CN106060646A - 采用字幕处理模块的超高清数字电视接收机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用字幕处理模块的超高清数字电视接收机，包括，接收天线、音频播放模块和视频播放模块，接收天线接收超高清数字电视信号，以在音频播放模块上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字音频信号，并在视频播放模块上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字视频信号和字幕显示数据。通过本发明，能够在帮助电视用户在收看到超高清数字电视音视频信号的同时，观看到多样化的字幕信息，满足用户的多方面的收看需求。

Description

采用字幕处理模块的超高清数字电视接收机
技术领域
本发明涉及超高清数字电视领域，尤其涉及一种使用高效视频编码HEVC视频解码的超高清数字电视接收机。
背景技术
超高清（Ultra High-Definition），来自国际电信联盟（InternationalTelecommunication U nion）批准的将“4K分辨率(3840×2160像素)”的正式名称定为的“超高清Ultra HD(Ultra High-Definition)”。同时这个名称也适用于“8K分辨率(7680×4320像素)”。而目前技术上的高清电视分辨率为1920*1080的物理分辨率。但随之而来的片源容量也是巨大的，18分钟的未压缩视频达3.5TB。极高的分辨率带来的就是令人难以置信的细腻显示效果，在演示片中，高高在上的镜头几乎能映出一个城市的全貌，而镜头里的每一个细节，都能看得清清楚楚。除了分辨率，超高清液晶电视还有一点值得让人注意——它的像素密度高达103ppi，尽管这个指标只有iPhone4屏幕的三分之一，但已经比现如今60英寸1080P电视的36ppi高多了。
但是，现有的一些高清电视中，分辨率受数据压缩比不足、信道传输带宽较小的限制，即使能够设计出来超高清分辨率的视频图像和音频，如15360×8640分辨率的图像，每声道48KHz的采样率的音频信号，但是由于压缩不够以及现有信道传输模式的限制，导致无法发送和接收超高清数字电视信号，而只能选择分辨率较低的音视频信号进行收看，即使超高清分辨率的视频图像和音频的技术本身已经发展成熟，另外，由于DVB广播信号中将字幕作为独立于音频、视频的特定内容而传播，对其的接收具有一定的专业性和复杂性，市场上很少有带字幕处理的数字电视接收机在售。
因此，需要一种超高清数字电视信号的数字电视接收机，改造原先的信道传输机制，采用数据压缩比较高的音频数据压缩模式和视频数据压缩模式，为超高清分辨率的视频图像和音频的传输创造条件，同时采用地面电视信道传输方式，为即使在移动交通工具中的电视观众，也能接收到超高清分辨率的视频内容和音频内容，而起专门对DVB广播信号中的字幕进行解析和解码处理，将字幕功能加入超高清数字电视信号的数字电视接收机中。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种地面信道传输超高清数字电视信号的数字接收机的工作方法，采用空间音频编码SAC编码对超高清数字音频信号进行压缩编解码，采用高效视频编码HEVC编码对超高清数字视频信号进行压缩编解码，同时改造了原有的地面电视信道传输技术，为超高清电视的传输创造了条件，使得电视观众不仅能接收越来越多的电视节目，而且大大提高了接收的电视节目的分辨率，为电视观众的感官提供完美的视听享受，另外，在接收机中增加专门的字幕处理模块和字幕处理缓冲区，使得用户能够收看到多样的字幕信息。
根据本发明的一方面，提供了一种使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机的工作方法，所述接收机包括接收天线、音频播放模块和视频播放模块，接收天线接收超高清数字电视信号，以在音频播放模块上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字音频信号，并在视频播放模块上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字视频信号和字幕显示数据。更具体地，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机进一步包括：接收天线，接收在地面信道中传输的超高清数字电视信号，获得射频信号；下变频处理模块，连接所述接收天线以接收所述射频信号，将所述射频信号进行模拟下变频以转换到中频上，在中频上对信号数字化，然后对数字化后的信号进行数字下变频；信道数据解码模块，连接所述下变频处理模块以接收数字下变频后的信号，并对所述接收到的数字下变频后的信号依次进行解OFDM帧、解数据片、OFDM解调处理，以获得OFDM解调处理后的字节；去卷积交织模块，连接所述信道数据解码模块以接收所述OFDM解调处理后的字节，并对所述字节进行深度为12的去卷积交织；纠错解码模块，连接所述去卷积交织模块以接收去卷积交织后的信号，并对去卷积交织后的信号进行内码为里德所罗门RS解码、外码为低密度奇偶校验LDPC解码的纠错解码，以获得纠错解码后的多个逻辑数据流；输出预处理模块，连接所述纠错解码模块以接收所述纠错解码后的多个逻辑数据流，并将所述纠错解码后的多个逻辑数据流合并为一个传输流TS流；解复用模块，连接所述输出预处理模块以接收所述输出预处理模块输出的TS流，对所述TS流进行解复用，以分别获得音频TS包、视频TS包和字幕TS包，音频TS包、视频TS包和字幕TS包具有不同的包标识符PID，所述PID用于为复用后的TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符；解TS包模块，连接所述解复用模块以接收音频TS包、视频TS包和字幕TS包，并对音频TS包、视频TS包和字幕TS包进行解TS包，以分别获得音频PES包、视频PES包和字幕PES包，所述PES包是数字电视基本码流，是通过对音频压缩编码数据、视频压缩编码数据或字幕编码数据分组打包并加上PES包头形成，每一个PES包中包括显示时间戳PTS，所述PTS用于表示所述PTS所在PES包中的音频压缩编码数据、视频压缩编码数据或字幕编码数据的预定播放时间；解PES包模块，连接所述解TS包模块以接收音频PES包、视频PES包和字幕PES包，并对音频PES包、视频PES包和字幕PES包进行解PES包，获得音频压缩编码数据和音频PTS、视频压缩编码数据和视频PTS、字幕编码数据和字幕PTS；字幕编码数据缓存器，连接所述解PES包模块以获得字幕编码数据和字幕PTS，并根据指定的页的标识符存储字幕编码数据和字幕PTS，所述页包括组合页和辅助页，所述组合页包括字幕所独有的字幕编码数据，所述辅助页包括不同字幕共用的字幕编码数据，所述页的标识符来自字幕PES包；字幕处理模块，连接所述字幕编码数据缓存器以从所述字幕编码数据缓存器中读出组成一个显示所需要的字幕编码数据，将读出的字幕编码数据进行解码，获得一个显示的字幕显示数据，将一个显示的字幕显示数据和组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS输出到显示缓存器中，所述一个显示为在屏幕上呈现的一屏字幕；显示缓存器，连接所述字幕处理模块以获得一个显示的字幕显示数据和组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS，当当前时间为组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS时，在所述接收机的视频播放模块上播放这个显示的字幕显示数据，所述显示缓存器还连接高效视频编码HEVC解码模块以获得超高清数字视频信号和视频PTS，当当前时间为视频PTS时，在所述接收机的视频播放模块上播放所述超高清数字视频信号；空间音频编码SAC解码模块，连接所述解PES包模块以获得音频压缩编码数据和音频PTS，对获得的音频压缩编码数据进行SAC解码，以得到超高清数字音频信号；HEVC解码模块，连接所述解PES包模块以获得视频压缩编码数据和视频PTS，对获得的视频压缩编码数据进行HEVC解码，以得到超高清数字视频信号，所述超高清数字视频信号具有三种分辨率：3840×2160、7680×4320或15360×8640；所述音频播放模块连接所述SAC解码模块，以获得超高清数字音频信号和音频PTS，当当前时间为音频PTS时，播放所述超高清数字音频信号；所述视频播放模块连接所述显示缓存器，以播放字幕显示数据和超高清数字视频信号，字幕显示数据和超高清数字视频信号为组合显示模式。
更具体地，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机进一步包括：所述下变频处理模块包括数控振荡器混频单元，所述数控振荡器混频单元产生正余弦波样本值，并将产生的正余弦波样本值与所述下变频处理模块中的所述数字化后的信号相乘，完成混频，以得到比所述数字化后的信号更低频率的信号。
更具体地，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机进一步包括：所述解复用模块对所述输出预处理模块输出的TS流进行解复用还获得业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于电子节目指南EPG信息的解析。
更具体地，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机进一步包括：所述超高清数字音频信号具有每声道44.1KHz的采样率，所述超高清数字音频信号具有22声道，所述22声道的布置为，在听者所在的空间中，中间层设置了10个声道，底层设置了3个声道，顶层设置了9个声道。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1根据本发明实施方案示出的使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机的结构方框图。
其中，1、接收天线；2、下变频处理模块；3、信道数据解码模块；4、去卷积交织模块；5、纠错解码模块；6、输出预处理模块；7、解复用模块；8、解TS包模块；9、解PES包模块；10、字幕编码数据缓存器；11、字幕处理模块；12、显示缓存器；13、SAC解码模块；14、HEVC解码模块；15、音频播放模块；16、视频播放模块。
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机的实施方案进行详细说明。
图1示出根据本发明实施方案示出的使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机的结构方框图。其中所述超高清数字电视接收机包括，接收天线1、音频播放模块15和视频播放模块16，接收天线1接收超高清数字电视信号，以在音频播放模块15上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字音频信号，并在视频播放模块16上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字视频信号和字幕显示数据。进一步地，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机还包括，接收天线1，接收在地面信道中传输的超高清数字电视信号，获得射频信号；下变频处理模块2，连接所述接收天线1以接收所述射频信号，将所述射频信号进行模拟下变频以转换到中频上，在中频上对信号数字化，然后对数字化后的信号进行数字下变频；信道数据解码模块3，连接所述下变频处理模块2以接收数字下变频后的信号，并对所述接收到的数字下变频后的信号依次进行解OFDM帧、解数据片、OFDM解调处理，以获得OFDM解调处理后的字节；去卷积交织模块4，连接所述信道数据解码模块3以接收所述OFDM解调处理后的字节，并对所述字节进行深度为12的去卷积交织；纠错解码模块5，连接所述去卷积交织模块4以接收去卷积交织后的信号，并对去卷积交织后的信号进行内码为里德所罗门RS解码、外码为低密度奇偶校验LDPC解码的纠错解码，以获得纠错解码后的多个逻辑数据流；输出预处理模块6，连接所述纠错解码模块5以接收所述纠错解码后的多个逻辑数据流，并将所述纠错解码后的多个逻辑数据流合并为一个传输流TS流；解复用模块7，连接所述输出预处理模块6以接收所述输出预处理模块6输出的TS流，对所述TS流进行解复用，以分别获得音频TS包、视频TS包和字幕TS包，音频TS包、视频TS包和字幕TS包具有不同的包标识符PID，所述PID用于为复用后的TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符；解TS包模块8，连接所述解复用模块7以接收音频TS包、视频TS包和字幕TS包，并对音频TS包、视频TS包和字幕TS包进行解TS包，以分别获得音频PES包、视频PES包和字幕PES包，所述PES包是数字电视基本码流，是通过对音频压缩编码数据、视频压缩编码数据或字幕编码数据分组打包并加上PES包头形成，每一个PES包中包括显示时间戳PTS，所述PTS用于表示所述PTS所在PES包中的音频压缩编码数据、视频压缩编码数据或字幕编码数据的预定播放时间；解PES包模块9，连接所述解TS包模块8以接收音频PES包、视频PES包和字幕PES包，并对音频PES包、视频PES包和字幕PES包进行解PES包，获得音频压缩编码数据和音频PTS、视频压缩编码数据和视频PTS、字幕编码数据和字幕PTS；字幕编码数据缓存器10，连接所述解PES包模块9以获得字幕编码数据和字幕PTS，并根据指定的页的标识符存储字幕编码数据和字幕PTS，所述页包括组合页和辅助页，所述组合页包括字幕所独有的字幕编码数据，所述辅助页包括不同字幕共用的字幕编码数据，所述页的标识符来自字幕PES包；字幕处理模块11，连接所述字幕编码数据缓存器10以从所述字幕编码数据缓存器10中读出组成一个显示所需要的字幕编码数据，将读出的字幕编码数据进行解码，获得一个显示的字幕显示数据，将一个显示的字幕显示数据和组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS输出到显示缓存器中12，所述一个显示为在屏幕上呈现的一屏字幕；显示缓存器12，连接所述字幕处理模块11以获得一个显示的字幕显示数据和组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS，当当前时间为组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS时，在所述接收机的视频播放模块16上播放这个显示的字幕显示数据，所述显示缓存器12还连接高效视频编码HEVC解码模块14以获得超高清数字视频信号和视频PTS，当当前时间为视频PTS时，在所述接收机的视频播放模块16上播放所述超高清数字视频信号；空间音频编码SAC解码模块13，连接所述解PES包模块9以获得音频压缩编码数据和音频PTS，对获得的音频压缩编码数据进行SAC解码，以得到超高清数字音频信号；HEVC解码模块14，连接所述解PES包模块9以获得视频压缩编码数据和视频PTS，对获得的视频压缩编码数据进行HEVC解码，以得到超高清数字视频信号，所述超高清数字视频信号具有三种分辨率：3840×2160、7680×4320或15360×8640；所述音频播放模块15连接所述SAC解码模块13，以获得超高清数字音频信号和音频PTS，当当前时间为音频PTS时，播放所述超高清数字音频信号；所述视频播放模块16连接所述显示缓存器12，以播放字幕显示数据和超高清数字视频信号，字幕显示数据和超高清数字视频信号为组合显示模式。
其中，早在2004年，ITU-T视频编码专家组（VCEG）开始研究新技术以便创建一个新的视频压缩标准。在2004年10月，H.264/AVC小组对潜在的各种技术进行了调查。2005年1月VCEG的会议上，VCEG开始指定某些主题为“关键技术”作进一步研究。2005年成立软件代码库称为Key Technical Areas（KTA）用来评估这些新的“关键技术”。KTA的软件是在联合模型（JM）基础上由MPEG和VCEG的视频组联合开发的，项目名称暂定为H.265和H.NGVC（Next-generation Video Coding），此项目在2010年最终演化为由VCEG和MPEG合资项目也叫做HEVC（High efficiency video coding）。2010年1月，VCEG和MPEG开始发起视频压缩技术正式提案。相关技术由视频编码联合组（Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC）)审议和评估，其合作小组第一次会议于2010年4月召开大会，一共有27个完整的提案。评价结果表明，一些提案在许多测试用例可以达到只用一半的比特率并维持H.264/AVC相同的视觉质量。在这次会议上，联合项目名改称为高效率的视频编码（HEVC），并且JCT-VC小组把相关技术集成到一个的软件代码库和标准文本草案规范，并进行进一步实验，以评估各项功能。
其中，字幕指以文字形式显示电视、电影、舞台作品里面的对话等非影像内容，也泛指影视作品后期加工的文字。将节目的语音内容以字幕方式显示，可以帮助听力较弱的观众理解节目内容。另外，字幕也能用于翻译外语节目，让不理解该外语的观众，既能听见原作的声带，同时理解节目内容。在电影银幕或电视机荧光屏下方出现的外语对话的译文或其他解说文字以及种种文字，如影片的片名、演职员表、唱词、对白、说明词以有人物介绍、地名和年代等。
其中，PES流是数字电视基本码流，用于数字电视广播信号中。其中，在信号发射端，将音频、视频及其他附加数据经过MPEG-2编码器进行数据压缩，形成基本码流，也就是ES流，ES流再打包形成带有包头的码流，就是PES（Packetized Elementary Streams），即打包的基本码流。简单地说，PES是ES流打包，再加上包头形成的。
另外，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机进一步包括：所述下变频处理模块2包括数控振荡器混频单元，所述数控振荡器混频单元产生正余弦波样本值，并将产生的正余弦波样本值与所述下变频处理模块2中的所述数字化后的信号相乘，完成混频，以得到比所述数字化后的信号更低频率的信号。
另外，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机进一步包括：所述解复用模块7对所述输出预处理模块6输出的TS流进行解复用还获得业务信息SI的网络信息表NIT、业务群关联表BAT或业务信息表SDT，以用于电子节目指南EPG信息的解析。
其中，EPG是Electronic Program Guide的英文缩写，意思是电子节目菜单。数字电视广播信号所提供的各种业务的索引及导航都是通过EPG系统来完成的。在EPG界面上一般都提供各类菜单、按钮、链接等可供用户选择节目时直接点击的组件，EPG的界面上也可以包含各类供用户浏览的动态或静态的多媒体内容。
另外，所述使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机进一步包括：所述超高清数字音频信号具有每声道44.1KHz的采样率，所述超高清数字音频信号具有22声道，所述22声道的布置为，在听者所在的空间中，中间层设置了10个声道，底层设置了3个声道，顶层设置了9个声道。
采用本发明的使用HEVC视频解码的超高清数字电视接收机，针对现有电视传输中因为数据压缩比不够、信道传输机制限制的技术问题，为大数据的超高清数字音频信号和超高清数字视频信号选择合适的压缩工具，同时改造现有的地面传输机制以满足超高清数字电视信号传输的要求，为包括移动电视观众的电视用户接收到高质量、高分辨率的音视频内容，从而提高了人们的生活品质，另外，将复杂的字幕处理功能进行结构整理并加入超高清数字电视接收机中，为用户提供了数字电视广播中应有的字幕服务。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (1)

1.一种超高清数字电视接收机的工作方法，其特征在于，所述接收机包括：
接收天线、音频播放模块和视频播放模块，接收天线接收超高清数字电视信号，以在音频播放模块上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字音频信号，并在视频播放模块上播放所述超高清数字电视信号中的超高清数字视频信号和字幕显示数据；
还包括：
接收天线，接收在地面信道中传输的超高清数字电视信号，获得射频信号；
下变频处理模块，连接所述接收天线以接收所述射频信号，将所述射频信号进行模拟下变频以转换到中频上，在中频上对信号数字化，然后对数字化后的信号进行数字下变频；
信道数据解码模块，连接所述下变频处理模块以接收数字下变频后的信号，并对所述接收到的数字下变频后的信号依次进行解OFDM帧、解数据片、OFDM解调处理，以获得OFDM解调处理后的字节；
去卷积交织模块，连接所述信道数据解码模块以接收所述OFDM解调处理后的字节，并对所述字节进行深度为12的去卷积交织；
纠错解码模块，连接所述去卷积交织模块以接收去卷积交织后的信号，并对去卷积交织后的信号进行内码为里德所罗门RS解码、外码为低密度奇偶校验LDPC解码的纠错解码，以获得纠错解码后的多个逻辑数据流；
输出预处理模块，连接所述纠错解码模块以接收所述纠错解码后的多个逻辑数据流，并将所述纠错解码后的多个逻辑数据流合并为一个传输流TS流；
解复用模块，连接所述输出预处理模块以接收所述输出预处理模块输出的TS流，对所述TS流进行解复用，以分别获得音频TS包、视频TS包和字幕TS包，音频TS包、视频TS包和字幕TS包具有不同的包标识符PID，所述PID用于为复用后的TS流中不同类型数据包分配不同值的标识符；
解TS包模块，连接所述解复用模块以接收音频TS包、视频TS包和字幕TS包，并对音频TS包、视频TS包和字幕TS包进行解TS包，以分别获得音频PES包、视频PES包和字幕PES包，所述PES包是数字电视基本码流，是通过对音频压缩编码数据、视频压缩编码数据分组打包并加上PES包头形成，每一个PES包中包括显示时间戳PTS，所述PTS用于表示所述PTS所在PES包中的音频压缩编码数据、视频压缩编码数据的预定播放时间；
解PES包模块，连接所述解TS包模块以接收音频PES包、视频PES包和字幕PES包，并对音频PES包、视频PES包和字幕PES包进行解PES包，获得音频压缩编码数据和音频PTS、视频压缩编码数据和视频PTS、字幕编码数据和字幕PTS；
字幕编码数据缓存器，连接所述解PES包模块以获得字幕编码数据和字幕PTS，并根据指定的页的标识符存储字幕编码数据和字幕PTS，所述页包括组合页和辅助页，所述组合页包括字幕所独有的字幕编码数据，所述辅助页包括不同字幕共用的字幕编码数据，所述页的标识符来自字幕PES包；
字幕处理模块，连接所述字幕编码数据缓存器以从所述字幕编码数据缓存器中读出组成一个显示所需要的字幕编码数据，将读出的字幕编码数据进行解码，获得一个显示的字幕显示数据，将一个显示的字幕显示数据和组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS输出到显示缓存器中，所述一个显示为在屏幕上呈现的一屏字幕；
显示缓存器，连接所述字幕处理模块以获得一个显示的字幕显示数据和组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS，当当前时间为组成这个显示所需要的字幕编码数据对应的字幕PTS时，在所述接收机的视频播放模块上播放这个显示的字幕显示数据，所述显示缓存器还连接高效视频编码HEVC解码模块以获得超高清数字视频信号和视频PTS，当当前时间为视频PTS时，在所述接收机的视频播放模块上播放所述超高清数字视频信号；
空间音频编码SAC解码模块，连接所述解PES包模块以获得音频压缩编码数据和音频PTS，对获得的音频压缩编码数据进行SAC解码，以得到超高清数字音频信号；
HEVC解码模块，连接所述解PES包模块以获得视频压缩编码数据和视频PTS，对获得的视频压缩编码数据进行HEVC解码，以得到超高清数字视频信号，所述超高清数字视频信号具有三种分辨率： 15360×8640；
所述音频播放模块连接所述SAC解码模块，以获得超高清数字音频信号和音频PTS，当当前时间为音频PTS时，播放所述超高清数字音频信号；
所述视频播放模块连接所述显示缓存器，以播放字幕显示数据和超高清数字视频信号，字幕显示数据和超高清数字视频信号为组合显示模式。
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