CN100342732C - 数字电视测试流生成器、生成方法及其测试流记录介质 - Google Patents

数字电视测试流生成器、生成方法及其测试流记录介质 Download PDF

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Abstract

一种DTV接收机测试流生成器，其防止视频和音频的不连续现象，一种用于产生DTV接收机测试流的方法，以及一种记录介质，其中记录了没有不连续现象的TV测试流。为此，生成了用于DTV接收机的功能测试或性能评估的测试流，当重复地再生测试流时，根据视频帧时间、音频帧时间和TS分组时间的最小公倍数，使再生时间相等。根据这一点，当用于使用重复地发送诸如静止图象的有限长度的DTV流的测试模式或广播系统的DTV生产领域时，能够保证DTV接收机测试的可靠性。

Description

数字电视测试流生成器、生成方法及其测试流记录介质
技术领域
本发明涉及一种用于测试数字电视(DTV)接收机的测试流生成系统，特别涉及一种DTV测试流生成器、生成方法和一种测试流的记录介质，其在重复地再生测试流时，能够防止视频和音频信号的不连续现象。
背景技术
通常，在数字广播系统中，诸如交互操作、再生、压缩等的所有过程都是通过数字信号进行的，与传统的模拟广播系统不同。根据这一点，数字广播系统是下一代广播技术，其中图像质量清晰，并通过将声音信号进行从窄音域到宽音域的细分，而获得高质量的声音。
在传统的模拟电视广播系统中，一个电波只能承载一个图像信息，声音信息必须通过其他电波传送。与之相反，在数字广播系统中，一个电波能够承载多个图像信息和声音信息，而且能够在无质量恶化的情况下压缩信息。因此，可在传统的模拟广播信道的频段中设置多个信道。同样，通过使用计算机能够容易地控制信息，观看者可能要求以交互的方式来发送信息。由于这一原因，最近，经过诸如地面波、卫星、有线电视等的各种介质，数字广播系统得到快速的应用和传播。
DTV测试必须通过接收来自数字广播系统的信号来进行。但是，事实上，该测试有可能仅是操作测试，而未进行对数字广播接收机的特定功能的测试。同样，也未提供用于数字广播接收机性能评估的特定信号。因此，通常数字电视接收机的开发者通过使用虚拟广播系统进行DTV测试，以进行功能测试和性能评估。
图1是表示根据现有技术使用虚拟广播系统的DTV测试概念的示意图。
如图1所示，对于使用虚拟广播系统DTV测试，流生成器101产生预定的用于DTV接收机功能测试或性能评估的音频/视频测试流，信道编码器102对测试流进行信道编码，信道上变频器103解调并上变频已进行了信道编码的测试流为射频(RF)级以输出，DTV接收机104(此处为机顶盒)接收RF信号，以及诸如示波器的测量装置105或诸如高清晰电视/PC显示器(HDTV/PC)的显示装置106，对接收的测试流进行功能测试和性能评估。
同时，生产DTV接收机时所需的测试流的长度必须同实际广播一样是连续的。同样，DTV接收机的功能测试和性能评估需要不同类型的测试流。因此，产生了很多信道和大量的数据。
但是，存储DTV测试流的计算机存储介质的容量是有限的，因此有限的测试流的长度必须最小，且重复地再生。同时，当有限长度的测试流重复地再生时，视频和音频基本数据流ES(elementary stream)的再生时间很难与传输流TS的时间相等。因此，当测试流重复地再生时，由于TS与ES间的不一致，产生了视频和音频的不连续现象，使得DTV接收机生产领域中测试的产品被误认为是次品。
图2是表示当重复地再生DTV测试流时产生的不连续现象的示意图。
参照图2，示出了当在生产DTV接收机时的预订和准备进行质量测试的测试流从视频帧变为TS时，视频帧时间、音频帧时间、视频ES单位时间和TS分组单位时间之间的关系。即，示出了视频帧201、音频帧和音频ES 202、视频ES 203和TS分组204之间的关系。在图2中，当DTV测试流重复地再生使ES和TS之间产生了时间差tdiff时，产生了不连续现象，即，当ES和TS重复地再生时，再生时间的不一致。因此，如果重复地再生节目TS时，再生时间差tdiff累加，使当完成了视频/音频ES的传输的那个时间点上，TS还未传输。即，由于视频和音频必须进行再生的时间点时，TS还未传输，因此再生是不可能的。
表1
流的名称   视频运行时间tvf[秒]   视频ES时间tves[秒]   传输流时间tTS[秒]   tves and tTS之间的时间差tdiff[秒]
  np.ts   37.6   37.599577   37.6   0
  sm4.ts   37.6   37.599577   37.6   0
  sa.m2t.1   15.015   15.037111   15.04   0.025
  sa.m2t.1.new   15.015   14.972825   14.975328   0.039672
  TPhhi_bits.conf   1.840   1.840424   1.841648   0.001648
  Sample.trp   1.360   1.332960   1.398720   0.03872
  VIDn002b.12t   4.0   4.000087   3.99998   0.000018
表1表示了对MPEG(运动图像专家组)中传输流的再生时间的分析。参照表1，视频帧再生时间、ES再生时间和TS再生时间之间产生的时间差在几十毫秒。因为TS是由分组单元构成的，因此，当ES转换为TS时，产生了该时间差。时间差对非重复再生的影响不大。但是，在重复地再生进行测试的情况下，即，在重复地再生预定长度的TS的情况下，由解码器中的音频、ES缓冲器中的视频大小、ES速率、帧时间等不规则地产生视频和音频的不连续现象。因此，当重复地再生有限的测试流时，由于TS的再生时间和ES的再生时间的不一致产生的不连续现象影响了DTV接收机测试的可靠性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种DTV接收机测试流生成器，其通过产生用于DTV接收机的功能测试或性能评估的测试流，以及当测试流重复地再生时，所述再生是根据视频帧时间、音频帧时间、TS分组时间的最小公倍数进行的，通过相等的再生时间，防止视频和音频的不连续现象，一种用于产生DTV接收机测试流的方法，以及一种其中记录了没有不连续现象的DTV测试流的记录介质。
为实现这些及其他优点，以及根据本发明的目的，如本文实施的和广义描述的，提供的DTV接收机测试流生成器包括：测试流存储装置，其中记录了与用于DTV接收机测试的预定长度内再生时间相等的传输流TS和基本数据流ES；以及再生装置，其用于在每个规定的时间重复地再生和输出存储在测试流存储装置的TS和ES，其中所述传输流TS和基本数据流ES是由预定时间长度内未产生不连续现象的测试流的一段重复多次构成的，且根据视频帧时间、音频帧时间、TS分组时间的最小公倍数将所述测试流存储在所述测试流存储装置中。
为实现这些及其他优点，和根据本发明的目的，如本文实施的和广义描述的，提供用于产生DTV接收机测试流的方法包括以下步骤：搜索音频/视频(A/V)源；选择能够保证压缩的A/V流的图像质量的稳定段；将在流中选择的稳定的段压缩为ES级；基于视频帧时间、音频帧时间和TS分组时间的最小公倍数存储具有相等的再生时间的基本数据流ES和传输流TS；以及通过将对应于选择的段的流对ES匹配时间重复，以构成没有再生时间差的基本数据流ES，将对应于选择的段的流对TS匹配时间重复，以构成没有再生时间差的传输流TS；并且在每个预定的时间重复地输出测试流基本数据流ES和传输流TS。
在其中记录了没有不连续现象的DTV测试流的所述记录介质中，通过根据视频帧时间、音频帧时间和TS分组时间的最小公倍数得出的相等ES和TS的再生时间，将ES和TS记录为预定的时间。
通过下述对本发明的详细描述，并结合附图，根据本发明的上述及其他的目的、特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
附图，其中提供了并对本发明的进一步理解，构成了本文件的一部分，表示了本发明的实施例，与描述一起用于解释本发明的原理。其中：
图1是表示现有技术中使用虚拟广播系统进行DTV测试的概念的示意图；
图2是表示当重复地再生DTV测试流时产生的不连续现象的的示意图；
图3是表示根据本发明的测试流生成器的方框图；
图4是表示根据本发明的测试DTV接收机的过程和根据本发明的用于产生测试流的方法的流程图；
图5是表示根据本发明的测试流的示意图，其中TS和ES的再生时间是相等的；
图6是表示根据本发明的产生用于视频测试的流的过程的示意图；以及
图7是表示根据本发明的产生用于音频测试的流的过程的示意图。
具体实施方式
以下将详细描述本发明的优选实施例，其中附图示出了其中的示例。
以下将参照图3至图7解释DTV接收机测试流生成器，其根据视频帧时间、音频帧时间、TS分组时间的最小公倍数，通过相等ES和TS的再生时间，防止视频和音频的不连续现象。
图3是表示根据本发明的测试流生成器的框图。
如图3所示，测试流生成器包括：测试流存储装置(或图像存储装置)301，其中将TS和ES存储为相等的再生时间；以及再生装置300，其用于在每个规定的时间长度重复地再生和输出存储在测试流存储装置301中的TS和ES，这里，再生装置300包括：多路复用器MUX302，其用于多路复用存储在图像存储装置301中存储的测试流和输出该测试流；CPU，用于控制存储在图像存储装置301中的测试流的输出；还包括用户接口304，用于控制测试流的选择和输出；以及显示装置305，用于显示经用户接口304输出的测试流的信息。
存储在图像存储装置301中的测试流T1…Tn是由在预定时间单位内未产生不连续现象的预定时间单位构成的ES/TS。同样，测试流是通过一种测试的产品的功能和性能和DTV系统大小的2个以上由预定模式和时间单位构成的测试流。同样，图像存储装置301是类似于诸如半导体存储器、HDD和CD的光记录/再生介质的存储器装置。诸如键盘、小键盘(key pad)、鼠标或触摸屏的用户接口304是一种能够由用户操作的接口。显示装置305具有诸如HDTV或PC显示器的显示装置。
以下将解释根据本发明的测试流生成器产生测试流的操作。
首先，图像存储装置301的测试流T1…Tn构成为预定时间的单位，其中通过测试的产品的功能和性能和DTV系统的大小使各种模式和TS/ES再生时间是相等的，即，广播方法。因此，用户(DTV接收机测试操作者)通过使用用户接口304和显示装置305选择预定的测试流。
然后，用户选择的测试流重复地再生，并通过诸如CPU 303的控制装置从图像存储装置301输出。通过多路复用器301将输出的测试流输出，并作为预定的具有相等的TS/ES的再生时间的测试流重复地输出。输出的测试流顺序地用于ES级测试、TS级测试、信道级测试、基带测试和RF级测试。
结论是，对从测试流生成器输出的测试流进行虚拟广播系统的信道编码、RF调制和上变频处理，从而进行从ES级测试到RF级测试的一系列测试过程。
图4是表示根据本发明的测试DTV接收机的过程和根据本发明的一种用于产生测试流的方法的流程图。
首先，搜索用于产生测试流的音频/视频A/V源，并将A/V源压缩到ES级(S401、S402)。即在视频的情况下A/V源是预定的图像帧，并在音频的情况下，A/V源是音频抽样。例如，在视频的情况下，将由相机拍照的视频信号转换为数字信号，从而获得预定的图像帧。该图像帧是通过使用视频编码器以MPEG压缩的，从而获得了图像压缩流。同样，在音频的情况下，将由麦克风检测到的音频信号转换为数字信号，从而获得了音频抽样。通过使用音频编码器，将该音频抽样压缩为杜比AC-3，从而获得了音频压缩流。同样，与A/V源相同，可使用根据节目与系统信息协议(PSIP)和美国先进电视系统委员会(American advanced television system committee)规定的一种传输标准的协议从PC产生的数据。
然后，选择不受重复影响的预定段(如一组图片GOP或框图)，以保证压缩的A/V源中的图像质量(S403)。即，在用于测试的视频流是移动的图像的情况下，将在流中选择的稳定的段压缩到ES级，并在用于测试的视频流是静止图像的情况下，选择多个信号源。
然后，将对应于选择的段的流重复N次(N帧)用于ES匹配时间，从而构成了没有再生时间差的ES(S404)。下一步，使用ES进行ES级测试(S404a)。
然后，在TS匹配时间将对应于选择的段的流重复M次(M帧)，从而构成了没有再生时间差的TS(S405)。相应地，将具有i数量的ES在TS匹配时间复用(S406)。类似地，通过将具有i数量的ES在TS匹配时间复用，通过使用产生的TS流进行TS级测试(S406a)。
接下来，对TS流进行信道编码，并根据已信道编码的TS流进行信道级测试(S407、S407a)。
然后对进行了信道编码的流进行RF调制，并根据进行了RF调制的TS流进行基带测试(S408、S408a)。
最后，使用信道上变频器对RF调制的TS流进行上变频，并根据进行了信道上变频的TS流进行RF级测试(S409，S409a)。
图5是表示根据本发明的测试流的示意图，其中TS/ES的再生时间是相等的。
参照图5，示出了视频ES 501、音频ES 502和TS分组503再生时间之间的关系。即图5表示了视频ES再生时间(tvES)、音频ES再生时间(taES)、TS分组再生时间(tTS)是彼此相等的。这里，tvf表示视频帧的再生时间，taf表示音频帧的再生时间。
以下将解释产生具有相等的TS/ES再生时间的测试流的过程。
首先，在重复地再生流时产生的不连续现象是由于ES和TS之间的不一致产生的。因此，为了消除不连续现象，ES/TS的再生时间必须相等，且DTV接收机测试必须通过产生具有相等再生时间的ES/TS来进行。
同样，在本发明中，为了消除不连续现象，必须获得表示视频帧速率、音频帧速率和TS分组传输速率之间时间关系的等式。即，必须获得ES的视频/音频再生时间与TS的再生时间相等的时间。这里，ES的再生时间与TS的再生时间相等的时间是视频帧时间、音频帧时间和TS分组时间的最小公倍数。因此，如果根据对应于时间的帧的数量产生ES和TS，则ES和TS的再生时间是相等的，从而防止了在重复地再生时产生的不连续现象。
以下将通过等式详细解释上述内容。
首先，使用视频帧速率Rv、音频帧速率Ra和TS分组传输速率Rt之间的关系，获得使ES和TS相等的时间T：
T＝nvf[帧]/Rv[帧/秒]＝naf[帧]/Ra[帧/秒]＝ntp[分组]/Rt[分组/秒]
这里，nvf表示视频帧数，naf表示音频帧数，ntp表示TS分组的数量，它们都是整数。
同样，通过以下等式获得满足上述关系的最小时间Tmin：
Tmin＝L.C.M.[1/Rv[秒/帧]，1/Ra[秒/帧]，1/Rt[秒/分组]]
其中，L.C.M.表示最小公倍数。即等于TS的再生时间和ES的再生时间的最小时间Tmin是视频帧时间、音频帧时间和TS分组时间的最小公倍数。如果根据对应于时间的帧的数量产生ES和TS，则ES的再生时间和TS的再生时间是相等的，这样在重复地再生时就不会出现不连续现象。
以下将通过KDTV(韩国数字电视)和ATSC(先进电视系统委员会)，解释获得用于使TS的再生时间等于ES的再生时间的最小时间Tmin的例子。
在KDTV和ATSC标准中，TS的传输速率是19.392658Mbps，TS分组由188字节构成，因此TS分组的传输速率Rt满足下列等式：
Rt＝(19.392658×106[比特/秒])/(188[字节/分组]×8[比特/字节])122887.406[分组/字节]。在KDTV和ATSC标准支持1080I视频格式的情况下，通过计算机模拟，获得了满足每个帧速率的关系等式的最小整数Tmin，如下述表2。
表2
  帧速率[Hz]   Tmin[秒]   nvf[帧]   ntp[分组]   TS长度[千兆字节]
  23.98   94,000   2,258,256   1,212,041,125   227.864
  24   752   18,048   9,696,329   1.823
  29.97   56,400   1,693,692   727,224,675   136.718
  30   752   22,560   9,696,329   1.823
  59.94   56,400   3,387,384   727,224,675   136.718
  60   752   45,120   9,696,329   1.823
如表2所示，在帧速率是24、30和60的情况下，每个Tmin为752秒，可以充分地利用它。即，当假设视频帧速率Rv为30[帧/秒]，音频帧速率Ra假设为31.25[帧/秒]时，Tmin为752秒，视频帧nvf的数量为22,560，音频帧naf的数量为23,500，以及TS分组的数量ntp为9,696,329。因此，如果构成了752秒的TS和TS，不会出现不连续现象。类似地，如果由752秒构成的ES和TS在计算机存储介质(例如，图3所示的测试流存储装置或图像存储装置)中存储，然后重复地再生，则不会出现不连续现象。
以下将解释韩国卫星广播的标准，作为另一个例子说明用于使TS的再生时间等于ES的再生时间的最小时间Tmin。
在韩国卫星广播标准中，TS的传输速率是34.352Mbps，TS分组由188字节构成，因此TS分组的传输速率Rt满足下列等式：
Rt＝(34.352×106[比特/秒])/(188[字节/分组]×8[比特/字节])22840.4255[分组/字节]。
在韩国卫星广播标准支持的每个帧速率的情况下，通过计算机模拟，获得了满足每个帧速率的关系等式的最小整数Tmin，如下述表3。
表3
  帧速率[Hz]   Tmin[秒]   nvf[帧]   ntp[分组]   TS长度[千兆字节]
  23.98   5,875.00   141,141   134,187,500   25.227
  24   11.75   282   268,375   0.05
  29.97   32,900.00   987,987   751,450,000   141.273
  30   4.70   141   107,350   0.02
  59.94   16,450.00   987,987   375,725,000   70.636
  60   2.35   141   53,675   0.01
如表3所示，在帧速率是24、30和60的情况下，每个Tmin为15秒或以下，可以充分地利用它。
同时，在TS流包括最小整数单位的音频流的情况下，通过计算机模拟，获得了满足韩国卫星广播标准每个帧速率的关系等式的最小整数Tmin，如下述表4。
表4
  帧速率[Hz]   Tmin[秒]   nvf[帧]   ntp[分组]   TS长度[千兆字节]
  23.98   5,875.00   141,141   134,187,500   25.227
  24   47.00   1128   1,073,500   0.202
  29.97   32,900.00   987,987   751,450,000   141.273
  30   47.00   1410   1,073,500   0.202
  59.94   16,450.00   987,987   375,725,000   70.636
  60   47.00   2820   1,073,500   0.202
如表4所示，在帧速率是24、30和60的情况下，每个Tmin为47秒，可以充分地利用它。
图6是表示根据本发明的产生用于视频测试的流的过程的示意图。
如图6所示，根据峰值信号与噪声的比(PSNR)选择稳定段1图片组GOP，以便在将视频帧(在GOP×n中的帧的数量)压缩到ES级时，克服视频帧再生时间tvideo和ES的N个帧的再生时间之间的时间差tdiff_vES。然后，将选择的GOP压缩到ES级。然后，通过重复ES的N个帧以产生ES，以使tdiff_vES变为0。同样，通过重复ES的M个帧产生TS，以使tdiff_vTS变为0。根据这一方法，完成用于视频测试的流。
图7是表示根据本发明的产生用于音频测试的流的过程的示意图。
如图7所示，根据峰值信号与噪声的比(PSNR)选择稳定段1周期，以便在将音频帧(在块×n中抽样的数量)压缩到ES级时，克服音频帧再生时间taudio和ES的N个帧的再生时间之间的时间差tdiff_aES。然后，将选择的段压缩到ES级。然后，通过重复ES的N个帧以产生ES，以使tdiff_aES变为0。同样，通过重复ES的M个帧产生TS，以使tdiff_aTS变为0。据此，完成用于音频测试的流。
如上所述，在本发明中，产生了用于DTV接收机的功能测试或性能评估的测试流，而且当重复地再生测试流时，根据视频帧时间、音频帧时间和TS分组时间的最小公倍数产生的再生时间是相等的，从而防止了音频和视频的不连续现象。因此，当本发明用于使用测试模式的DTV生产领域或重复地发送诸如静止图像的有限长度的DTV流的广播系统时，能够保证DTV接收机的可靠性。
在不背离本发明的精神和主要特征的情况下，本发明可通过几种形式实施，应该理解，上述各实施例不会被前述的任何详细描述所限制，除非另有说明，但应广义地解释为是在所述权利要求的范围内，因此权利要求包括了属于权利要求范围内的所有变化与修改、或者由所附的权利要求界定了等效的边界和范围。

Claims (13)

1.一种数字电视DTV测试流生成器，包括：
测试流存储装置，其中记录了用于DTV接收机测试的预定时间长度内再生时间相等的传输流TS和基本数据流ES；以及
再生装置，其用于通过每个规定的时间长度重复地再生和输出存储在所述测试流存储装置的TS和ES；
其中所述传输流TS和基本数据流ES是由预定时间长度内未产生不连续现象的测试流的一段重复多次构成的，且根据视频帧时间、音频帧时间、TS分组时间的最小公倍数将所述测试流存储在所述测试流存储装置中。
2.根据权利要求1所述的数字电视DTV测试流生成器，其中在所述测试流存储装置中存储的所述测试流是由预定时间单位构成的ES/TS，通过DTV广播方法和DTV接收机的性能评估存储具有各种模式和再生时间长度的多个流，并选择多个流中的其中一个。
3.根据权利要求1所述的数字电视DTV测试流生成器，其中在所述测试流存储装置中存储的所述测试流是具有再生时间为752，47，11.75，4.7和2.35秒的TS/ES中的一个。
4.根据权利要求1所述的数字电视DTV测试流生成器，其中所述再生装置包括：
多路复用器，用于多路复用存储在所述测试流存储装置中的测试流并输出；以及
控制装置，用于控制存储在所述测试流存储装置中的测试流，以通过多路复用器重复地输出测试流，用于DTV测试。
5.根据权利要求4所述的数字电视DTV测试流生成器，进一步包括：
用户接口，用于控制测试流的选择和输出；以及
显示装置。
6.根据权利要求5所述的数字电视DTV测试流生成器，其中所述用户接口是键盘、小键盘、鼠标或触摸屏，而且所述显示装置是HDTV或PC显示器。
7.根据权利要求1所述的数字电视DTV测试流生成器，其中所述测试流存储装置是半导体存储器、HDD或光记录/再生介质。
8.一种用于产生测试流的方法，包括以下步骤：
搜索音频/视频A/V源；
选择能够保证压缩的音频/视频A/V流的图像质量的稳定段；
将在流中选择的稳定的段压缩为ES级；
基于视频帧时间、音频帧时间和TS分组时间的最小公倍数存储具有相等的再生时间的基本数据流ES和传输流TS；以及
通过将对应于选择的段的流对ES匹配时间重复，以构成没有再生时间差的基本数据流ES，将对应于选择的段的流对TS匹配时间重复，以构成没有再生时间差的传输流TS；并且在每个预定的时间重复地输出测试流基本数据流ES和传输流TS。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括以下步骤：
在TS匹配时间复用ES；
对所述TS流进行信道编码；
对信道编码的所述流进行射频调制；以及
对射频调制的TS流进行信道的上变频。
10.根据权利要求8所述的方法，其中在所述搜索音频/视频源的步骤中，通过将由相机拍照的视频信号转换为数字信号，获得所述视频源，以及通过将由麦克风检测到的音频信号转换为数字信号，获得音频取样。
11.根据权利要求8所述的方法，其中在所述搜索A/V源的步骤中，所述A/V源使用根据节目与系统信息协议PSIP和在美国先进电视系统委员会描述的传输标准从PC产生的数据。
12.根据权利要求8所述的方法，其中在所述选择稳定段的步骤中，在用于测试的视频流是移动的图像的情况下，将在流中选择的稳定的段压缩到ES级，并在用于测试的视频流是静止的情况下，选择多个信号源。
13.根据权利要求8所述的方法，其中所述测试流是具有再生时间为752，47，11.75，4.7和2.35秒的TS/ES中的一个。
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