DVB數字電視傳輸流生成和復用技術及實現

文 李寶軍

介紹DVB和MPEG-2的數字電視系統標準中的傳輸流和節目流，針對視頻服務器的功能應用，完成由MPEG-2節目流生成符合DVB標準的傳輸流，并進行多路節目的復用。

在當前三網融合的背景下，數字化的發展趨勢越來越明顯，廣電行業的發展面臨著巨大的機遇與挑戰。中國將在2015年全面實現電視數字化，模擬電視系統將逐步退出歷史舞臺。據調查，2015年中國模擬電視的數量將會達到4億戶，界時隨著模擬電視信號的停播，數字電視機頂盒設備將會被認為是數字信號轉換設備。數字前端系統的組成包括衛星接收機、視頻服務器、數據服務器等設備。DVB標準提供了一套完整的，適用于不同媒體的數字電視廣播系統標準。 DVB選定了MPEG-2標準作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，進行音頻和視頻的壓縮，形成MPEG-2的傳輸流，使用統一的源代碼，進行傳輸流復用，最后通過衛星、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換方式生成符合DVB標準的傳輸流來進行多路節目復用。

DVB 標準相關術語介紹

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，一個實用的語法結構只是表述節目信息的一種方式。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據流量。

段是 MPEG-2 標準的語法規定，主要語法元素標識分為表標識、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，并對衛星和有線電視網絡進行配置。

傳輸流的生成

在PES數據分組的基礎上，為實現這一傳輸流的轉變，首先從PES數據分組上提取節目流的PES數據包，對傳輸流包裝并添加相應信息。TS流和PS流都是對PES數據進行打包的。圖1是PS流的示意圖，為實現從PS到TS流的轉換，應從節目流提取PES分組數據進行轉換。 PS流由連續節目流組成，去除節目流數據包得到PES分組包。讀取PES分組數據，根據TS流的語法要求生成傳輸流，進行傳輸流的擴展字段、特殊信息的傳輸，并添加到指令流中。系統信息可從節目流組的分組首部和系統首部獲得。

圖1 節目流語法示意簡圖

播出復用

數據流傳輸的是相互獨立的原始流數據，PSI節目信息中的原始數據流，發送一個不可分割的方案，確保傳輸流復用的可行性。同時生成PAT、NIT、EIT和SDT表。 PAT傳輸的是相同的光電倍增管，作為一個獨立的數據流，被裝載在該TS數據包中，作為有效的載荷進行傳輸，并被分配一個唯一的PID值。所不同的是發送PAT流的PID值被定義為固定值，即PID = 0 。每個傳輸系統中的復用流都包含TS對象并與其相對應。

TS對象中的輸入功能包含提供傳輸TS對象數據流的數據傳輸與處理功能。輸出函數功能則是TS對象，可使用的全局函數的所有功能，每個TS對象線程輪流獲得控制權限，實現輸出控制功能。通過輸出功能來有效傳輸分組數據。在全局變量中，包含所有傳輸數據流的結構信息，并生成與傳輸流相關的存儲信息。

1.輸入函數

在復用程序的方案結構中，輸入函數是TS流的一個函數，其主要功能是負責將存儲的數據文件輸入到TS流系統中去。當處理的傳輸數據流線程被停止時，傳輸數據流所描述的對象，會從系統中去除對應的輸入功能，與此同時釋放出系統分配空間。

2.輸出函數

輸出功能和輸入功能在邏輯上是對應的，輸出功能提供者負責傳輸流處理線程，并生成比特流輸出， 與輸入函數提供的成員函數在功能上剛好相反。

3.處理函數

（1）定義了用于傳輸的傳輸數據流TS對象，對輸入流進行描述和包裝。每創建一個新的傳輸流到復用的進程中去時，復用系統的傳輸數據流會構建一個TS流對象，通過對對象輸入流的結構信息進行完整描述，實現提供各種操作傳輸數據流的功能。

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

（3）創造一個TS流對象，記錄到全局鏈表數據結構中，將信息傳輸流填充到對象結構中，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。由于插入了傳輸數據流，輸出流的結構將發生變化，并進一步更新發送的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，并刪除舊的節目段信息表EIT 。

（4）創建此對象的線程。將對象的指針作為線程的參數傳遞。設置線程的優先級，這樣的傳輸流被添加到復用系統中去。在一般情況下，每個傳輸流線程處理有一定的處理優先級。優先級可以是一個緩沖區的狀態來進行控制，當緩沖區要滿的時候，要采用相應的應用程序來提高線程的優先級，讓系統在運行中能夠得到較多的CPU時間片，通過應用程序適當降低線程的優先級，以防止緩沖區發生下溢現象。

結語

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