CN101292532B - 用于在移动广播系统中接收多个流的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于接收多个流的设备和方法。定义组会话结构，并根据所定义的组会话结构对流进行解码，从而当在基于轻量级应用场景表示(LASeR)的移动广播通信系统中将多个逻辑媒体流复用到一个物理流时，单个解码器能够顺序地处理分配到多个解码缓冲器的多路分离后的流。

Description

用于在移动广播系统中接收多个流的设备和方法
技术领域
本发明一般涉及移动广播系统。更具体地说，本发明涉及用于接收基于轻量级应用场景表示(Lightweight Application Scene Representation，LASeR)的数据流的多流接收设备和方法。
背景技术
轻量级应用场景表示(LASeR)是一种用于诸如移动电话等遭受资源短缺的终端中的简单多媒体服务的多媒体内容格式。LASeR可以是运动图像专家组4二进制场景格式(MPEG-4BIFS)的子集。BIFS是用于所有多媒体内容的场景描述标准，而LASeR是用于多媒体终端的场景描述标准，所述多媒体终端例如显示器尺寸和网络带宽较小的移动电话。
BIFS用于基于对象的系统。在基于对象的系统中，多媒体是一组对象。因此，需要指出每个媒体的时间和空间信息。例如，在天气预报的情况中，可以考虑例如天气预报员、在天气预报员背后显示的天气图表、天气预报员的讲话以及背景音乐这样的四个对象。当多个对象独立存在时，应该定义每个对象的出现时间、消失时间和位置以描述一个场景。这种定义就是BIFS。因为相关信息按照BIFS存储在二进制文件中，所以降低了存储容量。
然而，MPEG-4系统标准文件(国际标准化组织/国际电工委员会(ISO/IEC)14496-1)中描述的BIFS有大约200页的大量数据。因此，在遭受如同在移动终端中那样的可用资源短缺的通信环境中，使用BIFS存在困难。可替代的方案是使用LASeR。LASeR是一种开发用于通过对诸如LASeR场景描述、视频、音频、图像、字体和元数据的不同基本流(elementary stream，ES)执行复用和同步处理并最小化复杂需求来在内存和功率受限的移动终端中自由表示各种多媒体并与用户进行交互的技术。ES具有上述的类属含义。在这里，ES被视为配置待显示的多个信道的独立逻辑信道。
LASeR ES由包括命令的访问单元(AU)构成。所述命令用于在特定时间改变场景的特征。将同时发生的命令分组在一个AU中。AU可以是一幅场景图像、短声音、一幅图形图像或者短动画。命令是插入、替换、删除、背景、保存、清除等等。LASeR可以被指代为表现商业电影(commercial film，CF)所需的标准，在CF中，图像随着非常复杂的元素而变化。LASeR浏览器以指定的次序显示ES。在ES之间存在层次。LASeR浏览器以如下的次序显示场景：(1)包接收，(2)包解码(逐个AU地恢复一幅图像、一个视频剪辑等等)，(3)命令执行，(4)音频/视频对象渲染，(5)用户交互(选择、拖曳等)，以及(6)本地连接或与外部信息源连接。
图1示出了应用LASeR的MPEG-4系统的解码器模型。
参考图1，移动终端的多路分离器110对复用的逻辑信道进行多路分离，在该复用的逻辑信道上通过预定的通信网络从服务提供者传输数据流。复用的逻辑信道被划分开并存储在解码缓冲器120中，并且由解码器130解码。解码后的媒体存储在组合(composition)存储器140中。编排器(compositor)150将所存储的解码后的媒体显示在屏幕上。为了同时对信道进行解码，图1的解码器模型应当提供有用于流的解码缓冲器120、解码器130和组合存储器140。但是，当在逐个流的基础上提供解码缓冲器120、解码器130和组合存储器140时，由于移动终端是窄带通信介质，因此很难确保资源。
图2是示出用于解决参考图1所述的问题的移动终端的解码器模型。
在图2中，提供了多路分离器210、解码缓冲器220、单个解码器230、单个组合存储器240和编排器250。当提供单个解码器230和单个组合存储器240时，解码器230在预定时间内顺序地访问并解码解码缓冲器221中的数据。当对解码缓冲器221的解码操作结束时，解码器230重复访问下一个解码缓冲器(例如，解码缓冲器222)的操作。在这种情况下，将参照根据图3的解码时间标签(DTS)和组合时间标签(CTS)的系统解码器模型描述一个问题。图3示出了根据传统DTS和CTS的解码器模型。
在图3中，DTS代表指示解码操作结束时间的时间标签，CTS代表指示解码后的媒体在移动终端上显示的时间的时间标签。因为DTS和CTS是视频编码时的基本信息，所以移动终端能够在解码时检测DTS和CTS信息。
因为单个解码器230顺序地处理多个解码缓冲器220的数据，所以在管理解码缓冲器220时会发生问题。
首先，当DTS等于CTS时，解码后的媒体能够在适当的时间通过编排器250显示。但是，当CTS310晚于DTS320时(即DTS(AU1)320＜CTS(AU1)310)，解码后的媒体不能在预定时间内显示。相反，当CTS330早于DTS340时(即DTS(AU10)340＞CTS(AU10)330)，在预定时间内能够被显示的解码后的媒体不在组合存储器240中，因此解码后的媒体不能被显示。
图4示出了当使用单个解码器和单个组合存储器时解码缓冲器的状态。
解码器430在预定时间内顺序地访问并解码每个解码缓冲器420的数据，并且重复访问下一个解码缓冲器的操作。数据被存储在组合存储器440中，并且编排器450显示所存储的解码后的数据。由黑框表示的帧是每个流中能够被立即解码的帧(例如，第I帧(I-frame))。当解码器430访问任意缓冲器时，解码缓冲器420中能够被立即解码的帧可能没有被放置在访问点，即解码缓冲器420的前端。在这种情况下存在这样的问题，即，在能够立即被解码的帧被放置在解码缓冲器420的前端之前出现了不必要的延时。
因此，需要一种用于在移动广播系统中接收多个流的改进设备和方法，该设备和方法能防止将帧放置到解码缓冲器前端的时间延迟。
发明内容
本发明的示例实施例的一个方面是解决至少以上问题和/或缺点并且提供至少下述优点。因此，本发明示例实施例的一个方面是提供一种设备和方法，用于在移动广播系统中接收多个流，该设备和方法能够有效解码多个逻辑流。
本发明示例实施例的另一个方面是提供一种用于在移动广播系统中接收多个流的设备和方法，该设备和方法能够有效管理多个解码缓冲器。
本发明示例实施例的再一个方面是提供一种用于在移动广播系统中接收多个流的设备和方法，该设备和方法能够提供解码器操作所需的信息以在屏幕上配置多个信道，而无需特殊的镶嵌信道(mosaic channel)，并且该设备和方法能够配置与屏幕信息不同的解码器级别的信息，以防止系统层之间的混乱。
本发明示例实施例的再一个方面是提供一种用于在移动广播系统中接收多个流的设备和方法，该设备和方法能够通过配置与被分组的流的数量相同数量的逻辑缓冲器来减少由于信道切换导致的等待时间，并且能够根据缓冲器的会话结构信息有效地管理和解码缓冲器数据。
根据本发明示例实施例的一个方面，提供一种用于在移动广播系统中接收多个流的方法，其中，接收并多路分离复用后的逻辑信道，数据流在该逻辑信道上通过预定通信网络从服务提供者传输到移动终端；通过参考由服务提供者定义的组会话结构将多路分离后的逻辑信道分配到解码缓冲器，通过参考组会话结构计算单个解码器顺序访问并解码解码缓冲器的数据的时间，并且在计算出的解码时间执行解码操作，解码后的逐信道的基本流被存储在存储器中，并且存储在存储器中的解码后的逐信道的基本流被显示在移动终端的屏幕上。
根据本发明示例实施例的另一个方面，提供一种用于在移动广播系统中接收多个流的设备，其中，多路分离器接收并多路分离复用后的逻辑信道，数据流在该逻辑信道上通过预定通信网络从服务提供者传输到移动终端，通过参考由服务提供者定义的组会话结构将多路分离后的逻辑信道分配到解码缓冲器，单个解码器通过参考组会话结构计算该单个解码器顺序访问并解码解码缓冲器的数据的解码时间，并在计算出的解码时间执行解码操作，缓冲器存储解码后的逐信道的基本流，并且编排器将所存储的解码后的逐信道的基本流显示在移动终端的屏幕上。
附图说明
从下面结合附图的详细描述，本发明示例实施例的上述和其他目的、特征和优点将更加明显，附图中：
图1示出了传统运动图像专家组4(MPEG-4)系统的解码器模型；
图2示出了传统终端的解码器模型；
图3示出了根据传统解码时间标签(DTS)和组合时间标签(CTS)的解码器模型；
图4示出了当使用单个解码器时解码缓冲器的状态；
图5A示出了根据本发明示例实施例的组描述访问单元(AU)结构；
图5B是示出根据本发明示例实施例的接收器的框图；
图6示出了根据本发明示例实施例的解码器的操作；以及
图7A和图7B是示出根据本发明示例实施例的接收器的操作的流程图。
贯穿附图，相同的附图参考标记应当被理解成指代相同的元素、特征和结构。
具体实施方式
本描述中所定义的内容，诸如详细的结构和元素，是提供用于帮助全面理解本发明实施例的。因此，本领域普通技术人员将认识到，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，能够对这里描述的实施例进行各种改变和修改。而且，为了清楚和简洁起见，将省略对公知功能和结构的描述。
依照本发明的示例实施例，对复用到一个物理流的多个逻辑流进行分组。在会话结构中定义分组的流。根据所定义的会话结构的信息，可以有效管理和解码解码缓冲器的数据。
如图5A和表1所示定义会话结构信息。
图5A示出了根据本发明示例实施例的组描述访问单元(AU)结构。
图5A示出了这样的组描述结构：该结构表示当将被单个解码器解码的会话的多个逻辑流分到一个组以便解决参考图3和图4所描述的单个解码器模型中出现的问题时，在其中解码相关组的周期以及从单个解码器分配给每个流的解码时间。组描述结构由服务提供者即广播服务器定义。
如图5A所示，根据本发明示例实施例定义的组描述AU结构(或GroupingDescriptor(分组描述符))510配置有SourceList(源列表)520、PeriodTime(周期时间)530和SlotTimeList(时隙时间列表)540。
SourceList520是将被单个解码器解码的流的列表。SourceListType(源列表类型)配置有基本流(ES)的流ID521的列表。
PeriodTime530是将包括在源列表中的每个ES解码一次所需的周期时间。
SlotTimeList540是分配给ES的解码时间的列表。SlotTimeListType(时隙时间列表类型)配置有时隙时间541。
通过参考流ID将根据组会话结构复用到一个物理流的多个逻辑流在逻辑上分入一组。可以定义逐个流的解码时隙时间和整个组的解码周期。
图5B是示出根据本发明示例实施例的多流接收器的框图。
多路分离器600接收并多路分离复用的逻辑信道，数据流在所述复用的逻辑信道上通过预定通信网从服务提供者传输到移动终端。多路分离后的信道被划分开并存储在解码缓冲器610中，并由单个解码器620解码。在本发明的示例实施例中，定义分组描述符结构，该结构被映射到用于建议如何将多路分离后的信道分配到解码缓冲器610的会话结构信息。如参考标记616所示，通过参考流标识符(ID)将根据分组描述符结构复用到一个物理流的多个逻辑流在逻辑上分入一组。将参考表1来描述分组描述符结构。
表1
Figure S2006800382669D00061
参考表1，GroupingDescriptor配置有流的数量和流ID。
流的数量是将由单个解码器解码的流的数量。流ID被包含在源列表中。
所应用的分组描述符结构的描述如下：
class groupingDescriptor{
  bit(8)number_of_element
  for(int i＝0；i＜number_of_element；i++){
      bit(12)streamID；
  }
}
通过参考流ID将根据分组描述符结构复用到一个物理流的多个逻辑流在逻辑上分入一组。可以定义逐个流的解码时隙时间。参考所定义的分组描述符，每个解码缓冲器610通过计算它的解码时间来去除它的一帧并调整位置。从而，执行这样的管理使得解码器620访问解码缓冲器610时不会发生延时。解码器620能够通过参考在逐个流的基础上分配的时隙时间来计算访问每个解码缓冲器610的时间。将参考图6、图7A和图7B来描述用于计算每个解码缓冲器610的解码时间和解码器620访问每个解码缓冲器610的时间的方法。
表2示出了LASeR简单聚合格式(simple aggregation format，SAF)的AU表的AU值、AU有效载荷类型和映射到其中的有效载荷数据。如表2中的阴影栏所示，根据本发明，值0x08被分配给GroupingDescriptor。在表2中，在传统LASeR技术中已经提出了从0x00到0x07的值。值0x08是现有技术中的预留值。但是，在本发明的示例实施例中，值0x08被分配给GroupingDescriptor。
表2
  值   访问单元有效载荷的类型   有效载荷中的数据
  0x00   预留   -
  0x01   StreamHeader   SimpleDecoderConfigDescriptor
  0x02   StreamHeader(permanenta)   SimpleDecoderConfigDescriptor
  0x03   EndOfStream   (无数据)
  0x04   AccessUnit   访问单元
  0x05   EndOfSAFSession   (无数据)
  0x06   CacheUnit   高速缓存对象
  0x07   RemoteStreamHeader   url和SimpleDecoderConfigDescriptor
  0x08   GroupingDescriptor   groupingDescriptor
  0x09～0x0F   预留   -
图6示出了根据本发明示例实施例、用于通过参考表1的组描述AU结构和分组描述符结构并计算解码缓冲器的解码时间来从解码缓冲器去除AU或者调整解码位置的方法。
在用于计算在每个解码缓冲器610中解码ES的时间的方法中，可以根据关于第一个AU开始被解码的起始时间、分组描述的周期时间530和时隙时间540的信息来计算解码时间。
由于图6的第一解码缓冲器611的相关联的流中的可解码帧(由黑框表示)被放置在第一解码缓冲器611的前端，所以该帧能够被立即解码。由于解码时间等于当前时间，所以第一解码缓冲器611直接将可解码的AU移至访问点。
由于第二解码缓冲器612的相关联的流中的可解码帧(由黑框表示)被放置在从该第二解码缓冲器612前端起第三个位置，所以该帧不能被立即解码。在这种情况下，应当计算解码时间。一种用于计算解码时间的方法如下。
在第二解码缓冲器612中计算第一解码时间。如公式(1)所示来计算第一解码时间。
DT0(S1)＝startTime+slotTime(0)           公式(1)
这里，DT0是第一解码时间，startTime是第一个AU开始被解码的时间，slotTime是被分配给每个ES的解码时间，S1是流。
在计算了第一解码时间之后，第二解码缓冲器612计算对应于它的解码时间的第n个解码时间。如公式(2)所示来计算第n个解码时间。
DTn(S1)＝DTn-1+periodTime          公式(2)
这里，DTn是第n个解码时间，DTn-1是第(n-1)个解码时间，periodTime是将包含在源列表中的每个ES解码一次所需的周期时间。
由于第三解码缓冲器613的相关联的流中的可解码帧(由黑框表示)被放置在从该第三解码缓冲器613的前端起的第四个位置，所以该帧不能被立即解码。当在第三解码缓冲器613的AU中出现在解码时间不能被立即解码的AU时(即，CTS(AU0～1)＜DT0)，第三解码缓冲器613去除相关联的AU(AU0～1)，即使由组合时间标签(CTS)指定的时间未到达也是如此。这里，CTS指的是指示在移动终端上显示数据的时间的时间标签。CTS信息是视频编码时的基本信息。因此，移动终端能够在解码时检测CTS信息。
由于第四解码缓冲器614的相关联的流中的可解码的帧(由黑框表示)被放置在从该第四解码缓冲器614的前端起的第三个位置，所以该帧不能被立即解码。因此，在相关联的解码时间(由黑框表示)，将缓冲器AU中具有最小CTS值的AU设置成可以对其执行随机访问的AU。为此，将AU0～1从图6的第四解码缓冲器614去除，并将AU2设置成访问点。
图7A和7B是示出根据本发明示例实施例的多流解码方法的流程图。
参考图7A，在步骤701中，接收器接收被复用到一个物理信道中的媒体流。然后，在步骤703中，接收器通过多路分离器将接收到的复用的媒体流分离成多个逻辑信道，动态地将所述逻辑信道分配到解码缓冲器610，并且执行等待操作。在步骤705中，当解码器620开始解码操作时，接收器将当前时间设置为解码开始时间。
接下来将描述解码缓冲器610、解码器620和组合存储器630的操作。首先，将描述解码缓冲器610的操作。在步骤707中，通过参考对应于第一解码时间的开始时间、在本发明示例实施例中定义的组描述的周期时间、以及时隙时间，来计算相关联的解码时间。如公式(1)所示来计算第一解码时间，如公式(2)所示来计算相关联的解码时间。
执行下面的操作，以便使解码缓冲器610能够在计算解码时间之后将缓冲器AU中具有最小CTS值的AU设置成能够对其执行随机访问的AU。
首先，在步骤709中，解码缓冲器610确定CTS(AUn)是否小于当前时间。如果CTS(AUn)小于当前时间，则在步骤711中，解码缓冲器610去除AUn。但是，如果CTS(AUn)等于或者大于当前时间，则在步骤713中，解码缓冲器610确定CTS(AUn)是否小于下一个解码时间DTnext。如果CTS(AUn)小于下一个解码时间DTnext，则在步骤715中，解码缓冲器610去除AUn。但是，如果CTS(AUn)等于或者大于下一个解码时间DTnext，则在步骤717中，解码缓冲器610确定当前时间是否是相关联的解码时间DTn。如果当前时间不是相关联的解码时间DTn，则重复步骤717。即，在步骤717中执行等待操作，直到到达相关联的解码时间DTn为止。但是，如果当前时间是相关联的解码时间DTn，则在步骤719中，解码缓冲器610直接将可解码的AU移至访问点。
另一方面，如图7B所示，当在步骤705将当前时间设置为解码开始时间时，在步骤721解码器620开始解码操作。接下来，将描述被分成定时器操作和解码后的帧操作的解码操作。
首先，在定时器操作中，解码器620在每个解码缓冲器610的相关联的流的时隙时间内执行解码操作。这时，在步骤723中，解码器620确定当前时间与开始时间之间的差是否大于时隙时间。应当注意，确定的主体可以是根据本发明示例实施例的解码器620，或者是控制器(未示出)。当前时间与开始时间之间的差是解码的进度时间(progress time)。如果当前时间与开始时间之间的差小于或等于时隙时间，则处理返回到步骤721。但是，如果当前时间与开始时间之间的差大于时隙时间，则停止对相关联的解码缓冲器的解码操作。因此，在步骤725中，解码器620将访问点移至下一个解码缓冲器。当访问点被移至下一个解码缓冲器时，在步骤721中，解码器620在相关联的解码缓冲器中的相关联流的时隙时间内执行解码操作。
接下来将描述解码器620的解码后的帧操作。在步骤727中，解码器620确定相关联的解码时间DT(AUn)是否大于CTS(AUn)。如果相关联的解码时间DT(AUn)大于CTS(AUn)，则解码器620前进到步骤729，以去除AUn并停止解码操作。但是，如果相关联的解码时间DT(AUn)小于或等于CTS(AUn)，则在步骤731中，解码器620将解码后的流存储在组合存储器630中。
接下来描述组合存储器630的操作。
在步骤733中，组合存储器630确定当前时间是否等于CTS(AUn)。如果当前时间不等于CTS(AUn)，则重复步骤733。但是，如果当前时间等于CTS(AUn)，则在步骤735中，通过编排器640将存储在组合存储器630中的媒体显示在屏幕上。
从上面的描述明显可见，本发明的示例实施例具有如下效果。
当基于LASeR的移动广播通信系统将多个逻辑媒体流复用到一个物理流时，本发明的示例实施例能够通过在单个解码器中顺序地处理分配到多个解码缓冲器的多路分离后的流来有效管理多个解码缓存器。
此外，本发明的示例实施例能够通过将复用到一个物理流中的多个逻辑流进行分组并定义会话结构来有效地管理解码缓冲器。
此外，本发明的示例实施例根据组会话结构在逻辑上将复用到一个物理流的多个逻辑流分入一组。在示例实施例中，为分组描述AU定义逐个流地解码时隙时间和整个组的解码周期。每个解码缓冲器通过参考分组描述AU和计算解码时间来从其中去除AU并调整位置。可以管理解码缓冲器，以便在解码器访问解码缓冲器时不发生延时。
在本发明的示例实施例中，解码器能够通过参考在逐个流的基础上分配的时隙时间来计算访问每个解码缓冲器的时间。
此外，本发明的示例实施例通过提出根据会话结构信息来配置多个信道而无需特殊的镶嵌信道的解码器操作，能够减少信道浪费。
此外，本发明的示例实施例通过解决在用于移动广播的、提供有单个解码器和单个组合存储器的移动终端中的多流解码中出现的问题，能够有效减少信道切换造成的延时。
尽管已经参考本发明的特定实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求书及其等价物所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在这里对本发明进行形式和细节上的各种改变。

Claims (8)

1.一种用于在移动广播系统中接收多个流的方法，该方法包括：
接收复用后的逻辑信道，数据流在该逻辑信道上通过通信网络从服务提供者传输到移动终端；
对复用后的逻辑信道进行多路分离；
基于组描述符，由单个解码器对多路分离后的逻辑信道进行解码；以及
将带有媒体的、解码后的逻辑信道的基本流显示在移动终端的屏幕上，
其中所述组描述符包括：
number_of_element，包括该组中元素的数量；以及
streamID，包括被分组到单个解码器的基本流的streamID，以及
其中，当计算出单个解码器访问并解码解码缓冲器的数据的时间时，通过参考在逐个流的基础上分配的时隙时间来计算访问每个解码缓冲器的时间。
2.如权利要求1所述的方法，还包括在每个解码缓冲器中计算解码时间。
3.如权利要求2所述的方法，其中，利用公式DT0(S1)＝startTime+slotTime(0)计算第一解码时间，并且利用公式DTn(S1)＝DTn-1+periodTime计算当前将被解码的每个解码缓冲器的数据的解码时间，其中DT0是第一解码时间，startTime是开始解码第一个访问单元(AU)的时间，slotTime是分配给每个基本流的解码时间，DTn是第n个解码时间，DTn-1是第(n-1)个解码时间，periodTime是对包括在源列表中的每个基本流解码一次所需的周期时间，S1是流。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述服务提供者包括广播提供商的服务器。
5.一种用于在移动广播系统中接收多个流的设备，包括：
接收器，用于接收复用后的逻辑信道，数据流在该逻辑信道上通过通信网络从服务提供者传输到移动终端；
多路分离器，用于对所述复用后的逻辑信道进行多路分离；
单个解码器，用于基于组描述符由单个解码器对多路分离后的逻辑信道进行解码；以及
编排器，用于将带有媒体的、解码后的逻辑信道的基本流显示在移动终端的屏幕上，
其中，所述组描述符包括：
number_of_element，包括该组中元素的数量；以及
streamID，包括被分组到单个解码器的基本流的streamID，以及
其中，当计算出所述单个解码器访问并解码解码缓冲器的数据的时间时，通过参考在逐个流的基础上分配的时隙时间来计算访问每个解码缓冲器的时间。
6.如权利要求5所述的设备，还包括控制器，用于在每个解码缓冲器中计算解码时间。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述控制器利用公式DT0(S1)＝startTime+slotTime(0)计算第一解码时间，并且利用公式DTn(S1)＝DTn-1+periodTime计算当前将被解码的每个解码缓冲器的数据的解码时间，其中DT0是第一解码时间，startTime是开始解码第一访问单元(AU)的时间，slotTime是分配给每个基本流的解码时间，DTn是第n个解码时间，DTn-1是第(n-1)个解码时间，periodTime是将包括在源列表中的每个基本流解码一次所需的周期时间，S1是流。
8.如权利要求5所述的设备，其中，所述服务提供者包括广播提供商的服务器。
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