专利名称：一种多场景数字电视的实现方法
技术领域：
本发明涉及数字电视技术领域，具体的说是一种多场景数字电视的实现方法。
背景技术：
体育比赛等现场转播是电视的重要内容，一般现场部署十多个到几十个摄像机机位(如图1中101、102至103)，各摄像机分别从多个角度对多个目标进行拍摄，形成不同场景的影音信号(图1中104、105至106)，影音信号汇聚到视频切换台(图1中107)，由导播(图1中108)控制从中进行实时选择切换，实现一路视频(图1中109)的输出，经过电视系统(图1中110)播出和广播传输，使大量观众(图1中115、116和117)通过各自的电视机(图1中112、113和114)进行接收欣赏。不同观众的关注点存在差异，希望收看各自关注的场景，但是由于只有一路来自导播选择切换形成的影音信号，无法满足观众的个性化欣赏需要。因此希望电视能够向观众提供来自现场不同摄像机的多路视频，以反映不同的现场场景，使观众能够根据自己的兴趣从中选择所欣赏的场景。并可以使观众能够从中所提供的多个场景视频间进行自主的切换，以及把多个场景的视频在电视屏幕上同时显示。在模拟电视技术下，一路视频和音频就需要占用一个电视频道(一般用其中心频率来标识，以下在数字电视中简称之为频点)，由于频率资源有限，难以为现场转播同时提供多个频道以传输多路不同场景。而且除了少量具有“画中画”功能的电视机能够同时接收2个频道之外，绝大部分电视机只能接收一个频道，难以同时显示在多个频道上的多场景视频。在电视数字化后，电视音视频信号采用音视频数字编码技术使其带宽占用得到了极大压缩，例如标清节目采用H.264编码只需要1.5Mbps,高清节目约在8 12Mbps。同时也研究实现了 QAM、QPSK和COFDM等数字化调制技术实现了电视传输的数字化，例如有线电视中利用64QAM能够实现PAL制下8MHz频宽的频点具有38Mbps以上数字信号实际传输能力。这使得数字电视在相同传输频率资源下比模拟电视的传输能力提高了数倍，并能够承载高清节目。同时机顶盒等数字电视终端的的解码能力越来越强，能够同时解码多路标清视频信号或者双路高清视频信号。这为观众所需要的多场景欣赏需要提供了传输和终端播放基础，因此本发明实现了一种能够同时提供多路场景的高清多场景电视的实现方法。
发明内容
本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种多场景数字电视的实现方法。本发明的技术方案是按以下方式实现的，该一种多场景数字电视的实现方法，其具体实现过程为:
1)在现场部署大量摄像机，所有摄像机分别拍摄形成不同的影音信号；
2)影音信号汇聚到具备多路影音输出的视频切换台；3)影音信号在视频切换台内进行切换成至少两路输出影音信号；
4)每路输出影音信号均通过数字电视系统进行标清和高清分辨率的空间可伸缩视频编码SVC编码，形成包含多路音视频的多场景电视节目流广播信号；
5)观众通过数字电视终端接收多场景电视节目流，并根据自己的习惯选择控制数字电视终端中的任意一路或多路视频进行解码，在电视上播放。所述步骤4)中的SVC编码的详细过程为:每路高清视频经过下采样处理形成标清视频，作为基本层进行编码压缩形成基本层码流；以基本层编码结果对增强层编码进行预测的基础上对高清视频信号进行编码，形成增强层码流；把基本层和增强层码流进行复用，形成具有标清和高清分辨率的空间可分级编码码流。所述步骤5)中的数字电视终端播放方式包括以下模式:单一场景全屏播放、两个场景的画中画播放、大于两个场景的“马赛克”式分屏播放。所述步骤5 )中的数字电视终端建立包含各个场景SVC视频码流和音频码流的PMT表，形成一套节目流，然后进行播出。所述数字电视终端在单一场景的全屏播放时，则对其基本层和增强层进行SVC解码，形成高清视频；数字电视终端在以低分辨率窗口模式播放大于等于两个的场景时，则只对该场景视频流中基本层部分进行解码，形成标清视频，通过窗口进行显示。所述输出多路视频的同时输出其场景对应的伴音音频，在编码时同时对各路伴音音频进行编码，形成各场景对应的音频流；如果每个场景都采用相同伴音，则只保留一路伴音对应各场景视频。本发明与现有技术相比所产生的有益效果是:` 本发明的一种多场景数字电视的实现方法在带宽有少量增加的情况下，实现了同时提供各场景标清和高清视频的能力，机顶盒等数字电视终端在多场景显示时不需要对全部场景进行高清解码，解决了机顶盒等数字电视终端处理能力不足的问题，实现了观众可同时欣赏多个场景高清视频的梦想。
附图1是现有技术的电视现场转播框图。附图2是本发明的电视现场转播框图。附图3是本发明的视频解码方法示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的一种多场景数字电视的实现方法作以下详细说明。本发明与现有技术的区别在于输出的影音信号从一路扩展到多路，从而能够反映多个场景。如附图2所示提供一种多场景数字电视的实现方法，其中201、202至203是现场部署的大量摄像机，以对现场中不同对象进行摄像，或者对同一对象从不同角度进行拍摄。例如在网球比赛中，分别对赛场从两侧、中间和顶部进行拍摄，不同摄像机拍摄远景和近景，其它摄像机拍摄观众、裁判等；204、205至206是这些摄像机分别拍摄形成影音信号；影音信号汇聚到具备多路影音输出的视频切换台207 ;多场景转播导播人员208操作视频切换台207，对输入的各路影音信号204、205至206进行选择切换，形成2路或更多路的输出影音信号209 ;现场转播影音信号通过数字电视系统210进行编码播出，形成包含多路音视频的多场景电视节目流广播信号211 ;观众215、216和217在收看现场转播时，其机顶盒等数字电视终端212、213和213接收多场景电视节目流，观众控制机顶盒等数字电视终端从中选择任意一路到多路视频进行解码，并在电视上播放，使各观众可以按照自己的欣赏需要收看到不同的现场视频和声音。基于习惯，一般需要向观众提供2至4路视频，由导播从各摄像机提供的视频进行选择切换。在视频编码时，由于不同场景视频拍摄的对象并不相同，视频间缺乏相关性，因此各自进行独立编码。这与多视角视频编码(MVC)目的和特性都不相同，MVC是多个摄像机从多个相邻角度拍摄同一个对象，以形成与观众具有3D互动能力的视频播放效果。其各视角视频信号存在强烈的相关性，因此采用视角间预测编码消除其视角间信息冗余。而本发明提出的多场景电视是向观众提供多个反映不同对象的场景视频，各场景视频相关性很低或者没有，因此只能各自进行独立编码。其具体编码过程如附图3所示，其中301是视频切换台207所输出的某一路高清视频；通过下采样302形成标清视频303 ;标清视频303经过基本层编码304形成基本层码流；以基本层编码的结果对增强层编码306进行预测305，对高清视频301进行增强层编码，形成增强层码流；把基本层码流和增强层码流进行复用307，形成该场景的视频传输流308，进一步的，形成具有标清和高清分辨率的空间可分级编码码流。通过基本层对增强层的预测，使整体编码带宽只比直接进行高清编码增加10%左右，使得多个场景视频带宽不超过传输信道的承载能力。数字电视头端系统形成一个包含视频切换台所输出各场景视频流和音频流信息的节目映射表(PMT表)，从而形成了一套兼容现有数字电视系统的多场景电视节目，并通过数字电视播出系统播出。机顶盒等数字电视终端在播放多场景电视节目时，采用多种显示模式，包括选择单一场景进行全屏播放，选择2个场景进行画中画播放，选择多个场景进行“马赛克”分屏播放等方式。为了实现多场景电视节目的播放，机顶盒等数字电视终端接收多场景电视节目时，从其传输频点上的节目传输流中提取出各场景的视频流和音频流。根据播放显示模式，可以选择其中I个场景视频进行解码以全屏方式显示，或者选择2个或更多场景进行解码，以画中画或者以“马赛克”形式把各个景在电视机屏幕上显示播放，音频流只选择I路进行解码。为了获得更逼真的电视效果，应该向观众提供各场景的高清视频。但是机顶盒等数字电视终端一般不具备同时解码超过2路高清视频的能力，这样无法同时提供超过2个场景的显示。分析多场景电视各种显示模式，播放时不需要也不可能有2个或者以上的视频同时高清显示，最多是一个场景以全屏方式进行高清显示，其它场景只需要以较低分辨率在屏幕上以窗口形式显示，或者各场景都以较低分辨率在屏幕上形成“马赛克”显示模式。
当观众欣赏其中一个场景时(需要以全屏高清方式呈现，称之为全屏场景)，机顶盒等数字电视终端从该套节目中提取出该场景的视频流和音频流。音频流直接解码播放，对视频流中包含的基本层和增强层码流进行SVC解码，形成高清视频，输出到电视屏幕上高清播放。当观众需要切换到其它场景进行全屏高清欣赏时，机顶盒等数字电视终端提取观众指定场景的视频流和音频流进行解码播放。当观众希望以全屏高清欣赏某一场景(全屏场景)，同时以画中画方式监视另一场景(窗口场景)时，则机顶盒等数字电视终端分别提取这2个场景的视频流和全屏场景所对应的音频流。全屏场景的音频流直接解码播放；对全屏场景的视频流的基本层和增强层进行SVC解码，形成高清视频在全屏播放；对画中画场景的视频流只解码其中的基本层，形成标清视频，在电视机屏幕上以窗口形式显示，形成画中画显示模式。当观众希望以全屏高清欣赏某一场景(全屏场景)，同时以多个画中画方式监视另几场景(窗口场景)时，则机顶盒等数字电视终端分别提取这些场景的视频流和全屏场景所对应的音频流。全屏场景的音频流直接解码播放；对全屏场景的视频流的基本层和增强层进行SVC解码，形成高清视频在全屏播放；对各画中画场景的视频流只解码其中的基本层，形成标清视频，在电视机屏幕上以多个窗口形式显示，形成画中画显示模式。当观众希望同时看到电视转播所提供的各个场景时，以“马赛克”形式把各个景在电视机屏幕上显示播放。则机顶盒等数字电视终端分别提取节目流中所有场景的视频流和用户选定某一场景所对应的音频流。音频流直接解码播放；对各场景的视频流只解码其中的基本层，形成标清视频，在电视机屏幕上以四分屏、六分屏等“马赛克”方式显示。本发明通过采用可伸缩视频编码，在带宽有少量增加的情况下，实现了同时提供各场景标清和高清视频的能力，机顶盒等数字电视终端在多场景显示时不需要对全部场景进行高清解码，解决了机顶盒等数字电视终端处理能力不足的问题。在现场转播中，来源于不同摄像机的伴音信号可能不同。因此导播输出多路视频的同时输出其场景对应的伴音音频，在编码时同时对各路伴音音频进行编码，形成各场景对应的音频流。如果每个场景都采用相同伴音，则只保留一路伴音对应各场景视频。
权利要求
1.一种多场景数字电视的实现方法，其特征在于:其具体实现过程为: 1)在现场部署大量摄像机，所有摄像机分别拍摄形成不同的影音信号； 2)影音信号汇聚到具备多路影音输出的视频切换台； 3)影音信号在视频切换台内进行切换成至少两路输出影音信号； 4)每路输出影音信号均通过数字电视系统进行标清和高清分辨率的空间可伸缩视频编码SVC编码，形成包含多路音视频的多场景电视节目流广播信号； 5)观众通过数字电视终端接收多场景电视节目流，并根据自己的习惯选择控制数字电视终端中的任意一路或多路视频进行解码，在电视上播放。
2.根据权利要求1所述的一种多场景数字电视的实现方法，其特征在于:所述步骤4)中的SVC编码的详细过程为:每路高清视频经过下采样处理形成标清视频，作为基本层进行编码压缩形成基本层码流；以基本层编码结果对增强层编码进行预测的基础上对高清视频信号进行编码，形成增强层码流；把基本层和增强层码流进行复用，形成具有标清和高清分辨率的空间可分级编码码流。
3.根据权利要求2所述的一种多场景数字电视的实现方法，其特征在于:所述步骤5)中的数字电视终端播放方式包括以下模式:单一场景全屏播放、两个场景的画中画播放、大于两个场景的“马赛克”式分屏播放。
4.根据权利要求3所述的一种多场景数字电视的实现方法，其特征在于:所述步骤5)中的数字电视终端建立包含各个场景SVC视频码流和音频码流的PMT表，形成一套节目流，然后进行播出。
5.根据权利要求3所述的一种多场景数字电视的实现方法，其特征在于:所述数字电视终端在单一场景的全屏播放时，则对其基本层和增强层进行SVC解码，形成高清视频；数字电视终端在以低分辨率窗口模式播放大于等于两个的场景时，则只对该场景视频流中基本层部分进行解码，形成标清视频，通过窗口进行显示。
6.根据权利要求3所述的一种多场景数字电视的实现方法，其特征在于:所述输出多路视频的同时输出其场景对应的伴音音频，在编码时同时对各路伴音音频进行编码，形成各场景对应的音频流；如果每个场景都采用相同伴音，则只保留一路伴音对应各场景视频。
全文摘要
本发明提供一种多场景数字电视的实现方法，对于一个同时提供多个场景视频的数字电视节目，每个场景视频都采用空间可分级视频编码技术进行标清基本层和高清增强层编码；全屏播放某个场景时，对该场景的标清基本层和高清增强层全部解码形成高清视频；当某个场景以画中画或者“马赛克”方式小分辨率播出时，只对该场景标清分辨率的基本层进行解码。该一种多场景数字电视的实现方法和现有技术相比，实现了同时提供各场景标清和高清视频的能力，机顶盒等数字电视终端在多场景显示时不需要对全部场景进行高清解码，解决了机顶盒等数字电视终端处理能力不足的问题，实现了观众可同时欣赏多个场景高清视频的梦想。
文档编号H04N7/26GK103118272SQ20131005682
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者李晓峰, 孟令军, 刘永辉, 许宏吉, 季伟 申请人:浪潮齐鲁软件产业有限公司