DVB數(shù)字電視傳輸流生成和復(fù)用技術(shù)及實現(xiàn)

文 李寶軍

介紹DVB和MPEG-2的數(shù)字電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中的傳輸流和節(jié)目流，針對視頻服務(wù)器的功能應(yīng)用，完成由MPEG-2節(jié)目流生成符合DVB標(biāo)準(zhǔn)的傳輸流，并進(jìn)行多路節(jié)目的復(fù)用。

在當(dāng)前三網(wǎng)融合的背景下，數(shù)字化的發(fā)展趨勢越來越明顯，廣電行業(yè)的發(fā)展面臨著巨大的機遇與挑戰(zhàn)。中國將在2015年全面實現(xiàn)電視數(shù)字化，模擬電視系統(tǒng)將逐步退出歷史舞臺。據(jù)調(diào)查，2015年中國模擬電視的數(shù)量將會達(dá)到4億戶，界時隨著模擬電視信號的停播，數(shù)字電視機頂盒設(shè)備將會被認(rèn)為是數(shù)字信號轉(zhuǎn)換設(shè)備。數(shù)字前端系統(tǒng)的組成包括衛(wèi)星接收機、視頻服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器等設(shè)備。DVB標(biāo)準(zhǔn)提供了一套完整的，適用于不同媒體的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。 DVB選定了MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，進(jìn)行音頻和視頻的壓縮，形成MPEG-2的傳輸流，使用統(tǒng)一的源代碼，進(jìn)行傳輸流復(fù)用，最后通過衛(wèi)星、有線電視和電視等媒體傳輸信號。本文主要解決的問題是使用格式轉(zhuǎn)換方式生成符合DVB標(biāo)準(zhǔn)的傳輸流來進(jìn)行多路節(jié)目復(fù)用。

DVB 標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)術(shù)語介紹

DVB SI和MPEG-2的PSI信息，使用三種原文機制，分別為表、段和描述子，其定義如下:

表是概念描述意義上的說法，在實際運行中是不存在這樣的使用方法，一個實用的語法結(jié)構(gòu)只是表述節(jié)目信息的一種方式。在實際使用中，這個表的信息被劃分成段的形式，然后將每個段劃分成傳送流包傳輸數(shù)據(jù)流量。

段是 MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)的語法規(guī)定，主要語法元素標(biāo)識分為表標(biāo)識、序列號、版本號等，描述子存儲了段中的許多信息。

SI涵蓋廣播電視的實際范圍，可以滿足無間隙的需求，并對衛(wèi)星和有線電視網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置。

傳輸流的生成

在PES數(shù)據(jù)分組的基礎(chǔ)上，為實現(xiàn)這一傳輸流的轉(zhuǎn)變，首先從PES數(shù)據(jù)分組上提取節(jié)目流的PES數(shù)據(jù)包，對傳輸流包裝并添加相應(yīng)信息。TS流和PS流都是對PES數(shù)據(jù)進(jìn)行打包的。圖1是PS流的示意圖，為實現(xiàn)從PS到TS流的轉(zhuǎn)換，應(yīng)從節(jié)目流提取PES分組數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 PS流由連續(xù)節(jié)目流組成，去除節(jié)目流數(shù)據(jù)包得到PES分組包。讀取PES分組數(shù)據(jù)，根據(jù)TS流的語法要求生成傳輸流，進(jìn)行傳輸流的擴(kuò)展字段、特殊信息的傳輸，并添加到指令流中。系統(tǒng)信息可從節(jié)目流組的分組首部和系統(tǒng)首部獲得。

圖1 節(jié)目流語法示意簡圖

播出復(fù)用

數(shù)據(jù)流傳輸?shù)氖窍嗷オ毩⒌脑剂鲾?shù)據(jù)，PSI節(jié)目信息中的原始數(shù)據(jù)流，發(fā)送一個不可分割的方案，確保傳輸流復(fù)用的可行性。同時生成PAT、NIT、EIT和SDT表。 PAT傳輸?shù)氖窍嗤墓怆姳对龉?，作為一個獨立的數(shù)據(jù)流，被裝載在該TS數(shù)據(jù)包中，作為有效的載荷進(jìn)行傳輸，并被分配一個唯一的PID值。所不同的是發(fā)送PAT流的PID值被定義為固定值，即PID = 0 。每個傳輸系統(tǒng)中的復(fù)用流都包含TS對象并與其相對應(yīng)。

TS對象中的輸入功能包含提供傳輸TS對象數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)傳輸與處理功能。輸出函數(shù)功能則是TS對象，可使用的全局函數(shù)的所有功能，每個TS對象線程輪流獲得控制權(quán)限，實現(xiàn)輸出控制功能。通過輸出功能來有效傳輸分組數(shù)據(jù)。在全局變量中，包含所有傳輸數(shù)據(jù)流的結(jié)構(gòu)信息，并生成與傳輸流相關(guān)的存儲信息。

1.輸入函數(shù)

在復(fù)用程序的方案結(jié)構(gòu)中，輸入函數(shù)是TS流的一個函數(shù)，其主要功能是負(fù)責(zé)將存儲的數(shù)據(jù)文件輸入到TS流系統(tǒng)中去。當(dāng)處理的傳輸數(shù)據(jù)流線程被停止時，傳輸數(shù)據(jù)流所描述的對象，會從系統(tǒng)中去除對應(yīng)的輸入功能，與此同時釋放出系統(tǒng)分配空間。

2.輸出函數(shù)

輸出功能和輸入功能在邏輯上是對應(yīng)的，輸出功能提供者負(fù)責(zé)傳輸流處理線程，并生成比特流輸出， 與輸入函數(shù)提供的成員函數(shù)在功能上剛好相反。

3.處理函數(shù)

（1）定義了用于傳輸?shù)膫鬏敂?shù)據(jù)流TS對象，對輸入流進(jìn)行描述和包裝。每創(chuàng)建一個新的傳輸流到復(fù)用的進(jìn)程中去時，復(fù)用系統(tǒng)的傳輸數(shù)據(jù)流會構(gòu)建一個TS流對象，通過對對象輸入流的結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行完整描述，實現(xiàn)提供各種操作傳輸數(shù)據(jù)流的功能。

（2）輸入信號源的傳輸流是把硬盤上的一個文件，作為參數(shù)發(fā)送到輸入功能中去，以建立完整的輸入功能。

（3）創(chuàng)造一個TS流對象，記錄到全局鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，將信息傳輸流填充到對象結(jié)構(gòu)中，擬定傳輸流程序分配新方案，分配一個新的PID原始流計劃，完成在注冊表中的全局變量的注冊。由于插入了傳輸數(shù)據(jù)流，輸出流的結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化，并進(jìn)一步更新發(fā)送的PAT表，在輸出的新的PMT表中插入的程序，讓解碼器能夠處理新插入的程序，并刪除舊的節(jié)目段信息表EIT 。

（4）創(chuàng)建此對象的線程。將對象的指針作為線程的參數(shù)傳遞。設(shè)置線程的優(yōu)先級，這樣的傳輸流被添加到復(fù)用系統(tǒng)中去。在一般情況下，每個傳輸流線程處理有一定的處理優(yōu)先級。優(yōu)先級可以是一個緩沖區(qū)的狀態(tài)來進(jìn)行控制，當(dāng)緩沖區(qū)要滿的時候，要采用相應(yīng)的應(yīng)用程序來提高線程的優(yōu)先級，讓系統(tǒng)在運行中能夠得到較多的CPU時間片，通過應(yīng)用程序適當(dāng)降低線程的優(yōu)先級，以防止緩沖區(qū)發(fā)生下溢現(xiàn)象。

結(jié)語

本文提出了傳輸流的產(chǎn)生和傳輸復(fù)用方案，適用于分布式的視頻服務(wù)器中，將視頻播出器分成兩部分:廣播格式的轉(zhuǎn)換、播復(fù)用的調(diào)度。廣播格式的轉(zhuǎn)換以及廣播復(fù)用調(diào)度可分別運行于不同的服務(wù)器中，可采用轉(zhuǎn)換離線的方式運行播出格式，對廣播調(diào)度運行。對視頻服務(wù)器的性能要求不高，因此，將大量廉價的服務(wù)器結(jié)合起來，通過合理的控制和調(diào)度，實現(xiàn)高性能視頻服務(wù)器轉(zhuǎn)換功能。