TS码流分析

概述

• ES流（Elementary Stream） 基本码流，不分段的音频、视频或其他信息的连续码流。

• PES流 把基本流ES分割成段，并加上相应头文件打包成形的打包基本码流。

• PS流（Program Stream） 节目流，将具有共同时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于播放或编辑系统，如m2p）。

• TS流（Transport Stream） 传输流，将具有共同时间基准或独立时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于数据传输）。

*NOTE:
TS流和PS流的区别：TS流的包结构是长度是固定的；PS流的包结构是可变长度的。 这导致了 TS流的抵抗传输误码的能力强于PS流 （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。

TS流生成流程图

从上图可以看出，视频ES和音频ES通过打包器和共同或独立的系统时间基准形成一个个PES， 通过TS复用器复用形成的传输流。 注意这里的TS流是 位流格式（分析Packet的时候会解释），也即是说TS流是可以按位读取的。

TS流的格式

TS流是基于Packet的位流格式，即由n个包组成；每个包是188个字节（或204个字节，在188个字节后加上了16字节的CRC校验数据）

包头

name	bit位	描述
sync_byte	8 bits	同步字节，固定是0x47
transport_error_indicator	1 bits	错误指示信息（1：该包至少有1bits传输错误）
payload_unit_start_indicator	1 bits	负载单元开始标志（packet不满188字节时需填充）
transport_priority	1 bits	传输优先级标志（1：优先级高）
PID	13 bits	Packet ID号码，唯一的号码对应不同的包
transport_scrambling_control	2 bits	加密标志（00：未加密；其他表示已加密）
adaptation_field_control	2 bits	附加区域控制
continuity_counter	4 bits	包递增计数器

TS流中PID的分配

TS流中PID的分配

表	PID值
PAT	0x0000
CAT	0x0001
TSDT	0x0002
预留	0x0003 至0x000F
NIT ST	0x0010
SDT , BAT, ST	0x0011
EIT, ST	0x0012
RST, ST	0x0013
TDT, TOT, ST	0x0014
网络同步	0x0015
预留使用	0x0016 至 0x001B
带内信令	0x001C
DIT	0x001E
SIT	0x001F

术语

业务与事件

PSI/SI表

如上图所示，现实情况下，举个例子，在上图位于Services，而比如CCTV1~CCTV14对应不同的components，

PAT 节目关联表 Program Association Tabl

PID为0x0000 ，TS码流解析从PAT表开始

PAT表携带以下信息

TS流ID	transport_stream_id	该ID标志唯一的流ID
节目频道号	program_number	该号码标志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)
PMT的PID	program_map_PID	表示本频道使用哪个PID做为PMT的PID。因为可以有很多的业务，因此DVB规定PMT的PID可以由用户自己定义

PAT数据包分为两个部分，一个是PAT数据包头部（前8个Byte），一个是循环部分

/*头部部分 8个Byte*/
program_association_section()
{  
    unsigned table_id                     : 8; //固定为0x00 ，标志是该表是PAT表  
    unsigned section_syntax_indicator     : 1; //段语法标志位，固定为1  
    unsigned ‘0’                          : 1; //0  
    unsigned reserved_1                   : 2; // 保留位  
    unsigned section_length               : 12; //段长度字节，表示从下一个字段开始到CRC32(含)之间有用的字节数  
    unsigned transport_stream_id          : 16; //该传输流的ID，区别于一个网络中其它多路复用的流  
    unsigned reserved_2                   : 2;// 保留位
    unsigned version_number               : 5; //范围0-31，表示PAT的版本号  
    unsigned current_next_indicator       : 1; //发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效  
    unsigned section_number               : 8; //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  给出section号，在sub_table中，第一个section其section_number为"0x00",每增加一个section,section_number加一
    unsigned last_section_number          : 8;  //最后一个分段的号码 ，sub_table中最后一个section的section_number

    /*循环部分 4个Byte*/
  for（i=0;i<N;i++）
  {
    program_number                        :16;  //节目号
    reserved                              :3;   //保留位
    network_id 或 program_map_PID         :13;  //网络信息表（NIT）的PID,节目号为0时对应的PID为network_PID；其余情况是program_map_PID(PMT的PID)
  }
    CRC_32                                :32;      
}

PMT 节目映射表 Program Map Table

1

(1) 当前频道中包含的所有Video数据的PID

(2) 当前频道中包含的所有Audio数据的PID

(3) 和当前频道关联在一起的其他数据的PID(如数字广播,数据通讯等使用的PID)

PMT 表头

TS_program_map_section() {
    table_id                      :8; //固定为0x02 标识PMT表
    section_syntax_indicator      :1; //固定为0x01
    '0'                           :1; //
    reserved                      :2; // 保留位
    section_length                :12 //该字段的头两bit必为‘00’，剩余10bit指定该分段的字节数，紧随section_length 字段开始，并包括CRC。此字段中的值应不超过1021（0x3FD）。
    program_number                :16 //指出TS流中Program map section的版本号
    reserved                      :2  // 保留位
    version_number                :5  //指出TS流中Program map section的版本号 
    current_next_indicator        :1  //当该位置1时，当前传送的Program map section可用；  
                                      //当该位置0时，指示当前传送的Program map section不可用，下一个TS流的Program map section有效
    section_number                :8  //固定为0x00
    last_section_number           :8  //固定为0x00
    reserved                      :3  //保留
    PCR_PID                       :13 //指明TS包的PID值，该TS包含有PCR域，  
                                      //该PCR值对应于由节目号指定的对应节目。  
                                      //如果对于私有数据流的节目定义与PCR无关，这个域的值将为0x1FFF。
    reserved                      :4  //保留位
    program_info_length           :12 //节目信息长度。该字段的头两比特必为‘00’，剩余10 比特指定紧随program_info_length 字段的描述符的字节数 ，
                                      //(之后的是N个描述符结构,一般可以忽略掉,这个字段就代表描述符总的长度,单位是Bytes)紧接着就是频道内部包含的节目类型和对应的PID号码了
    for (i = 0; i < N; i++) {
        descriptor()
    }
    for (i = 0; i < N1; i++) {
        stream_type              :8 //流类型,标志是Video还是Audio还是其他数据。这里是MPEG2视频类型 
        reserved                 :3 //保留位
        elementary_PID           :13 //该节目的音频或视频PID
        reserved                 :4 //保留位
        ES_info_length           :12 //该字段的头两比特必为‘00’，剩余10比特指示紧随ES_info_length字段的相关节目元描述符的字节数。
        for (i = 0; i < N2; i++) {
        descriptor()
    }
    }
    CRC_32                       :32 
}