廣播電視資料

1、1、廣播電視臺與數(shù)字化廣播電視為什么要數(shù)字化：當前，廣播電視正在全面數(shù)字化；因為整個信息行業(yè)已經(jīng)數(shù)字化，我們的競爭對手也已經(jīng)數(shù)字化；我們的內(nèi)部環(huán)境也具備數(shù)字化的條件；數(shù)字化的優(yōu)點：1）數(shù)字信號處理、傳輸使信號質(zhì)量大大提高，數(shù)字信號在記錄/重放、信號傳輸和處理等過程中不會引起信號劣化， 通過整形和糾錯編碼等技術可將數(shù)字信號有效還原，收端圖像質(zhì)量與發(fā)端基本一致。數(shù)字電視，比特率為45Mbs的信號，傳輸?shù)接脩羟逦冗_到480線，主觀評價約4.3分。而模擬信號只有3分左右。（模擬電視經(jīng)電視中心、微波、衛(wèi)星、發(fā)射機和接收機各環(huán)節(jié)后，按五級質(zhì)量制評定只有3.25分）。2）頻譜資源利用率高： 電視數(shù)字化，節(jié)

2、目容量大大提高。如1個8MHz模擬頻道可以傳610套數(shù)字電視節(jié)目。500 MHz帶寬內(nèi)可以傳380630套節(jié)目。HFC網(wǎng)絡改造(1G)會使容量進一步提高。 3）多信息、多功能： 數(shù)字技術有利于電視節(jié)目與數(shù)據(jù)的融合。大大擴展服務內(nèi)容。如電子節(jié)目指南、財經(jīng)信息、視頻點播、歌唱點播、新聞選取、遠程教育、電視購物、交互游戲等新穎的增值服務。4）數(shù)字化帶來有效的用戶管理系統(tǒng) ： 數(shù)字化使得信號非常容易實現(xiàn)加擾、解擾和加密、解密，便于開展各類收費業(yè)務。條件接收（ CA ）系統(tǒng)的應用，可以實現(xiàn)對用戶的有效管理，確保運營商的資金回報。怎樣學習數(shù)字電視編碼技術：復習好模擬信號的有關內(nèi)容，因為這是基礎；數(shù)字電視廣

3、播包括編碼和調(diào)制兩部分，而核心部分是編碼技術；對廣播電視系統(tǒng)的不同部分，重點有所不同；編碼的內(nèi)容廣泛，有深有淺，學什么要根據(jù)需要；從事研究、開發(fā)的，要深入到數(shù)學等領域；從事具體應用的、值班的，要掌握原理的要領；有些基本的概念要補學，比如電視原理、信息論、數(shù)字邏輯運算等等；數(shù)字化的基本思路：先把模擬信號變?yōu)閿?shù)字信號，得到普通（未壓縮）數(shù)字碼流；再把普通數(shù)字碼流變?yōu)閴嚎s的數(shù)字碼流；了解壓縮的方法、各種壓縮方法的原理；了解一個壓縮標準（如MPEG-2）的碼流結構，然后舉一反三；電視信號的類型和演變： 黑白電視信號（模擬）；彩色電視信號（模擬）；數(shù)字電視信號（未壓縮）；數(shù)字電視信號（壓縮）；不同標準的

4、數(shù)字電視信號（壓縮）；不同的數(shù)字電視接口；電視信號的基本概念： 象素（光如何變?yōu)殡娦盘枺?；掃描（順序、隔行）、行、場、幀、奇?shù)場、偶數(shù)場； 黑電平、白電平、消隱（行消隱、場消隱）和同步（行同步和場同步）信號、均衡脈沖； 黑白全電視信號的組成色電視信號： 三基色原理：R、G、B和Y、R-Y、B-Y；彩色電視信號的產(chǎn)生、彩色電視如何與黑白電視兼容、彩色電視的副載波；色同步信號；分量信號和復合信號；模擬電視信號的三大制式；PAL-D模擬廣播制式的特點編碼的基本概念：“編碼”含義很多，如圖書編碼、商品的編碼等等，這里說的是電視信號的編碼；什么是模擬信號？什么是數(shù)字信號？有人說“數(shù)字化時代了，信號都是0

5、和1了，沒有差別了！” 是否真的如此？把模擬信號簡單變?yōu)閿?shù)字信號，除了帶寬大大增加以外，基本沒有什么意義。數(shù)字化的優(yōu)點必須通過編碼才可以實現(xiàn)。數(shù)字電視信號的產(chǎn)生： 直接產(chǎn)生：字幕機，數(shù)字攝像機等，轉換生產(chǎn)：電影膠片電視電影機，模擬-數(shù)字（A/D轉換）信號數(shù)字化，信號數(shù)字化的過程：取樣時間的離散化；量化空間（數(shù)值）的離散化；編碼；信號數(shù)字化過程（一）：取樣：取樣頻率，Nyquist定理，把連續(xù)信號變換成離散信號，信號數(shù)字化過程（二）： 量化：將離散信號樣值進行離散化處理；離散化的量化級信號數(shù)字化過程（三）編碼：量化后的信號仍然只是離散信號，還不是數(shù)字信號。用n比特二進制碼來表示已經(jīng)量化了的取樣值

6、，稱為編碼。常用的是8比特或10比特。 每個二進制數(shù)對應一個量化電平，再按時序?qū)⑺鼈兣帕衅饋恚偷玫交鶐?shù)字信息流。這個碼流只有0和1。 演播室里用的信號是SDI信號。傳輸速率：傳輸速率=取樣頻率fs×量化比特數(shù)視頻信號的數(shù)字化：編碼方式：復合編碼將彩色全電視信息直接編成PCM碼，分量編碼將亮度信號Y，色差信 號R- Y和B-Y分別編碼或PCM碼復合編碼與分量編碼的比較：“復合編碼”與電視制式有關，“分量編碼”與電視制式無關 在節(jié)目后期制作中： “復合”需解碼。 “分量”無需解碼。 傳輸時：“復合”由于頻分復用，產(chǎn)生亮，色串擾， “分量”采用時分復用，無亮，色串擾。ITU-R601建

7、議編碼主要參數(shù)（4：4：4格式）：參 數(shù) 625行50場/s制式 525行60場/s制式 1，編碼信號 經(jīng)過校正的信號EY，ER-EY，EB-EY或ER，EG，EB 2，各信號的全行樣點數(shù) 864 858 3，取樣結構 正交，按場，行，幀重復，并與此4：2：2標準的亮度樣點重合 4，每種信號的取樣頻率 13.5MHz 5，編碼方式 每樣值至少8比特均勻量化PCM 6，用樣點表示的數(shù)字 有效行長度 至少 720 7，視頻信號電平每樣值 共220量化級，黑電平對應于第16量化級； 8比特的最高有效位 峰值白電平相應于第235量化級 （MSB）量化級之間的 在量化等級中部共分224級，零電平對應12

8、8級 對應值（范圍：0255） ITU-R601建議演播室分量編碼主要參數(shù)(422格式)：參 數(shù)625行50場/s制式 525行60場/s制式1、編碼信號 Y、R-Y、B-Y2、全行樣點數(shù) 亮度信號(Y) 864 858 每個色差信號(R-Y、B-Y) 432 4293、取樣結構 正交，場、行、幀重復，R-Y和B-Y的樣點同位，并和每行第奇數(shù)個(1，3，5.) Y樣點同位4、取樣頻率 亮度信號 13.5MHz 每個色差信號 6.75MHz5、編碼方式 線性PCM、8比特量化/每個取樣值6、每數(shù)字有效行數(shù)樣點數(shù) 亮度信號 720 每個色差信號 3607、視頻信號電平與量化級間的對應值 亮度信號

9、每個色差信號  共22個量化級，黑電平對應量化級16；峰值白電平對應量化級235 在量化等級中間部，共分224級，零電平對應于128級數(shù)字電視信號接口和格式： 數(shù)字電視中大量使用英文縮寫，應當注意它們是什么意思；數(shù)字電視信號的接口和數(shù)字電視信號的格式是不同的概念，也要區(qū)分；如SDI,HD-SDI,ASI,SSI等這些是接口；MPEG-II,H.264，TS流等是信號格式；（簡化的）數(shù)字電視系統(tǒng)基本構成模數(shù)轉換信源編碼信道編碼數(shù)模轉換信源解碼信道解碼信道模擬電視信號輸入模擬電視信號輸出SDI信號：SDI標清電視信號是數(shù)字信號，數(shù)字信號特點：是“1”、“0”兩個值的信號，信號失真不累加，

10、它便于和計算機共同使用，使設備多功能化、自動化，便于實現(xiàn)數(shù)字壓縮、編碼，顯出數(shù)字化優(yōu)越性，使系統(tǒng)多功能化，一機多用、三網(wǎng)合一數(shù)字視頻壓縮的必要性：HDTV 1920 × 1080 顯示格式 數(shù)字化后傳輸速率 995 Mb/SSDTV 復合編碼 135 Mb/S 分量編碼 4：2：2 216 Mb/S傳輸： HDTV 需 1Gb/S 信道 SDTV 需 12個 155 Mb/S 信道 可見，無論對于傳輸還是廣播，碼率壓縮都是絕對必要的。編碼的基本概念-碼有多少種？ 編碼的本質(zhì)是“算法”；按用途分：信源編碼和信道編碼、加密用的編碼等等；信源編碼的目的是壓縮；信道編碼的目的是抗干擾；按性質(zhì)

11、分：無失真編碼和有失真編碼、按對象分：音頻、視頻、數(shù)據(jù)；碼流為什么能夠壓縮？ 因為圖像里有冗余，即不必要的部分；利用事件的統(tǒng)計特性與統(tǒng)計冗余度的壓縮； 利用人眼的視覺特性與視覺冗余度的壓縮；碼流為什么能夠壓縮(續(xù)) 冗余就是多余的東西，它和相關性有關；電視畫面有時間相關性和空間相關性； 電視圖象中相繼各幀對應象素點的值往往相近或相同，具有時間相關性，找出這些相關性就可以減小信息量，從而實現(xiàn)與時間有關的壓縮。一幅圖象相鄰各點的取值往往相近或相同，具有空間相關性，找出這些相關性就可以減少信息量，從而實現(xiàn)與空間有關的壓縮。對經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用短碼組表，對不經(jīng)常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)用長碼組表示，則最終用于表示這一

12、串數(shù)據(jù)的總碼位就減少了。從而實現(xiàn)與統(tǒng)計冗余有關的壓縮。莫爾斯電報就是典型的例子：最常用的e和t分別用一點、一劃表示，出現(xiàn)率很低的q 則用. _ _ _表示；人眼的視覺特性：對亮度信號比對色度信號敏感；對低頻信號比對高頻信號敏感；對靜止圖象比對運動圖象敏感；對圖象中水平和垂直線條比對斜線條敏感； 包含在色度信號、圖象高頻信號和運動圖象中的一些數(shù)據(jù)并不能對增加圖象相對于人眼清晰度作出貢獻，而被認為是多余的數(shù)據(jù)，這就是視覺冗余度。 壓縮視覺冗余度就是去掉那些相對人眼而言是看不到的或者可有可無的圖象數(shù)據(jù)。 基本的壓縮編碼技術：無論哪種標準，實際都采用了多種壓縮技術；壓縮技術類型多（見下表），原理各不相

13、同；注意區(qū)分兩大類方法： 無損壓縮：又叫冗余度壓縮技術，無損傷壓縮技術。它們無失真，數(shù)學上可逆。即它是可還原的，這類編碼稱為熵編碼。 有損壓縮：又叫信息量壓縮技術，有損傷壓縮技術。它們有失真，數(shù)學上不可逆。即它是不可還原的。基本壓縮編碼方法之一：預測編碼例1差分脈沖編碼調(diào)（DPCM）DPCM不直接傳送圖象樣值本身，而是對實際樣值與它的一個預測值之間的差值進行再次量化、編碼。這種方法可消除圖象信號的空間相關冗余（幀內(nèi)預測）和時間相關冗余（幀間預測）。利用象素的相關性還可進一步減小差值。DPCM系統(tǒng)原理圖：基本壓縮編碼方法之二：離散余弦變換（DCT）DCT (Discrete Cosine Tra

14、nsform)是數(shù)碼率壓縮的一種常用的變換編碼方法。DCT是先將整體圖像分成N´N 像素塊，然后對N´N 像素塊逐一進行DCT變換。由于多數(shù)圖像高頻分量較少，相應圖像高頻分量的系數(shù)經(jīng)常為零，加之人眼對高頻成分的失真不太敏感，所以可用更粗的量化。因此傳送變換系數(shù)的數(shù)碼率，要大大小于傳送像素所用的數(shù)碼率。到達接收端后通過反離散余弦變換回到樣值。雖有失真，但人眼是可以接受的。 （DCT來源于傅里葉變換，只不過在電腦時代才可以用于圖像處理）基本壓縮編碼方法之三：霍夫曼（Hoffman）編碼霍夫曼(Hoffman)編碼(屬于統(tǒng)計編碼)是可變字長編碼(VLC: Variable-Len

15、gth Coding)的一種，相當于對概率大的符號給短碼，對概率小的符號給長碼。 附圖是霍夫曼編碼的具體方法： 1）先按出現(xiàn)的概率大小排隊，把兩個最小的概率相加，作為新的概率和剩余的概率重新排隊。 2）再把最小的兩個概率相加，再重新排隊，直到最后變成1。 3）每次相加時都將“0”和“1”賦與相加的兩個概率，讀出時由該符號開始一直走到最后的“1”，將路線上所遇到的“0”和“1”按最低位到最高位的順序排好，就是該符號的霍夫曼編碼。 霍夫曼編碼有一個好處，就是任何短碼都不會是長碼的起始部分，也就是不會出現(xiàn)一對像011和01101這樣的碼組。這樣就可以把各碼字直接相連而不需要增加其它形式的同步間隔。

16、霍夫曼編碼既然屬于統(tǒng)計編碼，它要求事先知道各信源符號出現(xiàn)的概率，否則編碼的效率會明顯下降。游程長度編碼（Runlength Encoding）：游程編碼(RLC)是一種十分簡單的壓縮方法， 它將數(shù)據(jù)流中連續(xù)出現(xiàn)的字符用單一的記號來表示。 例如， 字符串5310000000000110000000012000000000000可以壓縮為5310-10110-08120-12， 其中， “-”后面兩個數(shù)字是“-”前面數(shù)字的連續(xù)個數(shù)。 通常，DCT系數(shù)量化之后，都采用之字形方式讀出。在用之字形讀出方式情況下，出現(xiàn)連零的機會較多，尤其在最后，如果都是零，在讀到最后一個數(shù)后只要給出“塊結束”（EOB）碼

17、，就可以結束輸出，從而節(jié)省很多碼率。 游程編碼的壓縮率不高， 但編碼、 解碼的速度快， 仍被得到廣泛的應用， 特別是在變換編碼后再進行游程編碼， 有很好的效果。 小波變換編碼： 小波是什么？傅里葉變換的“基底”是正弦波；傅里葉變換有缺點和限制；用其他的“波”做基底行不行？小波（Wavelet）由此產(chǎn)生，而且解決了傅里葉變換的不足；小波的基本概念什么是小波信號的時域表示和頻域表示只適用于平穩(wěn)信號，對于非平穩(wěn)信號，在時間域各種時間統(tǒng)計量會隨著時間的變化而變化，失去統(tǒng)計意義；而在頻率域，由于非平穩(wěn)信號頻譜結構隨時間的變化而變化導致譜值失去意義，時頻表示主要目的在于實現(xiàn)對非平穩(wěn)信號的分析，同樣的可以應

18、用于平穩(wěn)信號的分析為什么選擇小波 小波提供了一種非平穩(wěn)信號的時間-尺度分析手段，不同于傅里葉變換方法以及改進了的傅里葉變小波的發(fā)展歷史小波的發(fā)展歷史： 1807: Joseph FourierFT，只有頻率分辨率而沒有時間分辨率 1909: Alfred Haar發(fā)現(xiàn)了Haar小波 1945: GaborSTFT 1980：MorletMorlet小波，并分別與20世紀70年代提出了小波變換的概念，20世紀80年代開發(fā)出了連續(xù)小波變換CWT（ continuous wavelet transform ） 1986：Y.Meyer提出了第一個正交小波Meyer小波 1988： Stephane

19、MallatMallat快速算法（塔式分解和重構算法） 1988： Inrid Daubechies作為小波的創(chuàng)始人，揭示了小波變換和濾波器組(filter banks)之間的內(nèi)在關系，使離散小波分析變成為現(xiàn)實 Ronald Coifman和Victor Wickerhauser等著名科學家在把小波理論引入到工程應用方面做出了極其重要貢獻 在信號處理領域中，自從Inrid Daubechies完善了小波變換的數(shù)學理論和Stephane Mallat構造了小波分解和重構的快速算法后，小波變換在各個工程領域中得到了廣泛的應用，典型的如語音信號處理、醫(yī)學信號處理、圖像信息處理等非標準分解 非標準分解

20、是指使用一維小波交替地對每一行和每一列像素值進行變換。首先對圖像的每一行計算像素對的均值和差值，然后對每一列計算像素對的均值和差值。這樣得到的變換結果只有1/4的像素包含均值，再對這1/4的均值重復計算行和列的均值和差值，依此類推。非標準分解的過程如下:行、列變換分形變換編碼 分形(Fractal)是幾何學里的一個分支，對象是“自相似”的幾何圖形； 分形幾何的歷史：萌芽期：十九世紀末，二十世紀初； 當時推出了Cantor集，Weierstrass函數(shù)等。形成期：二十世紀六、七十年代； Mandelbrot的大量工作. 1. 1967年，“Science”雜志提出, 英國的海岸線究竟有多長？ 2

21、. 1975年，分形對象：形，機遇和維數(shù)一書出版； 分形(fractal)這個詞源于這本書. 它是從拉丁語“fractus”派生出來的，意思是“不規(guī)則的或者斷裂的”。 發(fā)展期：二十世紀八十年代至現(xiàn)今： 1. Hutchinson, 1981, 分形與自相似. 給出了自相似集合的數(shù)學理論基礎. 2. Mandelbrot, 1982, 自然界的分形幾何 3. Barnsley, 1988, Fractal everywhere 4. Falconer, 1990, 分形幾何數(shù)學基礎及其應用. 分形幾何的應用：圖像，數(shù)據(jù)壓縮方面的研究。 如：對某一個靜態(tài)場景的分形壓縮。 （壓縮比可達近萬倍）自然景

22、物的模擬 如：雪花，海岸線，分形山，分形樹葉， 分形生長模型。信源編碼 信源編碼的目的：壓縮帶寬（碼率）；信源編碼的手段(方法)很多，不一定全部都用上，需要考慮效率和計算量；不同的信源編碼標準差別在于方法的數(shù)量不同，因而效率不同、碼流的結構也不同；但它們的基本方法大同小異。關于視音頻壓縮編碼標準 ：MPEG-1、JPEG、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、H.261、 H.263、 H.264、AVS、HEVC/AVC；MPEG-2編碼的基本原理 編碼實際上分硬件和軟件兩部分；初期是以通用硬件加軟件；隨著技術的發(fā)展，專用硬件的比例逐步增加；既要了解方框圖，也要了解碼流的結構；編碼的程序

23、十分專業(yè)，需要專門學習。MPEG-2中的碼流： MPEG-2的結構可分為壓縮層和系統(tǒng)層。一路節(jié)目的視頻、 音頻及其它輔助數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字化后，通過壓縮層完成信源壓縮編碼， 分別形成視頻的基本流ES (Elementary Stream)、音頻的基本流和其它輔助數(shù)據(jù)的基本流。 緊接著， 系統(tǒng)層將不同的基本流分別加包頭打包（分組）為PES(Packetized ES， 打包基本流)包。 PES又稱為分組基本碼流。 然后，多個PES被復接成一個節(jié)目碼流(PS)和一個傳輸碼流(TS)數(shù)字電視碼流的多個層次： ES：基本碼流，PES： 打包的基本碼流，PS : 節(jié)目流，TS：傳輸流 基本碼流（ES）： 視頻

24、信號壓縮到1Mbit/s(MPEG-1)或26Mbit/s(MPEG-2)； 音頻信號壓縮到100400kbit/s； 壓縮后的視音頻信號稱作ES(elementary stream)流，包括視頻流和音頻流； 一路節(jié)目的視頻、 音頻及其它輔助數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字化后，通過壓縮層完成信源壓縮編碼，形成基本流ES (Elementary Stream)、包括視頻的、音頻的和其它輔助數(shù)據(jù)的基本流。 ES的結構和內(nèi)容根據(jù)各種數(shù)據(jù)的編碼格式而不同。 PES流 壓縮后所有ES流被打成不同長度的包，叫做PES(packetized elementary streams)。 根據(jù)不同時刻視音頻內(nèi)容的不同，壓縮比也時刻

25、變化，就需要有不同長度的數(shù)據(jù)包。 每個視頻包有一個或幾個壓縮視頻幀，每個音頻包有一個或多個壓縮音頻信號段 所有ES流首先被打包成不同長度的PES包，通常為64kbytes（字節(jié)）。 開頭為6字節(jié)的PES頭：前3個字節(jié)是起始碼前綴00 00 01，用于表明一個PES包的開始。第4個字節(jié)是起始碼標志，說明起始碼種類，表明凈負荷數(shù)據(jù)(payload)中的是視頻、音頻還是數(shù)據(jù)流。后兩個字節(jié)是包長度，說明后面還有多少字節(jié)。如果長度為0，表示PES包大于64kbytes；然后是可選PES頭；最后是實際傳送ES流的凈負荷數(shù)據(jù)?？蛇xPES頭： PES頭的可選擴展，根據(jù)當前傳送ES流的要求設置。由12個比特的1

26、1個標志來控制可選PES頭中包含哪些字段，其中有PTS(presentation time stamps)和DTS(decoding time stamps)，這對視/音頻同步非常重要。最后可能有填充字節(jié)。由于MPEG 只定義了傳輸流，而沒有對編碼器作出規(guī)定，設計者可以選擇構建一個將基本碼流轉換為傳輸流的多路復用器。在這種情況下，PES包就不再以可識別的形式存在，而是以邏輯形式存在于傳輸流的有效載荷中。節(jié)目碼流（PS） 將具有共同時間基準的一個或多個PES組合（復合）而成的單一的數(shù)據(jù)流稱為節(jié)目流（Program Stream）。PS的形成： 其一是將視頻ES、音頻ES、其他ES分別打包成視頻P

27、ES包、 音頻PES包、其他PES包：使每個PES包內(nèi)只能存在1種性質(zhì)的ES；每個PES包的第一個AU的包頭可包含PTS和DTS；每個PES包的包頭都有用于區(qū)別不同性質(zhì)ES的數(shù)據(jù)流識別碼。這一切，使解復用和不同ES之間同步重放成為可能。其二是通過PS復用器將PES包復用成PS包，即將每個PES包再細分為更小的PS包。PS包頭含有從數(shù)字存儲媒介（DSM-Digital storage Medium）進入系統(tǒng)解碼器各個字節(jié)的解碼專用時標，即預定到達時間表，它是時鐘調(diào)整和緩存器管理的參數(shù)。PS包長度比較長且可變，適用于無誤碼環(huán)境，適合于節(jié)目信息的軟件處理及交互多媒體應用。但是，PS包越長，同步越困難

28、；在丟包時數(shù)據(jù)的重新組成，也越困難。因此PS用于存儲（磁盤、磁帶等）、演播室CD-I、MPEG-1數(shù)據(jù)流。TS傳輸層基本原理 傳輸流 TS：將具有共同時間基準或具有獨立時間基準的一個或多個PES組合而成的單一的數(shù)據(jù)流稱為傳輸流（Transport Stream）。 傳輸流是許多種PES包的多路復用。 header包含了對包傳輸過程非常重要的信息： 同步字節(jié):固定值47hex，在TS流中的間隔也固定。碼流中其他位置也 可能出現(xiàn)47hex，因此同步字節(jié)利用固定數(shù)值和固定間隔兩方面聯(lián)合實現(xiàn)同步。解碼器在接收到5個TS包后開始同步。 同步字節(jié)是作為解碼器識別用的，從而可對包頭和有效載荷進行串并轉換。傳

29、輸差錯標志:由解調(diào)器在傳輸信道末端設置, 在傳輸層之上的錯誤校正層中，如果原始誤碼率(BER)太高而無法校正時，通過它的設置可以指示傳輸流包中可能含有錯誤，13bit的PID(packet identifier):描述該包中payload的內(nèi)容以及該包屬于哪個ES流。有時TS包的頭長度必須大于4個byte：包頭擴展到payload中，payload長度相應縮短，但總包長度仍是188bytes。擴展的包頭稱作“adaptation field”。在4bytes的包頭中由Adaptation control bits標志是否有adaptation field。除了同步字節(jié)、傳輸誤碼標識和PID以外

30、，TS頭還包括： Payload Unit Start Indicator一個比特來標記一個payload的開始，如果該比特為1，表示該TS包是一個新payload的開始，該TS包包含了視頻或音頻PES包和PES頭的開始，或者是表的開始，此時TS包的payload第一個字節(jié)為table ID。Transport Priority一個比特，表示該TS包比其他相同PID的TS包的優(yōu)先級更高。除了同步字節(jié)、傳輸誤碼標識和PID以外，TS頭還包括： Transport Scrambing Control Bits兩個比特，標記TS包的payload部分是否被混雜。如果兩個比特都為0，表示payload

31、沒有混雜。如果其中有一個比特不為0，表示payload進行了混雜，需要CAT來解擾。Adaptation Field Control Bits兩個比特，標記是否有擴展頭adaptation field，如果兩個比特都為0，表示沒有adaptation field 如果有adaptation field，payload變短，頭變長，但總包長度保持188字節(jié)。Continuity Counter，每個具有相同PID的TS包帶有自身的4bit計數(shù)器。從0到15連續(xù)計數(shù)TS包數(shù)目，到15以后重新從0開始。可以發(fā)現(xiàn)丟失TS包的情況，并識別碼流錯誤（計數(shù)不連續(xù)）。允許在改變節(jié)目時出現(xiàn)不連續(xù)計數(shù)，由adap

32、tation field中的Discontinuity Indicator來標記。 在節(jié)目流中，由于音頻和視頻均鎖定于一個公共時鐘，因此可利用其時間標記以重建時間軸。 傳輸流攜帶有許多不同的節(jié)目，每個節(jié)目都可以使用不同的壓縮因子并具有不同的比特率。 在傳輸流中就必須含有重建穩(wěn)定時鐘的附加數(shù)據(jù)。 傳輸流必須為每個節(jié)目提供各自獨立的同步。 對TS包再進行復用： 先復用同一個節(jié)目的TS包，一個節(jié)目可包含一個或多個視頻和音頻信號（如不同角度攝像機、不同語言等）。所有節(jié)目的所有復用數(shù)據(jù)流再進行復用形成最終的TS流。MPEG-1，視頻PES包與音頻PES包復用，最大碼率為1.5Mbit/s，用于VCD。

33、MPEG-2的TS包長188字節(jié)，包含所有節(jié)目的所有數(shù)據(jù)。 由于碼率不同，MPEG-2 TS流中不同ES流的包出現(xiàn)頻率不一樣。 每個節(jié)目有一個編碼器對所有ES流編碼，產(chǎn)生PES，并將PES包打包成TS包。 每個節(jié)目的碼率通常約28Mbit/s，但由于節(jié)目內(nèi)容隨時間變化，視/音頻和數(shù)據(jù)總碼率可以是固定或變化的，稱為統(tǒng)計復用。所有節(jié)目的TS流再復用成一個總的TS流，最大約40Mbit/s。 一個TS流中通常有6,8,10甚至20個節(jié)目組成。碼率在傳輸過程中可變，但總碼率必須保持不變。一個節(jié)目可以包括視頻和音頻，或單純音頻或單純數(shù)據(jù)，結構靈活可變。TS流中包含一些“表”來描述組成結構，解碼器可以利用

34、這些表來確定TS流的當前結構。兩種比特流的區(qū)別 節(jié)目碼流（PS）用于誤碼比較小的傳輸或存貯媒介，節(jié)目碼流可以是固定碼率也可以是可變碼率，其數(shù)值在系統(tǒng)時鐘參考(SCR)中定義，為本地應用相對于無誤碼的環(huán)境設計； 傳輸碼流（TS）用于誤碼比較大的傳輸或存貯媒介，其碼率可以是固定的或不固定的，其數(shù)值在節(jié)目時鐘參考(PCR)中定義。它是為廣播應用而設計，即TS是為易誤碼的環(huán)境和有較高比特差錯概率的噪聲媒質(zhì)設計的，那里往往需要把幾個信道集合成一束數(shù)據(jù)。TS用在廣播系統(tǒng)和長距離網(wǎng)絡中。在TS中可以包括多個節(jié)目。因此接收TS時首先要解復用。 PS和TS是各針對一類應用而設計的。都以數(shù)據(jù)包為基礎。PS的包長可

35、變，通常較長；TS的包長固定為188字節(jié)，包頭4個字節(jié)，184個凈荷字節(jié)。并可與ATM適配。TS流、包結構以及同步：1、TS流：可以將TS流理解為一種單一碼流、混合碼流：單一性：TS流的基本組成單位是長度為188字節(jié)的TS包?；旌闲裕?TS流由多種數(shù)據(jù)組合而成，一個TS包中的數(shù)據(jù)可以是視頻數(shù)據(jù)，音頻數(shù)據(jù)，填充數(shù)據(jù)，PSI/SI表格數(shù)據(jù).（唯一的PID對應）。TS流、包結構以及同步2、這是TS包結構：TS包結構分析：TS包由包頭、有效載荷區(qū)組成（有些包中還包括自適應區(qū)）。3、怎樣實現(xiàn)解碼端的系統(tǒng)時鐘恢復和視音頻播放同步？MPEG-2同步及時間恢復在編碼、傳輸和解碼中占有重要的地位，它不僅直接影響

36、視音頻的解碼質(zhì)量，還是衡量整個傳輸網(wǎng)絡優(yōu)劣的重要指標。MPEG-2規(guī)定的系統(tǒng)時鐘頻率為27MHz，傳輸流（TS）中的PCR，PTS/DTS等均為對該共同系統(tǒng)時鐘的采樣值。解碼端捕獲PCR，恢復出本地的STC，作為音視頻同步控制的基準，并依據(jù)DTS、PTS時間標簽來安排解碼和顯示時間表，使音視頻分別同步于STC，以實現(xiàn)音視頻之間的同步。標準規(guī)定在原始音頻和視頻流中，PTS的間隔不能超過0.7s，而出現(xiàn)在TS包頭的PCR間隔不能超過0.1s(數(shù)字電視中是0.04秒)。PSI/SI 表格信息：1、什么是PSI/SI表格，為什么使用這些表格？ 簡單來看，TS是一個傳輸層的協(xié)議棧，它可以承載各種內(nèi)容的傳

37、輸，比如MPEG，WMV，H264，甚至是IP，那么其中的傳輸規(guī)范是如何定義的呢？ 這個即是PSI（節(jié)目特定信息）要做的事情。 PSI表格信息用來描述傳送流的組成結構。 由上面的章節(jié)，我們知道解碼端只要知道了某個TS包的PID，就知道這個包中到底攜帶的是什么數(shù)據(jù)。而解碼端之所以有這種能力，是因為他先獲得了PSI表格信息。另外為了適應實際應用和業(yè)務發(fā)展的需求，又專門制定一個數(shù)字視頻廣播的業(yè)務信息標準SI信息，來規(guī)范和服務于各業(yè)務提供商和設備生產(chǎn)廠家，以促進和保證數(shù)字視頻廣播業(yè)務在我國健康有序的發(fā)展。2、PSI信息由什么組成，各包含哪些內(nèi)容？ PSI信息由四種類型的表（table）組成。 1）節(jié)目

38、關聯(lián)表(PAT)：針對復用的每一路業(yè)務，PAT提供了各個節(jié)目號及其相應的節(jié)目映射表（PMT）的PID，同時還提供網(wǎng)絡信息表（NIT）的PID。 2）節(jié)目映射表(PMT)：PMT表存放的是節(jié)目中包含的音頻、視頻、其他數(shù)據(jù)的PID信息。每一個節(jié)目的所有信息必須包含在一個PMT中，但在一個PMT中可以包含多個節(jié)目的信息。PMT本身的PID由PAT表格提供。PSI/SI 表格信息3）條件接收表(CAT)：條件接收表提供了在復用流中條件接收系統(tǒng)的有關信息。當有EMM時，它還包括了EMM（授權管理信息）所在的PID（CA_PID）。 4）網(wǎng)絡信息表(NIT):提供有關物理網(wǎng)絡的信息，比如網(wǎng)絡ID，網(wǎng)絡中所

39、包含的傳輸流ID，所在頻點等信息。NIT表本身的PID由PAT表提供。3、PSI表格信息詳解（以解碼端工作過程舉例）：1）從TS流中解析出ID為0x00的PAT表格信息。2）由PAT表提供的信息從TS流中解析出各個節(jié)目的PMT表格信息。3）確定各節(jié)目中包含的視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)以及其他數(shù)據(jù)的PID。4）根據(jù)PID從TS流中解析出各節(jié)目的視頻、音頻以及其它數(shù)據(jù)，分別存儲。5）之后再分別完成各節(jié)目的音視頻同步解碼與顯示。4、SI表格由幾部分組成，都包含哪些內(nèi)容？業(yè)務信息（SI）由以下九個表構成。其中SDT表、EIT表和TDT表是必須包括的，其它表是可選的。 1）業(yè)務描述表(SDT)：描述了包含在特定

40、TS流中的全部業(yè)務的相關信息。業(yè)務描述表包含了描述系統(tǒng)中業(yè)務的數(shù)據(jù)，例如業(yè)務名稱、業(yè)務提供者等。2）事件信息表(EIT)：描述了包含在特定業(yè)務中的所有事件的相關信息。事件信息表包含了與事件或節(jié)目相關的數(shù)據(jù)，例如事件名稱、始時間、持續(xù)時間等。不同的描述符用于不同類型的事件信息的傳輸，例如不同的業(yè)務類型。3）時間和日期表(TDT)：時間和日期表給出了與當前的時間和日期相關的信息。由于這些信息頻繁更新，所以需要使用一個單獨的表。4）業(yè)務群關聯(lián)表(BAT)5）運行狀態(tài)表(RST)6）時間偏移表(TOT) 7）填充表(ST)8）選擇信息表(SIT)9）間斷信息表(DIT)5、PSI/SI 表格信息在TS

41、流中如何傳輸？ PSI/SI 表格信息在TS流中以段的形式進行傳輸（也可以理解為對這些表格信息進行了打包）?；舅枷胧牵合葘⒁粋€表格信息以段的方式進行封裝，最后將段插入到TS包中。因為TS包188字節(jié)，所以一般情況下，一個section要分成好幾部分存放在連續(xù)的TS包中（如果表格信息過多，需要先進行分組，再分別封裝成好幾個段）。6、PSI/SI表格的插入，內(nèi)容如下： 在DVB標準中，規(guī)定PSI/SI表格信息需要每隔一段時間就插入到TS流中進行傳輸。這是因為，在接收終端，用戶收看電視節(jié)目以及調(diào)換頻道是發(fā)生在任意時刻的，如果PSI/SI表格信息不定期循環(huán)進行發(fā)送，解碼端就會因為沒有這些表格信息，無

42、法對TS流中的多個節(jié)目的各種數(shù)據(jù)進行區(qū)分和解碼，這樣就會導致用戶收看不到電視節(jié)目或者等待很長時間才收看到節(jié)目。如何了解MPEG-2的詳細內(nèi)容MPEG-2 標準文件即ISO/IEC 13818，目前有10 部分。在MPEG-2 標準中，最重要部分是： ISO/IEC 13818-1： 系統(tǒng)(傳輸流和節(jié)目流)，PES，T-STD 緩存器模型和基本PSI 表： CAT、PAT、PMT 和NIT。 ISO/IEC 13818-2： 視頻編碼。 ISO/IEC 13818-3： 音頻編碼。 ISO/IEC 13818-4： MPEG 測試和一致性。 ISO/IEC 13818-6： 數(shù)據(jù)廣播和DSMCC

43、。 TS流參數(shù)的監(jiān)測 由于TS流承載了諸多信息，碼流的及時監(jiān)測對最終用戶端收看到音視頻的質(zhì)量息息相關。在碼流出現(xiàn)問題時及時加以處理，是監(jiān)測TS流的目的。 對MPEG-2 TS流參數(shù)的測試，主要是依據(jù)“DVB系統(tǒng)測試指導“文件TR101-290”。 下面主要分析TR101-290文檔中關于TS流的3級錯誤檢測。1、第一優(yōu)先級需要檢測的錯誤TR 101-290的第一優(yōu)先級錯誤包括6種： 同步丟失錯誤同步字節(jié)錯誤 PAT錯誤 連續(xù)計數(shù)錯誤 PMT錯誤 PID錯誤1） 同步丟失錯誤(TS Sync Loss) ： 同步錯誤是衡量傳輸流質(zhì)量的最重要的指標，只有在獲得了同步之后，才能監(jiān)測其它的參數(shù)。 判斷

44、準則：連續(xù)檢測到5個正常同步視為同步，連續(xù)檢測到2個以上不正確同步則為同步丟失錯誤。傳輸流失去同步，標志著傳輸過程中會有一部分數(shù)據(jù)丟失，直接影響解碼后的畫面的質(zhì)量。2）同步字節(jié)錯誤(Sync Byte Error) ： 同步字節(jié)的標準值為0x47，當同步字節(jié)的值為其他數(shù)值的時候，認為是同步字節(jié)錯誤。 同步字節(jié)錯誤表明在傳輸過程中部分數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤，可能導致接收時出現(xiàn)馬賽克，嚴重時導致解碼器解不出信號。 3）節(jié)目關聯(lián)表(PAT)錯誤： PAT表在DVB標準中用于指示當前節(jié)目及其在數(shù)據(jù)流中的位置。標識節(jié)目關聯(lián)表PAT的PID為0x0000，如果 PAT丟失或被加密，解碼器將無法搜索到相應節(jié)目；如果P

45、AT超時，解碼器工作時間延長。 PAT錯誤包括:1）標識PAT的PID沒有至少0.5 s出現(xiàn)一次(要求PAT表格信息每500ms以內(nèi)發(fā)送一次)。2）PID為0x0000的table-id不為0x00（要求攜帶PAT表格的TS包中table-id 的值必須等譯0x00）。3）PID為0x0000的包頭中的加擾控制段不為0（如果加擾的話，解碼端將無法解析出PAT信息）。4）節(jié)目映射表(PMT)錯誤： PMT在DVB標準中用于指示每套節(jié)目視/音頻數(shù)據(jù)在傳輸流中的位置。節(jié)目映射表PMT標識并指示了組成每路業(yè)務流的位置，以及每路業(yè)務的節(jié)目參考時鐘（PCR）字段的位置。PMT錯誤包括： 1）標識PMT的P

46、ID沒有達到至少0.5 s出現(xiàn)一次（PMT表格必須每500ms以內(nèi)發(fā)送一次） ，如果PMT超時，影響解碼器切換節(jié)目時間。 2） PMT表的加擾控制段不為0（如果加擾的話，解碼端將無法解析出PMT信息）。5）連續(xù)計數(shù)錯誤(Cont Count Error) ： TS包頭中的連續(xù)計數(shù)是隨著每個具有相同PID的TS包的增加而增加，為解碼器確定正確的解碼順序。對于每一套節(jié)目的視/音頻數(shù)據(jù)包而言，連續(xù)計數(shù)錯誤是一個很重要的指標。傳輸流連續(xù)計數(shù)不正確，表明當前傳輸流有丟包、錯包、包重疊等現(xiàn)象，將導致解碼器不能正確解碼，圖像出現(xiàn)馬賽克等現(xiàn)象。6）PID丟失錯誤(PID Missing) ： 檢測數(shù)據(jù)流中各套

47、電視節(jié)目的圖像/聲音數(shù)據(jù)是否正確，即檢查是否每一個PID都有碼流。PID丟失，將導致該套節(jié)目無法正確解碼。 根據(jù)規(guī)定，一般音視頻的PID出現(xiàn)周期不能超過5秒。2、第二優(yōu)先級需要檢測的錯誤 TR101-290的第二優(yōu)先級共列出幾種錯誤： 傳輸錯誤 CRC錯誤 PCR間隔錯誤 PCR抖動錯誤 PTS錯誤 CAT錯誤 1）數(shù)據(jù)傳輸錯誤(Transport Error) ： TS包頭中的傳輸包錯誤指示為“1”，表示在相關的傳輸包中至少有1個不可糾正的錯誤位，只有在錯誤被糾正之后，該位才能被重新置0。而一旦有傳輸包出錯，就不再從錯誤包中得出其他錯誤指示。 2）循環(huán)冗余校驗錯誤 (CRC) ： 節(jié)目專用信

48、息(PSI)和服務信息(SI)出現(xiàn)錯誤，可以由CRC計算出來，以指明該包是否可用。如果出錯將不再從出現(xiàn)錯誤的表中得出其他錯誤信息。PAT、PMT出現(xiàn)連續(xù)錯誤，將影響解碼器對某一節(jié)目的正確解碼。 3）節(jié)目參考時鐘間隔錯誤(PCR Discont) ： PCR用于恢復27MHz系統(tǒng)時鐘，PCR間隔錯誤，將導致接收端的時鐘抖動或漂移，影響畫面顯示時間。 PCR間隔指兩個連續(xù)的PCR之間最大的間隔時間，通常要求同一節(jié)目里兩個連續(xù)PCR的時間間隔不能超過100 ms。在數(shù)字電視廣播應用中， PCR的時間間隔應不大于40 ms。4）節(jié)目參考時鐘抖動錯誤(PCR Jitter Error) ： PCR的錯誤

49、范圍是由允許偏離正確PCR值的最大值確定的，稱為PCR精度， PCR的精度必須高于500 ns或PCR抖動量不得大于±500 ns ，PCR抖動過大，將影響接收端系統(tǒng)時鐘的正確恢復，解碼時會出現(xiàn)馬賽克現(xiàn)象，嚴重時不能正常顯示圖像。5）播出時間標記錯誤 (PTS) 在DVB標準中規(guī)定PTS每700ms傳輸一次，PTS傳輸超時將影響圖像正確顯示。PTS只有在TS未加擾時方能接收。6）CAT錯誤 ： CAT表指出了授權管理信息EMM包的PID并控制接收機的正確接收，如果CAT表不正確，就不能正確接收加密節(jié)目。 CAT錯誤包括：1）在PID為0x0001上出現(xiàn)帶有table-id不等于0x0

50、1的情形（即要求攜帶CAT表信息的TS包中的table-id 的值必須等于0x01） 。2）PID為0x0001帶有的加擾字段的不為0x00（即攜帶CAT表的TS包不能加擾，如果加擾，解碼端將無法解析出CAT信息）。3、第三優(yōu)先級需要檢測的錯誤 第三級錯誤共有10種錯誤，包括：NIT錯誤、SI重復率錯誤、緩沖器錯誤、非指定PID錯誤、SDT錯誤、EIT錯誤、RST錯誤、TDT錯誤、空緩沖器錯誤及數(shù)據(jù)延遲錯誤。第三等級錯誤并非是TS傳輸流的致命錯誤，但會影響一些具體應用的正確實施。先進的編碼技術H.264與AVS H.264是2003年發(fā)布的新一代壓縮編碼標準，和原有的標準相比，性能得到很大的提

51、高。目前已經(jīng)大量關于H.264的技術資料，包括英文和中文的圖書；AVS視音頻編碼標準 AVS視音頻編碼是中國提出的視音頻壓縮編碼標準；提出AVS標準的背景；AVS的特點 AVS 視頻與MPEG標準都采用混合編碼框架（見圖1 ），包括變換、量化、熵編碼、幀內(nèi)預測、幀間預測、環(huán)路濾波等技術模塊，這是當前主流的技術路線。 AVS的主要創(chuàng)新在于提出了一批具體的優(yōu)化技術，在較低的復雜度下實現(xiàn)了與國際標準相當?shù)募夹g性能，但并未使用國際標準背后的大量復雜的專利。 AVS-視頻當中具有特征性的核心技術包括：8x8 整數(shù)變換、量化、幀內(nèi)預測、1/4精度像素插值、特殊的幀間預測運動補償、二維熵編碼、去塊效應環(huán)內(nèi)濾波等。 AVS視頻標準定義了I幀、P 幀和B 幀三種不同類型的圖像，I 幀中的宏塊只進行幀內(nèi)預測，P幀和B 幀的宏塊則需要進行幀內(nèi)預測或幀間預測，圖中S0是預測模式選擇開關。 預測殘差進行8×8 整數(shù)變換（ICT ）和量化，然后對量化系數(shù)進行zig-za g 掃描（隔行編碼塊使用另一種掃描方式）