【PSI/SI学习系列】2.PSI/SI深入学习2——PSI信息解析(PAT,PMT,CAT)
PSI/SI 深入学习
BASIC KNOWLEDGE LEARNING OF PSI/SI
PSI信息
INFORMATION OF PSI
"PSI是对单一TS流的描述，是TS流中的引导信息"
PSI信息由节目关联表PAT、条件接收表CAT、节目映射表PMT和网络信息表NIT组成。这些表会被插入到TS流中。PSI信息是对单一TS流的描述，它是TS流的引导信息；PSI信息指定了如何从一个携带多个节目的传输流中找到指定的节目（见Q1）。
下面给出的是节目引导信息（或称节目特定信息，PSI）的四个表结构。
| 结构名 |
中文 |
所定义标准 |
PID |
描述 |
| PAT |
节目关联表 |
MPEG2标准 |
0x0000 |
将节目号码和节目映射表PID相关联，是获取数据的开始 |
| PMT |
节目映射表 |
MPEG2标准 |
在PAT中指出 |
指定一个或多个节目的PID |
| CAT |
条件接收表 |
MPEG2标准 |
0x0001 |
将一个或多个专用EMM流分别与唯一的PID相关联 |
| NIT |
网络信息表 |
SI标准 |
PAT中指出 |
描述整个网络，如多少个TS流、频点和调制方式等信息 |
虽然这四个结构可以视为简单的表，但事实上，它们被进一步划分为各个段，并插入到TS包中。
PAT解析
PARSINGOF PAT
"PAT是机顶盒接收的入口点，是它获取数据的开始"
节目关联表PAT的意义在于，它描述了当前TS流中包含了哪些PID；只有根据获得的PID，用户才可以以此作为凭据找出其他表（如PMT表）及其信息。所以PAT是机顶盒接收的入口点，是它获取数据的开始；要保证一个TS流能被正常接收，则至少要有一个完整有效的PAT。
下面给出了PID字段的取值要求：
| 值 |
描述 |
| 0x0000 |
PAT |
| 0x0001 |
CAT |
| 0x0002~0x000F |
保留 |
| 0x0010~0x1FFE |
可赋给network_PID、Program_map_PID、elementary_PID或作其他用途 |
| 0x1FFF |
空的分组 |
PAT的表结构分析
ANALYZEOF THE STRUCTUREOF PAT
首先，对PAT的表结构进行分析。下面给出了PAT表的基本结构：
节目关联段
Syntax（句法结构） No. ofbits（所占位数） Identifier(识别符) Note(注释)
program_association_section(){
table_id 8 uimsbf
Section_syntax_indicator 1 bslbf 通常设为“1”
"0" 1 bslbf
Reserved 2 bslbf
Section_length 12 uimsbf 见注释
transport_stream_id 16 uimsbf 见注释
Reserved 2 bslbf
Version_number 5 uimsbf 见注释
Current_next_indicator 1 bslbf 见注释
Section_number 8 uimsbf 见注释
last_section_number 8 uimsbf 见注释
for(i=0;i<N;i++){
program_number 16 uimsbf 见注释
reserved 3 bslbf
if(program_number == 0){
network_PID 13 uimsbf 见注释
}
else{
program_map_PID 13 uimsbf 见注释
}
}
CRC_32 32 rpchof 见注释
}
这里我们注意关注五个字段：
table_id（赋值）：PAT的table_id应为0x00
transport_stream_id（传输流标志）：用以标识来源于网络中任何其他复合流的TS流
program_number（节目号）：规定program_map_PID可适用的节目。当值为0x0000时，其后的PID参照将是网络PID。它可以作为一个指示符号，例如用于广播通道。
network_PID（网络PID）：仅当program_number为0x00时使用
program_map_PID（节目映射PID）：据此找出相应的PMT表
PAT的实例分析
ANALYZEOF REAL EXAMPLE OF PAT
借助码流分析仪，我们可以很清楚地以实例的方式更加清晰地了解PAT的结构。下面给出的就是一个TS流的PAT分析情况：
根据上表可以看出，这个TS流里共有6套节目，其映射关系PID分别为0xc9、0xcb、0xce、0xcc、0xcd和0xca。（注：0xc9=201）
下面给出的是PMT的简单解析：
两相比较，可以很清楚地知道，PAT是如何锁定各个PMT的（每个节目都有一个自己的PMT）。
Q1：如何找到一个特定的节目？
1.已知节目名称（或id等信息）
P248
首先要从节目关联表PAT中获取这个节目的节目映射表PMT的PID值，再从TS流中找出与此PID值相对应的节目映射表PMT；再从PMT中获取构成这个节目的基本码流的PID值，从而根据该PID过滤出相应的视频、音频和数据等基本码流。最后解码恢复为原始信号。
PMT解析
PARSINGOF PMT
"PMT是连接节目号与节目元素的桥梁"
节目映射表PMT的意义在于，它给出了节目号与组成这个节目元素之间的映射；也就是说，PMT是连接节目号与节目元素的桥梁。我们知道，一个电视节目至少包含了视频和音频数据，而每一个节目的视音频数据都是以包的形式在TS流中传输的；所以说，一个TS流包含了多个节目的视频和音频数据包。要想过滤出一个TS流中其中一个节目的视频和音频，则需要知道这个节目中视频和音频的标识号PID。PMT表的作用就在于，它提供了每个节目视频、音频（或其他）数据包的PID。
PMT的表结构分析
ANALYZEOF THE STRUCTUREOF PMT
先给出PMT表的段结构：
Syntax （句法结构） No. of bits（所占位数） Identifier(识别符) Note(注释)
program_map_section(){
table_id 8 uimsbf
Section_syntax_indicator 1 bslbf 通常设为“1”
"0" 1 bslbf
Reserved 2 bslbf
Section_length 12 uimsbf 见注释
program_number 16 uimsbf
Reserved 2 bslbf
Version_number 5 uimsbf 见注释
Current_next_indicator 1 bslbf 见注释
Section_number 8 uimsbf 见注释
last_section_number 8 uimsbf 见注释
reserved 3 bslbf
PCR_PID 13 uimsbf 见注释
reserved 4 bslbf
program_info_length 12 uimsbf 头两位为"00"
for(i=0;i<N;i++){
descriptor()
}
for(i=0;i<N1;i++){
stream_type 8 uimsbf 见注释
reserved 3 bslbf
elementary_PID 13 uimsbf 见注释
reserved 4 bslbf
ES_info_length 12 uimsbf 头两位为"00"
for(j=0;j<N2;j++){
descriptor();
}
}
CRC_32 32 rpchof 见注释
}
这里着重介绍两个字段：
elementary_PID：标识了该节目（program_number）携带的基本流的识别号PID
stream_type：流类型，指出了PID为elementary_PID的基本流的类型
附：流类型取值说明
| 取值 |
描述 |
| 0x00 |
国际标准保留 |
| 0x01 |
视频 |
| 0x02 |
视频或受限参数视频流 |
| 0x03 |
音频 |
| 0x04 |
音频 |
| 0x05 |
private_sections |
| 0x06 |
包含专用数据的PES分组 |
| 0x07 |
ISO/IEC 13533 MHEG |
| 0x08 |
|
| 0x09 |
ITU-T Rec.H.222.1 |
| 0x0A~0x0D |
GB/T类型 |
| 0x0E |
GB/T辅助 |
| 0x0F~0x7F |
GB/T保留 |
| 0x80~0xFF |
用户专用 |
PMT的实例分析
ANALYZEOF REAL EXAMPLE OF PMT
下面给出了码流分析仪分析一段TS流的PMT表：
首先，注意到这张PMT表的progam_number=0xc9，就是我们在上面解析PAT表得到的。
从上面可以知道，节目号为0xc9（即201）的节目有两个单元流：
| 流名称 |
标识号 |
类型 |
说明 |
| MPEG2视频 |
ES PID=0x21 |
stream_type=0x02 |
ES PID即为elementary_PID |
| MPEG1音频 |
ES PID=0x28 |
stream_type=0x03 |
ES PID即为elementary_PID |
elementary_PID和stream_type的意义在于，告知接收机基本流的类型和识别PID。要想获取这个节目的视频，只需要对PID为0x21的数据包进行过滤，并交由视频处理模块处理。下图所示（除了节目名称，还需要SDT表信息）即为PAT和PMT共同获取的信息。
CAT解析
PARSINGOF CAT
"CAT描述了节目的加密方式"
条件接收表CAT描述了节目的加密方式，它包含了节目的EMM注1识别PID。它给出了一个或多个CA系统、EMM流以及与CA相关的特定参数之间的关系。
注1：EMM（Entitlement Management Message），即授权管理信息。描述了用户可看的节目或时间段、用户的付费等。
CA描述符既用于规定像EMM这样的系统范围条件接收管理信息，也用于规定像ECM这样的基本流特定信息。
- 如果一个基本流（Elementary Stream）是加扰的，那么包含该基本流的节目信息PMT中需要一个CA描述符
- 如果一个TS流中有任何一个系统范围的条件接收管理信息，则条件接收表中应有CA描述符。
下图给出的PMT表即是基本流加扰的情况，因此PMT表需要有CA描述符：
CAT的表结构分析
ANALYZEOF THE STRUCTUREOF CAT
条件存取段
Syntax（句法结构） No. ofbits（所占位数） Identifier(识别符) Note(注释)
conditional_access_section(){
table_id 8 uimsbf
Section_syntax_indicator 1 bslbf 通常设为“1”
"0" 1 bslbf
Reserved 2 bslbf
Section_length 12 uimsbf 见注释
reserved 18 bslbf
Version_number 5 uimsbf 见注释
Current_next_indicator 1 bslbf 见注释
Section_number 8 uimsbf 见注释
last_section_number 8 uimsbf 见注释
for(i=0;i<N;i++){
descriptor()
}
CRC_32 32 rpchof 见注释
}
条件存取段主要作用是指示本TS流中存在加扰节目，并且在描述符循环中必须插入CA描述符来作进一步指引。下面给出的是条件接收的描述符
条件接收描述符
Syntax（句法结构） No. of bits（所占位数）Identifier(识别符)
CA_identifier_descriptor(){
descriptor_tag 8 uimsbf
descriptor_length 8 uimsbf
CA_system_ID 16 uimsbf
reserved 3 bslbf
CA_PID 13 uimsbf
for(i=0;i<N;i++){
private_data_byte 8
}}
CA_system_ID（CA系统ID）：指出用于相关ECM及（或）EMM流的CA系统类型。
CA_PID（CA PID）：指出包含用于相关CA_system_ID所规定的CA系统的ECM或EMM信息传输流分组的PID（即在TS流中过滤出相应PID的分组）。
下面给出的TS流中并没有CAT：
但在PMT表中有CA描述符：
PSI小结
SUMMARYOF PSI
上图给出了在一个TS流中PSI各表之间的联系。首先从PAT表出发，获取当前有哪些节目号（program_map_PID），再根据这些节目号找出program_number相同的PMT；获取到PMT后，即可根据elementary_PID和stream_type来确定要过滤哪些含有基本流的TS包，以及这些包里面是什么类型的数据。这样，机顶盒就可以过滤出相应的节目（视频和音频数据）来收看了。
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