TS格式解析(by ahuner)

1.TS格式介绍
   TS：全称为MPEG2-TS。TS即"Transport Stream"的缩写。它是分包发送的，每一个包长为188字节（还有192和204个字节的包）。包的结构为，包头为4个字节（第一个字节为0x47），负载为184个字节。在TS流里可以填入很多类型的数据，如视频、音频、自定义信息等。MPEG2-TS主要应用于实时传送的节目，比如实时广播的电视节目。MPEG2-TS格式的特点就是要求从视频流的任一片段开始都是可以独立解码的。简单地说，将DVD上的VOB文件的前面一截cut掉（或者是数据损坏数据）就会导致整个文件无法解码，而电视节目是任何时候打开电视机都能解码（收看）的。


   TS解析需要参考：ISO/IEC 13818-1的2.4 Transport Stream bitstream requirements


2.TS流包含的内容
    一段TS流，必须包含PAT包、PMT包、多个音频包、多个视频包、多个PCR包、以及其他信息包。

    解析TS流数据的流程：查找PID为0x0的包，解析PAT，PAT包中的program_map_PID表示PMT的PID；查找PMT，PMT包中的elementary_PID表示音视频包的PID，PMT包中的PCR_PID表示PCR的PID，有的时候PCR的PID跟音频或者视频的PID相同，说明PCR会融进音视频的包，注意解析，有的时候PCR是自己单独的包；CAT、NIT、SDT、EIT的PID分别为: 0x01、0x10、0x11、0x12。

3.TS包头解析
    TS包头有4个字节

//Transport Stream header
typedef struct TS_header
{
         unsigned sync_byte                    :8;      //同步字节，固定为0x47 ，表示后面的是一个TS分组，当然，后面包中的数据是不会出现0x47的
         unsigned transport_error_indicator       :1;      //传输错误标志位，一般传输错误的话就不会处理这个包了
         unsigned payload_unit_start_indicator    :1;      //有效负载的开始标志，根据后面有效负载的内容不同功能也不同
         // payload_unit_start_indicator为1时，在前4个字节之后会有一个调整字节，它的数值决定了负载内容的具体开始位置。
         unsigned transport_priority              :1;      //传输优先级位，1表示高优先级
         unsigned PID                          :13;     //有效负载数据的类型
         unsigned transport_scrambling_control     :2;      //加密标志位,00表示未加密
         unsigned adaption_field_control          :2;      //调整字段控制,。01仅含有效负载，10仅含调整字段，11含有调整字段和有效负载。为00的话解码器不进行处理。
         unsigned continuity_counter              :4;      //一个4bit的计数器，范围0-15
} TS_header;
    //特殊参数说明：
   //sync_byte：0x47
   //payload_unit_start_indicator：0x01表示含有PSI或者PES头
   //PID：0x0表示后面负载内容为PAT，不同的PID表示不同的负载
   //adaption_field_control：
        // 0x0: // reserved for future use by ISO/IEC
        // 0x1: // 无调整字段，仅含有效负载   
        // 0x2: // 仅含调整字段，无有效负载
        // 0x3: // 调整字段后含有效负载
 
// Parse TS header
int Parse_TS_header(unsigned char *pTSBuf, TS_header *pheader)
{
    pheader->sync_byte                                     = pTSBuf[0];
    if (pheader->sync_byte != 0x47)
        return -1;
    pheader->transport_error_indicator       = pTSBuf[1] >> 7;
    pheader->payload_unit_start_indicator    = pTSBuf[1] >> 6 & 0x01;
    pheader->transport_priority             = pTSBuf[1] >> 5 & 0x01;
    pheader->PID                         = (pTSBuf[1] & 0x1F) << 8 | pTSBuf[2];
    pheader->transport_scrambling_control   = pTSBuf[3] >> 6;
    pheader->adaption_field_control         = pTSBuf[3] >> 4 & 0x03;
    pheader->continuity_counter            = pTSBuf[3] & 0x0F;
    return 0;
}

TS包头解析需要参考：ISO/IEC 13818-1的2.4.3.2 Transport Stream packet layer

4.TS负载格式解析
4.1 PAT解析


   TS_header包头中的PID值为0x0，表示当前负载为PAT（Program Association Table）。PAT数据的信息可以理解为整个TS流包含的节目信息。

// Program Association Table
typedef struct PAT_Packet_tag
{
    unsigned table_id                        : 8; //固定为0x00 ，标志是该表是PAT
    unsigned section_syntax_indicator        : 1; //段语法标志位，固定为1
    unsigned zero                            : 1; //0
    unsigned reserved_1                      : 2; // 保留位
    unsigned section_length                  : 12;//表示这个字节后面有用的字节数，包括CRC32
    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
    unsigned reserved_2                      : 2; // 保留位
    unsigned version_number                  : 5; //范围0-31，表示PAT的版本号
    unsigned current_next_indicator          : 1; //发送的PAT是当前有效还是下一个PAT有效
    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
    unsigned last_section_number             : 8; //最后一个分段的号码
    // for(i=0; i 0) 
                 {
                      iBeginlen += 1;                   // adaptation_field_length占8位
                      iBeginlen += adaptation_field_length; // + adaptation_field_length
                 }
                 else
                 {
                      iBeginlen += 1;                       // adaptation_field_length占8位
                 }
                 iBeginlen += pTSBuf[iBeginlen] + 1;           // + pointer_field
                 break;
            default:
                 break;
            }
            unsigned char *pPAT = pTSBuf + iBeginlen;
            packet->table_id                    = pTSBuf[0];
            packet->section_syntax_indicator    = pTSBuf[1] >> 7;
            packet->zero                        = pTSBuf[1] >> 6 & 0x1;
            packet->reserved_1                  = pTSBuf[1] >> 4 & 0x3;
            packet->section_length              = (pTSBuf[1] & 0x0F) << 8 | pTSBuf[2];
            packet->transport_stream_id         = pTSBuf[3] << 8 | pTSBuf[4];
            packet->reserved_2                  = pTSBuf[5] >> 6;
            packet->version_number              = pTSBuf[5] >> 1 &  0x1F;
            packet->current_next_indicator      = (pTSBuf[5] << 7) >> 7;
            packet->section_number              = pTSBuf[6];
            packet->last_section_number         = pTSBuf[7];
            int len = 0;
            len = 3 + packet->section_length;
            packet->CRC_32                      = (pTSBuf[len-4] & 0x000000FF) << 24
                                                | (pTSBuf[len-3] & 0x000000FF) << 16
                                                | (pTSBuf[len-2] & 0x000000FF) << 8
                                                | (pTSBuf[len-1] & 0x000000FF);
 
            int n = 0;
            for ( n = 0; n < (packet->section_length - 12); n += 4 )
            {
                 packet->program_number = pTSBuf[8 + n ] << 8 | pTSBuf[9 + n ]; 
                 packet->reserved_3                = pTSBuf[10 + n ] >> 5;
                 if ( packet->program_number == 0x00)
                 { 
                     packet->network_PID = (pTSBuf[10 + n ] & 0x1F) << 8 | pTSBuf[11 + n ];
                 }
                 else
                 {
                     // 有效的PMT的PID,然后通过这个PID值去查找PMT包
                     program_map_PID = (pTSBuf[10 + n] & 0x1F) << 8 | pTSBuf[11 + n];
                 }
            }
            return 0;
         }
    }
    return -1;
}

PAT数据解析需要参考：ISO/IEC 13818-1的2.4.4.3 Program Association Table


4.2 PMT解析


    由PAT包中的program_map_PID可以确定PMT(Program Map Table)的PID。PMT数据的信息可以理解为这个节目包含的音频和视频信息。

// Program Map Table
typedef struct PMT_Packet_tag
{
     unsigned table_id                        : 8;
     unsigned section_syntax_indicator        : 1;
     unsigned zero                            : 1;
     unsigned reserved_1                      : 2;
     unsigned section_length                  : 12;
     unsigned program_number                  : 16;
     unsigned reserved_2                      : 2;
     unsigned version_number                  : 5;
     unsigned current_next_indicator          : 1;
     unsigned section_number                  : 8;
     unsigned last_section_number             : 8;
     unsigned reserved_3                      : 3;
     unsigned PCR_PID                         : 13;
     unsigned reserved_4                      : 4;
     unsigned program_info_length             : 12;
     // for(i=0; i

PMT数据解析需要参考：ISO/IEC 13818-1的2.4.4.8 Program Map Table


4.3 PES解析


    根据文档参考PAT、PMT的解析流程就能完成PES的解析了。


    需要注意的是PES中PTS的解析，一般来说在90 kHz 中，PTS/9000的值为秒单位。

unsigned long long Parse_PTS(unsigned *pBuf)
{
     unsigned long long llpts = (((unsigned long long)(pBuf[0] & 0x0E)) << 29)
         | (unsigned long long)(pBuf[1] << 22)
         | (((unsigned long long)(pBuf[2] & 0xFE)) << 14)
         | (unsigned long long)(pBuf[3] << 7)
         | (unsigned long long)(pBuf[4] >> 1);
     return llpts;
}

PES数据解析需要参考：2.5.5.1 Syntax of the PES packet syntax for Program Stream directory


5.码流分析工具
5.1 Elecard Stream Analyzer

5.2 EasyICE

附件:ISO13818标准文件

http://braice.net/sites/default/files/iso13818-1.pdf