doc/oggstream.html

   1 <HTML><HEAD><TITLE>xiph.org: Ogg Vorbis documentation</TITLE>
   2 <BODY bgcolor="#ffffff" text="#202020" link="#006666" vlink="#000000">
   3 <nobr><a href="vorbis.html"><img src="white-ogg.png" border=0><img
   4 src="vorbisword2.png" border=0></a></nobr><p>
   5
   6
   7 <h1><font color=#000070>
   8 Ogg logical and physical bitstream overview
   9 </font></h1>
  10
  11 <em>Last update to this document: July 18, 1999</em><br>
  12
  13 <h2>Ogg bitstreams</h2>
  14
  15 Ogg codecs use octet vectors of raw, compressed data
  16 (<em>packets</em>). These compressed packets do not have any
  17 high-level structure or boundary information; strung together, they
  18 appear to be streams of random bytes with no landmarks.<p>
  19
  20 Raw packets may be used directly by transport mechanisms that provide
  21 their own framing and packet-seperation mechanisms (such as UDP
  22 datagrams).  For stream based storage (such as files) and transport
  23 (such as TCP streams or pipes), Vorbis and other future Ogg codecs use
  24 the Ogg bitstream format to provide framing/sync, sync recapture
  25 after error, landmarks during seeking, and enough information to
  26 properly seperate data back into packets at the original packet
  27 boundaries without relying on decoding to find packet boundaries.<p>
  28
  29 <h2>Logical and physical bitstreams</h2>
  30
  31 Raw packets are grouped and encoded into contiguous pages of
  32 structured bitstream data called <em>logical bitstreams</em>.  A
  33 logical bitstream consists of pages, in order, belonging to a single
  34 codec instance.  Each page is a self contained entity (although it is
  35 possible that a packet may be split and encoded across one or more
  36 pages); that is, the page decode mechanism is designed to recognize,
  37 verify and handle single pages at a time from the overall bitstream.<p>
  38
  39 Multiple logical bitstreams can be combined (with restricctions) into
  40 a single <em>physical bitstream</em>.  A physical bitstream consists
  41 of multiple logical bitstreams multiplexed at the page level. Whole
  42 pages are taken in order from multiple logical bitstreams and combined
  43 into a single physical stream of pages. The decoder reconstructs the
  44 original logical bitstreams from the physical bitstream by taking the
  45 pages in order fromt he physical bitstream and redirecting them into
  46 the appropriate logical decoding entitiy. The simplest physical
  47 bitstream is a single, unmultiplexed logical bitstream.  <p>
  48
  49 <a href=framing.html>Ogg Logical Bitstream Framing</a> discusses
  50 the page format of an Ogg bitstream, the packet coding process
  51 and logical bitstreams in detail.  The remainder of this document
  52 specifies requirements for constructing finished, physical Ogg
  53 bitstreams.<p>
  54
  55 <h2>Mapping Restrictions</h2>
  56
  57 Logical bitstreams may not be mapped/multiplexed into physical
  58 bitstreams without restriction.  Here we discuss design restrictions
  59 on Ogg physical bitstreams in general, mostly to introduce
  60 design rationale. Each 'media' format defines its own (generally more
  61 restrictive) mapping.  An '<a href="vorbis-stream.html">Ogg Vorbis
  62 Audio Bitstream</a>', for example, has a <a
  63 href="vorbis-stream.html">specific physical bitstream structure</a>.
  64 An 'Ogg A/V' bitstream (not currently specified) will also mandate a
  65 specific, restricted physical bitstream format.<p>
  66
  67 <h3>additional end-to-end structure</h3>
  68
  69 The <a href="framing.html">framing specification</a> defines
  70 'beginning of stream' and 'end of stream' page markers via a header
  71 flag (it is possible for a stream to consist of a single page).  A
  72 stream always consists of an integer number of pages, an easy
  73 requirement given the variable size nature of pages.<p>
  74
  75 In addition to the header flag marking the first and last pages of a
  76 logical bitstream, the first page of an Ogg bitstream obeys
  77 additional restrictions.  Each individual media mapping specifies its
  78 own implementation details regarding these restrictions.<p>
  79
  80 The first page of a logical Ogg bitstream consists of a single,
  81 small 'initial header' packet that includes sufficient information to
  82 identify the exact CODEC type and media requirements of the logical
  83 bitstream.  The intent of this restriction is to simplify identifying
  84 the bitstream type and content; for a given media type (or across all
  85 Ogg media types) we can know that we only need a small, fixed
  86 amount of data to uniquely identify the bitstream type.<p>
  87
  88 As an example, Ogg Vorbis places the name and revision of the Vorbis
  89 CODEC, the audio rate and the audio quality into this initial header,
  90 thus simplifying vastly the certain identification of an Ogg Vorbis
  91 audio bitstream.<p>
  92
  93 <h3>sequential multiplexing (chaining)</h3>
  94
  95 The simplest form of logical bitstream multiplexing is concatenation
  96 (<em>chaining</em>).  Complete logical bitstreams are strung
  97 one-after-another in order.  The bitstreams do not overlap; the final
  98 page of a given logical bitstream is immediately followed by the
  99 initial page of the next.  Chaining is the only logical->physical
 100 mapping allowed by Ogg Vorbis.<p>
 101
 102 Each chained logical bitstream must have a unique serial number within
 103 the scope of the physical bitstream.<p>
 104
 105 <h3>concurrent multiplexing (grouping)</h3>
 106
 107 Logical bitstreams may also be multiplexed 'in parallel'
 108 (<em>grouped</em>).  An example of grouping would be to allow
 109 streaming of seperate audio and video streams, using differnt codecs
 110 and different logical bitstreams, in the same physical bitstream.
 111 Whole pages from multiple logical bitstreams are mixed together.<p>
 112
 113 The initial pages of each logical bitstream must appear first; the
 114 media mapping specifies the order of the initial pages.  For example,
 115 Ogg A/V will eventually specify an Ogg video bitstream with
 116 audio.  The mapping may specify that the physical bitstream must begin
 117 with the initial page of a logical video bitstream, followed by the
 118 initial page of an audio stream.  Unlike initial pages, terminal pages
 119 for the logical bitstreams need not all occur contiguously (although a
 120 specific media mapping may require this; it is not mandated by the
 121 generic Ogg stream spec).  Terminal pages may be 'nil' pages,
 122 that is, pages containing no content but simply a page header with
 123 position information and the 'last page of bitstream' flag set in the
 124 page header.<p>
 125
 126 Each grouped bitstream must have a unique serial number within the
 127 scope of the physical bitstream.<p>
 128
 129 <h3>sequential and concurrent multiplexing</h3>
 130
 131 Groups of concurrently multiplexed bitstreams may be chained
 132 consecutively.  Such a physical bitstream obeys all the rules of both
 133 grouped and chained multiplexed streams; the groups, when unchained ,
 134 must stand on their own as a valid concurrently multiplexed
 135 bitstream.<p>
 136
 137 <h3>multiplexing example</h3>
 138
 139 Below, we present an example of a grouped and chained bitstream:<p>
 140
 141 <img src=stream.png><p>
 142
 143 In this example, we see pages from five total logical bitstreams
 144 multiplexed into a physical bitstream.  Note the following
 145 characteristics:
 146
 147 <ol><li>Grouped bitstreams begin together; all of the initial pages
 148 must appear before any data pages.  When concurrently multiplexed
 149 groups are chained, the new group does not begin until all the
 150 bitstreams in the previous group have terminated.<p>
 151
 152 <li>The pages of concurrently multiplexed bitstreams need not conform
 153 to a regular order; the only requirement is that page <tt>n</tt> of a
 154 logical bitstream follow page <tt>n-1</tt> in the physical bitstream.
 155 There are no restrictions on intervening pages belonging to other
 156 logical bitstreams.  (Tying page appearence to bitrate demands is one
 157 logical strategy, ie, the page appears at the chronological point
 158 where decode requires more information).
 159
 160 </ol>
 161
 162 <hr>
 163 <a href="http://www.xiph.org/">
 164 <img src="white-xifish.png" align=left border=0>
 165 </a>
 166 <font size=-2 color=#505050>
 167
 168 Ogg is a <a href="http://www.xiph.org">Xiphophorus</a> effort to
 169 protect essential tenets of Internet multimedia from corporate
 170 hostage-taking; Open Source is the net's greatest tool to keep
 171 everyone honest. See <a href="http://www.xiph.org/about.html">About
 172 Xiphophorus</a> for details.
 173 <p>
 174
 175 Ogg Vorbis is the first Ogg audio CODEC.  Anyone may
 176 freely use and distribute the Ogg and Vorbis specification,
 177 whether in a private, public or corporate capacity.  However,
 178 Xiphophorus and the Ogg project (xiph.org) reserve the right to set
 179 the Ogg/Vorbis specification and certify specification compliance.<p>
 180
 181 Xiphophorus's Vorbis software CODEC implementation is distributed
 182 under the Lesser/Library GNU Public License.  This does not restrict
 183 third parties from distributing independent implementations of Vorbis
 184 software under other licenses.<p>
 185
 186 OggSquish, Vorbis, Xiphophorus and their logos are trademarks (tm) of
 187 <a href="http://www.xiph.org/">Xiphophorus</a>.  These pages are
 188 copyright (C) 1994-2000 Xiphophorus. All rights reserved.<p>
 189
 190 </body>
 191
 192