什么是TS流？

前言

什么是TS流？

百度说：transport stream（传送流）简称TS流，是根据ITU-T Rec.H.222.0|ISO/IEC 13818-2 和ISO/IEC 13818-3协议定义的一种数据流，防止有可能发生严重错误时进行一道或多道程序编码数据的传送和存储。

不得劲，看看前辈怎么说（参考链接放在文末了）

一 从TS流开始

数字电视机顶盒接收到的是一段段的码流，我们称之为TS（Transport Stream，传输流），每个TS流都携带一些信息，如Video、Audio以及我们需要学习的PAT、PMT等信息。因此，我们首先需要了解TS流是什么，以及TS流是怎样形成、有着怎样的结构。

（一） TS流、PS流、PES流和ES流都是什么？

• ES流（Elementary Stream）：基本码流，不分段的音频、视频或其他信息的连续码流。

• PES流：把基本流ES分割成段，并加上相应头文件打包成形的打包基本码流。分割打包的ES流，加入了PES头。PES包是可变长度的，PES头中最重要的部分是显示时间标记（Presentation Time Stamp， PTS）和解码时间标记（Decode Time Stamp， DTS），有了PTS和DTS，再加上节目时钟参考PCR，解码器就能从TS流中重建视频流；

• PS流（Program Stream）：节目流，将具有共同时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于播放或编辑系统，如m2p）。

• TS流（Transport Stream）：传输流，将具有共同时间基准或独立时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于数据传输）。

NOTE:TS流和PS流的区别：

• TS流的包结构是长度是固定的；
• PS流的包结构是可变长度的。

这导致了TS流的抵抗传输误码的能力强于PS流（TS码流由于采用了固定长度的包结构，当传输误码破坏了某一TS包的同步信息时，接收机可在固定的位置检测它后面包中的同步信息，从而恢复同步，避免了信息丢失。

而PS包由于长度是变化的，一旦某一 PS包的同步信息丢失，接收机无法确定下一包的同步位置，就会造成失步，导致严重的信息丢失。因此，在信道环境较为恶劣，传输误码较高时，一般采用TS码流；而在信道环境较好，传输误码较低时，一般采用PS码流。

由于TS码流具有较强的抵抗传输误码的能力，因此目前在传输媒体中进行传输的MPEG-2码流基本上都采用了TS码流的包格。

（二） TS流是如何产生的？

从上图可以看出，视频ES和音频ES通过打包器和共同或独立的系统时间基准形成一个个PES，通过TS复用器复用形成的传输流。注意这里的TS流是位流格式（分析Packet的时候会解释），也即是说TS流是可以按位读取的。

（三） TS流的格式是怎样的？

TS流是基于Packet的位流格式，每个包是188个字节（或204个字节，在188个字节后加上了16字节的CRC校验数据，其他格式一样）。整个TS流组成形式如下：

• TS header是4byte，分别是1byte的同步字节，1bit传输数据包差错指示， 1bit净荷单元起始指示， 1bit传送优先权， 13bit包标识符PID， 2bit传送加扰控制，2bit调整字段控制和4bit连续计数器。

• 同步字节（sync byte）: 1B，其值固定为0x47，该字段是MPEG-2 TS传送包标识符；

• 传输误差指示符（transport error indicator）: 1bit，其值为1时，表示在相关的传送包中至少有一个不可纠正的错误位，只有在错误纠正之后，该位才能被重新置0；

• 有效载荷单元起始符（payload unit start indicator）: 1bit, 当TS包带有PES包数据时，置为1，表示TS包的有效净荷以PES包的第一个字节开始；置为0，表示该TS包的开始不是PES包；当TS包带有PSI数据时，置为1，表示TS包带有PSI部分的第一个字节，即第一个字节带有指针pointer_field；置为0，表示TS包不带有一个PSI部分的第一个字节，即有效净荷中没有指针pointer_field。空包时，该位置为0；

• 传输优先级（transport_prority）: 1bit, 置为1，表示相关的包比其他具有相同PID，但是此字段置0的包有更高的优先级；

• PID: 13bit, 表示传送包的有效净荷中的数据的类型。具体如下表：

PID是TS流中唯一识别标志，Packet Data是什么内容就是由PID决定的。如果一个TS流中的一个Packet的Packet Header中的PID是0x0000，那么这个Packet的Packet Data就是DVB（DVB一般指数字视频广播）的PAT表而非其他类型数据（如Video、Audio或其他业务信息）。下表给出了一些表的PID值，这些值是固定的，不允许用于更改。

（我国电视采用PAL制，原始图像信号由R、G、B信号组成。经变换形成Y、U、V信号，其中Y=0．30R+0．59G+0．11B，U=B-y，V=R-Y，根据数字输入信号形成的不同，数字电视信号有分量编码和复合编码两种。）

PID信息非常关键，它直接表征本次TS包的用途。比较重要的是PAT和PMT，之后会有说明;

• 传输加扰控制（transport scrambling control）: 2bit，该字段用来指示传送流包有效净荷的加扰方式；

• 自适应字段控制（adaption field control）: 2bit，表示传送流包首部是否跟随有调整字段和/或有效净荷。具体如下表：
  

• 连续计数器（continuity counter）: 4bit，随着具有相同PID TS包的增加而增加，达到最大则恢复为0.

回顾一下，TS流是一种位流（当然就是数字的），它是由ES流分割成PES后复用而成的；它经过网络传输被机顶盒接收到；数字电视机顶盒接收到TS流后将解析TS流。

TS流是由一个个Packet（包）构成的，每个包都是由Packet Header（包头）和Packet Data（包数据）组成的。其中Packet Header指示了该Packet是什么属性的，并给出了该Packet Data的数据的唯一网络标识符PID。

到这里，我们对TS流已经有了一定的了解，后续如果说相对TS流进行进一步深入的学习，务必看一下前辈的这个博客。

（四） TS流调整字段

在MPEG-2 TS中，为了传送打包后长度不足188B的不完整TS，或者为了在系统层插入节目时钟参考（program clock reference， PCR），需要在TS包中插入可变长字节的调整字段。

调整字段其中一个重要作用是解决编解码器的音视频同步问题。

一般在视频帧中的TS包的调整字段中，每隔一定传输时间，传送系统时钟27MHz的一个抽样值给接收机，作为解码器解码时的时钟参考信息PCR。

PCR通常每隔100ms至少被传输一次。PCR的数值所表示的是解码器在读完这个抽样值的最后那个字节时，解码器本地时钟所应处的状态。

通常情况下，PCR不直接改变解码器的本地时钟，而是作为参考基准来调整本地时钟，使之与PCR趋于一致。

（五）PES包格式

PES包的第5个字节标识一整个PES包的长度，一般来说，一个PES包包含一帧图像，获取了PES的包长度Len，当接收到Len个字节后，将接收到的字节组成一个block，放入FIFO中，等待解码线程解码。DTS和PTS也在PES包中传送。

（六）节目专用信息（Program Special Information， PSI）

前边提到了PAT和PMT，它们都是PSI之一。MPEG-2 TS传送TS包，这些包携带两类信息：已压缩的音视频（PES）和与之相关的符号化表（PSI），由传送包的PID来识别。

1 节目关联表（Program Association Table， PAT）

PAT定义了TS中的所有节目，其值为0x0000，是PSI信息的根结点。其格式如下图。

上图中，程序在解析到N环部分的时候，会读取并保存节目列表及其PID。PAT信息在TS流中隔一段时间就会传送，接收机在接收时，以接收PAT表为起始。PAT表列出了TS流中所有的节目列表，以及节目对应的PID值，这个PID值表征的是该节目对应的PMT表的PID值（PMT表稍后说明）。PAT表与PMT的关系如下图。

2 节目映射表（Program Map Table， PMT）

PMT提供一路节目包含的所有原始码流的PID映射表，其格式如下图。

程序在读取N环的时候会读取该节目所有的码流列表及其PID，解析的时候可以根据PID来分离。

这N环描述符包括的信息如下图所示。**节目时钟参考PCR的PID和视频的PID是相等的。**由PAT得出所有的节目列表，选定收看的节目后，筛选出等于该节目PID的TS包，就可以得到该节目的所有码流的PID映射表，这样接收机就可以只接收PID等于该节目的码流的TS包即可收看该节目。

（七）、音视频同步

前边介绍的是TS流用的最多的格式，以及PAT和PMT等，现在说一下TS流在解码时是如何做到音视频同步的。

1 时间标记与PTS和DTS

时间标记本身是以90KHz单位表达的33bit二进制值，是MPEG-2系统层提供的一种机制，以便确保在解码器上相关的原始流之间正确的同步。时间标记有两类：一个是解码时间标记（DTS，Decode Time Stamp）， 它规定了在某时间应该从解码器缓冲区中删除一个访问单元并解码，但是不进行播放；另一个是显示时间标记（PTS，Present Time Stamp），它规定了在某时刻，解码的图像最后从临时缓存中释放出来并进行播放。这样PTS将总是比与之相关的DTS大。

2 音视频同步

在MPEG-2编码器中有一个系统时钟，该系统时钟用来生成一个共同的时序以便音视频能够正常的解码与播放。因为编码器有共同的系统时钟STC，解码器中的时钟可以根据PCR重新恢复。所以端到端的同步分为以下几个步骤：

• （1） 解码器接收到PCR时，恢复系统时钟；

• （2） 解码器接收到PTS/DTS时，存入对应的堆栈；

• （3） 每幅图像解码前，用其对应的DTS与系统时钟STC进行比较，当两者相等时，就开始解码；

• （4） 每幅图像播放前，用其对应的PTS与系统时钟STC进行比较，当两者相等时，就开始播放。

实际应用时，解码器一般都有自主的系统时钟频率，不能直接拿编码器的PCR设置为解码器的系统时钟STC，而是利用接收到的PCR值，通过锁相环PLL校正解码器的系统时钟STC。

两篇很Nice的blog

内容的学习来自于两位前辈的优秀博客，值得反复阅读与延伸

【TS流讲解–什么是ts流】

【TS流基本概念】