CN102326400A - 在包括外部协处理器的多路复用器中同步传输流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在多路复用设备中将多个输入传输流同步至输出传输流的方法，至少一个输入流在多路复用之前被外部音频/视频协处理器修改。外部音频/视频协处理器和多路复用设备不具有公共时间参考。为了避免必须重新同步来自外部协处理器的输入流，根据本发明提出，使用传送到外部协处理器的所述输入流的至少一个传输分组来传送基于在多路复用器输入端的所述传输分组的输入时间戳的一项“同步”信息。应用：电视节目包的产生和广播。

Description

在包括外部协处理器的多路复用器中同步传输流的方法
技术领域
本发明涉及一种在多路复用设备中将输入传输流同步至输出传输流的方法，每个传输流包括多个传输分组。更具体地，本发明应用于电视节目包的产生和广播。
背景技术
节目包的产生一般地包括从典型地为照相机、编码器、视频服务器、多路复用器或网络适配器的各种设备收集节目，并且包括将它们多路复用在一起以便形成之后经由诸如卫星网络或有线网络的广播网络广播的包。贯穿该链路，交换的数据一般呈现如MPEG标准中定义的传输流(TS)的形式，每个传输流包括多个TS传输分组。
在节目包的构建期间，在多路复用之前可以修改一些节目的传输流，以便例如将其比特率或其编码格式适配于该包的其它流的比特率或编码格式或者插入广告。例如通过诸如音频/视频协处理器的、与多路复用器相连接的外部处理设备来进行流的这种修改。图1中示出了包括多路复用器和外部处理设备的这样的系统。
在该图中，多路复用器11接收与从A到Z标注的多个节目对应的多个输入传输流并且传递与从1到n标准的节目包对应的多个输出传输流。每个输出传输流是输入传输流的至少一部分的多路复用。如先前指出的，在多路复用之前，将这些输入传输流中的一些传送到外部处理设备10进行修改，然后在修改后再传送到多路复用器11。在图1的示例中，将节目A和C的传输流传送到处理设备10，然后在修改以后以修改的形式A+和C+再传送到多路复用器11。然后将修改的和未修改的输入传输流进行多路复用以便形成包1至n的输出传输流。
在包括多路复用器和外部处理设备二者的这种类型的系统中，多路复用器的输入和输出之间的传输分组的同步管理起来较复杂，尤其是当外部处理电路的内部时钟不如多路复用器的内部时钟精确时。此外，多路复用器和外部设备不具有公共时间参考，这使得两个设备之间的数据同步管理复杂。
实际上，该系统在多路复用器的输入和输出之间必须能够获得完美的同步。为了实现这一点，多路复用器一般地包括非常精确的内部时钟，其尤其用于对输入传输分组和输出传输分组加时间戳。
在本说明书的其余部分中，输入时间戳指定在多路复用器接收到传输分组的传输分组的日期，如果传输分组关于其它之后的传输分组被延迟该传输分组的日期可能被更正，并且输出时间戳指定其必须在多路复用器的输出端传送的日期。
根据传输分组被接收的真实时间戳和某些传输分组中包括的PCR(节目时钟参考)时间参考来确定传输分组的输入时间戳。在传输流中以典型地每40毫秒准固定间隔(quasi-regular intervals)传送PCR时间参考。在分组中包含的PCR参考提供关于传送的传输流中该分组的时间位置的信息。这使得能够恢复传送的传输流的节奏，因此以相关的方式得知应该接收在包含该时间参考的传输分组的时间戳。由于任何原因，如果在被多路复用器接收到之前传输分组被延迟或者其被提前传送，那么多路复用器可以从PCR参考中检测到它并且考虑到这一点以便确定在分组被多路复用器接收的瞬间该分的组输入时间戳。
然后，多路复用器从每个传输分组的输入时间戳来确定其输出时间戳。输出时间戳还等于输入时间戳与系统的最大处理时间对应的时间(用于音频/视频处理和多路复用的最大处理时间)之和。然而，如果没有将外部处理设备的内部时钟同步到多路复用器的内部时钟并且外部处理设备的内部时钟更不精确，那么必须为由该外部设备所修改的传输分组计算新的输入时间戳和新的输出时间戳，使得由它引入的抖动不干扰系统的同步。因此将通过外部处理电路处理的传输分组进行加时间戳两次，第一次是当多路复用器接收到它们时而第二次是在外部处理电路修改之后，这延长了系统的处理时间。
发明内容
本发明的目的在于提出这样一种解决方案：能够避免必须为由具有不精确内部时钟并且不具有与负责形成数据流的多路复用器的公共时间参考的外部处理设备修改的传输分组重新计算输入时间戳。
根据本发明，多路复用器向传送到外部处理设备的传输流引入基于传输分组的输入时间戳的一项“同步”信息，并且在外部处理设备对传输流进行修改之后，恢复该同步信息项以便确定输出时间戳。
为了此目的，本发明提出了一种方法，其用于在多路复用设备中将至少一个称作输入流的传输流同步到至少一个称作输出流的传输流，每个传输流包括多个传输分组，所述方法包括以下步骤：
-接收所述至少一个输入流，
-为所述至少一个输入流的每个传输分组确定输入时间戳，
-将至少一个接收的输入流传送至外部处理设备用于修改所述输入流的传输分组，所述外部设备和所述多路复用设备不具有公共时间参考，
-接收所述至少一个修改的输入流，
-为所述至少一个输入流的每个传输分组确定输出时间戳，以及
-根据所述至少一个输入流的传输分组的输出时间戳多路复用所述至少一个输入流的传输分组以便生成所述至少一个输出流，
其特征在于，为了保持所述至少一个输入流的传输分组和所述至少一个输出流的传输分组之间的同步，用传送到外部处理设备的所述至少一个输入流的至少一个传输分组，传送基于所述至少一个传输分组的输入时间戳的一项“同步”信息，所述至少一个修改的输入流的每个传输分组的输出时间戳从其输入时间戳和从所述同步信息来确定。
根据特定实施例，输入流是MPEG流并且传输流是TS流。
根据特定实施例，使用输入流或要被修改的流的每个传输分组传送一项同步信息。用传输分组传送的同步信息然后有利地是传输分组的输入时间戳。
根据另一实施例，使用每个要被修改的输入流的至少一个传输分组传送一项同步信息，所述至少一个传输分组包括诸如一项PCR信息的时间参考。
根据特定实施例，使用包括PCR时间参考的流的每个传输分组传送一项同步信息。
根据本发明的特定实施例，用于包括时间参考的传输分组的同步信息是所述传输分组的输入时间戳和所述时间参考之间的差。
在所有这些实施例中，用传输分组传送的同步信息优选地附接于该传输分组，该同步信息放置在该分组之前或之后。作为变型，分离地传送同步信息。
此外，本发明还涉及一种系统，其用于将至少一个称作输入流的传输流多路复用到至少一个称作输出流的传输流，每个传输流包括多个传输分组，所述系统包括：用于多路复用所述至少一个输入流的多路复用设备以及与所述多路复用设备相连接用于在多路复用之前修改至少一个输入流的处理设备，
所述多路复用设备包括：用于接收所述至少一个输入流的第一接收部件，用于为所述至少一个输入流的每个传输分组确定输入时间戳的第一确定部件，用于传送至少一个输入流到所述处理设备的传送部件，用于接收由所述处理设备修改的所述至少一个输入流的第二接收部件，用于为所述至少一个输入流的每个传输分组确定输出时间戳的第二确定部件，以及用于根据所述至少一个输入流的传输分组的输出时间戳多路复用所述至少一个输入流的传输分组并且生成所述至少一个输出流的多路复用部件，
其特征在于，为了保持所述至少一个输入流的传输分组和所述至少一个输出流的传输分组之间的同步，多路复用设备的传送部件在传送到处理设备的所述至少一个输入流的至少一个传输分组中插入基于所述至少一个传输分组的输入时间戳的一项同步信息，并且第二确定部件从所述分组的输入时间戳并且从所述同步信息来确定所述至少一个修改的输入流的至少一个传输分组的输出时间戳。
附图说明
参照所述概略附图，在本发明的两个当前优选特定实施例的以下详细阐述期间将更好地理解本发明，以及其它目的、细节、特征和优点，其中：
-图1示出包括适合实现本发明的方法的多路复用器和外部音频/视频处理设备的多路复用系统，
-图2示出在外部处理设备的输入端和输出端的传输流，以及
-图3示出根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
根据本发明，尝试使得外部处理设备像多路复用器的内部组件一样运转，其具有对多路复用器的非常精确的内部时钟的访问。为此原因，用去往外部处理设备的传输流传送基于由多路复用器确定的输入时间戳的一项同步信息。在修改传输流后，多路复用器恢复该同步信息以便确定输出时间戳。
外部处理设备是例如音频/视频协处理器，为了简化目的，在说明书的剩余部分中将使用术语“协处理器”来表明外部处理设备。
将在根据MPEG标准的传输流的背景中描述本发明。传输流为包括TS(传输流)分组的TS流，在流的TS分组中以固定间隔呈现PCR(节目时钟参考)时间参考。
根据本发明，当多路复用器接收TS分组时，其为该TS分组确定称作MCR_in(多路复用器时钟参考)的输入时间戳。多路复用器根据在其接收TS分组的瞬间和在该分组中或在先前TS分组之一中的PCR信息来确定该输入时间戳。
根据第一实施例，多路复用器将该输入时间戳MCR_in插入到传送给协处理器的分组中。然后修改多路复用器和协处理器之间的通信协议以便使得该插入成为可能。传送到协处理器的分组的尺寸例如是196字节，8字节被保留用于输入时间戳。在协处理器对分组进行修改后，多路复用器恢复该输入时间戳以便确定被标记为MCR_out的输出时间戳。然后以以下方式来确定分组的输出时间戳：
MCR_out＝MCR_in+Max_proc_time
其中Max_proc_time指定多路复用器和协处理器的系统的最大处理时间。
对于通过协处理器修改的传输分组和没有通过协处理器修改的传输分组以相同的方式计算该输出时间戳。
该实施例在协处理器改变传输流的比特率时不适用。
更一般地，协处理器的输入和输出比特率可以不同。例如，当协处理器将MPEG2传输流转换成H264传输流时，H264格式的压缩率比MPEG2格式的压缩率更高，在协处理器的输出端的分组的数目则比在输入端的少。反之，当协处理器将商业广告插入到传输流中时，其向流中添加分组。因此，在这种一般情况下，在协处理器的输入和输出之间不需要任何一一对应(bijection)。
图2中示出了一般情况下的在协处理器输入端和输出端的传输流。在该图中，考虑两个传输流，在协处理器中具有比特率Rin的输入流F1和具有比特率Rout＞Rin的输出流F2。每个传输分组包括首标和有效载荷。PCR参考在两个传输流的准固定间隔呈现。这些PCR参考包含在传输分组的首标中。通过传输标准迫使在传输流中以准固定间隔呈现这样的PCR参考。例如，DVB(数字视频广播)标准迫使每个传输流至少在每40ms包含一个PCR参考。因此，如果协处理器在输入流中删除包含PCR参考的传输分组，那么其在输出流的另一分组中引入PCR参考使得输出流保持与传输标准一致。此外，给定输入流和输出流之间的比特率差，不在输入流和输出流的相同的位置上定位包含PCR参考的传输分组。协处理器根据分组在输出流中的精确位置来重计算输出流中的分组的PCR参考。在说明书的剩余部分中，PCR_in表明在输入流中包含的时间参考而PCR_out表明在输出流中包含的时间参考。
以下提出本发明的方法的第二实施例以考虑一般情况(协处理器的输入和输出比特率不同的情况)。
根据这个实施例，将标记为MCR_offset的一项同步信息在包含被传送到协处理器的PCR参考(＝PCR_in)的TS分组中传送，其对应于输入时间戳MCR_in和所考虑的TS分组的参考PCR_in之间的差：MCR_offst＝MCR_in-PCR_in。
一旦修改TS分组并且将其重新传送到多路复用器，以以下方式为包含PCR参考(＝PCR_out)的分组确定输出时间戳MCR_out：
MCR_out＝PCR_out+MCR_offset+Max_proc_time
对于不包含PCR参考(＝PCR_out)的输出流的分组，基于最后接收的PCR_out、自从包含PCR_out的最后的分组接收的分组的数目以及协处理器的输出比特率来计算该分组的PCR_out的估计。该输出比特率是协处理器的配置参数。可以使用同步信息MCR_offset将其传送至多路复用器或者多路复用器通过计数包含PCR参考的两个传输分组之间的分组的数目来对其计算。
以以下方式确定用于不包含PCR参考(＝PCR_out)的分组的输出时间戳：
MCR_out(n，k)＝PCR_out(n，k)+MCR_offset(n)+Max_proc_time
其中 PCR _ out ( n , k ) = PCR _ out ( n , 0 ) + k * 188 * 8 * 27.1 0 6 Bitrate _ segment ( n )
并且 Bitrate _ segment ( n ) = Nb _ total _ packets ( n ) * 188 * 8 * 27.1 0 6 PCR _ out ( n , 0 ) - PCR _ out ( n + 1,0 )
其中，-n指明开始自包含PCR参考的分组并且终止于而不包括包含PCR参考的下一分组的TS分组的分段，
-k是分段n的分组的索引，
-MCR_out(n，k)指明分段n的第k个分组的输出时间戳，
-PCR_out(n，k)指明分段n的第k个分组的估计的PCR_out，
-MCR_offset(n)指明在分段n的第一分组中传送的MCR_offset，
-Bitrate_Segment(n)是分段n的输出比特率的值，协处理器将该值供应至多路复用器，
-Nb_total_packets(n)是分段n的分组的总数目，
-188*8是分组中的比特数，以及
-27.106是多路复用器的内部时钟的频率(27MHz)。
在该实施例中，为包含PCR_in参考的每个新分组重新计算同步信息MCR_offset，该同步信息可以有利地被协处理器使用以便重新同步其内部时钟或计算其漂移。
图3中总结了本发明的方法的步骤。
根据参考步骤S1，多路复用器接收多个输入流的TS分组。其为每个接收到的TS分组确定输入时间戳MCR_in(步骤S2)。然后多路复用器将至少一个接收的输入流传送到协处理器以便对其进行修改，并且使用至少一个传送到协处理器的分组来传送基于所述传输分组的输入时间戳的一项“同步”信息(步骤S3)。在先前描述的第一实施例中，传送的同步信息是分组的输入时间戳MCR_in。在第二实施例中，仅在包括PCR参考(＝PCR_in)的分组中传送同步信息并且该同步信息MCR_offset是分组的输入时间戳MCR_in和在分组中包含的PCR_in参考之间的差。如果多路复用器的内部时钟非常精确地在27MHz并且没有漂移，还可能仅仅传送同步信息MCR_offset一次。根据步骤S4，多路复用器接收由协处理器修改的输入流。其然后为每个被修改或未被修改的输入流分组确定输出时间戳(步骤S5)。如果分组没有被协处理器修改，其输出时间戳MCR_out等于MCR_in+MAX_proc_time。如果分组已经被协处理器修改并且代表分段n的第k个分组，那么如之前定义的其输出时间戳MCR_out(n，k)等于PCR_out(n，k)+MCR_offset(n)+Max_proc_time。最后，根据步骤S6，然后多路复用输入流从而生成输出流，根据TS分组的输出时间戳将TS分组放置于输出流中。
本发明尤其适用于协处理器是基于已知其内部时钟质量差的PCx86结构的电路时。
虽然已经相对不同的特定实施例描述了本发明，显而易见的是本发明不局限于此并且包括所描述的部件的所有技术等效物以及它们们的组合，只要后者落入本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种用于在多路复用设备中将至少一个称作输入流的传输流同步到至少一个称作输出流的传输流的方法，每个传输流包括多个传输分组，所述方法包括以下步骤：
-接收(S1)所述至少一个输入流，
-为所述至少一个输入流的每个传输分组确定(S2)输入时间戳(MCR_in)，
-将至少一个接收的输入流传送(S3)至外部处理设备以修改所述输入流的传输分组，所述外部设备和所述多路复用设备不具有公共时间参考，
-接收(S4)所述至少一个修改的输入流，
-为所述至少一个输入流的每个传输分组确定(S5)输出时间戳(MCR_out)，以及
-根据所述至少一个输入流的传输分组的输出时间戳多路复用(S6)所述至少一个输入流的传输分组以便生成所述至少一个输出流，
其特征在于，为了保持所述至少一个输入流的传输分组和所述至少一个输出流的传输分组之间的同步，用传送到外部处理设备的所述至少一个输入流的至少一个传输分组，传送(S3)基于所述至少一个传输分组的输入时间戳的一项“同步”信息，所述至少一个修改的输入流的每个传输分组的输出时间戳从其输入时间戳和从所述同步信息来确定。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个输入流是MPEG流。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用所述至少一个要修改的输入流的每个传输分组来传送一项同步信息。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，使用传输分组传送的所述同步信息是传输分组(MCR_in)的输入时间戳。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述至少一个要修改的输入流的至少一个传输分组传送一项同步信息，所述至少一个传输分组包括时间参考(PCR)。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，使用包括时间参考(PCR)的每个传输分组传送一项同步信息。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，用于包括时间参考的传输分组的同步信息(MCR_offset)是所述传输分组(MCR_in)的输入时间戳和所述时间参考(PCR_in)之间的差。
8.如以上任何一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述同步信息被附接于传送到所述外部处理设备的所述至少一个输入流的传输分组。
9.一种用于将至少一个称作输入流的传输流同步到至少一个称作输出流的传输流的系统，每个传输流包括多个传输分组，所述系统包括：用于多路复用所述至少一个输入流的多路复用设备以及与所述多路复用设备相连接用于在多路复用之前修改至少一个输入流的处理设备，所述多路复用设备和所述处理设备不具有公共时间参考，
所述多路复用设备包括：用于接收所述至少一个输入流的第一接收部件，用于为所述至少一个输入流的每个传输分组确定输入时间戳的第一确定部件，用于传送至少一个输入流到所述处理设备的传送部件，用于接收由所述处理设备修改的所述至少一个输入流的第二接收部件，用于为所述至少一个输入流的每个传输分组确定输出时间戳的第二确定部件，以及用于根据所述至少一个输入流的传输分组的输出时间戳多路复用所述至少一个输入流的传输分组并且生成所述至少一个输出流的多路复用部件，
其特征在于，为了保持所述至少一个输入流的传输分组和所述至少一个输出流的传输分组之间的同步，多路复用设备的传送部件在传送到处理设备的所述至少一个输入流的至少一个传输分组中插入基于所述至少一个传输分组的输入时间戳的一项同步信息，并且第二确定部件从所述分组的输入时间戳并且从所述同步信息来确定所述至少一个修改的输入流的至少一个传输分组的输出时间戳。
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