Os fluxos de transporte diferem do fluxo de programa MPEG de nome semelhante em várias maneiras importantes: os fluxos de programa são projetados para mídia razoavelmente confiável, como discos (como DVDs), enquanto os fluxos de transporte são projetados para transmissão menos confiável, ou seja, transmissão terrestre ou via satélite. Além disso, um fluxo de transporte pode carregar vários programas.
O fluxo de transporte é especificado no MPEG-2 Parte 1, Sistemas, formalmente conhecido como padrão ISO/IEC 13818-1 ou ITU-T Rec. H.222.0.[3]
Visão geral
Vários programas MPEG são combinados e então enviados para uma antena transmissora. O receptor analisa e decodifica um dos fluxos.
Um fluxo de transporte encapsula vários outros subfluxos, frequentemente fluxos elementares empacotados (PESs) que, por sua vez, envolvem o fluxo de dados principal usando o codec MPEG ou qualquer número de codecs não MPEG (como áudio AC3 ou DTS e vídeo MJPEG ou JPEG 2000), texto e imagens para legendas, tabelas que identificam os fluxos e até mesmo informações específicas da emissora, como um guia de programação eletrônico. Muitos fluxos são frequentemente misturados, como vários canais de televisão diferentes ou vários ângulos de um filme.
Cada fluxo é cortado em seções de (no máximo) 188 bytes e intercalados juntos. Devido ao tamanho minúsculo do pacote, os fluxos podem ser intercalados com menos latência e maior resiliência a erros em comparação com fluxos de programa e outros contêineres comuns, como AVI, MOV/MP4 e MKV, que geralmente envolvem cada quadro em um pacote. Isso é particularmente importante para videoconferência, onde quadros grandes podem introduzir atraso de áudio inaceitável.
Os fluxos de transporte tendem a ser transmitidos como taxa de bits constante (CBR) e preenchidos com bytes de preenchimento quando não há dados suficientes.[a]
Elementos
Pacote
Um pacote de rede é a unidade básica de dados em um fluxo de transporte, e um fluxo de transporte é meramente uma sequência de pacotes. Cada pacote começa com um byte de sincronização e um cabeçalho, que pode ser seguido por cabeçalhos adicionais opcionais; o restante do pacote consiste em payload. Todos os campos de cabeçalho são lidos como big-endian. Os pacotes têm 188 bytes de comprimento, mas o meio de comunicação pode adicionar informações adicionais.[b] O tamanho do pacote de 188 bytes foi originalmente escolhido para compatibilidade com sistemas de Modo de Transferência Assíncrona (ATM).[6][7]
Indicador de erro de transporte (Transport error indicator, TEI)
1
0x800000
Definido quando um demodulator não consegue corrigir erros de dados FEC; indicando que o pacote está corrompido.[8]
Indicador de início da unidade de carga útil (Payload unit start indicator, PUSI)
1
0x400000
Define quando este pacote contém o primeiro byte de uma nova unidade de carga útil. Para dados de pacote PSI, o primeiro byte da carga útil indicará onde esta nova unidade de carga útil começa. Para dados de pacote PES, o novo pacote PES deve começar no início da carga útil.[9]
Este campo permite que um receptor que começou a ler no meio da transmissão saiba quando pode começar a extrair dados.
Prioridade de transporte (Transport priority)
1
0x200000
Definido quando o pacote atual tem uma prioridade maior que outros pacotes com o mesmo PID.
PID
13
0x1fff00
Identificador de pacote, descrevendo os dados da carga útil.
Controle de embaralhamento de transporte (Transport scrambling control, TSC)
2
0xc0
'00' = Não embaralhado.
Somente para DVB-CSA e ATSC DES:[10] '01' (0x40) = Reservado para uso futuro '10' (0x80) = Embaralhado com chave par '11' (0xC0) = Embaralhado com chave ímpar
Controle de campo de adaptação (Adaptation field control)
2
0x30
01 – sem campo de adaptação, somente carga útil,
10 – campo de adaptação apenas, sem carga útil,
11 – campo de adaptação seguido de carga útil,
00 – RESERVADO para uso futuro [11]
Contador de continuidade (Continuity counter)
4
0xf
Número de sequência de pacotes de carga útil (0x00 to 0x0F) dentro de cada fluxo (exceto PID 8191) Incrementado por PID, somente quando um sinalizador de carga útil é definido.
Campos opcionais
Campo de adaptação (Adaptation field)
variável
Presente se o 'controle do campo de adaptação for 10 ou 11. Veja abaixo o formato.
Presente se o 'controle do campo de adaptação for 01 ou 11. A carga útil pode ser pacotes PES, informações específicas do programa (abaixo) ou outros dados.
Formato do campo de adaptação
Nome
Número de bits
Bitmask
Descrição
Comprimento do campo de adaptação (Adaptation field length)
8
Número de bytes no campo de adaptação imediatamente após este byte
Indicador de descontinuidade (Discontinuity indicator)
1
0x80
Definido se o pacote TS atual estiver em um estado de descontinuidade em relação ao contador de continuidade ou à referência do relógio do programa
Indicador de acesso aleatório (Random access indicator)
1
0x40
Defina quando o fluxo pode ser decodificado sem erros a partir deste ponto
Indicador de prioridade de fluxo elementar (Elementary stream priority indicator)
1
0x20
Defina quando este fluxo deve ser considerado "alta prioridade"
Bandeira PCR (PCR flag)
1
0x10
Definido quando o campo PCR estiver presente
Bandeira OPCR (OPCR flag)
1
0x08
Definido quando o campo OPCR estiver presente
Bandeira do ponto de emenda (Splicing point flag)
1
0x04
Definido quando o campo de contagem regressiva de emenda estiver presente
Bandeira de dados privados de transporte (Transport private data flag)
1
0x02
Definir quando os dados privados de transporte estão presentes
Bandeira de extensão do campo de adaptação (Adaptation field extension flag)
1
0x01
Definido quando os dados de extensão de adaptação estão presentes
Campos opcionais
PCR
48
Referência de clock de programa, armazenada como base de 33 bits, 6 bits reservados, extensão de 9 bits. O valor é calculado como base * 300 + extensão.
OPCR
48
Referência de relógio do programa original. Ajuda quando um TS é copiado para outro
Contagem regressiva de emenda (Splice countdown)
8
Indica quantos pacotes TS deste ponto de emenda ocorrem (Complemento para dois assinado; pode ser negativo)
Comprimento de dados privados de transporte (Transport private data length)
8
O comprimento do campo a seguir
Transporte de dados privados (Transport private data)
variável
Dados privados
Extensão de adaptação (Adaptation extension)
variável
Veja abaixo
Bytes de enchimento (Stuffing bytes)
variável
Sempre 0xFF
Formato de extensão de adaptação
Nome
Número de bits
Bitmask
Descrição
Comprimento de extensão de adaptação (Adaptation extension length)
8
0xff00
O comprimento do cabeçalho
Bandeira da janela de tempo legal (LTW) (Legal time window (LTW) flag)
1
0x0080
Bandeira de taxa por partes (Piecewise rate flag)
1
0x0040
Bandeira de taxa por partes (Seamless splice flag)
1
0x0020
Reservado
5
0x001f
Campos opcionais
Conjunto de sinalizadores LTW (LTW flag set) (2 bytes)
Bandeira válida LTW (LTW valid flag)
1
0x8000
Compensação LTW (LTW offset)
15
0x7fff
Informações extras para retransmissores determinarem o estado dos buffers quando pacotes podem estar faltando.
Conjunto de sinalizadores em partes (Piecewise flag set) (3 bytes)
Reservado
2
0xc00000
Taxa por partes (Piecewise rate)
22
0x3fffff
A taxa do fluxo, medida em pacotes de 188 bytes, para definir o tempo de término do LTW.
Conjunto de sinalizadores de emenda contínua (Seamless splice flag set) (5 bytes)
Tipo de emenda (Splice type)
4
0xf000000000
Indica os parâmetros da emenda H.262.
Unidade de acesso seguinte DTS (DTS next access unit)
36
0x0efffefffe
O PES DTS do ponto de emenda. Dividido como campos múltiplos, 1 bit de marcador (0x1), 15 bits, 1 bit de marcador, 15 bits e 1 bit de marcador, para um total de 33 bits de dados.
Formato de carga útil
Nome
Número de bits
Bitmask
Descrição
Ponteiro de carga útil (Payload Pointer) (opcional)
8
0xff
Presente somente se o sinalizador PUSI (Indicador de Início da Unidade de Carga Útil) estiver definido e o tipo de dados do pacote for PSI (não PES).
Ele fornece o índice após esse byte no qual a nova unidade de payload começa. Qualquer byte de payload antes do índice é parte da unidade de payload anterior.
Carga útil real (Actual Payload)
variável
O conteúdo da carga útil.
Packet identifier (PID)
Cada tabela ou fluxo elementar em um fluxo de transporte é identificado por um identificador de pacote (PID) de 13 bits. Um demultiplexador extrai fluxos elementares do fluxo de transporte em parte procurando por pacotes identificados pelo mesmo PID. Na maioria das aplicações, a multiplexação por divisão de tempo será usada para decidir com que frequência um PID específico aparece no fluxo de transporte.
Identificadores de pacotes em uso
Decimal
Hexadecimal
Descrição
0
0x0000
A tabela de associação de programas (PAT) contém uma listagem de diretórios de todas as tabelas de mapas de programas
1
0x0001
A tabela de acesso condicional (CAT) contém uma listagem de diretório de todos os fluxos de mensagens de gerenciamento de direitos ITU-T Rec. H.222 usados por tabelas de mapas de programas
2
0x0002
A tabela de descrição do fluxo de transporte (TSDT) contém descritores relacionados ao fluxo de transporte geral
3
0x0003
A tabela de informações de controle IPMP contém uma listagem de diretório de todos os fluxos de controle ISO/IEC 14496-13 usados pelas tabelas de mapas de programas
Pode ser atribuído conforme necessário para programar tabelas de mapas, fluxos elementares e outras tabelas de dados
8191
0x1FFF
Pacote nulo (usado para preenchimento de largura de banda fixa)
Programs
O fluxo de transporte tem um conceito de programas. Cada programa é descrito por uma tabela de mapa de programa (PMT). Os fluxos elementares associados a esse programa têm PIDs listados na PMT. Outro PID é associado à própria PMT. Por exemplo, um fluxo de transporte usado na televisão digital pode conter três programas, para representar três canais de televisão. Suponha que cada canal consiste em um fluxo de vídeo, um ou dois fluxos de áudio e quaisquer metadados necessários. Um receptor que deseja decodificar um dos três canais precisa apenas decodificar as cargas úteis de cada PID associado ao seu programa. Ele pode descartar o conteúdo de todos os outros PIDs. Um fluxo de transporte com mais de um programa é chamado de fluxo de transporte multiprograma (MPTS). Um fluxo de transporte de programa único é chamado de fluxo de transporte de programa único (SPTS).
Informações específicas do programa
Há 4 tabelas de informações específicas de programa (PSI): associação de programa (PAT), mapa de programa (PMT), acesso condicional (CAT) e informações de rede (NIT). A especificação MPEG-2 não especifica o formato do CAT e do NIT.
PCR
Para permitir que um decodificador apresente conteúdo sincronizado, como faixas de áudio correspondentes ao vídeo associado, pelo menos uma vez a cada 100 ms, uma referência de relógio de programa (PCR) é transmitida no campo de adaptação de um pacote de fluxo de transporte MPEG-2. O PID com o PCR para um programa MPEG-2 é identificado pelo valor pcr_pid no PMT associado. O valor do PCR, quando usado corretamente, é empregado para gerar um system_timing_clock no decodificador. O decodificador de relógio de tempo do sistema (STC), quando implementado corretamente, fornece uma base de tempo altamente precisa que é usada para sincronizar fluxos elementares de áudio e vídeo. O tempo no MPEG-2 faz referência a esse relógio. Por exemplo, o carimbo de tempo de apresentação (PTS) deve ser relativo ao PCR. Os primeiros 33 bits são baseados em um relógio de 90 kHz. Os últimos 9 bits são baseados em um relógio de 27 MHz. O jitter máximo permitido para o PCR é de +/- 500 ns.
Null packets
Alguns esquemas de transmissão, como os do ATSC e DVB, impõem requisitos rigorosos de taxa de bits constante no fluxo de transporte. Para garantir que o fluxo mantenha uma taxa de bits constante, um multiplexador pode precisar inserir alguns pacotes adicionais. O PID 0x1FFF é reservado para esse propósito. Os pacotes nulos têm uma carga útil que é preenchida com 0xFF, e espera-se que o receptor ignore seu conteúdo.[13]
Uso em câmeras de vídeo digitais
O Transport Stream foi originalmente projetado para transmissão. Mais tarde, foi adaptado para uso com câmeras de vídeo digitais, gravadores e reprodutores, adicionando um campo de código de tempo (TC) de 4 bytes aos pacotes padrão de 188 bytes, resultando em um pacote de 192 bytes.[14][15] Isso é o que é informalmente chamado de fluxo M2TS, comumente encontrado em câmeras HDV. A Blu-ray Disc Association o chama de "fluxo de transporte BDAV MPEG-2".[14] A JVC o chamou de TOD[c] quando usado em filmadoras baseadas em HDD como a GZ-HD7.[16][17] O código de tempo permite acesso rápido a qualquer parte do fluxo de um reprodutor de mídia ou de um sistema de edição de vídeo não linear.[18] Ele também é usado para sincronizar fluxos de vídeo de várias câmeras em uma configuração de várias câmeras.
Usos em Blu-ray
Os títulos de vídeo Blu-ray Disc criados com suporte a menu estão no formato Blu-ray Disc Movie (BDMV) e contêm áudio, vídeo e outros fluxos em um contêiner BDAV, que é baseado no formato de fluxo de transporte MPEG-2.[19][20] O vídeo Blu-ray Disc usa esses fluxos de transporte MPEG-2 modificados, em comparação com os fluxos de programa de DVD que não têm a sobrecarga de transporte extra.
Há também o formato BDAV (Blu-ray Disc Audio/Visual), a alternativa orientada ao consumidor para o formato BDMV usado para lançamentos de filmes. O formato BDAV é usado em Blu-ray Disc gravável para gravação de áudio/vídeo.[20][d] O Blu-ray Disc emprega o método de gravação de fluxo de transporte MPEG-2. Isso permite que os fluxos de transporte de uma transmissão digital convertida em BDAV sejam gravados como estão, com alteração mínima dos pacotes.[15] Ele também permite a edição simples no estilo de corte de fluxo de uma transmissão digital convertida em BDAV que é gravada como está e onde os dados podem ser editados apenas descartando pacotes indesejados do fluxo. Embora seja bastante natural, uma função para recuperação de alta velocidade e fácil de usar é incorporada.[15][22]
↑A correção de erros de encaminhamento é adicionada por ISDB e DVB (16 bytes) e ATSC (20 bytes),[5] enquanto o formato M2TS prefixa os pacotes com uma tag de copyright e timestamp de 4 bytes.
↑Possivelmente uma abreviação de "Transport stream on disc".
↑A extensão de nome de arquivo .m2ts é usada em arquivos de vídeo Blu-ray Disc que contêm um fluxo de transporte BDAV MPEG-2 incompatível devido aos quatro octetos adicionais adicionados a cada pacote.[14][21]
