專利名稱：在傳送數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來處理數(shù)字磁帶錄像機(jī)數(shù)據(jù)流的方法。具體地說，本發(fā)明涉及在重現(xiàn)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)。
高清晰度電視(HDTV)信號(hào)通常不與現(xiàn)行的NTSC等等廣播標(biāo)準(zhǔn)兼容。適合與HDTV兼容信號(hào)一起使用的優(yōu)選的信號(hào)編碼標(biāo)準(zhǔn)是Grand Alliance在美國使用的MPEG-2(運(yùn)動(dòng)圖像專家組，“信息技術(shù)-運(yùn)動(dòng)圖像和相關(guān)音頻信息視頻，”ISO/IEC 13818-2,1996年5月15日)。這種公知的標(biāo)準(zhǔn)為編碼和壓縮的視頻、音頻以及輔助數(shù)據(jù)提供了格式化的準(zhǔn)則。數(shù)字MPEG-2兼容電視信號(hào)可以采用地面廣播、通過衛(wèi)星線路進(jìn)行傳送，或是通過有線系統(tǒng)來發(fā)送。無論是哪一種傳輸方式，相關(guān)的傳送數(shù)據(jù)流都是被一種或是另一種類型的數(shù)據(jù)完全占有。
當(dāng)信號(hào)到達(dá)用戶一方時(shí)，現(xiàn)有的模擬電視/VTR配置允許用戶在磁帶錄像機(jī)(VTR)上記錄一個(gè)節(jié)目，并同時(shí)觀看另一個(gè)節(jié)目。觀眾還可以設(shè)定VTR記錄一個(gè)接收的節(jié)目，而不需要打開電視接收機(jī)。在任何情況下，觀眾都可以在此后重放記錄的節(jié)目。
磁帶錄像機(jī)通常要在重放的視頻數(shù)據(jù)流中插入數(shù)據(jù)和信息，用來為觀眾指示VTR的狀態(tài)。諸如PLAY或是FF(快進(jìn))信息等等屏幕顯示(OSD)信息，或者一個(gè)完整的位映像顯示被顯示在電視屏幕上顯示的可視圖像內(nèi)部。用這種信息來為觀眾指示從遙控器或是VTR面板上執(zhí)行的相應(yīng)的控制功能，VTR相應(yīng)地作出響應(yīng)。
在一個(gè)模擬VTR系統(tǒng)中，在重放過程中將OSD信息插入視頻信號(hào)的一種方法是將OSD信號(hào)，例如DC電壓電平切換為視頻信號(hào)。切換出現(xiàn)在校正行和顯示所需時(shí)間量的行位置上。在消除OSD時(shí)，切換不會(huì)造成視頻信號(hào)的中斷。
對(duì)于包含需要記錄的指定節(jié)目的MPEG-2兼容輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流來說，數(shù)據(jù)流是經(jīng)過調(diào)制后對(duì)用戶進(jìn)行廣播的。數(shù)字VTR(DVTR)接收調(diào)制的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行解調(diào)，調(diào)諧到特定的頻道，并且將恢復(fù)的數(shù)據(jù)流/頻道記錄在磁帶上。由于多方面的原因，在記錄之前或是重放過程中都不希望對(duì)MPEG-2兼容編碼的數(shù)據(jù)流進(jìn)行譯碼。這些原因包括會(huì)增加DVTR中的譯碼和格式化硬件的費(fèi)用，并且在數(shù)據(jù)流包括多個(gè)節(jié)目時(shí)有可能丟失首先指定的節(jié)目以外的所有節(jié)目。由于在傳輸MPEG-2兼容數(shù)據(jù)流時(shí)需要精確的定時(shí)，在滿容量的數(shù)據(jù)流內(nèi)通過在選定的分組中重寫數(shù)據(jù)的方式來插入輔助數(shù)據(jù)就需要譯碼和編碼硬件，并且重新計(jì)算傳送數(shù)據(jù)流的圖象和顯示時(shí)間標(biāo)記。由于相關(guān)的費(fèi)用以及觀眾可看到的數(shù)據(jù)損失，不希望采用這種方式。然而，數(shù)字電視接收機(jī)通常能夠在顯示之前將OSD信息混合在視頻信號(hào)中。由于這一原因，以及由于并非所有輔助數(shù)據(jù)都是OSD數(shù)據(jù)，最好是在不影響原有的傳送數(shù)據(jù)流的情況下將輔助數(shù)據(jù)插入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中，而不要試圖在視頻信號(hào)中混合適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。
這樣就需要簡單而有效的手段在MPEG-2兼容數(shù)據(jù)流中插入諸如OSD數(shù)據(jù)一類的輔助數(shù)據(jù)。本發(fā)明就提供了這樣一種手段。
一種數(shù)字設(shè)備接收包括時(shí)間標(biāo)記的數(shù)字節(jié)目數(shù)據(jù)，并插入在傳輸通道上傳輸?shù)妮o助信息。該數(shù)字設(shè)備在傳輸之前對(duì)節(jié)目數(shù)據(jù)和輔助信息進(jìn)行調(diào)制，而不改變時(shí)間標(biāo)記。


圖1表示先進(jìn)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)規(guī)定的一種8 VSB鏈路的一部分。
圖2表示本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖3表示按照本發(fā)明原理的一種重放的數(shù)據(jù)流。
圖3A表示輔助數(shù)據(jù)在傳送數(shù)據(jù)流分組中的安排。
圖4表示用來在重放數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)分組的裝置。
圖5表示按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)分組。
圖6表示按照本發(fā)明原理的一種變更的分組的一個(gè)實(shí)施例。
圖7表示用來從重放數(shù)據(jù)流中消除輔助分組的設(shè)備的實(shí)施例。
圖8表示用來在重放數(shù)據(jù)流中插入輔助分組的設(shè)備的實(shí)施例。
數(shù)字VTR(DVTR)應(yīng)該能夠記錄從已經(jīng)解調(diào)成基帶的傳送數(shù)據(jù)流中恢復(fù)的整個(gè)通道。傳送數(shù)據(jù)流經(jīng)過壓縮并且應(yīng)該是滿容量的，額定的數(shù)據(jù)速率是每秒19.4兆比特。對(duì)包括多級(jí)音頻、視頻和輔助信息的每個(gè)通道的這種數(shù)據(jù)速率是由MPEG標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。按照本發(fā)明的原理，為重放記錄數(shù)據(jù)，對(duì)記錄的數(shù)據(jù)流再次進(jìn)行調(diào)制(再調(diào)制)，并通過同軸電纜傳送給電視機(jī)中的顯示解調(diào)器。再調(diào)制提供了足夠的帶寬，從而能夠插入DVTR所產(chǎn)生的輔助數(shù)據(jù)。采用殘留邊帶(VSB)調(diào)制的調(diào)制技術(shù)基于為美國的Grand Alliance廣播高清晰度電視(HDTV)系統(tǒng)提出的VSB調(diào)制。如果記錄的信號(hào)不是基帶信號(hào)，在重放的時(shí)候就需要在執(zhí)行下述實(shí)施例之前將信號(hào)變成基帶信號(hào)。
傳輸信號(hào)的時(shí)序特性是非常重要的。信號(hào)的解調(diào)常常是根據(jù)具有有限調(diào)諧范圍的一或多個(gè)VCXO(壓控晶體振蕩器)來執(zhí)行的。由于整個(gè)記錄內(nèi)容被裝在一個(gè)調(diào)制的傳輸通道中，通過發(fā)射機(jī)的編碼/調(diào)制器進(jìn)行重放將在電視機(jī)的接收解調(diào)器/譯碼器上獲得精確定時(shí)的信號(hào)通道。然而，由于傳輸通道的容量可能已經(jīng)被充滿了，如果不重寫部分需要的信號(hào)，通常就無法在編碼的數(shù)據(jù)流中混入諸如OSD數(shù)據(jù)一類的輔助信息。用公知的方法多路復(fù)用MPEG兼容數(shù)據(jù)會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和費(fèi)用，因?yàn)樾枰獙?duì)編碼信號(hào)進(jìn)行翻譯并且至少執(zhí)行局部的譯碼，以便確定從何處開始在數(shù)據(jù)流中添加輔助數(shù)據(jù)才不會(huì)影響數(shù)據(jù)流的完整性。多路復(fù)用的數(shù)據(jù)需要用硬件重新進(jìn)行編碼，或者是將其作為相對(duì)于重放數(shù)據(jù)具有不同格式的數(shù)據(jù)來進(jìn)行識(shí)別。
圖1表示由美國先進(jìn)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)規(guī)定的一地面8 VSB鏈路的一部分。里德-所羅門編碼器10將20個(gè)奇偶校驗(yàn)字節(jié)加到每個(gè)分組中。在每個(gè)188字節(jié)的分組中包括MPEG同步字節(jié)。在發(fā)射機(jī)的里德-所羅門編碼器10以前消除同步字節(jié)，并且在接收機(jī)的里德-所羅門譯碼器18之后重新插入同步字節(jié)。MPEG同步字節(jié)部分是不用傳輸?shù)摹＝诲e(cuò)器(interleaver)11對(duì)這些字節(jié)擾頻，以便增大對(duì)突發(fā)錯(cuò)誤的抵抗力。網(wǎng)格編碼器12從交錯(cuò)器11接收串行的字節(jié)，并且為每2個(gè)輸入位產(chǎn)生3-位的符號(hào)。用VSB調(diào)制器13執(zhí)行8 VSB調(diào)制，并且每秒鐘輸出額定的10.76兆個(gè)符號(hào)。
8 VSB調(diào)制信號(hào)是經(jīng)通道14傳輸?shù)模⒂美缥挥陔娨暯邮諜C(jī)中的VSB解調(diào)器15進(jìn)行接收。網(wǎng)格譯碼器16消除由單元12插入的附加位，去交錯(cuò)器(deinterleaver)17對(duì)數(shù)據(jù)流執(zhí)行反擾頻。最后，里德-所羅門譯碼器18對(duì)數(shù)據(jù)流譯碼，將其恢復(fù)成由發(fā)射機(jī)中的單元10處理前的狀態(tài)。此時(shí)就可以用接收機(jī)的MPEG-2兼容譯碼器來接收記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
在圖2中示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。圖2包括與圖1中相同的大部分單元，在圖中用相同的標(biāo)號(hào)表示。鑒于上述的8 VSB鏈路構(gòu)成地面廣播通道，在本實(shí)例中，圖2所示的結(jié)構(gòu)在DVTR的重放頭和電視機(jī)的MPEG譯碼器之間。
圖1和2之間的區(qū)別在于分別從編碼/調(diào)制鏈和譯碼/解調(diào)鏈中去掉了網(wǎng)格編碼器12和網(wǎng)格譯碼器16。通過在8 VSB系統(tǒng)中去掉網(wǎng)格編碼器12和網(wǎng)格譯碼器16，數(shù)據(jù)流的每三個(gè)位中的一位就可以用于其他用途，例如可用于輔助信息。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確的定時(shí)，在剩余空間中必須填充輔助信息或是空白數(shù)據(jù)。對(duì)于MPEG-2兼容的數(shù)據(jù)流來說，附加信息和空白數(shù)據(jù)是按照與MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)兼容的格式來進(jìn)行分組的。
從編碼/調(diào)制到譯碼/解調(diào)的過程中去掉網(wǎng)格編碼器/譯碼器會(huì)降低糾錯(cuò)能力。然而，通道14最好是在DVTR和電視接收機(jī)之間的RF同軸電纜。通道14為數(shù)據(jù)流的傳輸提供了很好的環(huán)境，因?yàn)樗窃诤苌倩蚴菦]有干擾的受控環(huán)境中用長度很短的屏蔽電纜構(gòu)成的。通道14具有良好的信噪比，實(shí)質(zhì)上沒有重影并且很少受到射頻干擾。通道14所采用的電纜越短，這些特性就越好。然而，即使實(shí)際上線路很長，例如跨越一棟房屋，一棟辦公樓或是綜合的辦公室，在這種結(jié)構(gòu)中通常也不需要糾錯(cuò)。
圖3示出一種用于8 VSB系統(tǒng)的MPEG-2兼容的分組化數(shù)據(jù)流和諸如OSD數(shù)據(jù)等輔助信息的分組。數(shù)據(jù)流30代表正在從DVTR上進(jìn)行重放的記錄的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流31代表要插入數(shù)據(jù)流30的輔助數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流30和31都被分組化。數(shù)據(jù)流30是用分組化的方式記錄和再現(xiàn)的，并且在DVTR的數(shù)據(jù)處理過程中是基本上不變的，僅僅是將時(shí)間延遲到觀眾重放的時(shí)間。輔助數(shù)據(jù)多路復(fù)用器32接收數(shù)據(jù)流31和32，并且向圖1中的里德-所羅門編碼器10輸出數(shù)據(jù)流33?？梢杂肈VTR中的微處理器來產(chǎn)生OSD分組和/或輔助數(shù)據(jù)分組。
如圖3中所示，在數(shù)據(jù)流33-8中，例如，每兩個(gè)記錄分組就包括一個(gè)包含OSD信息的輔助分組。當(dāng)正在由DVTR重放的數(shù)據(jù)流30中沒有被插入輔助數(shù)據(jù)時(shí)，就在數(shù)據(jù)流33中插入空白分組，以維持傳輸通道中的時(shí)序。
圖3A示出如何形成輔助數(shù)據(jù)并且最終將其放入傳送流分組。在本例中，輔助數(shù)據(jù)是OSD信息。OSD信息是由DVTR產(chǎn)生的，并且用一個(gè)首標(biāo)來表示。首標(biāo)和OSD信息被放在節(jié)目基本流(PES)分組中。如果首標(biāo)和OSD信息的長度長于一個(gè)PES分組，就將首標(biāo)和信息放在多個(gè)PES分組中。然后將PES分組分割成傳送流分組和將其放在傳送數(shù)據(jù)流中。如果信息沒有完全填滿一個(gè)分組，就要將其填滿以維持時(shí)序。
圖4示出輔助數(shù)據(jù)多路復(fù)用器32的一個(gè)可能的實(shí)施例。用記錄分組的緩沖器40接收數(shù)據(jù)流30，其容量大得足以維持分組流，在每兩個(gè)記錄分組之后插入一個(gè)輔助或空白分組。數(shù)據(jù)流31是由DVTR中的微處理器產(chǎn)生的，并且是由包括需要和重放的數(shù)據(jù)一起傳輸?shù)妮o助數(shù)據(jù)的分組構(gòu)成的。輔助分組緩沖器41接收數(shù)據(jù)流31，并且將輔助分組一直緩存到可以插入輸出數(shù)據(jù)流33的適當(dāng)時(shí)間?？瞻装l(fā)生器42在不插入輔助分組時(shí)輸出一個(gè)空白分組。輔助分組緩沖器41和空白發(fā)生器42分別向多路復(fù)用器43提供它們各自輸出的分組。多路復(fù)用器43在輔助分組緩沖器41中的輔助分組有效時(shí)接收一個(gè)輔助分組有效信號(hào)。根據(jù)輔助分組有效信號(hào)的狀態(tài)，多路復(fù)用器43每三個(gè)分組向多路復(fù)用器44輸出一個(gè)輔助分組或是一個(gè)空白分組。
多路復(fù)用器44每當(dāng)從多路復(fù)用器43接收到一個(gè)分組時(shí)就從記錄分組緩沖器40接收兩個(gè)記錄分組。模計(jì)數(shù)器45通過一個(gè)分組時(shí)基時(shí)鐘來控制多路復(fù)用器44在記錄數(shù)據(jù)流中插入輔助或空白分組。如圖4所示，例如，當(dāng)分組時(shí)基時(shí)鐘是0或2時(shí)，就將來自數(shù)據(jù)流30的分組插入輸出數(shù)據(jù)流33。當(dāng)分組時(shí)基時(shí)鐘是1時(shí)，就在輸出數(shù)據(jù)流33中插入輔助或空白分組。然后將輸出數(shù)據(jù)流33輸出到圖1的里德-所羅門編碼器10。
圖5示出MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)第2.4.3節(jié)中規(guī)定的一種空白分組。從圖中可以清楚地看出它與圖6中所示的修改后的空白分組格式之間的區(qū)別。修改的空白分組被用來在重放的數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)和空白數(shù)據(jù)。
將修改的空白分組插入數(shù)據(jù)流中是一種傳送級(jí)功能。在傳送級(jí)上對(duì)物理層進(jìn)行多路復(fù)用，以便填滿用修改的空白分組進(jìn)行再調(diào)制時(shí)產(chǎn)生的附加帶寬。標(biāo)準(zhǔn)MPEG傳送多路分解器可以將包含輔助數(shù)據(jù)或空白數(shù)據(jù)的這種修改的空白分組解釋成普通的空白分組。然而，如下文所述，修改后的傳送多路分解器可以對(duì)包含有用信息的空白分組進(jìn)行識(shí)別和語法分析。
圖6示出了由圖4的空白分組發(fā)生器42產(chǎn)生的一種可能的空白分組格式。圖5和6中的分組都是1504位長，每個(gè)分組的前32位是由MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。圖6中分組的區(qū)別是在32到55位中包括有效負(fù)載數(shù)據(jù)以外的信息。32位到39位提供空白傳送分組同步數(shù)據(jù)。40位到47位提供空白傳送分組標(biāo)識(shí)符(PID)。48位到55位提供其他空白傳送信息，例如，CRC(循環(huán)冗余檢驗(yàn))數(shù)據(jù)。有效負(fù)載數(shù)據(jù)(輔助數(shù)據(jù)或空白數(shù)據(jù))從56位開始。然而，取決于要用有效負(fù)載數(shù)據(jù)傳送的信息，從48位開始的附加信息位可以比剛剛描述的情形多或者少。
圖7示出位于用來接收傳送流的設(shè)備中的一示范傳送數(shù)據(jù)流多路分解器，例如，裝備有MPEG-2兼容譯碼器的電視機(jī)或個(gè)人計(jì)算機(jī)。傳送數(shù)據(jù)流多路分解器的位置處在圖2中的單元14,15和16下游。
用諸如數(shù)字電視等數(shù)字設(shè)備來接收調(diào)制的數(shù)據(jù)流，并如圖1和2中所示，進(jìn)行VSB解調(diào)，以再現(xiàn)分組化的數(shù)據(jù)流。將分組化的數(shù)據(jù)輸入多路分解器70。用數(shù)據(jù)類型選擇信號(hào)來識(shí)別多路分解器70接收到的分組類型。例如，在分組中可能包含音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、或者在對(duì)數(shù)據(jù)流30進(jìn)行記錄之前在圖3的數(shù)據(jù)流30中插入的輔助數(shù)據(jù)，一個(gè)分組中也可能包含由錄像機(jī)插入的空白數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)。根據(jù)分組的類型將記錄的分組輸出到適當(dāng)?shù)奶幚硗ǖ?。DVTR的插入的分組從多路分解器70中輸出，并輸入到多路分解器71。多路分解器71識(shí)別插入的分組是否包含輔助數(shù)據(jù)或空白數(shù)據(jù)。如果該分組中包含空白數(shù)據(jù)，就刪除該數(shù)據(jù)。如果分組中包含諸如OSD數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)從多路分解器71輸出到一個(gè)輔助處理器，例如，一個(gè)OSD數(shù)據(jù)處理器。硬件實(shí)施的傳送數(shù)據(jù)流多路分解器的一種替換形式是軟件實(shí)施方案，它識(shí)別包含輔助或空白數(shù)據(jù)的分組，并相應(yīng)地處理數(shù)據(jù)和/或?yàn)閿?shù)據(jù)選擇路由。
本發(fā)明的另一實(shí)施例也是用上述附圖來表示的。圖2還示出了由先進(jìn)電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)(ATSC)規(guī)定的一條16 VSB廣播鏈路的一部分。8 VSB和16VSB之間的一個(gè)區(qū)別在于16 VSB的系統(tǒng)中沒有使用網(wǎng)格編碼和網(wǎng)格譯碼。另一個(gè)區(qū)別在于8 VSB是用圖1中的網(wǎng)格編碼器12對(duì)數(shù)據(jù)流中的每兩個(gè)原始位添加一位。對(duì)于16 VSB而言，則是在單元13進(jìn)行VSB調(diào)制時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)流中的每兩個(gè)原始位添加兩位。相應(yīng)的VSB解調(diào)是在圖2的VSB解調(diào)器15中進(jìn)行的。
圖3示出經(jīng)過16 VSB調(diào)制后輸出的數(shù)據(jù)流33-16。數(shù)據(jù)流33-16包括記錄的重放數(shù)據(jù)和DTVR插入數(shù)據(jù)的交替分組。分組1到6代表由數(shù)據(jù)流30輸入到單元32的對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分組。插入的數(shù)據(jù)代表OSD分組、其他輔助數(shù)據(jù)分組以及空白分組。這些插入分組類型的配置和頻率都是示意性的。實(shí)際情況取決于將要插入數(shù)據(jù)流33-16的數(shù)據(jù)。一旦接收到，就按照以上相對(duì)于圖7所描述的方式對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理。
在圖8中示出了輔助數(shù)據(jù)多路復(fù)用器32的另一個(gè)實(shí)施例。這一實(shí)施例可能對(duì)16 VSB調(diào)制更為有效，因?yàn)椴迦霐?shù)據(jù)的速率較高。圖8與圖4的區(qū)別是在多路復(fù)用器84中多路復(fù)用輔助和空白數(shù)據(jù)。在這一實(shí)施例中，輔助數(shù)據(jù)緩沖器80和空白數(shù)據(jù)緩沖器82向多路復(fù)用器84提供數(shù)據(jù)。根據(jù)輔助分組信號(hào)的狀態(tài)，將這兩種數(shù)據(jù)串之一輸出到空白分組發(fā)生器86。發(fā)生器86接收選定的數(shù)據(jù)流，并產(chǎn)生一個(gè)分組。然后將該分組提供給多路復(fù)用器88，并如上所述插入數(shù)據(jù)流33。
輔助數(shù)據(jù)緩沖器80接收包括OSD數(shù)據(jù)的所有類型的輔助數(shù)據(jù)。如果輔助數(shù)據(jù)的長度超過了一個(gè)分組，下一順序的插入輔助數(shù)據(jù)分組就會(huì)包含這一信息，并不會(huì)產(chǎn)生空白分組。如果輔助數(shù)據(jù)的長度短于一個(gè)分組，或者來自一個(gè)序列的最后一個(gè)輔助數(shù)據(jù)分組比一個(gè)分組要短，緩沖器82或者分組發(fā)生器86將用空白數(shù)據(jù)填滿剩余的位。圖4和8中的記錄分組緩沖器40和83、多路復(fù)用器44和88、以及模計(jì)數(shù)器45和89分別用來執(zhí)行基本上相同的功能。
與常規(guī)的電纜頭端處理相比，所公開的按照本發(fā)明原理的系統(tǒng)在操作中具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。具體地說，所公開的系統(tǒng)在傳送數(shù)據(jù)流中插入信息時(shí)不需要修改時(shí)間標(biāo)記信息或時(shí)間標(biāo)記信息的時(shí)序。與此相反，常規(guī)的電纜頭端處理涉及對(duì)來自兩個(gè)(或以上)獨(dú)立源(例如兩個(gè)獨(dú)立的磁帶錄像設(shè)備)的節(jié)目數(shù)據(jù)流的更復(fù)雜的多路復(fù)用操作，和以一種保持時(shí)序完整性的方式對(duì)來自兩個(gè)數(shù)據(jù)流的時(shí)間標(biāo)記進(jìn)行組合。常規(guī)的電纜頭端處理還必須為兩個(gè)數(shù)據(jù)流保持協(xié)調(diào)一致的PID信息。這樣就會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。常規(guī)處理保證能夠在傳送數(shù)據(jù)流中識(shí)別出獨(dú)立的節(jié)目。所公開的系統(tǒng)中沒有這種復(fù)雜的問題，因?yàn)樗_的系統(tǒng)不會(huì)干擾傳送流(時(shí)間標(biāo)記)的時(shí)序。
在上述的8 VSB或16 VSB實(shí)施例中，為了便于對(duì)空白和輔助分組進(jìn)行識(shí)別，可以采用各種方法。第一種方法需要定義一個(gè)輔助信息專用的甚至是OSD或者其他信息專用的標(biāo)準(zhǔn)分組標(biāo)識(shí)符(PID)。然后可以修改傳送流，在傳送數(shù)據(jù)流中僅僅需要對(duì)PID進(jìn)行分析。定義的PID允許DVTR在8或16 VSB調(diào)制數(shù)據(jù)流中容易地插入輔助信息分組，并使接收系統(tǒng)容易地識(shí)別插入的輔助信息。
另一方面，由于DVTR所記錄的傳送數(shù)據(jù)流已經(jīng)包括了一些空白分組和其他非關(guān)鍵的數(shù)據(jù)分組，在采用具有網(wǎng)格編碼的8 VSB調(diào)制(8 VSB-t)進(jìn)行重放的過程中，定義的PID可以通過重寫或替換這些分組而插入輔助數(shù)據(jù)。插入的分組則可包括OSD信息，例如，以及將向觀眾顯示這種信息的持續(xù)時(shí)間。持續(xù)時(shí)間信息允許發(fā)送一次消息，而不是重復(fù)發(fā)送所期望的持續(xù)時(shí)間。在對(duì)已經(jīng)存在于傳送數(shù)據(jù)流中空白分組進(jìn)行重寫時(shí)可能遇到的問題包括無法肯定在需要從DVTR發(fā)送輔助數(shù)據(jù)時(shí)將會(huì)獲得一個(gè)或多個(gè)空白分組，以及無法肯定將獲得足夠的空白分組。然而，總是希望某些傳輸通道包含足夠的空白分組，以便于用DVTR插入輔助信息。
這一替換實(shí)施例包括對(duì)傳送數(shù)據(jù)流進(jìn)行分析，以確定哪些分組可以被用來從DVTR發(fā)送輔助數(shù)據(jù)。這就需要解釋數(shù)據(jù)流中的節(jié)目關(guān)聯(lián)表(PAT)和節(jié)目變換表(PMT)，以識(shí)別出未使用的PID。如果將一個(gè)PID及相關(guān)的分組用于傳送DVTR數(shù)據(jù)，就必須更新相關(guān)的PAT和PMT，以指示這一用途。這是一種復(fù)雜的方案，因?yàn)樵贒VTR中必須裝備相應(yīng)的硬件，用來解釋和修改傳送數(shù)據(jù)流。另外，如果將對(duì)輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，在DVTR中還必須包括編碼硬件。
盡管希望一次發(fā)送有效期間和輔助信息，但這并非總是有效的。例如，接收設(shè)備在DVTR發(fā)送消息時(shí)可能是關(guān)閉的，或者沒有連接到DVTR。如果在輔助信息的有效時(shí)間段內(nèi)啟動(dòng)接收設(shè)備，必須重新傳送信息才能使接收設(shè)備發(fā)生動(dòng)作。其原因在于RF傳輸通道是一種單向數(shù)據(jù)傳輸通道。
以有效期間發(fā)送輔助信息一次的另一種方法是在有效期間隔內(nèi)以所需頻率反復(fù)發(fā)送輔助信息。例如，如果需要讓OSD消息顯示5秒，輔助信息就在5秒內(nèi)每秒發(fā)送一次OSD消息。持續(xù)時(shí)間信息可以和輔助信息一起更新和發(fā)送，也可以一起刪除。
上文討論的插入數(shù)據(jù)是作為輔助數(shù)據(jù)描述的。然而，也可以插入其他類型的信息，例如用來控制下游硬件的命令。插入數(shù)據(jù)可以是一個(gè)完整的位映像圖像，在所需時(shí)間內(nèi)完全或部分代替有效視頻，以及對(duì)位映像圖像進(jìn)行更新。上述的插入數(shù)據(jù)中包括在重放數(shù)據(jù)流中插入數(shù)據(jù)的能力，這里數(shù)據(jù)可以代表DVTR發(fā)送的任何類型的數(shù)據(jù)。
實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明原理的系統(tǒng)可以使用三種調(diào)制格式當(dāng)中的任何一種與三種數(shù)據(jù)插入方法中的任何一種，也就是可以有九種變化。具體地說，該系統(tǒng)可以用具有格碼的8-VSB-t調(diào)制(＞19Mb/s)、沒有格碼的8-VSB調(diào)制(＞29Mb/s)、以及16-VSB調(diào)制(＞38Mb/s)三種標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方法操作。這些調(diào)制格式并不排斥其他格式。在系統(tǒng)的操作中可以使用以下三種數(shù)據(jù)插入方法中的任何一種·空白傳送，其中數(shù)據(jù)是采用新協(xié)議以空白分組輸送的；·輔助數(shù)據(jù)PID，其中在MPEG傳送層上的一種預(yù)定的專用PID用于輔助數(shù)據(jù)分組；以及·一種涉及找出在當(dāng)前數(shù)據(jù)流中未使用的PID以供輔助數(shù)據(jù)使用，并修改PAT和PMT以識(shí)別輔助數(shù)據(jù)PID的方法。
這些數(shù)據(jù)插入方法并不排斥其他方法。
關(guān)于再調(diào)制信息的實(shí)際RF通道，可以將電視接收機(jī)設(shè)計(jì)成在接收機(jī)工作在監(jiān)控模式下時(shí)通過一個(gè)預(yù)定頻道(例如3或4)來接收再調(diào)制信號(hào)。在監(jiān)控模式下，接收機(jī)忽略VSB調(diào)諧流中的實(shí)際調(diào)諧信息(例如，“調(diào)諧到22頻道”的指令)。可以通過使用者操作的遙控器將接收機(jī)置于監(jiān)控模式，接收機(jī)在這一模式下在預(yù)定再調(diào)制頻道上尋找再調(diào)制數(shù)據(jù)。
定義一個(gè)插入分組的優(yōu)點(diǎn)之一是在數(shù)據(jù)流失去同步時(shí)可以提高再同步的效率。由于這種分組是唯一的，并且具有唯一的PID，很容易用接收設(shè)備進(jìn)行識(shí)別。在識(shí)別到一個(gè)空白分組時(shí)，可以讀出它的首標(biāo)。首標(biāo)可包括的信息有例如當(dāng)前分組中的數(shù)據(jù)長度，以及下一個(gè)分組的起點(diǎn)位置，可以直接地或從當(dāng)前數(shù)據(jù)指針通過計(jì)算獲得。這種信息、插入分組的標(biāo)識(shí)符或者這種信息和插入分組的標(biāo)識(shí)符的組合，使得接收設(shè)備能夠在下一個(gè)分組開始之前使其本身與基本數(shù)據(jù)流達(dá)到同步。初期和有效同步大大減少了由于失去或缺少同步所造成的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，在發(fā)生同步丟失后的第一插入分組出現(xiàn)時(shí)使接收機(jī)和數(shù)據(jù)流實(shí)現(xiàn)同步。
本發(fā)明并非僅限于用DVTR插入輔助信息。許多其他設(shè)備也可以用來完成上述的工作。例如，衛(wèi)星或有線系統(tǒng)的機(jī)頂盒、攝像機(jī)、數(shù)字視盤播放機(jī)以及游戲機(jī)也可以在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流或是有限帶寬的MPEG格式數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)。由于上述實(shí)施例既有效又并不復(fù)雜，在需要在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中插入附加信息的任何設(shè)備中都可以實(shí)現(xiàn)。
同樣，接收設(shè)備并不一定是一臺(tái)數(shù)字電視接收機(jī)。例如可以是另一臺(tái)DVTR或是另一種記錄媒體，或者是機(jī)頂盒。這些設(shè)備也可以使用本發(fā)明的原理來接收和使用它需要的信息，并且放棄或?qū)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給另一設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的原理，這些設(shè)備在必要時(shí)也可以解釋輔助信息和添加它們自己的輔助信息?！@樣就可能需要對(duì)VSB調(diào)制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，分析和/或插入附加的輔助信息，并且再次對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以供發(fā)射。另一種方法是在對(duì)信號(hào)不進(jìn)行解調(diào)的情況下識(shí)別出真正的空白分組，并且在這些空白分組的位置上插入需要的輔助信息。
本發(fā)明的原理還可以在其他通道格式下實(shí)現(xiàn)。例如，IEEE 1394同步傳輸通道也可以從本發(fā)明獲益。只要有一個(gè)通道的帶寬大于記錄數(shù)據(jù)流的帶寬，就可以實(shí)現(xiàn)上述的機(jī)制。例如，如果需要傳送19.1Mbps MPEG-2兼容信號(hào)，發(fā)送設(shè)備(DVTR,DVD播放機(jī)等)就需要有38.2Mbps的通道，并實(shí)施上述的16 VSB調(diào)制。在某些情況下，這樣做的附加優(yōu)點(diǎn)是不需要用空白分組去填滿未用的通道帶寬。這樣就進(jìn)一步簡化了接收機(jī)的多路分解器，因?yàn)椴恍枰獏^(qū)分裝填有信息的附加分組和為了填滿帶寬而插入的附加空白分組。當(dāng)連接設(shè)備已經(jīng)具備了IEEE 394接口時(shí)，這種實(shí)施方案是有吸引力的。
盡管本文中是以用DVTR接收和記錄的MPEG-2兼容數(shù)據(jù)為例來說明的，上述的實(shí)施例也可以用于其他的MPEG格式，例如MPEG-1，或者是用于類似的壓縮和分組化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
權(quán)利要求
1．一種用來產(chǎn)生通過一個(gè)傳輸通道傳輸?shù)陌?jié)目信息和輔助信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的方法，該方法的特征在于以下步驟為所述節(jié)目數(shù)據(jù)流提供相關(guān)的時(shí)間標(biāo)記；產(chǎn)生所述輔助信息；將所述輔助信息插入所述節(jié)目數(shù)據(jù)流中，以提供輸出數(shù)據(jù)流；調(diào)制所述輸出數(shù)據(jù)流，以提供調(diào)制的數(shù)據(jù)流；以及將所述調(diào)制的數(shù)據(jù)流傳送給所述傳輸通道；其中所述插入步驟提供所述輸出數(shù)據(jù)流，而不改變所述時(shí)間標(biāo)記。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是在所述調(diào)制步驟中執(zhí)行以下調(diào)制方式之一(a)16 VSB調(diào)制，(b)不需要網(wǎng)格編碼的8 VSB調(diào)制，以及(c)8 VSB調(diào)制。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是所述輔助信息是以下信息之一，(a)供接收數(shù)字設(shè)備使用的信息，和(b)空白信息。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是由所述傳送步驟按分組來傳送所述輔助信息和所述節(jié)目數(shù)據(jù)流。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是所述提供步驟從一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中提供所述節(jié)目數(shù)據(jù)流。
6．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是所述插入步驟進(jìn)一步包括以下步驟識(shí)別在所述節(jié)目數(shù)據(jù)流中的空白數(shù)據(jù)；以及用所述輔助數(shù)據(jù)代替所述空白數(shù)據(jù)。
7．一種用來接收通過一個(gè)傳輸通道傳送的包含節(jié)目信息和輔助信息的數(shù)字傳送調(diào)制數(shù)據(jù)流的設(shè)備，該設(shè)備包括用來處理所述數(shù)據(jù)流的裝置，其特征是包括一個(gè)輸入端(14)，用來接收所述的調(diào)制數(shù)據(jù)流；一個(gè)解調(diào)器(15)，用來對(duì)所述調(diào)制數(shù)據(jù)流進(jìn)行解調(diào)，以提供一個(gè)解調(diào)的數(shù)據(jù)流；一個(gè)傳送多路分解器(17)，用來從所述解調(diào)數(shù)據(jù)流中分離所述節(jié)目信息和所述輔助信息；一個(gè)節(jié)目處理器(70)，用來處理所述分離的節(jié)目信息；用來識(shí)別所述分離的輔助信息內(nèi)容的一個(gè)裝置(71)，從中識(shí)別出有用信息和空白信息之一；以及一個(gè)輔助信息處理器(18)，用來處理所述有用信息。
8．按照權(quán)利要求7的裝置，其特征是所述識(shí)別裝置是一個(gè)多路分解器。
9．一種用來產(chǎn)生通過一條傳輸通道發(fā)送的包含節(jié)目信息和輔助信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的數(shù)字設(shè)備，所述數(shù)字設(shè)備的特征在于包括用來為所述節(jié)目數(shù)據(jù)流提供相關(guān)的時(shí)間標(biāo)記的裝置(30,40)；用來產(chǎn)生所述輔助信息的裝置(41)；用來多路復(fù)用所述輔助信息和所述節(jié)目數(shù)據(jù)流一個(gè)多路復(fù)用器(44)，以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流；用來調(diào)制所述輸出數(shù)據(jù)流的一個(gè)調(diào)制器(13)，以產(chǎn)生一個(gè)調(diào)制的數(shù)據(jù)流；以及一個(gè)輸出端，用來將所述調(diào)制數(shù)據(jù)流傳送給所述傳輸通道；其中所述多路復(fù)用器產(chǎn)生所述輸出數(shù)據(jù)流，而不改變所述時(shí)間標(biāo)記。
10．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述調(diào)制器執(zhí)行以下調(diào)制方式之一(a)16 VSB調(diào)制，(b)不需要網(wǎng)格編碼的8 VSB調(diào)制，以及(c)8 VSB調(diào)制。
11．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征是所述調(diào)制數(shù)據(jù)流的容量基本上被充滿。
12．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征是所述輔助信息是以下信息之一，(a)供第二數(shù)字設(shè)備使用的信息；以及(b)空白信息。
13．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征是所述輔助信息和所述節(jié)目數(shù)據(jù)流是按分組傳送的。
14．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述輸出數(shù)據(jù)流是一個(gè)MPEG兼容數(shù)據(jù)流。
15．按照權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征是所述數(shù)字節(jié)目數(shù)據(jù)流是從一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中提取的。
16．按照權(quán)利要11的設(shè)備，其特征是進(jìn)一步包括用來識(shí)別所述數(shù)字節(jié)目數(shù)據(jù)流中的空白數(shù)據(jù)的裝置，其中所述的多路復(fù)用器用所述輔助數(shù)據(jù)代替所述空白數(shù)據(jù)。
17．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述輔助信息是屏幕顯示(OSD)信息。
18．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述傳輸通道是一條RF同軸電纜。
全文摘要
一種用來接收和記錄MPEG兼容數(shù)據(jù)流的數(shù)字設(shè)備,例如一臺(tái)數(shù)字磁帶錄像機(jī)(DVTR)。在重放時(shí),DVTR在傳輸給諸如一臺(tái)電視機(jī)等的另一個(gè)數(shù)字設(shè)備的傳送數(shù)據(jù)流(30)中插入(32)分組化的輔助信息,例如一種屏幕顯示信息。MPEG兼容數(shù)據(jù)流中的時(shí)間標(biāo)記不會(huì)受到插入輔助信息的影響。DVTR殘留邊帶(VSB)調(diào)制(13)數(shù)據(jù)流,以在數(shù)據(jù)流中為輔助信息提供足夠的帶寬。
文檔編號(hào)H04N9/804GK1233050SQ9910403
公開日1999年10月27日 申請(qǐng)日期1999年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月19日
發(fā)明者保羅·G·克努森, 小比利·W·拜爾斯, 庫瑪·拉馬斯瓦米, 湯姆森·A·斯塔爾 申請(qǐng)人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司