Giới thiệu MPEG TS

1 Giới thiệu MPEG TS MPEG2 Transport Stream (MPEG-TS, MTS hay TS) chuẩn định dạng đặc biệt, container format cho việc truyền lưu trữ MPEG video trộn với dòng khác Chuẩn thường dùng cho TV số truyền dòng mạng, bao gồm internet TS sử dụng hệ thống quảng bá ví dụ DVB, ATSC IPTV Transport Stream định nghĩa MPEG-2 Part 1, Systems (thường biết đến chuẩn ISO/IEC 13818-1 hay ITU-T Rec H.222.0) Tên file mở rộng có dạng: ts, tsv, tsa Tổng quan hoạt động MP2TS Bổ sung sau cho phù hợp với hình Đầu mã hóa MPEG audio hay video gọi dòng sở (elementary stream) Để thuận tiện, dòng sở chia thành khối liệu kích thước dễ quản lý, hay gọi gói hóa dòng sở, tạo thành PES (packetized elementary stream) PES chứa thông tin tiêu đề (information header) để xác định điểm bắt đầu gói tin cần phải có nhãn thời gian (time stamps) việc gói hóa dòng sở phá vỡ trục thời gian Nhãn thời gian PES sử dụng để đảm bảo đồng môi (lip-sync) video audio Trong truyền tải quảng bá truyền hình số, vài chương trình với PES chương trình trộn lại thành dòng truyền tải đơn Một dòng truyền tải khác với dòng chương trình (program stream) việc gói PES chia nhỏ thành gói kích thước nhỏ cố định mang theo nhiều chương trình mã hóa với đồng hồ khác Điều thực TS có kỹ thuật đồng hồ chương trình tham chiếu (PCR – program clock reference) cho phép truyền nhiều đồng gồ, số chọn tái tạo giải mã TS không trộn PES audio video Cộng thêm vào audio, video liệu nén, TS bao gồm siêu liệu (metadata) miêu tả dòng bit TS bao gồm bảng kết hợp chương trình (PAT – Program Association Table) liệt kê chương trình dòng truyền tải Mỗi thực thể PAT đến bảng ánh xạ chương trình (PMT – Program Map Table), PMT liệt kê dòng bit sở ứng với chương trình Một vài chương trình phát, vài chương trình đặt với điều kiện truy cập (mã hóa bảo mật), thông tin lưu metadata Dòng truyền tải bao gồm gói liệu kích thước cố định, gói TS (TS packet) gồm 188 bytes Mỗi gói mang mã định danh chương trình (PID – Program Identifier) Tất gói dòng sở có chung PID, giải mã hay phân kênh chọn hay nhiều dòng sở mà cần từ chối dòng lại Việc đếm gói tin liên tục đảm bảo gói tin cần để giải mã dòng nhận Một hệ thống đồng hiệu cần thiết để giải mã xác định cách xác điểm bắt đầu gói tin thực giải mã dòng bit thành từ mã Các khái niệm ‒ PES : Packetized Elementary Streams, gói tin sau gói hóa dòng sở Dòng sở liên tục mang audio video từ nén cần phân chia thành gói tin Những gói tin định danh tiêu đề, bao gồm nhãn thời gian cho việc đồng hóa Các gói tin PES sử dụng để tạo dòng chương trình (Program Streams) dòng truyền tải (Transport Streams) Trong PES, dòng sở liên tục chia thành gói tin có kích thước phù hợp với ứng dụng Kích thước gói tin vài trăm KB, cho đa dạng với ứng dụng Mỗi gói tin bắt đầu tiêu đề (PES packet header) BỔ SUNG The packet begins with a start-code prefix of 24 bits and a stream ID that identifies the contents of the packet as video or audio and further specifies the type of audio coding These two parameters (start code prefix and stream ID) comprise (bao gồm) the packet start code that identifies the beginning of a packet - Time Stamps: Nhãn thời gian kết hợp chặt chẽ giai đoạn ảnh để giữ audio video Nhãn thời gian số 33 bit (33 bit for the 90kHz portion of the clock), chia 27MHz cho 300 Nhãn thời gian nội suy từ giải mã, không lớn 700ms phần Time stamps indicate where a particular access unit belongs in time Lip sync is obtained by incorporating time stamps into the headers in both video and audio PES packets - PTS/DTS: The decode time stamp (DTS) indicates the time when a picture must be decoded, whereas a presentation time stamp (PTS) indicates when it must be presented to the decoder output Các phần tử TS - TS Packet: - - The size is a constant 188 bytes and it is always divided into a header and a payload In this header, the most important information is: o The sync byte This byte is recognized by the decoder so that the header and the payload can be deserialized Có giá trị 0x47 o The transport error indicator This indicator is set if the error correction layer above the transport layer is experiencing a raw-bit error rate (BER) that is too high to be correctable It indicates that the packet may contain errors o The packet identification (PID) This 13 bit code is used to distinguish between different types of packets More will be said about PID later o The continuity counter This four-bit value is incremented by the multiplexer as each new packet having the same PID is sent It is used to determine if any packets are lost, repeated, or out of sequence Programs: Transport stream has a concept of programs Each single program is described by a Program Map Table (PMT) which has a unique PID, and the elementary streams associated with that program have PIDs listed in the PMT PAT: PAT stands for Program Association Table It lists all programs available in the transport stream Each of the listed programs is identified by a 16-bit value called program_number Each of the programs listed in PAT has an associated value of PID for its Program Map Table (PMT) TS Packets containing PAT information always have PID 0x0000 - - - PMT: Program Map Tables (PMTs) contain information about programs For each program, there is one PMT While the MPEG-2 standard permits more than one PMT section to be transmitted on a single PID (Single Transport stream PID contains PMT information of more than one program) PCR: To enable a decoder to present synchronized content, such as audio tracks matching the associated video, at least once each 100 ms a Program Clock Reference, or PCR is transmitted in the adaptation field of an MPEG-2 transport stream packet The PID with the PCR for an MPEG-2 program is identified by the pcr_pid value in the associated Program Map Table The value of the PCR, when properly used, is employed to generate a system_timing_clock in the decoder The STC or System Time Clock decoder, when properly implemented, provides a highly accurate time base that is used to synchronize audio and video elementary streams Timing in MPEG2 references this clock For example, the presentation time stamp (PTS) is intended to be relative to the PCR.The first 33 bits are based on a 90 kHz clock By reading the PAT, the demultiplexer can find the PIDs of the NIT and of each program map table (PMT) By finding the PMTs, the demultiplexer can find the PIDs of each elementary stream - - Null packets: Some transmission schemes, such as those in ATSC and DVB, impose strict constant bitrate requirements on the transport stream In order to ensure that the stream maintains a constant bitrate, a Multiplexer may need to insert some additional packets The PID 0x1FFF is reserved for this purpose The payload of null packets may not contain any data at all, and the receiver is expected to ignore its contents  ... both video and audio PES packets - PTS/DTS: The decode time stamp (DTS) indicates the time when a picture must be decoded, whereas a presentation time stamp (PTS) indicates when it must be presented... has an associated value of PID for its Program Map Table (PMT) TS Packets containing PAT information always have PID 0x0000 - - - PMT: Program Map Tables (PMTs) contain information about programs... the PMTs, the demultiplexer can find the PIDs of each elementary stream - - Null packets: Some transmission schemes, such as those in ATSC and DVB, impose strict constant bitrate requirements on