碼流鎖定PAT、PMT的重要性探究

倪峰

【摘要】隨著廣播電視的發(fā)展，國內(nèi)很多省市已經(jīng)完成了從模擬電視到數(shù)字電視的轉(zhuǎn)變，信號大多以光纖為媒介的方式進(jìn)行傳輸。數(shù)字電視中會有很多PAT、PMT等各種表，對節(jié)目的傳輸和接收起到關(guān)鍵的作用，在廣電前端，對碼流的規(guī)范，碼流中表值、PID及其中數(shù)據(jù)以及所傳送節(jié)目視頻PID、音頻PID等值的固定對用戶的接收和觀看尤其重要。本文以常州白金漢爵酒店數(shù)字電視建造工程運行過程中遇到的這方面問題進(jìn)行分析和探討廣電前端碼流鎖定PAT、PMT的重要性。

【關(guān)鍵詞】視頻PID;音頻PID;PAT;PMT;碼流規(guī)范;數(shù)字電視建造

中圖分類號：TN929 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.09..009

1. 酒店電視系統(tǒng)介紹

酒店數(shù)字電視建造工程分為有線數(shù)字電視、衛(wèi)星數(shù)字電視和自辦節(jié)目三部分組成。

酒店有獨立的電視機房，機房安裝有光收機接入常州廣電有線電視信號，之后通過接收板卡配以解密卡將廣電加密信號解碼后通過ASI的方式傳送至調(diào)制器重新調(diào)制輸出如圖1所示。衛(wèi)星節(jié)目通過九州接收機配以中視的衛(wèi)星解密卡解碼后輸出HDMI信號至編碼器編碼后通過ASI的方式傳送至調(diào)制器。酒店自辦節(jié)目存儲在U盤中，使用播放器加U盤的方式播放，輸出HDMI信號至編碼器編碼后通過ASI的方式傳送至調(diào)制器。最后在調(diào)制器里整合復(fù)用后重新調(diào)制輸出，并在電視機房通過放大器將重新調(diào)制好的信號放大后送至終端客房供客戶收看。

2. 問題分析

酒店數(shù)字電視項目建成運行一段時間后，終端電視機收看節(jié)目出現(xiàn)如下問題：有視頻無音頻、有音頻無視頻、無視頻無音頻。因為每做一個新項目工程師多會做一張節(jié)目配置表并予以保存（包括節(jié)目名、節(jié)目的輸入頻點、輸出的組播地址、節(jié)目的service ID、視頻PID、音頻PID、PMT PID、輸出頻點等等）如圖2所示

將有問題的節(jié)目通過錄制碼流分析后分析并以配置表為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)前后視頻PID，音頻PID等有變化，于是通過在解碼器的復(fù)用功能和調(diào)制器的復(fù)用功能里將問題節(jié)目的音視頻PID重新編輯更改為上一次的音視頻PID得以解決問題。但是這種方式會顯得很被動，并不能徹底根治問題，因為每一次的變化多需要人力手動會更改設(shè)備的配置，會大大影響客戶的收看感受和人力的浪費，所以需要從源頭分析來徹底解決。

通過實際使用分析發(fā)現(xiàn)酒店電視機當(dāng)每一次節(jié)目搜索并保存后會記憶下每個節(jié)目的視頻PID、音頻PID，每當(dāng)節(jié)目的視頻PID、音頻PID有變化時，電視機將無法讀取到視頻和音頻導(dǎo)致電視無法收看。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，市場上幾乎所有品牌的電視機多是以此種模式搜索和保存節(jié)目。經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)大部分機頂盒卻不受節(jié)目視頻PID、音頻PID變化的困擾，在播放過程中，當(dāng)節(jié)目的視頻PID、音頻PID有變化時，機頂盒會自動自適應(yīng)正常播放，或重啟機頂盒后正常播放，或切換節(jié)目后再切回后正常播放，而電視機并不能。于是從電視機著手是一個點，通過更改電視機搜索和保存觀看模式一致于機頂盒模式。由于機房的電視前端系統(tǒng)設(shè)備主要由解碼器和調(diào)制器組成，當(dāng)廣電信號碼流有變化時，解碼器中IP輸

出節(jié)目產(chǎn)生變化，之后變化的節(jié)目送至調(diào)制器輸出，原理上通過更改電視機對視頻PID和音頻PID的記憶能解決問題。當(dāng)然最佳的解決方案還是在解碼器端可以自適應(yīng)接收變化的碼流并輸出，之后調(diào)制器接也可以自適應(yīng)接收變化的碼流，最后通過在調(diào)制輸出時鎖定輸出節(jié)目的視頻PID、音頻PID、PMT PID等為變化前節(jié)目的數(shù)據(jù)。

在處理問題過程中（已手動更改音視頻PID），發(fā)現(xiàn)又出現(xiàn)了同樣的收視問題：有視頻無音頻、有音頻無視頻、無視頻無音頻。于是重新錄制了有問題節(jié)目的碼流與之前的進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)碼流的PAT有變化，節(jié)目列表變了。碼流中所攜帶PAT是解碼器接收的入口，可見PAT對解碼器的關(guān)鍵性，由于出問題的原因是PAT的變化，而PAT的變化就代表著整個碼流的變化，所以導(dǎo)致解碼器和調(diào)制器的動態(tài)PMT的邏輯沒有觸發(fā)（市場上幾乎所有解碼設(shè)備多默認(rèn)前端廣電輸入信號PAT不會有變化，僅僅最多會考慮到對PMT有變化時作自適應(yīng)的一個處理）。

通過錄制頻繁出問題節(jié)目的碼流后分析總結(jié)，找到核心因素：PAT、PMT的變化。

3. PAT、PMT探究

我們知道，數(shù)字電視信號傳送的的是一段段的碼流，我們稱之為TS（Transport Stream，傳輸流），每個TS流都可能攜帶一些信息，如Video、Audio以及PAT、CAT、PMT、NIT等表信息，本文只以PAT、PTM表作詳細(xì)介紹。

3.1. PAT

PAT（Program Association Table）即節(jié)目關(guān)聯(lián)表如圖3.，PAT表的PID固定的為0x0000，他描述了當(dāng)前TS流中包含了哪些PID;只有根據(jù)包含的PID，用戶才可以以此作為憑據(jù)找出其他表（如PMT表），所以PAT表是解碼器（如機頂盒、解碼板卡等前端設(shè)備）接收的入口點，是設(shè)備獲取數(shù)據(jù)的開始;要保證一個TS流能被正常接收，則至少要有一個完整有效的PAT，PAT表具體的攜帶有以下信息：

TS流ID---transport_stream_id，該ID標(biāo)志唯一的流ID。

節(jié)目頻道號--program_number，該號碼標(biāo)志TS流中的一個頻道，該頻道可以包含很多的節(jié)目（即可以包含多個Video PID和Audio PID）。

PMT的PID---program_map_PID，表示本頻道使用的哪個PID作為PMT的PID，因為可以有很多的頻道，因此DVB規(guī)定PMT的PID可以由用戶自己定義。

3.2. PMT

PMT（Program Map Table）即節(jié)目影射表，它給出了節(jié)目號與組成這個節(jié)目元素之間的映射;即理解為，PMT是連接節(jié)目號與節(jié)目元素的橋梁。我們知道，一個電視節(jié)目至少包含了視頻和音頻數(shù)據(jù)，而每一個節(jié)目的視音頻數(shù)據(jù)都是以包的形式在TS流中傳輸?shù)?所以說，一個TS流包含了多個節(jié)目的視頻和音頻數(shù)據(jù)包，如果一個TS流中含有多個頻道，那么就會包含多個PID不同的PMT表。PMT表中包含的數(shù)據(jù)如圖4

當(dāng)前頻道中包含的所有Video數(shù)據(jù)的PID。

當(dāng)前頻道中包含的所有Audio數(shù)據(jù)的PID。

和當(dāng)前頻道關(guān)聯(lián)在一起的其他數(shù)據(jù)的PID（如數(shù)字廣播，數(shù)據(jù)通訊等使用的PID）。

解碼器鎖定了輸入的射頻信號頻點后，首先從TS流中的PAT表出發(fā)，獲取當(dāng)前有哪些節(jié)目號（program_map_PID），再根據(jù)這些節(jié)目號找出program_number相同的PMT;獲取到PMT后，即可根據(jù)elementary_PID和stream_type來確定要過濾哪些含有基本流的TS包，以及這些包里面是什么類型的數(shù)據(jù)。這樣，解碼器就可以過濾出相應(yīng)的節(jié)目（視頻和音頻數(shù)據(jù)），再通過解密卡解擾，輸出所需要的TS-IP流或TS-ASI流等。

4. 問題解決

通過對PAT、PMT的分析研究并結(jié)合錄制的酒店的變化前后的碼流分析如圖5

對PAT表中數(shù)值的對比發(fā)現(xiàn)輸入碼流中的PMT PID發(fā)生了變化，再通過PMT表中數(shù)值的對比發(fā)現(xiàn)輸入碼流中節(jié)目的視頻PID、音頻PID也多前后發(fā)生了變化。于是團(tuán)隊重新編寫了解碼器和調(diào)制器軟件對設(shè)備進(jìn)行升級，在解碼器和調(diào)制器中均增加了PMT自適應(yīng)的變化（由于主要是PMT的PID變化，而視頻PID和音頻PID是包括在PMT表中的，所以只要作輸入PMT的自適應(yīng)使當(dāng)輸入信號PMT變化時解碼器和調(diào)制器設(shè)備均能自動識別并觸發(fā)）。而對于終端電視機記憶視頻PID、音頻PID的情況，則在調(diào)制器中增加鎖定視頻PID、音頻PID的功能選項。問題暫時得以結(jié)決。同理的，針對輸入信號PAT變化的問題，通過更改解碼器和調(diào)制器自適應(yīng)碼流的邏輯，使設(shè)備能自適應(yīng)，最終徹底解決了前端碼流變化后，終端電視機無法正常收看節(jié)目的問題。

5. 結(jié)論

通過酒店實際問題案例分析解決的過程可以發(fā)現(xiàn)碼流中PAT、PMT對解碼器和調(diào)制器以及終端客戶的收看的影響是巨大的（其他省市項目并未出現(xiàn)過此問題，以上海東方有線為例，前端信號不管設(shè)備變更或其他原因始終會鎖定碼流PAT、PMT，不會影響終端設(shè)備的使用）?？v然當(dāng)前端廣電信號碼流PAT、PMT有變化時可以通過對前后變化碼流的分析，找到變化的數(shù)據(jù)后對后端解碼和調(diào)制設(shè)備的軟件重新編輯升級來進(jìn)行適應(yīng)，但是廣電在總機房就應(yīng)該鎖定碼流的PAT、PMT，通過后端解碼器和調(diào)制器來適應(yīng)是不合適的（以廣電標(biāo)準(zhǔn)）。

參考文獻(xiàn)：

[1].陳繼建，PSI/SI深入學(xué)習(xí)2——PSI信息解析（PAT，PMT，CAT），2018.