音视频入门基础：MPEG2-TS专题（3）——TS Header简介

注：本文有部分内容引用了维基百科：https://zh.wikipedia.org/wiki/MPEG2-TS

一、引言

本文对MPEG2-TS格式的TS Header进行简介。

进行简介之前，请各位先下载MPEG2-TS的官方文档。ITU-T和ISO/IEC都分别提供MPEG2-TS的官方文档。但是ITU提供的文档是免费的，ISO/IEC是付费的，所以我们主要阅读ITU提供的官方文档，比如较新版的《T-REC-H.222.0-202106-S!!PDF-E.pdf》。

《T-REC-H.222.0-202106-S!!PDF-E.pdf》总共有340页。本文下面所说的“页数”是指在pdf阅读器中显示的页数：

二、MPEG2-TS官方文档中的Mnemonics

《T-REC-H.222.0-202106-S!!PDF-E.pdf》第35到36页定义了Mnemonics（助记符），描述编码位流中使用的不同数据类型，即描述了MPEG2-TS格式中的每个属性分别占用多少空间：

其中：

bslbf（bit string，left bit first）表示比特串，左位在先。

uimsbf（unsigned integer，most significant bit first）表示无符号整数，高位在先。具体可以参考：《uimsbf和 bslbf的含义》。

三、transport stream

根据《T-REC-H.222.0-202106-S!!PDF-E.pdf》第3页，MPEG2-TS官方文档中把MPEG2-TS传输流称为transport stream。所以MPEG2-TS传输流、transport stream、MPEG transport stream是同一个东西，只是叫法不同：

四、transport packet

根据《T-REC-H.222.0-202106-S!!PDF-E.pdf》第48页，MPEG transport stream由一个个transport packet组成，使用sync_byte（Syncword，同步字节）分割各个transport packet（又称为TS包，TS分组、传输流报文）。transport packet长度固定为188字节：

虽然官方文档写着一个transport packet长度固定为188字节，但还有长度分别为192字节和204字节的TS格式。

1.普通的TS格式：一个transport packet长度固定为188字节。

2.日本标准的DVH-S格式：一个transport packet长度固定为192字节。

3.普通的TS格式之上加上了FEC前向纠错：一个transport packet长度固定为204字节。TS的底层传输机制可以为每个transport packet附加一些信息以便传输，例如前向纠错用的校验部分。DVB和ISDB数字电视制式的前向纠错信息有16个字节，而ATSC制式有20个字节。所以如果存在FEC前向纠错时，一个transport packet为204字节（在188字节的Packet后部加上16字节的FEC，188 + 16 = 204）。关于TS流包长的判断方法可以参考：《TS流包长的简单判断(188/204B)》。

五、TS Header

根据《T-REC-H.222.0-202106-S!!PDF-E.pdf》第280页，一个transport packet = Header（TS Header） + Payload（载荷）：

根据《T-REC-H.222.0-202106-S!!PDF-E.pdf》第48页，一个transport packet包含下图中所示部分。其中：sync_byte、transport_error_indicator、payload_unit_start_indicator、transport_priority、PID、transport_scrambling_control、adaptation_field_control、continuity_counter这些属性是每个transport packet都会包含的，所以一般把它们称作TS Header中的固定长度部分（或必选头）。除了固定长度部分，TS Header中还有可能包含可选部分，可选部分中包括adaptation_field（适配域），适配域有可选的扩展部分。

所以，TS Header = 固定长度部分（sync_byte、transport_error_indicator、payload_unit_start_indicator、transport_priority、PID、transport_scrambling_control、adaptation_field_control、continuity_counter） + adaptation_field（适配域）：

TS Header中的固定长度部分总共占4个字节。因为sync_byte占8位（8位等于1个字节）、transport_error_indicator占1位、payload_unit_start_indicator占1位、transport_priority占1位、PID占13位、transport_scrambling_control占2位、adaptation_field_control占2位、continuity_counter占4位，这些属性加起来总共4个字节。

其中：

sync_byte：占8位，为同步字节。每个transport packet以固定的同步字节起始，这个同步字节的值必须为0x47：

transport_error_indicator：占1位，为传输错误指示位。发送时（调制前）值为0。接收方的解调器（demodulator）在无法成功解调（即使有前向纠错机制）transport packet内容时，将该位设置为1，表示该transport packet损坏：

payload_unit_start_indicator：占1位，为载荷单元开始指示位。负载单元起始标示符，一个完整的数据包开始时标记为1, 表示携带的是PSI或PES第一个包：

transport_priority：占1位，为传输优先级。值为1时，在相同PID的分组中具有更高的优先权：

PID：占13位，为分组ID。用于识别transport packet的ID。一个PID对应一种特定的PSI消息或者一个特定的PES：

transport_scrambling_control：占2位，传输加扰控制。

值为'00'时表示载荷未加密。其余值由具体系统定义。以DVB的CSA和ATSC的DCS为例：
'01' = 保留 (供未来使用),
'10' = 以偶数密钥加密
'11' = 以奇数密钥加密

adaptation_field_control：占2位，为适配域存在标志。

'00' = 保留 (供未来使用)
'01' = 无适配域，仅有载荷
'10' = 仅有适配域
'11' = 适配域和载荷都存在

continuity_counter：占4位，连续性计数器。取值为0x00到0x0F，循环。用于检查同一个PID的transport packet的连续性。每当一个transport packet中包含载荷时，该计数器加1：