專利名稱：視頻信息流分發單元的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種視頻信息流分發單元。
背景技術：
美國專利第6078594號公開了一種在數字視頻和音頻接收系統中改變信道的方法，特別是一種使用MPEG標準來編碼視頻和音頻信息的系統。MPEG視頻編碼標準規定了以所謂的傳輸流方式進行的視頻和音頻信息傳輸，傳輸流是由連續的信息包構成的，這些信息包需要連續地解碼視頻和音頻信息。傳輸流能夠同時編碼多個節目，每個節目都包含自己的視頻和音頻信息。
傳輸流是由一組子流構成的，每一個子流用于不同的節目和不同類型的信息，例如，視頻子流或者音頻子流。每一個包都具有一個識別碼，即所謂的PID，用于識別該包屬于哪一個子流。傳輸流進一步包括包含表格信息的包，這些表格信息用于將不同的節目與PID組相關聯起來，從而能夠實現對這些節目進行解碼。這種表格的例子是將節目映射到PID的PMT(節目映射表)以及指明包含該PMT的包的PID的PAT(節目聯系表)。根據MPEG標準，這些表格必須以某一最小的重復率進行發送。通常每0.1秒發送一次這些表格。
這些表格使得能夠從包含多個并發節目的流中對節目進行解碼。觀眾能夠選擇他或她想看的節目。該選擇被傳送到解碼設備，解碼設備選擇屬于該選定節目的包并且從選定的包中解碼出視頻和音頻信息。
當MPEG傳輸流包含多個節目時，其將占據可觀的帶寬量。在廣播系統中，例如有線電視系統中，這已經得到了完全的證實，這是因為廣播系統并行地為許多觀眾提供傳輸流。但是，當一個廣播流到達用戶的家庭中時，這種帶寬利用卻帶來了不必要的麻煩，因為將要為了不在家用網絡中觀看的節目占據家用網絡的帶寬。因此期望提供一種在廣播介質(有線電視，衛星傳輸帶)和家用介質(例如IEEE1394標準總線)之間的網關，該網關將從傳輸流中去除多余的節目。
所述網關會收到家庭網絡中使用的節目的通知(例如，用于觀看或者記錄)。網關接收到傳輸形態的外部流，并產生用于在家用介質中傳輸的傳輸流。產生的傳輸流包括所接收到的傳輸流中包的拷貝。該網關選擇性地僅拷貝所接收到的傳輸流中具有與選定的節目相應的PID的包。此外，網關在拷貝得到的包中插入被調整的表格，從而說明在產生的傳輸流中已經刪除了某些節目的包的事實。
當觀眾想改變選定的節目時，解碼設備需要選擇不同的包并且從這些包中解碼出音頻和視頻信息。通常在這種改變之后，在解碼出來的視頻和/或音頻信息被輸出給觀眾之前需要一段特定的時間，被稱為等待時間。等待時間是由不同的準備時間累計產生的。等待時間會打擾觀眾因此期望使等待時間最短。美國專利第6078594號介紹了一種當觀眾選擇不同的頻道時減小等待時間的方法。已經公開了用于實現該目的多種機構，但是它們都沒有具體涉及到網關。
發明內容
除了別的目的以外，本發明的一個目的是當改變節目的選擇時，降低等待時間。
除了別的目的以外，本發明的一個目的是當改變節目的選擇時，利用網關來降低等待時間。
本發明提供了一種如權利要求1所述的視頻信息流分發單元。該視頻信息流分發單元可以是一個連系在兩個單獨的介質之間的網關裝置，比如連系在家庭網絡和廣播介質之間的網關裝置，不過視頻信息流分發單元也可以輸入和輸出相同的介質中的流。視頻信息流分發單元將來自于輸入流中的選定節目的包復制到一個產生的流中。根據本發明，視頻信息流分發單元能夠使接收產生流的設備降低等待時間，因為所述視頻信息流分發單元至少在改變選定的節目最初，以高于輸入流中的重復率，發送讀取具有視頻和/或音頻信息的包所需的表格。在改變了選定的節目以后，在具有音頻和/或視頻信息的包能夠得以讀取之前，任何接收設備都要讀取所述表。這樣，直到設備讀取該表時的延遲就與選定節目的改變過程中的其它的延遲累積起來。通過以更高的重復率在改變之后立即發送所述表格，就能夠降低延遲。此后，可以將重復率降低到例如MPEG標準中規定的最小值。
在MPEG信號的情況下，本發明可以適用于PAT和PMT。由于接收設備需要依次讀取這些表，這兩個表的重復率的增加將對等待時間產生累積效果。
MPEG標準按照I幀，P幀和B幀提供了視頻幀的編碼。I幀獨立于其它的幀進行編碼，B幀和P幀根據相對于其它幀(例如I幀)的改變進行編碼。在根據本發明的一個視頻信息流分發單元的實施例中，視頻信息流分發單元在選定的節目改變以后，直到復制了I幀(包)，才將來自于接收流的B幀和P幀(包)復制成傳輸流。這樣，就留出帶寬用于傳輸附加的表格。在I幀，P幀和B幀被復制以后，表格的重復率可以被降低，從而避免使用額外的帶寬。當然這種提供附加帶寬的方法并不局限于MPEG流，其可以應用于任何類型的視頻流，在這些視頻流中某些幀獨立于其它幀編碼，某些幀根據相對于其它幀的變化而編碼。
最好是，視頻信息流分發單元至少部分地從輸入流中獲得表格中的信息。例如可以從接收流的PMT中獲得選定節目的PID號，用于在所產生的流的PMT中使用。當選定節目的改變涉及在相同的接收流中從一個節目變化到另一個節目時，視頻信息流分發單元最好使用來自于在為此目的進行的改變之前所接收到的PMT的信息。這樣，在視頻信息流分發單元開始傳輸表格之前可能發生最短的延遲。
當選定節目的改變涉及從一個傳輸流中的一個節目變化到另一個傳輸流中的節目時，視頻信息流分發單元需要讀取另一傳輸流來產生表格。
在一個實施例中，視頻信息流分發單元包括多個流接收單元，流接收單元中的第一個用于接收接收流，從該接收流復制包，以及流接收單元中的第二個用于同時接收另一個流，從而從另一流中抽取表格信息，用于在選擇變化為另一個流中的節目時產生表格信息。這樣，如果觀眾從一個不同的流轉換到一個節目，也能夠降低等待時間。也可以使用一些機制來預測下一個流，從而使流接收單元中的第二個接收預測的下一個流。
視頻信息流分發單元和產生視頻信息流的方法的這些和其它目的和優勢方面將使用下面的附圖進行詳細描述附圖1表示一種視頻信息流分發系統；附圖2表示一種視頻信息流分發單元；附圖3表示一個視頻信息流；附圖4表示具有表格信息的包的頻率曲線圖；附圖5表示一種視頻信息流分發單元。
具體實施例方式
附圖1表示一種視頻信息流分發系統，該系統包括一個初始源裝置10、一個第一介質12、一個家庭系統14以及幾個接收機16a-c。初始源裝置10通過第一介質12連接到家庭系統1 4和接收機16a-c。家庭系統14包括一個網關140、家庭接收機142a，b以及第二介質144。網關140通過第二介質連接到家庭接收機142a，b。盡管詞語“家庭系統”被用于稱謂所述系統的最為普遍的應用，但是應當能夠理解本發明并不特別局限于在家庭中使用。
附圖2表示一個網關，該網關包括一個流解多路復用器20、一個包濾波器22，一個表格處理器24、一個表格產生器26、一個多路復用器28以及一個介質接口29。第一介質12連接到解多路復用器20的輸入端。解多路復用器20具有連接到包濾波器22和表格處理器24的輸出端。表格處理器具有一個連接到介質接口29的命令輸入端和連接到表格產生器26的輸出端。表格產生器26具有連接到多路復用器28的輸出端，多路復用器28具有連接到介質接口29的輸出端。介質接口29被連接到第二介質144。
第一介質12是例如一個有線電視網絡，初始源裝置可以是一個電纜前端。另外，第一介質12可以是自由空間中的電磁場，初始源可以是例如廣播發射機或者衛星。第二介質144可以是例如一個家庭總線，例如IEEE P1394總線(該總線使用單獨的連接線路與不同的裝置142a，b連接，但是就功能而言這些裝置是共同連接的)。這種總線通常在私人家庭中使用并且連接幾個信息處理設備，包括視頻接收機142a，b，例如電視機，記錄設備，PC等。
在操作中，初始源10向家庭系統14和接收機16a-c廣播一個或者多個傳輸流。MPEG編碼傳輸流將作為例子用來介紹本發明的操作過程，但是應當意識到，本發明并不局限于這樣的流。可以使用一個MPEG流傳送多個“節目”。這里所使用的節目是一組可以組合提供的信息子流。詞語“節目”適用于一個傳統的電視頻道以及在電視頻道中廣播的信息的劃定了邊界的部分，例如廣告或者體育比賽的報導。
在MPEG傳輸流中可以一起傳輸多個節目的子流。每個子流的信息都是以具有子流的PID(節目識別)特征的包進行傳輸的。此外，MPEG傳輸流包括含有表格信息的包，這種表格可以是將節目與PID進行映射的PMT(節目映射表)以及指明包含該PMT的包的PID的PAT。根據MPEG標準，該表格信息是定期重復發送的，通常每0.1秒循環一次，從而使得觀眾在調諧到一個節目之后能夠很快開始接收節目。
接收機168-c從初始源裝置10接收一個或者多個傳輸流，在用戶的操作下選擇一個節目并且為該節目進行“消費”。
家庭系統14可以用于通過家用介質將從傳輸流得到的信息分發到各種不同的裝置142a，b。我們期望家庭系統14使用比第一介質12中所使用的帶寬更為經濟的帶寬來通過第二介質144傳輸信息，因為在第二介質144中可用帶寬通常較少并且因為第二介質144可能不得不與其它的信息流共享。
網關140僅將從來自第一介質12的一個或者多個傳輸流得到的信息的一部分傳遞到第二介質144。通常，解多路復用器20為表格處理器24提供來自于接收傳輸流的表格信息。表格處理器24接收來自于第二介質144表示在第二介質中需要哪些節目的信息，所述信息具有例如觀眾給出的選擇命令或者來自于記錄設備的命令等的形式。表格處理器24處理從解多路復用器20接收的表格信息從而確定與選定的節目相應的PID。表格處理器24將這些PID饋送給包濾波器22，包濾波器選擇性地向多路復用器28傳遞具有這些PID的包。表格處理器24還命令表格產生器26產生具有描述這些PID的表格信息的包。表格產生器26將產生的包饋送給多路復用器28。多路復用器28對經過濾波的包以及所產生的包進行多路復用并且通過介質接口29將它們傳遞給第二介質144。
附圖3表示從第一介質12接收到的傳輸流30的時間片斷的幾個方面。流的片段被表示為一個條30，在條30中具有表示為塊34，36a，b，37的包，越靠右的位置上的包將越晚被傳送。作為例子，給出了包含PMT信息的包34，以及幾個包含圖像幀信息的包36a，b，37。作為例子，一個包37包含I幀信息，而其它的包包含P幀和B幀信息(盡管在圖3中插入了符號(san)I，P，B來識別這些包37，39，但是應當明白，在這些包與幀之間不必是一一對應的關系具有I-幀，P-幀或B-幀信息的包可以包含其它信息，并且關于I，P或者B幀的信息可以通過多于一個的包進行分發)。一般而言，流30從頭至尾會出現具有所有這些種類的信息的包。此處僅對這些包中的一部分進行明確地圖解說明。可以在相同的流中為幾個不同的節目傳送I幀，P幀和B幀。
附圖3還表示為了通過第二介質144進行傳輸而由網關產生的傳輸流32。大致上該傳輸流與從第一介質12接收到的傳輸流30相同，只是其通常僅包含具有一個選定節目的幀信息的包。其它節目的包通常不包含在傳輸流32當中。
表格處理器24對表格產生器26產生具有表格信息的包的頻率進行控制。表格處理器24確保至少在選定的節目改變之后的最初，在第二介質144上比在第一介質12上更為頻繁地傳輸具有表格信息的節目包。
附圖4表示具有表格信息的包的頻率。在該附圖中將具有表格信息的包的頻率“f”沿縱向標繪為橫向的時間“t”的函數。在附圖4中給出了兩條曲線40，42，第一條曲線40表示在從第一介質12接收到的流中包含表格信息的包的頻率，第二條曲線42表示在傳送到第二介質144的產生流中包含表格信息的包的頻率。在所標出的時間點44處，表格處理器24接收到了改變選定流的信號。在該時間點以后，傳送到第二介質144的產生流中包含表格信息的包的頻率42暫時得到提高。這縮短了任意一個接收機142a，b開始產生解碼視頻數據所需的時間間隔，因為即使接收機142a，b不能處理首次傳送的表格信息，還能夠更加快速地讀取到所述表格信息。在具有經提高的頻率42的初始時間間隔以后，表格產生器26可以降低所述頻率，但這并不是必須的不與本發明相悖，可以將表格信息的頻率保持得高于所接收到的流中的表格信息的頻率。不過，在改變選定的節目與該節目得到再現之間的等待時間的減小量變得相對較小(相對地等待時間的減小量除以等待時間)，因此當改變選定節目很久以后發送另外的表格信息時，用戶也不易察覺。因此，在改變選定的節目之后，隨著時間的推移，可以將表格信息的頻率降低到自由帶寬。(雖然，為了清楚起見，附圖4示出在初始的較大頻率差之后，這些頻率之間存在輕微的差別，但是在初始的較大頻率差之后，這些頻率最好是相同的)。
附圖3表示包含具有表格信息的包38a-c的產生流32，這些包38a-c的重復率比接收流30中的具有表格信息的包34高。盡管僅示出了PMT包，但是應當理解本發明同樣可以應用于PAT包，并且最好應用于PMT和PAT包兩者，以及在正確解碼節目以前所需的其它包，從而降低改變了選定節目時的等待時間。
在一個實施例中，表格處理器24還檢查包含選定流的視頻信息的接收包36a，b，37。表格處理器24針對每一個這樣的包判斷其是否含有I幀信息。在改變節目選擇的時間點44之后，如果包36a，b不包含I幀信息，表格處理器24將命令包濾波器22從選定的流中阻斷具有視頻信息的包36a，b，并且直到接收到具有I幀信息的第一個包37為止。后者的包37以及接下來的具有任何類型的視頻信息的包都將傳送到第二介質144。所騰出的帶寬將用于將具有表格信息的附加包38b，c傳送給第二介質144。
附圖3還表明了已經從產生流32中排除了具有B幀和P幀信息的包36a，b。當然，所騰出的帶寬可能并非必要的。例如當第二介質144是P1394總線時，僅有某一預定的帶寬量可以為傳輸流保留。結果，在第二介質中通常保留多于原始傳輸流中的相關部分實際所需的帶寬。該帶寬可以用于以較高的重復率提供表格信息。
原則上，表格處理器24從包含當前選定節目的傳輸流中收集多個節目的表格信息。當選定節目的改變導致選擇相同傳輸流中的另一個節目時，表格處理器使用在選定節目改變以前收集的表格信息來控制包的濾波并且為表格產生器26提供PID信息。這樣，表格產生器26不需要等待選定節目改變以后具有表格信息的第一個包。表格產生器26即使在接收到所述第一個包之前，也能產生一個新的具有表格信息的包。
附圖5表示網關140的另一個實施例。與附圖2相比較，增加了一個附加的流接收機50和表格處理器52。附加接收機50具有一個連接到第一介質12的輸入端和連接到附加表格處理器52的輸出端，附加表格處理器52具有一個連接到表格產生器26的輸出端。
在操作過程中，附加流接收機50和表格處理器52提供了一個預測功能，從并非當前由表格處理器24接收的一個或者多個流中收集表格信息。一旦將選定的節目改變為來自于不同的流的節目，表格產生器26為新選定的節目從附加表格處理器52讀取表格信息。這樣，表格產生器26不需要在選定節目改變以后等待具有表格信息的第一包。即使在接收到第一包以前，表格產生器26也能產生一個新的具有表格信息的包。
附加流接收機50和表格處理器52可以使用任何機制來促使相關表格信息可用。例如，附加流接收機50和表格處理器52可以通過定期地搜索幾個不同的傳輸流來從這些流中收集和存儲最近的表格信息，以備在選定的節目改變之后由表格產生器26使用。另外，附加流接收機50和表格處理器52可以預測將從中得出下一個選定節目的傳輸流，并且存儲所預測節目的表格信息。例如，看電視時遇到廣告節目即換臺的用戶經常以固定的順序搜索節目。通過存儲該順序，附加流接收機50和表格處理器52能夠根據當前節目在該序列中的位置預測接下來的節目。而且，看電視時遇到廣告節目即換臺的用戶經常會重復地轉換回相同的節目。因此可以將該相同的節目用作一個預測。這樣，如果已經正確預測到接下來的節目，則節目改變之后的等待時間就能夠被降低。
應當理解，前面的描述僅是用于說明本發明的實現方式。可能存在許多種可供選擇的實現方式。例如，本發明不局限于附圖2和5所示的結構。在這些附圖中所示的各種功能模塊可以在實際中組合到一個更大的或者更小的程度上，或者使用在計算機上執行的不同的程序段來執行它們的部分或全部內容。這些功能模塊也可以與其它用于處理傳輸流的功能塊(未顯示)相組合。而且，盡管本發明已經使用單獨的介質12，144來描述，但是實際上網關140可以將產生的傳輸流提供給與從其接收到傳輸流的介質相同的介質。而且本發明也不局限于MPEG流。
權利要求
1.一種視頻信息流分發單元，用于分發這樣一種類型的流(30，32)包含重復出現的表格信息(34，38a-c)和一些包含包(I，P，B)的子流，每個包(I，P，B)具有一個表明所述包(I，P，B)屬于哪個子流的識別碼，所述表格信息(34，38a-c)將節目與所述的識別碼相互關聯起來，該單元包括-一個輸入端(12)，用于接收所述類型的一個第一流(30)；-一個輸出端(144)，用于發送所述類型的一個第二流(32)；-一個流產生器(140)，設置為產生第二流(32)，該流產生器(140)有選擇地從所述第一流(30)中將具有與選定節目相關的識別碼的包(I，P，B)復制到所述第二流(32)，該流產生器(140)在選定節目的選擇改變以后的開始時間間隔期間，至少暫時地，以與所述第一流(30)中的表格信息(34)的輸入重復率相比得到增大的重復率為所選擇的節目產生所述第二流的表格信息(38a-c)。
2.根據權利要求1所述的視頻信息流分發單元，其中所述類型的流(30，32)包括第一種包類型的包(I)，這種包不依賴于視頻信息的其它幀而對所述視頻信息的幀進行編碼，并且所述類型的流(30，32)還包括第二種包類型的包(P，B)，這種包根據第一種類型的幀(I)的改變而對視頻信息幀進行編碼，將所述流產生器設置為-檢測包是第一種類型(I)的還是第二種類型(P，B)的；-當這些包是第二種類型的包(P，B)并且在所述選擇改變之后還沒有第一類型的包(I)得到復制時，忽略具有與所選定的節目相關的識別碼的包(36a，b)，所述第二流(32)的表格信息(38a-c)的得到增大的重復率利用所述忽略所騰出的帶寬的至少一部分。
3.根據權利要求1所述的視頻信息流分發單元，其中所述類型的流(32)還包括另外的表格信息，指明包含所述表格信息的包的一個識別碼或多個識別碼，所述流產生器針對選定的節目產生所述第二流(32)的所述另外的表格信息，在所述初始時間間隔期間，至少暫時地，與所述第一流(30)中的所述另外的表格信息的重復率相比，增大所述第二流的所述另外的表格信息的重復率。
4.根據權利要求1所述的視頻信息流分發單元，設置為存儲來自于所述第一流(30)的表格信息，包含來自于所述第一流(30)的其它節目的識別碼，將所述流產生器設置為，使用所存儲的在改變選定的節目之前接收到的所述第一流(30)中的表格信息，至少在所述選定的節目改變之后，先于接收所述第一流(30)的表格信息而為選定節目產生所述第二流(32)的表格信息。
5.根據權利要求1所述的視頻信息流分發單元，包括一個另外的流接收機(50，52)，將該接收機設置為，在選定的節目改變之前，存儲來自除了所接收的流之外的一個或者多個流的表格信息，將所述流產生器設置為，使用所存儲的、在選定的節目改變之前接收到所述一個或者多個流中的表格信息，為所選節目產生第二流的表格信息，以便在選定的節目改變之后，先于接收所述第一流的表格信息而產生所述第二流的表格信息。
6.一種分發視頻信息的方法，用于分發這樣一種類型的流其包含重復出現的表格信息以及一些包含包(I，P，B)的子流，每個包(I，P，B)具有一個表明所述包(I，P，B)屬于哪個子流的識別碼，所述表格信息將節目與所述的識別碼相互關聯起來，該方法包括-接收所述類型的一個第一流(30)；一發送所述類型的一個第二流(32)；-產生第二流(32)，有選擇地從所述第一流(30)中將具有與選定的節目相關的識別碼的包復制到所述第二流(32)，在選定節目的選擇改變以后的開始時間間隔期間，至少暫時地，以與所述第一流(30)的表格信息的輸入重復率相比得到增大的重復率為選定的節目產生所述第二流的表格信息。
7.一種計算機程序產品，包括用于指示計算機以這樣一種類型的流的形式分發視頻信息的指令所述流類型包含重復出現的表格信息和構成子流的包(I，P，B)，每一包(I，P，B)具有一個指明所述包(I，P，B)屬于哪個子流的識別碼，所述表格信息將節目與所述的識別碼相互關聯起來，所述這些指令指示計算機-接收所述類型的一個第一流(30)；-發送所述類型的一個第二流(32)；-產生第二流(32)，有選擇地從所述第一流(30)中將具有與選定的節目相關的識別碼的包復制到所述第二流(32)，在選定節目的選擇改變以后的開始時間間隔期間，至少暫時地，以與所述第一流(30)的表格信息的輸入重復率相比得到增大的重復率為所選擇的節目產生所述第二流的表格信息。
全文摘要
一種視頻信息流分發單元，分發諸如包括構成子流的包的MPEG流。每個包具有一個識別碼，用于識別該包屬于哪個子流。所述流也包含將節目與所述的識別碼相互關聯的表格信息。所述分發單元根據一個接收流產生一個新的流。在新的流中，來自于接收流的具有與選定節目相關的識別碼的選定包被復制。在新流中，至少暫時地在選定節目的選擇改變以后的初始時間間隔期間，選定節目的表格信息具有與接收流中的表格信息的輸入重復率相比得到增大的重復率。這樣，讀取新流涉及的等待時間得到降低。
文檔編號H04N5/00GK1636387SQ03804225
公開日2005年7月6日 申請日期2003年1月21日 優先權日2002年2月20日
發明者S·A·F·A·范登霍伊維爾, M·H·維伯克特, L·T·羅普達亞 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司