Skip to main content
t872
sec171
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

Τα νέα της Mistral – Οδηγίες για μια καλή εγκατάσταση: Ενισχυτής κεντρικής κεραίας VUU-4×112
Οι ενισχυτές κεντρικής κεραίας διατίθενται σε δύο διαφορετικές κατηγορίες. Η πρώτη κατηγορία είναι αυτή της οποίας οι ενισχυτές έχουν μία έξοδο και η άλλη κατηγορία είναι αυτή με τους ενισχυτές που…
EDISION PROTON S2 plus
Ο ΡRΟΤΟΝ S2 plus είναι ο νέος δορυφορικός δέκτης της EDISION με δυνατότητα θέασης DVB-S & DVB-S2 δορυφορικών καναλιών. Με αναβαθμισμένο OSD MENU και νέας γενιάς επεξεργαστή, σας προσφέρει ταχύτα…
TP-Link ER701-5G-Outdoor
Ο δρομολογητής ER701-5G-Outdoor έχει σχεδιαστεί για να προσφέρει απόδοση 5G επιπέδου παρόχου στα πιο απαιτητικά και απομακρυσμένα εξωτερικά περιβάλλοντα. Ξεχάστε τον χρόνο διακοπής λειτουργίας και ε…
V236-D-220
Η εταιρεία KAL Electronics ανακοινώνει την παραλαβή μιας νέας ηλεκτρολογικής συσκευής, που προστατεύει τον εξοπλισμό οικιακών συσκευών από διακυμάνσεις της τάσης. Πρόκειται για τον V236-D-220, έ…
Kathrein Euroline
Η Kathrein παρουσιάζει τη νέα σειρά κατόπτρων Euroline, που προσφέρει αξιόπιστη δορυφορική λήψη με την εγγυημένη ποιότητα της εταιρείας, σε πιο προσιτό κόστος. Η σειρά Euroline στοχεύει να προσφέρει…
Οπτικά splitters της Multimedia Perspectives / FAGOR
Τα οπτικά splitters είναι παθητικά στοιχεία για PON (Passive Optical Networks), όπως είναι τα δίκτυα FTTH (Fiber to the Home). Τα οπτικά splitters εγκαθίστανται στο Οπτικό Δίκτυο Διανομής (ODN), μετ…
Televes 148920 Ellipse
H 148920 Ellipse T-Force 5G LTE HD BOSS (21-48) της Televes είναι μια έξυπνη κεραία, η οποία προσαρμόζεται ηλεκτρονικά, αυτόματα και σε πραγματικό χρόνο στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του λαμβανόμενου…
Multimedia Perspectives / FAGOR Aura D2
Η επίγεια κεραία Aura D2 έχει σχεδιαστεί από την Multimedia Perspectives / FAGOR για λήψη ψηφιακού τηλεοπτικού σήματος, τόσο σε ατομικές όσο και σε κεντρικές εγκαταστάσεις κεραιών, πλήρως προσαρμοσμ…
Fanvil CA400
Σχεδιασμένο για μικρές και μεσαίες αίθουσες συσκέψεων έως 32m2, το σύστημα CA400 της Fanvil αποτελείται από ένα μοναδικό ηχείο MS10 που υποστηρίζει ασύρματη κοινή χρήση οθόνης, έναν δέκτη RC10 και μ…
EDISION TVΚ-800 & TVΚ-801
Τα EDISION TVΚ-800 και TVΚ-801 είναι πλήρη kit με τριπλή πρίζα δορυφορικού, επίγειου ψηφιακού τηλεοπτικού και ραδιοφωνικού σήματος και έρχονται μαζί με την πρόσοψη της πρίζας, αλλά και με πλαίσιο επ…
PROMAX TV Explorer NG
H IDComs, στα πλαίσια της υποστήριξης των τεχνικών - εγκαταστατών, προχώρησε στην πλήρη μετάφραση του αγγλικού εγχειριδίου του νέου PROMAX TV Explorer NG, διατηρώντας παράλληλα τη συνολική διάταξη…
Anga SC/APC Single Mode
Η εταιρεία Stam Electronics διαθέτει πλήρη γκάμα καλωδίων οπτικής ίνας SC/APC της Anga. Πρόκειται για καλώδια μονότροπης (single mode) οπτικής ίνας, που είναι προσυναρμολογημένα με 2 βύσματα SC/APC…

ΣΕ ΑΥΤΟ ΤΟ ΤΕΥΧΟΣ

ΨΗΦΙΑΚΗ ΤΗΛΕΟΡΑΣΗ, τεύχος Φεβρουαρίου 2026
Το νέο τεύχος Φεβρουαρίου 2026 του περιοδικού «Ψηφιακή Τηλεόραση» κυκλοφορεί πάντα μαζί με το περιοδικό «Security Report», που ηγείται στην αγορά των ηλεκτρονικών συστημάτων ασφαλείας.  Θέματα Τε…
Ελληνική Μυθοπλασία
Μπαίνοντας στο δεύτερο μισό της τηλεοπτικής σεζόν 2025-26, το τοπίο στην ελληνική τηλεόραση αναδιαμορφώνεται με την είσοδο νέων παραγωγών. Τα μεγάλα τηλεοπτικά κανάλια συνεχίζουν να επενδύουν δυναμι…
EDISION PROTON S2 plus
Έναν νέο δέκτη EDISION δοκιμάσαμε για να παρουσιάσουμε στο τεύχος αυτού του μήνα. Πρόκειται για τον PROTON S2 plus, έναν πολύ οικονομικό δορυφορικό δέκτη με Full HD ανάλυση, αναβαθμισμένο μενού και…
Sat & Zap, Φεβρουάριος 2026
Οι φίλοι της δορυφορικής οφείλουμε να ομολογήσουμε ότι το ματς Δορυφορική λήψη – Ιντερνετικό στρήμινγκ έχει λήξει με καθαρό νικητή το Ιντερνετικό στρήμινγκ. Εδώ και καιρό, βλέπουμε ελάχιστα ευρωπαϊκ…
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.