DVB数字电视传输流生成和复用技术及实现

文 李宝军

介绍DVB和MPEG-2的数字电视系统标准中的传输流和节目流，针对视频服务器的功能应用，完成由MPEG-2节目流生成符合DVB标准的传输流，并进行多路节目的复用。

在当前三网融合的背景下，数字化的发展趋势越来越明显，广电行业的发展面临着巨大的机遇与挑战。中国将在2015年全面实现电视数字化，模拟电视系统将逐步退出历史舞台。据调查，2015年中国模拟电视的数量将会达到4亿户，界时随着模拟电视信号的停播，数字电视机顶盒设备将会被认为是数字信号转换设备。数字前端系统的组成包括卫星接收机、视频服务器、数据服务器等设备。DVB标准提供了一套完整的，适用于不同媒体的数字电视广播系统标准。 DVB选定了MPEG-2标准作为音频及视频的编码压缩方式，进行音频和视频的压缩，形成MPEG-2的传输流，使用统一的源代码，进行传输流复用，最后通过卫星、有线电视和电视等媒体传输信号。本文主要解决的问题是使用格式转换方式生成符合DVB标准的传输流来进行多路节目复用。

DVB 标准相关术语介绍

DVB SI和MPEG-2的PSI信息，使用三种原文机制，分别为表、段和描述子，其定义如下:

表是概念描述意义上的说法，在实际运行中是不存在这样的使用方法，一个实用的语法结构只是表述节目信息的一种方式。在实际使用中，这个表的信息被划分成段的形式，然后将每个段划分成传送流包传输数据流量。

段是 MPEG-2 标准的语法规定，主要语法元素标识分为表标识、序列号、版本号等，描述子存储了段中的许多信息。

SI涵盖广播电视的实际范围，可以满足无间隙的需求，并对卫星和有线电视网络进行配置。

传输流的生成

在PES数据分组的基础上，为实现这一传输流的转变，首先从PES数据分组上提取节目流的PES数据包，对传输流包装并添加相应信息。TS流和PS流都是对PES数据进行打包的。图1是PS流的示意图，为实现从PS到TS流的转换，应从节目流提取PES分组数据进行转换。 PS流由连续节目流组成，去除节目流数据包得到PES分组包。读取PES分组数据，根据TS流的语法要求生成传输流，进行传输流的扩展字段、特殊信息的传输，并添加到指令流中。系统信息可从节目流组的分组首部和系统首部获得。

图1 节目流语法示意简图

播出复用

数据流传输的是相互独立的原始流数据，PSI节目信息中的原始数据流，发送一个不可分割的方案，确保传输流复用的可行性。同时生成PAT、NIT、EIT和SDT表。 PAT传输的是相同的光电倍增管，作为一个独立的数据流，被装载在该TS数据包中，作为有效的载荷进行传输，并被分配一个唯一的PID值。所不同的是发送PAT流的PID值被定义为固定值，即PID = 0 。每个传输系统中的复用流都包含TS对象并与其相对应。

TS对象中的输入功能包含提供传输TS对象数据流的数据传输与处理功能。输出函数功能则是TS对象，可使用的全局函数的所有功能，每个TS对象线程轮流获得控制权限，实现输出控制功能。通过输出功能来有效传输分组数据。在全局变量中，包含所有传输数据流的结构信息，并生成与传输流相关的存储信息。

1.输入函数

在复用程序的方案结构中，输入函数是TS流的一个函数，其主要功能是负责将存储的数据文件输入到TS流系统中去。当处理的传输数据流线程被停止时，传输数据流所描述的对象，会从系统中去除对应的输入功能，与此同时释放出系统分配空间。

2.输出函数

输出功能和输入功能在逻辑上是对应的，输出功能提供者负责传输流处理线程，并生成比特流输出， 与输入函数提供的成员函数在功能上刚好相反。

3.处理函数

（1）定义了用于传输的传输数据流TS对象，对输入流进行描述和包装。每创建一个新的传输流到复用的进程中去时，复用系统的传输数据流会构建一个TS流对象，通过对对象输入流的结构信息进行完整描述，实现提供各种操作传输数据流的功能。

（2）输入信号源的传输流是把硬盘上的一个文件，作为参数发送到输入功能中去，以建立完整的输入功能。

（3）创造一个TS流对象，记录到全局链表数据结构中，将信息传输流填充到对象结构中，拟定传输流程序分配新方案，分配一个新的PID原始流计划，完成在注册表中的全局变量的注册。由于插入了传输数据流，输出流的结构将发生变化，并进一步更新发送的PAT表，在输出的新的PMT表中插入的程序，让解码器能够处理新插入的程序，并删除旧的节目段信息表EIT 。

（4）创建此对象的线程。将对象的指针作为线程的参数传递。设置线程的优先级，这样的传输流被添加到复用系统中去。在一般情况下，每个传输流线程处理有一定的处理优先级。优先级可以是一个缓冲区的状态来进行控制，当缓冲区要满的时候，要采用相应的应用程序来提高线程的优先级，让系统在运行中能够得到较多的CPU时间片，通过应用程序适当降低线程的优先级，以防止缓冲区发生下溢现象。

结语

本文提出了传输流的产生和传输复用方案，适用于分布式的视频服务器中，将视频播出器分成两部分:广播格式的转换、播复用的调度。广播格式的转换以及广播复用调度可分别运行于不同的服务器中，可采用转换离线的方式运行播出格式，对广播调度运行。对视频服务器的性能要求不高，因此，将大量廉价的服务器结合起来，通过合理的控制和调度，实现高性能视频服务器转换功能。