一種數位電視中ts流轉化為ps流的方法
2023-09-16 20:29:45 2
一種數位電視中ts流轉化為ps流的方法
【專利摘要】本發明涉及一種數位電視中TS流轉化為PS流的方法，該方法包括以下步驟：1)獲取TS流，搜索TS流中TS包的同步頭；2)從同步頭開始依次讀取TS包，獲取該TS包相應的PID，判斷PID的類型並進行相應操作；3)繼續讀取TS包，重複步驟2)，直至數據結束。與現有技術相比，本發明具有轉換速度快、效率高等優點。
【專利說明】一種數位電視中TS流轉化為PS流的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及視音頻流數據處理技術，尤其是涉及一種數位電視中TS流轉化為PS 流的方法。
【背景技術】
[0002]數位電視是最近幾年才發展起來的新技術，然而發展非常迅速，目前已經基本 取消了模擬電視轉而實現數位電視。數位電視中視音頻流的格式有TS流(Transport Stream,傳輸流)和PS流(Program Stream,節目流)。針對不容易發生錯誤的環境所制定 的數據流規範為PS，適用於存儲介質等應用；對於容易發生錯誤的環境所制定的數據流規 範為TS，比如衛星信道等容易引入幹擾和數據丟失的環境。PS流由連續的PS包組成，每個 PS包由包頭和0個或多個PES數據包組成，包頭部分包含該PS的系統信息。TS流由連續的 TS包組成，一個TS包由一些頭部信息和淨負荷數據組成，頭部信息包括包識別符(PID)。
[0003]數位電視廣播系統將一路信源編碼為ES流(Elementary Stream，基本碼流)後打 包形成PES包(Packetised Elementary Streams,基本碼流包)，再經轉換處理將PES包轉 換為TS包後，將各路作為電視節目信源的ES流轉換的TS包復用為一路TS流，最後通過衛 星、有線電視等不同媒介傳輸方式進行傳輸。DVD光碟中的音、視頻數據是採用MPEG-2標準 編碼壓縮後以PS流(Program Stream,節目流)的形式進行存儲的。TS和PS是可以互相 轉換的，並且這種轉換工作是經常的和必需的。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種轉換速度快、效 率高的數位電視中TS流轉化為PS流的方法。
[0005]本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0006]一種數位電視中TS流轉化為PS流的方法，該方法包括以下步驟:
[0007]I)獲取TS流，搜索TS流中TS包的同步頭；
[0008]2)從同步頭開始依次讀取TS包，獲取該TS包相應的PID，判斷PID的類型並進行 相應操作:
[0009]若PID為PAT PID,則解析PAT表，得到PMT PID,執行步驟3)；
[0010]若PID為PMT PID,則解析PMT，得到TS包中各數據流的PID，執行步驟3)；
[0011]若PID為Vi_PID，則讀取該TS包中的數據，並保存至緩衝區，判斷一幀圖像數據是 否結束，若是，則構建PES和PS頭部數據，形成PS包後發送或存儲，消除相應緩存，執行步 驟3)，若否，則直接執行步驟3)；
[0012]若PID為Ai_PID，則直接拷貝構建PES和PS頭部數據，形成PS包後發送或存儲；
[0013]若PID為空PID，則直接丟棄該TS包，執行步驟3):
[0014]若PID為其它PID，則構建相應PES和PS包，發送或存儲，執行步驟3)；
[0015]3)繼續讀取TS包，重複步驟2)，直至數據結束。[0016]所述的步驟I)中，搜索TS流中TS包的同步頭具體步驟為:
[0017]101)初始化搜索狀態為未同步，計數器為0 ;
[0018]102)接收數據，並判斷接收到的數據是否滿188位元組，若是，則執行步驟103)，若 否，則等待繼續接收；
[0019]103)判斷當前狀態是否為同步狀態，若是，則執行步驟104)，若否，則執行步驟
3.1 ；
[0020]3.1判斷接收到的第一字節是否為「0x47」，若是，則計數器為0，去掉第一字節數 據，轉步驟102)，若否，則執行步驟3.2 ;
[0021]3.2計數器加I;
[0022]3.3判斷計數器是否等於5，若是，則執行步驟3.4，若否，則丟棄接收的188位元組， 轉步驟102)；
[0023]3.4將當前狀態設定為同步狀態，計數器清0，同時處理接收的188位元組數據包；
[0024]104)判斷接收到的第一字節是否為「0x47」，若是，則計數器恢復為0，同時處理 188位元組數據包，轉步驟102)，若否，則執行步驟105)；
[0025]105)計數器加1，判斷計數器是否為3，若是，則將當前狀態設定為未同步狀態， 計數器為0，去掉第一個字節，轉步驟102)，若否，則處理188位元組數據包，轉步驟102)。
[0026]所述的構建PES時，PES的長度按照拷貝的數據量得到，PES的PTS和DTS按如下 步驟計算:
[0027]201)取出TS流中新開始的一個PES，此即G0P，含有整個12幀的數據，將其按照幀 開始標誌劃分為12個PES ；
[0028]202)GOP開始數據為I幀，取出該PES的DTS值；
[0029]203)對於1、B、P幀根據如下公式構建PES的DTS和PTS:
[0030]DTS1 = DTS 前
[0031 ] DTSpj B = DTS 後 >1*3600
[0032]PTS1, p = DTS 後本 +3*3600
[0033]PTSb = DTS 後本
[0034]式中，DTS1為I幀的DTS，DTSp,B為P幀和B幀的DTS，PTSIjP為I幀和P幀的PTS， PTSb為B幀的PTS，DTSwS轉換前GOP中PES的DTS，DTSjgl為轉換後的前一個PES中的 DTS, DTSjg本為轉換後本PES的DTS。
[0035]與現有技術相比，本發明直接在未解壓視音頻的基礎上實現將TS流轉換為PS流， 在轉換過程中對TS流和PS流的重要參數進行了修正和重建，轉換速度快，效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036]圖1為本發明中TS包同步頭搜索的流程示意圖；
[0037]圖2為TS包的邏輯關係圖；
[0038]圖3為各巾貞圖像的時間相互關係不意圖；
圖4為PTS和DTS之間的相互關係不意圖；
圖5為PID=0xll0的PES中原始TS包數據頭信息；
圖6為本發明的流程示意圖。【具體實施方式】
[0039]下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案 為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於 下述的實施例。
[0040]TS流採用188位元組長度的包為單位進行傳輸，目前流量一般為40Mbps左右，數字 電視採用mpeg2編碼，每套標清節目的流量一般為4-5Mbps，因此數位電視的每個頻點即 每個TS流可復用8套節目，實際復用6套節目的比較多。本實施例以上海地區730頻點 的TS為例，它復用了 6套，各套節目對應的節目標識號PID分別為110 (113)，120 (123)， 130 (133)，140 (143)，150 (153)，160 (163)，其中前一個為視頻PID,括號中為音頻PID,數字 均用16進位。為了得到這些PID，需對TS流進行分析。分析流程如下:
[0041]TS流格式為:TS頭(4位元組)和TS數據(184位元組)。TS頭為:同步(I字節)為 47，傳輸錯誤指示(I位)，負載開始指示(I位)，傳輸優先級(I位)，PID(13位)，加密控 制(2位)，調整欄位控制(2位)，相同PID TS包計數(4位)，共4位元組。因此分析轉換TS 時首先必須找到同步頭，然後按照不同的PID針對每個TS包進行不同的處理。
[0042]分析TS包時首先需要進行TS的同步搜索，分成兩個狀態，即同步和同步丟失。當 檢測到連續5個同步字節時認為進入同步狀態,在同步狀態下連續未檢測到3個同步字節 認為同步丟失，進行TS包分析時必須處於同步狀態下。圖中處理188位元組模塊即是TS包 的分析處理模塊。
[0043]如圖1所示，搜索TS流中TS包的同步頭具體步驟為:
[0044]101)初始化搜索狀態為未同步，計數器為0 ;
[0045]102)接收數據，並判斷接收到的數據是否滿188位元組，若是，則執行步驟103)，若 否，則等待繼續接收；
[0046]103)判斷當前狀態是否為同步狀態，若是，則執行步驟104)，若否，則執行步驟
3.1 ；
[0047]3.1判斷接收到的第一字節是否為「0x47」，若是，則計數器為0，去掉第一字節數 據，轉步驟102)，若否，則執行步驟3.2 ;
[0048]3.2計數器加I ;
[0049]3.3判斷計數器是否等於5，若是，則執行步驟3.4，若否，則丟棄接收的188位元組， 轉步驟102)；
[0050]3.4將當前狀態設定為同步狀態，計數器清0，同時處理接收的188位元組數據包；
[0051]104)判斷接收到的第一字節是否為「0x47」，若是，則計數器恢復為0，同時處理 188位元組數據包，轉步驟102)，若否，則執行步驟105)；
[0052]105)計數器加1，判斷計數器是否為3，若是，則將當前狀態設定為未同步狀態， 計數器為0，去掉第一個字節，轉步驟102)，若否，則處理188位元組數據包，轉步驟102)。
[0053]分析TS包時必須找出其復用關係,先找PAT表(Program Association Table,節 目關聯表)，標準規定PID = 0的包構成PAT表。按照標準13818定義，PAT表中包含了每 個PMT表(Program Map Table，節目映射表)的節目號及PID，針對本文分析的TS流，其 PAT 數據為 47 40 00 (PIDSO) 13 00 00 b0 25 00 01 df 00 00 (後面開始為節目號和 PID)00 00 e0 10 00 65 e0 81 00 66 e0 82 00 67 e0 83 00 68 e0 8400 69 e0 85 006a eO 86 a2 OO 41 f4…由此可以得出各個節目號和對應的PID為:00-10 (此為NIT表)， 65-81，66-82，67-83，68-84，69-85，6a_86 (為 6 個節目，對應節目號和相應的 PID)。
[0054]得到PMT的PID後，可以按照13818定義分析PMT表。以65號節目按PID = 81 為例，提取數據為:47 40 81 (PID = 81) 12 00 02 b0 Id 00 65 c5 00 00 ff fe f0 00 02 ellO f0 00 04 el 13 f0 06 0a 04 63 68 69 00 c8 a0 2a 90，PMT 表中規定了每個節目的流類型和對應的PID，上述數據中02 el 10 f0 00表示節目中有類型為2即視頻流，PID =110,04 el 13 f0 06表示節目中有類型為4即音頻流，PID= 113。因此分析該節目的視頻和音頻時，只要提取PID為110和113的TS包即可。TS包的邏輯關係如圖2所示。
[0055]按照PID即可分別從TS包中提取出各個節目的視音頻。視音頻是按照PES組成的，因此通過重新打包可以恢復PES。對於TS轉PS，就是將恢復的PES重新按照PS 的結構進行再打包，PS重要的參數為SCR(System Clock Reference，系統參考時鐘)、 PTS (Presentation Time Stamp,顯不時鐘標籤)、DTS (Decode Time Stamp,解碼時間標籤) 等，其它參數可以不用考慮。PTS、DTS位於PES層，主要用於視音頻的同步。編碼產生的視音頻分別構成基本碼流ES，它是不分段的連續碼流，而PES是將ES分割成段並加上相應的頭信息，在傳輸時將PES包再分段打成有固定長度188位元組的TS流或可變長度的PS流。在 TS流中TS包頭加入了節目時鐘參考PCR (Program Clock Reference)，解碼器在解碼時，首先利用PCR重建和編碼器同步的27MHz系統時鐘，恢復系統時鐘後，再利用PES流中的DTS， PTS進行音頻與視頻間的同步。在節目流PS包頭中同樣加入系統時鐘參考SCR，它的作用與PCR相似，SCR也可以理解為解碼器應該開始從磁碟讀取數據的時間。PTS和DTS均為33 位長，其單位是以27MHz時鐘的300分頻即90KHz得到，而PCR和SCR以27MHz為單位，分兩個部分，base為90KHz為單位，ext以27MHz為`單位。
[0056]對於音頻而言DTS和PTS是一致的，對視頻而言，如果編碼時沒有B幀，即沒有後向預測，則是一致的，但有B幀時需作調整，因為I幀內部編碼，P幀前向預測，只使用了前面幀的信息，而B幀雙向預測，既使用了前面的IP幀信息，又使用了後面的IP幀信息，因此在解碼時必須先解出後面的IP幀，再解當前的B幀，但顯示時該B幀要比後面的IP幀提前， 具體如圖3所示。
[0057]圖3中表示了各幀圖像的時間相互關係，以B14為例，為了實現更有效的編碼方法，採用雙向預測運動補償即B圖編碼，用前一幀113和後面的幀P16作為參考圖(雙向預測的圖如B15不作為別的預測參考圖)，因此解碼時需先解113，然後解P16，然後B14，而顯示時按照I13B14B15P16的規律。以一個I幀和若干個BP幀為單位構成一個GOP (Group of Pictures，畫面組)，顯然編碼開始時的第一個GOP比其它GOP少了兩個B幀。因為截取流的時候不一定正好從頭開始，因此分析時從任意中間位置開始(可以搜索使得從I幀開始)。
`[0058]對於完整的PES結構，以視音頻為例，為:包開始碼3位元組(000001)，流IDl字節， PES長度2位元組，頭標識3位元組，若有PTS則5位元組PTS，若有DTS則5位元組DTS…後部為其它的標識及數據。對TS轉PS，需要修改的主要是PTS及DTS，以及增加的PS頭信息，其餘可以完全複製。
[0059]PS的結構為:包開始碼4位元組(000001BA)，SCR6位元組，程序流速率3位元組，填充數據，若有系統頭部信息，則系統頭開始碼4位元組(000001BB)，系統信息，PES包數據。SCR意義如上所述，在解碼端是一個很重要的參數。在TS轉PS時，主要構造SCR信息，具體算法 見下節。
[0060]TS流可以進行復用解復用。為了實現TS到PS的轉換，先從TS得到各個節目的 PES,按照PES數據定義得出新的PES的PTS和DTS，再構成PS。PTS和DTS之間的相互關係 分析如圖4所示。
[0061]圖中PTS和DTS均是以90KHz為單位計數。可以得出如下關係:PTS1_DTS1 = 10800 =3*3600， PTS2-DTS2 = 10800 = 3*3600， PTS2-PTS1 = 43200 = 12*3600， PTS3-DTS3 = 10800 = 3*3600, PTS3-PTS2 = 43200 = 12*3600，PTS4-DTS4 = 10800 = 3*3600，PTS4-PTS3 =43200 = 12*3600。在PAL制式中每幀間隔為40ms,即3600個90KHz時鐘，因此可以得 出，在該頻點中，對於PID = 0x110的TS包構成的PES包中，每個PES包頭中的PTS均比 DTS延遲3幀時間，而相鄰兩個PES相隔時間為12幀。
[0062]進一步分析PID = 0x110的PES包中ES結構，如圖5所示。
[0063]由圖可以得出，在該流中的幀結構為I BB PBB PBB PBB，一個GOP為12個幀。整 個12幀圖像構成一個PES。
[0064]將該TS流轉成PS流時，一幀圖像構成一個PES包，一個PES構成一個PS包。為 此，將原TS流中的PES的頭部直接拷貝成為PS流中的PES的頭部，該PES為GOP中的第一 幀即I幀，其後的各B和P幀分別加上PES頭及PS頭組成PS包，構建PES時，PES的長度 按照直接拷貝的數據量得到，PES的PTS和DTS，按如下算法計算:
[0065]1、程序開始時，取出TS流中新開始的一個PES，此即G0P，含有整個12幀的數據， 將其按照幀開始標誌劃分為12個PES。
[0066]2、GOP開始數據為I幀，取出該PES的DTS值。
[0067]3、對於1、B、P幀新構建的PES的DTS和PTS，分別按照式⑴計算:
[0068]DTS1 =轉換前 GOP 中 PES 的 DTS
[0069]DTSp,b =轉換後的前一個 PES 中的 DTS+1*3600 式(I)
[0070]PTS1, p =轉換後本 PES 的 DTS+3*3600
[0071]PTSb =轉換後本 PES 的 DTS
[0072]按此算法得出的IBP的DTS、PTS和上述圖3是一致的。
[0073]進一步分析可知，式(I)中的PTSu的係數3是由IBBPBB的格式引起的，即IP中 間加了兩個雙向預測的B幀圖像。而IBBPBB是最常用的一種方式。
[0074]對於構成PS 包，令 SCR_base = DTS-3600，SCR_ext = 0，由此即可構成 PS 包。
[0075]按照上述原理及算法，針對輸入的原始TS流，分析並修正了 PES的參數，增加了 PS 頭信息，實現了數位電視中的TS流轉換成PS流，如圖6所示，具體流程為:
[0076]I)獲取TS流，搜索TS流中TS包的同步頭；
[0077]2)從同步頭開始依次讀取TS包，獲取該TS包相應的PID，判斷PID的類型並進行 相應操作:
[0078]若PID為PAT PID,則解析PAT表，得到PMT PID,執行步驟3)；
[0079]若PID為PMT PID,則解析PMT，得到TS包中各數據流的PID，執行步驟3)；
[0080]若PID為Vi_PID，則讀取該TS包中的數據，並保存至緩衝區(Vi_buf [])，判斷一 幀圖像數據是否結束，若是，則構建PES、PS頭部數據，形成PS包後發送或存儲，消除相應緩存，執行步驟3)，若否，則直接執行步驟3)；
[0081]若PID為Ai_PID，則直接拷貝組建PES、PS頭部數據，形成PS包後發送或存儲；
[0082]若PID為空PID，則直接丟棄該TS包，執行步驟3)；
[0083]若PID為其它PID，則構建相應PES和PS包，發送或存儲，執行步驟3)；
[0084]3)繼續讀取TS包，重複步驟2)，直至數據結束。
【權利要求】
1.一種數位電視中TS流轉化為PS流的方法，其特徵在於，該方法包括以下步驟:1)獲取TS流，搜索TS流中TS包的同步頭；2)從同步頭開始依次讀取TS包，獲取該TS包相應的PID，判斷PID的類型並進行相應操作:若PID為PAT PID,則解析PAT表，得到PMT PID,執行步驟3)；若PID為PMT PID,則解析PMT，得到TS包中各數據流的PID，執行步驟3)；若PID為Vi_PID，則讀取該TS包中的數據，並保存至緩衝區，判斷一幀圖像數據是否結束，若是，則構建PES和PS頭部數據，形成PS包後發送或存儲，消除相應緩存，執行步驟 3)，若否，則直接執行步驟3)；若PID為Ai_PID，則直接拷貝構建PES和PS頭部數據，形成PS包後發送或存儲；若PID為空PID，則直接丟棄該TS包，執行步驟3)；若PID為其它PID，則構建相應PES和PS包，發送或存儲，執行步驟3)；3)繼續讀取TS包，重複步驟2)，直至數據結束。
2.根據權利要求1所述的一種數位電視中TS流轉化為PS流的方法，其特徵在於，所述的步驟I)中，搜索TS流中TS包的同步頭具體步驟為:101)初始化搜索狀態為未同步，計數器為0;102)接收數據，並判斷接收到的·數據是否滿188位元組，若是，則執行步驟103)，若否，則等待繼續接收；103)判斷當前狀態是否為同步狀態，若是，則執行步驟104)，若否，則執行步驟3.1 ；3.1判斷接收到的第一字節是否為「0x47」，若是，則計數器為0，去掉第一字節數據，轉步驟102)，若否，則執行步驟3.2 ；3.2計數器加I ;3.3判斷計數器是否等於5，若是，則執行步驟3.4，若否，則丟棄接收的188位元組，轉步驟 102)；3.4將當前狀態設定為同步狀態，計數器清0，同時處理接收的188位元組數據包；104)判斷接收到的第一字節是否為「0x47」，若是，則計數器恢復為0，同時處理188位元組數據包，轉步驟102)，若否，則執行步驟105)；105)計數器加1，判斷計數器是否為3，若是，則將當前狀態設定為未同步狀態，計數器為0，去掉第一個字節，轉步驟102)，若否，則處理188位元組數據包，轉步驟102)。
3.根據權利要求1所述的一種數位電視中TS流轉化為PS流的方法，其特徵在於，所述的構建PES時，PES的長度按照拷貝的數據量得到，PES的PTS和DTS按如下步驟計算:201)取出TS流中新開始的一個PES，此即GOP，含有整個12幀的數據，將其按照幀開始標誌劃分為12個PES ；202)GOP開始數據為I幀，取出該PES的DTS值；203)對於1、B、P幀根據如下公式構建PES的DTS和PTS:DTS1 = DTS前DTSpj B = DTSj= !+1*3600 PTS1jp = DTS 後本+3*3600 PTSb = DTS 後本式中，DTS1為I幀的DTS，DTSp,B為P幀和B幀的DTS，PTSljP為I幀和P幀的PTS，PTSb 為B幀的PTS，DTSwS轉換前GOP中PES的DTS，DTSjg丨為轉換後 的前一個PE S中的DTS， DTS j^為轉換後本PES的DTS。
【文檔編號】H04N21/4385GK103596043SQ201310566912
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】袁三男, 王紹徐 申請人:上海電力學院