數(shù)字電視原理與應(yīng)用dtv5

數(shù)字電視原理與應(yīng)用

PrincipleandApplicationofDigitalTelevision主講：張文軍教授上海交通大學(xué)圖像通信與信息處理研究所2006～2007學(xué)年第一學(xué)期目前一頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)課程安排1數(shù)字電視概述電視技術(shù)的發(fā)展歷程模擬電視原理數(shù)字電視的發(fā)展2數(shù)字電視基本原理視頻壓縮原理MPEG-2視頻編碼及測(cè)量MPEG-2音頻編碼及測(cè)量MPEG-2系統(tǒng)及其測(cè)量數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ)數(shù)字電視的糾錯(cuò)編碼原理3數(shù)字電視相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)DVB-S標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)測(cè)量DVB-C標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)測(cè)量OFDM技術(shù)DVB-T標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)測(cè)量ATSC和ISDB-T標(biāo)準(zhǔn)及其測(cè)量我國(guó)的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電視原理與應(yīng)用2*目前二頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)數(shù)字電視基本原理視頻壓縮原理——第5章MPEG-2視頻編碼部分及其測(cè)量——第4,6,11章MPEG-2音頻編碼部分及其測(cè)量——第7章MPEG-2系統(tǒng)部分及其測(cè)量—第3,9,10章數(shù)字調(diào)制基礎(chǔ)——第12章數(shù)字電視中的糾錯(cuò)編碼原理——補(bǔ)充數(shù)字電視原理與應(yīng)用3*目前三頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)MPEG-2系統(tǒng)部分及其測(cè)量1.MPEG數(shù)據(jù)流

2.數(shù)字視頻標(biāo)準(zhǔn)比較3.MPEG-2TS流測(cè)量數(shù)字電視原理與應(yīng)用4*目前四頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)1、MPEG數(shù)據(jù)流MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC13818-1系統(tǒng)層ISO/IEC13818-2視頻編碼層ISO/IEC13818-3音頻編碼層系統(tǒng)層也可用于傳送音視頻以外的數(shù)據(jù)，如Internet數(shù)據(jù)。系統(tǒng)層描述MPEG數(shù)據(jù)流的整體結(jié)構(gòu)，實(shí)際中具有重要意義。原始SDTV信號(hào)（ITU601）碼率270Mbit/s；CD質(zhì)量的原始數(shù)字立體聲音頻信號(hào)碼率為1.5Mbit/s。圖3.2

視頻和音頻信號(hào)32/44.1/48kHz音頻采樣頻率15~20kHzBW15~20kHzBWAD32/44.1/48kHz音頻采樣頻率ADRightLeft16bitUpto768kbit/s16bitUpto768kbit/s1.5Mbit/s數(shù)字電視原理與應(yīng)用5*目前五頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)視頻信號(hào)壓縮到1Mbit/s(MPEG-1)和2～6Mbit/s(MPEG-2)音頻信號(hào)壓縮到100～400kbit/s壓縮后的視音頻信號(hào)稱作ES(elementarystream)流，包括：視頻流音頻流數(shù)據(jù)流——任何類型的壓縮或未壓縮數(shù)據(jù)1、MPEG數(shù)據(jù)流圖3.3MPEGES流var.lengthupto64kbytesPESpacketVideoPESAudioPESDataPESPESheader數(shù)字電視原理與應(yīng)用6*目前六頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)壓縮后所有ES流被打成不同長(zhǎng)度的包，叫做PES(packetizedelementarystreams)。根據(jù)不同時(shí)刻視音頻內(nèi)容的不同，壓縮比也時(shí)刻變化，就需要有不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包。每個(gè)視頻包有一個(gè)或幾個(gè)壓縮視頻幀每個(gè)音頻包有一個(gè)或多個(gè)壓縮音頻信號(hào)段每個(gè)PES包最大64kbytes，由頭Header和凈負(fù)荷數(shù)據(jù)payload組成：header包含了16位bit指示包的長(zhǎng)度payload包含壓縮視頻/音頻流或純數(shù)據(jù)流視頻包的長(zhǎng)度某些情況下可大于64kbytes，此時(shí)包頭(header)中包長(zhǎng)度指示為0，解碼器要利用其他機(jī)制找出包的終止處。1、MPEG數(shù)據(jù)流數(shù)字電視原理與應(yīng)用7*目前七頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)1、MPEG數(shù)據(jù)流PESMPEG-2TS包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用8*目前八頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)所有ES流首先被打包成不同長(zhǎng)度的PES包，通常為64kbytes。開頭為6byte的PES頭：前3個(gè)byte是起始碼前綴000001，用于表明一個(gè)PES包的開始。第4個(gè)byte是起始碼標(biāo)志，說明起始碼種類，表明payload中是視頻、音頻還是數(shù)據(jù)流。后兩個(gè)byte是包長(zhǎng)度，說明后面還有多少字節(jié)。如果長(zhǎng)度為0，表示PES包大于64kbytes。然后是可選PES頭最后是實(shí)際傳送ES流的凈負(fù)荷數(shù)據(jù)(payload)PESPESheaderOptionalPESheader6ByteHeaderMax.64kbytepayloadmax.64kbyte＋63bytestartcodeprefix000001StreamIDPESpacketlength圖3.4PES的組成數(shù)字電視原理與應(yīng)用9*目前九頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)可選PES頭：PES頭的可選擴(kuò)展，根據(jù)當(dāng)前傳送ES流的要求設(shè)置。由12個(gè)比特的11個(gè)標(biāo)志來控制可選PES頭中包含哪些字段，其中有PTS(presentationtimestamps)和DTS(decodingtimestamps)，這對(duì)視/音頻同步非常重要。最后可能有填充字節(jié)。PES圖3.4PES的組成PESheaderOptionalPESheader6ByteHeaderMax.64kbytepayloadmax.64kbyte＋6PESScramblingcontrol11flagsPESheaderDatalengthOptionalFieldsDependingonflagsStuffingBytes,,FF’’,,10’’BitPESheaderOptionalPESheaer6ByteHeaderMax.64kbytepayloadmax.64kbyte＋6PTSDTSESCRESrateDSMTrickmodeAdditionalCopyInfoPreviousPESCRCPESextension333342228816數(shù)字電視原理與應(yīng)用10*目前十頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)PES結(jié)構(gòu)不適合傳輸，尤其不適合一個(gè)數(shù)據(jù)流中有多個(gè)節(jié)目的廣播應(yīng)用。而MPEG-2目標(biāo)是將6,10甚至20個(gè)電視節(jié)目或廣播節(jié)目形成一個(gè)復(fù)用MPEG-2數(shù)據(jù)流，然后通過衛(wèi)星、電纜或地面?zhèn)鬏?。因此，PES包再分成固定長(zhǎng)度的更小的包，即TS包(transportstreampackets)：188字節(jié)長(zhǎng)4個(gè)字節(jié)的TS頭184個(gè)字節(jié)的PES包數(shù)據(jù)PES圖3.6MPEG-2TS包組成PESheaderPESheaderPacketizedelementarysystemTransportstreamPayloadunitstartindicator=14byteTSheader184bytepayloadPayloadUnitstartIndicator=1數(shù)字電視原理與應(yīng)用11*目前十一頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)對(duì)TS包再進(jìn)行復(fù)用：先復(fù)用同一個(gè)節(jié)目的TS包，一個(gè)節(jié)目可包含一個(gè)或多個(gè)視頻和音頻信號(hào)（如不同角度攝像機(jī)、不同語言等）。所有節(jié)目的所有復(fù)用數(shù)據(jù)流再進(jìn)行復(fù)用形成最終的TS流。MPEG-1，視頻PES包與音頻PES包復(fù)用，最大碼率為1.5Mbit/s，用于VCD。PESVideoPESAudioPESVAVVMultiplexedvideoandaudioPESpacketsApplication:MPEG-1VideoCDMPEG-2SVCDMPEG-2VideoDVD圖3.5PES包的復(fù)用數(shù)字電視原理與應(yīng)用12*目前十二頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)MPEG-2的TS包長(zhǎng)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-2TS流中不同ES流的包出現(xiàn)頻率不一樣。每個(gè)節(jié)目有一個(gè)編碼器對(duì)所有ES流編碼，產(chǎn)生PES，并將PES包打包成TS包。每個(gè)節(jié)目的碼率通常約2～8Mbit/s，但由于節(jié)目?jī)?nèi)容隨時(shí)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(jì)復(fù)用。所有節(jié)目的TS流再?gòu)?fù)用成一個(gè)總的TS流，最大約40Mbit/s。PES圖3.7MPEG-2TS流的復(fù)用EncoderVideo1EncoderEncoderVideo2Video3Audio1Audio2Audio3Program1Program2Program3MPEG-2Multiplexer數(shù)字電視原理與應(yīng)用13*目前十三頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)一個(gè)TS流中通常有6,8,10甚至20個(gè)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(gè)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(jié)構(gòu)靈活可變。TS流中包含一些“表”來描述組成結(jié)構(gòu)，解碼器可以利用這些表來確定TS流的當(dāng)前結(jié)構(gòu)。PES數(shù)字電視原理與應(yīng)用14*目前十四頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)1、MPEG數(shù)據(jù)流MPEG-2TS包PES包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用15*目前十五頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)固定長(zhǎng)度188字節(jié)，4字節(jié)header和184字節(jié)payloadheader包含了對(duì)包傳輸過程非常重要的信息：第一個(gè)字節(jié)是同步字節(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(shí)現(xiàn)同步。解碼器在接收到5個(gè)TS包后開始同步。同步字節(jié)后的一個(gè)比特是傳輸差錯(cuò)標(biāo)志由解調(diào)器在傳輸信道末端設(shè)置例如錯(cuò)誤太多無法利用誤碼糾正機(jī)制進(jìn)行恢復(fù)的情況。13bit的PID(packetidentifier)描述該包中payload的內(nèi)容以及該包屬于哪個(gè)ES流。MPEG-2TS包圖3.8MPEG-2TS包184bytepayload188bytes4byteTSheader13bitpacketidentifier=PID1bittransporterrorindicator1bytesyncbyte=47hex數(shù)字電視原理與應(yīng)用16*目前十六頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)DVB采用的誤碼保護(hù)是Reed－Solomon糾錯(cuò)碼調(diào)制器中TS包的188個(gè)字節(jié)后添加16個(gè)字節(jié)(DVB-S/C/T)或20個(gè)字節(jié)(ATSC)的誤碼保護(hù)。誤碼保護(hù)是特殊的校驗(yàn)和。接收端每個(gè)包可以糾正8/10個(gè)誤碼。如果某個(gè)包發(fā)生的誤碼超過8/10個(gè)，誤碼保護(hù)失敗，誤碼不能糾正，這個(gè)包的傳輸差錯(cuò)標(biāo)志就標(biāo)記為錯(cuò)誤，則解碼器不能解碼這個(gè)包，而要進(jìn)行誤碼掩蓋。MPEG-2TS包圖3.9Reed-SolomonFECRSRSDVB/ATSCmodDVB/ATSCDemod.MPEG-2TSTransmissionlinkMPEG-2TS4byteheader184bytepayload16or20byteRSFEC204or208byte188byte188byte184bytepayload1bittransporterrorindicatorSyncbyte47hex4byteheader數(shù)字電視原理與應(yīng)用17*目前十七頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)有時(shí)TS包的頭長(zhǎng)度必須大于4個(gè)byte：包頭擴(kuò)展到payload中，payload長(zhǎng)度相應(yīng)縮短，但總包長(zhǎng)度仍是188bytes。擴(kuò)展的包頭稱作“adaptationfield”。在4bytes的包頭中由Adaptationcontrolbits標(biāo)志是否有adaptationfield。MPEG-2TS包圖3.10

帶adaptationfield的TS包headerOptionalAdaptationfield4ByteHeader184bytepayload188byteAdaptionFieldlengthDiscontinuityindicator….5flagsOptionalFieldsDependingOnflags…..PCR…..81542Bit數(shù)字電視原理與應(yīng)用18*目前十八頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)TS包的結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)度與電話和LAN技術(shù)采用的異步轉(zhuǎn)移模式ATM類似：ATM用于電話的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。ATM也采用包結(jié)構(gòu)，每個(gè)包53bytes，由5bytes的頭和48bytes的payload組成。MPEG-2初期考慮利用ATM傳輸，ATM包的payload中有一個(gè)特殊byte，實(shí)際payload只有47bytes，因此TS包的188bytes正好可以由4個(gè)ATM包傳送。實(shí)際也存在MPEG-2通過ATM傳輸。MPEG-2TS包圖3.11ATM包5byteheader48bytepayload53Brmation188byteMPEG-2TSpacket47bytepayload47bytepayload47bytepayload47bytepayload4ATMcellsATM=AsynchronousTransferMode數(shù)字電視原理與應(yīng)用19*目前十九頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)1、MPEG數(shù)據(jù)流PESMPEG-2TS包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用20*目前二十頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)接收端所需信息接收端所需信息BECDTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FA數(shù)字電視原理與應(yīng)用21*目前二十一頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)MPEG-2解碼器接收到MPEG-2TS流時(shí)，首先檢測(cè)包結(jié)構(gòu)，在TS流中查找同步字節(jié)：總是47hex，總位于TS包開始位置，固定間隔為188字節(jié)。同時(shí)滿足這兩個(gè)條件，可以確定同步。如果出現(xiàn)一個(gè)字節(jié)為47hex，解碼器將檢測(cè)這個(gè)字節(jié)前后n倍188字節(jié)的位置是否也是同步字節(jié)。如果是，則當(dāng)前字節(jié)為同步字節(jié)；否則，當(dāng)前字節(jié)只是碼流中偶爾出現(xiàn)的47hex，不是同步字節(jié)。接收端收到5個(gè)TS包之后開始同步。丟包3個(gè)之后解碼器即失步。A、TS流同步數(shù)字電視原理與應(yīng)用22*目前二十二頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)接收端所需信息接收端所需信息AECDTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FB數(shù)字電視原理與應(yīng)用23*目前二十三頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)TS流中傳送節(jié)目的數(shù)目和結(jié)構(gòu)靈活多變，TS流中必須包含列表來描述TS流的瞬時(shí)結(jié)構(gòu)。這些列表稱為PSI(programspecificinformation),是偶爾在payload中傳輸?shù)谋砀瘢?PAT(programassociationtable)PMT(programmaptables)B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)圖3.13PAT和PMTPID1PID2PIDfromPATTSheaderPayloadofTSpacket……PointertovideoESPointertoaudioESPID1PID2PID3PID4…..PayloadofTSpacketTSheaderPID=0x00PointertoPMT1PointertoPMT2PointertoPMT3PointertoPMT4PAT=Programassociationtable1PIDentryperprogramPMT=Programmaptable1PIDentryperelementarystream數(shù)字電視原理與應(yīng)用24*目前二十四頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)PAT每個(gè)TS流一個(gè)，每隔0.5秒重復(fù)。描述TS流中有多少個(gè)節(jié)目。包含該表的TS包的PID為0，便于識(shí)別。PAT的payload中傳送特殊PID的列表，每個(gè)PID對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)目。這些PID是描述每個(gè)獨(dú)立節(jié)目詳細(xì)信息的指針。PID指向PMT表。B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)PID1PID2PID3PID4…..PayloadofTSpacketTSheaderPID=0x00PointertoPMT1PointertoPMT2PointertoPMT3PointertoPMT4PAT=Programassociationtable1PIDentryperprogram數(shù)字電視原理與應(yīng)用25*目前二十五頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)PMT對(duì)應(yīng)TS包有特殊的PID和特殊的payload。PMT的PID由PAT傳送。例如要接收節(jié)目3時(shí)，先從PAT的payload中的所有PID列表中選出節(jié)目3的PID為1FF3hex，然后查找包頭中PID=1FF3hex的TS包，就是節(jié)目3的PMT。PMT包含該節(jié)目中所有ES流（視頻、音頻或數(shù)據(jù)）的PID。B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)PID1PID2PIDfromPATTSheaderPayloadofTSpacket……PointertovideoESPointertoaudioESPMT=Programmaptable1PIDentryperelementarystream數(shù)字電視原理與應(yīng)用26*目前二十六頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)一個(gè)節(jié)目可能有多個(gè)視頻和音頻流，解碼器必須選擇2個(gè)PID，一個(gè)視頻流的PID（100hex），一個(gè)音頻流的PID（200hex）。此后解碼器只收集這些TS包，解復(fù)用，重新組成PES包，這些PES包再送到視頻或音頻解碼器。傳輸過程中TS流的結(jié)構(gòu)也可能發(fā)生改變。解碼端機(jī)頂盒，如DVB-S，必須連續(xù)檢測(cè)TS流瞬時(shí)結(jié)構(gòu)，讀出PAT和PMT，做自適應(yīng)調(diào)整。B、讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)數(shù)字電視原理與應(yīng)用27*目前二十七頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)接收端所需信息接收端所需信息AEBDTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FC數(shù)字電視原理與應(yīng)用28*目前二十八頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)PAT和PMT讀出以后，用戶確定出一個(gè)節(jié)目的兩個(gè)PID：待解碼視頻信號(hào)的PID（如100hex）待解碼音頻信號(hào)的PID（如200hex）解碼器只處理這兩個(gè)PID的TS包：解復(fù)用過程中，PID為100hex的所有TS包集合成視頻PES包，送到視頻解碼器。同樣，PID為200hex的所有TS包重新集合成音頻PES包，送到音頻解碼器。如果ES流沒有加擾，這時(shí)可以直接解碼。C、讀取一個(gè)節(jié)目圖3.14

通過視頻和音頻PID訪問節(jié)目VideoPID=0x100AudioPID=0x200MPEG-2TS數(shù)字電視原理與應(yīng)用29*目前二十九頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)接收端所需信息接收端所需信息AEBCTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FD數(shù)字電視原理與應(yīng)用30*目前三十頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)對(duì)付費(fèi)電視或許可證和地域限制等情況，ES流利用電子碼進(jìn)行傳輸保護(hù)。ES流利用各種方法進(jìn)行混擾，接收端必須配有附加硬件并授權(quán)。附加硬件必須有TS流中合適的解擾和授權(quán)數(shù)據(jù)。因此TS流中傳送一個(gè)特殊的表CAT(conditionalaccesstable)CAT提供了TS流其他數(shù)據(jù)包的PID，該數(shù)據(jù)包傳送了解擾所需信息：ECM(entitlementcontrolmessage)用于傳送加擾碼EMM(entitlementmanagementmessage)用于用戶管理D、讀取一個(gè)加擾節(jié)目圖3.15CATCAT(PID=1)PIDPIDECMEntitlementcontrolmessagesEMMEntitlementManagementmessagesKeycodesAllocationrights數(shù)字電視原理與應(yīng)用31*目前三十一頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)只有ES流本身可以加擾，TS包頭、表格和adaptationfield不能加擾。解擾本身在MPEG解碼器以外的附加硬件設(shè)備進(jìn)行，附加硬件與解擾方法相關(guān)，可以做成智能板卡通過CI(commoninterface)插入機(jī)頂盒。在MPEG解碼器做進(jìn)一步處理之前，TS流在該硬件設(shè)備中循環(huán)。ECM和EMM的信息，以及用戶的個(gè)人碼可以將碼流解擾。D、讀取一個(gè)加擾節(jié)目圖3.16

解碼器的解擾CommoninterfaceDescramblerSmartcard(userdata)VideodecoderAudiodecoderVideoAudiosssssDescrambleddataPseudorandomsequencyMPEG-2TSDemultiplexerExorExor數(shù)字電視原理與應(yīng)用32*目前三十二頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)接收端所需信息接收端所需信息ADBCTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)FE數(shù)字電視原理與應(yīng)用33*目前三十三頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)實(shí)際解碼時(shí)還需要另外的同步步驟：接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步視音頻同步E、節(jié)目同步視音頻PID獲得ES流解擾碼流解復(fù)用視音頻PES包重新生成視音頻解碼器數(shù)字電視原理與應(yīng)用34*目前三十四頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)接收端時(shí)鐘和發(fā)送端時(shí)鐘同步亮度信號(hào)采樣頻率13.5MHz，色度信號(hào)6.75MHz。27MHz是采樣頻率的倍數(shù)，作為發(fā)送端MPEG編碼器所有處理過程的參考或基本頻率。編碼器中27MHz振蕩器作為系統(tǒng)時(shí)鐘(STC)的輸入。STC是42bit計(jì)數(shù)器，由27MHz時(shí)鐘計(jì)數(shù)，溢出后重新從0開始。LSB位不會(huì)計(jì)數(shù)到FFF，最大只有300，大約每26.5小時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位為0。接收端也必須提供STC，其27MHz振蕩器和42bit計(jì)數(shù)器必須與編碼器STC完全同步。MPEG碼流中需傳送參考信息——PCR(programclockreference)，即在固定時(shí)刻將最新的STC計(jì)數(shù)器值復(fù)制到TS流中。E、節(jié)目同步——時(shí)鐘同步數(shù)字電視原理與應(yīng)用35*目前三十五頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)E、節(jié)目同步——時(shí)鐘同步PCR使得碼流中帶有準(zhǔn)確的內(nèi)部時(shí)鐘，所有編碼和解碼過程都受這個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘控制。解碼器必須讀出PCR值，與自身系統(tǒng)時(shí)鐘（42bit計(jì)數(shù)器）比較：如果收到的PCR與解碼器系統(tǒng)時(shí)鐘一致，則收發(fā)端時(shí)鐘同步；如果不一致，則根據(jù)差別大小產(chǎn)生一個(gè)控制變量送到鎖相環(huán)，可以糾正接收端的振蕩器。同時(shí)，42bit計(jì)數(shù)器總是設(shè)為收到的PCR值，這是系統(tǒng)初始化和節(jié)目改變時(shí)的基本要求。圖3.17PCR數(shù)字電視原理與應(yīng)用36*目前三十六頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)碼流中傳送的PCR值必須足夠多，有最大間隔的限制；而且要相對(duì)準(zhǔn)確，沒有抖動(dòng)。MPEG標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：每個(gè)節(jié)目PCR的最大間隔為40ms。PCR的抖動(dòng)小于±500ns。PCR如果出錯(cuò)：本來應(yīng)該顯示彩色圖像，卻顯示出黑白圖像。TS流重復(fù)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，因?yàn)門S包順序改變，但其中PCR信息卻沒變。經(jīng)常會(huì)有最大±30μs的PCR抖動(dòng)，該問題許多機(jī)頂盒可以解決。PCR信息在相應(yīng)節(jié)目TS包的adaptationfield中傳送，而TS包類型的準(zhǔn)確信息可以從PMT中獲得。節(jié)目時(shí)鐘同步以后，視音頻編碼就可以鎖定系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行了。E、節(jié)目同步——時(shí)鐘同步數(shù)字電視原理與應(yīng)用37*目前三十七頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)視頻和音頻PES包頭中需要有附加的時(shí)間信息。該時(shí)間信息由STC獲得。STC的33位MSB(最高有效字符)被插入到視音頻PES包頭中，最大間隔為700ms，稱為PTS(presentationtimestamps)由于編碼規(guī)則限制，視頻幀的傳輸順序與顯示順序不同，視頻流PES頭需要另外的時(shí)間戳，即DTS(decodingtimestamps)機(jī)頂盒中的MPEG-2解碼器就可以對(duì)一個(gè)節(jié)目的視音頻碼流進(jìn)行解碼，產(chǎn)生模擬或數(shù)字的視音頻信號(hào)。E、節(jié)目同步——視音頻同步圖3.18PTS和DTSVideoPESaudioPESVideoPESPTSofvideoPESPESheaderVideolipsynctoaudioPTSofaudioPESDTSofvideoPESPESheader數(shù)字電視原理與應(yīng)用38*目前三十八頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)接收端所需信息接收端所需信息ADBCTS流同步(同步字節(jié))讀取當(dāng)前節(jié)目結(jié)構(gòu)（PAT,PMT）讀取一個(gè)節(jié)目(PID)節(jié)目同步(PCR,DTS,PTS)讀取一個(gè)加擾節(jié)目(CAT)TS流附加信息(SI/PSI/PSIP)EF數(shù)字電視原理與應(yīng)用39*目前三十九頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)歐洲D(zhuǎn)VB項(xiàng)目組和美國(guó)ATSC項(xiàng)目組都定義了數(shù)字視音頻節(jié)目傳輸?shù)母郊有畔?，以便?jiǎn)化機(jī)頂盒操作，使其更加人性化：在TS流中傳送節(jié)目名稱來分辨不同節(jié)目；傳送EPG(electronicprogramguides)和時(shí)間日期信息來簡(jiǎn)化相鄰信道搜索。MPEG-2為擴(kuò)展留有空間，在PSI、PMT和CAT之外，TS流中還可以有privatetables，定義了用戶表的結(jié)構(gòu)以及如何將用戶表插入到TS流中。F、TS流附加信息圖3.19PrivateTable1byteTableIDPayloadpartoftableTransportstreamPayloadUnitstartIndicator=1SpecialPID’s32bitCRCChecksum數(shù)字電視原理與應(yīng)用40*目前四十頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)MPEG-2對(duì)表的規(guī)定：每個(gè)表在一個(gè)或多個(gè)TS包的payload部分傳送，TS包具有只為該表保留的特殊PID。每個(gè)表payload的第一個(gè)字節(jié)是tableID，是識(shí)別該表的特殊字節(jié)。每個(gè)表分成多個(gè)部分，每個(gè)部分允許最大長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)，每個(gè)部分結(jié)尾是該部分的32位CRC校驗(yàn)和。PSI結(jié)構(gòu)完全相同：PAT的PID為0，其第一個(gè)字節(jié)tableID為0PMT的PID在PAT中定義，其tableID為2CAT也有自己的PID和tableIDPSI可以由一個(gè)或多個(gè)PAT,PMT和CAT的TS包組成。DVB項(xiàng)目組實(shí)現(xiàn)了：NIT(networkinformationtable)——標(biāo)準(zhǔn)中沒有詳細(xì)規(guī)定。CAT——標(biāo)準(zhǔn)中只規(guī)定了大致輪廓。PrivateTables數(shù)字電視原理與應(yīng)用41*目前四十一頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)利用MPEG-2privatetables特性，DVB標(biāo)準(zhǔn)提出了許多附加表，稱為SI(serviceinformation)，SI包括8個(gè)表：DVBSIPATprogramassociationtablePMTprogrammaptableCATconditionalaccesstableNITnetworkinformationtablePrivatetablesMPEG-2PSIProgramspecificinformationDVBSIServiceinformationNITnetworkinformationtableSDTservicedescriptortableBATbouquetassociationtableEITeventinformationtableRSTrunningstatustableTDTtime&datetableTOTtimeoffsettableSTstuffingtable數(shù)字電視原理與應(yīng)用42*目前四十二頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)NIT描述了一個(gè)DVB傳輸通道的所有物理參數(shù)，包括下列信息：傳輸路徑（衛(wèi)星、電纜、地面）接收頻率調(diào)制類型誤碼保護(hù)傳輸參數(shù)機(jī)頂盒在掃描或變換信道時(shí)，可以存儲(chǔ)一個(gè)物理信道的所有參數(shù)，便于以后很快跳回該信道。信道中也可以傳送相鄰或其他信道的傳輸參數(shù)，使得信道轉(zhuǎn)換靈活快捷。如果NIT中的傳輸參數(shù)與實(shí)際不符，會(huì)對(duì)許多接收設(shè)備，如機(jī)頂盒，產(chǎn)生不可預(yù)知的影響。如果NIT中的傳輸頻率與實(shí)際接收頻率不同，許多接收設(shè)備在沒有任何原因提示的情況下，不產(chǎn)生任何圖像和聲音。DVBSI－NIT數(shù)字電視原理與應(yīng)用43*目前四十三頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)SDT包含對(duì)TS流中節(jié)目（服務(wù)）的更多詳細(xì)描述：節(jié)目名稱，如CNN,CBS,Eurosport,ARD,ZDF,BBC,ACB,SBS等等在提供節(jié)目PID的同時(shí)，SDT對(duì)用戶提供了文本信息。通過提供文本列表，使得接收設(shè)備操作靈活。BAT，與SDT密切相關(guān)：BAT與SDT的PID相同，只是tableID不同。SDT描述一個(gè)物理信道的節(jié)目結(jié)構(gòu)。BAT描述幾個(gè)或大量物理信道的節(jié)目結(jié)構(gòu)。DVBSI－SDT數(shù)字電視原理與應(yīng)用44*目前四十四頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)BAT即一個(gè)多信道節(jié)目表:提供一組信道所有服務(wù)的總體描述。如果一個(gè)信道不足以傳送所有節(jié)目，節(jié)目提供商可以利用一組信道。例如德國(guó)的付費(fèi)電視提供商PremiereWorld。一些衛(wèi)星或電纜DVB信道集合成一組信道。相應(yīng)BAT在所有信道中傳送，以便在該組信道內(nèi)進(jìn)行靈活的節(jié)目切換。DVBSI－BAT圖3.23BAT如同花瓶中的一束花，每朵花相應(yīng)于一個(gè)物理信道。例如一組8MHz帶寬的電視信道，中心頻率為330MHz，338MHz，346MHz，354MHz和362MHz。每個(gè)信道能包含6個(gè)節(jié)目。每朵花有各自特性：顏色、花瓣數(shù)、花的類型等。每個(gè)信道的節(jié)目由SDT描述，如同每朵花。PhysicalChannel362MHzPhysicalChannel338MHzSDT1SDT2SDT3SDT4SDT5PhysicalChannel330MHzPhysicalChannel346MHzPhysicalChannel354MHzBAT數(shù)字電視原理與應(yīng)用45*目前四十五頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)EIT(eventinformationtable)即DVB中的EPG(electronicprogramguide)表包含一天或一周內(nèi)所有廣播的計(jì)劃開始和結(jié)束時(shí)間。結(jié)構(gòu)非常靈活，允許傳送大量附加信息不是所有機(jī)頂盒都支持這一特性RST(runningstatustable)廣播的計(jì)劃開始和結(jié)束時(shí)間常常會(huì)發(fā)生變化和延遲為在某時(shí)刻啟動(dòng)和停止一個(gè)視頻錄像機(jī)，由RST傳送相關(guān)控制信息。RST可以與模擬電視信號(hào)中數(shù)據(jù)線的VPS信號(hào)相比。DVBSI－EIT和RST數(shù)字電視原理與應(yīng)用46*目前四十六頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)機(jī)頂盒操作還需要傳輸當(dāng)前時(shí)鐘和當(dāng)前日期，分兩步：TDT(time&datetable)傳送GMT或UTC即零度子午線的當(dāng)前時(shí)刻TOT(timeoffsettable)傳送不同時(shí)區(qū)各自適當(dāng)?shù)臅r(shí)間偏移量TDT和TOT中的信息如何計(jì)算以及計(jì)算到什么程度，取決于機(jī)頂盒的軟件對(duì)廣播時(shí)間信息的完全支持還需要機(jī)頂盒得到當(dāng)前的位置信息：對(duì)擁有多個(gè)時(shí)區(qū)的國(guó)家，如澳大利亞和美國(guó)，這個(gè)問題尤其重要。ST(stuffingtable)用于覆蓋TS流中的信息。有時(shí)需要取消TS流中的一些表。CATV終端站接收到一個(gè)DVB-S信號(hào)以后，NIT必須進(jìn)行交換或覆蓋；或者為中繼信號(hào)，必須取消某些節(jié)目。DVBSI－TDT/TOT和ST數(shù)字電視原理與應(yīng)用47*目前四十七頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)DVB中SI的PID和tableID具有固定值：DVBSI的PID和tableIDTablePIDTableIDPAT0x00000x00PMT0x0020…0x1FFE0x02CAT0x00010x01NIT0x00100x40,0x41BAT0x00110x4ASDT0x00110x42…0x46EIT0x00120x4E…0x6FRST0x00130x71TDT0x00140x70TOT0x00140x73ST0x0010…0x00140x72數(shù)字電視原理與應(yīng)用48*目前四十八頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)1、MPEG數(shù)據(jù)流PESMPEG-2TS包接收端所需信息ATSC的PSIPMPEG-2TS其他重要細(xì)節(jié)數(shù)字電視原理與應(yīng)用49*目前四十九頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)ATSC(AdvancedTelevisionSystemCommittee)：美國(guó)為地面和電纜數(shù)字電視制訂的獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)。采用MPEG-2TS，MPEG-2視頻和AC-3Dolby數(shù)字音頻作為基帶信號(hào)。采用8-或16-VSB調(diào)制方式。還需要PSI以外的表。類似DVB的SI表，ATSC定義了PSIP表。ATSC中，MPEG-2定義的PSI表用于讀取視音頻流，TS流包含一個(gè)PAT和幾個(gè)PMTs。ATSC的實(shí)際表用privatetable實(shí)現(xiàn)。ATSC的PSIPPATprogramassociationtablePMTprogrammaptableCATconditionalaccesstablePrivatetablesMPEG-2PSIProgramspecificinformation數(shù)字電視原理與應(yīng)用50*目前五十頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)PSIP(programandsysteminformationprotocol)即DVBSI的另一種方式，分為7個(gè)表。ATSC的PSIPMGTmasterguidetableEITeventinformationtableETTextendedtexttableSTTsystemtimetableRTTratingregiontableCVCTcablevirtualchanneltableTVCTterrestrialvirtualchanneltableATSCPSIPProgramandsysteminformationprotocol數(shù)字電視原理與應(yīng)用51*目前五十一頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)MGT(MasterGuideTable)主要表，包含部分ATSC表的PID。MGT由packetID＝1FFBhex和tableID=C7hex識(shí)別。EIT(EventInformationTable)TS流必須包含至少4個(gè)EIT(EIT-0,EIT-1,EIT-2,EIT-3)這些EIT的PID在MGT中。最多可以有128個(gè)EIT，數(shù)目可選。一個(gè)EIT包含3小時(shí)EPG。算上4個(gè)強(qiáng)制EIT，可以包含12小時(shí)EPG。ETT(extendedtexttable)MGT還可以包含一些可選PID指向ETT。每個(gè)存在的ETT與一個(gè)EIT相對(duì)應(yīng)。ETT-0包含EIT-0的擴(kuò)展文本信息?？偣部梢杂?28個(gè)ETT。ATSCPSIPMGTPID=1FFBPIDPIDPIDEIT1EIT24EITsETT數(shù)字電視原理與應(yīng)用52*目前五十二頁\總數(shù)五十九頁\編于七點(diǎn)VCT(VirtualChannelTable)對(duì)不同傳輸路徑可分為：TVCT(TerrestrialVirtualChannelTable)CVCT(CableVirtualChannelTable)虛擬信道的識(shí)別信息，包含在一個(gè)復(fù)用TS流中進(jìn)行傳送。還包含節(jié)目名稱。相應(yīng)于DVB的SDT