- Với mụ ờt mảng hỡnh lớn (tần số thấp) thỡ quan trọng hơn những hỡnh ch
4.4.1 Hờ ờ thống truyền tớn hiờ ờu MPEG 2
Hờ ờ thống MPEG - 2 sử dụng cấu trỳc dữ liờ ờu dạng gúi như dữ liờ ờu của cỏc mạng truyền thụng. Cỏc gúi dữ liờ ờu luụn luụn bao gồm phần đầu đề (Header) và phần tải (Payload).
Phần Header chứa thụng tin cần thiết để xử lý dữ liờ ờu ở phần Payload (thụng tin phõn loại ảnh trong phần Header gúi ảnh).
Giả định dạng nguồn Phân kênh dòng ch ơng trình Phân kênh dòng truyền tải Bộ mở gói Giải mã hóa nén Lớ p nén (compress layer) Lớ p hệ thống (system layer) Ghép kênh tạo dòng truyền tải Ghép kênh tạo dòng ch ơng trình Bộ đóng gói Mã hóa nén Định dạng nguồn
AUDIO, VIDEO, DATA
Hỡnh 4.10 Mụ tả kớch thước Payload.
Trong tiờu chuẩn MPEG - 2, dũng bit tại đầu ra bụ ờ mó hoỏ Video/Audio được gọi là dũng sơ cấp ES và là mụ ờt khung Audio trong dũng Audio cơ bản. Cỏc dũng ES được đúng gúi trở thành: “Packetized Elementary Stream”, gọi là cỏc gúi PES. Cũng như mọi dạng thụng tin khỏc, PES bao gồm phần Header và phần Payload. Phần Payload của PES cú đụ ờ dài thay đổi. Cỏc gúi PES sau đú được chia ra thành cỏc gúi nhỏ hơn cú đụ ờ dài cố định gọi là gúi truyền tải TSP (Transport Stream Packet).
Mỗi loại gúi cấu trỳc nờn mụ ờt dạng dũng dữ liờ ờu sử dụng cho những ứng dụng khỏc nhau. Cỏc gúi PES cấu thành dũng chương trỡnh (Program Stream). Nếu chỳng được chia nhỏ thành cỏc gúi TSP (Transport Stream Packet) thỡ tạo thành dũng truyền tải (Transport Stream). ở phớa phỏt hiờ ờn đúng gúi và ghộp kờnh, cũn bờn thu sẽ mở gúi và giải mó.
Hỡnh 4.11 Hờ ờ thống truyền tải MPEG -2.
Lớp hờ ờ thống (System layer) là phần mở rụ ờng của MPEG -2 so với MPEG -1. MPEG -1 chỉ quy định quỏ trỡnh nộn, giải nộn và đồng bụ ờ cho tớn hiờ ờu video, audio trong lớp nộn. Lớp này mụ tả cỳ phỏp và cỏc dũng video và audio trong lớp nộn. Lớp này mụ tả cỳ phỏp cỏc dũng video và audio mó hoỏ. Mỗi dũng này, mụ ờt cỏch đụ ờc lõ ờp nhau, cấu thành cỏc dũng cơ bản (Elementary Stream - ES).
Dữ liệu phần Payload Gói có dung l ợ ng Max là 8 Kbyte
Số byte SC SI PL BS 3 2 2 1 SC SI Bắt đầu mã Xác định dòng Độ dài gói Dung l ợ ng bộ đệm Mục đích PL BS 8 byte header
MPEG -2 trong lớp tăng cường của mỡnh là System Layer, xỏc định cỳ phỏp kết nối cỏc dũng video, audio riờng lẻ thành cỏc dũng đơn cho lưu trữ (dũng chương trỡnh - Program Stream) hoă ờc truyền dẫn (dũng truyền tải - Transport Stream) cũng như cỏc thụng tin cần thiết cho phõn kờnh và đồng bụ ờ tại bờn thu. Cuối lớp hờ ờ thống (System Layer), cỏc thụng tin đồng hồ tham chiếu (System Clock Reference - SCR) và tem thời gian trỡnh diễn (Presentation Time Stamp) được xen vào dũng bit.
4.4.2. Dòng dữ liờ ờu đúng gúi, dòng chương trỡnh và dòng truyền tải. 4.4.2.1. Dòng dữ liờ ờu đúng gúi (Packetized Elementary Stream - PES).
Dũng Video, Audio cơ bản qua bụ ờ đúng gúi sẽ được phõn tỏch thành cỏc gúi PES với kớch cỡ bất kỳ. Nụ ời dung của PES khởi nguyờn từ dữ liờ ờu õm thanh, hỡnh ảnh MPEG - 2 gốc.
Cấu trỳc PES trong tiờu chuẩn MPEG - 2 như sau:
Hỡnh 4.12 Cấu trúc gúi PES.
Sau khi được đúng gúi, cỏc dũng Video, Audio cơ bản (Elementary Stream) trở thành cỏc dũng được đúng gúi PES (Packetized Elementary Stream).
4.4.2.2. Dòng chương trỡnh (Program Stream - PS) và dòng truyền tải (Transport Stream - TS).
Dòng #1trình ch ơng Dòng truyền tải #1 Đóng gói Đóng gói Đóng gói Đóng gói Đóng gói Video Audio Mã hóa và nén Mã hóa và nén Audio Dữ liệu Video Mã hóa và nén Định dạng Mã hóa và nén Audio PES Video PES G hé p kê nh #n #2 G hé p kê nh Audio PES G hé p kê nh Data PES #2 Video PES G hé p kê nh T S
Thụng thường, cú hai phương thức cung cấp thụng tin video tới người sử dụng. Từ mỏy phỏt VCR hoă ờc từ mạng truyền hỡnh quảng bỏ thụng qua cỏp, vờ ờ tinh hay truyền thụng mă ờt đất. MPEG - 2 định nghĩa hai cụng cụ cho hai phương thức truyền tớn hiờ ờu này là: Dũng chương trỡnh cho lưu trữ dữ liờ ờu trờn ổ cứng hay đĩa CD-ROM và dũng truyền tải (Transport Stream) cho mạng cung cấp tớn hiờ ờu video thời gian thực.
Hỡnh 4.13 Định dạng dòng chương trỡnh, dòng truyền tải từ dòng đúng gúi PES.
* Dòng chương trỡnh:
Dũng chương trỡnh bao gồm cỏc gúi PES cú đụ ờ dài thay đổi. Dũng chương trỡnh được cấu thành từ sự ghộp nối cỏc dũng video và audio đúng gúi (PES), được thiết kế để truyền trờn cỏc kờnh tương đối ớt bị nhiễu (vớ dụ trong cỏc ứng dụng CD - ROM) bởi vỡ dũng chương trỡnh cú đụ ờ dài gúi thay đổi làm giảm tớnh chống nhiễu và bất cứ sự thất thoỏt, cấu trỳc dữ liờ ờu nào cũng gõy ra những tỏc đụ ờng vụ cựng xấu tới chất lượng hỡnh ảnh và õm thanh.
* Dòng truyền tải:
truyềntải TScủa gói Phần deader 2 2 4 1 1 1 13
Gói có độ dài 188 byte
Từ đồng bộ 47H
Số bít 4 byte
Cờ báo lỗi truyền dẫn (Error indicator) Bắt đầu gói PES (Packet start indicator) Chỉ định u tiên truyền dẫn Chỉ mục gói PES (Packet indentifier) Điều khiển trộn (Scramb control) Điều khiển tr ờng thích nghi (Adaptation field control) Continuity indicator
Phần header thích nghi có độ dài thay đổi Số liệu truyền tải
Mục đích 184 byte
Nếu chia cỏc gúi PES cú đụ ờ dài khỏc nhau thành cỏc gúi TS cú đụ ờ dài khụng đổi (Mỗi gúi TS được bắt đầu bằng TS Header) và truyền cỏc gúi này đi, ta sẽ cú dũng truyền tải TS.
Hỡnh 4.14 Cấu trúc gúi truyền tải (Tranport stream packet - TS) trong tiờu chuẩn MPEG – 2.
Cỏc gúi TS cú đụ ờ dài khụng đổi là 188 Byte, trong đú chứa thụng tin định thời, đồng bụ ờ cũng như cụng cụ chớnh xỏc đụ ờ Jitter để đảm bảo truyền trờn cỏc truyền nhiễu như: Kờnh truyền hỡnh thụng thường (thụng qua trạm mă ờt đất) cũng như cỏc kờnh truyền hỡnh cỏp.
Mụ ờt trong những trường quan trọng nhất trong phần Header gúi TS là PID (Packet Identifie) và PCR (Presentation Clock Pefference). Tất cả cỏc gúi truyền tải đều cú số PID, sử dụng để xỏc định cỏc gúi truyền tải mang dữ liờ ờu của cựng mụ ờt dũng sơ cấp, đồng thời cũng định dạng loại dữ liờ ờu được truyền tải trong phần Payload. Mụ ờt số giỏ trị PID cú ý nghĩa đă ờc biờ ờt trong MPEG - 2.
Giỏ trị PID Mụ tả
0x0000 Bảng hiờ ờp hụ ời chương trỡnh
0x0000 Bảng truy cõ ờp cú điều kiờ ờn
Chuỗi Video #n
Chuỗi Video #n
Chuỗi Video #n+1
Chuỗi Video #n+1 Gói PES (độ dài thay đổi, lớ n hơn 64Kbit)
Gói PES (độ dài thay đổi, lớ n hơn 64Kbit) Chuỗi Video #n-1 Chuỗi Video #n-1 188 byte/gói Dòng sơ cấp Video Dòng sơ cấpVideo đã đóng gói Các gói truyền tải Video Dòng sơ cấp Audio 188 byte/gói 188 byte Các gói truyền tải Audio Dòng sơ cấp Audio đã đóng gói Audio Video Video Audio Video Audio Dòng ch ơng trình #3 Video Dữ liệu Audio 2 Audio 1 Video Dòng ch ơng trình #1 Dòng ch ơng trình #2
0x0010á 0x1FFE Dành cho dong PES, bảng MAP, bảng mạng
0x1FFF Gúi rỗng
Bảng 4.5 Cỏc giỏ trị của số PID.
Cỏc gúi truyền tải cú PID = 0 mang dữ liờ ờu của bảng hiờ ờp hụ ời chương trỡnh (Program Association Tabe).
Bảng này thuụ ờc phần thụng tin đă ờc tả chương trỡnh PSI (Program Specific Information) - sẽ đề cõ ờp chi tiết trong phần sau.
Cỏc gúi TS cú số PID = 0x10, trong phần payload mang dữ liờ ờu audio, video của cỏc dũng sơ cấp.
Tốc đụ ờ truyền tải luụn luụn khụng đổi nờn cỏc gúi rỗng được thờm vào để duy trỡ tốc đụ ờ bit ổn định cho dự tốc đụ ờ cỏc dũng sơ cấp là thay đổi. Trường PCR chứa thụng tin thời gian sử dụng cho đồng bộ đồng hồ 27 MHz trong bụ ờ mó húa và giải mó.
Mụ ờt chương trỡnh bao gồm mụ ờt hay nhiều dũng sơ cấp với cựng thụng tin tham chiếu định thỡ. Nghĩa là mụ ờt bụ ờ PCR cung cấp thụng tin định thỡ cho tất cả cỏc loại số liờ ờu: video, audio, được suy ra từ xung đồng bụ ờ chủ. Hỡnh vẽ dưới đõy mụ tả quỏ trỡnh ghộp kờnh Audio, video tạo thành dũng truyền tải.
Hỡnh 4.15 Định dạng truyền tải MPEG – 2. 4.4.3. Dòng truyền tải MPEG – 2.
Dũng truyền tải MPEG - 2 với đụ ờ dài cỏc gúi TS (Transport Stream Packet) khụng đổi cú mụ ờt số ưu điểm nổi bõ ờt sau:
* Cấp phỏt dung lượng đụ ờng:
Cỏc gúi TS với đụ ờ dài cố định tạo khả năng linh hoạt trong viờ ờc cấp phỏt dung lượng kờnh giữa cỏc số liờ ờu video, audio cũng như cỏc số liờ ờu phụ.
Mỗi gúi TS được nhõ ờn dạng với số PID thuụ ờc TS header. Dung lượng toàn bụ ờ của kờnh cũng cú thể được cấp phỏt lại khi phõn phối số liờ ờu. Khả năng này cú thể được ứng dụng để phõn phối cỏc khúa mó trong từng giõy đến người xem trong cỏc chương trỡnh truyền hỡnh cú thu tiền.
* Khả năng co giãn:
Mụ ờt kờnh cú dải thụng tin rụ ờng hơn cú thể khai thỏc tối đa bằng cỏch sử dụng nhiều dũng sơ cấp ES tại đầu vào bụ ờ ghộp kờnh. Tớnh chất này rất cú giỏ trị khi phõn phối trờn mạng cũng như cung cấp khả năng liờn võ ờn hành.
Cấu trỳc dũng truyền tải cho phộp mở rụ ờng khả năng phục vụ cỏc dịch vụ trong tương lai. Cỏc dũng bit sơ cấp mới cú thể được ghộp thờm vào dũng truyền tải mà khụng cần sửa đổi cấu tạo phần cứng phớa phỏt, chỉ cần gắn thờm cỏc PID mới, khả năng tương hợp ngược vẫn đảm bảo. Cú nghĩa bụ ờ giải mó hờ ờ thống hiờ ờn nay vẫn giải mó được dũng truyền tải tương lai nhưng bỏ qua cỏc gúi tương ứng cỏc PID mới . Khả năng này được ứng dụng để đưa vào “Cỏc dạng thức 1000 dũng quột liờn tục “ hay “3D - HDTV ” bằng cỏch gửi thờm số liờ ờu theo tớn hiờ ờu cơ bản.
* Khả năng chống lụ̃i và đồng bụ ờ:
Cỏc gúi TS cú đụ ờ dài khụng đổi tạo nền tảng cho viờ ờc kiểm soỏt lỗi gõy ra bởi đường truyền và viờ ờc khụi phục lại đồng bụ ờ giữa cỏc dũng bit sơ cấp video, audio đang ghộp kờnh chung (dựa vào thụng tin trong phần header).
4.4.3.1. Tớnh linh hoạt của dòng truyền tải.
Dũng truyền tải MPEG - 2 rất linh hoạt, thể hiờ ờn dưới hai khớa cạnh sau:
* Cỏc chương trỡnh được định nghĩa như bất kỳ kết hợp nào của cỏc dũng bit sơ cấp. Cỏc dũng bit sơ cấp cú thể xuất hiờ ờn trong mụ ờt hay nhiều chương trỡnh khỏc nhau. Hai dũng bit video cú thể cựng kết hợp với mụ ờt dũng audio để tạo hai chương trỡnh khỏc nhau. Cỏc chương trỡnh cú thể được sửa đổi phự hợp với mụ ờt số yờu cầu đă ờc biờ ờt (cựng mụ ờt chương trỡnh truyền hỡnh như phần audio được thay đổi theo từng vựng ngụn ngữ khỏc nhau.
* Nhiều chương trỡnh khỏc nhau cú thể ghộp kờnh trong cựng mụ ờt hờ ờ thống truyền tải, tại phớa thu (phớa giải mó) chỳng sẽ được tỏch ra dễ dàng.
4.4.3.2. Khả năng liờn võ ờn hành của dòng truyền tải.
Tại mức truyền tải, khả năng liờn võ ờn hành của dũng bit truyền hỡnh là mụ ờt đă ờc tớnh quan trọng của hờ ờ thống truyền hỡnh số, hai lĩnh vực liờn võ ờn hành cần được quan tõm là: Dũng truyền tải MPEG - 2 cú thể được truyền trờn tất cả cỏc hờ ờ thống thụng tin và hờ ờ thống truyền tải MPEG - 2, cũng cú thể truyền cỏc dũng bit đó tạo ra bởi cỏc thụng tin khỏc.
Mụ ờt cỏch tổng quỏt, khụng cú gỡ ngăn trở viờ ờc truyền cỏc dũng truyền tải MPEG - 2 trờn cỏc hờ ờ thống truyền dẫn khỏc nhau, tuy nhiờn trong mụ ờt số hờ ờ
thống như truyền dẫn cỏp, DBS, ATV ..., dũng truyền tải MPEG - 2 được truyền dễ dàng hơn, thuõ ờn tiờ ờn hơn so với mụ ờt số hờ ờ thống khỏc như cỏc mạng mỏy tớnh sử dụng thủ tục FDDI, IEEE 802 ..., cú thể sử dụng dũng truyền tải MPEG - 2 để truyền nụ ời bụ ờ trong studio cũng như truyền tới cỏc thiết bị, cỏc hờ ờ thống thụng qua mụ ờt số phương phỏp như sau:
* Phương phỏp truyền số liờ ờu nối tiếp SDI (Serial Digital Interface) theo khuyến nghị 656.
* Phương phỏp truyền số liờ ờu đúng gúi nối tiếp SDDI (Serial Digital Data Interconnect).
* Phương phỏp truyền SDH/SONET (Synchronous Digital Hierachy / Syschronous Optical Network).
* Phương phỏp truyền số liờ ờu gúi ATM (Asynchronous Transfer Mode).
Mụ ờt khớa cạnh liờn võ ờn hành khỏc của dũng truyền tải truyền hỡnh là khả năng truyền cỏc dũng bit khụng phải thuụ ờc truyền hỡnh trờn cỏc hờ ờ thống truyền hỡnh số dựa trờn tiờu chuẩn MPEG - 2. Điều này thực hiờ ờn được khi cỏc dũng bit này bao gồm cỏc gúi truyền tải cú khả năng nhõ ờn dạng. Tuy nhiờn ở lớp hờ ờ thống MPEG - 2 cũng cần cú xử lý thờm.
4.4.3.3. Sự phõn loại dòng truyền tải - dòng truyền tải đa chương trỡnh.
Hờ ờ thống MPEG - 2 phõn loại hai dạng dũng truyền tải:
* Dòng truyền tải đơn chương trỡnh (Single Program Transport Stream - SPTS):
Dũng truyền tải này gồm cỏc dũng PES tương ứng với cỏc dũng sơ cấp khỏc nhau (audio, video, dữ liờ ờu) nhưng cú cựng thời gian gốc (thời gian định thời).
* Dòng truyền tải đa chương trỡnh (Multi Program Transport Stream - MPTS):
Theo tiờu chuẩn MPEG - 2, mụ ờt chương trỡnh là sự kết hợp của mụ ờt số dũng sơ cấp cú cựng thời gian gốc (Mụ ờt dũng sơ cấp video kết hợp với hai dũng sơ cấp cú cựng thời gian gốc (Mụ ờt dũng sơ cấp video kết hợp với hai dũng sơ cấp audio và
Program 1
Video 1
Audio 1 Video 2
Program 2
mụ ờt dũng sơ cấp dữ liờ ờu tạo thành mụ ờt chương trỡnh truyền hỡnh với hai ngụn ngữ khỏc nhau, dũng dữ liờ ờu chứa thụng tin bổ trợ.
Cú nghĩa là mụ ờt trạng thỏi thiết lõ ờp PCR cung cấp thụng tin định thời cho cỏc loại dữ liờ ờu trong chương trỡnh. Cỏc thời gian định thời riờng lẻ cho audio hay video được suy ra từ đồng hồ chủ.
Nếu đan xen cỏc gúi TS của hai hay nhiều chương trỡnh khỏc nhau sẽ tạo ra dũng truyền tải đa chương trỡnh (Multi Program Transport Stream), được mụ tả như sau:
Hỡnh 4.16 Dòng truyền tải đa chương trỡnh.
Dũng truyền tải ở đõy được tạo ra do đan xen cỏc gúi TS của hai chương trỡnh. Chương trỡnh 1 gồm hai dũng sơ cấp (mụ ờt video và mụ ờt audio), chương trỡnh 2 chỉ cú dũng sơ cấp video, mỗi chương trỡnh cú đồng hồ tham chiếu 27 Mhz riờng. Tốc đụ ờ dũng truyền tải bao giờ cũng được ổn định cho dự tốc đụ ờ cỏc dũng sơ cấp thay đổi. Cỏc gúi dữ liờ ờu rỗng cú số PID = 1FFF được thờm vào nhằm duy trỡ ổn định tốc đụ ờ bit dũng truyền tải đa chương trỡnh.
4.4.3.4. Thụng tin đă ờc tả chương trỡnh PSL (Program Specific Information).
Như đó đề cõ ờp, mụ ờt dũng truyền tải đa chương trỡnh gồm mụ ờt số cỏc chương trỡnh, mỗi chương trỡnh lại gồm mụ ờt số dũng cơ cấp. Do đú, hờ ờ thống cần theo dừi
tất cả cỏc dũng số liờ ờu khỏc nhau và cỏc PID liờn hệ. Bởi vậy, bờn cạnh dũng thụng tin audio và video, hờ ờ thống truyền tải MPEG - 2 cũng mang thụng tin điều khiển và quản lý. Cỏc thụng tin này được sử dụng để nhúm cỏc dũng audio và video riờng rẽ trong mụ ờt chương trỡnh.
Tất cả cỏc cấu trỳc thụng tin điều khiển và quản lý chương trỡnh được nhúm họp trong “Thụng tin đă ờc tả chương trỡnh - Program Specific Information - PSI”. Về cơ bản, PSI là mụ ờt tõ ờp hợp cỏc bảng kết nối với nhau. Bao gồm:
* Program Association Table (PAT): Bảng liờn kết chương trỡnh * Program Map Table (PMT): Bảng bản đồ chương trỡnh.
* Network Information Table (CAT): Bảng truy xuất cú điều kiện.
Cỏc thụng tin đă ờc tả chương trỡnh PSI bao gồm cỏc loại thụng tin: PAT, PMT, NIT và CAT. Thụng tin bảng liờn kết chương trỡnh PAT là điểm bắt đầu của dũng truyền tải đa chương trỡnh và được tỡm thấy trong cỏc gúi truyền tải cú số PID = 0
Thụng tin PAT bao gồm số thứ tự chương trỡnh và mụ ờt số PID tương ứng với