1 of 27

1.3.3 El contenedor

MPEG-2

​

Versión 2015/1

Profesor

Xavier Giró-i-Nieto (xavier.giro@upc.edu)

Traducción

Mi Steinbach (2015)

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

1

2 of 27

1. Introducción ←

​

2. Sistema MPEG-2

Temario

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

2

3 of 27

Introducción: Sistema TV digital

​

​

MPEG

- Codificació font

- Multiplexat

- Accés

condicional

video

audio

Vi

Au

data

FEC

MOD

RF - UP

Progr. 1

​

​

Progr. N

RF - DOWN

DEMOD

DEMUX

video

audio

DESCODIF.

MPEG

“Red de Radiodifusión”

​

CABLE – SAT – TDT

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

3

4 of 27

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

​

​

​

​

​

​

​

​

...dejando a otros organismos para:

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

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

4

5 of 27

  • La familia MPEG

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

​

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

​

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

El estándar MPEG-2

Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions

Universitat Politècnica de Catalunya

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

5

6 of 27

El estándar MPEG-2

​

  • 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

​

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

6

7 of 27

1. Introducción

​

2. Sistema MPEG-2 ←

Temario

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

7

8 of 27

Introducción: Multiplexor

​

​

​

MPEG

A/D

video

audio

MUX

(+ scrambling)

MUX

(+ scrambling)

Capa de sistema

Vi

Au

data

Vi

Au

transport

Codificación

de fuente

Vi

Au

data

Progr.1

Progr.N

Vi

Au

Progr. 1

​

​

Progr. N

FEC

Scrambling

MOD

RF - UP

Protección

contra

errores

Accés

Condicional

(Nvell de transport)

Modulación

digital

Guany RF

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

8

9 of 27

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)

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

9

10 of 27

1. Introducción

​

​

​

2. Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento ←

​

2. Flujos del programa y transporte

​

3. Información del servicio

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

10

11 of 27

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:

​

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

​

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

11

12 of 27

Empaquetamiento

​

MPEG

​

MULTIPLEX

codificador

vídeo

codificador

audio

datos

de usuario

ensamblador de paquetes

​

ensamblador de paquetes

​

ensamblador de paquetes

​

ES

ES

ES

PES

PES

PES

PES

PES

max 16 PES Video

PES

PES

max 32 PES Audio

PES

PES

max 3 PES Data

Empaquetamiento y multiplexación

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

12

13 of 27

Empaquetamiento: Sincronización

  • Las cabeceras de los PESO transportan marcas temporales por:

​

- 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

​

ES2

Unidad de acceso (ex.imagen codificada)

​

PES

paquete

cabecera

(DTS, PTS)

datos

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

​

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

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

13

14 of 27

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

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

14

15 of 27

Empaquetamiento: Estructura

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

​

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

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

15

16 of 27

1. Introducción

​

​

​

2. Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento

​

2. Flujos del programa y transporte

​

3. Información del servicio

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

16

17 of 27

Flujos de programa y transporte

​

video

audio

Programa 1

ES

ES

codificador

vídeo

STC 1

Programa

MUX

PS

PES

PES

paquetes

paquetes

codificador

audio

HDD

CD-ROM

dades

servei

Programa 2

video

audio

ES

ES

codificador

vídeo

STC 2

PES

PES

paquetes

paquetes

codificador

audio

Transporte

MUX

TS

cable

satellite

terrestrial

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

​

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

17

18 of 27

  • 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

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

18

19 of 27

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

  • Ejemplo: Flujo de transporte (TS)

Flujos de programa y transporte

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

19

20 of 27

1. Introducción

​

​

​

2.Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento

​

2. Flujos del programa y transporte

​

3. Información del servicio

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

20

21 of 27

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).

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

21

22 of 27

Packet ID (PID)

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

​

​

​

​

Program Allocation Table (PAT)

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

Información de servicio: MPEG-PSI

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

22

23 of 27

Program Map Table (PMT)

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

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Conditional Access Table (CAT)

Regula el acceso condicional a nivel de PID

Información de servicio: MPEG-PSI

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

23

24 of 27

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.

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

​

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

24

25 of 27

Información de servicio

  • Ejemplo: SPTS con información de servicio asociada

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

25

26 of 27

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.

​

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

26

27 of 27

1. Introducción

​

​

​

2. Sistema MPEG-2

Temario

1. Empaquetamiento

​

2. Flujos del programa y transporte

​

3. Información del servicio

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

27