MPEG transport stream - MPEG transport stream

MPEG transport stream ( MPEG-TS , MTS ) nebo jednoduše transport stream ( TS ) je standardní formát digitálního kontejneru pro přenos a ukládání zvukových , obrazových a programových a systémových informačních protokolů (PSIP). Používá se ve vysílacích systémech jako DVB , ATSC a IPTV .

Transportní tok určuje formát kontejneru zapouzdřující paketové elementární toky s funkcemi pro opravu chyb a synchronizační vzor pro udržení integrity přenosu, když je komunikační kanál nesoucí proud degradován .

Transportní toky se liší od podobně pojmenovaného programového toku MPEG několika důležitými způsoby: toky programů jsou navrženy pro přiměřeně spolehlivá média, jako jsou disky (jako DVD ), zatímco přenosové toky jsou navrženy pro méně spolehlivý přenos, konkrétně pozemní nebo satelitní vysílání . Transportní tok může dále nést více programů.

Transportní tok je specifikován v MPEG-2 část 1, Systémy , formálně známý jako norma ISO/IEC 13818-1 nebo ITU-T Rec. H.222.0 .

Přehled

Více programů MPEG je spojeno a poté odesláno do vysílací antény. Přijímač analyzuje a dekóduje jeden ze streamů.

Transportní tok zapouzdřuje řadu dalších dílčích toků , často paketových elementárních toků (PES), které zase zabalí hlavní datový tok pomocí kodeku MPEG nebo libovolného počtu kodeků jiných než MPEG (například audio AC3 nebo DTS a MJPEG nebo JPEG 2000 video), text a obrázky s titulky, tabulky identifikující streamy a dokonce i informace specifické pro provozovatele vysílání, například elektronický programový průvodce . Mnoho streamů je často smícháno dohromady, například několik různých televizních kanálů nebo více úhlů filmu.

Každý proud je rozdělen na (nejvýše) 188bajtové sekce a prokládány dohromady; kvůli malé velikosti paketu lze proudy prokládat s menší latencí a větší odolností vůči chybám ve srovnání s toky programů a jinými běžnými kontejnery, jako jsou AVI , MOV / MP4 a MKV , které obecně zabalí každý rámec do jednoho paketu. To je zvláště důležité pro videokonference, kde velké snímky mohou způsobit nepřijatelné zpoždění zvuku.

Transportní streamy bývají vysílány jako konstantní datový tok (CBR) a jsou vyplněny výplňovými bajty, pokud neexistuje dostatek dat.

Elementy

Balíček

Síťový paket je základní jednotkou dat v transportním toku a transportní tok je pouze sekvence paketů. Každý paket začíná synchronizačním bajtem a záhlavím , za kterým mohou následovat volitelná další záhlaví; zbytek paketu se skládá z užitečného zatížení . Všechna pole záhlaví se čtou jako big-endian . Pakety mají délku 188 bajtů, ale komunikační médium může přidat další informace. Velikost 188bajtového paketu byla původně zvolena pro kompatibilitu se systémy Asynchronous Transfer Mode (ATM) .

Identifikátor paketu (PID)

Každá tabulka nebo elementární tok v transportním proudu je identifikován 13bitovým identifikátorem paketu (PID). Demultiplexer výtažky základních toků z transportního toku částečně tím, že hledá pakety označené stejným PID. Ve většině aplikací bude multiplexování s časovým dělením používáno k rozhodování o tom, jak často se konkrétní PID objeví v přenosovém proudu.

Programy

Transport stream má koncept programů . Každý program je popsán tabulkou programových map (PMT). Elementární toky spojené s tímto programem mají PID uvedené v PMT. Další PID je spojen se samotným PMT. Například přenosový proud používaný v digitální televizi může obsahovat tři programy, které představují tři televizní kanály. Předpokládejme, že každý kanál se skládá z jednoho video streamu, jednoho nebo dvou audio streamů a všech nezbytných metadat. Přijímač , který si přeje, aby dekódování jednoho ze tří kanálů, pouze musí dekódovat užitečná zatížení každého PID spojené s jeho programu. Může zahodit obsah všech ostatních PID. Transportní proud s více než jedním programem se označuje jako víceprogramový přenosový proud (MPTS). Jeden programový přenosový proud se označuje jako jednoprogramový přenosový proud (SPTS).

Informace specifické pro program

K dispozici jsou 4 tabulky informací o programu (PSI): asociace programu (PAT), mapa programu (PMT), podmíněný přístup (CAT) a informace o síti (NIT). Specifikace MPEG-2 neurčuje formát CAT a NIT.

PCR

Aby dekodér umožnil prezentovat synchronizovaný obsah, jako jsou zvukové stopy odpovídající přidruženému videu, alespoň jednou za každých 100 ms je v adaptačním poli paketu transportního toku MPEG-2 přenášena reference programových hodin (PCR). PID s PCR pro program MPEG-2 je identifikován hodnotou pcr_pid v přidruženém PMT. Hodnota PCR, je -li správně použita, je použita ke generování časování_časování systému v dekodéru. Pokud je dekodér systémových hodin (STC) správně implementován, poskytuje vysoce přesnou časovou základnu, která se používá k synchronizaci elementárních toků zvuku a videa. Časování v MPEG-2 odkazuje na tyto hodiny. Například časové razítko prezentace (PTS) má být relativní k PCR. Prvních 33 bitů je založeno na taktu 90 kHz. Posledních 9 bitů je založeno na taktu 27 MHz. Maximální jitter povolený pro PCR je +/- 500 ns .

Nulové pakety

Některá přenosová schémata, například v ATSC a DVB , ukládají přísné požadavky na konstantní datový tok v přenosovém proudu. Aby se zajistilo, že stream udržuje konstantní datový tok, může multiplexer potřebovat vložit nějaké další pakety. Pro tento účel je vyhrazen PID 0x1FFF. Užitečné zatížení null paketů jsou všechny nuly a od přijímače se očekává, že bude jeho obsah ignorovat.

Použití v digitálních videokamerách

Transport Stream byl původně určen pro vysílání. Později byl upraven pro použití s ​​digitálními kamerami, rekordéry a přehrávači přidáním pole 4bajtového časového kódu (TC) ke standardním 188bajtovým paketům, což mělo za následek 192bajtový paket. Tomu se neformálně říká stream M2TS . Blu-ray Disc Association ji nazývá " BDAV MPEG-2 transport stream ". JVC to nazývalo TOD, když se používalo ve videokamerách s pevným diskem, jako je GZ-HD7 . Časový kód umožňuje rychlý přístup k jakékoli části streamu buď z přehrávače médií, nebo z nelineárního systému pro úpravu videa. Používá se také k synchronizaci video streamů z několika kamer v nastavení více kamer .

Použití v Blu-ray

Názvy videa na discích Blu-ray Disc s podporou nabídky jsou ve formátu Blu-ray Disc Movie (BDMV) a obsahují audio, video a další streamy v kontejneru BDAV, který je založen na formátu transportního streamu MPEG-2. Video ve formátu Blu-ray Disc používá tyto upravené přenosové toky MPEG-2 ve srovnání s datovými proudy DVD, které nemají dodatečnou režii přenosu.

Existuje také formát BDAV (Blu-ray Disc Audio/Visual), alternativa orientovaná na spotřebitele k formátu BDMV používanému pro filmová vydání. Formát BDAV se používá na discích Blu-ray Disc, které lze nahrávat pro záznam zvuku/videa. Disk Blu-ray využívá metodu záznamu přenosového proudu MPEG-2. To umožňuje, aby přenosové toky digitálního vysílání převedeného na BDAV byly zaznamenávány tak, jak jsou, s minimálními změnami paketů. Umožňuje také jednoduchou úpravu stylu střihu toku digitálního vysílání převedeného na BDAV, které je zaznamenáno tak, jak je, a kde lze data upravovat pouhým vyřazením nežádoucích paketů ze streamu. Ačkoli je to zcela přirozené, je integrována funkce pro vysokorychlostní a snadno použitelné načítání.

Viz také

• MPEG přenos médií (MMT)
• Real-time Transport Protocol (RTP)
• Jednosměrné lehké zapouzdření (ULE)

Poznámky

Reference

externí odkazy

• ITU-T H.222.0 | Specifické dokumenty systémů ISO/IEC 13818-1
• Poslední bezplatná kopie specifikace, říjen 2014
• Časté dotazy k systémům MPEG-4
• TSDuck -bezplatný open-source nástroj pro manipulaci s transportními toky MPEG.