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数字电视基础知识培训1第1页，共61页，编辑于2022年，星期六概要概要MPEG-2,DVB简介数字电视系统的基本组成MPEG-2编码技术MPEG-2传输技术PSI/SI表的意义CA系统功能的介绍信号全流程2第2页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-Moving Picture Experts GroupISO属下，制定活动画面和音频的压缩标准定义压缩码流格式，从而定义解压缩系统将编码压缩算法留给制造商，因此各家编码器会有差异3第3页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-2压缩系统，覆盖VHS至HDTV的广播需求非常高的压缩码率，图像质量优于非常高的压缩码率，图像质量优于MPEG-1MPEG-1支持多声道环绕立体声MP&ML(Main Profile&Main Level)-MP&ML(Main Profile&Main Level)-标准广播电视格式标准广播电视格式和和DVDDVDMP&HL(Main Profile&High Level)-HDTV 4:2:2演播室之间的高质量视频传输旨在简化解码端，尽可能降低接收费用4第4页，共61页，编辑于2022年，星期六DVB-Digital Video Broadcasting数字视频和音频格式的标准数字视频和音频格式的标准产生于欧洲，许多国家采用产生于欧洲，许多国家采用(美国美国ATSC,ATSC,日本日本ISDB)ISDB)DVBDVB针对不同的网络和系统定义不同的版本针对不同的网络和系统定义不同的版本DVBDVB界定了界定了cable,satellite,terrestrial,telecomcable,satellite,terrestrial,telecom及其它及其它 网络网络DVBDVB对某些领域进行了说明：对某些领域进行了说明：SISI（service informationservice information）有线网络的双向控制信号有线网络的双向控制信号加扰加扰条件接入接口条件接入接口5第5页，共61页，编辑于2022年，星期六数字电视系统的基本构架OPTICAL NODECOAX200-500 HOMESDISTRIBUTION AREA PCMODEM CABLEPHONEDIGITAL SET-TOPFIBERAnalog videoSatellite videoVideo serversDigitalTransportLAN/WAN data routersSubscriber managementHFC network传输接口传输接口复用复用/再复用再复用 编码压缩编码压缩 6第6页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-2编码压缩技术标准:ISO/IEC138187第7页，共61页，编辑于2022年，星期六模拟视频信号的数字化(1)电视信号的数字化有两步，抽样电视信号的数字化有两步，抽样电视信号的数字化有两步，抽样电视信号的数字化有两步，抽样(sampling)(sampling)和量化和量化和量化和量化(quantization)(quantization)：(1)(1)对扫描信号幅度进行等间隔抽样，把连续信号变对扫描信号幅度进行等间隔抽样，把连续信号变对扫描信号幅度进行等间隔抽样，把连续信号变对扫描信号幅度进行等间隔抽样，把连续信号变成离散成离散成离散成离散(discrete)(discrete)信号。信号。信号。信号。(2)(2)把每个抽样的值用把每个抽样的值用把每个抽样的值用把每个抽样的值用8 8比特比特比特比特(或或或或1010比特比特比特比特)位数表示。比位数表示。比位数表示。比位数表示。比特数位越多，量化就越细，但是数据率也大。超过特数位越多，量化就越细，但是数据率也大。超过特数位越多，量化就越细，但是数据率也大。超过特数位越多，量化就越细，但是数据率也大。超过8 8比比比比特，人眼几乎看不出图像质量的改变。特，人眼几乎看不出图像质量的改变。特，人眼几乎看不出图像质量的改变。特，人眼几乎看不出图像质量的改变。8第8页，共61页，编辑于2022年，星期六模拟视频信号的数字化(2)国际电信联盟国际电信联盟(ITU)1982(ITU)1982年制定了适合不同电视制式的统一标年制定了适合不同电视制式的统一标准，即准，即ITU-R601ITU-R601规定的演播室用规定的演播室用(广播级广播级)分量电视信号的数字分量电视信号的数字化标准。化标准。对每行水平扫描输出进行抽样。每个抽样点有对每行水平扫描输出进行抽样。每个抽样点有3 3个分量：亮度分量个分量：亮度分量(luminance)(luminance)和两个色差分量和两个色差分量(chrominance)(chrominance)。在每行，对亮度分量的抽样频率为在每行，对亮度分量的抽样频率为13.5MHz13.5MHz，对两个色差分，对两个色差分量的抽样频率分别为量的抽样频率分别为6.75MHz6.75MHz。625625行行5050场制式场制式(PAL(PAL和和SECAM)SECAM)：每行有：每行有864864个亮度抽样个亮度抽样:13.5:13.5兆抽样兆抽样/秒秒/(15625/(15625行行/秒秒)=864)=864抽样抽样/行。行。525525行行6060场制式场制式(NTSC)(NTSC)：每行有：每行有858858个亮度抽样。个亮度抽样。用这样方式用这样方式(4:2:2(4:2:2抽样方式抽样方式)取得的数字视频信号也称为取得的数字视频信号也称为D1D1格式信格式信号。号。9第9页，共61页，编辑于2022年，星期六未压缩图像抽样未压缩图像抽样4:2:24:2:01个亮度采样点(Y)2个色差采样点(Cb,Cr)“4”=4 倍于次载波带宽的取样频率,13.5 MHz“2”=2 倍于次载波带宽的取样频率,6.75 MHz理想情况下，像素可由 1个亮度+2个色差信号(采样点)来描述10第10页，共61页，编辑于2022年，星期六为何需要压缩为何需要压缩?未压缩的未压缩的PAL制式电视信号：制式电视信号：ITU-R601 如果每个抽样(sample)用10个比特(bit)来量化(quantize)，数字视频信号的最高比特率为270Mbps：(13.5 Msamples/s+6.75 Msamples/s+6.75 Msamples/s)*10 bits/sample=27 Msamples/s*10 bits/s=270 Mbp。11第11页，共61页，编辑于2022年，星期六数字视频压缩的目标保留图像中所有信息消除图像中所有多余的信息用最节省比特的方法传输必须传的信息最大限度地降低复杂性和成本12第12页，共61页，编辑于2022年，星期六压缩数字视频基本思路消除电视图像中多余信息消除电视图像中多余信息 时域冗余信息时域冗余信息(time-domain redundancy)(time-domain redundancy)。相邻图像之间变。相邻图像之间变化不大。化不大。空间域冗余信息空间域冗余信息(spatial redundancy)(spatial redundancy)。在同一图像中，相邻像素。在同一图像中，相邻像素(pixel)(pixel)变化不大。变化不大。利用人眼视觉特征 对亮度变化的敏感度并不高对亮度变化的敏感度并不高 对色度变化的灵敏度更低对色度变化的灵敏度更低 在物体边缘和高亮度区域，对噪声的灵敏度降低。在物体边缘和高亮度区域，对噪声的灵敏度降低。13第13页，共61页，编辑于2022年，星期六 MPEG-2 类别与级别High(高)Main(主)Low(低)Simple(简)Main(主)4:2:2High(高)Profiles(类)Levels(级)4:2:0720 x 57615 Mb/sI,P4:2:0720 x 57615 Mb/sI,P,B4:2:0,4:2:2720 x 57620 Mb/sI,P,B4:2:0352 x 2884 Mb/sI,P,B4:2:01920 x 115280 Mb/sI,P,B4:2:0,4:2:21920 x 1152100 Mb/sI,P,B4:2:2720 x 57650 Mb/sI,P,B14第14页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG视频压缩基本算法不传图像本身；传有关图像的数据：不传图像本身；传有关图像的数据：图像中的变化图像中的变化 图像中物体的运动图像中物体的运动 用数学方式描述这些变化和变动用数学方式描述这些变化和变动时域预测时域预测(motion compensated time domain prediction)(motion compensated time domain prediction)频域分解频域分解(DCT)(DCT)量化(quantization)可变长熵编码可变长熵编码(variable length entropy encoding)(variable length entropy encoding)15第15页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-2图像种类用过去的用过去的I-图像获图像获得运动矢量和图像得运动矢量和图像差别差别Full ImageI-PictureP-PictureB-PictureB-Picture用过去的用过去的I-图像和将来的图像和将来的P-图像图像获得运动矢量和图像差别获得运动矢量和图像差别I-I-图像图像(Intra-coded Picture(Intra-coded Picture，帧内编码图像，帧内编码图像)：空间域空间域DCTDCT压缩，只利用本帧内的信息。压缩，只利用本帧内的信息。P-图像(Predictive-coded Picture，预测编码图像)：从过去的一帧参考图像，通过运动补偿所预测出的图像。B-B-图像图像(Bi-directionally predictive-coded Picture(Bi-directionally predictive-coded Picture，双，双向预测编码图像向预测编码图像)：从过去和将来的参考图像，通过运：从过去和将来的参考图像，通过运动补偿所预测出的图像。动补偿所预测出的图像。16第16页，共61页，编辑于2022年，星期六帧内压缩帧内压缩4:2:2 to 4:2:0DCT量化变长 编码游程长度编码复用缓存全二进制数据信息丢失数据减少信息丢失数据减少数据减少数据减少速率控制Quantizing(量化):减少每个系数的比特数Variable Length Coding(变长编码):用短码表示出现 频繁的值Run Length Coding(游程长度编码):用特定码替换 一串“0”值帧内压缩用于产生I-帧量子化表压缩数据17第17页，共61页，编辑于2022年，星期六帧间压缩帧间压缩代表一个宏方块:包含16 x 16 像元第N帧第N1帧移动矢量18第18页，共61页，编辑于2022年，星期六帧间压缩帧间压缩相减产生移动矢量前帧相加现帧差帧移动矢量预示现帧与数据流复用具有较少的信息量该框图显示如何产生前向预示帧，即P-帧MPEG 亦使用双向预示帧，即B-帧19第19页，共61页，编辑于2022年，星期六图象组(GOP)和帧间编码IIBBPBBPBBP BBPBB前向预测前向预测前向预测前向预测 双向预测双向预测双向预测双向预测前向预测前向预测前向预测前向预测显示顺序显示顺序(编码器输入，解码器输出编码器输入，解码器输出)编码顺序编码顺序(编码器输出，解码器输入编码器输出，解码器输入timetimeGOP:GOP:N=15N=15M=4M=4IBPBBPBB P BBPBBIB第20页，共61页，编辑于2022年，星期六GOP 图象组N=12,M=3I II AnchorLeast efficient MPMLMPMLMPMLMPML 要求的要求的要求的要求的GOPGOPGOPGOP典型结构为典型结构为典型结构为典型结构为12121212帧帧帧帧B BB Most Efficient butadd delayP PP AnchorGOP组越长,编码效率越高GOP组越短,技术上越容易实现I帧要求的码率最高第21页，共61页，编辑于2022年，星期六I,P,I,P,及及B B帧帧l I-帧:包含全部图像信息l P-帧:由前面的I-帧或P-帧预测生成l B-帧:由前面与后面的I-帧或P-帧预测生成l 每隔12帧传送一个I-帧22第22页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-2和DVB传输标准系统(传输流内容要求、传输、接收)视频(图像格式、视频码流内容要求、解码)音频(音频信号的编码、码流内容要求、解码)TS流中的其它信息PSI/SI表23第23页，共61页，编辑于2022年，星期六传输流(TS流)里有什么视频节目(多个)电视节目的伴音(有些节目有多个伴音)数据广播，如图文电视数据、IP广播数据电子菜单数据等条件接收系统的授权管理和控制信息MPEG/DVB规定的表格时钟24第24页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-2 MPEG-2 传送流产生框图传送流产生框图视频编码器音频编码器音频编码器数据27 MHz 时钟PESMPEG 传送流格式化与复用单节目 MPEG 传送流一个“节目”包含了数个基流(通道)与一个27 MHz 时钟基流(通道)25第25页，共61页，编辑于2022年，星期六传输流的产生数字化和量化(digitize and quantize)模拟视频音频源压缩数字视频和音频信号，产生视频基本码流压缩数字视频和音频信号，产生视频基本码流(elementary stream,ES)(elementary stream,ES)和音频基本码流和音频基本码流把视频和音频基本流打成分组的基本流(packetized elementary stream,PES)把控制管理信息、电子菜单、数据广播信息以及其它数把控制管理信息、电子菜单、数据广播信息以及其它数据信息达成分组的基本流据信息达成分组的基本流把PES码流打包成传输流分组(transport stream packets)，然后将所有包复用成一个传输流(transport stream,TS)26第26页，共61页，编辑于2022年，星期六传输流的产生PES(PES(可变长度可变长度)含有关基本流的信息，共解码时使用。含有关基本流的信息，共解码时使用。TS(TS(固定长度固定长度188bytes)188bytes)含有关传输和解复用所需信息。含有关传输和解复用所需信息。分组长度适合实际传输信道。分组长度适合实际传输信道。TSTS流中最重要的信息之流中最重要的信息之一是分组识别号一是分组识别号(packet identification,PID)(packet identification,PID)TSTS流中含有多种信息，这些信息全部分布在各个小分组流中含有多种信息，这些信息全部分布在各个小分组包里。包里。PID(packet identificationPID(packet identification，分组识别号，分组识别号)是识别各是识别各种信息的最重要工具。种信息的最重要工具。27第27页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-2 传送流传送流MPEG-2 MPEG-2 包包PIDheadhead视频、音频、数据及系统信息 传送包的长度为 188 bytes 每一传送包开销均具有一段包标识(Packet ID(PID)节。每一信息净负荷均包含某个基流的信息。开销(Header)信息净负荷(Payload)188 bytes28第28页，共61页，编辑于2022年，星期六MPEG-2 传送流传送流传送流举例 PID 121 MTV 视频PID 1338 NBC 视频PID 57 MTV 音频PID 6524 CBS 音频-英语PID 2099 NBC 音频-法语PID 0节目关联表PID 1338NBC 视频PID 1有条件接入表29第29页，共61页，编辑于2022年，星期六TS流调制方式的选择调制方式的选择有两个考虑：(1)(1)传输通道的干扰情况和信噪比。传输通道的干扰情况和信噪比。(2)传输效率。符号率决定传输带宽；每个符号里比特越多，固定带宽所传输得比特率就越高。在有线网里，信噪比大在有线网里，信噪比大(30 dB)(30 dB)，可以采用高效率的，可以采用高效率的QAMQAM调制方式。调制方式。卫星广播，信噪比很低(可能 0 dB)，必须采用抗干扰能力强的调制方式，如QPSK。地面广播，多径传输干扰非常严重，宜使用宽带调制方地面广播，多径传输干扰非常严重，宜使用宽带调制方式，如式，如COFDMCOFDM。30第30页，共61页，编辑于2022年，星期六调制方式(信号星座图)64 QAM 64 QAM 效率高，每个符号传输效率高，每个符号传输6 6比特比特(可代表可代表6464个值个值)。但信号星座。但信号星座样点之间距离近，每个信号受到干扰而移位后时容易与其它信号混样点之间距离近，每个信号受到干扰而移位后时容易与其它信号混淆，造成较高的误码率。淆，造成较高的误码率。QPSKQPSK没有没有QAMQAM效率高，每个符号只传输效率高，每个符号只传输2 2比特比特(可代表可代表4 4个个值值)。不过信号点之间距离远，每个点的允许漂移空间大；。不过信号点之间距离远，每个点的允许漂移空间大；信噪比很低时仍可正确辨别各个信号。信噪比很低时仍可正确辨别各个信号。31第31页，共61页，编辑于2022年，星期六传输通道中MPEG-2传输流的带宽Ru=useful bit rate 有效TS流比特率(复用器输出。包括视频、音频、EPG、CAS、数据等)BW=bandpass bandwidth 传输通道带宽a=raised cosine roll-off factor 传输通道频率响应参数M=bits per symbol 每符号代表几个比特 (2 for QPSK,4 for 16 QAM,6 for 64 QAM)rc=convolution code rate 卷积码效率(1/2,5/8,3/4,7/8。如不用卷积码，这项等于1)rRS=Reed-Solomon factor(RS码效率)=188/20432第32页，共61页，编辑于2022年，星期六传输流带宽计算(例)有线电视网，不用卷积码有线电视网，不用卷积码模拟频道带宽 BW=8 MHz频道频响参数频道频响参数 a a=0.15=0.15用64 QAM 调制器，M=6计算结果：有效传输流比特率=38.4 Mbps如果每套节目压缩编码用如果每套节目压缩编码用4 Mbps4 Mbps，在，在8 MHz8 MHz的模拟频道里的模拟频道里可传输可传输8 8套节目套节目(4 Mbps x 8=32 Mbps)(4 Mbps x 8=32 Mbps)。33第33页，共61页，编辑于2022年，星期六数字视频估算QAM 调制 64 QAM 38 Mb/s in 8 MHz 64 QAM 38 Mb/s in 8 MHz 256 QAM provides 52 Mb/s in 8 MHz256 QAM provides 52 Mb/s in 8 MHzMPEG-2 编码 一般节目一般节目:2 to 4 Mb/s:2 to 4 Mb/s 体育及有快速运动的节目体育及有快速运动的节目:6 to 9 Mb/s:6 to 9 Mb/s 卡通卡通:1.5 to 3 Mb/s:1.5 to 3 Mb/sMPEG-2 MPEG-2 通过通过 QAM QAM 64 QAM 6 to 9 MPEG-2 64 QAM 6 to 9 MPEG-2 节目节目 in 8 MHz in 8 MHz 256 QAM 8 to 13 MPEG-2 256 QAM 8 to 13 MPEG-2 节目节目 in 8 MHz in 8 MHz统计复用 256 QAM provides 16 MPEG-2 256 QAM provides 16 MPEG-2 节目节目 in 8 MHz in 8 MHz34第34页，共61页，编辑于2022年，星期六PSI/SI 表PSI由MPEG2所定义SI由DVB所定义35第35页，共61页，编辑于2022年，星期六 PSI/SI 表(1)机顶盒接收到的传输流里复用了众多节目和各种信息。这些信息并不一定是按顺序依次送到机顶盒的。当用户在机顶盒遥控器上选了一个节目，机顶盒需要知当用户在机顶盒遥控器上选了一个节目，机顶盒需要知道调到哪个频率；哪个节目能看，哪个节目不能看；到道调到哪个频率；哪个节目能看，哪个节目不能看；到哪找能看的节目的码流；如果节目被加密了，怎么找到哪找能看的节目的码流；如果节目被加密了，怎么找到解密钥匙。解密钥匙。机顶盒怎样从一个传输流里千千万万个分组包当中找到用户想看得节目呢？答案：靠PID和PSI/SI表。36第36页，共61页，编辑于2022年，星期六PSI/SI 表(2)为了协助机顶盒在传输流中浏览，为了协助机顶盒在传输流中浏览，MPEGMPEG和和DVBDVB在标准中规定了在标准中规定了一些信息表。没有这些信息表指路，机顶盒就迷失方向，什么都一些信息表。没有这些信息表指路，机顶盒就迷失方向，什么都找不到。找不到。MPEG-2MPEG-2规定了三个主要表规定了三个主要表(PAT(PAT，PMTPMT，CAT)CAT)，统称，统称PSIPSI表表(program specific information(program specific information，节目信息表，节目信息表)。PATPAT表提供每个节目的表提供每个节目的PMTPMT表表 PMTPMT表提供节目的基本流表提供节目的基本流(视频流、音频流、数据流等视频流、音频流、数据流等)PSIPSI各表里的信息只与本传输流内的节目及服务有关各表里的信息只与本传输流内的节目及服务有关各表里的信息只与本传输流内的节目及服务有关各表里的信息只与本传输流内的节目及服务有关DVBDVB又补加了一些表又补加了一些表(NIT(NIT，BATBAT，SDTSDT，EITEIT，RSTRST，TOTTOT，ST)ST)，统称统称SISI表表(service information(service information，服务信息表，服务信息表)。SISI表向机顶盒提供有表向机顶盒提供有关其它流或其它网络的信息。关其它流或其它网络的信息。37第37页，共61页，编辑于2022年，星期六PSI 表作用使观众能从单TS流中挑选出所需节目STB 根据过滤出的PID号,迅速地将不同节目的视频,音频,数据信号分类,组合到一起STB 根据PSI表所提供的必需的数据,从组合的节目中找到所需节目并提供给观众38第38页，共61页，编辑于2022年，星期六PSI 表的生成一般由前端系统网管产生,并送入每个复用器独立生成39第39页，共61页，编辑于2022年，星期六PSI 表的内容三个PSI表格PATPAT(Program Association Table)传输流根目录传输流根目录节目与特定传输流的关联节目与特定传输流的关联.PMTPMT(Program Map Table)(Program Map Table)所有所有PIDPID与节目间的路由（映射）信息与节目间的路由（映射）信息CATCAT(Conditional Access Table)CAS CAS 信息信息40第40页，共61页，编辑于2022年，星期六PAT 节目关联表 PID值恒为 0 x0000解码器解出一套节目时的第一步告诉解码器在传输流什么位置找出每套节目的“地图”告诉解码器告诉解码器PMT 表所在包的表所在包的PID 值值41第41页，共61页，编辑于2022年，星期六PMT 节目映射表PID 从 PAT表找到其PID 值列出具体节目的视频列出具体节目的视频,音频及数据内容的音频及数据内容的PID 值值如是加密节目,也列出其 ECM*所在包的 PID 值42第42页，共61页，编辑于2022年，星期六CAT 条件接入表*EMMs update the subscription options or pay-per-view rights for each subscriber or for group of subscriber*EMMs update the subscription options or pay-per-view rights for each subscriber or for group of subscriber PID 值恒为0 x0001CAS ID号列出列出EMM(Entitlement Management Messages)信息所在包的信息所在包的PID值值 43第43页，共61页，编辑于2022年，星期六SI 表的作用 是服务提供商通过一个大的传输流网络(多节目多节目流流)为用户提供节目和服务的必要的工具与PSI 表一起,让STB在整个传输流网络中,分解分解出所有的节目由 CAS(SIG,EPG)系统生成注入复用器所有的传输流44第44页，共61页，编辑于2022年，星期六SI 表的内容NIT(Network Information Table)NIT(Network Information Table)网络信息表网络信息表表明网络的物理结构和其特殊参数SDT(Service Description Table)SDT(Service Description Table)服务描述表服务描述表定义网络中有效的服务内容定义网络中有效的服务内容(视频视频,音频音频,数据数据)EIT(Event Information Table)EIT(Event Information Table)事件信息表事件信息表定义网络中所有的事件定义网络中所有的事件,提供针对它们的描述提供针对它们的描述,起始时起始时间间,持续时间持续时间TDT(Time and Date Table)TDT(Time and Date Table)时间信息表时间信息表与与STBSTB有关的时间信息有关的时间信息45第45页，共61页，编辑于2022年，星期六NIT-网络信息表 PID值恒为 0 x0010包含每个传输流的频率信息.当观众想看的节目不在当前的传输流内时,STB通过调谐,转换节目频道,找到所需节目.46第46页，共61页，编辑于2022年，星期六SDT 服务描述表 PID 值恒为0 x0011定义网络中有效的服务内容并提供他们的有关信息定义网络中有效的服务内容并提供他们的有关信息服务的名称服务的名称(如如 CNN,NBC,HBO,CNN,NBC,HBO,等等)服务的种类(如 数字视频,音乐,图文信息,等)47第47页，共61页，编辑于2022年，星期六EIT 事件信息表 PID PID值恒为值恒为0 x00120 x0012 为Electronic Program Guide(EPG)提供主要的信息来源时间分割时间分割开始开始&结束时间结束时间内容分级内容分级节目分类节目分类PPV,PPV,语言语言,etc,etc事件信息事件信息CBS CBS 新闻新闻HBO HBO 星球大战星球大战48第48页，共61页，编辑于2022年，星期六EIT 事件信息表 EIT的三种类型当前EIT -描述传输流当前正在广播的事件后继后继EIT -EIT -描述当前传输流的后继信息描述当前传输流的后继信息规划EIT -列出未来几小时,几天,整个网络的所有事件信息.第49页，共61页，编辑于2022年，星期六 TDT 时间信息表PID值恒为0 x0014给 STB 提供时间信息间隔1-2 秒发一次50第50页，共61页，编辑于2022年，星期六可选的SI 表下列四种下列四种SI SI 表不太常用表不太常用BAT-Bouquet Association TableRunning Status TableTOT-Timing Offset TableST-Stuffing Table第51页，共61页，编辑于2022年，星期六节目选择过程解码器挑选某套节目的流程当前的选择5656频道频道“ESPN”(Transport#3)“ESPN”(Transport#3)新的选择4 4频道频道,“HBO”(Transport#2),“HBO”(Transport#2)STB 分析 4频道NIT NIT NIT 链接链接 4 4频道频道 到到 TRANSPORT#2TRANSPORT#2STB STB 比较比较 新的新的 传输流号与传输流号与 当前的当前的传输流号传输流号STB STB 调谐到新的调谐到新的 传输流号传输流号52第52页，共61页，编辑于2022年，星期六节目选择过程STB 下载Transport#2的PAT PAT PAT 提供提供PMTPMT的的 PID PID PMTPMT提供提供4 4频道节目的频道节目的PIDPID 音频音频 PIDs PIDs 视频视频 PIDs PIDs ECM(Entitlement Control Message)PIDsECM(Entitlement Control Message)PIDs EMMsEMMs 图文图文 PIDs,PIDs,等等.用ECM 和 EMM STB 解密4频道节目53第53页，共61页，编辑于2022年，星期六机顶盒解码过程机顶盒首先找到所用PID=0的分组，用它们重建PAT表。根据用户所选的节目号，机顶盒从PAT表找到所选节目的PMT表的位置(即PID)。机顶盒用这个PID找到所有PMT的分组，重建PMT表。PMT表含视频码流包的PID，音频码流包的PID，以及各个数据码流包的PID。54第54页，共61页，编辑于2022年，星期六机顶盒解码过程根据从PMT找到的PID，机顶盒找到所有视频、音频和数据分组；重建视频ES流、音频ES流和数据流。机顶盒对音频视频基本流进行解码，将数字电视信号转换到模拟电视信号，输出到电视或监视器。如果节目来自多个TS流，需先用PAT表里的NIT表找到节目所在频道或TS流，收到那个TS流后找它的PAT表。55第55页，共61页，编辑于2022年，星期六条件接入系统条件接入系统(CAS)(CAS)加扰:是将一种加密算法加密算法应用于节目内容的过程 加密:在前端提供一个在前端提供一个加密信息加密信息，使被授权的用户，使被授权的用户端解扰器能以此信息来对数据解扰，该信息受端解扰器能以此信息来对数据解扰，该信息受CACA系系统控制，并以加密形式配置在传输流信息中统控制，并以加密形式配置在传输流信息中56第56页，共61页，编辑于2022年，星期六CA系统简介(1)包括包括CA功能的系统有功能的系统有3个主要部分个主要部分:CA系统系统前端设备前端设备数字电视接收机数字电视接收机(含智能卡含智能卡)控制哪些接收机可以取出哪些解扰密钥控制哪些接收机可以取出哪些解扰密钥 保存用户授权信息保存用户授权信息 加扰节目和播出节目加扰节目和播出节目 广播密钥广播密钥(ECM)(ECM)和授权管理信息和授权管理信息(EMM)(EMM)接收被加扰的节目接收被加扰的节目 解扰被授权接收的节目解扰被授权接收的节目57第57页，共61页，编辑于2022年，星期六CA系统简介(2)CA系统ECM(加密了的控制字加密了的控制字)用户授权用户授权Ciphering智能卡私人钥匙智能卡私人钥匙(Private Key)EMM(加密了的用户授权加密了的用户授权)l l ECMECM 产生器产生器产生器产生器-产生授权控制消息产生授权控制消息EntitlementEntitlement ControlControl MessagesMessages (ECMECM)ECM ECM 含有被加密的解扰密钥含有被加密的解扰密钥含有被加密的解扰密钥含有被加密的解扰密钥(控制字控制字控制字控制字control words)control words)ECM ECM 控制接收机取出解扰密钥控制接收机取出解扰密钥控制接收机取出解扰密钥控制接收机取出解扰密钥ECM GenEMM Genl lEMM EMM 产生器产生器产生器产生器-产生授权管理消息产生授权管理消息产生授权管理消息产生授权管理消息Entitlement Management Entitlement Management Messages(EMM)Messages(EMM)EMM EMM 含有被加密的用户授权信息含有被加密的用户授权信息含有被加密的用户授权信息含有被加密的用户授权信息(针对每个用户针对每个用户针对每个用户针对每个用户)Ciphering控制字被加密后放在ECM里播出用户授权被加密后放在EMM里播出控制字控制字58第58页，共61页，编辑于2022年，星期六CA系统简介(3)CA系统CipheringCiphering智能卡私人钥匙智能卡私人钥匙(Private Key)EMM 加密了的用户授权加密了的用户授权)ECM(加密了的控制字加密了的控制字)l l用控制字对视频、音频和数据用控制字对视频、音频和数据用控制字对视频、音频和数据用控制字对视频、音频和数据进行加扰进行加扰进行加扰进行加扰l l向接收机重复广播向接收机重复广播向接收机重复广播向接收机重复广播 ECMs ECMs 和和和和 EMMsEMMsScrambling加扰了的分量加扰了的分量分量分量(连续的视频、音频连续的视频、音频和数据和数据)控制字控制字用户授权用户授权控制字用来对视频、音频和数据进行加扰控制字用来对视频、音频和数据进行加扰控制字用来对视频、音频和数据进行加扰控制字用来对视频、音频和数据进行加扰前端设备59第59页，共61页，编辑于2022年，星期六Smart CardCA系统简介(4)CA系统CipheringCiphering智能卡私人钥匙智能卡私人钥匙EMM(加密了的用户授权加密了的用户授权)ECM(加密了的控制字加密了的控制字)前端设备Scrambling加扰了的分量加扰了的分量Deciphering 智能卡私人钥匙智能卡私人钥匙用户授权用户授权Deciphering控制字控制字Descrambling分量分量l l智能卡智能卡智能卡智能卡(smart card)(smart card)有解密有解密有解密有解密ECMECM和和和和EMMEMM的钥匙的钥匙的钥匙的钥匙l l机顶盒根据机顶盒根据机顶盒根据机顶盒根据EMMEMM里的授权信息来决定解密哪个里的授权信息来决定解密哪个里的授权信息来决定解密哪个里的授权信息来决定解密哪个ECMECM并取出控制字并取出控制字并取出控制字并取出控制字分量分量(连续视频、音频和连续视频、音频和数据数据)控制字控制字用户授权用户授权用智能卡解密用智能卡解密EMM如果如果EMM里受了权里受了权，用智能卡解密用智能卡解密ECM用用ECM里的控制字解扰视频、音频和数据里的控制字解扰视频、音频和数据数字机顶盒60第60页，共61页，编辑于2022年，星期六Smart CardCA系统简介(总结)CA系统CipheringCiphering智能卡私人钥匙智能卡私人钥匙EMM(加密了的用户授权加密了的用户授权)ECM(加密了的控制字加密了的控制字)前端设备Scrambling加扰了的分量加扰了的分量Deciphering 智能卡私人钥匙智能卡私人钥匙用户授权用户授权Deciphering控制字控制字Descrambling分量分量分量分量(连续视频、音频和连续视频、音频和数据数据)控制字控制字用户授权用户授权数字机顶盒61第61页，共61页，编辑于2022年，星期六