CN100551001C - Iptv机顶盒快速平滑切换频道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种快速平滑切换频道的方法，用于在数字电视系统中切换频道，在切换频道时，首先将解码器调整为快进状态，并解码视频播放，随后将解码器恢复正常状态，开始同时解码音视频。为了保证音频视频不丢失，调整系统时钟，保证不丢失音频，同时调整解码器视频时钟容忍极限参数N，保证视频不丢失。并逐步减小N值，逼近音视频同步时的N值，实现音频视频同步，并开始播放下一频道。通过本发明的方法，在不需要改变编码器配置和同样网络状况下将切换频道时间缩短到一秒以内，达到或超过传统有线电视切换频道的速度，且只需要调整系统软件，不需要做硬件上的调整，以最小的成本完成对切换速度的改善。

Description

IPTV机顶盒快速平滑切换频道的方法

技术领域

本发明涉及IPTV领域，尤其涉及IPTV机顶盒切换频道的方法。

背景技术

如今，IPTV(基于互联网的互动电视)产业发展如火如荼，机顶盒作为网络电视的终端设备发挥着重要作用。其工作原理为：服务器端将通过编码器编码的流媒体数据通过互联网络下发到机顶盒，驻留在机顶盒上的解码器完成数据的解码，然后输出视频和音频信号到电视机，电视机显示图象播放声音。

IPTV与传统有线电视的最大区别在于：传统有线电视只能被动接收数据而不能做点播，电视频道播放的内容是实时的等。IPTV能最大限度的满足用户互动的需求，不仅能够点播VOD，还能做到电视频道播放的时移，很多数据业务也能够在其基础上运营。但IPTV同时也存在技术上的弱点：不能象传统有线电视那样快速切换频道。目前有线电视的频道切换时间在1秒以内，而IPTV则需要2.5秒左右，这大大恶化了用户观看IPTV的用户体验，影响了IPTV业务的推广。

现有的IPTV机顶盒切换频道的流程(请看附图1)为：

选择另一个频道；

关闭当前解码器；

重启动解码器；

解码器接收到流媒体数据开始解码；

做音视频同步；

完成音视频同步后开始播放音视频。

以上方法切换频道的时间大多在2.5秒左右，用户需要等待2.5秒的电视黑频时间以后才能观看下一个频道的内容，用户是难以接受的。

发明内容

本发明的目的在于提供提高IPTV机顶盒切换频道速度，找到有效并且实施成本低的方法来以解决切换速度慢的问题。

本发明提出了一种快速平滑切换频道的方法，用于在数字电视系统中切换频道，包括如下步骤：

步骤1选择另一频道；

步骤2关闭解码器；

步骤3重打开解码器并设置解码器状态为快进状态；

步骤4解码器收到流媒体数据开始解码，解码器一旦解码出视频帧马上将他们播放出来，用户开始观看此频道视频；

步骤5设置解码器状态为正常播放状态，同时解码音视频；

步骤6保持音频时钟T1不变，调整系统时钟T2，防止音频丢失；

步骤7调整解码器中系统时钟T2对视频时钟T3容忍极限值N，保证视频不丢失；

步骤8逐步调整N值，完成音视频同步；

步骤9正常播放如步骤1所述另一频道。

其中，为了保持音频不丢失，需要调整系统时钟T2，调整后的T2等于T1与M值的和，M为解码器系统时钟对音频时钟的容忍极限参数。同样为了保证视频不丢失，需要调整解码器参数N，N值调整为视频时钟T3与步骤6调整后T2之间的差值。

步骤8中逐步调整N值，具体执行步骤包括：

1)设定每次调整N值幅度λ；

2)设定调整过程所需要时间t；

3)计算N值调整次数k，以及调整频率k/t；

4)进行逐步调整N值

其中N值调整次数k为：

k＝(T3-T1-M-n)/λ

式中n值为音视频同步时的N值。

本发明将现有技术中IPTV频道切换时2.5秒的黑屏或者视频静止不动替换为音频连续播放，视频慢放过程(视频虽然慢放但人眼不易觉察)，在不需要改变编码器配置和同样网络状况下将切换频道时间缩短到一秒以内，达到或超过传统有线电视切换频道的速度。且只需要调整系统软件，不需要做硬件上的调整，以最小的成本完成对切换速度的改善。

附图说明

图1：传统的切换频道流程图；

图2：本发明的切换频道流程图；

图3：调整前的解码器时钟图；

图4：调整后的解码器时钟调整图。

具体实施方式

IPTV电视在切换频道时，由于从编码器端下发到机顶盒的音视频帧的时钟是不同步的，差值一般在1.5秒左右。传统解码器在解码时为了做唇音同步，会将时钟靠前的音频或者视频缓冲在解码器中，当与之同步的视频或音频到达时才将音视频同时播放出来。这种办法的缺点是：同步过程中用户只能长时间看到电视黑频或者视频停顿。

所谓的音视频同步并不是完全同步，而是有一个范围。比如，当前系统时钟在1分50秒，那么他认为落在1分49秒和1分51秒范围里边的音视频就是同步的。

这是因为解码器有两个重要的参数，即解码器具有能够容忍的音频时钟和视频时钟的极限，这个极限就是系统时钟与音频时钟的差值，以及系统时钟与视频时钟的差值，即在这个极限范围内，解码器认为音频视频是同步的并将他们播放出来，假设音频时钟与系统时钟之间的极限是M，视频时钟与系统时钟之间的极限是N。不同的解码器M与N的值也不一样，解码器M与N的值还可以通过软件接口进行调整。当系统时钟处在音频时钟与视频时钟中间，满足解码器能容忍的音视频时钟极限M和N，基本就可以实现同步。解码器出厂时都有一个默认的M与N值，通常这种默认的M、N值就是能满足音视频同步的M、N值。为了描述方便，我们将初始的N值定义为n。

本发明IPTV机顶盒切换频道的流程如图2所示，包括如下步骤：

1、选择另一频道

2、关闭解码器；

3、重打开解码器并设置解码器状态为快进状态；

4、解码器收到流媒体数据开始解码，解码器一旦解码出视频帧马上将他们播放出来，用户开始观看此频道视频；

5、设置解码器状态为正常播放状态，同时解码音视频；

6、设置系统时钟在音频时钟的容忍极限之内，防止音频丢失，播放音频；

7、调整解码器中系统时钟T2对视频时钟T3容忍极限值N，保证视频不丢失

8、调整解码器N值，逐渐将音视频同步；

9、完成音视频同步，正常播放步骤1中所述的另一频道。

为了满足快速切换频道，带给观众良好的影视效果，必须在视频播出后就给观众正常音视频同步的感觉。鉴于切换频道时人对视频比较敏感，解码器在开始播放另一个频道时先将解码器的状态置为快进状态，这种状态下解码器只解码视频，忽略掉音频。解码器只需要收到一个完整的视频帧就会马上将其显示在电视上。由于省略掉了同步的过程，视频会早1.5秒左右显示出来。这时将解码器再置为正常播放状态，解码器开始同时解码缓冲的音频和视频。由于此时音频滞后系统时钟太多，如果不做处理，解码器会丢掉超出正常时钟极限的音频。如图3所示，音频时钟在T1时间，系统时钟在T2时间，视频时钟在T3时间。如果T1和T2的间隔太大，超过M的范围，解码器会丢掉一部分音频，而音频一旦放出再被丢失势必就造成听觉上的不连续，这是不能容忍的。

为了不丢掉音频，必须将系统时钟调到M的范围内，即(T2-T1)小于M，让音频连续播放。此时时钟图变为附图4所示，音频时钟在T1时间，系统时钟在T2(T1+M)时间，视频时钟在T3时间。如果T3和T2相差太大，超过N的值，即(T3-T2)大于N，视频会丢失。解码器不丢弃视频的边界为N，需要将N的值调大到(T3-T2)，保证视频不丢失。

这样调整后的音视频是不同步的，为了同步，可以通过逐次将N值减小，造成视频停顿，停顿使视频时钟停顿等待T2+N赶上T3，使视频看起来在慢放，逐渐等待音视频同步。

由于当前视频时钟超过N值范围，我们需要多次分步地调整N值，使N值逼近n。调整过程也就是同步过程如下：

第一次调整，将N值从n扩大到N＝(T3-T2)，保证视频不丢失；

第二次调整，缩小N值，由于N值减小，(T2+N)到T3之间有一段时间的间隔，该间隔就是N缩小的幅度，在这个时间间隔内，视频停顿，视频时钟T3静止不动，直到(T2+N)＝T3，T2按自然时间往前走，(T2+N)赶上T3。逐次减少N值，直到N回到初始n值时，音视频开始同步。

上述的过程中，最关键的参数包括同步过程时间t，N值每次调整的幅度λ，以及调整次数k。为了实现上述过程，必须确定这些参数。这些参数的确定通常要具体到实际的系统设计，不同设计人员根据系统情况可能给出的值也不相同，但是虽然取值有所不同，并不影响本发明提出的这样一种切换频道的方法。

同步过程时间t，即在这个t秒钟的时间段内完成音视频同步。通常同步时间t确定在2秒钟，跟普通解码器音视频同步时间相当。这里确定这个值只是为了计算方便，根据用户的习惯可以设定为不同的值。

每次N值调整幅度，N值减少一个λ，就相当于视频停顿了多长时间，根据人的视觉习惯，通常设定可以接受的视频停顿时间为0.1秒。也即每次N值调整幅度为0.1秒，同样这个值的设定也不是唯一的，可以根据系统情况作出调整。

根据上述的两个数值，可以推算出N值调整的次数k：

k＝(T3-T1-M-n)/0.1

从而也得到调整的频率：k/t

通过上述方法，就可以做到在一定时间t内，进行k次调整，完成音视频同步。并且从效果来看，音频听起来是连续播放的，视频虽然有一些停顿，但是看起来并不明显，能够达到视觉的容忍范围。但是却比常用的方法更快的出现视频和音频，达到跟普通有线电视差不多的切换效果。其中各参数的设定，本发明只是提出了一种具体实施方式，并不限定在取这些值，本技术领域的技术人员完全可以根据系统的情况设定这些参数，只要满足在观众可以接受的时间内做到同步，并做到不影响视觉和听觉效果。

如果实际视频N的值满足不丢弃的边界条件，那么不需要做调整，直接播放同步的音视频。

上述T1、T3的值均通过码流中自带的音视频的时间戳自动获取，T2的初始值也通过码流中自带的系统时钟的时间戳自动获取。M与N的值在每种芯片上都会有默认值，调整M与N需要解码器提供调整这两个值的API接口。

本发明将现有技术中IPTV频道切换时2.5秒的黑屏或者视频静止不动替换为音频连续播放，视频慢放过程(视频虽然慢放但人眼不易觉察)，在不需要改变编码器配置和同样网络状况下将切换频道时间缩短到一秒以内，达到或超过传统有线电视切换频道的速度。且只需要调整系统软件，不需要做硬件上的调整，以最小的成本完成对切换速度的改善。

Claims (5)

1.一种快速平滑切换频道的方法，用于在数字电视系统中切换频道，其特征在于包括如下步骤：

步骤1选择另一频道；

步骤2关闭解码器；

步骤3重打开解码器并设置解码器状态为快进状态；

步骤4解码器收到流媒体数据开始解码，解码器一旦解码出视频帧马上将他们播放出来，用户开始观看此频道视频；

步骤5设置解码器状态为正常播放状态，同时解码音视频；

步骤6保持音频时钟T1不变，调整系统时钟T2，防止音频丢失，播放音频；

步骤7调整解码器中系统时钟T2对视频时钟T3容忍极限值N，保证视频不丢失；

步骤8逐步调整N值，完成音视频同步；

步骤9正常播放如步骤1所述另一频道。

2.根据权利要求1所述的一种快速平滑切换频道的方法，其特征在于所述的步骤6中，调整后的T2等于T1与解码器系统时钟对音频时钟的容忍极限参数M之和。

3.根据权利要求1所述的一种快速平滑切换频道的方法，其特征在于所述的步骤7中，N值调整为T3与步骤6调整后T2之间的差值。

4.根据权利要求1所述的一种快速平滑切换频道的方法，其特征在于所述的步骤8包括下列步骤：

步骤1设定每次调整N值幅度λ；

步骤2设定调整过程所需要时间t；

步骤3计算N值调整次数k，以及调整频率k/t；

步骤4进行逐步调整N值。

5.根据权利要求4所述的一种快速平滑切换频道的方法，其特征在于所述的N值调整次数k为：

k＝(T3-T1-M-n)/λ

n值为音视频同步时的N值。

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