4. 3/ Dũng chương trỡnh(PS).
4.4 Dũng truyền tải (TS).
Ghộp kờnh dũng truyền tải được dựng trong cỏc ứng dụng đa chương trỡnh, như truyền hỡnh đa kờnh, nghĩa là cựng một lỳc truyền được nhiều chương trỡnh độc lập. Cỏc gúi PES được phõn nhỏ thành cỏc gúi truyền tải TS ( Transport Stream) cú độ dài khụng đổi bằng 188 bytes. Cỏc gúi TS này cũng được mở đầu bằng một TS header. Cỏc gúi TS được ghộp nối tiếp nhau tạo thành dũng truyền tải. Việc sử dụng cỏc gúi ngắn, cú chiều dài cố định làm cho dũng truyền tải cú khả năng chống lỗi cao hơn nhiều so với dũng chương trỡnh. Ngoài ra cỏc gúi 188 bytes cũng dễ dàng được phũng chống lỗi bằng cỏc phương phỏp tiờu biểu như mó húa Reed Solomon. Dũng truyền tải MPEG-2 là sự lựa chọn tốt nhất cho truyền hỡnh số thụng thường (thụng qua đài truyền hỡnh mặt đất) cũng như truyền hỡnh cỏp theo cụng nghệ số.
4.4.1 / Cấu trỳc dũng truyền tải.
Cấu trỳc của gúi TS bao gồm :
• Phần header (tiờu đề) : 4 Byte
• Phần Adaptation Field (trường thớch nghi) hoặc phần tải tin Payload hoặc cả hai phần đú.
Cỏc gúi truyền tải TS, tạo ra từ cỏc dũng gúi sơ cấp, được ghộp kờnh tạo ra dũng truyền tải theo sơ đồ sau:
Ghộp kờnh TS.
Hỡnh 4.3 : Cấu trỳc gúi TS.
Trong dũng truyền tài, cỏc gúi PES từ cỏc dũng gúi sơ cấp khỏc nhau được phõn nhỏ và được gỏn vào phần payload của cỏc gúi TS. Quy trỡnh này phải thỏa món hai diều kiện :
peckitized video stream HVHVHVHV HAHAHAHA HSIHSIHSIHSI M ul tip le xe r HVHAHSIHV TS
peckitized audio stream
peckitized serviceo information stream
• Byte đầu tiờn của mỗi gúi PES phải trở thành byte đầu tiờn của phần payload gúi TS.
• Bất kỳ gúi TS nào cũng chỉ mang số liệu lấy từ cựng một gúi PES.
Mỗi gúi PES khụng thể phõn chia số liệu của nú một cỏch chớnh xỏc vào một số nguyờn gúi TS. Thường gặp trường hợp khụng đủ số liệu để lấp đầy phần payload của TS cuối cựng. Để thỏa món hai điều kiện trờn, phần adaptation field với độ dài thớch hợp đó được cho thờm vào. Cú thể giảm độ dài phần adaptation field này bằng cỏch lựa chọn chiều dài gúi PES hợp lý. Gúi PES cũng thường được lựa chọn đủ dài để đa số cỏc gúi TS được lấp đầy bởi số liệu cú ớch lấy từ cỏc gúi PES.
Tất cả cỏc dũng gúi sơ cấp PES ghộp kờnh chung với nhau tạo thành một hay nhiều chương trỡnh sẽ được chuyển thành cỏc gúi TS theo cựng cỏch thức nờu trờn. Cỏc gúi TS sẽ được sắp xếp tuần tự tạo ra dũng truyền tải. Cỏc gúi TS chứa thụng tin dịch vụ (Service information) cũng như cỏc gúi TS rỗng (null) được sử dụng thờm để lấp đầy dung lượng của kờnh truyền. Thứ tự cỏc gúi TS cú thể sắp xếp tuỳ ý, miễn sao đảm bảo được điều kiện cỏc gúi TS của cựng một dũng sơ cấp phải được truyền theo thứ tự thời gian.
Phần tiờu đề gúi TS (TS header).
Hỡnh 4.4 : Cấu trỳc header gúi TS.
sync_byte
(0x47) 13 bit PID or Adaptation headerpacket payload
1 bit: transport_priority1 bit: payload_unit_start_indicator 1 bit: payload_unit_start_indicator 1 bit: transport_packet_error_indicator 4 bit: continuity_counter 2 bit: adaptation_field_control 2 bit: transport_scrambling_control
Phần TS header dài 4 byte bao gồm cỏc trường sau (sắp xếp theo thứ tự):
• Sync - byte (8 bit): mang giỏ trị khụng đổi bằng 0x47 dựng để đồng bộ cỏc gúi TS. Giỏ trị 0x47 khụng phải là giỏ trị duy nhất trong gúi TS và cú thể xuất hiện trong cỏc field của cỏc gúi TS. Tuy nhiờn, hiện tượng sync - byte lặp đi lặp lại mỗi 188 Kbyte cựng với giỏ trị 0x47 của nú sẽ tạo cơ sở để nhận dạng chỗ bắt đầu một gúi TS mới.
• Transport - error - indicator (1 bit) : Bit này dựng để bỏo hiệu cú lỗi xảy ra trờn đường truyền (từ khõu điều chế đến khõu giải điều chế, phõn kờnh). Giỏ trị 1 chỉ thị rằng đang cú lỗi khụng thể sửa được trong gúi TS hiện hành, vỡ vậy khụngnờn sử dụng phần payload của gúi TS này.
• Payload - unit - start - indicator (1 bit): bit này được chỉnh định bằng một bỏo cho ta biết byte đầu tiờn của phần payload chớnh là byte đầu tiờn của gúi PES mới (đối với số liệu video, audio) hay là phần đầu của một bảng (đối với thụng tin đặc tả chương trỡnh PSI).
• Transport - priority (1 bit): giỏ trị 1 chỉ thị gúi TS này cú quyền ưu tiờn hơn cỏc gúi khỏc. Nếu hệ thống truyền hỡnh số khụng hỗ trợ việc phõn phối tớn hiệu cú ưu tiờn thỡ bit này sẽ được bỏ qua ở phớa thu (phớa giải mó).
• PID hay Packet Identification (13 bit): đõy là thụng tin để nhận dạng gúi TS thuộc một dũng gúi sơ cấp PES hay thuộc về một PSI(Program Specific Infomation) cụ thể nào đú. Trong 213 giỏ trị cú thể cú, 17 giỏ trị được dành riờng cho cỏc mục đớch đặc biệt. Cũn lại 8175 giỏ trị được dựng để gỏn cho cỏc dũng gúi sơ cấp PES hay PSI khỏc nhau. Như vậy, cú thể ghộp tối đa được đến hơn 8000 dũng gúi sơ cấp vào một dũng truyền tải. Một số PID đặc biệt như sau :
− Giỏ trị 0x0010 đến 0x1FFE cú thể được gỏn cho cỏc thụng tin đặc tả chương trỡnh PSI.
− Giỏ trị 0x1FFF được dành riờng cho cỏc gúi rỗng.
• Transport-Scrambling-Control (2 bit): chỉ thị chế độ xỏo trộn số liệu trong phần payload. Đối với hệ thống truyền hỡnh số, transport - scrambling - control được định nghĩa như sau :
Transport-
Scrambling- Control Nghĩa
00 Phần payload khụng bị xỏo trộn
01 Phần payload khụng bị xỏo trộn, nhưng trạng thỏi này cú thể sử dụng như là flag (cờ hiệu) đối với cỏc
ứng dụng riờng được định nghĩa thờm bởi cỏc nhà cung cấp dịch vụ
10 Phần payload bị xỏo trộn với khúa "chẵn" 11 Phần payload bị xỏo trộn với khúa "lẻ"
Bảng 4.1 : Bit điều khiển xỏo trộn luồng truyền tải
• Adaptation - field - control (2 bit) :Chỉ thị cho biết trường cú xuất hiện hay khụng và nếu cú thỡ trường adaptation field này cú đi kốm với payload hay khụng.
Adaptation - field -
control Nghĩa
00 Chỉ cú tải tin payload
10 Chỉ cú adaptation field
11 Cú cả payload và adaptation field
• Continuity - count - field (4 bit) : Giỏ trị này sẽ tăng lờn 1 theo cỏc gúi TS kế tiếp nhau thuộc về cựng một dũng gúi sơ cấp (cựng PID). Điều này cho phộp phớa giải mó sắp xếp lại cỏc gúi TS đỳng thứ tự, cũng như phỏt hiện cỏc gúi TS bị mất để khắc phục.
Phần Adaptation Field.
Sự hiện diện của Adaptation Field được bỏo hiệu bởi thụng tin về Adaptation - Field - Control trong header. Trường Adaptation Field bao gồm cỏc thụng tin được sử dụng cho cỏc chức năng giải mó bậc cao hơn, sử dụng cỏc flag (cờ hiệu) để chỉ thị sự hiện diện của cỏc trường mở rộng đặc biệt ở phớa sau.
Hỡnh 4.5 : Cấu trỳc trường Adaptation Field gúi TS . Trường Adaptation Field cú độ dài thay đổi gồm cỏc thụng tin sau đõy :
• Adaptation - filed- length (1 Byte) : chỉ thị số lượng byte theo sau trong trường Adaptation. trường adaptation filed cú thể được sử dụng để chứa cỏc byte độn (stuffing byte) mang giỏ trị 0xFF và khụng được phiờn dịch tại phớa giải mó. Nếu cú cỏc byte chốn thờm, trường Adaptation-Filed-Length cũng phải tớnh cả cỏc byte đú.
Adaptation_field_length Discontinuity_indicator Random_access_indicator Elementary_stream_priority_indicator PCR_flag OPCR_flag Splicing_point_flag Transport_private_data_flag adaptation_field_extension_flag Flagged adaptation header fields
Giỏ trị Adaptation-Filed-Length lỳc đú sẽ được phớa giải mó sử dụng để nhảy bỏ qua trường Adaptation Field và nhắm thẳng đến trường payload trong gúi.
• Discontinuity - indicator (1 bit): giỏ trị 1 chỉ thị sự bất liờn tục của chuẩn đồng hồ (clock reference) hoặc của bộ đếm liờn tục hoặc của cả hai.
• Random - access - indicator (1 bit) : Giỏ trị 1 chỉ thị gúi PES kế tiếp là đầu một chuỗi video hay đầu một frame audio
• Elementary - stream - priority - indicator (1 bit):Giỏ trị 1 chỉ thị độ ưu tiờn cao hơn.
• PCR - flag (1 bit) :Giỏ trị 1 chỉ thị sự hiện diện của "chuẩn đồng hồ chương trỡnh" PCR. PCR được dựng để đồng bộ húa quỏ trỡnh giải mó. Trong một số trường hợp, thụng tin này cú thể được sửa đổi trong quỏ trỡnh truyền, PCR phải được truyền đi tối thiểu 1 lần mỗi 100ms.
• OPCR - flag (1 bit): Giỏ trị 1 chỉ thị sự hiện diện của một PCR gốc. Thụng tin này khụng bị sửa đổi trong quỏ trỡnh truyền và cú thể được dựng để thu hoặc phỏt lại cỏc chương trỡnh đơn. Phớa thu khụng cần dựng OPCR trong quỏ trỡnh giải mó.
• Splicing - Point - flag (1 bit) : Chỉ thị sự hiện diện của splice - countdown (số đế ngược đến điểm rỏp nối).
• Transport-private-data-flag (1 bit) :Chỉ thị sự hiện diện của cỏc byte private data (số liệu riờng).
• Adaptation-field-extension-flag (1 bit) :Chỉ thị sự hiện diện của trường mở rộng trường thớch nghi.
• Program-clock-reference (PCR) (42 bit) : Chuẩn đồng hồ chương trỡnh.
• Original-program-clock-reference (OPCR) (42 bit) : Chuẩn đồng hồ chương trỡnh gốc được sử dụng để trớch một chương trỡnh đơn ra khỏi dũng truyền tải đa chương trỡnh.
• Splice-countdown (8 bit) :Thụng bỏo số gúi TS cũn lại của một dũng gúi sơ cấp (cựng PID) cho đến khi gặp điểm rỏp nối. Điểm rỏp nối là điểm cuối một frame audio hay một ảnh video.
• Transport-length (8 bit) :Thụng bỏo số lượng byte số liệu liờn tiếp liền theo sau
• Private-data-bytes : Số liệu riờng
• Adaptation-field-extension-length (8 bit): Chỉ thị số byte của trường mở rộng trường thớch nghi.
• Stufing-bytes : Cỏc byte độn cú giỏ trị 0xFF được chốn vào tại phớa mó húa. Cỏc byte này sẽ được bỏ qua khụng xột đến ở phớa giải mó.
4.4.2 / Thụng tin đặc tả chương trỡnh (PSI).
Trong một dũng truyền tải, mỗi gúi TS được liờn kết với một giỏ trị PID chỉ rừ trường payload của gúi TS này thuộc về dũng sơ cấp nào. Cú thể cú nhiều dũng sơ cấp khỏc nhau được tổ hợp lại thành nhiều chương trỡnh khỏc nhau. Để bộ giải mó biết được dũng sơ cấp nào thuộc về chương trỡnh nào, cần phải truyền thờm trong dũng truyền tải cỏc thụng tin đặc tả chương trỡnh (PSI = Program Specific Information) nhằm xỏc định rừ mỗi liờn hệ giữa cỏc chương trỡnh với cỏc dũng sơ cấp.
Thụng tin đặc tả chương trỡnh PSI bao gồm 4 loại bảng sau :
• Bảng bản đồ chương trỡnh (PMT = Programme Map Table)
• Bảng kết hợp chương trỡnh (PAT = Programme Association Table)
• Bảng thụng tin mạng (NIT = Network Information Table)
• Bảng truy cập cú điều kiện (CAT = Conditional Access Table)
Cần lưu ý rằng cỏc bảng này cú thể được truyền đi như là payload của một hay nhiều gúi TS trong dũng truyền tải. Đặc tớnh của cỏc thụng tin đặc tả chương trỡnh PSI này được túm tắt trong bảng sau:
Loại PSI Loại PSI Giỏ trị PID (13 bit) Table-ID (8 bit) Chức năng
PAT 0x0000 0x00 Gỏn số chương trỡnh và PID
của PMT NIT được gỏn trong
PAT
0x40->0xFE Chỉ định cỏc thụng số của mạng vật lý
PMT được gỏn trong PAT
0x02 Chỉ định cỏc giỏ trị PID cho cỏc thành trường của chương trỡnh
(cỏc dũng sơ cấp)
CAT 0x0001 0x01 Chứa thụng tin và số liệu dựng
để xỏo trộn (scrambling) Bảng 4.3 : Bảng thụng tin đặc tả chương trỡnh.
Để thuận tiện cũng như để giới hạn độ dài, một số PSI cú thể được truyền đi theo từng phần (section). Nếu gúi TS cú chứa phần đầu của bất kỳ section nào thỡ trường payload được mở đầu bằng trường con trỏ (pointer-field) chỉ rừ vị trớ của section mới đú .
Bảng bản đồ chương trỡnh (PMT).
Mỗi chương trỡnh trờn dũng truyền tải đều cú 1 PMT tương ứng. Bảng này mụ tả chi tiết về chương trỡnh và cỏc dũng sơ cấp tạo nờn chương trỡnh đú. Cú thể ghi thờm cỏc descriptor (bộ mụ tả) vào PMT. Bộ mụ tả mang cỏc thụng tin chi tiết về chương trỡnh cũng như về cỏc dũng sơ cấp thành phần như : cỏc thụng số mó húa video, cỏc thụng số mó húa audio, nhận dạng ngụn ngữ, thụng tin về dịch chuyển hỡnh ảnh sang trỏi,phải, trờn,dưới và quột (pan & scan), chi tiết về truy cập cú điều kiện, thụng tin về bản quyền.
Ngoài cỏc bộ mụ tả đó được quy định sẵn bởi MPEG-2, cỏc đài truyền hỡnh hay người sử dụng cú thể định nghĩa thờm cỏc descriptor nếu cần.
Bảng kết hợp chương trỡnh (PAT) .
Danh sỏch tất cả cỏc chương trỡnh chứa trong dũng truyền tải sẽ được ghi trờn PAT. Dễ dàng tỡm thấy bảng này vỡ nú cú giỏ trị PID = 0. Mỗi chương trỡnh được liệt kờ cựng với giỏ trị PID của gúi TS cú chứa PMT của chương trỡnh đú.Một PMT cũng cú thể chứa chi tiết của nhiều chương trỡnh, thay vỡ chỉ một chương trỡnh, khi cỏc chi tiết của cỏc chương trỡnh này đủ ngắn.
Bảng thụng tin mạng (NIT) .
Trong PAT, chương trỡnh số 0 được dành riờng để chỉ đến NIT. bảng này là tuỳ chọn (optional) và nội dung của bảng cũngmang tớnh riờng tư (nghĩa là được định nghĩa bởi đài truyền hỡnh hay người sử dụng, chứ khụng phải bởi MPEG-2). Nếu hiện diện, NIT thường cung cấp cỏc thụng tin về mạng vật lý dựng để truyền dũng truyền tải như : tần số kờnh, chi tiết về bộ phỏt đỏp vệ tinh, đặc điểm điều chế.
Bảng truy cập cú điều kiện (CAT) .
Nếu cú dũng sơ cấp nào trong dũng truyền tải được xỏo trộn, thỡ CAT phải hiện diện để cung cấp thụng tin chi tiết về hệ thống xỏo trộn được sử dụng và cung cấp giỏ trị của PID của gúi TS chứa thụng tin về quản lý việc truy cập cú điều kiện. Định dạng của loại thụng tin này khụng được quy định bởi MPEG-2, mà phụ thuộc vào hệ thống xỏo trộn được sử dụng.