专利名称：发送和接收压缩电视信号的方法
技术领域：
本发明涉及发送和接收压缩的电视信号的方法。本发明也涉及用于实现所述方法的装置，更具体地，涉及例如用于发射MPEG压缩音频和视频信号的视频点播服务器和用于接收MPEG压缩音频和视频信号的机顶附加盒那样的装置。
背景技术：
如在MPEG-2标准内所规定的所谓的“输送信息流”和“节目信息流”提供了用于传输和存储MPEG压缩音频和视频(A/V)信息的标准化机制。两种信息流都包含时间印记用于把所传送的音频和视频信息在译码和呈现时实现同步，同时确保在译码器中的数据缓存器在线性重放期间不上溢或下溢。此外，这些时间印记还用于信息流本身的正确传递。MPEG输送信息流适合于在可能出现重大错误的环境条件下的一个或多个数字数据节目的通信或存储。这样的环境例如是地面和卫星广播信道，有线信道，以及其它电信网络。MPEG节目信息流适合于在几乎不出现错误的环境条件下传送或存储一个数字数据节目，且其中对系统编码的软件处理是主要考虑的事项。这样的环境，例如是带有光和磁的存储介质的个人计算机(PC机)。
在最近几年中，很大力量被花费在包括对节目和输送信息流的线性重放和传输的应用上。例如，广播MPEG-2编码的节目涉及到传播无限长的输送信息流。然而，对来自图象服务器的MPEG输送信息流和节目信息流的非线性重放没有受到同样程度的注意。非线性重放包括信息流的中断和继续，它对于几乎所有类型的特技模式是必须的。特技模式需要对信息流进行精确控制。对于本地的以光盘为基础的系统，为支持特技模式，例如暂停，慢速运动，和快速向前等的解决办法是已知的。然而，已知的解决方法不能应用于网络环境，因为网络与本地系统有两点不同。
第一方面是延时，从译码器-网络-服务器-网络-译码器。这种延时，又被称作为网络等待时间，并不是恒定的，它可以多达1秒。网络等待时间的影响在于，在终端用户请求一次暂停(造成停止译码和显示处理以及发送暂停命令给服务器)以后，网络还将在某个时间段内继续传递比特给译码器。随后，信息流的继续也被网络等待时间复杂化了。即，由于网络等待时间，在把“再开始”命令传送给服务器和在所请求的比特到达译码器之间有很大的延时。在暂停命令后已传递的比特和在再开始命令后的比特的暂时亏缺必须由译码器这样地处理，以使译码器可无断裂地再开始它的译码和显示处理。
第二方向是在网络中可能存在MPEG-2再复接器。再复接器的存在使得对特技模式的支持复杂化，因为再复接器允许在输送信息中具有不同的PID的信息包被再排序。PID是在MPEG-2标准中规定的信息包识别号。实际上，这是指信息包进入译码器的次序和它们被服务器发送的次序是不同的。请注意，再复接器并不使得对于只带有一个PID的输送信息流(例如图象)的特技模式的支持复杂化，因为再复接器要把带一个PID的信息包重新排序是不允许的。
发明目的和概要本发明的目的是对在网络环境中MPEG-2输送信息流和节目信息流的特技模式提供支持。
为此，本发明提供了一种发送经过压缩的电视信号的方法，其特征在于，把位置标记插入到所述信号中一些位置上，在被中断后所述信号的传输就可从这些位置处再开始。
本发明是基于这样的策略，即译码器丢弃在“暂停”命令发出以后被网络递送的所有比特。为了成功地使信息流继续，译码器必须确切地知道在实现暂停时数据流在什么位置(例如，已经从服务器接收了多少个比特)。这对于通知服务器在哪个确切的位置继续下去，以便保持MPEG-2数据的一致是必要的。不然的话，一部分MPEG帧会重复或丢失。通常，由于在译码器和服务器之间的通信中有等待时间，服务器不能精确地确定在译码器实行暂停时信息流的位置。通过发送在每个PID的输送信息流中的唯一的位置标记，译码器可精确地确定哪些比特被存储和哪些比特被丢弃。信息流的继续将涉及在适当的位置标记处开始对新比特的请求。
本发明集中在两种特技模式上，即“暂停/继续”和“慢动作”。对于“暂停/继续”所需要的功能为，用户可在任何一个时间暂停显示并且以后可无断裂地继续下去。最好是，中断可在例如当前所显示的帧/场处立即实现，而继续则应当在下一帧发生而没有任何丢失或重复的帧。“暂停和继续”包括从译码器把“暂停”和“再开始”命令传送到服务器以停止和继续信息流。对于“慢动作”所需要的功能为，用户可以在比正常重放速度慢的速度下看到数据流。译码器应当能在慢动作模式和正常重放模式之间切换。切换应当立即实施而没有任何丢失或重复的帧。“慢动作”也包括从译码器把“暂停”和“再开始”信息传送给服务器以停止和开始信息流。
MPEG-2标准中的若干区可被用来输送唯一的位置标记。位置标记通过使用例如MPEG信息流描述符的概念，可被容纳在中间控制信息包的分开的信息流中。在PCR信息以分开的信息流被发送时，可以使用在输送信息流中的每个PID信息流的PCR区。PCR是指MPEG-2标准中规定的节目时钟参考。如果在网络中没有再复接器，即，如果具有不同PID的信息包不能被重新排序，那么，把位置标志容纳在控制信息包的分开的数据流中也能很好地工作。
位置标记也可容纳在信号(音频、视频等)信息包本身中，例如，在特定信息包的修改区的专用数据部分中。本实施例对于含有再复接器的网络也能工作。对于所有的情况，位置标记的重复速率应当足够高以便能允许精细地控制信息流。属于在一起的不同的PID的位置标志可用特定的时间代码来标识。
接收数字电视信号的相应方法的特征在于以下步骤向发射机发出请求，以中断信号的发送；在检测到容纳在所接收的比特信息流中的位置标记时中断信号的重现并丢弃跟在所述位置标记后的接收到的信号；向发射机发出请求，以便从由所述位置标记规定的位置处再开始发送信号；以及在接收到此请求时再开始信号的重现。
信息流的继续包括一个等于网络等待时间的延时。利用一个其容量大小等于最大的网络等待时间乘以信息流比特速率的等待时间缓存器可以防止发生延时。这种方法对于“暂停和继续”特技模式以及“慢动作”模式都可使用。利用这种等待时间缓存器，译码器可立即暂停信号的重现，并把直到在以后接收到的位置标记前的所有比特保持在缓存器中以供使用。只有那些跟在所述以后接收到的位置标志后面的比特这时可被丢弃。在再开始命令时，仍然可用的比特的重现就再开始，且服务器被请求以便再开始发送跟随在以后接收到的位置标记后面的比特。
本发明的这些和其它方面从在此后描述的实施例来看将很明显，且参照这些实施例予以阐述。
附图概述
图1显示了包括按照本发明的视频点播服务器和机上附加盒的系统。
图2显示了按照本发明的一个实施例所发送的电视信号的例子。
图3显示了由服务器和机上附加盒实行的运行步骤的流程图。
图4显示了说明服务器和机上附加盒运行的时序图。
图5显示了图2所示的电视信号如何被机上附加盒接收的例子。
图6显示了按照本发明的另一个实施例所发送的电视信号的例子。
图7显示了图6所示的电视信号如何被机上附加盒接收的例子。
优选实施例的描述图1显示了包括通过网络3连接的视频点播(VOD)服务器1和机上附加盒(STB)2的系统。VOD服务器包括存储介质11和VOD-控制器12。STB包括MPEG译码器21，STB-控制器22和(远程)控制(遥控)单元23，并被连接到重放装置4。来自遥控单元23的用户命令也被加到STB-控制器22，只要这些命令是要由服务器采取行动的，就通过网络3把它们作为控制信号CTRL发送到VOD-控制器12。一个所选定的电视节目以MPEG输送信息流TS的形式由服务器1发送到STB2。
多个电视节目被存储在存储介质11中，它通常是硬盘阵列。从STB观点看，服务器起到远端录象机的作用。所存储的电视节目可以以各种不同速度被重放、暂停和再开始。更具体说，可以通知服务器从给定的“磁带”位置开始重放节目。因而在后面该操作命令被称作为“再开始(P)”，其中P看作是可再开始发送信号的位置。可再开始重放节目的位置的数目是有限的，取决于信号是以什么样的物理方式存储的。例如，位置必须相应于盘扇区或盘圆柱体边界。因为信号是压缩过的，即盘空间总量随图象不同而变化，因而再开始位置在重放时间上是不规则地分布的。它们可以相差几秒钟。
再开始位置对于VOD-控制器12是已知的。如图1所示，服务器还包括打包器电路13。该电路从存储介质11接收MPEG-压缩的电视信号和产生固定长度的输送信息包。打包器也接收来自VOD-控制器12的再开始位置P和以将在后面描述的方式把它们插入到输送信息流中。位置P可以用各种不同方式来表示。例如，P可以是一个普通整数。在本例中，将假定P是相应于正常重放时间的时间代码。
通常，电视节目包括一个视频信号，几个音频信号和用不同语言表示的字幕的附加数据。为简单起见，这里将假定，从服务器发送到STB的电视节目只包括一个音频信号A和一个视频信号V。因此，输送信息流包括音频信息包和视频信息包。每个信息包包括信息头和有用负载。信息头包括信息包标识符(PID)，它标识信息包载送的是音频数据还是视频数据。请注意，输送信息流TS可包括各种不同的电视节目。可发送一个节目对应表以表明哪些PID组成相关的节目。在本例中，输送信息流TS只传送所选定的节目。
图2显示了按照本发明一个实施例中由服务器发送给STB的输送信息流TS的例子。输送信息流包括音频信息包A1，A2，A3等和视频信息包V1，V2，V3等。在以上所规定的再开始位置，输送信息流包括以控制信息包C(P)形式表示的位置标记，其中两个控制信息包用参考数字5和6来表示。所述控制信息包的PID通过上述的节目对应表和相关的电视节目相联系(与不同电视节目有关的控制信息包具有不同的PID)。在信息包的有用负载中，相关的再开始位置P以时间代码形式被编码。应当注意，图2并不是按比例画的。实际上，在两个相继的位置标记之间发送的音频和视频信息包比图上所显示的要多。
现在将参照图3集中地解释服务器和STB的运行，图3显示了由STB(图左侧)和服务器(图右侧)实行的运行步骤的流程图。在步骤31，在t＝t1时STB接收暂停命令。然而，STB继续译码及重现接收信号直到位置标记P被检测到为止。然后，在步骤32，在t＝t2时信号的重现为止，即图象显示被冻结及音频的重现被停止。
在步骤32，STB还把暂停命令转发到服务器。在检测到位置标记时向服务器发送暂停命令而不是立刻发送它，可以确保在所接收的信号中至少有一个位置标记存在。在步骤33，由于网络的等待时间有一个延时τ1，暂停命令在t＝t3时被服务器接收到。根据暂停命令，服务器立即中断信号的发送。
步骤34表示，由于网络的等待时间，在t＝t4时在接收机端信号接收被中断。在步骤35，STB丢弃了跟随在步骤32所检测到的位置标记之后的所有接收到的信号数据。
在步骤36，在t＝t5时，STB接收来自用户的再开始重放的命令，并发送“再开始(P)”命令给服务器，其中P表示停止重放的位置。在步骤37，由于网络的等待时间有一个延时τ3，再开始命令在t＝t6被服务器接收到。根据再开始命令，服务器再开始由P规定的位置起始的信号发送。经过一延时τ4，信号到达STB，它在步骤38，在t＝t7时再开始重放。应当注意，t1到t4的各延时不一定要相等。它们也不需要在所有时间都是恒定不变的。
图4显示了在系统中各个不同点的信号时序图。更具体地说，TS1表示由服务器发送的输送信息流，TS2表示由STB接收的输送信息流，而DSP则表示被重放的信号。在t＝t1时，收到暂停命令。在t＝t2时，位置标记40被检测到。根据这一情况，重放停止且由网络传递的在标记后的信息包41被丢弃。在t＝t3时，服务器收到暂停命令，并中断信号发送，在接收机端它在t＝t4时出现。在t＝t5时，STB收到再开始命令。在t＝t6时，从信息包41为起始的信号发送重新开始，且在t＝t7时，重放无断裂地继续进行。
MPEG系统的规范对输送信息流中具有不同PID的信息包允许它们的次序可改变。如果在服务器和STB之间的网络包括再复接器，就将出现这种情况。例如，图2所示的输送信息流可作为图5所示的输送信息流而被STB接收。所发送的信息包序列V8-C2-A3-V9现在成为A3-V8-V9-C2而被接收，但它仍旧是有效的MPEG序列。按照以上所述的策略，现在STB将在检测到A3，V9而不是A2，V8，时停止重现。然而，服务器在中断后将再发送这些信息包。不用说，STB将不能无断裂地再开始重放信号。
现在将描述本发明的另一个实施例，其中考虑了再复接的因素。在此实施例中，VOD控制器12(图1)能够把位置标记容纳在音频和视频信息包本身，而不是把它们插入到具有不同PID的中间控制信息包中。更为可取的是，位置标记被容纳在MPEG标记所提供的修正区中。修正区是跟随在输送信息包的信息头后面的可选用的数据区。在信息头中的两个比特表示修正区是否存在和修正区后面是否跟着有用负载。MPEG标准允许专用数据字节容纳在修正区中。优选地，这些专用数据字节载送位置标记信息。
图6显示了按照此实施例由服务器所发送的输送信息流TS的例子。在此例中，位置标记容纳在音频信息包7a和8a中。同样的位置标记被分别容纳在视频信息包7b和8b中。图7显示了在二次复接时此输送信息流是如何被STB接收的。
STB的运行基本上和以前描述的一样。在暂停命令以后，STB继续重放视频信息直到包含位置标记P的信息包(例如，由7a表示的视频信息包V5)被检测到为止，并继续重放音频信息直到包含同一个位置标记P的信息包(在此情况下由7b表示的包A2)被检测到为止。这样，不管STB是否接收到图6所示的原先的输送信息流或图7所示的再复接的输送信息流，图象重放在检测到V4后被中断，而音频重放在检测到A1后也被中断。在再开始运行时，STB将发送“再开始(P)”命令给服务器。根据这一点，服务器将重新开始发送带有A2和V5的信号而译码器将无断裂地再开始重放这两个信号。
总之，本发明涉及把MPEG编码的电视信号从视频点播服务器(1)通过网络(3)发送到接收机(2)。诸如“暂停”和“再开始”这样的非线性重放功能，在考虑到典型的网络情况下，例如网络等待时间和再复接，需要对比特信息流作非常精确的控制。为了允许接收机在暂停后能无断裂地再开始信号重放，位置标记(P；5，6；7a，8a，8b)被插入到比特信息流中的一些位置上，服务器可在中断后在这些位置再开始发送信号。在请求暂停时，译码器最开始仍继续重放直到这样的一个位置标记被检测到为止。网络所传递的以后的比特被忽略，即它们被丢弃。在请求再开始重放时，接收机请求服务器重新发送在所检测到的位置处开始的信号。
权利要求
1.一种发送压缩过的电视信号的方法，其特征在于，把位置标记插在所述信号中的一些位置上，在中断后可在这些位置再开始发送所述信号。
2.如权利要求1所要求的方法，其中信号以一系列信息包而被发送，其特征在于，位置标记容纳在中间的控制信息包中。
3.如权利要求2所要求的方法，其特征在于，位置标记是作为在所述控制输送信息包中的MPEG信息流描述符而被发送的。
4.如权利要求1所要求的方法，其中信号以一系列信息包而被发送，其特征在于，位置标记被包容在所述信息包中。
5.如权利要求4所要求的方法，其特征在于，其中位置标记作为MPEG输送信息流的修正区中的专用数据字节而被发送。
6.一种接收来自发射机的压缩过的电视信号的方法，其特征在于以下步骤向发射机送出请求，以中断信号的发送；在检测到插在所述信号中的位置标记时，中断信号的重放，并丢弃接收到的跟随在所述位置标记后面的信号；向发送机发出请求，以便从由所述位置标记所规定的位置处再开始发送信号；以及在接收到此信号时再开始信号的重现。
7.一种用于发送压缩过的电视信号的发射机，其特征在于，包括用于把位置标记插入到上述信号中的一些位置上的装置，在这些位置上所述电视信号的发送可被中断和重新开始。
8.权利要求7所要求的发射机，其中的信号包括一系列顺序的数据信息包，其特征在于，发射机能够把所述位置标记容纳在中间控制信息包中。
9.权利要求8所要求的发射机，其特征在于，位置标记是作为在MPEG输送信息流中的描述符被发送的。
10.权利要求7所要求的发射机，其中的信号包括一系列顺序的数据信息包，其特征在于，发射机能够把所述位置标记容纳在所选定的一些所述信号信息包中。
11.权利要求10所要求的发射机，其特征在于，其中位置标记是作为MPEG输送信息包的修正区中的专用数据字节而被发送的。
12.一种用于接收压缩过的电视信号的接收机，其特征在于，接收机包括控制装置，它适合于进行向发射机发出请求，以中断信号的发送；在检测到插在所述信号中的位置标记时，中断信号的重放，并丢弃接收到的跟随在所述位置标记后面的信号；向发射机发出请求，以便从由所述位置标记所规定的位置处再开始发送信号；以及在接收到该信号时，再开始信号的重现。
13.一种压缩过的电视信号，其特征在于，它包括被插入到一些位置处的位置标记，在中断后可在这些位置处再开始发送所述信号。
全文摘要
本发明涉及把MPEG编码的电视信号从视频点播服务器(1)通过网络(3)发送到接收机(2)。诸如“暂停”和“再开始”这样的非线性重放功能,在考虑到典型的网络情况下(例如网络等待时间和再复接),需要对比特信息流作非常精确的控制。为了允许接收机在暂停后能无断裂地再开始信号重放,把位置标记(P;5,6;7a,8a,8b)插到比特信息流中的一些位置上,服务器在中断后可从这些位置再开始发送信号。在暂停请求时,译码器最开始仍继续重放,直到检测到这样的位置标记为止。由网络传递的随后的比特被忽略,即它们被丢弃。在请求再开始重放时,接收机请求服务器重新发送在所检测到的位置处开始的信号。
文档编号H04N7/173GK1191652SQ96190766
公开日1998年8月26日 申请日期1996年7月16日 优先权日1995年7月21日
发明者C·M·惠泽, L·M·W·M·卡雷尔, F·博斯威尔德, P·J·达维萨 申请人:菲利浦电子有限公司