网络协议 (二) —— TS流格式小白入门解读

前言

TS流这个是MPEG国际组织规定的音视频封装的标准，机顶盒接收的都是这种格式的数据。DVB-T、DVB-S、DVB-C（地面机顶盒、卫星机顶盒、有线机顶盒）解析的都是TS流数据。

TS流背景介绍

在介绍具体字段，参数这些头疼，烦人的东西之前，我觉得有必要先介绍下TS流的应用背景，有了这个概念，再去深入学习，将如虎添翼。TS流最经典的应用就是我们平时生活中的数字高清电视。我们看的电视码流就是TS封装格式的码流，电视码流发送过来后，就会由我们的机顶盒进行解封装，解码，然后传给电视机进行播放。这里就有一个问题，我们看电视，有很多的频道，节目，对应码流是怎么区分的呢？（TIPS，频道和节目的关系，比如我们有中央电视台综合频道，下属CCTV-1~CCTV14这些节目）TS流引入了PAT和PMT两张表格的概念来解决这个问题。

PAT和PMT

TS流是以每188字节为一包，我们可以称为ts packet。这个ts packet有可能是音视频数据，也有可能是表格。举例说明，TS流的包顺序为：

PAT，PMT，DATA，DATA，，，，，，PAT，PMT，DATA，DATA，，，，，，

每隔一段时间，发送一张PAT表，紧接着发送一张PMT表，接着发送DATA（音视频）数据。

那么你可能要问了，有了这2张表格怎么区分频道，节目呢？PAT表格里面包含所有PMT表格的信息，一个PMT表格对应一个频道，比如中央电视台综合频道。而一个PMT里面包含所有节目的信息，比如CCTV1~CCTV14。在实际情况中我们是有很多频道的，所以PMT表格可不止一张，有可能是PAT，PMT，PMT，PMT，，，DATA，DATA，，，，PAT，PMT，PMT，，，DATA，DATA这样的形式。除了这个设定外，每个频道或节目都有自己的标识符（PID），这样当我们拿到一个DATA，解析出里面的PID，就知道是什么节目，并且也知道所属频道是什么了。我们看电视的时候，会收到所有节目的DATA，当我们正在看某个节目的时候，机顶盒会把这个节目的DATA单独过滤出来，其它的舍弃。

TS packet格式讲解

ts packet我们知道一包是188字节，它分为ts header和ts body。其中ts header里面会有个PID字段标识着当前ts body的类型。ts body有可能是表格，也有可能是DATA，表格没什么好说的，我们说下DATA的结构。DATA包

其实就是PES包，而PES包是对ES的封装，PES包分为PES头加ES。这里的ES是原始流，是指经过压缩后的H264，aac等格式的音视频数据。那么帧数据，PES包，ts packet包的对应关系是什么样的呢？一帧数据封装成一个PES包（含PES头和ES），这个PES包如果小于188字节，那么一个ts packet就可以放下了。最终ts packet一包的格式就是ts header+填充字节+PES包（PES头+ES）。填充字节的意思是如果ts header加上PES包不满188字节，这个时候肯定要填充下使其凑满188字节发送。是不是很简单？那么我们知道视频帧是很大的，往往大于188字节，这个时候怎么存放呢？还是把一个视频帧放入一个PES包。然后分别放在几个ts packet包即可。结构如下：

第一个ts packet:ts header+PES头+部分ES

第二个ts packet:ts header+部分ES

...

最后一个ts packet:ts header+填充字节+部分ES

PES头加上这些部分ES，就是一个PES包。

具体字段解析

具体字段请参考ISOIEC 13818-1.pdf文档，看起来应该没什么困难，这里不再累述。

传送门

但是其中ts header里的payload_unit_start_indicator和pes header里的PES_packet_length这两个字段，在解析ts流的时候至关重要，新手可能比较困惑，不懂其意，我得好好讲讲。

payload_unit_start_indicator有两个值，0或1，具体的意思我们来举个例子。假设有两个视频帧，每个视频帧假设都需要3个ts packet包来存放一个PES包。那么一共有6个ts packet，它们的payload_unit_start_indicator的值为1,0,0,1,0,0，值为1代表一个帧的开始，下一个1就是新的一帧的开始了。

PES_packet_length顾名思义就是PES包的长度，但是注意，它是2个字节存储的，这意味着，最大只能表示65535，一旦视频帧很大，超过这个长度，怎么办，就把PES_packet_length置为0，这是ISO标准规定的。所以在解析的时候，不能以PES_packet_length为准，要参考payload_unit_start_indicator。

pts dts pcr单位

pts：显示时间戳，单位是毫秒*90

dts：解码时间戳，单位是毫秒*90

pcr：节目时钟参考，单位是毫秒90300

参考：
TS流格式小白入门解读
打包TS流
TS流打包总结
FFmpeg转码MPEG2-TS的音视频同步机制分析