盧崇麟

國家廣播電視總局六四一臺 福建省 泉州市 362100

引 言

隨著廣播電視技術(shù)的發(fā)展，我國已全面實現(xiàn)了使用數(shù)字電視進行傳輸覆蓋，數(shù)字電視的數(shù)字編碼壓縮后都以碼流的形式輸出，本文接下來對MPEG-2 的碼流形成進行分析，并介紹數(shù)字碼流錯誤監(jiān)測指標。

1 打包基本碼流（PES）

在數(shù)字電視系統(tǒng)中，所有的視頻、音頻，數(shù)據(jù)信息都通過編碼得到基本碼流，或稱為ES流，是最原始的編碼數(shù)據(jù)。因此需要在形成基本碼流后，再產(chǎn)生打包的基本碼流，就是PES 流。一般以一幀圖像為一個基本編碼單元，形成打包的基本碼流。打包基本碼流的長度不固定，是由基本碼流加入包頭信息后形成的。

PES 包頭中包含著重要信息，其中最為重要的是PTS 和DTS，PTS 指的是顯示時間標簽，而DTS 指的是解碼時間標簽，PTS 指示已解碼的信息何時顯示，而DTS 則是指對接收到的數(shù)據(jù)信息何時進行解碼。為了能夠按照預期的設(shè)計顯示每幅圖像，就要對每副圖像設(shè)置一個PTS 標簽。DTS 的值可以由PTS得到，一般情況下兩者是相同的，但是當編碼圖像包含B 幀時，解碼時間和顯示時間是不同的，此時的PTS 和DTS 是不一樣的。音頻編碼解碼的順序和輸出的順序是一致的，所以PTS 和DTS 的值是一樣的。PTS 是包頭信息中最重要的信息之一，它直接影響終端的視音頻是否同步。PES包最重要的字段有如下幾個：

1.1 PES包長度

PES 包的長度是可變的，用16比特來表示，因此一個PES 包的最大長度為2 的16 次方字節(jié)。PES 包凈荷的第1 個字節(jié)是一幀圖像、一個圖像序列或GOP的起始碼。PES 包頭長度字節(jié)占用8比特，用PES 包長減掉PES 包頭的長度，剩下的就是PES 包的凈荷數(shù)據(jù)長度。

1.2 PES包起始前綴

PES 包起始前綴占用24 比特，表征一個PES 包開始，類似于同步字節(jié)，是一個固定的數(shù)值，用16進制表示為OX000001。

1.3 ES流標識符

ES 流標識符占用ES 流標識符8比特，表征ES流的類型，說明所傳的ES 流是視頻、音頻或數(shù)據(jù)。一般用OXC0 表示音頻，OXE0表示視頻。

2 節(jié)目流（PS）

節(jié)目流PS指將同一節(jié)目的視頻、音頻，數(shù)據(jù)信息流進行復用產(chǎn)生的數(shù)據(jù)流，由PES 流組成，PES流是由ES流加包頭產(chǎn)生的。

PS流中每個PES包的長度不統(tǒng)一，雖然可通過OX000001 同步字節(jié)檢測是否同步，但無法準確確定同步位置，在遇到差錯時，無法檢測到同步位置，無法恢復同步。

PS流只適合信道干擾小的使用環(huán)境，如演播室或系統(tǒng)內(nèi)的硬盤等，因此必須使用統(tǒng)一長度的數(shù)據(jù)包來滿足抗干擾的需求。

3 傳輸流（TS）

視頻、音頻或數(shù)據(jù)PES 流經(jīng)過傳輸復用器組合成的一個碼流就是傳輸流，分為節(jié)目復用和傳輸復用。節(jié)目復用通常是將有同一時間基準的視頻、音頻或數(shù)據(jù)的PES 包打包。而傳輸復用是將不同時間基準的多套節(jié)目PES 流進行打包處理。打包長度不能太長，規(guī)定為188 字節(jié)，類似于計算機通信的數(shù)據(jù)包長度，IP包最大長度為65535 字節(jié)。在TS 碼流層插入PCR，用于收端節(jié)目與發(fā)端節(jié)目的同步，由于TS流打包長度固定，便于在數(shù)據(jù)流中準確檢測到同步字節(jié)的位置，適用于信道環(huán)境差的情況。

傳輸流的包長為188 字節(jié)，其中包頭占用4 字節(jié)，數(shù)據(jù)凈荷占用184 字節(jié)，數(shù)據(jù)凈荷為PES格式的數(shù)據(jù)流。如圖1 為某一傳輸碼流包頭監(jiān)測結(jié)果。包頭由下面幾個部分組成：

3.1 同步字節(jié)

包頭中同步字節(jié)為OX47，占用8 比特。數(shù)字電視不同于模擬電視，模擬電視可以使用行、場，色同步信號實現(xiàn)收發(fā)兩端的同步，而數(shù)字電視經(jīng)過壓縮編碼、數(shù)字化后，以數(shù)據(jù)包的形式存在，同步信息已不存在，只能通過OX47字節(jié)來識別以實現(xiàn)同步。

3.2 傳送錯誤指示

傳送錯誤指示占用1 比特，用來表示傳輸流中是否有錯誤，1表示有錯誤，0表示沒有錯誤。

3.3 傳送優(yōu)先級

傳送優(yōu)先級占用1 比特，表示該傳輸包的優(yōu)先級，類似于PES包中的優(yōu)先級。

3.4 包PID

包PIP 占用13 比特，每一個視頻、音頻，數(shù)據(jù)的PES 流都分別對應(yīng)一個PID，在數(shù)據(jù)流中識別出各自的視頻、音頻節(jié)目唯一的方法就是不同的PID。終端解碼PID 在傳輸流中還要傳送節(jié)目專用信息，例如節(jié)目關(guān)聯(lián)表PAT，節(jié)目映射表PMT 等也必須用PID 來區(qū)分和識別。這些節(jié)目專用信息表的PID 有的是固定值，例如PAT表的PID用OX0001表示，NIT 表的 PID 用 OX0010 表示 ， SDT 表 和 BAT 表 的 PID 用OX0011 表示。節(jié)目專用信息的TS包有效數(shù)據(jù)不足時，使用空包表示其PID固定為OX1FFF。前文已經(jīng)說明收發(fā)端的同步是通過同步字節(jié)建立起來的，而且PID 在包頭中的位置固定，因此收端很容易通過PID值提取所需的數(shù)據(jù)。

3.5 傳送加擾控制

傳送加擾控制占用2 比特，表征該包是否被加擾，00表示未被加擾。

3.6 適配域控制字

適配域控制字占用1 比特，表示適配域是否存在。

3.7 連續(xù)計數(shù)器

連續(xù)計數(shù)器占用4 比特，表征發(fā)送的數(shù)據(jù)從發(fā)端傳輸?shù)绞斩耸欠駚G失，發(fā)端循環(huán)對所有TS流傳送包從0 到15 計數(shù)，若收端收到的包和之前的包計數(shù)值不連續(xù)，則認為傳輸中丟失了數(shù)據(jù)包。如圖1 中有14 個連續(xù)計數(shù)錯誤。

圖1 傳輸流包頭監(jiān)測

3.8 PCR

PCR 是適配域中的一個重要參數(shù)，占用42比特。編碼器的系統(tǒng)時鐘頻率為27MHz，在視頻進行編碼時，系統(tǒng)時鐘的取樣值要賦予TS流中的PCR，用于收端定時信息的提取。MPEG-2規(guī)定PCR傳遞的間隔不應(yīng)大于40毫秒，兩個連續(xù)的PCR 差值不大于100 毫秒。PTS、DTS和PCR主要用來解決視音頻傳輸中的同步問題，PTS、DTS是在PES碼流層插入的。

4 傳輸流技術(shù)指標及測試

傳輸流的技術(shù)測試使用TR101290測試標準和三級錯誤檢測模式。TR101290測試標準將錯誤指標分為三級，第一級指標是確保解碼器正確解碼的幾個必要參數(shù)，第二級是解碼器持續(xù)可靠工作必須的基本指標，第三級為確保應(yīng)用正確使用的指標。

4.1 第一級錯誤

1.傳送流同步丟失錯誤：當連續(xù)監(jiān)測到兩個以上的不正確同步時，即為同步丟失錯誤，通常以5個包為一個組進行監(jiān)測。

2.同步字節(jié)錯誤：如果傳輸流中的同步字節(jié)不是0X47，即使此時的包長度仍然是188 字節(jié)，也會產(chǎn)生同步字節(jié)錯誤。

3.PAT 錯誤： PAT 表的 PID值為0X0000時，PAT錯誤可能是PAT 表的重復間隔超過0.5 秒、PAT表為空或者PAT的PID中包頭的加密控制段不是0，即被加擾。

4.連續(xù)計數(shù)錯誤：發(fā)端對所有相同PID 的包進行從0 到15 重復計數(shù)，收端有丟包、包重復、包順序錯的情況就會產(chǎn)生連續(xù)計數(shù)錯。

5.PMT錯誤：PMT錯誤可能是PMT 表的重復間隔超過0.5秒、PMT 表為空或者PMT 的PID中包頭的加密控制段不是0。

6.設(shè)置PID錯誤：監(jiān)測是否每一個PID 都有碼流，是否同一PID 的視頻、音頻或數(shù)據(jù)的重復間隔不超過0.5 秒。若碼流沒有PID，無法完成該節(jié)目解碼。

4.2 第二級錯誤

1.傳輸錯誤：TS包頭中的傳送包錯誤指示為1，說明傳送的包中有一個不可糾正的錯誤位。

2.CRC 錯誤：CRC錯誤表明在PSI 和SI 表中循環(huán)冗余檢測碼檢測到錯誤。

3.PCR 間隔錯誤：如前所述，收端收到PCR 間隔超過100毫秒、PCR整個發(fā)送間隔超過40毫秒，就會影響收端正確解碼，產(chǎn)生PCR間隔錯誤。

4.PCR抖動錯誤：PCR精度和PCR 抖動不超過500 毫秒，否則會使收端時鐘失鎖或抖動過大。

5.PTS 錯誤：PTS 重復發(fā)送間隔為700 毫秒，否則會影響圖像的正確顯示。如圖2 展示的是PTS 重復間隔錯誤的截圖，如圖3為PTS重復間隔小于700ms的截圖。

6.CAT錯誤：表示沒有CAT表或PID為0X0001的表不是CAT表，CAT表指出授權(quán)管理信息EMM的PID，確保接收機正確解碼。

圖2 PTS重復間隔錯誤

圖3 PTS重復間隔小于700ms

4.3 第三級錯誤

第三級錯誤主要指標為：EIT 錯誤、NIT 錯誤、SDT 錯誤、RST 錯誤、TDT 錯誤、SI 重復率錯誤、非指定PID 錯誤，空緩沖器錯誤和數(shù)據(jù)延遲錯誤。第三級錯誤并不一定對接收機解碼產(chǎn)生致命影響。