Что такое program map table pmt

Структура транспортного потока MPEG

Что такое формат MPEG?. В состав чипсета MPEG энкодера в действительности входит аудио-энкодер и видео-энкодер. Видео-энкодер производит поток MPEG видеоданных, аудио-энкодер производит поток MPEG аудио данных. Эти потоки называются «элементарные MPEG потоки» (MPEG Elementary Streams или кратко ES). Оба аудио и видео элементарные (ES) потоки разбиты на пакеты (например, для видео-декодера пакетом может быть кадр изображения). Результирующие потоки называются MPEG-пакетизированные элементарные потоки (MPEG Packetized Elementary Streams или кратко PES), которые, в свою очередь, мультиплексирует входящий в состав энкодера мультиплексер транспортного потока (Transport Stream Multiplexer). Мультиплексер производит транспортный поток (Transport Stream, TS), который содержит аудио и видео PES потоки вместе с данными синхронизации.

Аудио-данные, видео-данные и данные синхронизации на выходе энкодера вместе уже являются «программой». Данные синхронизации определяют скорость передачи данных и необходимы впоследствии для точного декодирования аудио- и видео-данных программы.

Транспортный поток состоит из TS пакетов длиной 188 байт. Каждый из TS пакетов содержит заголовок и полезную нагрузку данных, например, аудио-, видео-данные, телетекст. Заголовок каждого пакета содержит информацию о содержании этого пакета и является важным для демультиплексера TS. Заголовок начинается со слова синхронизации (47 в hex формате), используемого для распознавания начала пакета. Далее следуют два байта, которые содержат некоторые необходимые флаги (flags) и идентификатор пакета (PID).

PID-код содержит важнейшую информацию о пакете и может быть в диапазоне от 0 до 8191 и используется для идентификации содержания пакета. Например, транспортный поток может содержать пакетизированные элементарные видео-потоки (PES) в пакетах с PID 100, аудио-PES в пакетах с PID 101 и данные синхронизации, принадлежащие к этим потокам в пакетах с PID 102. Но для вторых видео-PES данные синхронизации могут быть в пакетах с PID 200. Итак, в одном транспортном потоке может передаваться много элементарных потоков PES. Но как декодер узнает, какие пакеты (PID-коды) принадлежат определенной программе? Именно для этой цели транспортный поток содержит сервисную информацию (Service Information, SI).

Сервисная информация содержится в нескольких специальных таблицах. Эти таблицы передаются как отдельные потоки, подобно видео- и аудио-потокам. Большинство потоков таблиц сервисной информации имеют фиксированный известный ID, так что декодер всегда может найти их. Ниже приведены наиболее важные SI таблицы с их PID – кодами.

Наиболее важными являются PAT и PMT таблицы. Таблица PAT содержит названия всех программ в данном потоке и пакетные идентификаторы (PID-коды) для PMT этих программ (таблиц структуры программ). Если ресивером принимается неизвестный транспортный поток, то он вначале дожидается TS пакетов с PID=0, содержащих таблицу PAT, затем, в свою очередь, PAT таблица сообщает ресиверу коды PID таблицы структуры программ PMT в этом потоке.

Другие таблицы сервисной информации SI дают дополнительную информацию о вещателе, транспортном потоке, программах и о событиях в программах.

Кроме таблиц PAT и РМТ, существует еще одна чрезвычайно важная таблица – таблица условного доступа (Conditional Access Table, CAT), которая передается при PID = 0001, когда одна или более программ уплотненного потока скремблируются (шифруются).

Для мониторинга содержания транспортного потока используются так называемые анализаторы транспортного потока, которые позволяют оператору в процессе настройки мультиплексоров фильтровать ненужные сервисы. Для инжекции в транспортный поток необходимой оператору сервисной информации используются PSI/SI генераторы. Поскольку сервисная информация передается в TS как последовательная серия иерархических таблиц, PSI/SI генераторы называют ещё «карусельными» генераторами.

Если у Вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь по E-mail: или по тел.: (495) 221-81-88. Наши специалисты дадут Вам полную исчерпывающую информацию по любому из интересующих Вас вопросов.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

MPEG Transport Stream

TS — формат медиаконтейнера, который инкапсулирует пакеты элементарных потоков и других данных.

Содержание

Структура потока

В транспортном потоке можно выделить несколько уровней абстракции, иерархическая структура которых напоминает сетевую модель OSI. Например поток, содержащий видео, можно представить следующим образом:

Важные элементы транспортного потока

Пакет

Пакет, базовая единица транспортного потока.

Остальная часть пакета состоит из полезной информации. Пакеты составляют 188 байт в длине, но среда коммуникации может добавить некоторые байты для устранения ошибок пакета. DVB-ASI использует 204 байта и 208 байтов ATSC как транспортный пакет потока. (DVB t=8 и ATSC t=10 то есть дополнительные байты = 2*t). Передача ATSC добавляет 20 байтов Reed-Solomon передовое устранение ошибок, чтобы создать пакет, который является 208 байтов длиной. 188-байтовый размер пакета был первоначально выбран для совместимости с системами ATM.

Каждая таблица или элементарный поток в транспортном потоке идентифицируется по 13-битовому PID. Демультиплексор извлекает элементарные потоки из общего транспортного потока, объединяя их в потоки с одинаковыми PID. В большинстве приложений планируется использовать временно́е мультиплексирование, чтобы решать, как часто конкретный PID будет появляться в транспортном потоке.

Программы

Транспортный поток использует понятие «программа». Каждая программа описана в Program Map Table (PMT), которая имеет уникальный PID, и элементарные потоки, связанные с этой программой и имеющие свои PID-ы, которые перечислены в PMT. Например, транспортный поток, используемый в цифровом телевидении, может состоять из трёх программ и нести в себе три телевизионных канала. Предположим, каждый канал состоит из одного видеопотока и одного или двух аудиопотоков, и любые необходимые метаданные. Приёмник, желающий декодировать один из каналов, использует для декодирования лишь каналы, имеющие PID-ы, которые связаны с интересующей его программой.

Program Specific Information (PSI)

Специальная информация о программах

В спецификации MPEG-2 формат CAT и NIT не регламентирован.

Таблица структуры программ (Program Map Table, PMT) содержит PIDы и основные характеристики элементарных потоков конкретной программы — видео, звука, дополнительных данных. Для каждой программы есть свой PMT с собственным PID. Кроме того, PMT содержит сообщения ECM системы условного доступа, если в программе присутствуют зашифрованные элементарные потоки.

Чтобы декодер мог воспроизводить программы в правильное время, на правильной скорости и с синхронизацией, обычно программы периодически передают Program Clock Reference, или PCR, в одном из потоков программы. Это также называется ‘основной источник опорной частоты’ (Master Clock). Временные интервалы в MPEG2 рассчитываются по этой частоте. Для примера, временная метка, представления (PTS), соответствует PCR. Первые 33 бита соответствуют опорной частоте в 90 кГц. Расширение последовательности на 9 бит соответствует частоте в 27 МГц.

Null-пакеты (Null packets)

Некоторые протоколы передачи, такие как в стандартах ATSC и DVB, жестко ограничены требованиями к битрейту транспортного потока. Таким образом, чтобы поток данных поддерживал постоянную жестко заданную скорость передачи, Multiplexer должен иметь возможность добавлять в поток дополнительные пакеты. Пакеты с PID 0x1FFF как раз служат для этих целей. Поле полезной нагрузки этих пакетов не содержит какой-либо полезной информации, таким образом ресивер, получая такой пакет, игнорирует его содержимое.

Модификация в транспортном потоке, спецификация случайного доступа к медиа (M2TS)

Timecode

Транспортный поток был создан для кассет и вещания, поэтому потребовались изменения для использования в медиаустройствах со случайным доступом, таких как новое поколение цифровых камер, записывающих на DVD, Blu-ray, жесткие диски или SSD, карты памяти.

Система случайного доступа может хранить пакетные данные в буфере, если устройство хранения не готово (например, пока устройство запускается).

Пакеты записываются не по порядку. Специальный трек хранит их 4-байтный код времени (timecode — TC), добавленный в стандартные 188-байтные пакеты. В результате получается 192-байтный пакет. Все это неофициально называется M2TS-потоком. Blu-ray Disc Association назвала это «BDAV MPEG-2 transport stream». JVC назвала это TOD (возможно, как аббревиатура от «Transport stream on disc») когда использовала его в видекамерах с HDD, таких как GZ-HD7. Транспортный поток M2TS также используется для AVCHD видеофайлов, которые часто имеют расширение MTS.

Источник

MPEG-TS

TS — формат медиаконтейнера который инкапсулирует пакеты элементарных потоков и других данных.

Содержание

Структура потока

В транспортном потоке можно выделить несколько уровней абстракции, иерархическая структура которых напоминает сетевую модель OSI. Например поток, содержащий видео, можно представить следующим образом:

Важные элементы транспортного потока

Пакет

Пакет, базовая единица транспортного потока.

Остальная часть пакета состоит из полезной информации. Пакеты составляют 188 байт в длине, но среда коммуникации может добавить некоторые байты для устранения ошибок пакета. DVB-ASI использует 204 байта и 208 байтов ATSC как транспортный пакет потока. (DVB t=8 и ATSC t=10 то есть дополнительные байты = 2*t). Передача ATSC добавляет 20 байтов Reed-Solomon передовое устранение ошибок, чтобы создать пакет, который является 208 байтов длиной. 188-байтовый размер пакета был первоначально выбран для совместимости с системами ATM.

Каждая таблица или элементарный поток в транспортном потоке идентифицируется по 13-битовому PID. Демультиплексор извлекает элементарные потоки из общего транспортного потока, объединяя их в потоки с одинаковыми PID. В большинстве приложений планируется использовать временно́е мультиплексирование, чтобы решать, как часто конкретный PID будет появляться в транспортном потоке.

Programs

Транспортный поток имеет концепцию программы. Единая программа Program Map Table (PMT), которая имеет уникальный PID, и элементарные потоки, связанные с этой программой и имеющие свои PID-ы, которые перечислены в PMT. Например, транспортный поток, используемый в цифровом телевидении может состоять из трех программ, и нести в себе три телевизионных канала. Предположим, каждый канал состоит из одного видео потока и одного или двух аудио потока, и любые необходимые метаданные. Приемник, желающий декодировать один из каналов использует для декодирования лишь PID-ы нужные для данного канала, которые связаны с его программой. Он может отказаться от содержащихся в ней всех других PID-ов.

Program Specific Information (PSI)

Специальная информация о программах

В спецификации MPEG-2 формат CAT и NIT не регламентирован.

Таблица программ (Program Association Table, PAT) содержит PID-ы всех PMT. Её собственный PID всегда 0x0.

Таблица структуры программ (Program Map Table, PMT) содержит PIDы и основные характеристики элементарных потоков конкретной программы — видео, звука, дополнительных данных. Для каждой программы есть свой PMT с собственным PID. Кроме того PMT содержит сообщения EMC системы условного доступа, если в программе присутствуют зашифрованные элементарные потоки.

Чтобы декодер мог воспроизводить программы в правильное время, на правильной скорости и с синхронизацией, обычно программы периодически передают Program Clock Reference, или PCR, в одном из потоков программы. Это так же называется основной источник опорной частоты (Master Clock). Временные интервалы в MPEG2 рассчитываются по этой частоте. Для примера, временная метка представления (PTS) соответствует PCR. Первые 33-бита соответствуют опорной частоте в 90 кГц. Расширение последовательности на 9 бит соответствует частоте в 27 МГц.

Null packets

Некоторые протоколы передачи, такие как в стандартах ATSC и DVB, жестко ограничены требованиями к бит-рейту транспортного потока. Таким образом, чтобы поток данных поддерживал постоянную жестко заданную скорость передачи, Multiplexer должен иметь возможность добавлять в поток дополнительные пакеты. Пакеты с PID 0x1FFF как раз служат для этих целей. Поле полезной нагрузки этих пакетов не содержит какой-либо полезной информации, таким образом ресивер получая такой пакет игнорирует его содержимое.

Модификация в транспортном потоке, спецификация случайного доступа к медиа (M2TS)

Timecode

Транспортный поток был создан для кассет и вещания, поэтому потребовались изменения для использования в медиаустройствах со случайным доступом, таких как новое поколение цифровых камер, записывающих на DVD, Blu-ray, жесткие диски или SSD, карты памяти.

Система случайного доступа может хранить пакетные данные в буфере, если устройство хранения не готово (например, пока устройство запускается).

Пакеты записываются не по порядку. Специальный трек хранит их 4-байтный код времени (timecode — TC), добавленный в стандартные 188-байтные пакеты. В результате получается 192-байтный пакет. Все это неофициально называется M2TS потоком. Blu-ray Disc Association назвала это «BDAV MPEG-2 transport stream». JVC назвала TOD (возможно, как аббревиатура от «Transport stream on disc») когда использовала его в видекамерах с HDD, таких как GZ-HD7. Транспортный поток M2TS также используется для AVCHD видеофайлов, которые часто имеют расширение MTS.

Источник

MPEG-2 Transmission

The MPEG-2 standards define how to format the various component parts of a multimedia programme (which may consist of: MPEG-2 compressed video, compressed audio, control data and/or user data). It also defines how these components are combined into a single synchronous transmission bit stream. The process of combining the steams is known as multiplexing.

The multiplexed stream may be transmitted over a variety of links, standards / products are (or will soon be) available for :

Many of these formats are being standardised by the DVB project.

Building the MPEG Bit Stream

To understand how the component parts of the bit stream are multiplexed, we need to first look at each component part. The most basic component is known as an Elementary Stream in MPEG. A programme (perhaps most easily thought of as a television programme, or a Digital Versatile Disk (DVD) track) contains a combination of elementary streams (typically one for video, one or more for audio, control data, subtitles, etc).

Elementary Stream (ES)

Each Elementary Stream (ES) output by an MPEG audio, video and (some) data encoders contain a single type of (usually compressed) signal. There are various forms of ES, including:

For video and audio, the data is organised into access units, each representing a fundamental unit of encoding. For example, in video, an access unit will usually be a complete encoded video frame.

Packetised Elementary Stream (PES)

Each ES is input to an MPEG-2 processor (e.g. a video compressor or data formatted) which accumulates the data into a stream of Packetised Elementary Stream (PES) packets. A PES packet may be a fixed (or variable) sized block, with up to 65536 bytes per block and includes a 6 byte protocol header. A PES is usually organised to contain an integral number of ES access units.

The PES header starts with a 3 byte start code, followed by a one byte stream ID and a 2 byte length field.

The following well-known stream IDs are defined in the MPEG standard:

The next field contain the PES Indicators. These provide additional information about the stream to assist the decoder at the receiver. The following indicators are defined:

A one byte flags field completes the PES header. This defines the following optional fields, which if present, are inserted before the start of the PES payload.

The PES packet payload includes the ES data. The information in the PES header is, in general, independent of the transmission method used.

MPEG-2 Multiplexing

The MPEG-2 standard allows two forms of multiplexing:

Combining Elementary Streams from encoders into a Transport Stream (red) or a Programme Stream (yellow).The Service Information (SI) component on the transport stream is not shown.

MPEG Transport Streams

A transport stream consists of a sequence of fixed sized transport packet of 188 B. Each packet comprises 184 B of payload and a 4 B header. One of the items in this 4 B header is the 13 bit Packet Identifier (PID) which plays a key role in the operation of the Transport Stream.

The format of the transport stream is described using the figure below (a later section describes the detailed format of the TS packet header). This figure shows two elementary streams sent in the same MPEG-2 transport multiplex. Each packet is associated with a PES through the setting of the PID value in the packet header (the values of 64 and 51 in the figure). The audio packets have been assigned PID 64, and the video packets PID 51 (these are arbitrary, but different values). As is usual, there are more video than audio packets, but you may also note that the two types of packets are not evenly spaced in time. The MPEG-TS is not a time division multiplex, packets with any PID may be inserted into the TS at any time by the TS multiplexor. If no packets are available at the multiplexor, it inserts null packets (denoted by a PID value of 0x1FFF) to retain the specified TS bit rate. The multiplexor also does not synchronise the two PESs, indeed the encoding and decoding delay for each PES may (and usually is different). A separate process is therefore require to synchronise the two streams (see below).

Single Program Transport Stream (Audio and Video PES).

Transmission of the MPEG-TS

The MPEG-2 Transport Stream is so called, to signify that it is the input to the Transport Layer in the ISO Open System Interconnection (OSI) seven-layer network reference model. It is not, in itself, a transport layer protocol and no mechanism is provided to ensure the reliable delivery of the transported data. MPEG-2 relies on underlying layers for such services. MPEG-2 transport relies on underlying layers for such services. MPEG-2 transport requires the underlying layer to identify the transport packets, and to indicate in the transport packet header, when a transport packet has been erroneously transmitted.

When the MPEG-TS is used over a lower layer network protocol, the lower layer must identify the start of each transport packets, and indicate in the transport packet header, when a transport packet has been erroneously received. The MPEG TS packet size also corresponds to eight Asynchronous Transfer Mode (ATM) cells, assuming 8 B overhead (associated with the ATM Adaptation Layer (AAL)).

Single and Multiple Program Transport Streams

A TS may correspond to a single TV programme, or multimedia stream (e.g. with two a video PES and an audio PES). This type of TS is normally called a Single Programme Transport Stream (SPTS).

An SPTS contains all the information requires to reproduce the encoded TV channel or multimedia stream. It may contain only an audio and video PESs, but in practice there will be other types of PES as well. Each PES shares a common timebase. Although some equipments output and use SPTS, this is not the normal form transmitted over a DVB link.

In most cases one or more SPTS streams are combined to form a Multiple Programme Transport Stream (MPTS). This larger aggregate also contains all the control information (Program Specific Information (PSI)) required to co-ordinate the DVB system, and any other data which is to be sent.

Streams supported by the MPTS

Most transport streams consist of a number of related elementary streams (e.g. the video and audio of a TV programme). The decoding of the elementary streams may need to be co-ordinated (synchronised) to ensure that the audio playback is in synchronism with the corresponding video frames. Each stream may be tightly synchronised (usually necessary for digital TV programs, or for digital radio programs), or not synchronised (in the case of programs offering downloading of software or games, as an example). To help synchronisation time stamps may be (optionally) sent in the transport stream.

They are two types of time stamps:

Signalling Tables

For a user to receive a particular transport stream, the user must first determine the PID being used, and then filter packets which have a matching PID value. To help the user identify which PID corresponds to which programme, a special set of streams, known as Signalling Tables, are transmitted with a description of each program carried within the MPEG-2 Transport Stream. Signalling tables are sent separately to PES, and are not synchronised with the elementary streams (i.e they are an independent control channel).

DVB Signalling Tables and Transport Layer PIDs

The tables (called Program Specific Information (PSI) in MPEG-2) consist of a description of the elementary streams which need to be combined to build programmes, and a description of the programmes. Each PSI table is carried in a sequence of PSI Sections, which may be of variable length (but are usually small, c.f. PES packets). Each section is protected by a CRC (checksum) to verify the integrity of the table being carried. The length of a section allows a decoder to identify the next section in a packet. A PSI section may also be used for down-loading data to a remote site. Tables are sent periodically by including them in the transmitted transport multiplex.

MPEG-2 Signalling Tables

Programme Service Information (SI) provided by MPEG-2 and used by DVB

To identify the required PID to de-multiplex a particular PES, the user searches for a description in a particular table, the Program Association Table (PAT). This lists all programmes in the multiplex. Each programme is associated with a set of PIDs (one for each PES) which correspond to a Programme Map Table (PMT) carried as a separate PSI section. There is one PMT per programme. DVB also adds a number of additional tables including those shown below.

DVB Signalling Tables

In addition to the PSI carried in each multiplex (MPTS), a service also carries information relating to the service as a whole. Since a service may use a number of MPTS to send all the required programs. Information is provided in the PSI tables defined by DVB. Each PSI table refers to the MPTS in which it is carried and any other MPTSs which carry other TS which are offered as a part of the same service.

Most viewers have little knowledge of the operation of these tables and interact with the decoder through a graphical or textual programme guide.

Format of a Transport Stream Packet

Each MPEG-2 TS packet carries 184 B of payload data prefixed by a 4 B (32 bit) header.

The header has the following fields:

Two options are possible for inserting PES data into the TS packet payload:

MPEG PES mapping onto the MPEG-2 TS

Option Transport Packet Adaption Field

The presence of an adaptation field is indicated by the adaption field control bits in a transport stream packet. If present, the adaption field directly follows the 4 B packet header, before any user payload data. It may contain a variety of data used for timing and control.

One important item in most adaption packets is the Program Clock Reference (PCR) field.

Another important item is splice_countdown field. This field is used to indicate the end of a series of ES access units. It allows the MPEG-2 TS multiplexor to determine appropriate places in a stream were the video may be spliced to another video source without introducing undesirable disruption to the video replayed by the receiver. Since MPEG-2 video uses inter-frame coding a seamless switch-over between sources can only occur on an I-frame boundary (indicated by a splice count of 0). This feature may, for instance be used to insert a news flash in a scheduled TV transmission.

One other bit of interest here is the transport_private_data_flag which is set to 1 when the adaptation field contains private data bytes. Another is the transport_private_data_length field which specifies how many private data bytes will follow the field. Private data is not allowed to increase the adaptation field beyond the TS payload size of 184 bytes.

DVB Satellite

DVB transmission via satellite (often known as DVB-S), defines a series of options for sending MPEG-TS packets over satellite links. The DVB-S standard requires the 188 B (scrambled) transport packets to be protected by 16 bytes of Reed Solomon (RS) coding.

MPEG Transport Service Encoding Specified by DVB-S

The resultant bit stream is then interleaved and convolutional coding is applied. The level of coding may be selected by the service provider (from 1/2 to 7/8 depending on the intended application and available bandwidth). The digital bit stream is then modulated using Quadrature Phase Shift Keying (QPSK). A typical satellite channel has a 36 MHz bandwidth, which may support transmission at up to 35-40 Mbps (assuming delivery to a 0.5m receiving antenna).

Digital Storage Media Command and Control (DSM-CC)

DSM-CC is a toolkit for developing control channels associated with MPEG-1 and MPEG-2 streams. It uses a client/server model connected via an underlying network (carried via the MPEG-2 multiplex or independently if needed). DSM-CC may be used for controlling the video reception, providing features normally found on Video Cassette Recorders (VCR) (fast-forward, rewind, pause, etc). It may also be used for a wide variety of other purposes including packet data

Источник