常見視頻編碼格式與案例深度解析

1.MPEG2-TS編碼技術 1.1.MPEG-TS簡介

MPEG2-TS（Transport Stream“傳輸流”；又稱TS、TP、MPEG-TS或M2T）是用于音效、圖像與數(shù)據(jù)的通信協(xié)定，最早應用于DVD的實時傳送節(jié)目。

區(qū)別：

DVD節(jié)目中的MPEG2格式，確切地說是MPEG2-PS，全稱是Program Stream（程序流），而TS的全稱則是Transport Stream（傳輸流）。MPEG2-PS主要應用于存儲的具有固定時長的節(jié)目，如DVD電影，可添加字幕等一些程序操作。而MPEG-TS則主要應用于實時傳送的節(jié)目，比如實時廣播的電視節(jié)目。

簡單地說，將DVD上的VOB文件的前面一截cut掉（或者是數(shù)據(jù)損壞數(shù)據(jù)）就會導致整個文件無法解碼，而電視節(jié)目是任何時候打開電視機都能解碼（收看）的。所以MPEG2-TS格式的特點就是從視頻流的任一片段開始都是可以獨立解碼。

1.2.基本概念及TS流概述

（1）ES流（Elementary Stream，基本流）：數(shù)字電視各組成部分編碼后所形成的直接表示基本元素內容的流，包含視頻、音頻或數(shù)據(jù)的連續(xù)碼流。

（2）PES流（Paketized Elementary Stream，打包基本碼流）：是將基本的碼流ES流根據(jù)需要分成長度不等的數(shù)據(jù)包，并加上包頭就形成了打包的基本碼流PES流。

（3）PS流（Program Stream，節(jié)目流）：將一個節(jié)目的多個組成部分按照它們之間的互相關系進行組織并加入各組成部分關系描述后的碼流。PS流是一種多路復用數(shù)字音頻、視頻等的封裝容器，它是一個或多個具有共同的時間基準的PES流合并成一個整體流，主要用于節(jié)目存儲。其包長不固定，且較長，一旦失去同步信息，接收機無法確定下一包的同步位置，會造成失步，導致嚴重的信息丟失。PS流適用于誤碼小、信道較好的環(huán)境，如演播室、家庭環(huán)境和存儲介質中。

（4）TS流（Transport Stream，傳輸流）：是將一個節(jié)目的多個組成部分按照它們之間的互相關系進行組織并加入各組成部分關系描述和節(jié)目組成信息，并進一步封裝成傳輸包后的碼流。TS流是將視頻、音頻、PSI等數(shù)據(jù)打包成傳輸包進行傳送。主要用于節(jié)目傳輸。TS的傳輸包長度固定，一般為188字節(jié)。

（5）TS流和PS流是MPEG-2標準中規(guī)定的兩種輸出碼流。TS格式中，從視頻流的任意一片斷開始都可以獨立解碼，而PS格式不可以。由于TS流具備較強的抵抗傳輸誤碼的能力，因此目前在傳輸媒體中進行傳輸?shù)腗PEG-2碼流基本上都采用了TS流的包格式。

（6）TS流的播放：播放前將TS流文件的后綴名改為.mpg或者.mpeg，用可以直接播放MPEG-TS流的播放器（一般的播放器都可以）打開播放即可。

（7）TS流的優(yōu)點：

① 動態(tài)帶寬分配：由于TS的傳輸包長度是固定的，因此可過PID將規(guī)定的信道總頻帶在視頻、音頻和數(shù)據(jù)信息進行實時的、靈活的分配。利用這一特性，可在廣播付費節(jié)目前實時地將解密鑰匙插入到TS流中送給廣大用戶。

② 可分級性：允許一個復用的傳輸碼流與其他視音頻基本碼流進行二次復用，生產占用頻帶給寬的更高一級的TS流。

③ 可擴展性

④ 抗干擾性

⑤ 接收機成本低廉

（8）TS流的形成過程：

① 壓縮【顯示單元】產生【進入單元】，連續(xù)的【進入單元】組成一個基本碼流。

② 對ES（基本碼流）進行打包形成PES。

③ 在PES包中加入定時信息（PTS/DTS）。

④ 將PES包內容分配到一系列固定長度的傳輸包中。

⑤ 在傳輸包中加入定時信息（PCR）。

⑥ 在傳輸包中加入節(jié)目專用信息（PSI） 。

⑦ 連續(xù)輸出傳輸包形成具有恒定比特率的MPEG-TS流。

1.3.基本流程

下圖是在MPEG-2系統(tǒng)中編碼端實現(xiàn)單一碼流的詳細過程：

（1）A/D轉換后，通過MPEG-2壓縮編碼得到ES基本流。該流數(shù)據(jù)量很大，并且只是I P B幀的取樣信息。

（2）通過PES打包器，打包并在每個幀中插入PTS/DTS標識，編程PES。原來是流的格式，現(xiàn)在成了數(shù)據(jù)包的分割形式。

（3）PES根據(jù)需要打包成PS或者TS包進行存儲。

1.4.TS流傳輸包（簡稱TS包）結構分析