Skip to main content
0002
SEC174
satpraxis 2022
now 33 2022
17 Φεβρουαρίου 2015 23:32

H ανατομία της ψηφιακής τηλεόρασης

Τι είναι και πώς δημιουργείται το transport stream

Γράφει: Μάκης Παπαδόπουλος
4ae8ae47e93bb78cc2322fb645ee1781 XL 62bd1e17

Ως γενικότερη εικόνα για την κωδικοποίηση ενός συστήματος απαιτούνται κάποιες ροές μεταφοράς, Transport Stream και Program Stream. Κάθε μία βελτιστοποιείται για ένα σύνολο αιτήσεων που θα ζητηθεί από τον δέκτη – αποκωδικοποιητή Integrated Receiver Decoder (IRD). Και οι 2 είναι αναγκαίες όμως για τον κατάλληλο συγχρονισμό ήχου /εικόνας…

Ως γενικότερη εικόνα για την κωδικοποίηση ενός συστήματος απαιτούνται κάποιες ροές μεταφοράς, Transport Stream και Program Stream. Κάθε μία βελτιστοποιείται για ένα σύνολο αιτήσεων που θα ζητηθεί από τον δέκτη – αποκωδικοποιητή Integrated Receiver Decoder (IRD). Και οι 2 είναι αναγκαίες όμως για τον κατάλληλο συγχρονισμό ήχου /εικόνας/δεδομένων κατά την αποκωδικοποίηση, καθώς και για την αποφυγή των φαινόμενων της υπερχείλισης (overflow) και έλλειψης δεδομένων (underflow) στο κύκλωμα των data buffers. Οι πληροφορίες κωδικοποιούνται σε σύνταξη χρησιμοποιώντας χρονικές σφραγίδες (time stamps), οι οποίες παρουσιάζουν χρόνους για την κωδικοποίηση και την παρουσίαση των κωδικοποιημένων πληροφοριών (encoder) ήχου/εικόνας, αλλά και του χρόνου παράδοσης της ροής μεταφοράς καθεαυτής.

Η βασική προσέγγιση πολυπλεξίας στοιχειωδών (Elementary Streams) ρευμάτων ήχου και εικόνας και λοιπών πληροφοριών φαίνεται στην εικόνα 1.

Tα δεδομένα ήχου και εικόνας είναι κωδικοποιημένα, όπως περιγράφεται από τον Διεθνή Οργανισμό Τηλεπικοινωνιών ITU-T Rec H.262 | ISO / IEC 13818-2 και κατά ISO / IEC 13818-3. Έπειτα συμπιέζονται, πακετάρονται και παράγουν τα PES (πακέτα). Ως εκ τούτου θα λέγαμε πως κάθε PES πακέτο είναι μια ‘ενθυλάκωση’ ενός πλαισίου των κωδικοποιημένων δεδομένων. Κάθε πακέτο PES περιέχει μια επικεφαλίδα (packet header) και τα δεδομένα ωφέλιμου φορτίου (payload data). Δεδομένου ότι ο αριθμός των bits για την αναπαράσταση ενός frame διαφέρει στα δεδομένα ήχου και εικόνας, το μέγεθος (σε αριθμό bits) των PES πακέτων ποικίλει επίσης.

Κάθε πακέτο PES έχει την εξής δομή: Η επικεφαλίδα PES ξεκινά με μέγεθος 3 byte έναρξης ως πρόθεμα κωδικού, που είναι πάντα ‘0x000001’ ακολουθούμενο από ένα byte – stream id (παράδειγμα Audio streams (0xC0-0xDF), Video streams (0xE0-0xEF)) το οποίο χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό μίας μοναδικής ροής. Αυτό μαζί με το πρόθεμα κωδικού που αναφέρθηκε πριν (3 bytes), αποτελούν τον κωδικό εκκίνησης (start code – συνολικά 4 bytes). Όπως επίσης αναφέραμε το μήκος ενός πακέτου PES ποικίλει και μπορεί να φτάσει έως 65536 bytes. Τα επόμενα 2 bytes στην επικεφαλίδα αποτελούν την χρονική σφραγίδα (time stamp) και περιέχουν πληροφορίες του χρόνου αναπαραγωγής, ο οποίος υπολογίζεται εφόσον γνωρίζουμε τον αριθμό πλαισίου (frame number).

Mpeg transport stream (MPEG-TS)

Τα πακέτα PES δεν έχουν συγκεκριμένη χωρητικότητα και γι’ αυτό θεωρείται δύσκολο να μεταδοθούν σε ένα επιρρεπή από λάθη δίκτυο/κανάλι, όπως ο αέρας. Ως εκ τούτου θα υποστούν ακόμα ένα στρώμα (layer) πακετοποίησης που θα οδηγήσει στη λεγόμενη ροή μεταφοράς TS (transport stream). Αυτές οι ροές μεταφοράς χρησιμοποιούν συγκεκριμένο μέγεθος (μήκος) σε αντίθεση με τα PES, καθώς και αναγνωριστικό (packet identifier) για να αναγνωρίζεται ξεχωριστά κάθε πακέτο μεταφοράς, έτσι όπως αυτά συμφύρουν στην τελική ροή μεταφοράς. Το αναγνωριστικό (packet identifier) είναι απόρροια του συστήματος MPEG που αναγνωρίζει το PES πακέτο είτε ως πληροφορία ήχου, είτε ως πληροφορία εικόνας. Κάθε TS πακέτο είναι 188 bytes, όπου περιλαμβάνει την επικεφαλίδα και το ωφέλιμο φορτίο δεδομένων. Η επικεφαλίδα καλύπτει τα 3 bytes μπορεί όμως να τροποποιηθεί για λόγους απλότητας αν και το συνολικό πλαίσιο (framework) θα παραμένει πάντα το ίδιο.

Πολυπλεξία

Κατά την πολυπλεξία οι ροές (transport streams) που ‘γεννιούνται’, μεταδίδονται με τέτοιο τρόπο (σωστός καταμερισμός των TS πακέτων), ώστε να αποφευχθούν φαινόμενα υπερχείλισης στα κυκλώματα των data buffers στην πλευρά του αποκωδικοποιητή (αποπολυπλέκτη). Τέτοιου είδους φαινόμενα είναι δυνατόν να δημιουργήσουν θέματα ασυγχρονισμού και παγώματα (skips/freezes) κατά την αναπαραγωγή των ήχων/εικόνων. Ένα προτεινόμενο διάγραμμα ροής κατά την πολυπλεξία των Elementary Streams (H.264 Video & Mpeg4 HE AAC v2 Audio) φαίνεται στην εικόνα 5.

Η βασική λογική βασίζεται στις αμφότερες αλληλουχίες ήχου και εικόνας ώστε να έχουν σταθερά πλαίσια (frame rates). Για το βίντεο, ο αριθμός των καρέ ανά δευτερόλεπτο θα παραμείνει ίδιος σε όλη την ακολουθία βίντεο. Στην ακουστική ακολουθία εφόσον η συχνότητα δειγματοληψίας παραμένει σταθερή και τα δείγματα είναι σταθερά ανά πλαίσιο (1024 stereo), η διάρκεια και αυτής προφανώς θα είναι σταθερή. Όπως είπαμε για την μετάδοση ενός PES πακέτου που σημαίνει ενός πλαισίου (frame) μη συγκεκριμένης χωρητικότητας απαιτείται η διάσπασή του σε n transport streams των 188 bytes (όπου n εξαρτάται από το μέγεθος του PES πακέτου). Ο ακριβής χρόνος παρουσίασης των TS πακέτων (PTAudio/VideoTS) βρίσκεται όπως φαίνεται παρακάτω, λαμβάνοντας υπόψη πως το ΝTSVideo/Audio είναι ο αριθμός των πακέτων TS πακέτων που ορίζουν ένα PES πακέτο ή πλαίσιο (frame).

Ισχύει:

NTSVideo=Video (PES length)/185 (1)

TS(Video duration)=1/FramesPerSecond Video*NTSVideo (2)

PT(Video TS)=PT(Video TS)+TS(Video Duration) (3)

Εξίσου για τον ήχο ισχύει:

NTSAudio=Audio (PES length)/185 (4)

TS (Audio duration)=1/FramesPerSecond Audio*NTSVideo (5)

Εδώ ο δείκτης FPS Audio μας δίνεται από την συχνότητα δειγματοληψίας (sampling frequency)/1024

PT(Audio TS)=PT(Audio TS)+TS(Audio Duration) (6)

Από τις (3) και (6) σχέσεις φαίνεται ότι ο ακριβής χρόνος παρουσίασης ενός transport stream εξαρτάται από τον χρόνο παρουσίασης του προηγούμενο ίδιου τύπου stream, συν το συνολικό χρόνο του transport stream.

Σε μια από τις περιπτώσεις των μπλοκ επεξεργασίας ήχου και εικόνας ο πρώτος έλεγχος που πραγματοποιείται από τον πολυπλέκτη μέσω του αλγορίθμου είναι να διαπιστωθεί αν βρίσκεται στην αρχή ή στην μέση ενός frame (time decision block). Εφόσον είναι ένα νέο πλαίσιο, τότε πραγματοποιούνται οι σχέσεις (2) και (5) για να διαπιστωθεί η διάρκεια του stream. Εφόσον μια ροή TS είναι του τελευταίου πακέτου TS, ένα νέο πακέτο PES αναπαράγεται για να δώσει το νέο πλαίσιο (frame). Πραγματοποιείται επανάληψη του πρώτου ελέγχου έως ότου ολοκληρωθεί ο κύκλος των frames.

Αποπολυπλεξία

Στην είσοδο του αποπολυπλέκτη το TS διασπάται σε δύο ES ξεχωριστά για ήχο /εικόνα τα οποία αποθηκεύονται προσωρινά. Μετά την λήψη του, ελέγχεται από το byte συγχρονισμού (0x47) εάν είναι έγκυρο ή όχι. Εάν δεν είναι έγκυρο απορρίπτεται και προχωράει στο επόμενο πακέτο. Μια έγκυρη επικεφαλίδα περιλαμβάνει αναγνωριστικό πακέτου (PID), τον έλεγχο προσαρμογής σημαίας (AFC), την έναρξη του ωφέλιμου φορτίου (PUS), καθώς και ένα μετρητή των 4 -bit. Με τον έλεγχο διαπιστώνεται αν όλα τα 185 bytes αποτελούν ωφέλιμο φορτίο ή αν πρέπει να υπολογιστεί μια offset τιμή. Το bit έναρξης ελέγχεται για να διαπιστωθεί αν το παρόν TS περιέχει επικεφαλίδα PES. Αν ναι, ελέγχεται η παρουσία του συγχρονισμού ακολουθίας (0x000001). Τελικά σε ένα έγκυρο πακέτο PES μετά την ανάγνωση της επικεφαλίδας διαβάζονται και εξάγονται μαζί οι υπόλοιπες πληροφορίες όπως το stream id, το μήκος του PES πακέτου, καθώς και ο αριθμός των πλαισίων (frames).

Αμέσως μόλις το ωφέλιμο φορτίο γραφτεί στα βίντεο/ήχο buffer, το βίντεο buffer ελέγχεται για πληρότητα. Δεδομένου ότι τα αρχεία βίντεο είναι μεγαλύτερα από εκείνα του ήχου, το βίντεο buffer γεμίζει πρώτα. Εφόσον γεμίσει, αναζητείται το επόμενο IDR πλαίσιο. Μόλις ολοκληρωθεί αυτή διαδικασία υπολογίζεται ο αριθμός των πλαισίων εικόνας και αυτό βοηθάει να υπολογιστεί ο αντίστοιχος αριθμός πλαισίων του ήχου, σημαντική λειτουργία για τον συγχρονισμό των δεδομένων.

{gallery}13964{/gallery}

Η ΑΓΟΡΑ ΣΗΜΕΡΑ

EDISION PING T2/C
Ο PING T2/C είναι ο νέος αποκωδικοποιητής της EDISION για επίγειο ψηφιακό και καλωδιακό τηλεοπτικό σήμα, Full High Definition DVB-T2/C H265 HEVC 10 Bit, αλλά και πολλά περισσότερα. Σύγχρονος σχεδιασ…
Tesla XG500
Το Tesla XG500 είναι ένα Android TV Box με πιστοποιημένο λειτουργικό σύστημα Google TV. Η πιστοποίηση αυτή εγγυάται την ομαλή λειτουργία και τις τακτικές ενημερώσεις των εφαρμογών, συμπεριλαμβανομέν…
Τηλεχειριστήρια Unitronic Compatible
Νέα οικονομική σειρά τηλεχειριστήριων άμεσης αντικατάστασης TV Unitronic Compatible στο B2B της EDISION. Τα τηλεχειριστήρια υπέρυθρων Unitronic συμβατότητας είναι έτοιμα και προγραμματισμένα για να…
Fracarro D-MATRIX 8S FTA
Δεν γίνεται να αφήσετε τους φιλοξενούμενούς σας χωρίς TV. Η ιταλική Fracarro έρχεται να δώσει τη λύση με το νέο compact Headend D-MATRIX 8S FTA, το οποίο προορίζεται για σύνδεση σε τηλεοράσεις, στην…
IKUSI by FAGOR ONE plus vs Stellar
Η IDComs διαθέτει δύο κορυφαίες σειρές ψηφιακών multiband ενισχυτών από την IKUSI - FAGOR: την εμβληματική ONE plus και την πιο οικονομική Stellar. Παρότι και οι δύο διαθέτουν τεχνολογία 32 φίλτρων…
Akubela HyPanel Lux
Η τεχνολογία κατοικίας δεν εξελίσσεται απλώς. Μεταμορφώνει τον τρόπο που ζούμε. Το σύγχρονο σπίτι δεν είναι ένας χώρος με διάσπαρτους διακόπτες και απομονωμένες λειτουργίες. Είναι ένα ενοποιημένο, έ…
Tesla XT850
Η εταιρεία AstraSat ανακοινώνει νέα παραλαβή του Tesla MediaBox XT850. Πρόκειται για ένα Android TV Box με ενσωματωμένο δέκτη DVB-T2 HEVC (H.265). Διαθέτει επίσημη πιστοποίηση Google και Netflix, γε…
Fanvil V62G
Το Fanvil V62G είναι ένα κομψό και φιλικό προς τον χρήστη, κορυφαίο επαγγελματικό τηλέφωνο IP. Διαθέτει έγχρωμη οθόνη υψηλής ευκρίνειας 2,8” (320x240), υποστηρίζει 12 γραμμές SIP και επιτρέπει μια η…
Μεγάλη γκάμα φακών στην KAL Electronics
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή μεγάλης γκάμας φακών χειρός, κεφαλής και κάμπινγκ, που μπορούν να καλύψουν διάφορες ανάγκες φωτισμού. Είναι απαραίτητα εργαλεία για το σπίτι, για…
Fracarro D-MATRIX 4S EVO
Το νέο Headend D-MATRIX 4S EVO της Fracarro διαθέτει 4 ανεξάρτητες δορυφορικές εισόδους DVB-S2 και 4 modulators DVB-T / DVB-C κατ’ επιλογή. Επίσης, από πλευράς των υπόλοιπων συνδέσεων, το D-Matrix 4…
PROMAX PROLITE-44 & PROLITE-45
Το OTDR είναι το απαραίτητο εργαλείο στην εργαλειοθήκη κάθε ομάδας εγκατάστασης και συντήρησης δικτύων οπτικών ινών, καθώς προσφέρει: Μέτρηση μερικής ή ολικής εξασθένησης σε όλο το μήκος μιας οπτ…
Yeastar P-Series Phone System
Το τηλεφωνικό σύστημα Yeastar P-Series διαθέτει ενσωματωμένη λύση τηλεφωνικού κέντρου για επιχειρήσεις όλων των μεγεθών, προσφέροντας ένα ολοκληρωμένο πακέτο για κλήσεις, βίντεο, ανταλλαγή μηνυμάτων…

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

Ψηφιακή Τηλεόραση, Μάιος 2026
Το νέο τεύχος Μαΐου 2026 του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περιοδικό «Security Report», που ηγείται στην αγορά των ηλεκτρονικών συστημάτων ασφαλείας. Θέματα τεύχους…
Fiber To The Home
Η αναβάθμιση σε νέας γενιάς δίκτυο FTTH από την υφιστάμενη παραδοσιακή σύνδεση VDSL/ ADSL που βασίζεται στον χαλκό, είναι μια κίνηση επιβεβλημένη για τον οικιακό καταναλωτή και την επιχείρηση που επ…
Audien JRU-650-B
Το JRU-650-Bείναι ένα επαγγελματικό σύστημα ήχου της Audien, το οποίο περιλαμβάνει 2 ασύρματα μικρόφωνα χειρός και δέκτη UHF, με τεχνολογία PLL και True Diversity και με 499 + 499 επιλέξιμες συχνότη…
TP-Link Omada ER701-5G-Outdoor
Η πρώτη εξωτερική πύλη 5G της σειράς TP-Link Omada, το ER701-5G-Outdoor, λειτουργεί ως modem- routerκαι προσφέρει απίστευτα γρήγορες ταχύτητες 5G NR έως 7,01Gbps. Διαθέτει εσωτερικό σχεδιασμό 10 κερ…
Sat & Zap, Μάιος 2026
Η είδηση του μήνα είναι η ελεύθερη μετάδοση του συνόλου των μεγάλων κυπριακών καναλιών από τις 39 Ανατολικά, πλην όμως με ιδιαίτερα δύσκολη λήψη τεχνικά (όχι λόγω σήματος που είναι πολύ ισχυρό, αλλά…
Επισκόπηση απορρήτου

Αυτός ο ιστότοπος χρησιμοποιεί cookie ώστε να μπορούμε να σας παρέχουμε την καλύτερη δυνατή εμπειρία χρήστη. Οι πληροφορίες cookie αποθηκεύονται στο πρόγραμμα περιήγησης σας και εκτελούν λειτουργίες όπως η ανάγνωση σας όταν επιστρέφετε στον ιστότοπο μας και η βοήθεια της ομάδας μας να κατανοήσει ποιες ενότητες του ιστοτόπου θεωρείτε πιο ενδιαφέρουσες και χρήσιμες.