MPEG トランスポート ストリーム

MPEGトランスポートストリーム（MPEG -TS、MTS）または単にトランスポートストリーム（TS ）は、オーディオ、ビデオ、プログラムおよびシステム情報プロトコル（PSIP）データの送信と保存のための標準デジタルコンテナ形式です。^[6] DVB、ATSC、IPTVなどの放送システムで使用されます。

トランスポート ストリームは、ストリームを伝送する通信チャネルが劣化した場合でも伝送の整合性を維持するためのエラー訂正機能と同期パターン機能を備え、パケット化された基本ストリームをカプセル化するコンテナー形式を指定します。

トランスポート ストリームは、同様の名前を持つMPEG プログラム ストリームとはいくつかの重要な点で異なります。プログラム ストリームは、ディスク ( DVDなど) などの比較的信頼性の高いメディア向けに設計されているのに対し、トランスポート ストリームは、地上波や衛星放送などの信頼性の低い送信向けに設計されています。さらに、トランスポート ストリームは複数のプログラムを伝送できます。

トランスポートストリームはMPEG-2パート1、システムで規定されており、正式にはISO/IEC規格13818-1またはITU-T勧告H.222.0として知られています。^[4]

トランスポート ストリームは、他の多数のサブストリーム、多くの場合はパケット化エレメンタリ ストリーム(PES)をカプセル化します。PES は、MPEG コーデックまたは任意の数の非 MPEG コーデック ( AC3またはDTSオーディオ、MJPEGまたはJPEG 2000ビデオなど) を使用してメイン データ ストリームをラップし、字幕のテキストと画像、ストリームを識別するテーブル、さらには電子番組ガイドなどの放送局固有の情報もラップします。複数の異なるテレビ チャンネルや映画の 複数のアングルなど、多くのストリームが混在していることがよくあります。

各ストリームは（最大）188 バイトのセクションに分割され、インターリーブされます。パケット サイズが小さいため、ストリームは、通常各フレームを 1 つのパケットにラップするAVI、MOV / MP4、MKVなどのプログラム ストリームやその他の一般的なコンテナーと比較して、遅延が少なく、エラー耐性が高く、インターリーブできます。これは、大きなフレームによって許容できないオーディオ遅延が発生する可能性があるビデオ会議では特に重要です。

トランスポートストリームは、固定ビットレート(CBR) としてブロードキャストされ、データが不足している場合はパディングバイトで埋められる傾向があります。 ^[a]

ネットワーク パケットはトランスポート ストリーム内のデータの基本単位であり、トランスポート ストリームは単なるパケットのシーケンスです。各パケットは同期バイトとヘッダーで始まり、その後にオプションの追加ヘッダーが続く場合があります。パケットの残りの部分はペイロードで構成されます。すべてのヘッダー フィールドはビッグ エンディアンとして読み取られます。パケットの長さは 188 バイトですが、通信媒体によって追加情報が追加されることがあります。^[b] 188 バイトのパケット サイズは、もともと非同期転送モード (ATM) システムとの互換性のために選択されました。^{[8] [9]}

トランスポート ストリーム内の各テーブルまたは基本ストリームは、13 ビットのパケット識別子 (PID) によって識別されます。デマルチプレクサは、同じ PID で識別されるパケットを検索することによって、トランスポート ストリームから基本ストリームを抽出します。ほとんどのアプリケーションでは、時分割多重化を使用して、特定の PID がトランスポート ストリームに出現する頻度を決定します。

トランスポート ストリームには、プログラムの概念があります。すべてのプログラムは、プログラム マップ テーブル (PMT) によって記述されます。そのプログラムに関連付けられた基本ストリームには、PMT にリストされた PID があります。別の PID は、PMT 自体に関連付けられています。たとえば、デジタル テレビで使用されるトランスポート ストリームには、3 つのテレビ チャンネルを表す 3 つのプログラムが含まれる場合があります。各チャンネルが 1 つのビデオ ストリーム、1 つまたは 2 つのオーディオ ストリーム、および必要なメタデータで構成されているとします。3つのチャンネルのうちの 1 つをデコードする受信機は、そのプログラムに関連付けられた各 PID のペイロードをデコードするだけで済みます。他のすべての PID の内容は破棄できます。複数のプログラムを含むトランスポート ストリームは、マルチプログラム トランスポート ストリーム (MPTS) と呼ばれます。単一プログラムのトランスポート ストリームは、単一プログラム トランスポート ストリーム (SPTS) と呼ばれます。

プログラム固有情報 (PSI) テーブルには、プログラム関連付け (PAT)、プログラム マップ (PMT)、条件付きアクセス (CAT)、およびネットワーク情報 (NIT) の 4 つがあります。MPEG-2 仕様では、CAT と NIT の形式は指定されていません。

デコーダが、関連するビデオに一致するオーディオ トラックなどの同期されたコンテンツを少なくとも 100 ミリ秒ごとに 1 回表示できるようにするために、プログラム クロック リファレンス(PCR) が MPEG-2 トランスポート ストリーム パケットのアダプテーション フィールドで送信されます。MPEG-2 プログラムの PCR を含む PID は、関連する PMT のpcr_pid値によって識別されます。PCR の値は、適切に使用されると、デコーダでsystem_timing_clock を生成するために使用されます。システム タイム クロック (STC) デコーダは、適切に実装されると、オーディオおよびビデオの基本ストリームを同期するために使用される高精度のタイム ベースを提供します。MPEG-2 のタイミングはこのクロックを参照します。たとえば、プレゼンテーション タイム スタンプ(PTS) は、PCR を基準とします。最初の 33 ビットは 90 kHz クロックに基づいています。最後の 9 ビットは 27 MHz クロックに基づいています。PCR に許容される最大ジッターは+/- 500 nsです。

ATSCやDVBなどの一部の伝送方式では、トランスポートストリームに厳格な一定ビットレート要件が課せられます。ストリームが一定ビットレートを維持することを保証するために、マルチプレクサはいくつかの追加パケットを挿入する必要がある場合があります。PID 0x1FFFはこの目的のために予約されています。ヌルパケットには0xFFで埋められたペイロードがあり、受信機はその内容を無視することが期待されます。^[15]

トランスポートストリームは、もともと放送用に設計されたものです。その後、標準の188バイトのパケットに4バイトのタイムコード（TC）フィールドを追加して、192バイトのパケットにすることで、デジタルビデオカメラ、レコーダー、プレーヤーで使用できるように適応されました。^{[16] [17]}これは非公式にM2TSストリームと呼ばれ、HDVカメラでよく見られます。ブルーレイディスク協会はこれを「BDAV MPEG-2トランスポートストリーム」と呼んでいます。^[16] JVCは、 GZ-HD7などのHDDベースのカムコーダーで使用される場合、これをTOD ^[c]と呼んでいました。^{[18] [19]}タイムコードを使用すると、メディアプレーヤーから、または非線形ビデオ編集システムから、ストリームの任意の部分にすばやくアクセスできます。^{[20]また、}複数のカメラのセットアップで、複数のカメラからのビデオストリームを同期させるためにも使用されます。

メニューサポート付きで作成されたブルーレイディスクビデオタイトルは、ブルーレイディスクムービー（BDMV）形式であり、MPEG-2トランスポートストリーム形式に基づいたBDAVコンテナにオーディオ、ビデオ、およびその他のストリームが含まれています。^{[21] [22]}ブルーレイディスクビデオは、余分なトランスポートオーバーヘッドを持たないDVDのプログラムストリームと比較して、これらの修正されたMPEG-2トランスポートストリームを使用します。

また、映画公開用のBDMVフォーマットに代わる消費者向けのフォーマットとして、BDAV（Blu-ray Disc Audio/Visual）フォーマットがある。BDAVフォーマットは、オーディオ/ビデオ記録用の記録型Blu-ray Discで使用されている。 ^{[22] [d]} Blu-ray Discは、MPEG-2トランスポートストリーム記録方式を採用している。これにより、BDAVに変換されたデジタル放送のトランスポートストリームを、パケットの変更を最小限に抑えてそのまま記録することができる。^[17]また、BDAVに変換されたデジタル放送をそのまま記録し、不要なパケットをストリームから切り捨てるだけで編集できる、ストリームカット形式の簡易編集も可能となっている。当然ではあるが、高速で使いやすい検索機能も組み込まれている。^{[17] [24]}

• MPEG メディア トランスポート(MMT)
• リアルタイムトランスポートプロトコル(RTP)
• 一方向軽量カプセル化(ULE)

• ITU-T H.222.0 | ISO/IEC 13818-1 システム仕様文書
• 2018 年 8 月の仕様の最新無料コピー
• MPEG-4 システムに関する FAQ
• TSDuck – MPEG トランスポート ストリームを操作するための無料のオープン ソース ツール。