DVB系统中多路TS流的软件复用关键技术及实现

节目的组成结构等情况。 PSI 主要包括以下四个表:节目关联表(PAT: Program Association Table)、条件访问表(CAT: Conditional Access Table)、节目映射表(PMT: Program Map Table)、网络信息表 NIT: Network Information Table)，本文需要涉及到节目关联表 PAT 和节目映射表 PMT。

由于 TS 流复用后的相关联内容发生了变化，因此要对 PSI 信息进行处理。PSI 信息的处理 包括 PAT 和 PMT 表的替换，PID 的重映射，还有就是连续计数器的修改，虽然这不算 PSI 信息， 但是这部分工作与 PSI 信息修改关系很密切， 同时在实际的实现过程中可以同时完成。

复用后的流中有多路节目，原来每一路节目中的 PAT 和 PMT 都只有自身的内容，为此需要 将 PAT 和 PMT 替换。首先根据输入流的数目和预占的频道号，在一开始动态生成 PAT 表，PMT 表则在最初计算好，生成静态的 PMT 对应替换即可,同时根据每个 PMT_PID找到实现 计算好的 PMT 表，将其中的视音频 PID 找到，作为将要替换的视音频 PID。之所以在一开 始生成或者直接使用静态表是因为 PAT 和 PMT有 32 位 CRC，无法完成实时计算。

PMT 表替换后，每一路流中原有的视音频帧的 PID 应与其对应替换的 PMT 表中的视音频 PID 保持一致，即需要进行 PID 重映射。 在传输流处理过程中，先分析每一个读入的 TS 帧，根据 PID的不同，选择替换的内容，如果是 PAT 和 PMT 表，则整个 TS帧替换，如果 是视音频帧，则只替换 PID，替换之后，应该对连续计数器加一。

需要注意的是，单路传输流的构成并不一样，有的传输流是一路音频一路视频，有的是一路 视频两路音频；有的 PCR 的 PID与视频的 PID相同，有的则不同。所以，应该为每一种情 况都准备一张 PMT 表，在新素材到来时，根据分析出来的 PSI 信息的情况，决定选用那一 张 PMT 表。这样作虽然要创建很多静态表，增加了系统内存的占用，但是却能使程序简单 化，易于实现，同时不用随时计算 32 位的 CRC，提高了程序的稳定性。在素材文件切换时， 如果 PMT 表需要发生变化，需要修改 PMT 表的版本号。

每一路流都有 PAT，假使复用的路数为 n，如果每一路的 PAT 都去替换，就会使得 PAT 表 发送频率提升为原来的 n 倍。MPEG-2 规定，PSI 信息传送的频率每秒不低于 25 次，协议 中只规定了下限，没有规定上限，虽然每一路都替换，并不违背协议，但是很多复用器和解 码器在 PSI 信息过多的时候就会工作不正常，这是因为 PSI 信息的 32位 CRC 校验很耗时， 所以通常只替换其中一路的 PAT， 其余的都用空包代替。 PSI 信息合成具体流程如图 4 所示。

4．TS流的节目时钟参考值修正

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频/视频 能够正确地解码与播放，同时可以用来指示在采样瞬间系统时钟的瞬时值[6]。正是由于编 码器中有共同的系统时钟，解码器中的时钟可以根据节目时钟参考（PCR）重新恢复，并通 过时间标记的正确使用为解码器中操作的正确同步提供基准。

时钟处理和码率有很大的相关性，某个时间段的码率就是这段时间的数据量与时钟差值的比。为了防止在码率出现波动的时 PCR 时钟差值越界，导致解码器不能正常工作，复用后 输出码率应该比所有单路节目的总码率稍大。在实际中，如果真的出现这种情况，为了避免 所有节目不能正常播放，本文采取的方法是停掉其中某一路，这样降低输出总码率中的有效 码率，保证其他节目正常播放。在这里需要说明的是，MPEG-2 中 TS流有两种，一种 是恒码率流，一种是变码率流，本文研究的复用是针对恒码率流的复用。

根据 MPEG-2 标准，TS流中的 PCR字段长度为 48b, PCR 也是另外一种时间标记，是编码 器 27MHz 时基的 42b 采样值，解码器利用它来恢复系统时钟并进行恰当的解码操作，它有 两个部分组成：一部分以本地参考时钟的 1/300 (90kHz) 为单位，称为 program_clock_reference_base ，为 33b 字段；另外一部分称为
program_clock_reference_extension，是以本地参考时钟(27MHz)为单位的 9b字段。

其中 sysclkfre 为系统时钟 27MHZ。PCR 的单位是 1 /27M 秒，分为两部分表示。实际编程中，当得到一个新的 PCR 值，用式(1)和式 (2) 得到 PCR_base ( 33bit) 和 PCR_ext ( 9bit)两 部分，填入 TS 帧中。在输出码率恒定的情况下，每一个 TS 帧传输所用的时间△PCR 值可以通过下式计算：


其中 nCoderate 为输出的总码率。△PCR 就是每一个 TS帧的时间刻度。

系统开始运行时，确定一个 PCR 的初始值，并为每一路申请一个计数器 nCounter变量，计数在两个 PCR 帧之间的 TS帧数，根据以下公式计算新的 PCR值：


式中，PCR_old 代表上一个 PCR 的值，PCR_new 代表当前新 PCR 的值。在得到新的 PCR 值之后， 用公式(1)(2)(3) 计算出 PCR_base和 PCR_ext 写入帧中， 同时 PCR_old = PCR new， nCounter=0。 nCouter 是对整个传输流而言的，不管 TS 帧是不是当前计算的这路 TS 的内 容，或者空帧，nCounter都要累加。

在 MPEG2 协议中，PCR 由 PCR_base(33bit)和 PCR_ext(9bit)表示，总共 42bit，当 PCR的值 超过 42bit 所能表达的范围时，需要循环重新开始。由于 PCR 和 PTS以及 DTS的关系，在 重新开始循环 PCR 的时候，一定要将 PTS 和 DTS 也重新回 0，同时要将 PCR 帧中调整域 中的 discontinuity_indicator字段置 1。

由于市场上的解码器千差万别， 有的解码器中并没有为PCR留足42bit， 在这种解码器中PCR 通常会在解码器端被提前回 0，而 PTS 和 DTS 并没有随之一起复位，这就会造成解码器的 上溢，导致播放不正常。所以在实际中，本文判断 PCR 是否达到回 0 的阀值略低于 42bit 所能表达的最大值，这样会提高对解码设备的适应性，同时不会造成协议上的冲突。PCR 时钟处理的具体流程如图 5 所示