基于数字电视业务中节目搜索过程的解复用分析

杨寿松 郭亚莎

成都理工大学信息科学与技术学院，成都 610059

基于数字电视业务中节目搜索过程的解复用分析

杨寿松 郭亚莎

成都理工大学信息科学与技术学院，成都 610059

本文介绍了以国家广电总局PSI/SI为行业标准定义的PAT、PMT、SDT等信息表查找传输流网络中所包含的传输流信息以及各个传输流中的节目构成情况。从市面常用的数字机顶盒出发，提供了节目搜索过程软件实现的解复用程序伪代码。高清数字电视是未来电视系统发展的趋势,其发展方向和热点在于向用户提供更多的增值业务,解复用技术是数字电视的核心技术之一,它的开发应用也将推动视频产业的向前发展。

PSI/SI；数字电视；节目搜索；解复用

PSI/SI; Digital television; Program search; Demultiplexing

引言

高清晰数字电视(High Definition TV,HDTV)是数字电视发展的方向,它包含高清晰数字电视节目的录制、压缩编码、调制传输、解调接收、解码、显示等一系列关键技术,相关的技术也趋于成熟。在高清晰数字电视系统中,常用的电视节目传输方式有三种:卫星传输(Satellite)、有线传输(Cable)、地面(Terrestrial)广播传输。目前,有线电视传输系统并不是真正意义上的数字电视系统,其中只有不到1%的用户能收看到1～3个高清节目频道,这就造成了矛盾的局面:一方面大量用户拥有高清电视机,另一方面大量电视节目是模拟和数字的标清格式,绝大多数已经使用的机顶盒只具有标清解码能力,满足不了用户的需求。可以预见,未来高清晰数字电视机顶盒(HDTV STB)将会占有相当大的市场份额。

1.节目搜索过程简介

根据PSI/SI标准我们知道，NIT表包含了一个传输流网络中所包含的各个传输流及其所在的转发器的信息。根据PAT表我们可以查找出一个传输流中所包含的节目个数以及每个节目所对应的PMT PID，进而我们可以根据PMT PID和节目ID查找每个节目的PMT表，从而得到每个节目的视频、音频、数据等各个组成部分的构成情况；对于每个节目，我们可以从SDT表中找到每个节目对应的节目名称、节目类型等信息，从而完成节目搜索过程。节目搜索过程其系统框图如图1所示。

图1 节目搜索过程

2.PSI/SI信息

2.1 PAT表

PAT表由MPEG标准定义，用于给出当前传输流中的节目信息，包含节目 ID和描述该节目的PMT表的PID。在PAT表中，transport_stream_id为传输流ID，用于区分传输网络中唯一的一路传输流；current_ next_indicator发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效；version_number表示PAT的版本号；section_number分段的号码；last_section_number最后一个分段的号码；network_PID网络信息表（NIT）的PID,节目号为0时对应的PID为network_ PID；CRC_32是CRC32校验码。PAT可能分为多段传输，第一段为00，以后每个分段加1，最多可能有256个分段。

根据PAT表，我们可以找出该PAT表所描述的传数流中所包含的节目个数及每个节目所对应的PMT表的PID。PAT表定义如图2所示（长度单位：bits)。

2.2 PMT表

PMT表由MPEG标准定义，用于描述一个节目的音频、视频、数据等各个组成部分的关联关系。其中，program_number为节目号，用于唯一区分传输流中的一套节目；PCR_PID为该节目的PCR PID；program_info_length为节目级描述符的长度；第一个descriptor循环为节目级描述符循环，用于描述节目的详细信息；在节目级描述符之后是组成该节目的各个基本流的信息，如视频流、音频流、数据流等，在节目流信息中，stream_type给出了流的类型，elementary_PID为该基本流的PID，ES_ info_length为该基本流的描述符的长度，ES_info_length后面的描述符循环用于描述该基本流的详细信息。

图2 PAT表结构

在PMT表中常见的描述符有条件接收描述符（用于描述加密节目的加密系统类型和ECM PID）、ISO639语言描述符（用于描述节目伴音的语言类型）、Teletext描述符（用于描述Teletext信息）、Subtitle描述符（用于描述Subtitle信息）等，其中，条件接收描述符可以位于节目级，也可位于基本流级，位于节目级的CA描述符表示该节目中音视频数据使用同一个ECM信息进行解扰，位于基本流级的CA描述符描述的是对该基本流解扰的ECM信息。PMT表定义如图3所示（长度单位：bits)。

图3 PMT表结构

2.3 SDT表

业务描述表是由SI标准定义，用于描述一个特定传输流中的业务信息，包括业务名称、业务类型等内容。在SDT表中，transport_stream_id为该SDT表所描述的传输流的ID；section_number表示当前SDT表的段号，SI标准规定，子表的第一个段的段号为0；last_section_number表示最后一个段的段号，根据section_number和laster_ number我们可以确定当前传输流中SDT表的个数；service_ID为该SDT表所描述的节目ID。EIT_schedule_flag EIT_present_ following_flag描述该节目是否具有EPG信息；free_CA_mode标示该节目是否加扰；descriptor_loop_length表示描述该节目的描述符长度，后面的描述符是对节目的更详细的描述，如节目名称等。

在SDT表中常见的描述符有节目描述符，节目描述符用于给出节目节目类型、节目提供商名称和节目名称。SDT表定义如图4所示（长度单位：bits)。

图4 SDT表结构

3.解复用过程分析

在DVB 标准中，定义了一个标准的PID用来实现PSI/SI。这些PID是系统保留的，因此DVB编码的时候并不会用这些PID做为Video_PID或者Audio_PID或者其他PID。在一个简单的解复用程序中，只需要提供处理PAT，PMT表格的程序即可实现解复用，即解复用程序需要使用到的表格只有PAT，PMT，SDT。所有的表格都开始于Packet中的184字节的数据部分，但有的时候一个表格没有184字节，这时在Packet中就可能插入一些无效信息用来填充使整个Packet依然保持是188字节，也可能用头信息中的payload_unit_start_indicator标志表格有个偏移位置（当 payload_unit_start_ indicator=0表示表格数据直接从Packet区的第四个字节开始，否则表示有一个偏移量位置开始，具体 请参考ISO13818-1，第4字节到偏移量间的数据是系统填充的无效数据）。

从以上的分析可以看出，只要我们处理了PMT，那么我们就可以获取频道中所有的PID信息，例如当前频道包含多少个Video，共多少个Audio和其他数据，还能知道每种数据对应的PID分别是什么。这样如果我们要选择其中一个Video和Audio收看，那么只需要把要收看的节目的Video_ PID和Audio_PID保存起来，在处理Packet的时候进行过滤即可实现。

比较全面实现解复用的伪代码如下:

以上伪代码可以实现基本的解复用：检测所有的频道，检测所有stream的PID，选择特定的节目进行播放。只要读取每个Packet的188字节的内容，然后每次都调用Process_Packet()即可实现简单的解复用。

到这里虽然实现了解复用，但可以看出，使用的PID都是枯燥的数字，如果调台要用户自己输入数字那可是太麻烦了，而且还容易输入错误，操作非常不直观，即使做成一个菜单让用户选择也是非常的呆板。针对这个问题，DVB系统提出了一个SDT表格，该表格标志一个节目的名称，并且能和PMT中的PID联系起来，这样用户就可以通过直接选择节目名称来选择节目了。用户可以通过切换节目名称的下拉列表框切换节目，也可以通过“视频流”和“音频流”下拉列表框切换Video和Audio。这些数据都是通过分析PAT，PMT和SDT得到的。

4.结语

数字电视的飞速发展和固有优点，成为提供互联网接入业务的有力竞争者。本文实现了在多路MPEG-2复用成一路多节目的MPEG-2码流解复用的简单软件实现。

由于这是我对数字电视广播系统节目复用研究的初次尝试，在许多方面还不完善，例如：在码流的传输过程都是未加干扰的，无需进行解扰，而在实际应用中，数字广播系统传输的电视信号往往都是经过加扰的。这在今后的工作中，我将进一步完善我的系统。

[1]李伟.DVB-S2--卫星数字电视发展的“极限”[J].有线电视技术，2004,(20)

[2]秦娟,吴琪,宣玉栋,熊蓉.数字电视PCR分析及校正实现[J].现代电视技术，2008,(1)

[3]吕品.数字电视工艺技术应用[M].北京:电子工业出版社,2010

[4]刘修文.数字电视机顶盒[M].北京:机械工业出版社,2010

[5]http://wenku.baidu.com/ view/0f60c327aaea998fcc220ec4.html

Demultiplexing with analysis in the process of program search based on the digital television business

YANG shou-song, GUO ya-sha
Chengdu University of Technology, College of Information Science &Technology, Chengdu 610059,China

This paper introduces the state administration of radio, PSI/SI for industry standard definition of PAT, PMT, SDT information such as table lookup transmission flow network contain transmission flow information of the program and the various transmission flow constitution. From the start of the common market digital set-top boxes, provides program search process of the solution of the software realize the fake code reuse program. Hd digital television is the development trend of future television system, its development trend and the hot spot is to provide users more value added business, solution multiplexing technique is one of the core technology of digital television, it's development application will also push video industry development forward.

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.10.066