一 从TS流开始

数字电视机顶盒接收到的是一段段的码流，我们称之为TS（Transport Stream，传输流），每个TS流都携带一些信息，如Video、Audio以及我们需要学习的PAT、PMT等信息。因此，我们首先需要了解TS流是什么，以及TS流是怎样形成、有着怎样的结构。

（一） TS流、PS流、PES流和ES流都是什么？

ES流（Elementary Stream）：基本码流，不分段的音频、视频或其他信息的连续码流。

PES流：把基本流ES分割成段，并加上相应头文件打包成形的打包基本码流。

PS流（Program Stream）：节目流，将具有共同时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于播放或编辑系统，如m2p）。

 TS流（Transport Stream）：传输流，将具有共同时间基准或独立时间基准的一个或多个PES组合（复合）而成的单一数据流（用于数据传输）。

*NOTE:TS流和PS流的区别：TS流的包结构是长度是固定的；PS流的包结构是可变长度的。这导致了TS流的抵抗传输误码的能力强于PS流（TS码流由于采用了固定长度的包结构，当传输误码破坏了某一TS包的同步信息时，接收机可在固定的位置检测它后面包中的同步信息，从而恢复同步，避免了信息丢失。而PS包由于长度是变化的，一旦某一 PS包的同步信息丢失，接收机无法确定下一包的同步位置，就会造成失步，导致严重的信息丢失。因此，在信道环境较为恶劣，传输误码较高时，一般采用TS码流；而在信道环境较好，传输误码较低时，一般采用PS码流。）

由于TS码流具有较强的抵抗传输误码的能力，因此目前在传输媒体中进行传输的MPEG-2码流基本上都采用了TS码流的包格。

（二） TS流是如何产生的？

从上图可以看出，视频ES和音频ES通过打包器和共同或独立的系统时间基准形成一个个PES，通过TS复用器复用形成的传输流。注意这里的TS流是位流格式（分析Packet的时候会解释），也即是说TS流是可以按位读取的。

（三） TS流的格式是怎样的？

TS流是基于Packet的位流格式，每个包是188个字节（或204个字节，在188个字节后加上了16字节的CRC校验数据，其他格式一样）。整个TS流组成形式如下：

PID是TS流中唯一识别标志，Packet Data是什么内容就是由PID决定的。如果一个TS流中的一个Packet的Packet Header中的PID是0x0000，那么这个Packet的Packet Data就是DVB的PAT表而非其他类型数据（如Video、Audio或其他业务信息）。下表给出了一些表的PID值，这些值是固定的，不允许用于更改。

下面以一个TS流的其中一个Packet中的Packet Header为例进行说明：

sync_byte=01000111,                        就是0x47,这是DVB TS规定的同步字节,固定是0x47.

transport_error_indicator=0,             表示当前包没有发生传输错误.

payload_unit_start_indicator=0,      含义参考ISO13818-1标准文档

transport_priority=0,                        表示当前包是低优先级.

PID=00111 11100101即0x07e5,       Video PID

transport_scrambling_control=00,  表示节目没有加密

adaptation_field_control=01           即0x01,具体含义请参考ISO13818-1

continuity_counte=0010                即0x02,表示当前传送的相同类型的包是第3个

TS流的基本内容就是这些了。

回顾一下，TS流是一种位流（当然就是数字的），它是由ES流分割成PES后复用而成的；它经过网络传输被机顶盒接收到；数字电视机顶盒接收到TS流后将解析TS流。

TS流是由一个个Packet（包）构成的，每个包都是由Packet Header（包头）和Packet Data（包数据）组成的。其中Packet Header指示了该Packet是什么属性的，并给出了该Packet Data的数据的唯一网络标识符PID。

到这里，我们对TS流已经有了一定的了解，下面将从TS流转向PAT表和PMT表的学习。

二 从TS流到PAT、PMT

说完了TS流的基本概念，就该开始对TS流进行更深入的研究了。首先需要想一想：TS流的本质是什么？它的确是一段码流，并且是一段由数据包（Packet）组成的码流。那么这些数据包究竟是怎样的呢？它和我们收看的电视节目之间又有什么区别？这些都是这部分需要了解的内容。

在上一节中，我们可以看到PID这个被标红的字段频繁地出现。PID是当前TS流的Packet区别于其他Packet类型的唯一识别符，通过读取每个包的Packet Header，我们可以知道这个Packet的数据属于何种类型。上一节列出了几项固定的PID值，它们用于识别存储了特殊信息的Packet。下面要谈的PAT表的PID值就是固定的0x0000。

（一） PAT表（Program Association Table，节目关联表）

由于下面的内容比较繁杂，这里先给出一个大纲，方便查阅：

1. PAT表的描述（表格+分析）

2. PAT表的定义（代码+分析）

3. PAT表的结构（代码+分析）

4. PAT表的解析（代码+分析）

5. 通过一段TS流中一个Packet分析PAT表（表格+分析）

下面，开始正式的分析！

1. PAT表的描述（表格+分析）

PAT表定义了当前TS流中所有的节目，其PID为0x0000，它是PSI的根节点，要查寻找节目必须从PAT表开始查找。

PAT表携带以下信息:

2. PAT表的定义（代码+分析）

PAT表主要包含频道号码和每一个频道对应的PMT的PID号码,这些信息我们在处理PAT表格的时候会保存起来，以后会使用到这些数据。下面将PAT表的定义给出：

1 typedef struct TS_PAT_Program
2 {
3     unsigned program_number   :  16;  //节目号
4     unsigned 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
5 }TS_PAT_Program 

3. PAT表的结构（代码+分析）

再将PAT表的结构体给出：

 1 typedef struct TS_PAT
 2 {
 3     unsigned table_id                     : 8; //固定为0x00 ，标志是该表是PAT表
 4     unsigned section_syntax_indicator     : 1; //段语法标志位，固定为1
 5     unsigned zero                         : 1; //0
 6     unsigned reserved_1                   : 2; // 保留位
 7      unsigned section_length               : 12; //表示从下一个字段开始到CRC32(含)之间有用的字节数
 8     unsigned transport_stream_id          : 16; //该传输流的ID，区别于一个网络中其它多路复用的流
 9     unsigned reserved_2                   : 2;// 保留位
10     unsigned version_number               : 5; //范围0-31，表示PAT的版本号
11     unsigned current_next_indicator       : 1; //发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效
12     unsigned section_number               : 8; //分段的号码。PAT可能分为多段传输，第一段为00，以后每个分段加1，最多可能有256个分段
13     unsigned last_section_number          : 8;  //最后一个分段的号码
14
15     std::vector<TS_PAT_Program> program;
16     unsigned reserved_3                    : 3; // 保留位
17     unsigned network_PID                    : 13; //网络信息表（NIT）的PID,节目号为0时对应的PID为network_PID
18     unsigned CRC_32                        : 32;  //CRC32校验码
19 } TS_PAT;

4. PAT表的解析（代码+分析）

接下来给出的是PAT表的解析代码：

 1 HRESULT CTS_Stream_Parse::adjust_PAT_table( TS_PAT * packet, unsigned char * buffer)
 2 {
 3     packet->table_id                    = buffer[0];
 4     packet->section_syntax_indicator    = buffer[1] >> 7;
 5     packet->zero                        = buffer[1] >> 6 & 0x1;
 6     packet->reserved_1                  = buffer[1] >> 4 & 0x3;
 7     packet->section_length              = (buffer[1] & 0x0F) << 8 | buffer[2];
 8
 9     packet->transport_stream_id           = buffer[3] << 8 | buffer[4];
10
11     packet->reserved_2                    = buffer[5] >> 6;
12     packet->version_number                = buffer[5] >> 1 &  0x1F;
13     packet->current_next_indicator        = (buffer[5] << 7) >> 7;
14     packet->section_number                = buffer[6];
15     packet->last_section_number           = buffer[7];
16
17     int len = 0;
18     len = 3 + packet->section_length;
19     packet->CRC_32                        = (buffer[len-4] & 0x000000FF) << 24
20   | (buffer[len-3] & 0x000000FF) << 16
21   | (buffer[len-2] & 0x000000FF) << 8
22   | (buffer[len-1] & 0x000000FF);
23
24     int n = 0;
25     for ( n = 0; n < packet->section_length - 12; n += 4 )
26     {
27         unsigned  program_num = buffer[8 + n ] << 8 | buffer[9 + n ];
28         packet->reserved_3           = buffer[10 + n ] >> 5;
29
30         packet->network_PID = 0x00;
31         if ( program_num == 0x00)
32        {
33             packet->network_PID = (buffer[10 + n ] & 0x1F) << 8 | buffer[11 + n ];
34
35             TS_network_Pid = packet->network_PID; //记录该TS流的网络PID
36
37              TRACE(" packet->network_PID %0x /n/n", packet->network_PID );
38         }
39         else
40         {
41            TS_PAT_Program PAT_program;
42            PAT_program.program_map_PID = (buffer[10 + n] & 0x1F) << 8 | buffer[11 + n];
43            PAT_program.program_number = program_num;
44            packet->program.push_back( PAT_program );
45            TS_program.push_back( PAT_program );//向全局PAT节目数组中添加PAT节目信息
46         }
47     }
48     return 0;
49 }  

从for()开始，就是描述了当前流中的频道数目(N)，每一个频道对应的PMT PID是什么。解复用程序需要接收所有的频道号码和对应的PMT 的PID，并把这些信息在缓冲区中保存起来。在后部的处理中需要使用到PMT的 PID。

5. 通过一段TS流中一个Packet分析PAT表（表格+分析）

这里我们分析一段TS流其中一个Packet的Packet Data部分：
        首先给出一个数据包，其数据如下：

分析Packet Header如下表所示：

根据包头数据格式，我们可以知晓整个数据包的属性，列表如下：

如上表所示，我们可以知道，首先Packet的Packet Data是PAT信息表，因为其PID为0x0000，并且在包头后需要除去一个字节才是有效数据（payload_unit_start_indicator="1"）。这样，Packet Data就应该是“00 b0 11 00 01 c1 00 00 00 00 e0 1f 00 01 e1 00 24 ac48 84 ff ff …… ff ff”。

由以上几个表可以分析出PAT表和PMT表有着内在的联系。也就是之前提到的。PAT表描述了当前流的NIT（Network Information Table，网络信息表）中的PID、当前流中有多少不同类型的PMT表及每个PMT表对应的频道号。而PAT表和PMT表到底有什么深层次的联系呢？在讨论完了PMT表和SDT表后再做讨论吧。

6. 过滤PAT表信息的伪代码（代码）

1 int Video_PID=0x07e5,Audio_PID=0x07e6;
2 void Process_Packet(unsigned char*buff)
3 { int I; int PID=GETPID(buff);
4   if(PID==0x0000) { Process_PAT(buff+4); }  // 如果PID为0x0000,则该Packet Data为PAT信息，因此调用处理PAT表的函数
5   else{                                     // 这里buff+4 意味着从Packet Header之后进行解析（包头占4个字节）
6     ……
7   }
8 }  

（二） PMT表（Program Map Table，节目映射表）（Service Descriptor Table）

1. PMT表的描述

如果一个TS流中含有多个频道，那么就会包含多个PID不同的PMT表。

PMT表中包含的数据如下：

(1) 当前频道中包含的所有Video数据的PID

(2) 当前频道中包含的所有Audio数据的PID

(3) 和当前频道关联在一起的其他数据的PID(如数字广播,数据通讯等使用的PID)

只要我们处理了PMT，那么我们就可以获取频道中所有的PID信息，如当前频道包含多少个Video、共多少个Audio和其他数据，还能知道每种数据对应的PID分别是什么。这样如果我们要选择其中一个Video和Audio收看，那么只需要把要收看的节目的Video PID和Audio PID保存起来，在处理Packet的时候进行过滤即可实现。

2. PMT表的定义（代码）

//PMT 表定义
typedef struct TS_PMT_Stream
{
 unsigned stream_type                       : 8; //指示特定PID的节目元素包的类型。该处PID由elementary PID指定
 unsigned elementary_PID                    : 13; //该域指示TS包的PID值。这些TS包含有相关的节目元素
 unsigned ES_info_length                    : 12; //前两位bit为00。该域指示跟随其后的描述相关节目元素的byte数
 unsigned descriptor;
}TS_PMT_Stream;  

3. PMT表的结构体定义（代码）

 1 //PMT 表结构体
 2 typedef struct TS_PMT
 3 {
 4     unsigned table_id                        : 8; //固定为0x02, 表示PMT表
 5      unsigned section_syntax_indicator        : 1; //固定为0x01
 6     unsigned zero                            : 1; //0x01
 7     unsigned reserved_1                      : 2; //0x03
 8     unsigned section_length                  : 12;//首先两位bit置为00，它指示段的byte数，由段长度域开始，包含CRC。
 9      unsigned program_number                    : 16;// 指出该节目对应于可应用的Program map PID
10     unsigned reserved_2                        : 2; //0x03
11     unsigned version_number                    : 5; //指出TS流中Program map section的版本号
12      unsigned current_next_indicator            : 1; //当该位置1时，当前传送的Program map section可用；
13                                                      //当该位置0时，指示当前传送的Program map section不可用，下一个TS流的Program map section有效。
14      unsigned section_number                    : 8; //固定为0x00
15     unsigned last_section_number            : 8; //固定为0x00
16     unsigned reserved_3                        : 3; //0x07
17     unsigned PCR_PID                        : 13; //指明TS包的PID值，该TS包含有PCR域，
18             //该PCR值对应于由节目号指定的对应节目。
19             //如果对于私有数据流的节目定义与PCR无关，这个域的值将为0x1FFF。
20      unsigned reserved_4                        : 4; //预留为0x0F
21     unsigned program_info_length            : 12; //前两位bit为00。该域指出跟随其后对节目信息的描述的byte数。
22
23      std::vector<TS_PMT_Stream> PMT_Stream;  //每个元素包含8位, 指示特定PID的节目元素包的类型。该处PID由elementary PID指定
24      unsigned reserved_5                        : 3; //0x07
25     unsigned reserved_6                        : 4; //0x0F
26     unsigned CRC_32                            : 32;
27 } TS_PMT;  

4. PMT表的解析（代码）

//PMT 表的解析
HRESULT CTS_Stream_Parse::adjust_PMT_table ( TS_PMT * packet, unsigned char * buffer )
{
    packet->table_id                            = buffer[0];
    packet->section_syntax_indicator            = buffer[1] >> 7;
    packet->zero                                = buffer[1] >> 6 & 0x01;
    packet->reserved_1                            = buffer[1] >> 4 & 0x03;
    packet->section_length                        = (buffer[1] & 0x0F) << 8 | buffer[2];
    packet->program_number                        = buffer[3] << 8 | buffer[4];
    packet->reserved_2                            = buffer[5] >> 6;
    packet->version_number                        = buffer[5] >> 1 & 0x1F;
    packet->current_next_indicator                = (buffer[5] << 7) >> 7;
    packet->section_number                        = buffer[6];
    packet->last_section_number                    = buffer[7];
    packet->reserved_3                            = buffer[8] >> 5;
    packet->PCR_PID                                = ((buffer[8] << 8) | buffer[9]) & 0x1FFF;  

 PCRID = packet->PCR_PID;  

    packet->reserved_4                            = buffer[10] >> 4;
    packet->program_info_length                    = (buffer[10] & 0x0F) << 8 | buffer[11];
    // Get CRC_32
 int len = 0;
    len = packet->section_length + 3;
    packet->CRC_32                = (buffer[len-4] & 0x000000FF) << 24
  | (buffer[len-3] & 0x000000FF) << 16
  | (buffer[len-2] & 0x000000FF) << 8
  | (buffer[len-1] & 0x000000FF);   

 int pos = 12;
    // program info descriptor
    if ( packet->program_info_length != 0 )
        pos += packet->program_info_length;
    // Get stream type and PID
    for ( ; pos <= (packet->section_length + 2 ) -  4; )
    {
  TS_PMT_Stream pmt_stream;
  pmt_stream.stream_type =  buffer[pos];
  packet->reserved_5  =   buffer[pos+1] >> 5;
  pmt_stream.elementary_PID =  ((buffer[pos+1] << 8) | buffer[pos+2]) & 0x1FFF;
  packet->reserved_6     =   buffer[pos+3] >> 4;
  pmt_stream.ES_info_length =   (buffer[pos+3] & 0x0F) << 8 | buffer[pos+4];  

  pmt_stream.descriptor = 0x00;
  if (pmt_stream.ES_info_length != 0)
  {
   pmt_stream.descriptor = buffer[pos + 5];  

   for( int len = 2; len <= pmt_stream.ES_info_length; len ++ )
   {
    pmt_stream.descriptor = pmt_stream.descriptor<< 8 | buffer[pos + 4 + len];
   }
   pos += pmt_stream.ES_info_length;
  }
  pos += 5;
  packet->PMT_Stream.push_back( pmt_stream );
  TS_Stream_type.push_back( pmt_stream );
    }
 return 0;
} 

5. 通过一段TS流中一个Packet分析PMT表（表格+分析）

老样子，还是通过分析一段TS流的数据包Packet来学习PMT表。

下面给出了一段TS流数据中的一个Packet（十六进制数）

首先解析Packet Header，分析如下：

PID=0x03e8为其PID

下面是详细的解析表

因为payload_unit_start_indicator=‘1’，在解析数据包的时候需要去除Packet Data的第一个字节。下面是对Packet Data的详细解析：

（三） 解复用模型（代码）

 1 int Video_PID=0x07e5,Audio_PID=0x07e6;
 2 void Process_Packet(unsigned char*buff)
 3 {
 4   int i; int PID=GETPID(buff);
 5   if(PID==0x0000) { Process_PAT(buff+4); }              //PAT表的PID为0x0000
 6   else if(PID==Video_PID) { SaveToVideoBuffer(buff+4); }  //PID指示该数据包为视频包
 7   else if(PID==Audio_PID) { SaveToAudioBuffer(buff+4); }  //PID指示该数据包为音频包
 8   else{                               // buff+4 意味着要除去buff前4个字节（即包头）
 9   for( i=0;i<64;i++)
10   { if(PID==pmt[i].pmt_pid) { Process_PMT(buff+4); Break; }
11 } } }  

解复用的意义在于，由于TS流是一种复用的码流，里面混杂了多种类型的包；解复用TS流可以将类型相同的Packet存入相同缓存，分别处理。这样就可以将Video、Audio或者其他业务信息的数据区分开来。

（四） DVB搜台原理以及SDT表（Service Descriptor Table，业务描述表）

机顶盒先调整高频头到一个固定的频率(如498MHZ)，如果此频率有数字信号，则COFDM芯片(如MT352)会自动把TS流数据传送给MPEG- 2 decoder。 MPEG-2 decoder先进行数据的同步，也就是等待完整的Packet的到来.然后循环查找是否出现PID== 0x0000的Packet，如果出现了，则马上进入分析PAT的处理，获取了所有的PMT的PID。接着循环查找是否出现PMT，如果发现了，则自动进入PMT分析，获取该频段所有的频道数据并保存。如果没有发现PAT或者没有发现PMT，说明该频段没有信号，进入下一个频率扫描。

在解析TS流的时候，首先寻找PAT表，根据PAT获取所有PMT表的PID；再寻找PMT表，获取该频段所有节目数据并保存。这样，只需要知道节目的PID就可以根据PacketHeade给出的PID过滤出不同的Packet，从而观看不同的节目。这些就是PAT表和PMT表之间的关系。而由于PID是一串枯燥的数字，用户不方便记忆、且容易输错，所以需要有一张表将节目名称和该节目的PID对应起来，DVB设计了SDT表来解决这个问题。 该表格标志一个节目的名称，并且能和PMT中的PID联系起来，这样用户就可以通过直接选择节目名称来选择节目了。

SDT可以提供的信息包括:

(1) 该节目是否在播放中

(2) 该节目是否被加密

(3) 该节目的名称

三、 从PAT开始，走向更远

在本章的学习中，我们发现了一个特点：所有的TS流的解析都是从寻找PAT表开始的，只有找到了PAT表，我们才能继续下一步的解析。因此，在进行了TS流、PAT表和PMT表的初步知识储备后，在接下来的学习中将从PAT表开始，学习更多的PSI/SI相关的表，将走得更远。

TS流分析