专利名称：制作和重放数字视频录制品的方法和装置以及用此种方法制作的录制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及记录和随后重放数字视频数据的方法和装置，并涉及用此种方法和装置制作的录制品。本发明能得到的具体应用例如是从数字电视广播中记录复用的音频/视频数据流。此类广播中目前采用一种符合于MPEG-2规范(ITU_T建议H.222.0|ISO/IEC 13818-1)的传送流格式。不过，符合于该规范并不是本发明所必要的。
上面指出的MPEG-2规范规定了多媒体复用、同步和时基恢复在传输、记录和重现数字视频(包括音频)节目中应用的通用方法。该规范给出一种基于分组(包)的多媒体复用，那里，将每种基本比特流(视频、音频、其它数据)分段成分组(打包)的基本流(PES)，然后，各别的分组(包)复用成两种不同的比特流类型之某一种。节目流(PS)是一种可变长度PES分组的复用，设计成应用于无误码的环境中，诸如记录至光盘上。传送流(TS)由188字节固定长度的分组构成，具有复用多个节目以及复用一个节目内各种PES分组的功能，设计成应用于易发生误码的环境中，诸如广播。多媒体的同步和时基恢复之实现，依靠用于系统时钟和呈现/解码的时间戳记。在上面两者的任一种情况下，比特流都是将音频数据、尤其是视频数据编码成一种压缩格式，因而不可能在任意的位置处进入比特流以找到有效数据进行解码。
用于销售视频节目的一种周知的系统是数字通用光盘(DVD)。该标准规定了MPEG-2节目流的一种特定形式，用于在光盘上存储运动图像及相关的素材。虽然，DVD目前可提供预记录素材的销售，但显然地在商务和家庭两方面有另一种音频和/或视频(A/V)设备的需求，它们能够从广播节目和家庭记录素材中记录数字A/V数据，就象当前在用的、流行的盒式录像带系统那样地可以记录模拟A/V素材。
数字系统的消费用户希望有一种数字记录系统，在播放时间、随机访问、索引等方面与模拟记录系统性能相同并事实上更为优良。已经提出了许多建议来构成这样一种系统。具体说明在我们的共同待审批的申请WO 00/28544(PHN 17161)中，它没有发布在本申请的优先日期上。该申请说明了一种特性点信息(CPI)系统，用以标识出一个已记录比特流中的入点和出点，而不需要对比特流作语义分析。用户可期望A/V数据的无缝编辑和平滑重放。能够应用于由本发明制作之录制品上的无缝编辑技术，公开在我们的共同待审批的国际专利申请中，该申请于2000年3月31日提交英国专利申请(No.0007868.3)而要求优先权，专利名称为“Methods and Apparatus For Editing Digital VideoRecordings，and Recordings Made By Such Methods(编辑数字视频录制品的方法和装置以及用此种方法制作的录制品)”(PHNL000181)，它在本申请的优先权日期上未予公开，还有WO-A-00/00981(PHB 34262 WO)。
如上面所述，MPEG规范假定，PS格式是针对记录的节目应用的，而TS应用于所建立的广播格式，诸如DVB。所以，为了从广播中记录节目，可能性是将TS转换成PS用于记录，然后将PS转换成TS用于通过数字信道进行重放。此类转换需要对比特流进行解复用和再复用，涉及各种缓存器的制约等，就缓存所需的计算能力和硬件而言，这是费钱的。并且，如果家庭记录格式采用一种在功能上不同于原来的广播用格式，则在将来的“互动式电视”应用上会涉及折衷兼顾。
所以，已经提出了其它建议来记录广播格式，或者只是“透明地”记录从中选择的一个节目。这些解决办法中，与所需节目之一个基本流(音频流或视频流)对应的分组简单地按顺序记录到磁带(或光盘)上，由一个时间戳记指明它们应重放的时间。应用该时间戳记，记录装置能够向解码器以比特流回送记录的节目，重放出广播节目。作为一个例子，EP-A-0944086中建议了一个系统，用以从一个广播TS中记录一个选择的节目。文件中具体说明了一种方法，使全带宽TS复用流(比如说，来自卫星)中的时钟基准(PCR)值适应成较窄带宽的比特流，其中包含着所实施的TS记录内仅仅被选择的节目。
可是，当人们采用一种随机访问的媒体时，这种透明的TS记录方法其限制性变得明显了。
例如，设计者可能希望通过快速地在图像序列上跳越以寻找和抽取仅仅I帧，将它们传送给一个解码器，由此实现快速正放(或倒放)。广播格式(MPEG-2传送流)不能够确保，在记录期间分组标识字段(PID)可保持恒定。因此，当跳越比特流时将不知道寻找到什么分组，除非顺序地检查比特流。作为另一个例子，在EP-A-0944086中表面上假定，在选择的节目所关联的数据中至少包括有PCR数据，虽然，情况不一定这样。
本发明的一个目的是能够提供一种方法和装置，用于记录诸如MPEG-2 TS之类的数据流，而保持流行的模拟视频记录格式的效用。
再一个和另外的目的是对于随机访问诸如光盘之类的存储媒体实现充分增强的灵活性，以对诸如DVB之类广播格式来的信号进行数字记录。
具体地，本发明人已经找到一种转换，将广播TS格式比特流转换成另一种格式，适合于记录和随机访问，而并不加重转换成PS格式的负担。
在第一方面，本发明提供一种方法，处理在传送流格式中接收的数据以产生一个修改的传送流，用于在一种记录媒体上进行录制，以记录所选择的音频-视频节目的内容(此后，称之为所需内容)，接收的传送流中包含一个复用的基本流，它不仅传输所需内容，而且传输不记录的其它节目的内容(非所需内容)，所述基本流数据已经编码，划分成带有分组首标的基本流(ES)分组，ES分组进一步划分成许多较小的传送分组，又第一和第二基本流的传送分组在接收的传送流中互相交织，各传送分组内只携载来自一种比特流的数据，其中，所述修改的传送流的产生借助于-识别和选择对应于所需内容的、接收的传送分组；-记录在一个记录媒体内选择的传送分组以形成所述修改的传送流，使得实质上不需要重新分组或者再复用该比特流而可保持符合于一个传送流目标解码器模型；以及-在同一记录媒体上记录辅助信息，由重现装置在整个所需内容上应用于任一个可能的入点组以访问修改的传送流内容。
一个实施例中，所述辅助信息内包括有在一个文件内存储的信息，该文件是与保持修改的传送流之文件分离开的，所述辅助信息内包含一个索引，它列表出至少一个所需基本流内的诸个特性点。这样，在重放期间可避免分析基本流的语义以识别各别的入点。
接收的传送流中可以包括流映射信息，它标识出一个与每个基本流相关联的传送分组ID码，所述流映射信息应用来标识所需内容，并在整个接收的传送流中会发生变化。在一个此种实施例中，当前的映射信息在每个可能的入点处插入至修改的比特流内。另一种情况，分组ID可通过修改分组首标进行再映射，以使得作为一个整体的录制品对于每种类型的比特流(音频、视频、图文电视等)可应用一种预定的分组ID。
本发明的第二方面提供一种方法，处理一个接收的数据流以产生出在记录媒体上用于录制的、修改的比特流，记录下所选择的音频-视频节目的内容(此后，称之为所需内容)，接收的数据流中包含一个复用的基本流，它不仅传输所需内容，还传输不作记录的其它节目的内容(非所需内容)，该方法包括-从接收的数据流内标识和抽取出包含所需内容的基本数据流；-在接收的数据中标识一个包含辅助数据的基本流，该辅助数据在重放记录的节目中是有用的；-在包含辅助数据的基本流为非所需内容中一个传输部分的场合下，产生出不属于非所需信号之一部分的一个新基本流来包含辅助数据；以及-将接收比特流中抽取出的基本流与该新的基本流复用在一起，以形成用于记录的所述修改的数据流。
辅助数据中例如可以包含时钟基准数据(PCR)，用于同步音频-视频节目的重放。
在这些方面和其它方面，本发明还提供出重现所记录的数据流的方法和用于记录和重现此种录制品的装置，以及由此种方法产生的录制品和信号。本发明的这些方面的和选项的特性之某一些，叙述在所附的权利要求书中，其另一些从下面的对于实施例之说明的考虑中，可以明显地看到。
应当理解到，本发明的应用并不局限于符合MPEG-2数据流的严格约束条件，因为当记录任何编码的复用流时、尤其是记录广播流时，通常要给出类似的考虑。
现在，通过例子并参考附图来说明本发明的实施例，附图中
图1是一个A/V装置的概略方框图，包括有实施本发明的新型光盘录/放装置；图2表明在光盘上一个序列区域内信息块的一般记录情况；图3表明对于图2中处理而在光盘上存储之信息进行的一般性重放；
图4示明MPEG传送流(TS)格式的结构和关键特性，它是用本发明制作录制品的基础；图5示明在新型装置内制作和重放数字视频录制品的处理中，实现的各种功能和它们的相互关系；图6示明在该装置中的一种PID再映射方法；以及图7示明在该装置中对一个舍弃的比特流内来的PCR字段进行取代。
一般的数字视频记录下面的说明具体考虑了按照MPEG标准(ISO/IEC 11172的MPEG-1，尤其是ISO/IEC 13818的MPEG-2)工作的A/V装置，不过，熟练的专业人员可认识到，本发明也能够应用于不符合MPEG标准的、其它的A/V编码方案中。
图1在虚线框内示明一个装置实施例，它适合于实现本发明，形式上该装置是一个光盘记录和重放设备。在说明该装置时，集中于帧基视频信号的处理上，但应认识到，也可以另外地和附加地处理其它类型的信号，诸如音频或数据信号，又，本发明可同等地应用于其它的存储器件上，诸如磁性的数据存储磁带和硬盘驱动器。
该装置中包含一个输入端1，用于接收要在光盘3上记录的数字视频信号。此外，装置中包含一个输出端2，用于供给从光盘3上重放出的数字视频信号。这些端子在工作中可以通过诸如IEEE 1394之类的一个数字接口连接至一个“机顶盒”(STB)形式的数字电视接收机和解码器12上，STB也可以接收卫星、有线电视或其它系统来的、MPEG TS格式的广播信号。解码器向显示器件14提供显示信号，显示器件可以是一个常规的模拟电视机。
光盘3上的数据区域由一些接连的物理扇区范围组成，各个扇区具有相应的扇区地址。地址空间划分成各个顺序区域，一个顺序区域是一些扇区的一个接连的序列。图1所示的视频记录装置可分解成两大系统部分，也即光盘子系统6和这里称呼的视频记录器子系统8，它们可控制记录和重放两方面。容易理解到，两个子系统各有多种特性可以表征，对于光盘子系统，可依据逻辑地址(LA)透明地寻址，并对于光盘上双向性的读出和/或写入数据可确保一个最大的可持续比特率。
实现这样一个装置用的合适的硬件布置对于熟练的专业人员来说是普遍知道的，一个例子示出在上述的WO-A-00/00981(PHB 34262WO)中。该装置中通常包含有信号处理单元和读出/写入单元，读出/写入单元内包括一个读出/写入光头，配置成可对光盘3进行读出/写入。一个传动机构使光头沿光盘面作径向定位，同时一个电机使光盘旋转。装有一个微处理器，以周知的方式控制所有的电路。
下面将较详细地说明，为了制作和重现数字视频录制品，许多各别的操作必须同步地进行。概括地说，信号处理的实施方式是使通过输入端1接收的视频数据能适应于转换成信道中的信息块信号信息块的大小可以变化，例如在2MB与4MB之间。信道中的信息块信号按顺序区域写入至光盘3上。与原来的视频信号相对应的各个信息块写入许多顺序区域中，由图3的记录示意图中可见，各个顺序区域不必需是接连的，它们的安排周知为碎片式记录。光盘子系统的特征在于，在制作录制品时只要能满足某些分配规则，就可以足够快地记录和写入此类碎片式录制品而满足实时的界限线。
为了能对光盘3上先前的记录步骤中录制的视频数据进行编辑，本装置在工作中还产生桥接顺序以链接两个视频流，它说明于如上面所叙述的共同待审批的、要求优先权利的专利申请GB 0007868.3中。
图2示例出视频信号的记录。图1的视频记录器子系统8中，作为实时信号的视频信号如图2的上部分所示地转换成实时文件RTF或“片段文件”。实时文件是由依次的信号块序列SEQ构成的，它们记录于相应的(虽然是分段的)顺序区域中。对于光盘上顺序区域的位置，并未予以约束，因此，包含有所记录之视频信号数据部分的任两个接连的顺序区域，如图3的下部分中所示，可以处于逻辑地址空间LAS的任何地方。在每个顺序区域内，连续地分配以实时数据。每个实时文件代表一个单独的A/V流。A/V流数据是借助于按文件顺序的次序使顺序数据衔接起来而获得的。
图3示明对光盘3上记录之视频信号的重放。视频信号的重放是通过重放控制(PBC)程序进行管理的，PBC程序可存储于逻辑地址空间中的别处地方。一般地，每个PBC程序定义了一个新的重放顺序PBS，其中可以包含所记录之视频和/或音频分段的编辑版本，并能够规定好来自各个顺序区域中各分段的顺序。对于组成所需顺序中各个子顺序用的逻辑地址指针，直接地或间接地包括在PBC程序内。从图2与图3的比较中可以看到，需要对于原来的文件顺序(来自图2)进行再创造的PBC程序，可使碎片的记录分段作出重新排序，以对应于原来的顺序提供一种重放帧序列。
传送流格式图4示明了MPEG-2传送流(TS)格式的关键特性和结构。图1的装置中，数据以TS基格式存储于光盘3上，从空中接收到的格式与此类同，它通过数字接口1和2。TS是由传送分组构成的一个连续流，在图4中标记为T-PKT，每个T-PKT包含188字节的数据，具有图4中上端所示的格式。MPEG-2传送流的详细内容，包括句法、语义和应用约束，可以在ITU-T建议H.262|ISO/IEC 13818-1中找到。MPEG-2系统方面的信息可以从网址上得到http//www.mpeg.org。简要地说，每个传送分组中包括一个首标部分和一个净荷部分，图4中，净荷由字节DAT-0至DAT-N指出。首标以一个独特的同步字节SYNC开始，后随各样的标志符和控制字段，包括一个传送误码指示符TEI、一个净荷单元开始指示符USI、一个传送优先指示符TPI、一个分组标识PID、传送加扰控制字段TSC、自适应字段控制AFC和连续性计数符CC。
连续性计数符CC是一个4比特的字段，对于一个给定的PID，每个传送流分组的CC值加1，在CC达到最大值后，回复到0值。当分组中的自适应字段控制指明该分组无净荷时，其CC值不增加1。连续性计数符是传送流格式而不是节目流格式的一个特性，它的设计是使得装置能检测出易发生误码之信道内分组的缺失。对于一个缺失之分组后面的各个分组，通常必须舍弃掉，直至能够获得具有新首标的新同步。然而，这会使编辑TS流更为困难解码器必须能区别出由编辑而故意引入的不连续性与因传输误码而引入的不连续性。这种问题的解决，说明在上面的共同待审批的专利申请“Methods and Apparatus For EditingDigital Video Recordings，and Recordings Made By Such Methods(编辑数字视频录制品的方法和装置以及用此种方法制作的录制品)”(PHNL 000181)中。
取决于字段AFC的内容，可能存在一个自适应字段AF，它占用了本来会分配给净荷数据的某些空间。自适应字段AF例如可以包含一个如ISO/IEC 13818对MPEG-2定义的那种不连续性指示标志符。当它置“1”时，该标志符指明，对于当前的传送流分组来说不连续状态是真的。不连续性指示符用来指明两种类型的不连续性，系统时基不连续性和连续性计数器不连续性。除了有预定义意义的可选数据字段外，自适应字段还能够用填充字节作补垫，以便使PES分组结束于TS分组边界上。
系统时基不连续性的指示，借助于应用传送流分组中的不连续性指示符，该分组中的PID指定为携载有一个系统时基，其形式为节目时钟基准PCR(参考ISO/IEC 13818-1第2.4.4.9节)。自该技术规范的引用中知道，对于其PID指定为PCR PID的传送流当不连续性状态为真时，具有该相同PID的一个传送流分组内下一个PCR将代表用于所关联节目中的一个新系统时钟样本。在系统时基发生不连续性的分组中，不连续性指示符应置“1”。在包含有该新系统时基PCR的分组前具有相同PCR PID之传送流分组内，不连续性指示符比特也可能置“1”。此种场合下，一旦不连续性指示符已经置“1”，则在相同PCR PID的全部传送流分组中它应当继续置“1”，直到并包括这样一个传送流分组，它包含有该新系统时基的第一个PCR。
在DVB数字广播格式的例子中，TS流的数据率约为40Mb/s，而一个音频-视频节目的典型数据率小于10Mb/s。因此，如图4中TS上所示，各个节目PROG1、PROG3可以复用入单一个传送流中。每个传送流分组中的字段PID指明了该分组所关联的一个基本流，这些分组是以传送流分组为单位与众多的其它流交织安排的。例如，一个节目中可以包含一个视频流(本例子中PID＝′055′)、一个音频流(PID＝′056′)和图文电视数据流(PID＝′057′)。PID值与各节目之间的对应关系以及携载每个PID之数据的类型，保持在节目专用信息(PSI)表的表格内。在传送流内，用PID＝0的一种专用的传送流分组周期性地携载一个节目关联表PAT。PAT对PROG1、PROG3等依次指明，哪个流中携载一个节目映射表PMT，哪些列表使完全不同的PID值关联于单一个节目，并说明每个节目的内容(视频、音频、另外语言的音频等)。用于控制目的的这些表格和其它数据称之为系统信息和节目专用信息(PSI)。
为了从传送流中重现或是记录一个给定的节目(PROG1)，使具有该PID的接连的传送流分组中的净荷DAT-0至DAT-N串接入一个流中，这个流内携载有分组的基本流分组PES-PKT，它们进一步定义于MPEG-2技术规范中。每个PES分组以一个独特的分组起始码前缀PSCP开始。其次，在PES分组首标中，具有一个流标识符SID，它标识出基本流的类型(例如，视频流、音频流、补垫流或者专用流)。PES分组没有固定的长度，除非在具体的应用中作出规定，而一个PES分组的长度字段LEN规定了该PES分组中的字节数目。然后，跟随有各种控制和标志符字段C&F，例如包括一个数据对准指示符DAI和一个首标长度字段HLEN。再后，有各种可选字段存在于首标HDAT内，例如，取决于C&F字段中关联的标志符的数值，可以存在一个呈现时间戳记PTS，它规定了参考于系统时钟的时间，在这一时间上，该当前PES分组中的一个“呈现单元”(图像帧、音频帧等)始端将预定地呈现出。某些场合中，各个呈现单元的解码次序会不同于它们的呈现次序，此种情况下，也可以存在一个解码时间戳记DTS。
具有相同SID的接连的PES分组内的净荷PY-0至PY-N组成一个连续的基本流数据，概略地示明于图4中的ES上。在基本流为视频基本流ES-VIDEO的场合下，存在有各个片段SEQ的各种图像序列，每个SEQ在其开始处包括一个序列首标SEQH。解码器的各种参数包括量化矩阵、缓存器大小之类，都在序列首标中作出了规定。因此，视频流的正确重放只能够在序列首标的位置上启动解码器才可实现。每个序列的数据内，有一个或多个视频数据“访问单元”，其每一个对应于一个图像(场或帧，视应用情况而定)。每个图像前面有一个图像起始码PSC。一个图像组GOP前面可以有一个图像组起始码GSC。GSC和PSC都位于一个具体的序列首标SEQH的后面。
众所周知，MPEG-2和其它现代数字格式中的图像是相互参照地进行编码的，以减少时间冗余度。运动补偿可从一个相邻的图像或者多个相邻的图像上已经解码出的内容中，给出对于一个图像之内容的估值。所以，一个图像组GOP内典型地包含一个帧内编码的“I”帧，它的编码并不参考其它图像；两个或三个“P”(预测)编码的图像，它们是基于先前的I帧应用运动矢量进行编码的；以及双向预测的“B”图像，它们的编码是从顺序上它们之前和之后的I和/或P帧中预测得到的。B图像所需的数据量小于P图像所需的数据量，依次地，P图像所需的数据量小于I图像所需的数据量。另一方面，由于P图像和B图像在编码中都参考其它图像，所以只有I图像才可提供一个实际的入点用于启动一个给定序列的重放。此外，应当指出，对于GOP数据来说，I图像和P图像的编码是在相应的B图像编码之前进行的，于是，在解码后要重新排序，以实现正确的呈现次序。因此，比如说，B图像和P图像它们的呈现时间戳记PTS和解码时间戳记DTS会是不同的。
最后，在图4中示出了一个音频基本流ES-AUDIO的再呈现。它包含有一些简单的数据帧FRM，它们带有帧起始码。容许有各种的音频格式，在取样频率方面可变化(32kHz、48kHz等)，在数据率上也可有变化(例如，32kb/s或是可变的)。音频和视频流的这些特性和其它特性都编码于节目专用信息PSI中以及PES分组首标中。
具有相同呈现时间戳记PTS的音频帧和视频图像是这样的数据，它们在解码器的输出端上是要同时地呈现的。另一方面，来自不同基本流之分组数据在安排上有很大的自由度，以致具有相同PTS值的音频访问单元和视频访问单元在传送流TS内的到达时间可以相差到1秒钟。
系统目标解码器为了确保实际解码器的缓存和其它特性能够解码每种类型的比特流而不在呈现的音频-视频节目内中断，MPEG-2标准中规定了一个传送流“系统目标解码器”(T-STD)模型。另外，有一个节目流系统目标解码器(P-STD)模型。T-STD是一个假想的实际解码器，它具有对于TS格式的不同基本流进行解复用的装置，具有对于音频、视频和系统控制等数据类型之每一个用的解码器，并具有处于到来的比特流与解码器之间的缓存器，用以对每个基本流当它从一个数据信道到达其真正解码和呈现时间的历程内，保存其数据。TS格式的音频解码器比之P-STD中的音频解码器有较小的缓存器。T-STD中每个主缓存器之前有一个传送流缓存器，它的作用是对传送流本身内的“突发性”数据进行平滑。虽然，一个给定的传送流在到达的若干传送流分组之一个突发群内，峰值数据率可能为40Mb/s，但当考虑到整个传送流复用时，这样一个传送流的平均数据率将大为减低。对传送流缓存器定义一个“泄放数据率”，以使到来的数据调节至2Mb/s的数据率，这里假定将有这样的数据率进入主缓存器。
录制品运行一DVR用的修改的TS格式这里的基本概念并不是透明地以其广播形式来记录广播信号，而是重新格式化成另一种格式，它适合于从光盘上进行重放。本发明人认识到·解释广播流所必须做的处理本质上是顺序的。这是因为，实时地观看电视是线性的，广播流在设计中考虑到了这一点。将信号实时地记录到光盘上也是顺序的，所以在记录时所有需要的信息应供应到系统中。
·从光盘上重放时可以是非顺序的(例如随机访问、快速搜索、将两个录制品混合成一个新录制品、跳越一个录制品的一些部分以及其它等)。
·一般地，录制是一次性地发生的，而重放可以发生许多次。
考察这一些，本系统的目的是要作出必需的处理，使得信号记录后的重放和编辑能较为容易，而不会以不必需的复杂性和管理操作加重所有的重放和编辑工作的负担。
图5示明在新型装置内制作和播放数字视频录制品的处理中，各样的功能和相互间的关系。可以理解到，所示的各样功能的实施和互相连接可以在硬件和软件之间作出分配，这取决于设计中的选择。在实践中，本装置可包括有选择专用的逻辑电路和可编程处理器，以用于数字信号处理和控制。
图5中，从记录处理的开始出发，广播信号由天线接收，在机顶盒(图1中的12)内依靠调谐器的作用而于500内进行解码。可提供出MPEG-TS格式的数字视频输入信号DVIN，它对应于图1中输入端1上的信号。在记录器装置内，功能块502从任何的广播TS复用中选择出一个所需的节目，滤除它们的PID与所需节目不匹配的各个分组。
在504上，根据语义分析将滤波后的数据流分离成不同的基本流506(视频)、508(音频)、510(图形)和512(系统信息)。视频、音频和图形数据流在514内再复用成实时文件格式，用于通过光盘子系统6内的文件系统520存储至光盘3上。作为这种重新格式化工作的一部分，在516中产生出特性点信息(CPI)的列表，它也加入至光盘上的文件结构中。
基于在512上得到的系统信息(它不记载由装置之用户选择的选项)，在518内产生出各种控制和索引结构，诸如内容表、重放控制节目和编辑等，通过文件系统520存储至光盘上。
重放时，用户(或者系统本身)可以选择或是在端子2(图1)上得到数字输出信号DVOUT，或是在另一个端子2′上得到模拟输出信号ANOUT。所以，在522上，能够重现出记录的实时文件，它同样应用了CPI和控制信息以及用户输入，以在步骤522中重现出TS格式的数字视频输出。另外，在步骤524上，来自光盘的同一信息能够解码而产生出模拟输出信号ANOUT，它们是符合于记录数据流之音频、视频和图形内容的。
现在，更详细地说明该处理中的新特点。
特性点信息(CPI)用于标识和导航录制品的附加信息存储于PBC上或是光盘中其它地方。具体地，如图5中516上所示，对于每个实时文件(片段文件)存储下特性点信息(CPI)。CPI中包含有在记录数据流内的地点表格，它们适合于在简单编辑、互动重放和技巧重放(例如是快速图像搜索)等模式的场合下用作入点。一般地，CPI应用来确定一个片段中相关的数据元素的地点，而不必对片段本身进行读出和分析语义。类似这样的索引信息例行地存在于节目流(PS)基的预录制素材中，但是，通常不提供在基于传送流(TS)格式的广播素材内。特性点信息(CPI)的一种形式更详细地包含在上面引用的、共同待审批的专利申请PCT/EP99/08252(PHN 17161 EP)中，它没有在本专利申请的优先日期上发表。为了能够有效地应用CPI，应当限制CPI数据的总量。这使得CPI数据的全部或者大部分可存储入系统存储器中，因而在时间要求苛刻的操作中不需要对光盘进行往返的CPI数据写入或读出。可以规定实际的界限，例如或是依据特性点，或是依据光盘上CPI数据的实际大小。
对于每个片段文件，有一个相伴的CPI序列，它包含有该片段文件中全部特性点的列表。一些片段文件能够以一种已知的方式与其它片段文件共享数据，以节省在光盘上复制数据。类似地，一些CPI序列也能够与其它CPI序列共享特性点。
传送流PID映射如上面参考图4所作的说明，在MPEG-2传送流内，所需的节目由几个基本流组成(例如，音频和视频，以及可能的其它信息)。每个基本流携载于由一个PID标识的一种分组流中。每个PID号数怎样指明每个基本流，这标识在MPEG的节目专用信息(PSI)表格中。这些表格中有节目关联表(PAT)和节目映射表(PMT)。
图6概略地示明存在的节目专用信息PSI，它实际上散布于基本流数据ES之各分组间随机的区间上，在PSI内包含有PAT和PMT。应记住，PSI总是携载于PID＝′000′的一个特定流中。在数字输入信号DVIN中接收到的每个分组内“原来的”PID如图中那样以小黑点·示明。由PSI字段周期性地给出的“原来的”节目映射标志以小黑块■示明。每次PSI出现时，PID对于所需节目之基本流的映射可能发生变化。PAT/PMT容许业务提供商定义和再定义PID号，根据需要将它们应用来标识节目元素。数字电视解码器(图1和图5中的12)解码节目中必须连续地检查对于PAT/PMT的更新。本系统对于业务提供商给出的优点在于，他不需要作中央协调而能够较容易地在其分配网络的不同部分上插入不同的内容。
当解码器顺序地检测广播流时，本系统的工作良好。然而，当将信号存储到光盘上并随后希望随机访问数据流时，会遇到问题。所以，即使利用特性点信息CPI而只是跳到数据流中I图像的地址上，也不能正常工作。取代的做法应是使播放机跳到PAT上，然后跳到I图像前的PMT部分，以发现局部地有效的PID映射是怎样的。然后，播放机可以跳到I图像地址上。不过，这会使随机访问不可接受地减慢。
现在，提出两种方法以在数据存储至光盘上之前重新格式化数据。如上面所指出，在记录时，由记录器重新格式化所需的全部信息是容易做到的。
第一个方法中，当记录时，在每个访问单元(例如，视频流中的每个I图像可以是一个访问单元的开始)的紧前面插入PAT/PMT的拷贝(未图示出)。这样，只要求比较小的处理量。然而，这第一种方法存在缺点·它扰乱了MPEG缓存器模型中每个分组的定时。这可能要求在各个分组首标中重新计算许多参数。
·它浪费光盘上的存储容量(不过，还是较为小量的)。
·得到的数据流仍然会应用许多不同的PID。如果PID接连地更新得十分快速，就象是使一些数据流编辑一起时发生的那样，实际解码器将不清楚应怎样地工作。
图6中示明的第二种方法是将每一分组用的各个PID再映射成一个规定的PID集，以应用于全部录制品中。录制期间，象平常那样装置保持住跟踪当前的PAT/PMT，以便滤除不需要的数据流。建立一个简单的表格使(当前的)PAT/PMT所专用的PID映射成对录制品所规定的标准PID集。按照表格修改每个传送分组的PID，使得不论PAT/PMT怎样改变，记录流有着恒定的PID。如光盘3上的录制所示，修改的PID在图上由“DVR”格式中的小圆圈(○)指明。
随着对于录制品的每一部分应用标准化的PID，随机访问不再有问题，因为不论接收的TS中PAT/PMT(■)怎样，在记录流中所需的PID总是相同的。假若原来的PAT/PMT(■)仍然携载于记录流内，如果在重放时将它馈送给解码器，它们将与修改的PID(○)相矛盾。因此，重放期间，从光盘上读出的数据流内所包括的任何PAT/PMT，当步骤522上自装置中输出之前、或是当步骤524上馈送至本机解码器内之前，都以修改的PAT/PMT(小方块□)来取代。
第二种方法的一个变型中，在录制期间也可以再映射PAT/PMT。自然，这将涉及在录制步骤期间有更多的处理，但在重放中并不增加什么处理，只需将数据流馈送给一个标准解码器。
第二种方法的优点是·不影响缓存策略。
·对实际解码器没有潜在的问题。
·不影响存储器容量。
第二种方法的缺点在于·必须修改每个记录的分组。
·在录制或重放期间需要改变传输的PAT和PMT，以反映出存储的新PID。
第一个缺点是比较小的，因为整个数据流是逐字节地分析语义以标识入点和产生CPI输入等的。一个简单的单字节替换可原样地保留住每个数据流的精确分组结构。第二个缺点对于重放时没有复杂处理的概念来说是有所矛盾的，但考虑总体上得到的好处，这种处理是比较地不复杂的。
PCR置换传送流的基本定时信息由一个称作为节目时钟基准(PCR)的时间戳记序列给出。在单个的复用流内，可以传输几个独立的PCR流。一个复用流内的各个节目或者可携载它们自己的PCR，或者可共享另一个节目的PCR。各个PCR都携载在一个标称PID的分组首标(自适应字段)内。有可能，PCR PID不是属于一个录制品之基本流的PCR PID(也就是，它是在步骤502中被舍弃的PCR PID)。
这方面，表面上的结果是必需记录PCR PID(整个复用流进行透明录制时)。然而，这会导致光盘容量和带宽上有大量的浪费。作为一个示例，假定一个广播运行商(例如是公司X)在该复用流内包括两个节目频道(例如，X1和X2)，并假定，X1和X2共享一个PCR PID。现在，设想希望记录X2的音频和视频。如果两个频道的PCR PID是在携载X1视频的基本流内，则为了透明地录制，必须在录制X2之外也录制X1的视频，使需要的存储器容量接近加倍。
一种解决办法是修改已存在的诸基本流之一(例如，X2视频)的分组首标，使得它能够携载PCR。这种方法的缺点在于，它大大扰动了分组结构，实际上要求在TS层级上进行重新分组。分组结构的任何破坏潜在地关联到定时和缓存器的制约。
这里说明的新型装置中采取的解决办法是插入一个“虚设”PID，它在原来的广播中并不存在，是独自地产生的以支持录制，并携载PCR。该“虚设”流可以采用任何未用到的PID，它对于所有录制品来说可方便地找到其位置。
图7示明按照本解决办法在装置中PCR-PID插入的操作，基本流X1(视频和音频)和X2(视频和音频)示明作为接收的TS格式复用DVIN中的部分。标记为“V(X1)”的X1的视频流中包括有周期性的PCR字段，由菱形块(◆)指明。在记录格式DVR中，当如上所述录制X2时，V(X1)和A(X1)两个数据流都省略过去，而是在DVR复用器中包括了V(X2)和A(X2)数据流。附加上一个标记为PCR-PID的独立的数据流，它只包含需要时用于PCR(◆)的分组。数据数量的节省显见地可以与V(X1)数据流相比较而看出。节省程度要比图中所表明的远为更大，因为图中为了示例的明晰，夸大了PCR数据和音频净荷与视频净荷之比。
显然，在优选实施例中，将关联于PCR的性能与上面关于PID所说明的性能结合了起来。为求明晰起见，在图6和图7中只是分别示明这些特点。读者可理解到，这些图中夸大了PSI和PCR数据与音频/视频净荷之比，并夸大了音频净荷与视频净荷之比，以便图示更明晰。
另外的实施例/修改如一般所知道的，前面的例子涉及的是基于帧而不是基于场的编辑这是因为，在MPEG中通常的视频编码单元为帧。熟练人员能认识到，对于MPEG符合性并不是强制的(如上面的说明)，并且，这里叙述的技术也可以应用于基于场的非MPEG数据上。
又定义了所谓的“不认识的”格式，它可以进行广播。它们在T分组层级上是符合TS的，但是用非标准形式进行编码，多半地，它们应用于保密/按次付费的加扰MPEG流中。除非记录器采用合适的解扰器，否则，不能够对这类数据流进行语义分析而实施上面提出的、额外的步骤。
权利要求
1.一种对接收的、传送流格式的数据进行处理的方法，以产生一个修改的传送流用于在记录媒体上进行录制，记录下所选择音频-视频节目的内容(此后，称之为所需内容)，接收的传送流内包含一个复用的基本流，其中不仅包含所需内容，而且包含不作记录的其它节目的内容(非所需内容)，所述基本流数据已经编码，划分成带有分组首标的各个基本流(ES)分组，ES分组进一步划分成许多较小的传送分组，第一和第二基本流的各个传送分组在接收的传送流中互相交织，各个传送分组内携载的数据不会来自两个基本流，这里，所述修改的传送流之产生借助于-对于与所需内容相对应的、接收的传送分组，作出标识和选择；-在记录媒体内录制所选择的传送分组，以形成所述修改的传送流，做到可保持与传送流目标解码器模型的符合性，而实质上不需重新分组或再复用这类传送流；以及-在同一记录媒体上录制辅助信息，由重现装置应用来对整个所需内容进行访问，通过其中一组潜在的入点之任一个而可访问修改的传送流之内容。
2.权利要求1的方法，其中，所述辅助信息中包括有存储在这样一个文件中的信息，该文件是与保持着修改的传送流之文件分离开的。
3.权利要求2的方法，其中，所述辅助信息内包含一个位于所需基本流之至少一个内的索引，它列表出各个特性点，辅助信息是通过分析基本流的语义得到的，用来标识各个访问单元，它们对于解码所述的至少一个基本流给出了有效的入点。
4.权利要求3的方法，其中，所述特性点用一个频率来定义，它在呈现时间标度上比之每秒一次显著地高得多。
5.权利要求3或4的方法，其中，所述特性点参考了视频基本流作出定义，每一特性点是指一个帧内编码的图像数据。
6.前面任一个权利要求的一种方法，其中，至少所述辅助信息的一部分记录在修改的传送流内。
7.前面任一个权利要求的一种方法，其中，接收的传送流有时包括有数据流映射信息，它标识出与每个基本流相关联的传送分组ID码，所述数据流映射信息应用来标识所需内容，并在整个接收的传送流内会发生变化，又其中，至少所述辅助信息的一部分是通过对接收的传送流进行语义分析、抽取出映射信息而产生的，并记录下来，以使得在每个潜在的入点处能访问当前的映射信息而不需在该入点之前先对修改的传送流进行语义分析。
8.权利要求6或7的方法，其中，至少所述辅助信息的一部分内包含有附加的传送分组，它们插入在修改的传送流中每个潜在的入点处。
9.权利要求6、7或8的方法，其中，至少所述辅助信息的一部分对传送分组内接收到的首标信息进行覆写，以便定义修改的传送流。
10.权利要求9的方法，其中，接收的传送流中有时包括有数据流映射信息，它标识出与每个基本流相关联的传送分组ID码，所述数据流映射信息应用来标识所需内容，并在整个接收的传送流上会发生变化，又其中，所述辅助信息覆写传送分组中的分组ID码，以使所需内容在整个修改的传送流中重新映射成一种同一的ID码集合。
11.前面任一个权利要求的一种方法，包括有步骤-在接收的数据中对这样一个基本流作出标识，它包含对于录制的节目在重放时有用的辅助数据；以及-在包含辅助数据的基本流为包含有非所需内容部分之基本流的场合下，产生一个新的基本流，它包含该辅助数据而并无非所需内容。
12.权利要求11的方法，其中，辅助数据内包含有时钟基准数据，用于基本流的同步重放。
13.前面任一个权利要求的一种方法，其中，所述基本流内至少包含有要录制之音频-视频节目的视频和音频。
14.前面任一个权利要求的一种方法，其中，所述接收的传送流是符合于MPEG传送流规范的。
15.前面任一个权利要求的一种方法，还包含有根据用户命令重现存储的节目段而其定时不同于接收的传送流的定时时，通过读出录制的辅助信息，并应用于输入和开始重现，以从所需的入点上读出所述修改的传送流。
16.权利要求15的方法，其中，所述重现是实施一种基于帧的基本流技巧播放模式，它应用辅助信息步级地搜索节目，通过在接连的入点上读出所述修改的传送流向用户呈现出各帧的一个子集。
17.权利要求15或16的方法，其中，所述辅助信息被读出，并隐含地用作修改的传送流标准解码的一部分。
18.权利要求15或16的方法，其中，所述辅助信息被读出，并在标准地解码所修改的传送流之前应用来过一步修改自记录媒体上重现出的传送流。
19.一种记录媒体，其中，已经由权利要求1至18中任一个的方法录制了修改的传送流。
20.对记录媒体写入或从中读出的、包含有修改的传送流的一种信号，其中，修改的传送流已经由权利要求1至14中任一个的方法作了修改。
21.权利要求20的信号，其中，所述修改的传送流已经由 15至18中任一个的方法自所述记录媒体中重现出。
22.一种装置，用于将传送流格式中接收到的一种复用的基本流数据进行记录，该装置中包含有在权利要求1至14中任一个方法下的特定装置，它适应于产生和记录一个修改的传送流。
23.权利要求22的装置，还包含有装置，用于以权利要求15至18中任一个的方法重现所述修改的传送流。
24.一种处理接收到的数据流以产生修改的数据流的方法，用于在记录媒体上进行记录，以录制所选择的音频-视频节目的内容(此后，称之为所需内容)，接收的传送流内包含一个复用的基本流，其中不仅包含所需内容，而且包含不作记录的其它节目的内容(非所需内容)，该方法包含有-从接收的数据流中标识和抽取出包含有所需内容的基本数据流；-在接收的数据中对包含辅助数据的基本流作出标识，该辅助数据在被录制节目的重放中是有用的；-在包含辅助数据的基本流为包含有非所需内容部分之基本流的场合下，产生一个新的基本流，它包含该辅助数据而并无非所需内容；以及-将接收的、带有新基本流的数据流中抽取出的基本流复用在一起，以形成用于录制的、所述修改的数据流。
25.权利要求24的方法，其中，辅助数据中包含一个时钟基准数据，用于音频-视频节目的同步重放。
26.权利要求24或25的方法，其中，接收的数据流是与ISO/IEC13818-1中定义的MPEG传送流相符合的，并且在辅助数据中包含有如那里所定义的节目时钟基准(PCR)。
27.一种对接收的、传送流格式的数据进行处理的方法，以产生一个修改的传送流用于在记录媒体上进行录制，记录下所选择音频-视频节目的内容(此后，称之为所需内容)，所述基本流数据已经编码，划分成带有分组首标的各个基本流(ES)分组，ES分组进一步划分成许多较小的传送分组，第一和第二基本流的各个传送分组在接收的传送流中互相交织，各个传送分组内携载的数据不会来自两个基本流，又其中，接收的传送流中有时包括有数据流映射信息，标识出与每个基本流相关联的传送分组ID码，所述数据流映射信息在整个接收的传送流内会发生变化，这里，所述修改的传送流之产生借助于-对于与所需内容相对应的、接收的传送分组，应用所述数据流映射信息作出标识；-修改传送分组中的分组ID码，以便根据它们的内容类型将所需内容重新映射成同一的ID码集合；以及-在记录媒体内记录所选择的传送分组，以形成所述修改的传送流，由此，保持与传送流目标解码器模型的符合性，而可给出比之接收的数据流有更多数目的潜在入点。
28.一种对接收的、传送流格式的数据进行处理的方法，以产生一个修改的传送流用于在记录媒体上进行录制，记录下所选择音频-视频节目的内容(此后，称之为所需内容)，所述基本流数据已经编码，划分成带有分组首标的各个基本流(ES)分组，ES分组进一步划分成许多较小的传送分组，第一和第二基本流的各个传送分组在接收的传送流中互相交织，各个传送分组内携载的数据不会来自两个基本流，又其中，接收的传送流中有时包括有数据流映射信息，标识出与每个基本流相关联的传送分组ID码，所述数据流映射信息在整个接收的传送流内会发生变化，这里，所述修改的传送流之产生借助于-对于与所需内容相对应的、接收的传送分组，应用所述数据流映射信息作出标识；-对接收的传送分组进行语义分析，以在全部基本流的至少一个中得到用于潜在入点的所述映射信息；以及-对于记录媒体内选择出的、共同带有所述辅助信息的各个传送分组进行记录，以形成所述修改的传送流，由此，可保持与传送流目标解码器模型的符合性，同时比之接收的数据流可给出更多数目的潜在入点。
29.权利要求27的方法，其中，至少所述辅助信息的一部分中包含有插入的附加传送分组，以便在修改的传送流中每个潜在的入点上重现当前的映射信息。
30.一种记录媒体，其中，通过权利要求24至29中任一个的方法在该记录媒体上面记录了一个修改的传送流。
31.对记录媒体写入或从中读出的、包含有修改的传送流的一种信号，其中，修改的传送流已经由权利要求24至29中任一个的方法作了修改。
32.一种装置，用于将传送流格式中接收到的一种复用的基本流数据进行记录，该装置中包含有在权利要求24至29中任一个方法下的特定装置，它适应于产生和记录一个修改的传送流。
33.权利要求32的装置，还包含有装置，用于以权利要求15至18中任一个的方法重现所述修改的传送流。
全文摘要
对MPEG传送流(TS)格式中接收到的广播数据进行处理(8),以产生一个修改的传送流用于在光盘(3)上进行录制,记录下所选择的音频－视频节目的内容。公开了各种技术用于在录制品上容许进行随机访问,而不需要对音频和视频基本流作出重新分组或再复用,例如变成为节目流格式。接收的TS(DVIN)中有时包括有流映射信息(PAT/PMT),标识出与每个基本流相关联的传送分组ID码,所述流映射信息在整个接收的TS内会发生变化。可以将修改的传送流内的各个分组ID重新映射成同一值的集合,以容许随机进入记录的数据流。另一种情况,在修改的流中每一潜在的入点处可以插入当前的流映射信息。通过对接收的数据流进行语义分析,可在整个数据流内产生出用于定义一个潜在入点集合的特性点信息(CPI),并记录在独立的文件中以便于在光盘上确定入点位置。入点例如可以包含所有的I图像,或者是它们的一个子集。对于没有携载于所需数据流之一内的时钟基准值(PCR),可应用一个独立的分组ID插入进修改的传送流中。记录的数据流能够传送到只作小的修改或是不作另外修改的标准解码器上。
文档编号H04N5/00GK1381148SQ01801464
公开日2002年11月20日 申请日期2001年3月20日 优先权日2000年3月31日
发明者O·J·莫里斯, D·P·凯利, W·J·范格斯特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司