text: MPEG-2码流的组织
  MPEG-2码流的组织是指视频或音频编码器的输出被打成打包的基本比特流（PES, Packetized Elementary Stream），然后在PS复用器中被组合成节目码流（PS,Program Stream）或在TS复用器中被组合成传输码流（TS,Transport Stream）的过程。
  MPEG-2定义
  MPEG是Moving Pietures Experts Group（活动图像专家组）的缩写。MPEG是一个组织，但人们习惯于用MPEG来代表它制定的编码标准。MPEG-2标准的正式名称为“ISO/IEC13818信息技术——活动图象和相关声音信息的一般编码方法”,是其中的一个编码标准，主要是用于传输声音、图象数据压缩标准，它是MPEG-1的进一步发展，码流在1.5Mb/S到50Mb/s之间。MPEG-2标准是将视、音频及其他数据基本流（ES）组合成一个或多个适宜于存储或传输的数据流的规范。
  MPEG-2码流的系统层
  图1  MPEG-2的系统层MPEG-2分为压缩层和系统层：压缩层中，数字视音频数据分别经过编码器，生成连续不分段的基本码流（ES），对于视音频来说，ES就是由一系列编码后的视音频帧的存取单元（AU）组成；在系统层将视音频ES分别通过各自的打包器，加上相应的包头，打包分组为包长度可变的基本流（PES）。系统层主要用来描述视、音频数据复用和同步方式，节目复用器和传输复用器分别将视音频PES加入系统层信息组成相应的节目流（PS）和传输流（TS），多条TS流还可以再次复用成一条多节目TS（MPTS）。
  MPEG-2标准
  MPEG-2标准目前分为9个部分，统称为ISO/IEC13818国际标准。各部分的内容描述如下：
  一部分－ISO/IEC13818-1，System：系统，描述多个视频，音频和数据基本码流合成传输码流和节目码流的方式。
  二部分－ISO/IEC13818-2，Video：视频，描述视频编码方法。
  三部分－ISO/IEC13818-3，Audio：音频，描述与MPEG-1音频标准反向兼容的音频编码方法。
  四部分－ISO/IEC13818-4，Compliance：符合测试，描述测试一个编码码流是否符合MPEG-2码流的方法。
  五部分－ISO/IEC13818-5，Software：软件，描述了MPEG-2标准的第一、二、三部分的软件实现方法。
  六部分－ISO/IEC13818-6，DSM-CC：数字存储媒体-命令与控制，描述交互式多媒体网络中服务器与用户间的会话信令集。
  以上六个部分均已获得通过，成为正式的国际标准，并在数字电视等领域中得到了广泛的实际应用。此外，MPEG-2标准还有三个部分：第七部分规定不与MPEG-1音频反向兼容的多通道音频编码；第八部分现已停止；第九部分规定了传送码流的实时接口。
  1990年成立的ATM视频编码专家组与MPEG在ISO/IEC13818标准的第一和第二两个部分进行了合作，因此上述两个部分也成为ITU-T的标准，分别为：ITU-T H.222.0和ITU-TH.262视频。
  3．包的结构
  传输码流（TS）是一串固定长度的信息包，它来自不同的基本比特流（如视频/音频和辅助数据）。每个包只包含一种类型的数据：视频、音频或辅助数据。由于包类型的混合没有固定的比例，所以传输层可以完全灵活地组合。
  如图2所示，每个包有4Byte的头部和184Byte的载荷。载荷只能是一种业务（或者是视频，或者是音频，或者是数据文件）。4个字节的头部让接收机可以知道在载荷中是哪种类型的载荷，它可以说明的业务类型超过8000种。另外的信息帮助接收机识别那些在传输信道中被污染的包。
  图2 包的结构
  头部包括包的同步字段和载荷的业务类型的识别等。同步字节总是包头部的第一个字节，是一个固定的、预先指定的值。一个13bit的字段被称之为包识别器，它足以使各种不同类型基本比特流复用在—起。
  包的长度固定有助于误码的检测和校正。有条件接入提供了付费电视的功能，它可以让视频、音频和数据独立地被扰乱。包头部中信息各指明它的载荷是否被扰乱过。
  有时需要额外的头部信息用于音频和视频时间的周期同步。于是将一个可变长字段，即适配头放在传输包的载荷中。为了同步，传输码流中的节目时钟基准使得编码器和解码器之间保持一个共同的时间基准。音频和唇形的同步借助于基本码流携带的PTS（显示时间标志），这个标志告诉解码器在主时钟的什么时候应该同时显示解出的相对应的视频和音频信息。
  图3 节目复用
  要产生一个节目，传输系统须将控制数据流和打包的基本比特流（PES）复用在一起，共用同一个时间基准。这些节目再加上整个系统的控制数据还可以复用成一个多节目复用系统，如图3所示。每个节目又由若干个不同的业务或PES组成。例如，一个视频节目可伴有用于不同语言的多个音频业务。组成某一个节目的若干业务的混合，可在一个基本比特流表（Elementary Stream Map）即称为基本比特流映射表中查到。
  4．同步和时间标志
  对于经压缩编码的图像来说，同步是个比较复杂的问题，它和模拟电视有很大的不同。模拟电视每帧的扫描时间是一定的，而且是绝对按次序传送的，所以只要在每一帧和每一行起始的时间同步就解决了同步问题。而且由于音频和视频是并行同时传送的，不存在音频和视频的同步问题。但MPEG-1、MPEG-2和模拟电视有以下三点不同：
  ① I、B、P三种类型的帧压缩后的字节数各不相同，例如可能I帧是l9 000字节，P是10 000字节，B是2 800或2 900字节。
  ② 解码器输入的图像的次序可能是：
  I1 4P 2B 3B 7P 5B 6B 10P 8B 9B 13I 11B 12B 16P14B 15B l 9P 17B 18B 22P 20B 21B 251
  按次序4P比2B、3B先从解码器输出，但显示必须在2B、3B之后。所以4P要经过一个重新排序缓冲器再显示。
  ③ 音频的基本码流和视频码流是交错串行传送的。因此，经过压缩的图像同步问题要采用和传统不同的方法，即在码流中插入时间标志（TS, Time-Stamp）。有了时间标志就可以在显示前重新排序，重建压缩前的图像序列的次序，并且使音频和视频同步显示。
  时间标志不仅解决同步问题，而且对防止解码器中的输入缓冲器上溢或下溢的问题，即对缓冲器的管理有重要作用。
  要加时间标志，首先要有统一的时间基准。有了时间基准，在码流中插入节目时钟基准PCR，就像挂在墙上的壁钟半小时就敲一下，当然PCR的间隔要短得多。PCR的插入和取出如图4所示。
  图4 在码流中插入节目时钟基准PCR
  除了PCR，在编码器的输入端还要打上另两个时间标志，就是显示时间标志PTS（Presentation Time-Stamp）和解码时间标志DTS（Decoding Time-Stamp）。对于B帧，PTS与DTS是一样的，所以不需要标出DTS。对于I帧和P帧，由于经过重新排序缓冲器，所以要分别标明DTS和PTS，如图5所示。
  图5   DTS和PTS的插入和取出摄像机摄取的图像经预处理（反混叠滤波），A/D变换以一定的图像格式输入到编码器，编码器的输出是符合MPEG-2标准的编码码流。对于HDTV来说，输出码流的码率为20Mbit/s，压缩比达到50:1。解码器的任务是将MPEG-2码流解码为原来格式的视频图像。