CN100589568C - 用于瞬时频道改变的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及适于发送要以额定运动速度播放的视频频道的网络单元，其包括：-信令装置，适于接收来自解码设备的请求，由此请求视频频道的发送，-视频发送装置，适于然后向解码设备发送视频频道，该视频频道最初作为专门供给解码设备并包括作为首先发送的视频帧的独立视频帧的专用多媒体流，然后作为共同提供给多个解码设备的公共多媒体流。根据本发明网络单元的特征在于，视频发送装置还适于提前于公共多媒体流中视频频道的发送而发送专用多媒体流中的视频频道，以及，视频频道最初以平均较慢运动速度被播放，由此允许用公共多媒体流恢复视频频道的发送。本发明还涉及解码设备、发送视频频道的方法以及接收和播放该视频频道的方法。

Description

用于瞬时频道改变的方法和设备
技术领域
本发明涉及适于发送要以额定运动速度播放的视频频道的网络单元，所述网络单元包括：
-信令装置，其适于接收来自解码设备的请求，由此请求所述视频频道的发送；
-视频发送装置，其适于向所述解码设备发送所述视频频道，所述视频频道最初是作为专门供给所述解码设备并且包括作为首先发送的视频帧的独立视频帧的专用多媒体流，然后作为供给多个解码设备的公共多媒体流。
背景技术
这种网络单元例如是用于将用户连接到数据通信网络的接入单元，例如数字用户线路接入多路复用器(DSLAM)、以太网桥、边缘路由器等，或与用户耦合的任意中间网络单元，或用于向用户提供视频频道的视频服务器。
专用多媒体流的例子如绑定到特定单播地址的单播流，所述单播地址是例如单播IP地址的单播网络地址，或例如单播MAC地址的单播硬件地址。
公共多媒体流的例子如绑定到特定组播地址的组播流，所述组播地址是例如组播IP地址的组播网络地址，或例如组播MAC地址的组播硬件地址。公共多媒体流的另一个例子如绑定到广播地址的广播流，所述广播地址是例如广播IP地址255.255.255.255的网络广播地址，或例如广播MAC地址FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF:FF的广播硬件地址。
视频频道是以典型为25或30帧每秒(fps)的额定帧率被显示在屏幕上的视频图片或视频帧的序列。所述额定帧率值是根据人类视觉暂留而选择的，并且使得观众将连续视频帧感知为连续运动序列。
图片信息被数字地捕获、编码，通过无线(例如通过广播、无线或移动通信)、由卫星或经由有线通信网络(例如经由本地环路或光纤)而被发送，或典型地作为包括例如一个或多个音频频道、一个或多个语言字幕等的其他多媒体信息的多媒体流的一部分而从承载介质(例如数字视频磁盘(DVD)、压缩磁盘(CD)或录像带)中读取，并且最终以与额定帧率相同的速率被解码以恢复所显示的图片，其中所述额定帧率典型地匹配于额定捕获速率，由此导致额定运动速度，即适合空间运动的实时感知的运动速度。
帧间编码被用于通过参考之前和/或之后的视频帧编码视频帧而在保持可接受图片质量的同时减少已编码比特率。
使用帧间编码的视频编码的例子如MPEG1(ISO-IEC)、MPEG2(ISO-IEC)、MPEG4(ISO-IEC)、H.261(ITU-T)、H.263(ITU-T)、H.264(ITU-T＝MPEG4部分10)、VC-1(SMPTE)、Real视频和ON2Macromedia Flash私有编解码器等。
在运动序列中，各个帧被分组为图片组(GoP)。GoP包括作为参考帧的一个独立帧(或帧内、或锚帧、或关键帧、或I帧)，以及最终与该独立帧相关的其他相关帧(或帧间、或delta帧)。
独立帧例如通过减少图片中的空间冗余度在不参考任何其他视频帧的情况下被编码。相关帧借助于例如运动补偿的前向和/或后向预测技术被编码，并且确实参考其他视频帧，由此达到较高的压缩率。相关帧的例子如参考前一I或P帧被编码的预测帧(或P帧)，以及同时参考前一个和下一个I或P帧被编码的双向内插帧(或B帧)。
作为例子，典型GoP是I B1 B2 P1 B3 B4 P2 B5 B6 P3 B7 B8形式的视频帧序列，其中，P1参考I被编码，B1和B2同时参考I和P1被编码，P2参考P1，B3被编码，以及B4同时参考P1和P2被编码等等，最终B7和B8参考P3和下一个到来的I帧被编码。
GoP大小不必是固定的，并且编码器可以基于每视频帧来判定要使用的帧类型。
应当指出，视频帧在被发送前被重新排序以便它们可以在被接收时在不必等待其他到来帧的情况下立即被解码。
通过参考前述例子，GoP将作为Ik B7k-1B8k-1P1k B1k B2k P2k B3k B4kP3k B5k B6kIk+1B7k B8k而被发送，其中，下标k表示任意GoP索引。
还应当指出，帧可以与另一GoP的帧相关(开放GoP对闭合GoP)。
通过参考前述例子，视频序列I B1 B2 P1 B3 B4 P2 B5 B6 P3 B7 B8构成开放GoP。
当用户发起从一个视频频道到另一个的频道改变时，视频复制点(与用户连接或耦合的视频服务器或中间网络单元)停止发送先前视频频道的帧，并且开始发送新频道的帧。
同时，解码设备清除其解码(去抖动)缓冲器，并且等待新近请求的频道的视频帧。首先接收到的帧可能不是独立帧，这使得该新频道的解码(以及显示)在新的独立帧被接收到之前都是不可能的。因此，所述解码设备在以额定运动速度连续播放视频频道之前仍将等待足够数量的帧被接收到。
解码设备可能在接收视频分组时还经历一些时间变化(也称为分组抖动)，和/或视频分组可能被丢失和/或破坏。于是，该解码设备可以缓存甚至更多的视频帧，以便视频频道的连续播出可以在这种不利环境中被保证。
作为结论，为用户提供慢响应切换(zap)体验，频道改变和频道播放之间的时间可以远大于一个GoP的持续时间。
优化有效频道转换时间和/或改进用户体验的不同解决方案在现有技术中是已知的。
第一优化在于，在复制点高速缓存最后转发的独立帧，以及，当频道改变时发送被如此高速缓存的独立帧。所述解码设备很快接收和解码该I帧。当等待新的GoP时，单个解码I帧的静止图片被显示。这导致改进的用户体验，因为用户已看到该新频道，虽然是以静止的图像。
另一优化在于，在视频复制点高速缓存视频频道的少许GoP，以及，以典型为额定帧率的1.3倍的较高发送速率专门提供以最后转发的独立帧开始的视频序列。之后，期望解码设备赶上与为其提供公共多媒体流的稳定状态用户的差异，并且从那时起，转换到公共传输模式。
该解决方案是不利的，因为它造成频道改变时的流量突发，并且网络将因而相应地被过度配置(over-dimensioned)。该解决方案的另一缺点在于，稳定状态用户没有同步地观看视频频道，这是因为被缓存的视频帧的量取决于与当前发送的GoP有关的频道改变发生的时间：最后发送的独立帧越远，解码缓存器中的帧越多，观看时延越长。
另一优化在于，丢弃专门提供的视频序列中例如B帧的较不重要的帧，由此减少所造成的网络过载。
又一优化在于，专门提供所请求频道的较低质量拷贝。
发明内容
本发明的目的是进一步改进用户体验而没有上述缺点。
根据本发明，该目的由于这一事实而被达到：所述视频发送装置还适于提前于所述公共多媒体流中视频频道的发送、在所述专用多媒体流中发送所述视频频道，以及，所述视频频道最初以平均较慢运动速度(或绘制速率(rendering rate)、或播出节奏)被播放，由此允许用所述公共多媒体流来恢复所述视频频道向所述特定解码单元的发送。
频道改变时最初被发送以及可被立即解码并播放的视频序列，是提前于同一视频序列向正观看同一视频频道的稳定状态用户的发送而被发送的。
然后期望所述解码设备减慢运动速度，以跟上稳定状态用户。这就如同人们在一个人后面走，而此人正减慢速度来跟上他们。
之后，所述解码设备将解码(并播放)视频帧，该视频帧提前于当前被发送到稳定状态用户(或由其接收)的视频帧。从该视频帧起，所述解码设备可以在确保视频频道的连续播出的同时被馈送以公共多媒体流。
较慢运动速度通过使用跨较大时间范围的相同图片信息、或可选地通过以低于额定帧率的解码率解码视频帧而被达到，由此导致去抖动缓冲器填满。然而，为使视频运动保持平滑，所显示的图片应当例如通过到处重复几个视频帧或借助于帧内插或其他数字处理技术而被以额定帧率刷新。
应当指出，较慢运动速度不必是恒定的，而是可以随时间变化，直到达到额定运动速度。关于本发明最重要的是，视频频道最初以平均低于额定运动速度的运动速度被播放，或可选地，视频帧以平均低于额定帧率的解码率被解码。
根据本发明的网络单元的有利之处在于，在网络中没有提供任何额外带宽用于支持瞬时频道改变，并且因而没有给网络运营商带来任何额外成本。
根据本发明的网络单元的有利之处还在于，频道改变是快速和平滑的，因为较慢运动速度几乎不明显(当然是在某种程度上)。可能存在一些声音产物品，但保持其在可接受质量级别的声音数字处理技术是存在的，例如基于静音检测的技术。
这都带来了改进的用户体验。
根据本发明网络单元的可选实施例的特征在于，所述网络单元还适于控制播放所述视频频道的运动速度。
通过控制运动速度，可以间接控制所述解码设备的缓冲器填充级别，以及用户当前正观看哪个视频帧。
该实施例的有利之处还在于，包括新近切换频道的用户的稳定状态用户可以同步地观看同一视频频道，这对于交互式电视应用相当重要。
在一个实施例中，对所述平均较慢运动速度赋予预定值。
该预定值与专用和公共多媒体流之间的初始定时提前值一起，被所述网络单元用来容易地计算时间，在该时间，为使观众同步观看视频频道而将恢复额定运动速度。
在另一实施例中，所述信令装置还适于从所述解码设备接收所述平均运动速度。
通过直接从所述解码设备获得平均较慢运动速度，所述网络单元可以适应不同的解码设备和频道转换算法。
在又一实施例中，所述视频发送装置还适于当恢复所述额定运动速度时作为所述公共多媒体流而发送所述视频频道。
该实施例是特别有利的，因为不必在所述网络单元和所述解码设备之间交换任何其他控制信息和/或信号。作为替代，期望所述解码设备在作为专用多媒体流而提供视频频道时以平均较慢运动速度播放视频频道、以及在作为公共多媒体流而提供视频频道时以额定运动速度播放该视频频道。
可以设想其他实施例，例如，在多媒体流中嵌入一些控制信息由此可以导出运动速度，或为每个视频帧添加播放该视频帧所用的瞬时运动速度，或发送请求所述解码设备应用特定运动速度值的指定控制信号。
本发明的另一实施例的特征在于，所述信令装置还适于接收来自所述解码设备的控制信号，由此请求所述公共多媒体流的发送。
在该实施例中，由所述解码设备控制何时恢复所述额定运动速度，以及何时转换为公共传输模式。
这典型地要求向所述解码设备发送在专用多媒体流中视频帧的发送与公共多媒体流中同一视频帧的发送之间的初始定时提前值。然而，所述解码设备还可以假设某个最大定时提前值(例如最大GoP持续时间)，并且自己判定何时转换为公共传输模式。
本发明的另一实施例的特征在于，所述视频发送装置还适于以这样的发送速率来发送所述专用多媒体流的视频帧：平均小于或等于与所述额定运动速度相对应的额定解码率，并且平均大于或等于与所述平均较低运动速度相对应的平均较低解码率。
这样，可以减少频带改变所带来的网络负载，同时保持上述技术效果。
在所附权利要求中提及了其他特征实施例。
本发明还涉及一种解码设备，其包括：
-适于以额定运动速度解码视频频道的解码器；
-适于向网络单元发送请求由此请求所述视频频道的发送的信令装置；
-视频接收装置，其适于从所述网络单元接收所述视频频道，该视频频道最初是作为专门供给所述设备并且包括作为首先接收的视频帧的独立视频帧的专用多媒体流，然后作为供给多个解码设备的公共多媒体流。
根据本发明的解码设备的特征在于，所述专用多媒体流中的所述视频频道是提前于所述公共多媒体流中所述视频频道的接收而被接收的，其特征还在于，所述解码器还适于最初以平均较低运动速度播放所述视频频道，由此使得所述视频接收装置能够用所述公共多媒体流来恢复所述视频频道的接收。
所述解码设备可以构成将视频信号输出到例如电视机或屏幕、监控器的显示单元或输出到例如录像机的记录单元的用户设备的一部分，或构成显示或记录单元本身的一部分。
所述用户设备的例子如机顶盒、游戏控制台、DSL有线或无线调制解调器、有线或无线路由器等。
本发明还涉及包括根据本发明的网络单元和解码设备的系统。
本发明还涉及用于发送要以额定运动速度播放的视频频道的方法，所述方法包括以下步骤：
-接收来自解码设备的请求，由此请求所述视频频道的发送；
-然后向所述解码设备发送所述视频频道，该视频频道最初是作为专门供给所述解码设备并包括作为首先发送的视频帧的独立视频帧的专用多媒体流，然后作为供给多个解码设备的公共多媒体流。
根据本发明的方法的特征在于，所述专用多媒体流中的所述视频频道是提前于所述公共多媒体流中所述视频频道的发送而被发送的，其特征还在于，所述视频频道最初以平均较低运动速度被播放，由此使得所述视频频道向所述特定解码单元的发送能够用所述公共多媒体流来恢复。
本发明还涉及用于接收视频频道并以额定运动速度播放该视频频道的方法，所述方法包括以下步骤：
-向网络单元发送请求，由此请求所述视频频道的发送；
-从所述网络单元接收所述视频频道，该视频频道最初是作为专门供给解码设备并且包括作为首先接收的视频帧的独立视频帧的专用多媒体流，然后作为供给多个解码设备的公共多媒体流。
根据本发明方法的特征在于，所述专用多媒体流中的所述视频频道是提前于所述公共多媒体流中所述视频频道的接收而被接收的，其特征还在于，所述方法还包括这样的步骤：最初以平均较低运动速度播放所述视频频道，由此使得所述视频频道的接收能够用所述公共多媒体流来恢复。
根据本发明解码设备的实施例、根据本发明系统的实施例、根据本发明的用于发送视频频道的方法的实施例、以及根据本发明的用于接收和播放视频频道的方法的实施例，对应于根据本发明的网络单元的实施例。
应当指出，也用在权利要求中的术语“包括”不应当被解释为限于其后列出的装置。因此，“包括装置A和B的设备”这一表述的范围不应限于仅由部件A和B组成的设备。其意味着，所述设备关于本发明的相关部件是A和B。
最后，应当指出，也用在权利要求中的术语“耦合”不应当被解释为限于仅直接连接。因此，“耦合到设备B的设备A”这一表述的范围不应限于其中设备A的输出直接连接到设备B的输入和/或反之亦然的设备或系统。其意味着，在设备A的输出和设备B的输入之间存在通路，和/或反之亦然，所述通路可以是包括其他设备或装置的通路。
附图说明
通过参考下面结合附图对实施例的描述，本发明的上述和其他目的和特征将变得更加明显，并且本发明本身将得到最好的理解，其中：
-图1示出了用于向用户提供视频频道的数据通信系统；
-图2a示出了根据本发明的接入单元；
-图2b示出了根据本发明的解码设备；
-图3示出了根据本发明的视频发送装置；以及
-图4到6是用于更好地了解本发明的时序图。
具体实施方式
图1中显示了包括接入单元100(或AN)的数据通信系统，其中该接入单元100经由数据通信网络400耦合到视频服务器300(或VS)，以及经由双绞铜线(或光纤或无线)耦合到用户设备。作为示例性实施例，显示了包括分别耦合到显示单元210和230(或TV1和TV2)的机顶盒200和220的两个设备。
图2a中显示了关于接入单元100的更多细节。接入单元100包括线路端接单元101、交换结构102以及用于控制向用户发送视频频道的信令单元103。线路端接单元101和信令单元103耦合到交换结构102。
线路端接单元101和交换结构102都用于从数据通信400向用户转发(或路由)数据分组(或信元、帧)，反之亦然。转发表(或选路表)保存了可通过其到达特定目的地(典型地由目的地址标识，可能结合有地址掩码)的特定输出端口的标识符。
在本发明的优选实施例中，信令单元103是互联网网关组播协议(IGMP)代理(或IGMP_P)。IGMP代理103充当关于IGMP客户端的指定组播路由器，以及充当关于指定组播路由器的IGMP客户端。IGMP代理103可以回答IGMP成员资格(membership)报告，并留下源自机顶盒200和220中的IGMP客户端的消息。如果特定IGMP客户端向用特定组播地址标识的特定组播组报告成员资格，则所述IGMP代理触发相应组播流向该IGMP客户端的转发。如果组播流不可用，则所述报告进一步被转发给指定路由器，该路由器还向接入单元100馈送所请求的组播流。
其他信令协议可以被用于报告组播成员资格并控制需要发送哪个视频频道。例如，组播侦听发现(MLD)协议被用于基于IPv6的系统。
在图2b中显示了关于机顶盒200的更多细节。机顶盒200包括收发单元201(或TU)、去抖动缓冲器202(或VBUF)、视频解码器203(或DEC)和IGMP客户端204(或IGMP_C)。收发单元201同时耦合到IGMP客户端204并经由视频缓冲器202耦合到解码器203。
收发单元201包含必要的装置，用于经由用户线连接到接入单元100并且还连接到数据通信网络400、以及用于通过用户线接收和发送用户业务。所接收的视频帧经由去抖动缓冲器202可用于解码器203。
所述解码器适于解码视频帧，以及产生用于进一步被显示单元210显示的输出视频信号Vout。视频帧是根据例如MPEG2或MPEG4的特定视频编码方案而被编码的。视频帧以额定帧率α被编码，并且以同样的帧率可用于显示单元210。
图3中显示了关于耦合到数据通信网络400的线路端接单元110(也称为与用户端接单元相对的网络端接单元)的更多细节。
线路端接单元110包括接口单元111(或ITF)、分组选择单元112(或代表深度分组检查的DPI)、用于存储视频分组的循环缓冲器121、分组读取器和修改器122、控制器123(或CTRL)以及多路复用器/调度器113(或MUX/SCH)。线路端接单元111耦合到分组选择单元112。分组选择单元耦合到循环缓冲器121。分组读取器和修改器122耦合到循环缓冲器121、控制器CTRL和多路复用器/调度器113。控制器CTRL例如带内经由交换结构或带外经由专用通信介质而进一步耦合到IGMP代理103。循环缓冲器121、分组读取器和修改器122以及控制器123组成根据本发明的视频发送装置120。
接口单元111包含必要的装置，用于连接到数据通信网络400以及进一步用于接收和发送用户业务。
分组选择单元112利用深度分组检查(DPI)来选择进入业务中的视频业务，该选择例如基于特定有效负荷/协议标识符或基于(视频服务器的)特定源地址或基于一组组播目的地址。分组选择单元112因而还可以例如基于特定组播目的地址来区分视频业务中的不同视频频道，以及可以将不同视频频道的视频分组重定向到不同的循环缓冲器。
循环缓冲器121表示为包含槽(slot)的转轮，特定视频频道Chx的几个GoP在被进一步转发之前被存储于其中。实际接收顺序已被故意省略，以便GoP被连续地分组。类似地，仅视频帧被显示，虽然每个视频帧实际上由一个或多个视频分组组成(有越多新的图片信息就有越多的有效负荷，越多的视频分组)。
视频频道Chx最初作为组播多媒体流MC_Chx被接收，即作为包括目的地址是组播地址的视频(或多媒体)分组的多媒体流。
所述轮以额定分组速率ρ逆时针旋转，这导致与额定帧率α匹配的平均帧率。写指针WR指向视频频道Chx的视频分组被写入的存储器位置，而公共读指针RD_MC指向另一存储器位置，视频频道Chx的视频分组被从该另一存储器位置读取，并进一步通过多路复用器/调度器113被转发。WR和RD_MC指针之间的最小距离是一个GoP大小，这在观看视频频道Chx中引入至少一个GoP时延。
只要当前为Usry的新用户切换至频道Chx，就创建并初始化另一专用读指针RD_UC_Usry。由RD_UC_Usry指向的存储器位置取决于频道改变发生的准确时间：指针RD_UC_Usry指向包含提前于共同发送的视频帧的第一(或另一个)独立帧的存储器位置。为此，针对所述第一(或另一个)独立帧顺时针扫描所述轮，这开始于RD_MC位置直到WR位置。所述指针一旦新用户转换到公共传输模式就被释放。
分组以额定分组速率ρ被写入WR位置并从RD_MC和RD_UC_Usry位置被读取，这意味着，每当所述轮逆时针旋转一个槽位置时，一个分组就被写入WR位置，并且一个分组从RD_MC和RD_UC_Usry位置中的每一个被读取。
所述转轮概念的示例性实施例利用了结合间接寻址的移位寄存器：视频分组在被接收时被推送至存储器池中，而指向那些分组的指针被推送至所述转轮中并且每秒被移动ρ个槽位置。然而，可以设想其他实施例，例如允许在一个(或两个)方向中扫描的单(或双)链接表。
分组读取器和修改器122适于从RD_UC_Usry位置读取视频分组，并且能够用单播地址(当前为Usry的地址)替换初始组播目的地址，由此得出单播流UC_Chx。
分组读取器和修改器122还适于从RD_MC位置读取视频分组，由此得出组播流MC_Chx。
控制器123适于控制分组读取器和修改器122的操作，并且每当当前为Usry的新用户切换至视频频道Chx时就创建并初始化当前为RD_UC_Usry的单播读指针。
控制器123还适于计算当前为Usry的新用户关于稳定状态用户而同步观看的视频频道Chx的视频帧数目，其中所述稳定状态用户被馈送以组播流MC_Chx。该视频帧数目是根据组播和单播指针之间(当前为RD_MC和RD_UC_Usry之间)的初始定时提前值并根据较慢运动速度值而被计算的，其中假设所述较慢运动速度值由所述解码单元在作为专用流接收视频频道Chx时所使用。
所述较慢运动速度可以或者被分配以预定值，或者直接从机顶盒200获得。
控制器123还适于从所述视频帧数目起、用组播多媒体流MC_Chx恢复视频频道Chx向机顶盒200的发送。这通过请求分组读取器和修改器122在该帧数目停止视频频道Chx的发送并且在视频频道Chx的组播树中更新转发表为包含与机顶盒200相连的用户端口来实现。
多路复用器/调度器113适于多路复用、调度以及向交换结构102发送组播流MC_Chx和单播流UC_Chx，以进一步向用户端口转发。
图4显示了优选实施例的实施。
图4中显示了时序图，其中组播发送帧数(或MC Tx帧nb)作为公共时间基准而被绘制在x轴上。25帧的GoP大小被用作示意图。
最初，机顶盒220被提供以组播流MC_Chx，并且以额定运动速度α解码该流。由机顶盒220接收和解码的帧数被绘制为45°直线(见STB2 Rx帧和STB2解码帧)。假设传输时延可忽略。两条线之间的帧数目差确定了被缓存在STB2的去抖动缓冲器中的视频帧的量(见STB2缓冲器大小)。
观看显示单元210上的视频频道的用户Usry转换到视频频道Chx。因此，IGMP客户端204向IGMP代理103发送针对之前频道的IGMP离开消息、以及针对新请求的频道的IGMP成员资格报告消息Join_Chx。
IGMP代理103从Join_Chx消息中提取单播源地址和组播目的地址。后者用于标识所请求的视频频道(当前为Chx)、和由此的线路端接单元以及其中临时存储该频道的循环缓冲器(当前为线路端接单元110和循环缓冲器121)。前者作为触发器的一部分而被发送，其中该触发器请求视频发送装置120开始视频频道Chx向Usry的发送(见图3中的Start_Ch(Chx，Usry))。
当接收该触发器时，控制器123从RD_MC位置开始顺时针扫描循环缓冲器121中传送第一独立帧的视频分组。然后，控制器123初始化专用读指针RD_UC_Usry，并且将该指针值及单播源地址传递给分组读取器和修改器122。
首先被发送到机顶盒200的视频帧被绘制成图4中的A(帧数50)，而RD_MC与RD_UC_Usry之间的距离被画成ΔRx。
从那时起，分组修改器和读取器122开始以额定分组速率ρ从RD_UC_Usry位置读取视频分组，并且替换初始组播目的地址为接收自控制器123的单播源地址，由此得出单播多媒体流UC_Chx。单播流UC_Chx与组播流MC_Chx一起被转发到多路复用器/调度器113用于进一步转发。在该时刻，用于控制通过交换结构102转发数据分组的转发表命令将单播流UC_Chx转发到与机顶盒200相连的用户端口，以及将组播流MC_Chx转发到与机顶盒220相连的另一用户端口。
因此，机顶盒200开始作为单播流接收视频信道Chx的视频帧(见STB1 Rx帧和UC_transmission)，并且由于首先接收的视频帧是独立帧而可以几乎瞬时地显示该频道。
然而，解码器203将以较慢运动速度β解码那些最先的视频帧(见STB1解码帧)。因此，所述去抖动缓冲器开始填满(见STB1缓冲器大小)。
不久，机顶盒200将解码并显示已被发送到稳定状态用户的视频帧(见点B)。
同时，控制器123计算机顶盒200将解码与机顶盒220将解码的相同的视频帧的帧数(见点C)。该视频帧数可以根据初始定时提前值ΔRx、较慢运动速度β和假设的稳定缓存视频帧量(见STB2缓冲器大小)而被容易地计算。
控制器123将所计算的帧数传递给分组读取器和修改器122：当该帧数从RD_UC_Usry位置被读取时，分组读取器和修改器122释放该单播指针RD_UC_Usry，并且停止单播流UC_Chx向机顶盒200的发送。
在另一步骤中，控制器123在视频信道Chx的组播树中更新转发表为包含与机顶盒200相连的用户端口，由此导致组播流MC_Chx也向机顶盒200的发送。
所述转发表的更新在no_transmission时间段内发生，在该时间段内没有任何视频帧被发送到机顶盒200(＝ΔRx)。该静止期间允许所述转发表的无约束更新：可以从所计算的帧数或从早期帧数(在该情况下，复制视频分组被机顶盒200接收并且必须被丢弃)恢复频道Chx的传输。
从那时起，机顶盒200开始接收组播流MC_Chx。这是对机顶盒200恢复额定运动速度α的触发，由此加入正同步观看视频频道Chx的稳定状态用户组。
图5中显示了本发明的可选实施例，其中，机顶盒200应用甚至更低的运动速度β’，从而更快地跟上稳定状态用户(B’提前于B)。在该实施例中，机顶盒200在仍作为单播流接收视频频道Chx的同时恢复额定运动速度。机顶盒200还发送控制信号(未示出)，由此请求向多播传输模式的转变。当接收到该信号时，接入单元100停止单播发送并且用组播流MC_Chx恢复视频频道Chx的发送。
在该实施例中，机顶盒200没有任何关于初始定时提前ΔRx的知识，并且因而不能与稳定状态用户同步。然而，机顶盒200针对初始定时提前ΔRx而假设某一最大值(例如一个GoP的大小)，以便不会太快恢复所述额定运动速度。
应当指出，作为单播流而发送的视频序列仍然是以平均较低运动速度β″被播放的。
图6显示了本发明的另一实施例，其中，机顶盒200应用特定的转变算法。较慢运动速度被应用于例如场景转变期间的特定时刻，由此导致平均较慢的运动速度β’”。在不背离本发明精神的情况下，可以考虑其他转变算法。
初始定时提前ΔRx可能与稳定视频帧量一起被传递给机顶盒200，所述稳定视频帧量将被机顶盒200缓存以适应分组抖动和传输差错。机顶盒200然后计算视频帧数目，为使观众与稳定状态用户同步观看视频频道Chx而以该视频帧数目恢复额定运动速度(即C’”)。
在第一实施例中，接入单元100针对由机顶盒200应用的较慢运动速度而假设某一最大值，并且发送允许机顶盒200用组播流MC_Chx恢复视频频道Chx的接收的(即允许机顶盒200到达点B″的)固定长度单播流。
在第二实施例中，机顶盒200计算第二视频帧数目，其中可以用组播流MC_Chx来以该第二视频帧数目恢复视频频道Chx的发送，并且机顶盒200请求接入单元100从该视频帧数目(或另一个视频帧数目)起转换到组播传输模式。
在图6中应当指出，单播和组播流二者在恢复额定运动速度之前是以平均较慢运动速度被播放的。
在本发明的又一实施例中，视频发送装置120适于以发送速率τ专门发送视频频道Chx的视频帧，其中该发送速率τ是在由机顶盒200应用的平均较低解码率和额定帧率α解码率之间，由此在仍然允许机顶盒200跟上稳定状态用户的同时减少所引入的网络负载。no_transmission时间段被相应地缩短，并且转发表的更新将随着发送速率τ越来越靠近平均较慢解码率而变得越来越迫切。
根据本发明的视频发送装置也可以被实现在视频服务器300中。例如，机顶盒200向视频服务器300发送第一私有信令消息以触发单播流UC_Chx的发送，并且之后向接入节点100发送第二标准IGMP成员资格报告消息以预订组播流MC_Chx。在该实施例中，机顶盒200判定何时转换到组播模式，这可能考虑由视频服务器300提供的、用于达到与稳定状态用户的完全同步的初始定时提前值。
最后注意，上面就功能块描述了本发明的实施例。根据上面给出的对这些块的功能描述，如何用已知电子部件制造这些块的实施例，对于设计电子设备领域的技术人员是显而易见的。所述功能块的内容的详细结构因而没有给出。
尽管上面已经结合指定装置描述了本发明的原理，然而应当清楚地理解，该描述仅是作为例子而给出的，并不作为对如所附权利要求中定义的本发明范围的限制。

Claims (21)

1.一种适于发送要以额定运动速度(α)播放的视频频道(Chx)的网络单元(100)，所述网络单元包括：
-信令装置(104)，其适于接收来自解码设备(200)的请求(Join_Chx)，由此请求所述视频频道的发送，
-视频发送装置(112)，其适于然后向所述解码设备发送所述视频频道，所述视频频道最初是作为专门供给所述解码设备并包括作为首先发送的视频帧的锚帧(I)的专用多媒体流(UC_Chx)，然后作为共同提供给多个解码设备(200、220)的公共多媒体流(MC_Chx)，
其特征在于，所述视频发送装置还适于提前于所述公共多媒体流中所述视频频道的发送而发送所述专用多媒体流中的所述视频频道，
其特征还在于，所述视频频道最初由所述解码设备以平均较慢运动速度(β、β’、β”、β”’)播放，由此允许用所述公共多媒体流恢复所述视频频道向所述解码设备的发送。
2.根据权利要求1的网络单元，其特征在于，所述网络单元还适于控制播放所述视频频道的运动速度。
3.根据权利要求2的网络单元，其特征在于，为所述平均较慢运动速度分配预定值。
4.根据权利要求2的网络单元，其特征在于，所述信令装置还适于从所述解码设备接收所述平均较慢运动速度。
5.根据权利要求1的网络单元，其特征在于，所述视频发送装置还适于一旦恢复所述额定运动速度就作为所述公共多媒体流而发送所述视频频道。
6.根据权利要求1的网络单元，其特征在于，所述信令装置还适于从所述解码设备接收控制信号，由此请求所述公共多媒体流的发送。
7.根据权利要求6的网络单元，其特征在于，所述信令装置还适于向所述解码设备发送时间提前值(ΔRx)，该时间提前值是在所述专用多媒体流中所述视频频道的发送与所述公共多媒体流中所述视频频道的发送之间的。
8.根据权利要求1的网络单元，其特征在于，所述视频发送装置还适于以发送速率(τ)来发送所述专用多媒体流的视频帧，所述发送速率(τ)平均小于或等于对应于所述额定运动速度的额定解码率并且平均大于或等于对应于所述平均较慢运动速度的平均较低解码率。
9.根据权利要求1的网络单元，其中，所述专用多媒体流是单播流，而所述公共多媒体流是组播流。
10.根据权利要求1至9中任一项的网络单元，其特征在于，所述网络单元是用于将用户连接到数据通信网络的接入节点。
11.根据权利要求1至9中任一项的网络单元，其特征在于，所述网络单元是用于向用户提供视频频道的视频服务器。
12.一种解码设备(200)，其包括：
-解码器(203)，其适于以额定运动速度(α)播放视频频道(Chx)；
-信令装置(205)，其适于向网络单元(100)发送请求(Join_Chx)，由此请求所述视频频道的发送，
-视频接收装置(201)，其适于然后从所述网络单元接收所述视频频道，所述视频频道最初是作为专门供给所述设备并且包括作为首先接收的视频帧的锚帧(I)的专用多媒体流(UC_Chx)，然后作为共同提供给多个解码设备(200、220)的公共多媒体流(MC_Chx)，
其特征在于，所述专用多媒体流中的所述视频频道是提前于所述公共多媒体流中所述视频频道的接收而被接收的，
其特征还在于，所述解码器还适于最初以平均较慢运动速度(β、β’、β”、β”’)播放所述视频频道，由此允许所述视频接收装置用所述公共多媒体流恢复所述视频频道的接收。
13.一种用户设备，其包括根据权利要求12的解码设备，并且还适于发送作为所述视频频道的解码表示的视频信号(Vout)。
14.根据权利要求13的用户设备，其特征在于，所述用户设备是机顶盒。
15.根据权利要求13的用户设备，其特征在于，所述用户设备是家庭网关。
16.根据权利要求13的用户设备，其特征在于，所述用户设备是游戏控制台。
17.一种包括根据权利要求12的解码设备的显示单元。
18.一种包括根据权利要求12的解码设备的记录单元。
19.一种包括根据权利要求1至11中任一项的网络单元和根据权利要求12的解码设备的系统。
20.一种用于发送要以额定运动速度(α)播放的视频频道(Chx)的方法，所述方法包括以下步骤：
-从解码设备(200)接收请求(Join_Chx)，由此请求所述视频频道的发送，
-然后向所述解码设备发送所述视频频道，所述视频频道最初是作为专门供给所述解码设备并且包括作为首先发送的视频帧的锚帧(I)的专用多媒体流(UC_Chx)，然后作为共同提供给多个解码设备(200、220)的公共多媒体流(MC_Chx)，
其特征在于，所述专用多媒体流中的所述视频频道是提前于所述公共多媒体流中所述视频频道的发送而被发送的，
其特征还在于，所述视频频道最初由所述解码设备以平均较慢运动速度(β、β’、β”、β”’)播放，由此允许用所述公共多媒体流恢复所述视频频道向所述解码设备的发送。
21.一种用于接收并以额定运动速度(α)播放视频频道(Chx)的方法，所述方法包括以下步骤：
-向网络单元(100)发送请求(Join_Chx)，由此请求所述视频频道的发送，
-然后从所述网络单元接收所述视频频道，所述视频频道最初是作为专门供给解码设备(200)并且包括作为首先接收的视频帧的锚帧(I)的专用多媒体流(UC_Chx)，然后作为共同提供给多个解码设备(200、220)的公共多媒体流(MC_Chx)，
其特征在于，所述专用多媒体流中的所述视频频道是提前于所述公共多媒体流中所述视频频道的接收而被接收的，
其特征还在于，所述方法还包括这样的步骤：由所述解码设备最初以平均较慢运动速度(β、β’、β”、β”’)播放所述视频频道，由此允许用所述公共多媒体流恢复所述解码设备对所述视频频道的接收。
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Granted publication date: 20100210