精解PSI-SI（二）

DVB SI/PSI分析和處理

 

SI是Specific Information的簡稱,PSI是program Specific Information．該機制允許ＤＶＢ傳送各種各樣的訊息，比如節目名稱，電視台名稱，各種ＰＩＤ，私人資訊，甚至單獨傳送資料實現資料通訊等．這些功能的實現都歸功於SI/PSI.

 在DVB 標準中，定義了一個標準的PID用來實現SI/PSI.這些PID是系統保留的，因此ＤＶＢ編碼的時候並不會用這些ＰＩＤ做為Video PID或者 Audio PID或者其他ＰＩＤ．在一個簡單的解複用程式中，只需要提供處理PAT,PMT表格的程式即可實現解複用，當然如果需要更友好的介面和實現 更複雜的功能（如ＣＡ）則必須處理其他的ＳＩ表．在這裡僅僅分析PAT,PMT,SDT表格，其他SI表格的分析，請參考ISO13818-1(MPEG-2系統層標準)和EN300468(DVB SI標準)文檔．

 DVB定義的SI保留的PID分別是:

  

上表格的PID就是ＤＶＢ保留的ＰＩＤ，分配的其他ＰＩＤ一定不會佔用這些ＰＩＤ．解複用程式需要使用到的表格只有PAT,PMT,SDT,而ＣＡ應用還需要使用CAT,EPG應用還需要使用NIT,EIT,TDT,TOT等表格.所以在需要解複用的時候，虛擬碼需要這樣寫:

  void Process_Packet(unsigned char*buff)

  {

   int PID=GETPID(buff);

   if(PID==0x0000) 

   {

    Process_PAT(buff+4);

   }

   else if(PID==......)

   {

   }

   else

   {

    printf("Unknown PID!");

   }

  }

 所 有的表格都開始於Packet中的184位元組的資料部分，但有的時候一個表格沒有184位元組，這時在Packet中就可能插入一些無效資訊用來填充使整個 Packet依然保持是188位元組．也可能用頭資訊中的payload_unit_start_indicator標誌表格有個位移位置（當 payload_unit_start_indicator=0表示表格式資料直接從Packet區的第四個位元組開始，否則表示有一個位移量位置開始,具體 請參考ISO13818-1,第4位元組到位移量間的資料是系統填充的無效資料）．

 下面針對解複用程式詳細分析一下PAT,PMT和SDT三類表格的格式．

PAT, Program Association Table,節目關聯表

 PAT表攜帶以下資訊:

(1) TS流ＩＤ--- transport_stream_id,該ＩＤ標誌唯一的流ＩＤ

(2) 節目頻道號-- program_number,該號碼標誌ＴＳ流中的一個頻道，該頻道可以包含很多的節目(即可以包含多個Video PID和Audio PID)

(3) PMT的PID--- program_map_PID,表示本頻道使用的哪個PID做為PMT的ＰＩＤ，因為可以有很多的頻道，因此ＤＶＢ規定PMT的PID可以由使用者自己定義．

PAT表定義如下:

 

各欄位含義如下:

 table_id:8 bits,標誌本表格的類型，應該是0x00

 section_syntax_indicator:1 bit,段文法標誌，應該是'1'

 '0':固定的'0'，這是為了防止和ISO13818Video流格式中的控制字衝突而設定的．

 Reserved:保留的2bits,保留位一般都是'0'

 section_length:12bits的段大小，單位是Bytes.

 transport_stream_id:16bits的當前流ＩＤ，ＤＶＢ內唯一.(事實上很多都是自訂的TS ID)

 version_number:5bits版本號碼，標註當前節目的版本．這是個非常有用的參數，當檢測到這個欄位改變時，說明ＴＳ流中的節目已經變化了，程式必須重新搜尋節目．

 current_next_indicator:1bit:當前還是未來使用標誌符,一般情況下為'0'

 section_number:8bits當前段號碼

 last_section_number:8bits最後段號碼(section_number和last_section_number的功能是當PAT內容>184位元組時，PAT表會分成多個段(sections),解複用程式必須在全部接收完成後再進行PAT的分析)

 從for()開始，就是描述了當前流中的頻道數目(N),每一個頻道對應的PMT PID是什麼．解複用程式需要和類似的迴圈來接收所有的頻道號碼和對應的PMT PID,並把這些資訊在緩衝區中儲存起來．在後部的處理中需要使用到PMT PID.

 CRC_32:本段的CRC校正值，一般是會忽略的．N是一個變數，計算方法是N=(section_length-9)/4.

 從以上分析我們可以發現,PAT表主要包含頻道號碼和每一個頻道對應的PMT的PID號碼,這些資訊我們在處理PAT表格的時候會儲存起來,以後會使用到這些資料.例如我們可以定義這樣的資料結構儲存這些資訊:

 typedef struct

 {

  int channel_number;

  int pmt_pid;

 }PMT_ITEM;

 PMT_ITEM pmt[64];

PMT, Program Map Table,節目影射表

 如果一個TS流中含有多個頻道,那麼就會包含多個PID不同的PMT表.檢測是否PMT的虛擬碼如下:

 void Process_Packet(unsigned char*buff)

 {

  int I;

  int PID=GETPID(buff);

  if(PID==0x0000)

  {

   Process_PAT(buff+4);

  }

  else if(PID==.....)

  {

  }

  else

  {

   

   for(i=0;i<64;i++)

   {

    if(PID==pmt[i].pmt_pid)

    {

     Process_PMT(buff+4);

     break;

    } 

   }

  }

 }

PMT表中包含的資料如下:

(1) 目前通道中包含的所有Video資料的PID

(2) 目前通道中包含的所有Audio資料的PID

(3) 和目前通道關聯在一起的其他資料的PID(如數位廣播,資料通訊等使用的PID)

PMT定義如下:

 

各欄位含義如下:

 table_id:8bits的ID,應該是0x02

 section_syntax_indicator:1bit的段文法標誌,應該是'1'

 '0':固定是'0',如果不是說明資料有錯.

 reserved:2bits保留位,應該是'00'

 section_length:16bits段長度,從program_number開始,到CRC_32(包含)的位元組總數.

 program_number:16bits的頻道號碼,表示當前的PMT關聯到的頻道.換句話就是說,當前描述的是program_number頻道的資訊.

 reserved:2bits保留位,應該是'00'

 version_number:版本號碼,如果PMT內容有更新,則version_number會遞增1通知解複用程式需要重新接收節目資訊,否則version_number是固定不變的.

 current_next_indicator:當前未來標誌符,一般是0

 section_number:當前段號碼

 last_section_number:最後段號碼,含義和PAT中的對應欄位相同,請參考PAT部分.

 reserved:3bits保留位,一般是'000'.

 PCR_PID:13bits的PCR PID,具體請參考ISO13818-1,解複用程式不使用該參數.

reserved:4bits保留位,一般是'0000'

program_info_length:節目資訊長度(之後的是N個描述符結構,一般可以忽略掉,這個欄位就代表描述符總的長度,單位是Bytes)

緊接著就是頻道內部包含的節目類型和對應的PID號碼了.

stream_type:8bits流類型,標誌是Video還是Audio還是其他資料.

reserved:3 bits保留位.

elementary_PID:13bits對應的資料PID號碼(如果stream_type是Video,那麼這個PID就是Video PID,如果stream_type標誌是Audio,那麼這個PID就是Audio PID)

reserved:4 bits保留位.

ES_info_length:和program_info_length類似的資訊長度(其後是N2個描述符號)

CRC_32:32bits段末尾是本段的CRC校正值,一般忽略.

從以上的分析可以看出,只要我們處理了PMT,那麼我們就可以擷取頻道中所有的PID資訊,例如目前通道包含多少個Video,共多少個Audio,和其他資料,還能知道每種資料對應的PID分別是什麼.

這樣如果我們要選擇其中一個Video和Audio收看,那麼只需要把要收看的節目的Video PID和Audio PID儲存起來,在處理Packet的時候進行過濾即可實現.

比較全面實現解複用的虛擬碼如下:

int Video_PID=0x07e5,Audio_PID=0x07e6;

void Process_Packet(unsigned char*buff)

{

 int I;

 int PID=GETPID(buff);

 if(PID==0x0000)

 {

  Process_PAT(buff+4);

 }

 else if(PID==Video_PID)

 {

  SaveToVideoBuffer(buff+4);

 }

 else if(PID==Audio_PID)

 {

  SaveToAudioBuffer(buff+4);

 }

 else

{

 for( i=0;i<64;i++)

 {

  if(PID==pmt[i].pmt_pid)

  {

   Process_PMT(buff+4);

   Break;

  }

 }

} 

 

}

以上虛擬碼可以實現基本的解複用:檢測所有的頻道,檢測所有stream的PID,選擇特定的節目進行播放.只要讀取每個Packet的188位元組的內容,然後每次都調用Process_Packet()即可實現簡單的解複用.

介紹到這裡,我們就可以總結一下DVB搜台的原理了.(好!洗耳恭聽!)

  機 頂盒先調整高頻頭到一個固定的頻率(如498MHZ),如果此頻率有數字訊號,則COFDM晶片(如MT352)會自動把TS流資料傳送給MPEG- 2 decoder. MPEG-2 decoder先進行資料的同步,也就是等待完整的Packet的到來.然後迴圈尋找是否出現PID== 0x0000的Packet,如果出現了,則馬上進入分析PAT的處理,擷取了所有的PMT的PID.接著迴圈尋找是否出現PMT,如果發現了,則自動進 入PMT分析,擷取該頻段所有的頻道資料並儲存.如果沒有發現PAT或者沒有發現PMT,說明該頻段沒有訊號,進入下一個頻率掃描.

  從以上描述可以看出,機頂盒搜尋頻率是隨機發生的,要使每次機頂盒都能搜尋到訊號,則要求TS流每隔一段時間就發送一次PAT和PMT.事實上DVB傳輸系統就是這麼做的.因此無論何時接入終端系統,系統都能馬上搜尋到節目並正確解複用實現播放.不僅僅如此,其他資料也都是交替傳送的.比如第一個Packet可能是PAT,第二個Packet可能是PMT,而第三個Packet可能是Video 1,第四個Packet可能是Video 2,

只要系統傳輸速度足夠快(就是稱之為"碼率"的東東),實現即時播放是沒有任何問題的.

 到這裡雖然實現瞭解複用,但可以看出,使用的PID都是枯燥的數字,如果調台要使用者自己輸入數字那可是太麻煩了,而且還容易輸入錯誤,操作非常不直觀,即使做成一個菜單讓使用者選擇也是非常的呆板.針對這個問題,DVB系統提出了一個SDT表格,該表格標誌一個節目的名稱,並且能和PMT中的PID聯絡起來,這樣使用者就可以通過直接選擇節目名稱來選擇節目了.

SDT, Service description section,服務描述段

 SDT可以提供的資訊包括:

(1) 該節目是否在播放中

(2) 該節目是否被加密

(3) 該節目的名稱

SDT定義如下:

 

各欄位定義如下:

 table_id:8bits的ID,可以是0x42,表示描述的是當前流的資訊,也可以是0x46,表示是其他流的資訊(EPG使用此參數)

 section_syntax_indicator:段文法標誌,一般是'1'

 reserved_future_used:2bits保留未來使用

 reserved:1bit保留位,防止控制字衝突,一般是'0',也有可能是'1'

 section_length:12bits的段長度,單位是Bytes,從transport_stream_id開始,到CRC_32結束(包含)

 transport_stream_id:16bits當前描述的流ID

 reserved:2bits保留位

 version_number:5bits的版本號碼,如果資料更新則此欄位遞增1

 current_next_indicator:當前未來標誌,一般是'0',表示當前馬上使用.

 original_netword_id:16bits的原始網路ID號

 reserved_future_use:8bits保留未來使用位

 接下來是N個節目資訊的迴圈:

  service_id:16 bits的伺服器ID,實際上就是PMT段中的program_number.

  reserved_future_used:6bits保留未來使用位

  EIT_schedule_flag:1bit的EIT資訊,1表示當前流實現了該節目的EIT傳送

  EIT_present_following_flag:1bits的EIT資訊,1表示當前流實現了該節目的EIT傳送

  running_status:3bits的運行狀態資訊:1-還未播放 2-幾分鐘後馬上開始,3-被暫停播出,4-現正播放,其他---保留

  free_CA_mode:1bits的加密資訊,'1'表示該節目被加密.

  緊 接著的是描述符,一般是Service descriptor,分析此描述符可以擷取servive_id指定的節目的節目名稱.具體格式請參考 EN300468中的Service descriptor部分.分析完畢,則節目名稱和節目號碼已經聯絡起來了.機頂盒程式就可以用這些節目名稱代替 PID讓使用者選擇,從而實現比較友好的使用者介面!

 下面參考一下<<Seekfor MPEG2 decoder>>中的介面和顯示資訊.

 

上 圖是<<Seekfor MPEG2 decoder>>開啟三個不同的碼流檔案(*.ts)形成的PID資訊和節目名稱.使用者 可以通過切換節目名稱的下拉式清單方塊切換節目,也可以通過"視頻流"和"音頻流"下拉式清單方塊切換Video和Audio!這些資料都是通過分析PAT, PMT和SDT得到的.