ts 流基础(白话讲解).

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author: hjjdebug
date: 2022年 09月 27日星期二
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ts 流就是188个字节构成的流数据.
先来点最简单的. ts 头部，4字节
ts 流是47开头的,以188字节为单位的打包流，由4字节包头及包体构成.
4字节第一个4字节为47.第2，3个字节为包id,占低位13个bit,故最多8192个包id, 第4各字节是计数器占低4bit.
包ID 是标明包身份的,以后慢慢会熟悉起来,连续计数器是用来判断是否有丢包的，正常同id的包是依次向上加1.
这就是最基本的认知了

要想搞清头部，再说说第2byte的前3bit,
最高位bit7, error bit, 表示该包是否出错，出错当然应该扔掉了.
次高位bit6, 叫syntax_indicatior, 该位以后会讲到，不同的包类型会对它分别置0或置1.
bit5, 是表示该包的重要性的.
再说说第4byte 的高4bit,
最高2bit是加扰控制, 00为未加扰，其它用户定义
次2bit为适配域,00:保留,01:无适配域有负载,10:有适配域无负载，11:有适配域有负载

于是用c语言可以定义出下面一个结构: ts_header
typedef struct
{
   uint8_t sync_byte; /*0x47*/
   uint16_t transport_error_indicator : 1;
   uint16_t payload_unit_start_indicator : 1;       //负载开始标记
   uint16_t transport_priority : 1;
   uint16_t PID : 13;
   uint8_t transport_scrambling_control : 2;
   uint8_t adaptation_field_control : 2;
   uint8_t continuity_counter : 4;
} __attribute__((packed)) ts_header;
第5个字节是适配域长度，然后后边的字节是适配域. 无适配域此值为0.
至于适配域都包含什么内容，以后再说. 先说无适配域的情况。从第6个字节开始。

要想播出节目，ts流中除了要包含音频流，视频流这些基础流外，还要包含其它一些信息。
这些信息专业名词叫PSI/SI, (节目专有信息/服务信息),
那么什么是节目专有信息呢(program specific information)?
PAT,PMT,CAT,NIT这4个表是节目专有信息 , 节目播放所必须
服务信息是由其它表构成的,例如SDT,EIT,TDT等，这些是附加信息。

各种表一般都对应的是一个table表头，后面是表体.
table表头由1byte tableid,及2bytes 长度构成,长度占低12位，意味着表不会超过4K大小
后边的数据归入本表.
那长度前面的4bit 又是什么意思呢？用途不大,看后面定义. 这样讲清了table表的前3byte
长度之后的后5bytes分别是扩展表id 2byte,version_number,section_number，last_section_number
版本号 version_number 的意思是,以pat表为例,当pat表变化时, version_number 会改变
section_number,last_section_number 用来表达pat 表是否已经被收完整了. 这样就占掉了8个字节
后面的数据用表体来解释.

用c可如下定义了table_header
struct table_header
{
   uint8_t table_id;
   uint16_t section_syntax_indicator : 1;       //格式标记,pat,pmt 都为1,标记section 开始？
   uint16_t private_bit : 1;
   uint16_t reserved : 2;
   uint16_t section_length : 12;               //节的长度
   uint16_t table_id_ext;                       //扩展的id
   uint8_t reserved1 : 2;
   uint8_t version_number : 5;                   //版本号
   uint8_t current_next_indicator : 1;           //当前，下一个标记
   uint8_t section_number;                       // 节号及最后的节号
   uint8_t last_section_number;               //对应到流中的字节,后面除crc外，只在内存中存在
};

还好，这些表头的格式各种表是一致的
开头8bytes, tableID(1)+len(2)+表头(5),及crcbyte, 中间为表体.

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那么什么是PAT呢？(pragram association table) 节目关联表.
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这个表用来描述ts流中由几套节目,节目的pmt_id 是多少.
这个表的13bits pid 固定为0，8bits tableID 固定为0，播放节目都是从搜pat开始的。
前面20个pid 都是被固定分配好的，都成标准了，不能随便定义了，这里先介绍pid固定为0的pat
ts 流中可能有一套节目，也可能有多套节目。
这个pat表头就是从第6byte 开始的. 当然pmt表头也是从第6字节开始.此为后话。
从第6字节开始，

我们给一个实例分析:
47 40 00 10 00 00 B0 0D 00 01 C1 00 00 00 01 F0
00 2A B1 04 B2

47 40 00 10：
47 同步头
40 00: 13bitpid 为0, 前面3bit代表

:transport_error_indicatior(1),payload_unit_start(1),transport_priority(1)

第4byte含义trasport_scramling(2),adaption_field_ctrol(2),continuity_counter(4)
10: 不加扰,有负载,计数值为0
00 适配域长度为0

下面就是pat表数据了

其数据结构定义如下:

PAT数据结构
program_association_section()
{
   table_id;//8位固定为0x00，表示该表是PAT表
   section_syntax_indicator;//1,段语法标志位，固定为1
   '0';//1,固定为0 为了防止和ISO13818Video流格式中的控制字冲突而设置的
   reserved;//2,保留位，一般都是1,这样前4位就是B
   section_length;//12,段的大小，表示这个字节后面有用的字节数，包括CRC32.假如后面的字节加上前面的字节数少于188，后面会用0xFF填充，假如这个数值比较大，则PAT会分成几部分来传输。
   transport_stream_id;//16该传输流的ID，区别于一个网络中其他多路复用的流
   reserved;//2
   version_number;//5,范围0-31，表示PAT的版本号，标注当前节目的版本，这是个非常有用的参数，当检测到这个字段改变时，说明TS流中的节目已经改变了，程序必须重新收索节目
   current_next_indicator;//1,表示发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效
   section_number;//8,分段的号码，PAT可能分为多个段传输，第一段为00，以后每个分段加1，最大可能有256个分段
   last_section_number;//8,最后一个分段的号码
   for(i=0;i<N；i++)
   {
       program_number;//16,节目号
       reserved;//3
       if(program_number=='0')
       {
           network_PID;//13,网络信息表（NIT）的PID，网络信息表提供了该物理网络的一些信息，和电视台相关的，
       }
       else
       {
           program_map_PID//13,节目映射表的PID，节目号大于0时对应的PID，每个节目对应一个
       }
       CRC_32;//32,CRC32校验码
   }
}

下面来分析具体数据:

00 B0 0D:
00 tableid
B0 0D: 数据长度12bits,B的含义'1011' 必需要这样写，代表section_syntax_indicator 为1,保留位11
00 01 c1 00 00: 5数据解释,扩展id及3个number
00 01 是扩展id, 也有叫transport_stream_id?
c1 是,reserved1(2bit),version_number(5)=0, current_next_indicator((1)
00 00, section_number 和last_section_number 都是0，在本节就把表数据表示完了.

循环体数据从pat偏移8字节开始,每4bytes为1组

00 01 F0 00
前16个bit为节目号,后13bit 为pmt_pid, 当节目号为0时, 后13bit 时nit pid, 本码流没有nit信息
此时的pmt_pid为0x1000

我看到有人写代码, 当判定是PAT表时(PID=0),直接从buffer[15],buffer[16]拿PMT的PID, 真是简单直接啊,省掉了一大堆没有啥用途的东西!. PAT主要就是干这个的.

2A B1 04 B2: 为crc32
讲清了pat, 再来看什么是pmt
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什么是PMT(pragram mat table) 节目映射表
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回顾pat 它告诉了我们有几套节目，每套节目的pmt表id是多少.
pmt 会告诉我们该套节目包含哪些基础流，及基础流的相关信息. lets go!

其数据结构定义如下:

PMT数据结构：

TS_program_map_section()
{
   table_id; // 8 固定为0x02，表示该表是PMT
   section_syntax_indicator; //1 段语法标志位，固定为1
   '0';//1
   reserved;//2
   section_length; //12 表示这个字节后面有用的字节数，包括CRC32。假如后面的字节加上前面的字节数少于188，后面会用0XFF填充。假如这个数值比较大，则PMT会分成几部分来传输。
   program_number; //16 节目号，表示该PMT对应的节目号
   reserved;// 2
   version_number; //5范围0-31，表示PMT的版本号，标注当前节目的版本，这是个非常有用的参数，当检测到这个字段改变时，说明TS流中的节目已经改变了，程序必须重新收索节目
   current_next_indicator;//1表示发送的PMT是当前有效还是下一个PAT有效
   section_number; // 8 分段的号码固定为0x00
   last_section_number;//8最后分段的号码固定为0x00
   reserved;//3
   PCR_PID; //13 PCR（节目时钟参考）所在TS分组的PID，根据PID可以去搜索相应的TS分组，解出PCR信息。
   reserved; //4
   program_info_length; //12该节目的信息长度，在此字段之后可能会有一些字节描述该节目的信息
   for (i=0; i<N; i++)
   {
       descriptor();
   }
   for (i=0;i<N1;i++)
   {
       stream_type;//8 指示了PID为elementary_PID的PES分组中原始流的类型，比如视频流，音频流等
       reserved; //3
       elementary_PID;//13 该节目中包括的视频流，音频流等对应的TS分组的PID
       reserved; //4
       ES_info_length;//12 该节目相关原始流的描述符的信息长度
       for (i=0; i<N2; i++)
       {
           descriptor();
       }
   }
}

上个例子数据吧.
47 50 00 10 00 02 B0 1D 00 01 C1 00 00 E1 00 F0
00 1B E1 00 F0 00 0F E1 01 F0 06 0A 04 65 6E 67
00 8D 82 9A 07
//有了上面的基础，下面拣重要的叙述
47 50 00 10: pid 是0x1000, pmt pid
00 : 适配域长度为0
02 B0 1D: tableid 02, 长度0x1d, 正好把数据分完 , PMT_TID = 0x02 buffer[7]是loop 长度
00 01 c1 00 00: 扩展id 2bytes,,这里的扩展id实际是节目号, version号0,current_next_indicator(1)， sec_num:00, last_sec_num:00,一个表搞定.
最末4byte为crc, 中间为私有数据
E1 00 : 低13bits 是PCR_PID = 0x100 有人直接从buffer[13],buffer[14]取PCR_PID
F0 00 : 低12bits 是节目信息长度，为0 buffer[15],buffer[16]为额外信息长度,可以跳过
然后进入循环体:

1B : 流类型, H.264/14496-10 video (MPEG-4/AVC) (0x1B,0x02 都是视频流)
E1 00 : 低13bit 为基础流id = 0x100
F0 00 : 低12bit 为描述符长度 = 0

0F : 流类型 , STEAM_TYPE_ADTS_AUDIO = 0x0F, (0x03,0x04,0x06,0x0F都是音频流)
E1 01 : 基础流id=0x101
F0 06 : 描述符长度为6，
0A 04 65 6E 67 00

0A 是一个标签，代表语言 _(ISO_639_language, 0x0A)
04 为标签长度，后面是描述字符串. "eng" 代表英文

有了这两个表，就可以找到基础流了,至于其它表例如sdt等，告诉你节目叫什么名字等，并不是必需的,但有时也是需要的

参考: 1. tsanalyse 代码(github)
参考: 2. tsinfo 代码(ubuntu source)
参考: 3. ISO/IEC 13818-1 标准

参考图1：pat 表