要学习了第一部分。
后面两部分主要是讲解编码过程，编码部分看了实在让人犯晕，先偷一下懒吧，把第一部分搞清楚了再看去啃难啃的骨头吧。
下面进入正题了。
一、概念
规范中讲述的概念很多，容易让人糊涂，所以先把一些概念理清，弄清楚它们之间的关系，再看后面的就可提高很多的效率。
（1）ES-ElementaryStreams（原始流），对视频、音频信号及其他数据进行编码压缩后
的数据流称为原始流。
原始流包括访问单元，比如视频原始流的访问单元就是一副图像的编
码数据。
（2）PES-PacketizedElementaryStreams（分组的原始流），原始流形成的分组称为PES分组，是用来传递原始流的一种数据结构
（3）节目是节目元素的集合。
节目元素可能是原始流，这些原始流有共同的时间基点，用来做同步显示。
（4）传输流和节目流
TS-TransportStream翻译为“传输流”
PS-ProgramStream翻译为“节目流”
PS用来传输和保存一道节目的编码数据或其他数据。
PS的组成单位是PES分组。
TS用来传输和保存多道节目的编码数据或其他数据，TS的组成单位是节目。
PS适用于不容易发生错误的环境，以及涉及到软件处理的应用，典型应用如DVD光盘的文件存储
TS适用于容易发生错误的环境，典型应用就是数字电视信号的传输。
TS和PS是可以互相转换的，比如从TS中抽取一道节目的内容并产生有效的PS是可能。
（5）传输流分组和PES分组
原始流分成很多PES分组，保持串行顺序，一个PES分组只包含一个原始流的编码数据。
PES分组长度很大，最大可为64K字节。
PES分组分为“分组首部（header）”和“有效负载（payload）”。
“有效负载”指跟随在首部字节之后的字节。
首部的前4个字节构成分组的起始码，标识了该分组所属原始流的类型和ID号。
TS分组也就是传输流数据形成的数据包。
每个TS分组长度为188字节，包括“分组首部”和“有效负载，前4个字节是分组首部，包含了这个分组的一些信息。
有些情况下需要更多的信息时，需在后面添加“调整字段（adaptionfield）”。
两者之间的关系：
PES分组是插入到TS分组中的，每个PES分组首部的第一字节就是TS分组有效负载的第一字节。
一个PID值的TS分组只带有来自一个原始流的数据。
（5）PSI
全称ProgramSpecificInformation，意为节目专用信息。
传输流中是多路节目复用的，那么，怎么知道这些节目在传输流中的位置，区分属于不同节目呢？
所以就还需要一些附加信息，这就是PSI。
PSI也是插入到TS分组中的，它们的PID是特定值。
MPEG-2中规定了4个PSI，包括PAT（节目关联表），CAT（条件访问表），PMT（节目映射表），
NIT（网络信息表），这些PSI包含了进行多路解调和显示节目的必要的和足够的信
息。
具体的应用中可能包括更多的信息，比如DVB-T中定义了SDT（服务描述表）,EIT（环境信息表）,BAT（节目组相关表）,TDT（时间日期表）等，统称为DVB-SI（服务信息）。
l PSI的PID是特定的，含PSI的数据包必须周期性的出现在传输流中。
MPEG-2学习笔记
（二）
2008-08-2813:
01
PMT（ProgramMapTable）节目映射表
PMT所在分组的PID由PAT指定，所以要先解出PAT，再解PMT
PMT中包含了属于同一节目的视频、音频和数据原始流的PID。
找到了PMT，解多路复用器就可找到一道节目对应的每个原始流的PID，再根据原始流
PID，去获取原始流。
如下图：
PID1和PID2分别对应某道节目的视频原始流和音频原始流
的PID。
l PAT（ProgramAssociationTable）节目关联表
l PAT所在分组的PID=0
PAT中列出了传输流中存在的节目流
l
l PAT指定了传输流中每个节目对应PMT所在分组的PID
l PAT的第一条数据指定了NIT所在分组的PID，其他数据指定了PMT所在分组的PID，如下图所示：
lCAT（ConditionalAccessTable）条件访问表
lCAT所在分组的PID=1
lCAT中列出了条件控制信息（ECM）和条件管理信息（EMM）所在分组的PID。
lCAT用于节目的加密和解密
lNIT（NetworkInformationTable）网络信息表
lNIT所在分组的PID由PAT指定
lNIT提供一组传输流的相关信息，以及于网络自身特性相关的信息，比如网络名称，传输参数（如频率,调制方式等）。
lNIT一般是解码器内部使用的数据，当然也可以做为EPG的一个显示数据提供给用户做为参考。
几种PSI之间的关系，如下图所示：
首先PAT中指定了传输流中所存在的节目，及每个节目对应的PMT的PID号。
比如Program1对应的PMT的PID=22,然后找到PID=22的TS分组，解出PMT，得到这个节目中包含的原始流的PID，再根据原始流的PID去找相应的TS分组，获取原始流的数据，然后就可以送入解码器解码了。
MPEG-2学习笔记（三）
2008-08-2813:
02
二、数据结构
（1）TS分组
前面提到，TS分组由188个字节构成，其结构如下：
transport_packet（）
{
sync_byte //8
transport_error_indicator //1
payload_unit_start_indicator //1
transport_priority //1
PID //13
transport_scrambling_control //2
adaptation_field_control //2
continuity_counter //4
if（adaptation_field_control=='10'||adaptation_field_control=='11'）{
adaptation_field（）
}
if（adaptation_field_control=='01'||adaptation_field_control=='11'）{
for（i=0;i data_byte //8
}
}
}
前面32bit的数据即TS分组首部，它指出了这个分组的属性。
sync_byte同步字节，固定为0x47，表示后面的是一个TS分组，当然，后面包中的数据是不会出现0x47的
transport_error_indicator传输错误标志位，一般传输错误的话就不会处理这个包了
payload_unit_start_indicator这个位功能有点复杂，字面意思是有效负载的开始标志，根据后面有效负载的内容不同功能也不同，后面用到的时候再说。
transport_priority传输优先级位，1表示高优先级，传输机制可能用到，解码好像用不着。
PID这个比较重要，指出了这个包的有效负载数据的类型，告诉我们这个包传输的是什么内容。
前面已经叙述过。
transport_scrambling_control加密标志位，表示TS分组有效负载的加密模式。
TS分组首部（也就是前面这32bit）是不应被加密的，00表示未加密。
adaption_field_control翻译为“调整字段控制”，表示TS分组首部后面是否跟随有调整字段和有效负载。
01仅含有效负载，10仅含调整字段，11含有调整字段和有效负载。
为00的话解码器不进行处理。
空分组没有调整字段。
continuity_counter一个4bit的计数器，范围0-15，具有相同的PID的TS分组传输时每次加1，到15后清0。
不过，有些情况下是不计数的。
如下：
（1）TS分组无有效负载
（2）复制的TS分组和原分组这个值一样（3）后面讲到的一个标志discontinuity_indicator为1时
adaptation_field（） 调整字段的处理
data_byte 有效负载的剩余部分，可能为PES分组，PSI，或一些自定义的数
MPEG-2学习笔记（四）
2008-08-2813:
03
（2）PAT
PAT数据结构如下：
program_association_section（）{
table_id //8
section_syntax_indicator //1
'0' //1
reserved //2
section_length //12
transport_stream_id //16
reserved //2
version_number //5
current_next_indicator //1
section_number //8
last_section_number //8
for（i=0;i program_number //16
reserved //3
if（program_number=='0'）{
network_PID //13
}
else{
program_map_PID //13
}
}
CRC_32 //32
}
table_id固定为0x00，标志是该表是PAT
section_syntax_indicator段语法标志位，固定为1
section_length 表示这个字节后面有用的字节数，包括CRC32。
假如后面的字节加上前面的字节数少于188，后面会用0XFF填充。
假如这个数值比较大，则PAT会分成几部分来传输。
transport_stream_id 该传输流的ID，区别于一个网络中其它多路复用的流。
version_number 范围0-31，表示PAT的版本号，标注当前节目的版本．这是个非常有用的参数，当检测到这个字段改变时，说明TS流中的节目已经变化了，程序必须重新搜索节目．
current_next_indicator表示发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效。
section_number 分段的号码。
PAT可能分为多段传输，第一段为00，以后每个分段
加1，最多可能有256个分段
last_section_number 最后一个分段的号码
program_number节目号
network_PID 网络信息表（NIT）的PID，网络信息表提供了该物理网络的一些信息，和电视台相关的。
节目号为0时对应的PID为network_PID
program_map_PID节目映射表的PID，节目号大于0时对应的PID，每个节目对应一个
CRC_32 CRC32校验码
上面program_number，network_PID，program_map_PID是循环出现的。
program_number等于0时对应network_PID，program_number等于其它值时对应program_map_PID。
举个例子，下述流为带PAT的TS分组：
4740001c0000b01513f6e700000000e0100001e0200002e0211a34b477ff…………..ff
其中红色的四个字节是TS分组头部，用数据结构解出首部，得到PID=0x00，表示为该分组的有效负载是PAT。
蓝色的00称为“指针域”----Pointerfield，表示了一个偏移量，即从后面第几个字节开始是PAT部分。
为00表示后面紧接着的就是PAT：
00b01513f6e700000000e0100001e0200002e0211a34b477
再利用PAT的数据结构解出PAT，得到如下信息：
---------------PATInformation-------------
table_id:
00
section_syntax_indicator:
01
section_length:
0015
transport_stream_id:
13f6
version_number:
13
current_next_indicator:
01
section_number:
00
last_section_number:
00
program_number:
0000
network_PID:
0010
program_number:
0001
program_map_PID:
0020
program_number:
0002
program_map_PID:
0021
CRC_32:
1a34b477
可以看出，此PAT只有一段，包含了三个节目，节目号0000对应于network_PID=0010，节目号0001对应于program_map_PID=0020，节目号0002对应于program_map_PID=0021，从实际的角度，我们应该把这三个节目号理解为三个频道，第一个频道中的内容是网络信息，第二、三个频道包含了节目信息。
在数字电视中，一个频道即对应于一个频点，如498MHZ，一个频道上可以有多个节目，后面的PMT即是告诉了我们某个频道中所有节目对应的PID。
于是现在就搜寻PID=0x0020的TS分组，即是频道2对应的PMT信息。
MPEG-2学习笔记（五）
2008-08-2813:
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（3）PMT
PMT数据结构如下：
TS_program_map_section（）{
table_id //8
section_syntax_indicator //1
'0' // 1
reserved // 2
section_length // 12
program_number //16
reserved //2
version_number //5
current_next_indicator //1
section_number //8
last_section_number //8
reserved //3
PCR_PID //13
reserved4
program_info_length //12
for（i=0;i descriptor（）
}
for（i=0;i stream_type //8
reserved //3
elementary_PID //13
reserved //4
ES_info_length //12
for（i=0;i descriptor（）
}
}
CRC_32 //32
}
table_id固定为0x02，标志是该表是PMT
section_syntax_indicator
section_length
version_number
current_next_indicator以上四个字段意思和PAT相同，可参考上面解释
section_number
last_section_number 以上两个字段意思和PAT相同，不过值都固定为0x00，我觉得这样的原因可能是因为PMT不需要有先后顺序，因为先定义哪个节目都是无所谓。
program_number节目号，表示该PMT对应的节目
PCR_PID
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