Fluxo de transporte MPEG - MPEG transport stream
| Extensão de nome de arquivo |
.ts, .tsv, .tsa, .m2t
|
|---|---|
| Tipo de mídia da Internet |
vídeo / MP2T |
| Desenvolvido por | MPEG |
| lançamento inicial | 1995 |
| Tipo de formato | Recipiente de mídia |
| Recipiente para | Áudio, vídeo, dados |
| Alargado a | M2TS , TOD |
| Padrão | ISO / IEC 13818-1, Recomendação ITU-T H.222.0 |
Fluxo MPEG transporte ( MPEG-TS , MTS ) ou simplesmente fluxo de transporte ( TS ) é um padrão de arquivo recipiente para transmissão e armazenamento de áudio , vídeo e Programa Protocolo de Informação e Sistema de dados (PSIP). É usado em sistemas de transmissão como DVB , ATSC e IPTV .
O fluxo de transporte especifica um formato de contêiner que encapsula fluxos elementares em pacotes , com correção de erros e recursos de padrão de sincronização para manter a integridade da transmissão quando o canal de comunicação que transporta o fluxo está degradado .
Os fluxos de transporte diferem do fluxo de programa MPEG de nome semelhante em várias maneiras importantes: os fluxos de programa são projetados para mídia razoavelmente confiável, como discos (como DVDs ), enquanto os fluxos de transporte são projetados para transmissão menos confiável , ou seja, transmissão terrestre ou via satélite . Além disso, um fluxo de transporte pode transportar vários programas.
O fluxo de transporte é especificado no MPEG-2 Parte 1, Sistemas , formalmente conhecido como padrão ISO / IEC 13818-1 ou Rec. ITU-T. H.222.0 .
Visão geral
Um stream de transporte encapsula uma série de outros substreams, geralmente streams elementares em pacotes (PESs) que, por sua vez, envolvem o stream de dados principal usando o codec MPEG ou qualquer número de codecs não MPEG (como áudio AC3 ou DTS e MJPEG ou JPEG 2000 vídeo), texto e imagens para legendas, tabelas de identificação dos streams e até informações específicas da emissora, como um guia eletrônico de programação . Muitas transmissões são frequentemente misturadas, como vários canais de televisão diferentes ou vários ângulos de um filme.
Cada fluxo é dividido em (no máximo) seções de 188 bytes e intercalados juntos; devido ao pequeno tamanho do pacote, os fluxos podem ser intercalados com menos latência e maior resiliência a erros em comparação com fluxos de programa e outros contêineres comuns, como AVI , MOV / MP4 e MKV , que geralmente envolvem cada quadro em um pacote. Isso é particularmente importante para videoconferência, onde quadros grandes podem apresentar atrasos de áudio inaceitáveis.
Os fluxos de transporte tendem a ser transmitidos como taxa de bits constante (CBR) e preenchidos com bytes de preenchimento quando não existem dados suficientes.
Elementos
Pacote
Um pacote de rede é a unidade básica de dados em um fluxo de transporte, e um fluxo de transporte é meramente uma sequência de pacotes. Cada pacote começa com um byte de sincronização e um cabeçalho , que pode ser seguido por cabeçalhos adicionais opcionais; o resto do pacote consiste em carga útil . Todos os campos de cabeçalho são lidos como big-endian . Os pacotes têm 188 bytes de comprimento, mas o meio de comunicação pode adicionar informações adicionais. O tamanho do pacote de 188 bytes foi originalmente escolhido para compatibilidade com sistemas ATM (Asynchronous Transfer Mode) .
| Nome | Número de bits | Bitmask ( big-endian ) | Descrição |
|---|---|---|---|
| Cabeçalho de fluxo de transporte de 4 bytes | |||
| Byte de sincronização | 8 | 0xff000000 | Padrão de bits de 0x47 (ASCII char 'G') |
| Indicador de erro de transporte (TEI) | 1 | 0x800000 | Definido quando um demodulador não pode corrigir erros de dados FEC; indicando que o pacote está corrompido. |
| Indicador de início da unidade de carga útil (PUSI) | 1 | 0x400000 | Definido quando este pacote contém o primeiro byte de uma nova unidade de carga útil. O primeiro byte da carga útil indicará onde esta nova unidade de carga útil começa.
Este campo permite que um receptor que começou a ler no meio da transmissão saiba quando pode começar a extrair dados. |
| Prioridade de transporte | 1 | 0x200000 | Definido quando o pacote atual tem uma prioridade mais alta do que outros pacotes com o mesmo PID. |
| PID | 13 | 0x1fff00 | Identificador de pacote, que descreve os dados de carga útil. |
| Controle de embaralhamento de transporte (TSC) | 2 | 0xc0 | '00' = Não embaralhado.
Apenas para DVB-CSA e ATSC DES : |
| Controle de campo de adaptação | 2 | 0x30 | 01 - sem campo de adaptação, somente carga útil, 10 - campo de adaptação apenas, sem carga útil, |
| Contador de continuidade | 4 | 0xf | Número de sequência de pacotes de carga útil (0x00 a 0x0F) dentro de cada fluxo (exceto PID 8191) Incrementado por PID, somente quando um sinalizador de carga útil é definido. |
| Campos opcionais | |||
| Campo de adaptação | variável | Presente se o controle de campo de adaptação for 10 ou 11. Veja abaixo o formato. | |
| Dados de carga útil | variável | Presente se o controle do campo de adaptação for 01 ou 11. A carga útil pode ser pacotes PES, informações específicas do programa (abaixo) ou outros dados. | |
| Nome | Número de bits | Bitmask | Descrição |
|---|---|---|---|
| Comprimento do campo de adaptação | 8 | Número de bytes no campo de adaptação imediatamente após este byte | |
| Indicador de descontinuidade | 1 | 0x80 | Definido se o pacote TS atual está em um estado de descontinuidade em relação ao contador de continuidade ou à referência de relógio do programa |
| Indicador de acesso aleatório | 1 | 0x40 | Definido quando o fluxo pode ser decodificado sem erros a partir deste ponto |
| Indicador de prioridade de fluxo elementar | 1 | 0x20 | Defina quando este stream deve ser considerado de "alta prioridade" |
| Bandeira PCR | 1 | 0x10 | Definido quando o campo PCR está presente |
| Bandeira OPCR | 1 | 0x08 | Definido quando o campo OPCR está presente |
| Sinalizador de ponto de emenda | 1 | 0x04 | Definido quando o campo de contagem regressiva de emenda está presente |
| Sinalizador de transporte de dados privados | 1 | 0x02 | Definido quando os dados privados de transporte estão presentes |
| Sinalizador de extensão de campo de adaptação | 1 | 0x01 | Definido quando os dados de extensão de adaptação estão presentes |
| Campos opcionais | |||
| PCR | 48 | Referência do relógio do programa, armazenada como base de 33 bits, 6 bits reservados, extensão de 9 bits. O valor é calculado como base * 300 + extensão. |
|
| OPCR | 48 | Referência do relógio do programa original. Ajuda quando um TS é copiado para outro | |
| Contagem regressiva de emenda | 8 | Indica quantos pacotes TS deste um ponto de emenda ocorre ( complemento de dois assinado; pode ser negativo) | |
| Comprimento de dados privados de transporte | 8 | O comprimento do seguinte campo | |
| Transporte de dados privados | variável | Dados privados | |
| Extensão de adaptação | variável | Veja abaixo | |
| Bytes de enchimento | variável | Sempre 0xFF | |
| Nome | Número de bits | Bitmask | Descrição |
|---|---|---|---|
| Comprimento de extensão de adaptação | 8 | 0xff00 | O comprimento do cabeçalho |
| Sinalizador de janela de tempo legal (LTW) | 1 | 0x0080 | |
| Bandeira de taxa por partes | 1 | 0x0040 | |
| Bandeira de emenda perfeita | 1 | 0x0020 | |
| Reservado | 5 | 0x001f | |
| Campos opcionais | |||
| Conjunto de sinalizadores LTW (2 bytes) | |||
| Sinalizador válido LTW | 1 | 0x8000 | |
| Deslocamento LTW | 15 | 0x7fff | Informações extras para retransmissores para determinar o estado dos buffers quando os pacotes podem estar faltando. |
| Conjunto de sinalizadores por partes (3 bytes) | |||
| Reservado | 2 | 0xc00000 | |
| Taxa por partes | 22 | 0x3fffff | A taxa do fluxo, medida em pacotes de 188 bytes, para definir o tempo de término do LTW. |
| Conjunto de sinalizadores de emenda contínua (5 bytes) | |||
| Tipo de emenda | 4 | 0xf000000000 | Indica os parâmetros da emenda H.262. |
| Próxima unidade de acesso DTS | 36 | 0x0efffefffe | O PES DTS do ponto de emenda. Divida em campos múltiplos, 1 bit marcador (0x1), 15 bits, 1 bit marcador, 15 bits e 1 bit marcador, para um total de 33 bits de dados. |
| Nome | Número de bits | Bitmask | Descrição |
|---|---|---|---|
| Ponteiro de carga útil (opcional) | 8 | 0xff | Presente apenas se o sinalizador PUSI (Payload Unit Start Indicator) estiver definido.
Ele fornece o índice após esse byte no qual a nova unidade de carga útil é iniciada. Qualquer byte de carga útil antes do índice faz parte da unidade de carga útil anterior. |
| Carga útil real | variável | O conteúdo da carga útil. |
Identificador de pacote (PID)
Cada tabela ou fluxo elementar em um fluxo de transporte é identificado por um identificador de pacote de 13 bits (PID). Um demultiplexador extrai fluxos elementares do fluxo de transporte, em parte procurando por pacotes identificados pelo mesmo PID. Na maioria das aplicações, a multiplexação por divisão de tempo será usada para decidir com que freqüência um PID específico aparece no fluxo de transporte.
| Decimal | Hexadecimal | Descrição |
|---|---|---|
| 0 | 0x0000 | Tabela de associação de programa (PAT) contém uma lista de diretório de todas as tabelas de mapa de programa |
| 1 | 0x0001 | A tabela de acesso condicional (CAT) contém uma lista de diretórios de todos os Rec. ITU-T. Fluxos de mensagens de gerenciamento de direitos H.222 usados por tabelas de mapa de programa |
| 2 | 0x0002 | A tabela de descrição do fluxo de transporte (TSDT) contém descritores relacionados ao fluxo de transporte geral |
| 3 | 0x0003 | A tabela de informações de controle IPMP contém uma lista de diretórios de todos os fluxos de controle ISO / IEC 14496-13 usados por tabelas de mapa de programa |
| 4-15 | 0x0004-0x000F | Reservado para uso futuro |
| 16-31 | 0x0010-0x001F | Usado por metadados DVB
|
| 32-8186 | 0x0020-0x1FFA | Pode ser atribuído conforme necessário para programar tabelas de mapas, fluxos elementares e outras tabelas de dados |
| 8187 | 0x1FFB | Usado por metadados DigiCipher 2 / ATSC MGT |
| 8188-8190 | 0x1FFC-0x1FFE | Pode ser atribuído conforme necessário para programar tabelas de mapas, fluxos elementares e outras tabelas de dados |
| 8191 | 0x1FFF | Pacote Nulo (usado para preenchimento de largura de banda fixa) |
Programas
Fluxo de transporte tem um conceito de programas . Cada programa é descrito por uma tabela de mapa de programa (PMT). Os fluxos elementares associados a esse programa têm PIDs listados no PMT. Outro PID está associado ao próprio PMT. Por exemplo, um fluxo de transporte usado na televisão digital pode conter três programas, para representar três canais de televisão. Suponha que cada canal consista em um fluxo de vídeo, um ou dois fluxos de áudio e quaisquer metadados necessários. Um receptor que deseja decodificar um dos três canais precisa apenas decodificar as cargas úteis de cada PID associado ao seu programa. Ele pode descartar o conteúdo de todos os outros PIDs. Um fluxo de transporte com mais de um programa é conhecido como fluxo de transporte multiprograma (MPTS). Um único fluxo de transporte de programa é referido como um fluxo de transporte de programa único (SPTS).
Informações específicas do programa
Existem 4 tabelas de informações específicas do programa (PSI): associação do programa (PAT), mapa do programa (PMT), acesso condicional (CAT) e informações da rede (NIT). A especificação MPEG-2 não especifica o formato do CAT e do NIT.
PCR
Para permitir que um decodificador apresente conteúdo sincronizado, como faixas de áudio correspondentes ao vídeo associado, pelo menos uma vez a cada 100 ms, uma referência de relógio de programa (PCR) é transmitida no campo de adaptação de um pacote de fluxo de transporte MPEG-2. O PID com o PCR para um programa MPEG-2 é identificado pelo valor pcr_pid no PMT associado. O valor do PCR, quando usado corretamente, é empregado para gerar um system_timing_clock no decodificador. O decodificador de relógio de tempo do sistema (STC), quando implementado corretamente, fornece uma base de tempo altamente precisa que é usada para sincronizar fluxos elementares de áudio e vídeo. O sincronismo no MPEG-2 faz referência a esse relógio. Por exemplo, o registro de tempo de apresentação (PTS) se destina a ser relativo ao PCR. Os primeiros 33 bits são baseados em um clock de 90 kHz. Os últimos 9 bits são baseados em um clock de 27 MHz. O jitter máximo permitido para o PCR é +/- 500 ns .
Pacotes nulos
Alguns esquemas de transmissão, como aqueles em ATSC e DVB , impõem requisitos estritos de taxa de bits constante no fluxo de transporte. Para garantir que o fluxo mantenha uma taxa de bits constante, um multiplexador pode precisar inserir alguns pacotes adicionais. O PID 0x1FFF é reservado para este propósito. A carga útil de pacotes nulos é composta de zeros e espera-se que o receptor ignore seu conteúdo.
Use em câmeras de vídeo digital
O Transport Stream foi originalmente projetado para transmissão. Posteriormente, ele foi adaptado para uso com câmeras de vídeo digital, gravadores e reprodutores, adicionando um campo de código de tempo de 4 bytes (TC) aos pacotes padrão de 188 bytes, resultando em um pacote de 192 bytes. Isso é o que é informalmente chamado de fluxo M2TS . A Blu-ray Disc Association o chama de " fluxo de transporte BDAV MPEG-2 ". A JVC o chamou de TOD quando usado em camcorders baseadas em HDD como a GZ-HD7 . O timecode permite acesso rápido a qualquer parte do stream de um reprodutor de mídia ou de um sistema de edição de vídeo não linear. Ele também é usado para sincronizar fluxos de vídeo de várias câmeras em uma configuração de várias câmeras .
Use em Blu-ray
Os títulos de vídeo de disco Blu-ray criados com suporte de menu estão no formato Blu-ray Disc Movie (BDMV) e contêm áudio, vídeo e outros fluxos em um contêiner BDAV, que é baseado no formato de fluxo de transporte MPEG-2. O vídeo do disco Blu-ray usa esses fluxos de transporte MPEG-2 modificados, em comparação com os fluxos de programa de DVD que não têm a sobrecarga de transporte extra.
Há também o formato BDAV (Blu-ray Disc Audio / Visual), a alternativa voltada para o consumidor ao formato BDMV usado para lançamentos de filmes. O formato BDAV é usado em discos Blu-ray graváveis para gravação de áudio / vídeo. O disco Blu-ray utiliza o método de gravação de fluxo de transporte MPEG-2. Isso permite que os fluxos de transporte de uma transmissão digital convertida em BDAV sejam gravados como estão, com o mínimo de alteração dos pacotes. Ele também permite a edição simples do estilo de corte de fluxo de uma transmissão digital convertida em BDAV que é gravada como está e onde os dados podem ser editados apenas descartando pacotes indesejados do fluxo. Embora seja bastante natural, uma função para recuperação em alta velocidade e fácil de usar está embutida.
Veja também
- Transporte de mídia MPEG (MMT)
- Protocolo de transporte em tempo real (RTP)
- Encapsulamento leve unidirecional (ULE)
Notas
Referências
links externos
- ITU-T H.222.0 | Documentos de especificação de sistemas ISO / IEC 13818-1
- Última cópia gratuita da especificação, outubro de 2014
- Perguntas frequentes sobre sistemas MPEG-4
- TSDuck - Ferramenta de código aberto gratuita para manipular fluxos de transporte MPEG.