MPEG-2碼流分析儀的整體設(shè)計與軟件實現(xiàn)

1 引言

隨著數(shù)字電視技術(shù)的日漸成熟，我國電視網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化也正在進(jìn)行中。為了保證數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的正常運轉(zhuǎn)和傳輸質(zhì)量，必須采取相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備作為輔助。碼流分析儀就是適應(yīng)數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求而開發(fā)的一種碼流監(jiān)測和分析設(shè)備。

目前市場上的碼流分析設(shè)備主要有嵌入式和"PCI板卡+PC機(jī)"兩種實現(xiàn)模式。嵌入式碼流分析儀成本較低，但是功能相對簡單，無法滿足復(fù)雜的應(yīng)用需求，并且由于資源的限制，不適合或者無法完成大容量的碼流存儲備份等功能。"PCI板卡+PC機(jī)"的實現(xiàn)模式克服了這些缺點，卻存在價格較高的問題。比如美國泰克公司和后來一些廠家出產(chǎn)的碼流分析儀，價格都比較昂貴。我們分析對比了市場上的碼流分析儀產(chǎn)品后，自主研發(fā)出了性能良好的PCI板卡，并在此基礎(chǔ)上，選用國產(chǎn)工業(yè)控制機(jī)作為平臺，構(gòu)建了性能優(yōu)良、成本較低的碼流分析儀系統(tǒng)。

筆者在整個系統(tǒng)的研制過程中，主要從事碼流分析儀軟件部分的開發(fā)。因此，本文將在對MPEG-2背景知識和碼流分析儀整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，討論軟件部分的實現(xiàn)。

2 MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)概述

2．1 MPEG-2與TS流

MPEG-2是如今數(shù)字電視領(lǐng)域系統(tǒng)層的普遍標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)定了傳送流(TS)和程序流(節(jié)目流)(PS)2種結(jié)構(gòu)。其中TS流適合于信道狀況相對惡劣，具有較高誤碼率的場合，因此已成為我國數(shù)字電視領(lǐng)域普遍使用的一種碼流格式。

TS流的組成過程是將原始的視頻和音頻信息按照適當(dāng)?shù)某叽鐒澐譃镋S流，之后對ES包附加信息形成PES包，再按照一定的規(guī)則，將SI和PSI信息或者PES包附加上系統(tǒng)層控制信息而成為TS包，從而組成完整的TS流。TS包有2種尺寸188 B或者204 B，后者加入了循環(huán)校驗信息。

2．2 TS流的整體結(jié)構(gòu)

2．2．1 TS流系統(tǒng)層結(jié)構(gòu)

TS流系統(tǒng)層由有效負(fù)載和系統(tǒng)層信息構(gòu)成。

TS流系統(tǒng)層信息就是在PES包組成TS流的過程中，為了使碼流適合于信道傳輸和接收端恢復(fù)數(shù)據(jù)而添加的TS包頭和其他相關(guān)控制信息。系統(tǒng)層信息可以分為3類，即TS包頭信息、SI信息、PSI信息。

TS包頭是TS包的標(biāo)識部分，以0X47標(biāo)志一個TS包的開始，共4 B，包含了與當(dāng)前TS包相關(guān)的其他信息。其中比較重要的有PID，adaption_field_CONTROL，continuity_counter等信息，PID標(biāo)識了當(dāng)前TS包攜帶的數(shù)據(jù)內(nèi)容(有效數(shù)據(jù)、SI或PSI信息)，adaption_field _CONTROL表示當(dāng)前包攜帶