CN102939766B - 接收器和接收器侧使用单个解码器使能信道变化的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种接收器，以及一种用于在接收器侧切换信道的方法，该方法包括下列步骤：切换到传输被编码为画面组的节目的信道；将节目接收为第一流和第二流，使用连续的第一画面组，第一GoP，编码第一流，使用连续的第二画面组，第二GoP，编码第二流，每一个第二GoP都与第一GoP对应，并且是第一GoP的子集，每个GoP都以帧内画面开始，在第一流和第二流之间选择被解码的画面，并显示该画面。

Description

接收器和接收器侧使用单个解码器使能信道变化的方法
技术领域
本发明一般涉及数字电视中的信道变化，尤其涉及数字电视接收器侧使用单个解码器使能信道变化的机制。
背景技术
这部分旨在向读者介绍与下面将要描述和/或要求保护的本发明的各个方面相关的技术领域的各个方面。这种讨论被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本发明的各个方面。因此，应该理解的是，应该从这个角度阅读这些陈述，而不是将其视为是对现有技术的承认。
电视广播技术中的变化会导致更长的信道改变时间。模拟广播电视的信道变化在瞬间完成。数字电视的信道变化则需要更多的时间。这在下面有所展示。通过宽带网络进行的视频分发使用标准压缩系统，如MPEG-2或JVT/H.264/MPEG AVC。MPEG标准定义了画面组（GoP）。GoP定义了连续的画面序列I、P、B，在下文中表示为画面或帧。这些画面在MPEG标准中有定义。I画面的编码不参考其余的画面。P画面参考之前的I或P画面。B画面参考之前和之后的I或P画面。当接收器接收新的节目时，它等待接收I画面以开始对节目进行解码。在接收流和在视频屏幕上呈现流之间出现延迟。
某些机制被用来降低数字电视的带宽。它们使用越来越少的I画面。从而解码器需要更多的时间找到和解码I画面。这可能耗费高达半秒的时间。并且，在电视在因特网协议网络上传输的情况下，解码器侧还需要额外的缓冲以补偿网络传递的不可靠性。这将延长接收节目和发送电视流到解码器之间的时间。在接收和在屏幕上呈现新的节目画面之间可能还需要大于两秒的时间。
目前存在若干种通过增加附加流来改善解码时间的系统，其中附加流的结构使得画面能够被更快地找到并显示。这正是在例如专利申请WO2005112465A1中限定的内容。“收听”同伴服务（″tune-in″companionservice）和原始服务一起被发送。收听同伴服务在信道变化过程期间帮助接收器更快地取得并显示新的服务。使用该解决方案，服务被编码并被流化为它的原始格式，加上被编码并被流化为“收听”格式。收听同伴服务的参数可以是各种各样的，取决于该收听同伴服务的可用带宽以及信道变化时间目标改善度。使用收听同伴服务可以获得较之常规直播媒体广播（LMB）更快的显示。这通过生成该收听同伴服务的已编码的视频流获得，收听同伴服务具有下述特性：
-视频比特流使用更小的GoP大小获得更高频率的I画面。从而可以更快地在收听同伴视频流中找到I画面；
-更少的视频缓冲时间。收听同伴视频流可以更快地填充视频缓冲器。
GoP要么是开放的，要么是关闭的。开放的GoP是使用来自之前GoP的画面的GoP。关闭的GoP是不使用之前GoP的画面的GoP。由于B-和P-帧之间的时间相关性，接收器以不同于显示顺序的顺序解码接收到的画面。
图1图示了四个根据四种不同配置进行画面解码的实例。每个实例例示了一种全分辨率流和低分辨率流的发送顺序和显示顺序。发送顺序与解码时间戳对应。显示顺序与展现时间戳对应。它示出了在信道变化动作之后紧跟在接收器缓冲级后面的解码和展现步骤。灰色表示的I、P、B画面是未解码的I、P、B画面。白色表示的I、P、B画面是已解码的I、P、B画面。
后两个实例示出了使用关闭GoP的低分辨率流。它只需要一个解码过程。这主要是因为下述事实：当GoP是开放的时候，画面的解码时隙和其展现之间的延迟比在关闭GoP中要大。前两个实例示出了被编码具有开放GoP的全分辨率流。解码器同时解码全分辨率流和低分辨率流。实际上，当每一次必须解码全分辨率流的画面时都存在另外一个（些）待解码的低分辨率流的画面以保证两个流之间的转换是无缝的。
发明内容
本发明通过提供一种在数字电视接收器侧使用单个解码器使能信道变化的机制，以试图解决与现有技术中的接收器有关的至少部分问题。
本发明的目的是提供一种用于接收器侧信道切换的方法，包括下列步骤：切换到传输被编码成画面组的节目的信道，将节目接收成第一流和第二流，使用连续的第一画面组，第一GoP，编码第一流，使用连续的第二画面组，第二GoP，编码第二流，每一个第二GoP都与第一GoP对应，并且是第一GoP的子集，每个GoP都以帧内画面开始，在第一流和第二流之间选择被解码的画面，并显示该画面。
接收器使用唯一的解码器在第一和第二流之间进行平滑地切换。控制器选择合适的画面解码。
根据本发明的一个实施例，本发明的方法包括下列步骤：如果最先接收到的I画面属于第一流，那么释放第二流的接收。
根据本发明的一个实施例，本发明的方法包括下列步骤：如果最先接收到的I画面属于第二流，那么对第二流画面进行解码，直到接收到属于第一流的I画面。
根据本发明的一个实施例，本发明的方法包括下列步骤：一接收到属于第一流的I画面，就通过重复显示最后解码的第二流的画面，直到显示该I画面，以从第二流转换为第一流。
本发明的另一个目的是提供一种接收器，该接收器包括接口，用于接收使用连续的第一画面组，第一GoP，编码的第一流和使用连续的第二画面组，第二GoP，编码的第二流的，每一个第二GoP都与第一GoP对应，并且是第一GoP的子集，每个GoP都以帧内画面开始，以及适用于在第一流和第二流之间对发送到视频解码器的画面进行选择的控制器。
根据一个实施例，控制器适用于，如果首先接收到的I画面属于第二流，那么选择第二流画面，直到接收到属于第一流的I画面。
根据一个实施例，控制器适用于，一接收到属于第一流的I画面，就通过将最后解码的第二流的画面发送到视频解码器，直到显示该I画面，以从第二流转换到第一流。
本发明的另一个目的是提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括用于当程序在计算机上执行时执行根据本发明的方法的步骤的程序代码指令。所谓的“计算机程序产品”，是指计算机程序载体，它可能不仅存在为包含该程序的存储空间，如计算机存储器，还存在为信号，如电或光信号。
下面将阐述与公开的实施例范围一致的某些方面。应该理解的是，展示这些方面仅仅是为了向读者提供本发明可能采取的某些形式的简要介绍，这些方面并不旨在限制本发明的范围。实际上，本发明可能包括未在下面阐述的各个方面。
附图说明
通过下面非限制性的实施例和执行实例，并参照附图，本发明将被更好地理解和说明，附图中：
图1图示了根据现有技术的对I、P和B帧的解码；
图2是根据本发明实施例的系统的框图；
图3是根据本发明实施例的接收器的框图；
图4图示了一个流的信道改变过程；
图5图示了一个全分辨率流和一个低分辨率流的第一信道变化过程；
图6图示了一个全分辨率流和一个低分辨率流的第二信道变化过程；
图7图示了接收器侧信道改变之后的解码判优（arbitration）；
图8图示了根据本发明一个实施例的对I、P和B帧进行的解码；以及
图9是根据本发明一个实施例的对I、P和B帧进行的解码的另一图示。
在图2和图3中，表示的方框是单纯的功能实体，并不一定与物理上分离的实体对应。即，它们可以被开发成硬件或软件形式，或者被实施为一个或若干集成电路。
具体实施方式
需要理解的是，为了清楚地理解本发明，已经对本发明的图和描述进行简化以说明相关元件，同时为了表达清楚，剔除了许多其它的在典型的数字多媒体内容传送方法和系统中可以找到的元件。然而，由于这类元件在本技术领域广为人知，因此在本说明书中未提供这类元件的详细描述。此处的公开内容针对本领域技术人员已知的所有这样的变型和修改。
尽管示例性实施例在数字电视的框架内在MPEG压缩的范围内讨论，但是本发明不限于这个具体环境，并可以被应用在其它的框架内，在这些框架内，内容可以被以高分辨率和低分辨率压缩。
图2图示了根据本发明实施例的系统。服务器6接收视频源1，并使用视频编码器2对视频源进行编码。它被编码为全分辨率流和低分辨率流。视频接收器4可以通过因特网协议网络3接收这些流。视频接收器4可以对流进行解码。当已解码时，流被发送到显示视频的视频显示器。
图3图示了根据本发明实施例的视频接收器4。前端41选择以给定频率接收的信号，并将该信号基带发送给多路分解器42，该多路分解器42根据例如MPEG标准从数字数据流中提取信号。然后，该数据流通过音频/视频解码器47被转译为视频信号和音频信号。如图所示，多路分解器提取发送到第一缓冲器43的全分辨率视频。它还提取发送到第二缓冲器44的低分辨率视频。解码器47可以对第一或第二缓冲器进行存取操作。这由解码控制器45控制和管理。解码控制器适用于根据解压缩的画面类型（I、P、B）、存取单元的解码时间戳（DTS）和展现时间戳（PTS）以及从属于程序时钟参考（PCR）的系统时钟（STC）46执行在待解码的被缓冲的解压缩画面之间的判优。解码控制器在压缩的画面首标中读取这些值。它根据下文所述的方法选择要解码的画面。它还选择对解码器来说可存取的缓冲器。未被解码的画面从缓冲器中清除。然后，将被选择的画面发送到视频解码器。被解码后，视频在被发送到显示装置5之前进行缓冲48。根据本实施例，接收器包括解码器。在一个替代例中，解码器可以被包括在另一个装置中。然后，接收器以同种方式对被发送到解码器解码并被发送到显示器的画面进行判优。
图4描绘了信道变化过程，图示了接收I帧之前的等待时间和视频解码器缓冲延迟。接收器装置从大体位于压缩的“I”画面的中间的“Zap”箭头这点开始接收新服务的数据。给定的存取单元的解码器缓冲延迟表示为ΔPCR/PTS。这是解码器缓冲器开始加载存取单元时的PCR相对于表示已解码的存取单元将被呈现的时间的展现时间戳（PTS）的延迟。这里，PTS＝20的压缩的“I”画面在PCR＝20时的分组之前发送，它们的相对时间差是ΔPCR/PTS。
解码器缓冲延迟ΔPCR/PTS与从编码器的输入到解码器的输出或展现的端到端延迟隐含相关，它在2005年的标准ISO/IEC 13818-1 amendment 5“Information technology-Generic coding of moving pictures and associatedaudio information:Systems”（在下文表示为ISO/IEC 13818-1）中有定义。它是一个由编码过程确定的恒定值。编码器确保给定的流的存取单元可以被解码成具有固定为ΔPCR/PTS的解码器缓冲大小。换言之，它确保不会有存取单元缓冲超过ΔPCR/PTS。ΔPCR/PTS通常不长于GoP长度。
图4中，当接收器改变信道时，它先等待一段与下一个压缩的“I”画面对应的等待时间。然后，当接收到这个“I”画面时，它检查对应的PTS（PTS＝30），在开始画面呈现过程之前必须等待一段与PCR＝30对应的解码器“缓冲”时间。
收听同伴流（tune-in companion stream）被用来通过配置更短的GoP以改善等待时间。为了保持两个服务展现的同步，编码过程对两个流的GoP进行配置以使得它们仍相对于PCR保持对准。并且，两个服务的编码过程基于相同的恒定的端到端延迟，这意味着两个服务从解码器的输入到来自解码器的展现的延迟是相同的。
图5描绘了分别以全分辨率和低分辨率流携带的原始LMB服务和附加的“收听”同伴服务。在此实例中，收听同伴服务的GoP长度是全分辨率流的长度的一半。
当接收器改变或选择一个信道时，它等待一段与全分辨率和低分辨率流中的下一个压缩的“I”画面对应的等待时间。如图5所示，在大多数时间里，最先被找到的压缩的“I”画面是低分辨率的。然后，常规地对缓冲器进行时间长度为解码器“缓冲”时间的填充，直到可以开始呈现低分辨率流。这在图5中被表示为表示在PCR＝25时执行的呈现PTS＝25的低分辨率的压缩“I”画面的“开始呈现”箭头。与图4对比，等待时间被缩短了。最后PCR＝30处的“切换”箭头示出全分辨率流准备好被呈现的时间；这相当于图4中的“开始呈现”箭头。此时再也不呈现低分辨率的视频。同伴流可以从接收器断开。显示全分辨率的视频。信道变化阶段完成。
图6描绘了分别以低分辨率和全分辨率流携带的收听同伴服务和原始LMB服务。每个服务都具有它自己的编码限制。原始LMB服务被编码为具有恒定的端到端延迟，该端到端延迟被表示为“端到端延迟全分辨率”，它导致给定的存取单元的解码器缓冲延迟为“ΔPCR/PTS全分辨率”。收听同伴服务被编码为具有更短的恒定的端到端延迟“端到端延迟低分辨率”，它导致给定的存取单元的解码器缓冲延迟为“ΔPCR/PTS低分辨率”。
为了在呈现两个服务的过程中保持同步，收听同伴服务在编码过程之前被相对于原始服务延迟。延迟的值等于两个流中的每一个在编码过程中使用的端到端延迟的值之间的差：“端到端延迟全分辨率”-“端到端延迟低分辨率”。实际上，可以从ISO/IEC 13818-1了解到端到端延迟是一个恒定值。因此当低分辨率流被编码具有较之全分辨率流更短的端到端延迟时，低分辨率流的画面就会在对应的全分辨率流的画面之前展现。然后，为了同步展现两个流，必须较之全分辨率流延迟低分辨率流。在编码过程前将它延迟允许使用相同的系统时钟（STC）对两个流进行编码，使得PCR与全分辨率和延迟的低分辨率流保持对准。
在图6中，再也不使用同步方式传输两个流的PTS＝20的压缩“I”画面。它们在视频解码器中缓冲之后本身重新同步，这是因为编码器配置的解码器缓冲延迟相当于传输延迟，而传输延迟等于用来对它们进行编码的端到端延迟之间的差。
当接收器改变或选择一个信道时，它首先等待一段与在低分辨率流中找到的下一个压缩的“I”画面对应的等待时间。然后，填充视频编码器缓冲器，并等待一段比“ΔPCR/PTS全分辨率”更短的“ΔPCR/PTS低分辨率”解码器缓冲时间。这在图6中被表示为表示在PCR＝20时执行的呈现PTS＝20的低分辨率的压缩“I”画面的“开始呈现”箭头。与图5对比，缓冲器时间被缩短了。最后，PCR＝30处的“切换”箭头与图4中的一样。同伴收听服务展现给端用户更长的时间：这是因为新服务被展现得快得多。
解码控制器执行全分辨率流和低分辨率流之间的选择，如图5和6所示。全分辨率和低分辨率流被存储在各自的缓冲器内。控制器选择合适的待解码的画面以将该画面发送给解码器。
图7图示了根据本发明一个实施例的解码判优策略。在信道改变请求之后，接收器停止接受旧的服务并执行必要的接收和缓冲新的原始服务的动作，新的原始服务以全分辨率编码，其收听同伴服务以低分辨率编码。
然后，接收器等待两个服务流中待解码的压缩“I”画面（步骤1.1）。
如果第一个待解码的压缩的“I”画面（步骤1.2）属于原始服务流（步骤2.1），那么接收器停止处理收听同伴服务，处理原始服务，信道改变有效。
如果第一个待解码的压缩的“I”画面（步骤1.2）属于同伴服务流（步骤2.2），那么接收器开始对该画面解码并继续处理该流，直到必须解码原始流中的压缩的“I”画面（步骤4.2）。
如果原始流的压缩的“I”画面必须在下一个时隙（PTS＝DTS+1/帧率）展现，那么处理原始流。
否则（步骤5.2）将该压缩的“I”画面的解码推迟到在其展现之前的时隙（1/帧率），并在此段时间过程中，对收听同伴服务进行解码。
当待解码的两个流的压缩画面之间的判优是必须的并选择原始服务的压缩画面时，相应的收听服务的画面被从它的缓冲器中删除。在此情形中，在没有解码画面可用的时隙里展现画面将导致展现之前已解码的画面。
图8示例了在本发明一个实施例的接收器中管理解码冲突的方式。它示出了与图1所示的相同的流。但解码过程是不同的，它以不同的显示顺序进行。图8还展示了当在收听同伴流的时隙中有任何可用的已解码画面时，都采取展现之前已解码画面的策略。
在后两个例子中，当从低分辨率流切换到全分辨率流时不存在任何冲突。这是因为下述事实：全分辨率流的第一个I帧在接着在其期间该帧被解码的时隙的时隙内展现。并且，将在解码器对全分辨率流的第一个I帧解码的时隙中展现的低分辨率流的帧已经被解码。在第三个例子中，在解码器对高分辨率的“I11”帧进行解码的时隙中，展现的是已经解码的低分辨率的“P10”帧。在此最后一帧之后，解码器展现高分辨率的“I11”帧。因此，两个流之间的切换是无缝的。
在前面两个例子中，使用解码器实现了无缝切换。第一个例子被进一步地图示在图9中，图9还示出了时隙1至19。用户在解码器传送高分辨率的“I1”帧之后但在接收低分辨率的“I7”帧之前改变信道。解码器在时隙7、10、11和12期间分别对低分辨率的帧“I7”、“P10”、“b11”和“b12”进行解码，并分别在时隙10、13、11和12期间展现它们。
然后，解码器接收高分辨率的I帧“I13”，它和低分辨率的I帧“I13”应该在时隙13期间解码。在此时隙内，它们中仅有一个会被解码。解码控制器检查高分辨率的“I13”帧是否应该在下一个时隙期间展现，即时隙14。由于“I13”应该在时隙16期间展现，而不是在时隙14期间，因此解码控制器使得解码器对低分辨率的“I13”帧进行解码。它还推迟了高分辨率的“I13”帧的解码。在此时隙期间，解码器展现低分辨率的“P10”帧。
当时间间隙14开始时，解码控制器检查高分辨率的“I13”帧是否应该在下一个时隙期间展现，即时隙15。由于它不应该被展现，因此解码控制器使得解码器对低分辨率的“b14”帧进行解码，并推迟高分辨率的“I13”帧的解码。在此时隙期间，解码器展现低分辨率的“b14”帧。
当时隙15开始时，解码控制器检查高分辨率的“I13”帧是否应该在下一个时隙期间展现，即时隙16。由于它应该被展现，因此解码控制器使得解码器对该帧进行解码，并停止对低分辨率流的解码。在此时隙期间，解码器没有可展现的已解码的帧，因为低分辨率和高分辨率的“b15”帧二者都未被解码。解码器通过在第二时隙期间重复低分辨率的“b14”帧来处理这个转变过程。端用户在时隙2期间看到的是相同的帧。当然，如果一应该解码高分辨率的I帧，解码器就停止对低分辨率流的解码，那么在图9的时隙13期间，在三个帧的时间段期间显示的都是相同的低分辨率“P10”帧。替代性地，该转变不由解码器处理，而是由控制器处理。控制器向解码器表明它应该再次展现上一次解码的帧。
本说明书中公开的参考内容、权利要求和附图可以被独立地或以合适的组合方式提供。特征可以在合适的地方被实施为硬件、软件或两者的组合。
本说明书的引用“一个实施例”或“实施例”是指与实施例联系在一起描述的特定特征、结构或特性可以被包括在本发明的至少一种实施方式内。出现在说明书中各个地方的词语“在一个实施例中”并不一定都是指同一个实施例，单独或替代性的实施例也不一定与其它实施例相互排斥。
权利要求中出现的参考标号仅用作示例用途，对权利要求的范围不具有限制性影响。

Claims (6)

1.一种用于在包括被适配为每个时隙仅解码一个画面的解码器(47)的接收器设备(4)侧进行信道切换的方法，所述方法包括：
切换到传输被编码成画面组的节目的信道；
将所述节目接收成第一流和第二流，使用连续的第一画面组编码第一流，使用连续的第二画面组编码第二流，每一个画面组都以帧内画面开始，所述第二画面组中每一个第二画面组都是所述第一画面组中的一个第一画面组的子集；
接收第一帧内画面；
如果接收到的第一帧内画面属于第二流，则将所述第二流的画面发送到所述解码器；以及
一接收到属于第一流的帧内画面，
在所述帧内画面不应在下一时隙中展现时，将所述第二流的画面发送到所述解码器；以及
在所述帧内画面应在下一时隙中展现时，将所述帧内画面发送到所述解码器。
2.如权利要求1所述的方法，包括：如果接收到的所述第一帧内画面属于第一流，则将所述第一流的画面发送到所述解码器，并释放所述第二流的接收。
3.如权利要求1或2所述的方法，包括：在第一流的帧内画面被解码的时隙期间重复显示所解码的第二流的画面。
4.一种接收器(4)，包括：
被适配为每个时隙仅解码一个画面的视频解码器(47)；
接口(41,42)，用于将节目接收成第一流和第二流，使用连续的第一画面组编码所述第一流，使用连续的第二画面组编码所述第二流，每一个画面组以帧内画面开始，所述第二画面组中的每一个第二画面组都是所述第一画面组中的一个第一画面组的子集；以及
控制器(45)，被适配为：在所述接收器已经切换到传输所述节目的信道时，一接收到属于第二流的第一帧内画面，将所述第二流的画面发送到所述解码器；以及一接收到属于第一流的帧内画面，在所述帧内画面不应在下一时隙中展现时将所述第二流的画面发送到所述解码器，以及在所述帧内画面应在下一时隙中展现时将所述帧内画面发送到所述解码器。
5.如权利要求4所述的接收器，其中，如果接收到的所述第一帧内画面属于第一流，则所述控制器被适配为将所述第一流的画面发送到所述解码器，并释放所述第二流的接收。
6.如权利要求4或5所述的接收器，所述第二画面组中的每一个第二画面组包括帧内画面的频率比所述第一画面组包括帧内画面的频率更高。
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