Мультиплексирование, ремультиплексирование и статистическое мультиплексирование

Принятая в стандарте МРЕG-2 схема построения ТП может быть описана как двухступенчатая. На первом этапе формируется программный поток (ПП) путем мультиплексирования одного или нескольких PES с общей временной базой и индивидуальными PID (рис. 2.1,а).

Рисунок 2.1 Объединение PES в программный поток (а) и программных потоков в транспортный поток (б)

На втором шаге ПП нескольких программ и управляющие потоки объединяются методом асинхронного пакетного мультиплексирования в единый транспортный поток (рис. 2.1,б). Отметим, что транспортный поток может быть построен и непосредственно из PES или других ТП, если при этом сохраняются общие правила синтаксиса МРЕG. Такая иерархическая структура обеспечивает большую гибкость в построении систем вещания. Можно, например, объявить один PES принадлежащим более чем одной программе и организовать так называемые виртуальные каналы, можно использовать несколько потоков одного вида для масштабирования, возможна организация межрегионального вещания с выбором отдельного языка для каждого региона и т.д.

Гибкость мультиплексирования ТП представляет одну интересную возможность построения многопрограммной системы вещания, связанную с вводом в ТП, формируемый мультиплексором из программ, кодированных локальными кодерами, «постороннего» транспортного потока, поступившего по линии связи и имеющего другую временную базу (режим ремультиплексирования). Современные мультиплексоры легко справляются с такой задачей, позволяя при этом выбрать из компонентов пришедшего ТП желаемые, при необходимости изменить PID этих компонент, режим скремблирования и другие параметры.

Еще одна возможность гибкого изменения параметров сжатого сигнала - статистическое мультиплексирование, заключающееся в динамическом перераспределении ресурса битов между кодерами в многопрограммном цифровом потоке с учетом конкретных особенностей изображения в каждой программе таким образом, чтобы качество всех программ оставалось, возможно, более высоким. Более сложный контроллер может использовать технологию «заглядывания вперед» для оценки сложности представленных кадров и эта информация может служить для подстройки управления скоростью.

Система работает следующим образом. Управляющий контроллер статистического мультиплексора получает от всех кодеров информацию о сложности обрабатываемого в данный момент изображения, оценивает ее и выделяет каждому кодеру ресурс битов, пропорциональный потребности. Дело в том, что при суммировании скоростей нескольких каналов среднее значение скорости растет пропорционально сумме средних значений составляющих, а среднеквадратичное отклонение изменяется пропорционально квадратному корню из числа каналов. Если в пакете программ присутствуют, например, фильмовые, детские, спортивные, развлекательные программы, в разные моменты времени в зависимости от наличия, детальности изображения, цветовой насыщенности они требуют разной скорости выходного потока для сохранения примерно одинакового субъективного качества изображения и, что еще важнее, пики скорости наступают в разные моменты времени, так что суммарная скорость может быть заметно снижена. Исследования показали, что без ухудшения качества можно выиграть примерно 30% пропускной способности канала. Это означает, что вместо 6 программ в спутниковом стволе можно передать 8, вместо 8 - 10...11. Проводившиеся на некоторых выставках демонстрации передачи 18 и даже 24 программ - на сегодняшний день не более чем рекламный трюк и не имеют ничего общего с реальными задачами цифрового вещания.