Skip to main content
0002
SECURITY REPORT 172
satpraxis 2022
now 33 2022
17 Φεβρουαρίου 2015 22:32

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

Yeastar P-Series Cloud Edition
Η Yeastar P-Series Cloud Edition είναι μια ολοκληρωμένη λύση cloud PBX, σχεδιασμένη για σύγχρονες επιχειρήσεις. Ενοποιεί φωνή, video, άμεσα μηνύματα και τηλεδιάσκεψη σε μία ενιαία πλατφόρμα, χωρίς τ…
MaxHub Video Bar U50
Σε έναν κόσμο όπου η συνεργασία δεν περιορίζεται πια σε έναν χώρο, αλλά εκτείνεται σε ομάδες που συνδέονται από διαφορετικά σημεία, η τεχνολογία των συναντήσεων πρέπει να λειτουργεί διακριτικά και α…
TELEVES DTKom 5338
Διαθέσιμος είναι από την EDISION ο ενισχυτής γραμμής Televes DTKom 5338. Πρόκειται για ενισχυτή με χαμηλή ενδοδιαμόρφωση, ακόμα και σε υψηλή στάθμη εξόδου (123dBμV). Διαθέτει κύκλωμα PUSH-PULL…
IKUSI by FAGOR ONE plus vs Stellar
Η IDComs διαθέτει δύο κορυφαίες σειρές ψηφιακών multiband ενισχυτών από την IKUSI by FAGOR: την εμβληματική ONE plus και την πιο οικονομική Stellar. Παρότι και οι δύο διαθέτουν τεχνολογία 32 φίλτρων…
Linkvil W610W
Το W610W είναι ένα φορητό, κομψό τηλέφωνο Wi-Fi που χρησιμοποιείται ευρέως σε επιχειρήσεις, εμπορικά κέντρα και ξενοδοχεία. Είναι εξοπλισμένο με έγχρωμη οθόνη 2” και 16 προγραμματιζόμενα πλήκτρα DSS…
EDISION PSU-2402
Το EDISION PSU-2402 είναι ένα τροφοδοτικό για ενισχυτή ιστού συμβατού με ρεύμα λειτουργίας 24V DC μέσω ομοαξονικού καλωδίου. Παρέχει 2 εξόδους προς τις TV με βύσματα τύπου F για σύνδεση σε αντίστοιχ…
Televes DTKom 534120
Ο ενισχυτής κεντρικής εγκατάστασης Televes 534120 προορίζεται για περιοχές με φάσμα τηλεοπτικών συχνοτήτων 5G (αποκοπή LTE 700). Διαθέτει 5 εισόδους σύνδεσης κεραιών και σημάτων, με αυτόματη απόρριψ…
Ruijie-Reyee RG-AP680-L
Υπάρχουν σημεία όπου η συνδεσιμότητα δοκιμάζεται: υπαίθριοι χώροι, ακτές, πισίνες, λιμάνια, ξενοδοχεία δίπλα στο κύμα. Εκεί που οι περισσότερες λύσεις σταματούν, το RG-AP680-L της Ruijie-Reyee ξεκιν…
JollyLine JL45030/5G
Η JL45030/5G της JollyLine, μια εσωτερική κεραία Digital Flat 5G για λήψη επίγειων ψηφιακών τηλεοπτικών καναλιών DVB-T / T2 με αποκοπή παρεμβολών 5G, προορίζεται για εγκατάσταση σε εσωτερικό χώρο. Μ…
Audien SM-5215A
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή του νέου ηχείου Audien SM-5215A. Πρόκειται για φορητό, επαναφορτιζόμενο ενεργό ηχείο με μεγάφωνο 15” και ισχύ 180W RMS, το οποίο περιλαμβάνει 2 ασ…
Kathrein OSW 1310/6 & OSW 1550/6
Η εταιρεία ΛΥΡΑ ΑΕΒΕ ανακοινώνει την παραλαβή των νέων μονάδων OSW 1310/6 και OSW 1550/6 της γερμανικής Kathrein. Πρόκειται για οπτικούς πομπούς με μήκος κύματος 1.310nm (OSW 1310/6) ή 1.550nm (OSW…
Προϊόντα PROMAX σε μειωμένες τιμές από την IDComs
Η προσφορά ισχύει κατά τη διάρκεια της Athens Electronix 2026 και μέχρι τέλος Μαρτίου! Από 1 Ιανουαρίου 2026 ισχύει νέος τιμοκατάλογος PROMAX, ο οποίος περιλαμβάνει μία μικρή προσαρμογή τιμής, εξ…

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

Ψηφιακή Τηλεόραση, Μάρτιος 2026
Το νέο τεύχος Μαρτίου 2026 του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περιοδικό «Security Report», που ηγείται στην αγορά των ηλεκτρονικών συστημάτων ασφαλείας.  Θέματα Τεύχου…
HBO Max
Η είσοδος του 2026 επιφύλασσε μια πολύ σημαντική εξέλιξη για το ελληνικό κοινό. Το HBO Max, η κορυφαία πλατφόρμα της Warner Bros. Discovery και εκ των γιγάντων της παγκόσμιας αγοράς streaming, έγινε…
TP-Link Omada Agile Series Switches
Τα Omada Switches της σειράς Agile προσφέρουν μια οικονομική αναβάθμιση από μη διαχειριζόμενες σε διαχειριζόμενες λύσεις μέσω cloud, επιτρέποντας την απλοποιημένη εγκατάσταση, την απομακρυσμένη παρα…
V236-D-220
Ένα απαραίτητο εξάρτημα για την προστασία μεγάλων ηλεκτρικών συσκευών κυκλοφόρησε πρόσφατα στην ελληνική αγορά από την εταιρεία KAL Electronics. Πρόκειται για τον V236-D-220, έναν ρυθμιζόμενο επιτηρ…
Sat & Zap, Μάρτιος 2026
Λίγα τα αξιόλογα κανάλια του μήνα, με πιο σημαντικό το ήδη γνωστό αγγλικό κανάλι μαγειρικής και κάποια αφρικανικά γαλλόφωνα στον αρκετά δύσκολο Rascom στις 2.9 Ανατολικά. Πληθώρα ιρανικών καναλιών τ…
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.