I: GHÉP KÊNH TÍN HIỆU DIGITAL Các gĩi audio
2. TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG GHÉP KÊNH MPEG-2:
ghép kênh dịng truyền tải.
Bộ mã hĩa video mã hĩa tín hiệu video số định dạng CCIR - 601 thành dịng sơ cấp video (video ES) cĩ chiều dài gần như vơ tận và chỉ chứa những thơng tin tối cần thiết để cĩ thể khơi phục lại hình ảnh ban đầu.
Bộ mã hĩa audio mã hĩa tín hiệu audio số định dạng AES/EBU thành dịng sơ cấp audio cĩ chiều dài tùy ý (tần số lấy mẫu 48KHz, số bit mẫy 24 bit và tốc độ bit là 1152 Kbit/s)
Để cĩ thể truyền được với tốc độ cao, các dịng video, audio được đĩng gĩi lại thành các dịng sơ cấp PES (Packetized Elementary Stream) tương ứng với các gĩi cĩ độ dài thay đổi. Mỗi gĩi PES bao gồm một header và một số liệu trích ra từ dịng sơ cấp. Các gĩi PES lại được ghép với nhau tạo ra dịng chương trình PS (Program Stream) hay dịng truyền tải TS (Transport Stream).
Các lớp trong hệ thống MPEG – 2 (như hình 3.15)
Lớp nén: mơ tả cú pháp của dịng video và audio dựa trên cấu trúc dịng
data video và audio đã được trình bày ở các phần trước. Các chuỗi data hay video, audio độc lập được mã hĩa MPEG – 2 để tạo ra các dịng độc lập gọi là dịng cơ bản (elementary stream ES).
Lớp hệ thống: định nghĩa tổ hợp của các dịng bit audio và video riêng
biệt thành một dịng đơn để lưu trữ (dịng chương trình PS) hay truyền tải (dịng truyền tải TS), như mơ tả ở hình 3.14. Hệ cịn gồm cả thơng tin định thời và thơng tin khác cần cho giải đa hợp dịng audio, video và để đồng bộ audio – video ở phía giải mã; thơng tin chuẩn đồng hồ hệ thống (system clock reference SCR) và nhãn thời gian trình diễn (presentation time stamp PTS) được chèn vào dịng bit MPEG.
Chuẩn MPEG định nghĩa một hệ thống ba dịng data cĩ thứ bậc: dịng sơ cấp đã đĩng gĩi, dịng chương trình và dịng truyền tải.
Dịng sơ cấp đã đĩng gĩi PES: Qua bộ đĩng gĩi, dịng sơ cấp được chia
thành các gĩi cĩ độ dài tùy ý. Nội dung gĩi cĩ nguồn gốc từ dịng data hay dịng audio hay dịng video đã được mã hĩa MPEG – 2, như hình 3.16.
Dịng chương trình: Các gĩi PES cĩ nguồn gốc từ 1 hay nhiều dịng sơ cấp
dùng chung gốc thời gian như là dịng audio, video, data, được ghép thành một dịng chương trình PS như các lơ (pack) cĩ tính lặp lại, như ở hình 3.27. Trong phần header của lơ, SCR đảm bảo các gĩi audio và video được định thời. Đĩ là tín hiệu thời gian thực chỉ báo thời gian truyền lơ đĩ. Cá lơ PS cĩ độ dài tùy ý. Số lượng và trình tự các gĩi trong lơ khơng được định nghĩa, nhưng các gĩi được gửi theo trình tự thời gian. Một PS cĩ thể mang tới 32 dịng audio, 16 dịng video, 16 dịng data; tất cả đều cĩ chung gốc thời gian. PS nhạy với lỗi và được dùng trong ghi hình đa phương tiện và phân phối nội bộ, trong các ứng dụng cĩ sai số truyền cĩ thể bỏ qua được.
3.17. Tuy nhiên, PS khơng phải là một bộ con của TS, do TS khơng chứa tẩt cả thơng tin bán ảnh chương trình. Khi trích PS từ TS phải thu được vài thơng tin trên thì các gĩi PES cĩ nguồn gốc từ một hay nhiều dịng sơ cấp ES dùng chung gốc thời gian hay gớc thời gian khác nhau như dịng audio,
PS cĩ clock chuẩn khác nhau cũng cĩ thể được ghép hợp thành một TS qua sự chuyển đổi trong gĩi PES. Các gĩi TS cĩ chiều dài cố định 188 byte và nội dung data của chúng như mơ tả ở hình 3.18. Chúng mang thơng tin định thời, thơng tin đồng bộ và cơ chế sửa jitter để bảo đảm truyền tải khoảng cách xa tin cậy được. Hơn nữa, kích cỡ gĩi data cố định cho phép chuyển đổi TS thành các tế bào mạng ATM (asynchronous tranfer mode). Dịng này cĩ sức đề kháng với lỗi nên được chỉ định cho các ứng dụng cĩ sai số khơng thể bỏ qua được.
Gĩi dài 188 byte
4 byte
Phần payload data thực tế (dài 184 byte)
Từ đồng
bộ 47H Các bit chỉ báo sai số truyền; chỉ báo bắt đầu gĩi;ưu tiên truyền tải; nhận dạng gĩi; điều khiển xĩa trộn v.v.
H 3.18:Cấu trúc gĩi dịng truyền tải TS Header gĩi
Chuỗi audio#n-1 Chuỗi audeo #n Chuỗi audio#n+1 ... ... V A A D V V A V A V A V A PS # 1 PES - Video Gĩi truyền tải video ES- Audio
Gĩi truyền tải audio PES - audio Dịng TS PS # 2 PS # 3 188 Byte V : video A : audio D : data
Gĩi PES
Mơ hình hệ thống ghép kênh chỉ ra trong hình 3.20. Một dịng chương trình là kết quả ghép kênh một vài dịng cơ sở đĩng gĩi sử dụng cùng một hệ thống xung nhịp thời gian. Chương trình cĩ thể là một dịng video cĩ kèm audio hoặc một chương trình nhiều kênh audio.
Video PES
Program Stream (PS) Audio PES
Hình 3.20: Ghép kênh dịng chương trình
Dịng video cơ sở được chia thành các đơn vị truy cập (AU – Access Units). Mỗi AU chứa dữ liệu đã được nén của một ảnh. Các anh này phân biệt bởi ảnh I, P hoặc B. Mỗi video AU là một gĩi chương trình (Program Stream Packet), các gĩi này thay đổi về kích thước. Ví dụ gĩi ảnh I lớn hơn nhiều gĩi ảnh B. tuy nhiên đối với các đơn vị truy cập audio số (DAA – Digital Audio Access) thường cĩ cùng kích thước và vài DAA tạo thành một gĩi dịng chương trình. PES Header Audio Hình 3.21: Dịng chương trình. Program Stream MUX
nhân sau:
Dịng chương trình bao gồm các gĩi tương đối dài nối tiếp nhau và độ dài
này lại luơn thay đổi. Mỗi gĩi bắt đầu bằng một tiêu đề (header). Mỗi lỗi xảy ra trong phần tiêu đề cĩ thể làm mất thơng tin của tồn gĩi. Vì các gĩi của chương trình cĩ thể chứa vài chục Kbyte số liệu nên sự mất mát thơng tin của một gĩi cĩ thể làm mất hoặc gián đoạn cả một khung ảnh.
Độ dài gĩi khơng cố định khiến cho bộ giải mã khơng dự đốn được khi nào
gĩi chấm dứt và khi nào gĩi mới bắt đầu. Thay vào đĩ, bộ giải mã đọc và dịch lại bộ thơng tin về độ dài gĩi chứa trong mỗi tiêu đề, nếu thơng tin về độ dài gĩi này bị lỗi, bộ giải mã sẽ mất đồng bộ và như vậy sẽ làm mất thơng tin ít nhất là một gĩi.
Vì mơi trường truyền dẫn phát sĩng mà chúng ta quan tâm luơn cĩ tạp nhiễu và sai nhầm, do đĩ khơng thể dùng dịng chương trình được mà phải dùng dịng truyền tải.