MPEG2-TS

**MPEG2-TS 傳輸串流**（MPEG-2 Transport Stream；又稱 MPEG-TS、MTS、TS）是一種標準數位封裝格式，用來傳輸和儲存視訊、音訊與頻道、節目資訊，應用於數位電視廣播系統，如 DVB、ATSC、ISDB:118、IPTV 等。

MPEG2-TS 定義於 MPEG-2 第一部份：系統（即 ISO/IEC 標準 13818-1 或 ITU-T Rec. H.222.0）。

MPEG2-TS 面向的傳輸媒介是地面和衛星等可靠性較低的傳輸媒介，這一點與面向較可靠媒介如 DVD 等的 MPEG PS 不同。:117

## 傳輸協定

1 個 TS（傳輸流）中封裝了多個子 TS。通常子 TS 是封包化基本流（PES, Packetized elementary stream）；封包化基本流中封裝基本流（ES，Elementary Stream），或者非 MPEG 的編碼流，例如 AC-3、DTS 音訊流，MJPEG、JPEG 2000 視訊流、字幕所需要的文字和圖像、用於定義基本流的表、乃至電視台定義的電子節目表（EPG）等。:117

一些相互獨立的流可以被復用在一個 TS 里，例如幾個不同的電視頻道或者同一個電影的多個拍攝角度。

每個傳輸流被分割為大小最大為 188 位元組的 TS 封包（TS Packet），它是多路復用（multiplexing）的基本單位。多個不同的 ES（基本流）的內容會分別被封裝到 TSP 中通過同一個 TS 傳輸。由於封包（封包）尺寸較小，復用對各個 ES 造成的時延也較低，對傳輸誤碼的耐受性也強於那些將一影格畫面封裝到一整個包里的容器格式，如 MPEG PS 和 AVI、MOV/MP4、MKV 等。這對於視訊會議等對即時性要求高的場景特別有意義，因為單個封包損壞不會造成很大的語音延遲。

TS 通常以固定位元速率傳輸。固定位元速率傳輸時，如果上層待傳輸內容不足，會傳送空封包以占位。藍光光碟中使用的 MPEG-2 TS 也使用了固定位元速率。

下表為 MPEG-2 TS 協定的一個實際應用的例子：日本數位無線電視 ISDB-T。表中列舉了 TS、PES、ES 層次上，ISDB-T 這個具體的系統使用的具體標準。:118

## TS 中的主要概念

### TS 封包

TS 封包（TS packet）是 TS 的基本傳輸單位。在 TS 範圍以外並不存在描述一個 TS 的屬性的全域性的描述體。TS 自身的全部資訊僅由其自身描述，TS 僅由一系列的 TS 封包構成。

每個 TS 封包以固定的同步位元組起始，這個同步位元組的值為 0x47，它也是 TS 封包頭的一部分:126。TS 封包的必選頭長度為 4 位元組，其後為可選部分，為載荷或適配域。TS 封包的頭部固定以大端序讀寫。TS 封包長度為 188 位元組。

如同所有的傳輸協定一樣，雖然 TS 封包本身長度為 188 位元組，其底層傳輸機制可以為每個 TS 封包附加一些資訊以便傳輸，例如前向錯誤更正用的校驗部分。DVB 和 ISDB 數位電視格式的前向錯誤更正資訊有 16 個位元組，而 ATSC 格式有 20 個位元組。

### TS 封包格式

TS 封包包括頭部和載荷兩部分。頭部包括固定長度部分和可選部分，可選部分中包括適配域。適配域有可選的擴充部分。:125,126

本節介紹 TS 封包頭部中的固定部分和適配域（不包含適配域擴充部分）。

#### 適配域

### PID

每一種 PSI 表和每個 ES 都對應一個 PID 值，它是將 TS 解復用為 ES 和 PSI 表的依據。常見的實現中，多個 PES 在 TS 中以分時多工方式存在，故而各 ES 的 PID 會輪流出現。

### 節目

節目（Program）這個概念存在於 TS 中。每個節目在 TS 中對應一個節目對映表（PMT），不同的節目的 PMT 具有不同的 PID。PMT 中會指定與這個節目相關的所有 ES 的 PID。

數位電視的一個 TS 中可能包含 3 個或更多的節目。假設每個節目包含 1 個視訊 ES，1 到 2 個音訊 ES，以及一些對應的 PSI、資料服務等，播放電視節目的裝置並不需要解析所有節目的視訊、音訊流，只需要根據 PID，選擇相應的 ES，解析並播放即可，與節目無關的 PID 對應的 TS 封包可以全部丟棄。

包含多個節目的 TS 稱為多節目 TS（MPTS），只包含 1 個節目的 TS 成為單節目 TS（SPTS）。

### PSI

節目專用資訊（PSI，Program Specific Information），描述特定節目相關的屬性。MPEG-2 標準規定了 4 種 PSI：節目關聯表（PAT，Program Association Table）、節目對映表（PMT，Program Map Table）、條件存取表（CAT，Conditional Access Table）以及網路資訊表（NIT，Network Information Table）:107。其中 MPEG-2 標準規定了 PAT 和 PMT 的具體結構。

在基於 MPEG-2 TS 的一些系統，如數位無線電視 DVB:17,18、ATSC、ISDB-T 等擴充了 MPEG2-TS，引入了服務資訊（SI，Service Information）這一概念。SI 是 PSI 的補充，在協定層次上與 PSI 相同:123。

#### PAT

PAT (PAT: Program Association Table) 列出該 TS 內所有節目。其 PID 固定為 0x0000。每個節目由一個 16 位元的欄位 program\_number 指定。每個 program\_number 都有一個對應的 PID，用來指定該節目的 PMT。PAT 中不包含節目資訊時，program\_number 為 0x0000，則應從 NIT（PID 為 0x0010）取得節目資訊。:128,129

#### PMT

PMT (PMT: Program Map Table) 包含特定節目相關的資訊，每一個節目有一個 PMT。雖然 MPEG-2 協定標準允許多個 PMT 使用相同的 PID，常見的系統中，如 ATSC、SCTE 中，不同的 PMT 有各自的 PID。

PMT 包含的資訊有特定節目的 program\_number，以及該節目對應的所有 ES 的 PID。此外還有可選的描述子用來提供整個 MPEG-2 系統的屬性和特定 ES 的屬性。:129

#### CAT

CAT (CAT: Conditional Access Table) 用於節目的加密與解密。CAT 對應 PID 為 0x0001。

#### NIT

NIT (NIT: Network Information Table 網路資訊表) 提供 TS 的相關資訊，如頻率、調變方式。在掃描所有頻道的節目時，關鍵資訊來自各頻道的 TS 中的 NIT。:130

### PCR

節目時鐘參考（PCR，Program Clock Reference）使得解碼後的內容可以正確地同步播放。最多每 100ms，接收方會從 TS 封包的適配域中得到特定節目的 PCR 值，PCR 的 PID 由該節目的 PMT 中的 PCR\_PID 域指定。解碼系統應當基於 PCR 生成高精度的系統校時時鐘（System Timing Clock，STC），用於同步聲音 ES 和視訊 ES 的內容。STC 是 MPEG-2 系統裡校時的基準。例如，表示時間戳（Presentation timestamp，PTS）的值即是以 PCR 值為基準的偏移量。:46,47

PCR 包括一個 33 位元的低精度部分（90kHz）和一個 9 位元的高精度部分（27MHz，取值為 0-299）:134。PCR 容許的最大抖動為 +/-500ns:12。

### 空封包

空封包（null packet）存在於某些使用 MPEG2-TS 的系統中，例如數位無線電視系統 ATSC 和 DVB，用於保證固定位元速率。在從 ES 復用到 TS 的過程中，如果 ES 的資料量不足用盡 TS 的位元速率，則復用器模組會插入空封包。空封包使用保留的 PID 值 0x1FFF。空封包的載荷沒有意義，接收者應當丟棄:8,19,20。

## 數位電視以外的應用

### 數位攝錄影機

MPEG-2 TS 原本的設計用途是數位電視廣播，不過後來用在數位攝錄影機、錄影機、播放機上。用於非廣播類用途時，其 TS 封包格式有所不同：在封包上增加了 4 個位元組長的時間碼（Time Code），使封包長度變為 192 位元組:15。時間碼使得播放系統可以在允許隨機讀取的儲存媒介中快速找到特定時間點的視訊內容。藉助時間碼也可以用來同步多個攝錄影機拍攝的內容。

JVC 在基於硬碟儲存的數位攝錄影機產品中將這種流稱為 TOD。

### 藍光

以前述格式構成的流被藍光光碟聯盟稱為「BDAV MPEG-2 transport stream」（字面意思為 BDAV 版本的 MPEG2-TS），其副檔名為.m2ts:15，俗稱 M2TS 流。藍光的影碟以 BDAV（Blu-ray Disc Movie）格式的 BDMV 容器儲存音訊、視訊以及其他內容，用於 BD-R 和 BD-RE 等格式的錄製中。由於藍光的 M2TS 和標準的 MPEG TS 格式基本相同，其裝置能夠以非常小的延遲轉錄數位電視內容。由於 MPEG-2 TS 原本就是面向即時播放的格式，使得藍光的內容可以簡單地從流中截取任意一段，降低了視訊剪輯的處理成本。此外，這種流格式也使得儲存媒介的物理損壞對內容的影響降到最小:22。

## 關聯條目

* MPEG 媒體傳輸（MPEG media transport, MMT）
  * MPEG PS
* 節目專用資訊（PSI）
* 封包化基本流（PES）
* 即時傳輸協定（RTP）
* 單向輕量封裝（Unidirectional Lightweight Encapsulation，ULE）

## 注釋

## 參考來源

## 外部連結

* ITU-T H.222.0 | ISO/IEC 13818-1 系統標準文件 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
  * 上述文件的最近免費公開版本（2015 年 1 月） （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* 解釋 TS 封包、PES、幾種 PSI 結構的資料
* MPEG-4 系統 FAQ （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）