用于生成和再现媒体文件的方法

专利名称：用于生成和再现媒体文件的方法
技术领域：
本发明涉及用于生成和再现媒体文件的方法和装置。
在通过面向分组的数据网络传输数据时可用的带宽越来越大程度上允许通过数据网络、诸如所谓的因特网或所谓的内联网传输视听媒体。属于这些视听媒体的例如有电影、电影序列或口头报告或朗读形式的音频信息、音乐序列以及更多。信息的呈现通常也被称为“多媒体通信”，该呈现除了显示文本之外还包括部分地或完整地使用视听媒件。
已公开的是，在使用压缩算法的情况下对待交换的来自未被压缩的视频或音频流的视听信息进行压缩并且将所压缩的数据存储在文件中。所存储的文件(以下也被称为媒体文件)例如在业务提供计算机系统(在专业领域中也被称为服务器)上可供通过数据网络进行传输而使用或者被存储在数据载体上。
在用户将通过数据网络传输的媒体文件完整地或部分地存储在本地计算机系统(在专业领域中又被称为客户机)上之后，可以在本地计算机系统上再现该媒体文件。媒体文件的再现通过再现单元来进行。这种再现单元作为计算机系统上的软件可供使用。
除了在计算机系统上作为软件实施的再现单元之外，还公开了这样的再现单元，它们以播放设备的形式作为独立的设备来构建。在这种再现单元上，媒体文件通常从数据载体中提取。作为数据载体，例如使用诸如所谓的光盘CD、数字通用盘DVD等等的光学数据载体或者电子存储器。已公开具有集成的电子存储器的再现单元，这些再现单元适用于音频信息的移动呈现。在这种再现单元上，媒体文件从计算机系统中或直接从数据网络中提取。
为了在再现单元上再现以压缩方式存在的视频或音频流，首先必需执行解压缩算法，在该解压缩算法中由被压缩的媒体文件生成解压缩的视频或音频流。该解压缩的视频或音频流的再现通过再现单元来进行。在此，解压缩和再现通常在时间上交替地连续进行。
为了共同定义压缩和解压缩算法，在专业领域中缩写“Codec”(Compression-Decompression)是常用的。Codec被理解为这样的原理，即能够按照所定义的算法来压缩未被压缩的视频流和/或音频流，以及重新对所压缩的视频流和/或音频流进行解压缩。
尽管开头提及的在传输媒体文件时带宽增加以及尽管数据载体的存储容量增加，但媒体内容的有效压缩一如既往还是特别重要的供给。由于这个原因，新的压缩和所属的解压缩方法(Codec)不断地被开发出来，通过这些方法，应在媒体内容的质量几乎不变的情况下减小媒体文件的大小。媒体内容的应力求的质量的标准例如是接收者的质量印象或例如通过视频序列的所谓的“剪辑”对媒体文件进行进一步处理的技术规定。
以下示出从多个可供使用的Codec中示例性的选择。
所谓的MPEG-Codec(移动图像专家组)适合于节省空间地存储电影。MPEG压缩方法的基础在于，评价视频数据流的图像序列之间的差别。因为在电影的许多场景中背景在较长的时间间隔内保持不变，所以基于MPEG-Codec的压缩方法通过以下方式实现有效的压缩，即仅仅存储图像序列之间的差别。因此MPEG-Codec的缺点在于，这些方法不太适合于电影序列的数字片段。MPEG-Codec目前有不同版本，其中版本MPEG1、MPEG2和MPEG4目前得到广泛的传播。
用于对音频信息进行压缩和解压缩的方法是所谓的MP3-Codec。MP3同样是一种用于对音频信号进行压缩的MPEG压缩方法。MP3-Codec考虑到人类听觉的生理特征并且相对于未被压缩的音频文件允许显著节省存储空间。根据该方法，在MP3中，在“关键频带”中所反映的信号部分被滤除。这是不同带宽的带通滤波器，它们共同覆盖人类的听觉范围。滤波伴随着将时间相关的音频信号变换到频率层面中的DCT变换(离散余弦变换)或傅立叶变换。在滤波之后对各个滤波器分量的信息内容进行评价。该评价确定数字化。
另外的视听Codec在专业领域中以“QuickTime”、“RealVideo”、“DivX”、H.261等名称被公开。
上面描述的用于在再现单元上再现的Codec的应用包括多个缺点-由于上面提及的多个不同Codec，再现单元为了再现多种不同的媒体文件必须已实施了不同的Codec。特别是再现单元不能够再现未知的媒体文件。特别在再现单元的硬件实施中，对在再现单元的制造时刻当前Codec的限制是不利的。
-可供再现单元使用的Codec应该覆盖媒体内容的可能的格式变化的广泛花色品种。为了该广泛的覆盖，需要非常一般的实施方案，通过该实施方案，Codec总体上被更广泛地并且更复杂地构建。
-对于虽然根据确定的Codec被生成、但是仍然偏离标准的媒体文件来说，在播放单元上的再现因此不被保证。
-根据Codec的标准被压缩的媒体文件虽然可能有复制保护，但容易被未经授权地复制。这是由于以下事实，即用于处理确定的媒体文件类型的复制保护的唯一方法可被应用于这种类型的所有数据载体。
-通过再现单元和媒体文件的分离也不能实现对可用性的部分限制。然而看来经常值得期望的是，在数量上限制视听媒体的再现或使再现仅仅对于所选出的用户圈来说是可使用的。存在这样的考虑，即视听媒体的一次性再现在使用所谓的可自毁数据载体来实现。然而为此提出的方法涉及数据载体，而不涉及媒体文件本身。
本发明的任务在于，说明用于生成和再现媒体文件的方法，通过该方法避免现有技术的问题。
该任务的解决通过具有权利要求1和12的特征的方法来实现。
根据本发明，规定了一种用于再现媒体文件的方法，在该方法中媒体文件中所包含的可执行指令的提取通过再现单元来进行。可执行指令形成所谓的“Medialet”，即用于通过再现单元的执行装置对以编码和/或压缩方式存储在媒体文件中的媒体数据流进行解码和/或解压缩的软件。可执行指令在该解码和/或解压缩之后或与该解码和/或解压缩同时地引起媒体文件中所存储的媒体数据流的再现。根据本发明，也即规定了通过Medialet而不是通过再现单元的执行程序或执行软件的再现。
本发明的另一个方面涉及用于生成所提及的媒体文件的方法，其中首先借助处理算法来进行媒体数据流的编码和/或压缩。媒体数据流例如直接从视听媒体信号源或者从例如未被压缩的第二媒体文件取得。媒体数据流可以特别地(以视觉媒体的形式)也以演示的形式、即以静态的或动画的图表或“幻灯片”的序列存在。借助与所选出的处理算法互补的处理算法、换句话说Codec，由生成单元生成可执行指令，该可执行指令在下面也被称为“Medialet”。因此可执行指令包括Codec并且此外还提供独立于平台的用于生成媒体文件中以压缩和/或编码形式被包含的媒体数据流的发生器。这意味着，以后再现媒体文件的再现单元仅仅必须包含执行装置，通过该执行装置根据可执行指令启动运行时间环境(Laufzeitumgebung)。相反地，用于再现以及控制该再现的整个软件被包含在可执行指令中。最后，生成具有用于容纳被编码的和/或被压缩的媒体数据流的第一区域以及至少一个用于容纳可执行指令的第二区域的媒体文件。
本发明方法的一个重要优点可以在于，独立于平台来执行Codec。再现单元的执行装置提供所谓的“运行时间环境”并且提供用于媒体流再现的接口。媒体流的真正的生成利用包含Codec的Medialet来进行，而不是通过再现单元来进行。
有利地，在生成媒体文件时不必考虑关于再现单元的特性的限制。在没有本发明的方法的情况下，这种不利的考虑目前通常在所谓的MP3播放器中或在不同的具有多媒体能力的移动电话中进行。
现今的系统(特别是具有最小的计算机和存储器容量的所谓“嵌入式系统”)由于有限数目的可供使用的、即该系统中所存储的Codec而只能够显示一个或少量媒体格式的限制通过总是被同时提供的Codec而有利地被取消。
传统的Codec的数据量和通常的媒体内容的数据量之间的比例非常小，因此将Codec容纳到根据本发明的媒体文件中有利地不会使该媒体文件显著变大。此外，传统的Codec总是在所属的压缩和/或解码标准的不同变体的宽带宽上被设计，这显著增大它的数据量。与此相对，根据本发明的Codec准确地与共同的媒体文件中的媒体内容相匹配，因此根据本发明的Codec就其数据量而言小于传统的Codec。
基于此外由操作系统决定的限制，在目前的数据信息系统中相同的媒体内容(“Media Content”)通常以多种格式生成和提供。在此，该提供通常规定例如“Windows Mediaplayer的编码”格式以及“RealOne Player的编码”格式的媒体内容的取得。在使用根据本发明的方法的情况下，该额外耗费完全取消。有利地，在数据信息系统(例如所谓的“供应者”)中，存储空间的耗费由此被明显减小。
有利地，因此复杂的Codec算法不再必须在不同的硬件或软件平台上为了测试目的而被执行并且在其一致性方面被检验。
此外有利的是，可再加载并且可安装的Codec的原理完全取消。这种软件维护由于在媒体文件内“同时提供”分别合适的Codec的本发明原理而已失效。
另一个优点在于例如在播放设备中再现单元的未来可靠的可用性，特别是再现单元的计算机不支持的实施方案。随着新的Codec的开发，同样利用再现单元的现有的硬件和/或软件配置的再现仍然有利地被保证。
Codec借助本发明的方法可以自由地与媒体内容匹配。这尤其导致Codec有效地与媒体内容匹配。例如针对具有少量片段或图像切换的“安静的”电影可以使用相应匹配的Codec，针对动态电影、例如具有快速的场景变换以及提高的对音频质量的要求的音乐视频可以使用相应地与该媒体类型匹配的Codec。因此，预给定的Codec标准的强制选择有利于为相应的媒体内容设置的Codec而失效。
可自由匹配的Codec的另外的优点在于，媒体文件中所包含的媒体内容不再必须以多种方式符合标准，并且因此禁止未经授权的读取(在专业领域中也被称为“剽取(Ripping)”)以及未经授权的复制。由于这样的事实，即可执行指令内的Codec和媒体内容彼此匹配，所以分离是不可能的。再现只能与可执行指令一起实现，该再现允许利用再现条件的检验来限制再现。由此，未经授权的再现借助根据本发明的方法被固有地阻止。
本发明方法的另外的优点在于，随着再现单元的、特别是所谓E-Learning、E-Business和E-Book应用领域的应用可能性的扩展，无需再现单元本身的任何改动。由此能够实现相应的再现单元对媒体文件的有利的、透明的处理。
本发明的有利的扩展方案在从属权利要求中被说明。
有利地，根据可执行指令引起媒体文件的再现，并且以这种方式避免强制与不同再现单元匹配。
此外有利的是，这种可执行指令的执行不依赖于对于再现单元而言可用的操作系统，以便能够以这种方式针对所有可能的再现单元实现再现。
特别有利的是在再现之前进行的、对再现条件的检验，这些再现条件例如是可在媒体文件中设置的、可能的再现的次数和/或日期和/或用于存储媒体文件的数据载体的可写性和/或再现单元的性能特征。以该措施可以简单地实现对可用性的限制，例如可以保证，媒体流只能在可写的数据载体上被再现和/或只允许进行确定次数的再现。当然，该允许的再现次数也可以被设置为值“1”，本发明方法以这种方式提供一种比例如应通过自毁数据载体来实现更简单的使用限制的实现。可执行指令在可重写的数据载体的情况下也能够在预给定的允许再现次数之后实现媒体内容的预先规定的删除。
有利地，为了检验再现条件，设有至少一个在媒体文件中所包含的用于定义再现单元的前提和/或性能特征的(也被称为“Codec能力”的)区域。在此有利地，在(所谓的“能力交换”)调整方法的过程中，再现单元的物理前提可以与媒体文件的要求匹配。作为物理前提，例如可以考虑再现可能性、例如在音频设备中例如缺少可视化可能性或者所支持的诸如“单声道”或“立体声”的音频方法。
若对再现条件的该检验的结果得出，媒体内容不能被再现，即该检验的结果是否定的，则在一种有利的实施形式中不发生再现。当针对确定的目标群体、针对确定的环境或白天时间实施对再现的限制时，这是特别有利的。该有利的实施形式的另外的应用通过对媒体内容的可能再现的次数的限制来给出。特别是可以设置对一次再现的限制。
有利地，在媒体文件中设有参数区域，在该参数区域中保存用于通过Medialet或通过可执行指令再现媒体内容的专用参数。按照这种方式，可执行指令中所包含的Codec可以被参数化，因此媒体内容不必符合确定的再现标准。
具有本发明的另外的优点和扩展方案的实施例在下面借助附图来进一步阐述。
其中

图1A示出了用于示意性地描述本发明媒体文件的结构的结构图，以及图1B示出了用于示意性地描述本发明媒体文件的Codec区域的结构的结构图。
在图1A中示出了媒体文件MC。在优选的实施形式中，也用概念“媒体容器(Media Container)”MC来援引该媒体文件MC，以便表明，该媒体文件MC除了媒体内容之外还包括其它的功能组件。该媒体文件MC被设置用于在(未被示出的)再现单元上实施。下面将探讨该媒体文件MC的再现和生成。
媒体文件MC的一个组成部分是报头录入区域HD，它被设置用于录入报头信息(“Header Information”)。报头信息例如用于媒体文件MC的标识并且此外具有内容索引的功能。
媒体文件MC的另外一个组成部分是Codec区域CS，它包含可执行指令和Codec。Codec区域CS也被称为“Codec Section”。Codec或者与可执行指令分离，或者作为单元与这些可执行指令一同设置在Codec区域CS中。Codec区域CS的细节将在下面阐述。
媒体文件MC的另外一个组成部分是媒体内容区域MS，它包含压缩的和/或编码的媒体内容。媒体内容区域MS也被称为“媒体内容区域(Media Content Section)”。
在该实施例中所设置的将媒体文件划分为上述区域HD、CS、MS替代地也可以以其它划分来实现。
为了隐藏所选择的划分，在一种替代的实施形式中使用所谓的“加扰”方法，该方法对媒体文件MC中所包含的数据的一部分进行加密并且附加地使对媒体内容区域MS中的媒体内容的访问变得困难。该加密例如在使用密钥交换系统的情况下进行在此再现单元具有密钥(Player Key)。再现单元用该密钥对媒体文件MC的可执行指令证明自己的身份。在成功的检验之后，媒体文件MC把两个密钥交付使用，再现单元利用该密钥对媒体文件的数据进行解码并进行处理。
媒体文件MC的Codec区域CS中的Codec就其大小而言、即就其通常以单位“字节”说明的数据量而言是最小的，因为它仅仅针对被定位在媒体内容区域MC中的媒体内容而被定义。特殊情况或不同的播放方式因此有利地无须被考虑。在现有技术中已公开的用于再现视听媒体内容的Codec必须已实现媒体内容的所提及的不同播放方式或特殊格式。与此相对，根据本发明的Codec可以具有显著更小的数据量。考虑到Codec与通常在电影序列的情况下包含多兆字节的媒体内容区域MS的数据量比例，媒体文件MC的Codec对整个数据量的贡献因此是可忽略的。
以下进一步参照图1A的组件更详细地阐述Codec区域CS的详细构造。
在根据图1B的一种替代的实施形式中，Codec区域CS被划分为用于定义前提和/或性能特征CC1的第一区域，该第一区域用于定义所谓的“Codec能力”。
此外在Codec区域CS中还布置有Medialet区域CM1，该区域包含可执行指令和Codec。
Codec区域CS中的第一参数区域CP1用于容纳对于Medialet的实施来说必需的参数。
为了Codec区域CS的进一步划分，除了这些第一区域CC1、CM1、CP1之外还布置有另外的n个区域CCn、CMn、CPn。
在所描述的媒体文件MC的再现中，对Codec区域CS中所包含的可执行指令的提取通过(未被示出的)再现单元进行。可执行指令形成所谓的“Medialet”，即用于通过(未被示出的)再现单元的执行装置对以编码和/或压缩方式存储的媒体数据流进行解码和/或解压缩的软件。为此，再现单元的执行装置为可执行指令提供环境，该环境通常也被称为“运行时间环境”。此外该执行装置还提供用于媒体内容的再现的接口。
可执行指令在该解码和/或解压缩之后或与其同时地引起媒体内容区域MS中所存储的媒体数据流的再现。真正的生成现在通过可执行指令、而不是通过再现单元的装置来进行。
在生成媒体数据流之前，可选地通过可执行指令检验，是否存在再现的条件。例如以前再现的次数、当前日期、存储媒体文件MC的数据载体的可重写性或者再现单元上确定性能特征的存在就属于这些条件。必要时拒绝受可执行指令控制的再现。
当例如媒体文件MC的创作者希望仅再现一次或限制于确定次数的再现的使用时，可选地在进行了再现之后删除媒体文件MC。
在生成媒体文件MC时，首先借助(未被示出的)处理算法进行(未被示出的)媒体数据流的编码和/或压缩。该媒体数据流例如直接从(未被示出的)视听媒体信号源取得，或者从例如未被压缩的(未被示出的)第二媒体文件取得。这样被编码和/或压缩的媒体数据流被容纳在媒体文件MC的媒体内容区域MS中。
此外，通过生成单元将用于媒体内容的编码和/或压缩的Codec嵌入到可执行指令中，或替代地给其配备这些可执行指令并且将这些可执行指令嵌入到媒体文件MC的Codec区域CS中。
最后由生成单元给该媒体文件配备报头录入区域HD。
权利要求
1.用于在再现单元上再现媒体文件的方法，包括以下步骤-由所述再现单元提取所述媒体文件中所包含的可执行指令，-由所述再现单元的执行装置执行所述指令，以便对所述媒体文件中以编码和/或压缩方式存储的媒体数据流进行解码和/或解压缩，-通过在所述执行装置中执行的指令再现所述媒体数据流。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述媒体数据流是音频媒体。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述媒体数据流是视听媒体。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述媒体数据流是视觉媒体。
5.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述执行装置根据所述可执行指令引起所述媒体文件的再现。
6.根据前述权利要求之一的方法，所述可执行指令独立于对于所述再现单元来说可用的操作系统而被执行。
7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在通过所述可执行指令再现所述媒体文件之前进行再现条件的检验。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于，为了检验再现条件而评价-可设置的再现的次数和/或，-日期和/或，-用于存储所述媒体文件的数据载体的可写性和/或，-所述再现单元的性能特征。
9.根据权利要求7至8之一的方法，其特征在于，为了检验再现条件，至少一个在所述媒体文件中所包含的区域被用于定义所述再现单元的前提和/或性能特征。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于，使所述再现单元的前提和/或性能特征与在所述媒体文件中所设置的前提和/或性能特征匹配。
11.根据权利要求7至10之一的方法，其特征在于，当再现条件的检验的结果是否定的时，不进行所述媒体文件的再现。
12.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，为了-解码和/或-解压缩和/或-检验再现条件和/或-再现所述媒体文件，考虑被概括在所述媒体文件的参数区域中的参数。
13.用于生成媒体文件的方法，包括以下步骤-根据处理算法对媒体数据流进行编码和/或压缩，-将与所述处理算法互补的处理算法定义为可以由再现单元执行的指令，-构成具有用于容纳被编码和/或被压缩的媒体数据流的第一区域和至少一个用于容纳可执行指令的第二区域的媒体文件。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述媒体数据流是音频媒体。
15.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述媒体数据流是视听媒体。
16.根据权利要求13的方法，其特征在于，所述媒体数据流是视觉媒体。
17.根据权利要求13至16之一的方法，其特征在于，所述处理算法和/或与该处理算法互补的处理算法是Codec。
18.根据权利要求13至17之一的方法，其特征在于，将至少一个用于定义所述再现单元的前提和/或性能特征的区域嵌入到所述媒体文件中。
19.根据权利要求13至18之一的方法，其特征在于，在所述媒体文件中嵌入至少一个用于定义可由可执行指令使用的参数的区域。
20.具有程序代码的程序产品，当该程序产品在分配给再现单元的计算机系统上运行时，所述程序代码用于实施根据权利要求1至19之一的方法。
21.具有程序代码的程序产品，当该程序产品在分配给再现单元的播放系统上运行时，所述程序代码用于实施根据权利要求1至19之一的方法。
全文摘要
本发明涉及用于在再现单元上再现媒体文件的方法，包括由再现单元提取媒体文件中所包含的可执行指令，由再现单元的执行装置执行指令以便对媒体文件中以编码和/或压缩方式存储的媒体数据流进行解码和/或解压缩，以及通过在执行装置中执行的指令再现媒体数据流。本发明此外还涉及用于生成媒体文件的方法，包括根据处理算法对媒体数据流进行编码和/或压缩，将与该处理算法互补的处理算法定义为可由再现单元执行的指令，以及构成具有用于容纳被编码和/或被压缩的媒体数据流的第一区域和至少一个用于容纳可执行指令的第二区域的媒体文件。
文档编号G11B20/00GK1871652SQ200480031256
公开日2006年11月29日 申请日期2004年7月20日 优先权日2003年8月22日
发明者B·博兹奥内克, K·-J·昆特, T·汉纳 申请人:西门子公司