一种基于TS包比例占用的固定码率TS流复用算法

一种基于TS包比例占用的固定码率TS流复用算法
多节目TS流复用的主要技术难点在于参与复用的各数据单元——包括PSI/SI表格，PCR，音视频及空包——的交织算法。

在这些参与复用的数据单元中，PSI/SI和PCR需要按照固定的间隔进行插入，可以认为是固定码率，音频一般来讲也接近固定码率，而视频码率则变化不定，这主要是由于编码时IBP帧的编码方法不同产生的，但对于一个特定的视频帧而言，我们可以认为在这一帧时间内，视频的码率是固定的，我们可以称之为瞬时码率。

对于多节目的TS流复用，输出码率一般来讲为固定码率，这种情况下，我们可以通过计算每个数据单元的瞬时码率占复用后的TS流的总码率的的比率（mux-ratio，我们称其为每个数据单元的复用比率）进行复用。又因为TS流复用时的基本单位是TS包，所以可以认为复用比率就是每个数据单元在一个TS包中的比率，每复用一个TS包，就把该数据单元所占用的实际总比率加上复用比率，当总比率大于100%时，我们就认为该数据单元应该参与复用了。

对于按照固定间隔插入的数据单元，复用比率的计算方法为：

mux-ratio=((1/interval)*每次插入的TS包数*TS_LEN*8)/MPTS_Bitrate

对于有瞬时码率的数据单元，直接通过码率之比进行计算：

       mux-ratio=瞬时码率/ MPTS_Bitrate

 

下面我们通过一组数据来说明上述算法。

 

MPTS(Bitrate=10000000bps)
	PAT(1%)	PMT(1%)	PCR(5%)	Audio(20%)	Video(45%)	NULL
TS No
0	99	99	95	80	55
1	99+1=100 100-100=0	99+1=100	95+5=100	80+20=100	55+45=100
2	1+0=1	100+1=101 101-100=1	100+5=105	100+20=120	100+45=145
3	1+1=2	1+1=2	105-100=5 5+5=10	120+20=140	145+45=190
4	2+1=3	2+1=3	10+5=15	140+20=160 160-100=60	190+45=235
5	3+1=4	3+1=4	15+5=20	60+20=80	235+45=280 280-100=180
6	4+1=5	4+1=5	20+5=25	80+20=100 100-100=0	180+45=225
7	5+1=6	5+1=6	25+5=30	0+20=20	225+45=270 270-100=170
8	6+1=7	6+1=7	30+5=35	20+20=40	170+45=215 215-100=115
9	8+1=9	8+1=9	35+5=40	40+20=60	115+45=160 160-100=60
10	9+1=10	9+1=10	40+5=45	60+20=80	60+45=105 105-100=5
11	10+1=11	10+1=11	45+5=50	80+20=100 100-100=0	5+45=50
12	11+1=12	11+1=12	50+5=55	0+20=20	50+45=95	NULL
13	12+1=13	12+1=13	55+5=60	20+20=40	95+45=140 140-100=40

表1
在上表中，MPTS的输出码率为10000000bps。MPTS中，假设PAT表的复用比率为1%，PMT表的复用比率为1%，PCR的复用比率为5%，音频的复用比率为20%，视频的复用比率为45%。TS No列为每次复用TS包的序号。在复用之初，我们使用100%减去每个复用单元的比率作为初始比率（这样每个复用单元处于复用的临界状态）。

通过码率之比计算出来的每个复用单元的占用比率，即为TS中的每个复用单元应该占用的比率，从微观层面看，如果每个TS包可以分割的话，其中应该包括1%的PAT数据，1%的PMT数据，5%的PCR数据，20%的音频数据，45%的视频数据，剩下28%为空包数据；因此，每复用一个TS包，我们把该复用单元实际所占的比率加上它的复用比率。当实际占的比率大于100%时，表明应该复用该数据单元了，此时如果实际复用了该数据单元的一个TS包，应该减去100%。上表中，红色的部分表示本次参与复用的数据单元。如果所有的数据单元都没有达到100%，则插入空包。

在实际的复用过程中，可能会遇到以下几个问题。

一，如果有多个数据单元的实际所占比率同时达到了100%，应该选择哪个参与复用呢？在上表中，我们只是简单的按照从左到右的顺序，但在实际复用时，需要做特别的处理。一般来讲，对于同时可以复用的相同类型的数据单元（比如都是视频），这时可以选择实际占用百分比最大的哪个参与复用；对于不同类型的数据单元，需要设置复用的优先级，一般讲复用的优先级是：PSISI>PCR>音频>视频。

二，如前所述，因为我们使用的是瞬时码率，尤其对于视频来讲，通常每帧数据码率都是变化的。当码率出现变化时，需要注意两点，一是更新复用比率，二是如果当前实际的占用比率不为0，需要根据新的码率进行实际占用的比率，以上表中的视频为例，如果在第11包时，因为码率的变化，复用比率变更为60%，此时实际占用比率为50%，新的实际占用的比率的公式为：

X/（当前实际占用的比率）＝新的应该占用比率/新的应该占用比率

X/50=60/45

X=50*60/45

三，在计算占用比率时，可能会出现小数，如果使用浮点数将会导致丢失精度，精度的丢失对长时间运行来讲会出现大的偏差，因此，所有计算需要采用分数来进行。