1.3.3 El contenedor

MPEG-2

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Versión 2015/1

Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions

Universitat Politècnica de Catalunya

Xavi Giró, GDSA: “1.5.2 El contenidor MPEG-2” - Tardor 2014 @ EET, UPC, Terrassa

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1. Introducción ←

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2. Sistema MPEG-2

Temario

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Xavi Giró, GDSA: “1.5.2 El contenidor MPEG-2” - Tardor 2014 @ EET, UPC, Terrassa

2

Introducción: Sistema TV digital

video

audio

Vi

Au

data



Progr. 1

​

​

Progr. N

video

audio

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Xavi Giró, GDSA: “1.5.2 El contenidor MPEG-2” - Tardor 2014 @ EET, UPC, Terrassa

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El estándar MPEG-2

• MPEG-2 (ISO/IEC 13818) estandariza los siguientes procesos:
• digitalización y codificación de la fuente
• multiplexar señales codificadas con información de sincronismo

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​

​

​

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...dejando a otros organismos para:

• sistemas de transmisión y difusión (proyector DVB, ATSC, ISDB...)
• sistemas de almacenamiento (CD, DVD, BluRay...)

+info: http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG-2

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• La familia MPEG

MPEG-1: Primer estándar para la codificación de datos audiovisuales. Destinado a los Video CD.

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MPEG-2: Formato más común en la televisión digital. También utilizado por los DVD-vídeo.

​

MPEG-4: Nueva y mejor técnica que las aceptadas en MPEG-2. Popular en vídeo por Internet y móvil (tasas de bit bajas), primeros pasos en el mundo de la televisión.

​

MPEG-7: Descripción de contenidos dirigidos a la indexación y bases de datos

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MPEG-21: Gestión de derechos digitales (DRM).

+info: http://en.wikipedia.org/wiki/MPEG

El estándar MPEG-2

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Xavi Giró, ComAV: “5.4 El format MPEG-2 vídeo” - Tardor 2010 @ EET, UPC, Terrassa

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El estándar MPEG-2

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• El estándar MPEG-2 (ISO/EIC 13818) es estructurada en diferentes partes:

Part 1: Sistema 

Part 2: Vídeo

Part 3: Audio

Part 4: Contenido

Anexos A,B y C: Parts normativas

Anexos D, E, F y G: Parts informativas

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1. Introducción

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2. Sistema MPEG-2 ←

Temario

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Introducción: Multiplexor

video

audio

Vi

Au

data



Vi

Au

transport

Progr.N



Vi

Au



Progr. 1

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Progr. N

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Introducción: Sistema MPEG-2

La parte del Sistema MPEG-2 (Parte 1) especifica cómo:

1) combinar los bits de las diferentes fuentes de señales en un único flujo de datos

• vídeo, audio

2) añadir los datos auxiliares necesarios

• meta-datos del sistema y sincronización
• acceso condicional a nivel de las señales audiovisuales.

a nivel del programa o PS (Program Stream)

3) preparar la señal para la transmisión

- multiplexar con otros señales audiovisuales (programes)

- acceso condicional al nivel del transporte

a nivel transmisión (canal múltiple) o TS (Transport Stream)

+info: http://erg.abdn.ac.uk/research/future-net/digital-video/mpeg2-trans.html

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1. Introducción

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​

2. Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento ←

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2. Flujos del programa y transporte

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3. Información del servicio

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Empaquetamiento

• Los ES de un programa A/V no incluyen información temporal que permitan su sincronización en reproducción.

• Los ES son divididos en paquetes y multiplexores:

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Empaquetamiento: PES (Packetized Elementary Stream)

Multiplexación: se cambiaron los PES del diversos ES

Limitación de ES

Solución al nivel del sistema

• Se añade información adicional a las cabeceras de los PES:

Información temporal: Marcas temporales de decodificación y presentación (DTS, PTS) Información por la gestión de una memoria intermedia al descodificador

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Empaquetamiento

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MPEG

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MULTIPLEX

ES

ES

ES

PES

PES

PES

PES

PES

PES

PES

PES

PES







Empaquetamiento y multiplexación

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Empaquetamiento: Sincronización

• Las cabeceras de los PESO transportan marcas temporales por:

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- Unidades de presentación

– PU (Presentation Unit) Ej. imagen o bloque de audio

- Unidades del acceso

– AVE (Access Unit) Ej. representación codificada de una unidad de presentación

​

• Las marcas temporales de todos los PESO se refieren a un único reloj común (STC – System Time Clock).

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- Marcas Temporales de Desodificación - DTS (Decoding Time Stamps) - Marcas Temporales de Presentación - PTS (Presentation Time Stamps)

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Empaquetamiento: Memoria

• El codificador y descodificador necesitan una memoria intermedia (buffer) para:

-Conservar las imágenes de referencia de las predicciones temporales

- Reordenar las imágenes Y, P, B

- Reproducir las unidad de presentación a la frecuencia nominal

- Trabajar con una tasa de transmisión constante

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Empaquetamiento: Estructura

• La longitud de los PESO es variable (hasta 65 kB).
• El byte del campo “Stream ID” determina la naturaleza del paquete:

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Video ➔ 100xxxxx (0xC0-0xDF) Audio ➔ 1110yyyy (0xE0-0xEF)

+info: http://happy.emu.id.au/lab/tut/dttb/dtbtut4b.htm

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1. Introducción

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​

2. Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento

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2. Flujos del programa y transporte

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3. Información del servicio

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Flujos de programa y transporte

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video

audio

Programa 1

ES

ES

STC 1

PS

PES

PES

HDD

CD-ROM

• Los PES se multiplexan para generar un flujo de programa o de transporte (Program or Transporte Streams).

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• Múltiples de diferentes PES de un mismo contenido A/V que comparten una única referencia temporal.
• Utilizado por entornos de transporte y almacenamiento casi libre de errores (QEF ➔ BER<10^-10~10^-11). Ex. CD, DVD, HDD
• Paquetes relativamente largos: 2048 bytes/paquete

Flujo de programa – PS (Program Stream)

Flujo de transporte – TS (Transport Stream)

• Múltiple de varios PES que pertenecen a contenidos A/V diferentes. Utilizado en entorno a transporte de diferentes flujos de programa a largas distancias y entornos de transmisión hostiles (BER>10^-4)
• Paquetes relativamente cortos: 188 bytes/paquete.
• Tasas entre 25-40 Mbps.

Flujos de programa y transporte

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SPTS = “Single Program Transport Stream” / MPTS = “Multiple Program Transport Stream”

• Ejemplo: Flujo de transporte (TS)

Flujos de programa y transporte

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1. Introducción

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2.Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento

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2. Flujos del programa y transporte

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3. Información del servicio

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Información de servicio: MPEG-PSI

• La Información Específica de Servicio (Program Specific Information – MPEG-PSI) describe los contenidos del TS con objetivo de simplificar y guiar los procesos de desmultiplexación y presentación de los programas.
• Los datos PSI se estructuran en cuatro tipos de mesas PSI (PAT, PMT, CAT y privadas).

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Packet ID (PID)

Identificador de paquete de transporte. Ej.: Vídeo=51, Audio=64

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Program Allocation Table (PAT)

Indica qué PMT transporta y sus PIDs Siempre en paquetes con PID 0x000

Información de servicio: MPEG-PSI

+info: http://ca.wikipedia.org/wiki/MPEG-2_Transport_Stream

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Program Map Table (PMT)

Cada programa viene definido por una PMT Relaciona los PIDs de un programa con un tipo de SE

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Conditional Access Table (CAT)

Regula el acceso condicional a nivel de PID

Información de servicio: MPEG-PSI

+info: http://www.bretl.com/mpeghtml/mpegpsi.HTM

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Información de servicio: DVB-SI

• Complemento a la información de servicio ya estandarizada por MPEG-2.
• Permite que el receptor se configure, con información sobre los servicios disponibles.

Network Information Table (NIT) ➔ PID=0x0010

Frecuencias, modulaciones y FEC utilizados.

Service Description Table (SDT)

Descripción de los servicios disponibles al cabo de la calle de transporte.

Event Information Table (EIT)

Información sobre los acontecimientos pasados, presentes y futuros.

+info: http://ca.wikipedia.org/wiki/DVB-SI

http://happy.emu.id.au/lab/lectures/dvbsi/

• La guía electrónica de programas (EPG – Electronic Program Guide) se construye con la SDT +EIT.

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Información de servicio

• Ejemplo: SPTS con información de servicio asociada

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Información de servicio

Ejercicio: Enumera los pasos que tiene que seguir un receptor de DVB para decodificar un programa A/V incluido en una corriente de transporte MPEG-2.

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1. Introducción

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2. Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento

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2. Flujos del programa y transporte

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3. Información del servicio

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