1 Fundamentos y Mediciones en MPEG2 Oscar G. Silva Ingeniero de Aplicaciones de Video Tektronix México Tel. +52 (55) 5666.63.33 x 103 Fax +52 (55) 5666.63.36 Cel. +52 (55) 5435.38.15
1
Fundamentos y Mediciones en MPEG2
Oscar G. SilvaIngeniero de Aplicaciones de Video
Tektronix MéxicoTel. +52 (55) 5666.63.33 x 103
Fax +52 (55) 5666.63.36Cel. +52 (55) 5435.38.15
2
Temario
4Porqué comprimir el Video?4Arquitectura del sistema DTV4Compresión MPEG24Muestreo 4:2:2 y 4:2:04Compresión Intra-Frame4Compresión Inter-Frame4Discrete Cosine Transform (DCT)4Limites & Cuantificación4Codificación
4Sistema MPEG (de Access Units a Transport Stream)4TR101 290
3
Compresión
+ =6 MHz
Video Analógico
Audio Analógico
PERO…
4
Compresión
SDI a 270 Mbps
83.5 MHz
≈
6 MHz
MPEG19.34 Mbps
5
Porqué comprimir el video?
4La transmisión del video sin compresión SDI a 270 Mbits/s no es algo viable fuera de los estudios0Más ancho de banda cuesta mas dinero
4 Demasiada memoria en equipo de almacenamientoes requerida para el video SDI sin compresión078 Gbytes/hora
6
El Estándar ATSC
4 19.39 Mb/s en un canal de 6 MHz4 2 formatos de HD: 1920x1080I y 1280x720 P4 Varios formatos de SDTV, incluyendo 6014 Canal de Audio en Dolby AC-3 5.14 Los receptores deben funcionar con todos los formatos4 Estándares para Datos Auxiliares no definidos totalmente
4 see www.atsc.org
7
Calidad de Servicio (VQoS)
44 Los Los proveedoresproveedores del del servicioservicio de Video de Video ComprimidoComprimidoquierenquieren00TransmisiónTransmisión queque sea sea redituableredituable (no (no tiempostiempos muertosmuertos))00UsoUso efectivoefectivo de de AnchoAncho de Banda de Banda parapara entregarentregar másmás
serviciosservicios con la con la calidadcalidad esperadaesperada o o aúnaún mejormejor calidadcalidad
QualityQuality ServicesServices
8
Arquitectura del sistema de DTV
Production and Display
Transmission
Multiple Picture Formatsand Frame Rates
Video Compression
Data Transport
Variable Length Codes
Video Packet Video PacketAudio Packet Data Packet
Data Headers Motion vectors DCT CoefficientsMPEG-2
Packets withheader/descriptors
19.39 Mbs @ 6MHz8VSB6 MHz
9
Factores que afectan la Calidad del Video
4Calidad del Video Fuente0Amplitud, nivel de dc, ancho de banda, ringing, jitter0Ruido, Artifacts de decodificación de
composite/component0Prefiltraje para eliminar los problemas anteriores
4Naturaleza del video fuente0Complejidad espacial y temporal de la imágen
4Parámetros de Codificación Utilizados0Profile/nivel, campo/cuadro, bit rate, GOP
4Algoritmo de Codificación0Velocidad requerida, hardware vs. software0Diseño del Algoritmo
10
CompresiónCompresión MPEGMPEG
11
Compresión MPEG2
• 1) 10 Bit a 8 Bit & 4:2:2 a 4:2:0• 2) Intra-Frame (Dentro del mismo cuadro)• 3) Inter-Frame (Cuadro a Cuadro)• 4) Discrete Cosine Transform (DCT)• 5) Limites & Cuantificación• 6) Codificación
4MPEG - Moving Picture Experts Group
4Proceso de 6 pasos
12
Muestreo 4:2:2 y 4:2:0
4:2:2 4:2:0
13
CompresionIntra-Frame
4El Video contiene redundancia significante4Intra-Frame analiza dentro de un mismo frame Areas planas de imágen, Sin cambios, e.g. Cielo azúl, Sólo necesitamos guardar un Valor de referencia y el resto De la imagen puede ser Derivada de la referencia.
14
CompresionIntra-Frame
11001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000,1001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000,11001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000,1001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000,1001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000,11001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000,1001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000,1001010,10001011,10100100,01111010,10101010,00101010,10011010,00101000.
60 * 88 = 5280 bloques de 8 * 8 pixeles
704 pixeles
1er. bloque
2do. bloque
11001010,10001011.
Si 1er. Bloque es exactamente igual
483
l i n e a s
al 1er. Bloque, entonces:
15
CompresionIntra-Frame
704 pixeles
bloque n 11001010,10001011.
483
l i n e a s
Si el bloque “n” no es exactamenteigual al 1er. Bloque, entonces:
• Dependera del tamaño de la compresion y de la calidad requerida si este bloque se codifica individualmente o se toma como si fuera igual al 1er. bloque
16
Redundancias Temporales
4Redundancias Frame to Frame
4Nuevas localidades mismosdatos
4Nuevos datos descubiertos
17
Compresión Inter-Frame
4Analisis de cuadros con respecto al anterior4Solo se requiere almacenar las diferencias entre cuadros
18
Estimación de Movimiento
Frame N Frame N + 1
Macro Block 16x16 Pixels
Search Range
Motion Vector
19
Vectores de Movimiento
4Macrobloques0La figura muestra los
vectores de movimiento paralos macrobloques que se mueven sobre el background estático
20
Predicción de Movimiento
Cuadro I Cuadro B Cuadro PCuadro completamente
codificadoPelota codificada con un
vector de movimiento desdeel cuadro I
Solo se codifica el movimientode la pelota bi-direccionalmente desde I & P
Y revela la rodilla del cuadro P
Redundancia Temporal
21
Motion Vectors
MotionVectors
PredictedPresentFrame
Video in
Rate Control
Quantizing Data
Group of Pictures Control
MotionEstimation
MotionCompensation
Fixed Store
Subtract/Pass DCT Q RLC VLC MUX
Buffer
Q-1
DCT-1
SUM
Cuadro I
22
Motion Vectors
MotionVectors
PredictedPresentFrame
Video in
Rate Control
Quantizing Data
Group of Pictures Control
MotionEstimation
MotionCompensation
Fixed Store
Subtract/Pass DCT Q RLC VLC MUX
Buffer
Q-1
DCT-1
SUM
Cuadro P
23
I Frame
B FrameB FrameI Frame P Frame
P Frame
Forward MotionVector
Reverse MotionVector
Cuadro B
24
Encoder
1- I 2 - B 3 - B 4 - P
Reordenamiento MPEG
1- I 2 - B4 - P 3 - B
25
Rec 601Video Frames
ElementaryStream
Reordenamiento MPEG
0 3 1 2 6 4 5 0 3 1 2
I B B P B B P I B B P
I P B B P B B I B BP
26
Temporal Compression – I/P/B Frames4 I Frame – Intra (Anchor) Frame0No Motion Vectors
4 P Frame – Predicted Frame0Forward Motion Vectors
4 B Frame – Bi-direction Frame0Forward and Reverse Motion
Vectors
B Frame P Frame
27
Temporal Compression – I/P/B Frames4ES Analyzer Display0Click on “Show Frame Size” icon next to Zoom icon
28
15/3 Frame Sequence
IB
BP
BB
PB
BP
BB
PB
BI
29
El Elementary Stream de Video
Imágen (830Kbytes) Imágen (830Kbytes) Imágen (830Kbytes) Imágen (830Kbytes)
Stream de Video Digital sin compresión a 270 Mbps (ITU-R 601)
Cuadro “I”comprimido100 kbytes
Cuadro “B”comprimido+12 kbytes
Cuadro “B”comprimido12 kbytes
Cuadro “P”comprimido33 kbytes
(Tamaños aproximados – depende de la complejidad del cuadro )
MPEG-2 Compresión a 5Mbits/sPresentation Unit
AccessUnit
830KB/100KB=8.3 830KB/12KB=69.1 830KB/33KB=25.1
30
Función DCT
4Transformada del Coseno Discreto4Bloques de 8 X 8 pixeles que son convertidos del
dominio espacial al dominio de la frecuencia. 4Los bloques transformados son representados
numericamente como coeficientes DCT 8 X 84Los coeficientes DCT son más fáciles de reducir
en bit rate con estas técnicas4El proceso de transformación no reduce la
cantidad de información.
31
MPEG2 Compresión Espacial
4Cuál de los bloquesa la derecha, se parece más al patrónde 8x8 pixelesmostrado abajo?
32
MPEG2 Compresión Espacial
4En este caso, sólo el primer bloque y ningúnotro.
33
MPEG2 Compresión Espacial
64 Pixel Values(512 bits)
Now just 1 DCT Coefficient (DC_Avg)
(8 bits)
2A5 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
4Asignar valores al patrón de DCT igual al grupo de 8X8 pixeles.
4Todos los demás patrones serániguales a 0.
88
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
34
MPEG2 Compresión Espacial
64 Pixel Values(512 bits)
125 105 85 75 55 35 15 5
125 105 85 75 55 35 15 5
125 105 85 75 55 35 15 5
125 105 85 75 55 35 15 5
125 105 85 75 55 35 15 5
125 105 85 75 55 35 15 5
125 105 85 75 55 35 15 5
125 105 85 75 55 35 15 5
Now just 2 DCT coefficients.
(16 bits)
62.5 100 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
4El primer valor DCT igual al nivelpromedio de la luminancia del grupode 8X8 pixeles.
4Valor del Segundo patrón 100.4Todos los demás 0.
35
MPEG2 Compresión Espacial
64 Pixel Values(512 bits)
5 15 35 55 75 85 105 125
5 15 35 55 75 85 105 125
5 15 35 55 75 85 105 125
5 15 35 55 75 85 105 125
5 15 35 55 75 85 105 125
5 15 35 55 75 85 105 125
5 15 35 55 75 85 105 125
5 15 35 55 75 85 105 125
Now just 2 DCT coefficients.
(16 bits)
62.5 -100 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
4 1er. Valor DCT igual al promedio de la luminancia del grupo de 8X8 pixeles.
4 2do. Valor -100 porque los pixeles esel inverso del 2do. patrón.
4Otros patrones igual a 0.
36
MPEG2 Compresión Espacial
64 Pixel Values(512 bits)
Now just 1 DCT coefficient.
(8bits)
25 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
4Utilizando nuestro primer ejemplo, Qué hacemos con todos los ‘0’s?
88
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5 2A5
37
Zigzag o Clásico(por cuadro)
Secuencia de Procesamiento
25 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
25, EOB (End of Block)
38
MPEG2 Compresión Espacial
4Cuáles valores DCT describen mejor a este grupo de pixeles?
39
7842 199 448 362 342 112 31 22
198 151 181 264 59 37 14 3
142 291 218 87 27 88 27 12
111 133 159 119 58 65 36 2
49 85 217 50 8 3 14 12
58 120 60 40 41 11 2 1
30 121 61 22 30 1 0 1
22 28 2 33 24 51 44 81
8 16 19 22 26 27 29 34
16 16 22 24 27 29 34 37
19 22 26 27 29 34 34 38
22 22 26 27 29 34 37 40
22 26 27 29 32 35 40 48
26 27 29 32 35 40 48 58
26 27 29 34 38 48 56 69
27 29 35 38 46 56 69 83
980 12 23 16 13 4 1 0
12 9 8 11 2 1 0 0
7 13 8 3 0 2 0 1
5 6 6 4 2 1 0 0
2 3 8 1 0 0 0 0
2 4 2 1 1 0 0 0
1 4 2 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 0 0
Code Linear Non-LinearQuant Scale Quant Scale
1 2 1
8 16 8
16 32 24
20 40 40
24 48 56
28 56 88
31 62 112
Input DCT Coefficients(a more complex block)
Quant Scale ValuesNot all code values are shown
One value used for complete 8x8 block
Output DCT CoefficientsValue for display only
not actual results
Quant Matrix ValuesValue used correspondsto the coefficient location
Divide byQuantMatrix
Divide byQuantScale
40
Cuantización
4Divide cada coeficiente DCT entre un valor dependiente de la frecuencia y trunca el resultado en un número entero4Muchos de los números resultantes son “0” o
valores menores (e.g., 1, 2, 3, … 12, 13, .)4Los coeficientes de cuantización pueden ser
adaptados para complementar las limitaciones del sistema visual humano4La cuantización causa que la información sea
irreversiblemente perdida. Los pixeles reconstruidosson usualmente diferentes en valor del original
41
Entropy Coding
4La codificación Run length utiliza un código especial para valores repetitivos (e.g., 13 “0s”, 5 “1s”, 4 “2s”) 4La codificación Variable length utiliza palabras de
código cortas para los símbolos más probables (comoel código Morse)
SymbolABCDEF
SymbolABCDEF
Probability0.5
0.250.1250.0625
0.031250.03125
Probability0.5
0.250.1250.0625
0.031250.03125
Code Word010
11011101111011111
Code Word010
11011101111011111
42
Tothe Decoder
4Codificación Run length – Código especial paravalores repetidos (e.g., 13 “2s”, 5 “1s”, 4 “6s”, etc.)
4Compresión sin pérdida de información
Entropy EncodingRun Length
Variable Length
Run Length
83
Encoder Input DCT Coefficients(a more complex block) Encoder Output DCT Coefficients
Value for display onlynot actual results
Encoder Quant Matrix ValuesValue used correspondsto the coefficient location
Divide byQuantMatrix
Run Length
Variable Length
31, 42, 31, 56, 56, 31 31, 42, 31, A2, 31
43
Tothe DecoderEntropy Encoding
Run LengthVariable Length
Variable Length
83
Encoder Input DCT Coefficients(a more complex block) Encoder Output DCT Coefficients
Value for display onlynot actual results
Encoder Quant Matrix ValuesValue used correspondsto the coefficient location
Divide byQuantMatrix
Run Length
Variable Length
31, 42, 31, 56, 56, 31 C, 42, C, A2, C 31, 42, 31, A2, 31
SymbolABCDEF
Probability0.50.250.1250.06250.031250.03125
Code Word01011011101111011111
4Codificación Variable Length utilizando palabrascortas para símbolos con mayor probabilidad.
4Compresión sin pérdida de información
44
Convert 4:2:2 to
8-bit 4:2:0DCT Quantize Entropy
Coding BufferFull
Bitrate10-bitData
DatosComprimidos
Control de Bit Rate
Pérdida de InfoReducción de Datos
No hay pérdidaNo Reducción de datos
Reducción de Datos(Pérdida de info)
Reducción de Datos(no hay pérdidas)
CuantificaciónReduce el número de bits para cada coeficiente.
Da preferencia a ciertos coeficientes.La reducción puede variar para cada coeficiente.
Codificación Variable LengthUsa palabras cortas para
Los valores mas frecuentes(como el código Morse)
Codificación Run LengthEnvía un código de
Palabra única en vez de Cadenas de ceros
Entropy Coding
Datos Cuantificados
Proceso MPEG
Stuffing
45
Blocking
46
Blurring
47
SistemaSistema MPEGMPEG
48
Cadena de Transmisión DTV
Encoder
Encoder
Video
Audio
MULTIPLEXER
TransportStream
PES
PES
ES=Elementary StreamcontienenAU=AccessUnits I,B,P
ES
MPEG Compression Layer MPEG Systems Layer+ DVB/ATSC/ARIB
Programme Specific Information(PSI) oService Information (SI) o (PSIP)o (ARIB SI)
13818-2 A/53 ATSC13818-3 A/52 ac313818-4
BasicStandards
13818-1 ETS 300-468 A65 PSIP13818-4 ETR 290
ETR154 A54
MODULATOR
DVBATSCISDB
QPSK OFDMQAM HM8VSB
Presentation Units
Data
ES
Timing DTS/PTS
System Time Clock
(STC)Data
PES
PESECM/EMM
Packetiser
Packetiser
Packetiser
Packetiser
Data
49
Proceso de Compresión
4 El Encoder genera Access Units0Un Access Unit de Video es un Cuadro (I,
B o P)
4 Una secuencia de Access Units0Elementary Stream (ES)
4 Se dividen en paquetes0Packetised Elementary Stream (PES)0Ya sea solo video o solo audio
4 El encabezado de PES contieneinformación de Timing0Presentation Time Stamp (PTS)
4Cuando desplegar el contenido de lospaquetes
0Decoder Time Stamp (DTS)4Cuando decodificar el contenido
Video encoder
Audio encoder
PES
PES
50
Elementary Stream
Picture Payload = I
SequenceStart
GOPStart
PictureStart
Start Code
Header Info
Picture payload
Sequence end Code
HeaderSeq. Header
Access Unit
B
Next GOP
51
Packetised Elementary Streams (PES)
4Sólo puede contener información de Audio Video o Datos en Access Units - no contiene programme guide information
4Variable en tamaño. Máximo 64Kbytes.4El Header puede contener información de Timing:0Decoder Time Stamp (DTS)4p.e. Cuando decodificar un Access Unit de Video
0Presentation Time Stamp (PTS)4p.e. Cuando presentar al espectador un Access Unit de
Audio o Video
52
De ES a PES
Access unit Start Code
Access unit Header
Access Unit payload
PES header
PES header Elementary stream is just a streamof access units
They are cut up, and headers added,every header has at leaststream ID and maybe a lot more
At this point, basic timing information is added to the stream in the PES header,PTS & DTS - the timestamps.
53
MPEG-2 Transport Stream
Video encoder
Audio encoder
MUXPES
PES
Transport Stream
PSI (PAT / PMT tables), SI or PSIP information
System Timing Clock
1. Genera streams de PES de audio, video, datos…
2. Asignaidentificador de paquetes (PID) a cada PES
3. Divide el contenido de los PES en paquetes de tamaño fijo
5. Agrega el Service Information (SI para DVB) o Program and System Information Protocol (PSIP para ATSC)
4. Program Association Table (PAT) enlista los PIDsasociados con una Program Map Table (PMT) que a su vezenlista los PIDs asociados con un programa específico
4. Agrega Program Specific Information (PSI)
6. Agrega la información de timing al sistema para asegurar la sincronía del audio y del video
7. Salida combinadadel stream de datosa un Bit Rate Constante
54
Entonces… Qué es un Transport Stream ?4Un Transport Stream (TS) provee el mecanismo para
transmitir:0Multiple Video PES0Multiple Audio PES0Información de horarios0Closed Caption/Subtíulos0Datos Privados0etc.
Datos multiplexados en un sólo stream de datos…
55
De PES a TS
PES STREAM
PES STREAM
PES STREAM
PES STREAM
TS Header
PES Header
188 Bytes
Transport Stream TS
56
Paquete de Transport Stream
4 Byte Header Payload
188 Bytes
4Los paquetes contienen un solo tipo de datos y estanfijos a 188 bytes por paquete
4Paquetes con el mismo identificador (PID) contienendatos relacionados entre sí
4Pueden contener información de timing en un campo opcional adaptado
DATASync Byte
control bits
Packet ID (PID)
Adaptation Field (opt.)
57
Program Clock Reference (PCR)
4 Para qué se utiliza0Sincroniza el encoder de
MPEG2 con el decoder.4 Qué es0Un muestreo de 42 bits del
reloj de tiempo del sistemadel encoder
4 Porqué es importante0Algunos errores se pueden
prevenir para una correctadecodificación o re-multiplexación de losstreams.0Los decoders lo usan para
re-generar el timing de video, color burst etc.
PCR
System Time Clock (STC)
58
Program Clock Model
VideoEncoder
AudioEncoder
PESSyntax
SystemDEMUX
VideoDecoder
AudioDecoder
PESSyntax
System Mux
PCR Clockfrequencygenerator
PCR Clockphase
generator
PCR:encoderstamps
departuretime of packet
PCR:arrivaltime of packet
PCR Clockrecovered
Display
variable delay = e(n) constant trans delay =C variable delay =d(n)
constant total delay = C
19
trans
total
59
Reference Clock Synchronization
Elementary Stream
_ _ _ _
PCR = XPCR = X plus the time of exactly n bitsn bits188 byte packets
PCR
Load
Local PCR
Receiver 27 MHz clock
Video In
TransportStreamDecoder
CompareLowPass
Filter
27 MHzXtalVCO
27 MHzClock
27 MHzClock
TransportStream
FormationVideo
Encoder
20
60
Tipos de paquetes del Transport Stream
El encabezado del paquete incluye un PID único por cadastream
PROGRAM ASSOCIATION TABLE (PAT)
PROGRAM MAP TABLE (PMT)
PAT siempre en PID 0 – enlista losdiferentes PIDs porcada Program Map Table (PMT) • Network info =16• Program 1 = 115• Program 2 = 221
Cada PMT enlista losPIDs asociados con un programa específico• Video = 51• Audio (French) = 64• Subtitles = 101
VIDEO PACKET
AUDIO PACKET
TeletextProgram Guides (EPG)IP PacketsFilesPrivate DataEtc.
OTHER PACKETS
4PIDs pueden tener valores de 0 al 8191
4PIDs 0-31 están reservados para las tablas básicas4MPEG-2 Program Specific Information (PSI)0Program Association Table (PAT) – PID 00Conditional Access Table (CAT) – PID 10Network Information Table (NIT)
61
Tablas de Program Specific Information (PSI)
Programme Association Table (PAT) – PID 0
Programme Map Tables(PMT)
PID115 PID 221
Stream Type PID
1
2
3
Video
Audio
Teletext
51
64
101
PAT Prog1PMT
Prog2PMT
PID No.
Prog1Vid1
Prog2Aud2
Prog1Aud1
Prog2Vid1
Prog2Aud1
Prog1Teletext
0 16 115 221 51 35 64 50 42 101
Packets
NetworkInformation Table
NIT
Net Info PID16Prog1 PID 115Prog2 PID 221
Stream Type PID
1
2
3
Video
Audio
Audio
50
42
35
PID 16
NIT
62
Programme Guide Information
4 PSI - Programme Service Information. Está definido por MPEGy consiste de
PAT, PMT, CAT, NIT, TSDT
4 SI - Service information. Son tablas adicionales definidas porDVB (p.e. SDT, TDT, EIT, etc.)
(dos categorías Mandatorias y opcionales)
4 PSIP – Tablas adicionales definidas por ATSC para terrestre y cable únicamente (MGT, VCT, etc.)
4 ARIB SI- Tablas adicionales definidas por ARIB en Japón parasatélite
63
DVB – SI tablesService Information (SI)4 Network Information Table (NIT)0 Shows the physical organization and characteristics of the network
4 Time and Date Table (TDT)0 Provides current UTC time
4 Service Descriptor Table (SDT)0 Describes the network services and service provider name
4 Event Information Table (EIT)0 Describes the network events with description, start/stop times and
duration. Used to create the EPG4 Bouquet Association Table (BAT)0 Describes the services in a given “bouquet”, group of services that can be
purchased as single product4 Running Status Table (RST)0 Updates the timing status of schedule change events
4 Timing Offset Table (TOT)0 Contains the UTC time and local time offset
4 Stuffing Table (ST)0 Invalidates the remaining table sections, when one section has been
overwritten
*Mandatory*Optional
64
DVB Service Information (SI)4 The SI performs the following functions:0Provides complementary information to the PSI0Provides information for Integrated Receiver Decoders
(IRD) 0Provides the necessary elements for the Electronic
Program Guide (EPG)0Used for automatic tuning to particular services0Provides relevant schedule information
65
DVB Service Information (SI)4DVB SI data as viewed
on the Transport Stream Compliance Analyzer
66
DVB Service Information (SI)
4 NIT - Network Information Table0 Same as in PSI
67
DVB Service Information (SI)
4 SDT - Service Description Table0 Lists all available services
68
DVB Service Information (SI)
4 EIT - Event Information Table0 Lists schedule of services
69
DVB Service Information (SI)
4 TDT - Time Date Table 0 Lists GMT time
70
DVB Service Information (SI)
4 TOT - Time Offset Table, 0 Lists GMT minus local time
zone
71
ATSC – PSIP tables (basic overview)4 Program and System Information Protocol (PSIP)4 Master Guide Table (MGT)0 Actúa como índice para todas las demás tablas, indica los tamaños de las tablas, el
número de su versión y valores de los PID’s4 System Time Table (STT)0 Un único paquete que muestra la hora y la fecha actuales
4 Rating Region Table (RRT)0 Transmite el rating del programa
4 Virtual Channel Table (VCT)0 Enlista todos los canales en el Transport Stream. Incluye el nombre del canal, los
componentes del stream e identificadores de navegación. También lleva consigo el identificador de la fuente de cada programa, el cual es utilizado por el EIT para crearla EPG (Electronic Programm Guide)
4 Event Information Table (EIT)0 Describe los eventos de la red asociados con cada canal enlistado en la VCT.
Provee una descripción, tiempo de inicio y duración. Utilizado para crear la EPG4 Extended Text Table (ETT)0 Lleva consigo mensajes de texto que describen los canales o eventos que proveen
información mas detallada que la EIT. Los mensajes aparecen como informaciónadicional en la EPG
*Mandatory*Optional
72
ATSC Program System Information Protocol (PSIP)4 ATSC PSIP data as viewed on
the transport stream compliance analyzer
73
ATSC Program System Information Protocol (PSIP)4 MGT - Master Guide Table0 List of PIDs to other tables
74
ATSC Program System Information Protocol (PSIP)4 VCT - Virtual Channel Table0 List of program channels
75
ATSC Program System Information Protocol (PSIP)4 EITn - Event Information
Table0 EIT-0 and EIT-1 will be
required0 3 Hours per EIT
4 ETT - Extended Text Table0More information on
services
76
ATSC Program System Information Protocol (PSIP)4 STT - System Time Table0 Tracks current time in 1 second increments
77
ATSC Program System Information Protocol (PSIP)4 RRT - Rating Region Table0 Program rating based on region of broadcast
78
Implementación de DVB en MPEG-2
4 Superset de Transport Streams de MPEG-2
4 Define los parámetros de Codificación del Video0MP@ML para Distribución04:2:2 para Contribución
4 Define los parámetros de Codificación del Audio 0MPEG2 o Dolby AC3
4 Contenido de Timing0PCRs cada 40ms0Velocidades de repetición de Tablas
4 Información de Servicios Extendidos
79
MPEG System
VideoData
Audio Data
VideoEncoder
AudioEncoder
Packetizer
Packetizer
VideoPES
Audio PES
Data
EncoderMUX
ElementaryStream
Not Standarized
TransportStream
PESSyntax
Systemdecoder
Videodecoder
AudioDecoder
ElementaryStreams
MPEG-2 Standards
3
80
Necesidad de Monitorear la DTV
4Asegurar interoperabilidad entre:0Los componentes del sistema de compresión0Feeds de Contribución y el sistema de compresión de los
broadcasters0El Transport Stream de Broadcast y el receptor0Pruebas los datos insertados (PSIP – IP)
4MPEG provee un kit de prueba
81
Porqué monitorear?
4Solo porque es “digital” no significa que no puedaestar mal
4Hay muchas cosas que pueden estar mal, y algúndía lo estará
82
MPEG Measurement Methodologies
4Syntactic - The construction of the stream
4Semantic - The values in the stream
4Timing - Consistency and validity of timing data in the stream
82
83
Transport Stream Syntax
Header Payload188 Bytes
OPCR
48
SpliceCountdown
8
TransportPrivate
Data
AdaptationField
Extension
PCR
48
SyncByte
8
TransportError
Indicator1
StartIndicator
1
TransportPriority
1
PID
13
ScramblingControl
2
AdaptationField
Control2
ContinuityCounter
4
AdaptationField
Minimum 4-byte header
AdaptationField
Length8
DiscontinuityIndicator
1
RandomAccess
Indicator1
Elem StreamPriority
Indicator1
5 Flags
5
OptionalFields
StuffingBytes
Packet Packet Packet Packet Packet Packet Packet Packet
Payload
8
84
TR101 290 Transport Stream
4 TR101 290 define las siguientes prioridades de cumplimiento para asegurar interoperatibilidad
4 1st Priority: 0Prevención de Decodificación0Monitoreo básico requerido
4 2nd Priority0Artifacts de imágen o decodif intermitente0Monitoreo cintínuo recomendado
4 3rd Priority0Otros problemas de encoder o multiplexer0Monitoreo dependiente de la Aplicación
Worse
1. off the air
2. blocking
3. EPG problems
85
TR101 290 1st Priority
No: Indicator
1.1 TS_sync_loss1.2 Sync_byte_error1.3 PAT_error1.4 Continuity_count_error1.5 PMT_error1.6 PID_error
Packet header errors
Program Mapping errors
86
TR101 290 2nd Priority
No: Indicator
2.1 Transport_error2.2 CRC_error2.3 PCR_error2.4 PCR_accuracy_error2.5 PTS_error2.6 CAT_error
Bit errors
Timing errors
87
TR101 290 3rd Priority
No: Indicator
3.1 NIT_error3.2 SI_repetition_error3.3 Buffer_error3.4 Unreferenced_PID3.5 SDT_error3.6 EIT_error3.7 RST_error3.8 TDT_error3.9 Empty_buffer_error3.10 Data_delay_error
Electronic Program
Guide errors
Unlikely to cause picture
errors