CN1146159C - 数据多路复用器和数据多路复用方法 - Google Patents

数据多路复用器和数据多路复用方法 Download PDF

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Abstract

本发明示出了当一个TS分组被传输到具有传输速率Rt和泄漏速率Rx的传输流缓冲器21中时传输流缓冲器21的缓冲器占用率。传输流缓冲器21的缓冲器占用率增加期间的时间T1、减少期间的时间T2由(Rt-Rx)×T1＝Rx×T2和T1＝(188×8)/Rt表示。时间T是T＝T1+T2＝(188×8)/Rx。因此时间T等于的时间T’。因此，当在时间T’的周期内传输TS分组时，传输流缓冲器21将不上溢并且它至少一秒一次变为空，因此在T-STD模型的模拟中不要求传输流缓冲器21的模拟。

Description

数据多路复用器和数据多路复用方法
本发明涉及数据多路复用器、数据多路复用方法和记录介质，更具体地说，涉及能够降低在T-STD模型中虚拟数据缓冲器的数据占用率的模拟计算总量的数据多路复用器、数据多路复用方法和记录介质，以及涉及因此而易于产生满足ISO/IEC13818-1要求的多路复用的传输流。
当视频流和音频流通过MPEG(运动图象代码专家组/运动图象专家组)传输流方法被多路复用，该方法被广泛用于广播和AV传输流的传送，需要多路复用器在以188字节为单位的传输分组格式中多路复用流，以便用于分离和解码已多路复用的流的解码器能够在T-STD(传输流系统目标解码器)模型的基础上分离和解码每一流，T-STD模型是由MPEG系统标准(ISO/IEC13818-1)定义的虚拟解码器模型。
图1示出了T-STD模型。T-STD模型配置有三个缓冲器，即，由传输流缓冲器、多路复用缓冲器和基本流缓冲器构成的用于视频流的三级缓冲器；由传输流缓冲器和主缓冲器构成的用于音频流的二级缓冲器；以及用于系统控制的缓冲器。在T-STD模型中，缓冲器间的传输速率、每一缓冲器的大小等被精确地定义。而图1示出的仅是一个视频流缓冲器、一个音频流缓冲器、和一个系统控制缓冲器，图1中提供的视频流缓冲器和音频流缓冲器的数目和相应的基本流的信道数目一致。
根据多路复用后的数据流是否是视频数据、音频数据或系统控制数据(在每一分组中描述的数据的属性在PID(分组标识)中被描述，这将在以后参考图2描述)，将输入到T-STD的多路复用后的数据流立即发送到相应数据流的传输流缓冲器TB11至TBsys3中的一个，并且接着在相应的缓冲器中缓存。传输流缓冲器TB11至TBsys3的大小被定义为512字节。定义传输流缓冲器TB11至TBsys3必须不会上溢并且必须至少一秒一次被清空。
视频基本流从传输流缓冲器TB11中被提供给多路复用缓冲器MB14，以便在多路复用缓冲器MB14中被缓存。视频基本流因此被提供到基本流缓冲器EB15，以便在基本流缓冲器EB15中被缓存，并且接着由解码器D16解码。当形成的视频数据帧没有按所指示的顺序排列时，再排序缓冲器O17相互交换帧变为所指示的顺序，并输出这些帧。当形成的视频数据帧按所指示的顺序排列时，视频数据照原样输出。
音频基本流从传输流缓冲器TBn2中被提供给主缓冲器Bn8以便在主缓冲器Bn8中被缓存，并且接着由解码器Dn9解码和输出。系统数据从传输流缓冲器TBsys3中被提供给主缓冲器Bsys10以便在主缓冲器Bsys10中被缓存，并且接着由解码器Dsys11解码和输出。
视频基本流从传输流缓冲器TB11到多路复用缓冲器MB14的传输速率Rx1由下面的式(1)表示：
         Rx1＝1.2×Rmax[profile，level]        …(1)
其中Rmax[profile，level]是在ISO/IEC13818-1中定义的变量并且表示着根据每一视频基本流的外形(profile)和电平的传输速率的上限值。
在低电平和主电平时的多路复用缓冲器MB14的MBS1的大小由下面的式(2)表示，其中在高-1440电平和高电平时的多路复用缓冲器MB14的MBS1的大小由下面的式(3)表示：
MBS1＝BSmux+BSoh+VBVmax[profile，level]vbv_buffer_size    …(2)
              MBS1＝BSmux+BSoh                            …(3)
其中，BSoh是用于缓冲PES(分组的基本流，Packetized Elementary Stream)分组总开销的虚拟总开销缓冲器Soh(未在图中示出)的大小，并右下面的式(4)定义，而Bsmux是附加的多路复用缓冲器Smux(未在图中示出)的大小，并且由下面式(5)定义：
         BSoh＝(1/750)×Rmax[profile，level]              …(4)
         BSmux＝0.04×Rmax[profile，level]                …(5)
并且，VBVmax[profile，level]是在ISO/IEC13818-2中定义的变量并且表示虚拟VBV(视频缓冲校验器Video Buffering Verifier)缓冲器(未在图中示出)的大小的最大值，并包含用于顺序传输视频基本流的头的vbv_buffer_size。
在ISO/IEC11172-2位流中限制的变量下的多路复用缓冲器MBn的MBSn的大小由下面式(6)来表示。
         MBSn＝BSmux+BSoh+vbv_max+vbv_buffer_size         …(6)
式(6)中的BSoh和BSmux由下面式(7)和(8)表示。
            BSoh＝(1/750)×Rmax                           …(7)
              BSmux＝0.004×Rmax       …(8)
式(7)和(8)中的Rmax和式(6)中的vbv_max分别表示在ISO/IEC11172-2中定义的最大位速率和最大vbv_buffer_size。
包含在MBS1中的BSmux的大小被分配执行多路复用至缓冲操作。在分配给BSmux之后剩余的缓冲器大小被用于BSoh并且也被用于初始多路复用。
从多路复用缓冲器MB14到基本流缓冲器EB15传输视频基本流的方法包括泄漏(leak)方法和vbv_delay方法。
在泄漏方法中的传输速率Rbx1在低电平和主电平时由下面式(9)表示，以及在高-1440电平和高电平时由下面式(10)表示，而由ISO/IEC11172-2限制的变量位流的传输速率Rbx1由下面式(11)表示：
        Rbx1＝Rmax[profile，level]                    …(9)
        Rbx1＝Min{1.05×Res，Rmax[profile，level]}    …(10)
        Rbx1＝1.2Rmax                                 …(11)
其中Res是基本流的传输位速率，以及Rmax是由ISO/IEC11172-2限制的位流的最大位速率。
在使用泄漏方法从多路复用缓冲器MB14到基本流缓冲器EB15传输的数据中，当PES分组有效负荷在多路复用缓冲器MB14中出现并且基本流缓冲器EB15不满时，PES分组有效负荷以传输速率Rbx1被从多路复用缓冲器MB14传输到基本流缓冲器EB15。当基本流缓冲器EB15满时，数据不再从多路复用缓冲器MB14移动(remove)。当从多路复用缓冲器MB14传输数据字节到基本流缓冲器EB15时，在该数据字节紧前面的多路复用缓冲器MB14中的每个PES分组头被立即移动并丢弃。当PES分组有效负荷数据没有出现在多路复用缓冲器MB14中时，不从多路复用缓冲器MB14中移动数据。
另一方面，根据vbv_delay方法，在视频基本流中包括和编码的vbv_delay精确地定义了从多路复用缓冲器MB14传输编码的视频数据到基本流缓冲器EB15的时刻。当使用vbv_delay方法时，画面j的画面开始代码的最后字节在时间tdn(j)-vbv_delay(j)上被从多路复用缓冲器MB14传输到基本流缓冲器EB15，其中tdn(j)是解码画面j的时间，而vbv_delay(j)是在画面j的vbv_delay字段中指示的以秒计的延迟时间。
在连续的画面开始代码(包括第二开始代码的最后字节)的最后字节之间的数据字节以固定的传输速率Rbx(j)上被分段传输到基本流缓冲器EB15。为每一画面j定义了传输速率Rbx(j)。下面的式(12)给出了传输数据字节到基本流缓冲器EB15的传输速率Rbx(j)：
  Rbx(j)＝NB(j)/(vbv_delay(j)vbv_delay(j+1)+tdn(j+1)tdn(j))  …(12)
其中NB(j)是在画面j和j+1的画面开始代码的最后字节之间的数据字节的数目(包括第二开始代码的最后字节，不包括PES分组头字节)。
当使用泄漏方法传输数据时，多路复用缓冲器MB14必须不上溢，而且必须在至少每秒被清空一次。
当使用vbv_delay方法传输数据时，多路复用缓冲器MB14必须不上溢或下溢，而且基本流缓冲器EB15必须不上溢。
下面，将描述音频数据和系统数据的传输。从传输流缓冲器TBn2到主缓冲器Bn8的音频数据流的传输速率Rxa由下面的式(13)表示，而从传输流缓冲器TBsys3到主缓冲器Bsys10的系统数据的传输速率Rxsys由下面的式(14)表示：
             Rxa＝2×106(bps)         …(13)
             Rxsys＝1×106(bps)       …(14)
用于缓冲音频数据的主缓冲器Bn8的缓冲大小BSn由下面的式(15)表示：
             BSn＝BSmux+BSdec+BSoh＝3584(字节)      …(15)
其中BSdec是虚拟访问单元解码缓冲器(未在图中示出)的大小，以及BSoh是虚拟PES分组总开销缓冲器(未在图中示出)的大小。这些是由下面式(16)限制的：
             BSdec+BSoh≤2848(字节)       …(16)
用于缓冲系统数据的主缓冲器Bsys10的缓冲大小BSsys由下面式(17)表示：
             BSsys＝1536(字节)            …(17)
在时间tdn(j)上，立即移动已经出现在基本流缓冲器EB15或主缓冲器Bn8中的在此缓冲的所有访问单元中最长的访问单元An(j)(相应于画面的视频访问单元和相应于音频帧的音频访问单元)和在时间tdn(j)上访问单元An(j)前的每一填充字节(填充字节将在以后参考图2来描述)。时间tdn(j)在DTS(解码时间标记)或PTS(呈现时间标记)中定义。
在系统数据的情况下，当尽管数据的单个字节被缓冲在主缓冲器Bsys10中时，在主缓冲器Bsys10中的数据在所有时间上以式(18)所示的传输速率Rbsys被移动。
        Rbsys＝max(80000，transport_rate(i)×8/500)  …(18)
为了以188字节的固定长度传输分组进行传输，将PES(分组化的基本流)分组进行划分，以便由PES分组供给的解码器可以通过使用上面描述的T-STD模型分离和解码所输入的多路复用后的数据。图2示出了TS分组的结构。
TS分组包括4字节描述用于识别分组数据的内容的信息的头；和描述视频、音频和其他数据的有效负荷。头的结构将在下面描述。
同步字节是8位的同步信号，用作解码器检测TS分组的头的数据。传输错误指示符是指示在分组中出现或未出现位错误的1位标志。有效负荷单元开始指示符是指示TS分组的有效负荷是否包含PES分组的头部分的1位标志。
传输优先权指示在具有相同PID(分组标识)的多个TS分组中的优先权。具体地，在具有相同PID的分组中，在传输优先权中描述的具有“1”的TS分组比在传输优先权中描述的具有“0”的TS分组具有优先权。
PID是指示在有效负荷中描述的数据的属性的13位的流识别信息。例如，在PID中的0x0000指示的是，在有效负荷中描述的信息是程序关系表。程序关系表描述了描述程序映射表的TS分组的PID，在其中描述了程序的标识号、描述单个视频、音频和其他流等的TS分组的PID表。
传输混合(scrambling)控制描述有关混合的信息，即，没有混合的，偶键或奇键的任一个的信息。适应字段控制指示适应字段和TS分组的有效负荷的出现或不出现。连续性计数器是用于检测具有相同PID的TS分组的部分是否被在途中丢弃的4-位计数信息。
适应字段描述在单个信息上的附加信息，并且用于固定长度TS的分组的填充字节(无效数据字节)被添加到适应字段。为了将PES分组划分成固定长度的TS分组，填充字节需要按要求被添加，并且适应表的长度根据填充字节而不同。
适应字段长度是指示适应字段的长度的8位信息。不连续性指示符指示在具有相同PID的分组和下一个分组之间是否存在连续性，或系统块是否被复位。随机访问指示符指示随机访问入口点，即，视频数据的序列头或音频数据的帧的开始点。基本流优先权指示符指示该TS分组是否是具有相同PID的TS分组中的最重要的部分(例如在视频数据中的内部编码的接头)。
五-标志数据包括5个标志：PCR标志指示适应字段是否包括PCR(程序时钟参考，Program Clock Reference)(当PCR标志是1时，PCR是出现的)；OPCR标志指示着适应字段是否包括OPCR(原始程序时钟参考，OriginalProgram Clock Reference)(OPCR标志是1时指示OPCR出现)；接头点标志指示着适应字段是否包括接头倒计数区(接头点标志是1时指示接头倒计数区出现)；传输专用数据标志指示着适应字段是否包括专用数据字节(传输专用数据标志是1时指示专用数据字节出现)；以及适应字段扩展标志指示着适应字段的扩展区域的出现或不出现(适应字段扩展标志为1时指示扩展字段的出现)。
可选表描述在上述五个标志中定义的信息。PCR和OPCR每一个都包括两部分，即，基本部分和扩展部分，并且用作校正或设置STC(系统时间时钟，Sytem Time Clock)的信息，对于解码器获得的值，STC用作解码器中的时间参考。接头倒计数指示具有相同PID的TS分组的数目，该TS分组保持到接头点(点指示着数据中可以被划分(splice)或编辑的断点)。这使得能在压缩的流电平上改变数据(例如，在节目和广告之间的改变)。传输专用数据长度指示连续的传输专用数据的长度。传输专用数据不在ISO/IEC标准中定义。适应字段扩展长度指示在这个区域上连续的扩展字段的长度。
三-标志数据包括三个标志：Itw标志指示着扩展字段是否包括Itw(合法时间窗口，Legal time window)偏移区；分段速率标志指示着扩展字段是否包括分段速率；以及无缝接头标志指示着扩展字段是否包括接头类型和DTS_next_au(解码时间标记下一个访问单元)。
扩展字段描述在三个标志中定义的信息。Itw_valid标志是指示Itw_offset值是否在下面被描述成有效的1-位标志。当Itw_valid的值是1时，Itw_offset的值被确定，并且指示着偏移值的倒数数目。分段速率为当分段标志是1时确定的值，并且是具有相同PID的TS分组和该TS分组后续的分组的虚拟位速率。接头类型是指示着接头速率和接头解码延迟值的最大值的4-位数据。DTS_next_au的值指示着在接头点之后的第一访问单元的解码时间。
为了和上述的ISO/IEC13818-1的要求一致，常规的多路复用器模拟在T-STD模型中的每一缓冲器的数据占用率，并接着产生多路复用的流使得缓冲器将不上溢(或下溢)。但是，因为T-STD模型具有许多如参考图1描述的已确定的项目并且缓冲器以多级形式提供，所以对于T-STD模型不容易实施模拟。
本发明是针对上述问题提出的。根据本发明，多路复用周期是从T-STD模型中的缓冲器之间的数据传输速率得出的，并且接着通过使用该周期数据被多路复用，使得在对T-STD模型多路复用数据的模拟中，T-STD模型可以被看作是仅需对一个缓冲器的考虑的模型或不要求对缓冲器的任何考虑的模型。因此，本发明的目的就是降低用于多路复用操作中的所必须的计算总量，并且易于产生符合ISO/IEC13818-1要求的多路复用的传输流。
根据本发明，提供一种数据多路复用器，包括：用于从位流中提取多路复用处理所必须的信息的装置；第一计算装置，用于根据提取装置提取的信息，计算时分多路复用周期使得分离器可以分离由特定方法所多路复用的数据；以及多路复用装置，根据第一计算装置计算的结果，用于执行位流的时分多路复用。
数据多路复用器还可以包括第二计算装置，用于计算分离器的虚拟数据缓冲器的数据占用率；并且多路复用装置可以根据由第二计算装置计算的虚拟数据缓冲器的数据占用率确定多路复用的位流的顺序。
根据本发明，提供一种数据多路复用方法，包括：提取步骤，用于从位流中提取多路复用处理所必须的信息；计算步骤，用于根据在提取步骤中提取的信息，计算时分多路复用周期使得分离器可以分离由特定方法所多路复用的数据；以及多路复用步骤，根据在计算步骤中计算的结果，用于执行位流的时分多路复用。
根据本发明，提供一种记录在记录介质上的程序，包括：提取步骤，用于从位流中提取多路复用处理所必须的信息；计算步骤，根据在提取步骤中处理所提取的信息，用于计算时分多路复用周期使得分离器可以分离由特定方法所多路复用的数据；以及多路复用步骤，根据在计算步骤中处理所计算的结果，用于执行位流的时分多路复用。
根据本发明的数据多路复用器、数据多路复用方法和记录在记录介质上的程序，从位流中提取多路复用处理所必须的信息；接着根据所提取的信息，计算时分多路复用周期使得分离器可以分离由特定方法所多路复用的数据；以及根据所计算的结果，执行位流的时分多路复用。
图1是解释T-STD模型的示意图；
图2是解释TS分组的示意图；
图3A、3B和3C是解释在传输速率、泄漏速率和传输流缓冲器的缓冲占用率之间的关系的示意图；
图4是解释在泄漏方法下简化的T-STD模型的示意图；
图5是解释在vbv_delay方法方法下简化的T-STD模型的示意图；
图6为表示根据本发明的第一实施例的多路复用器的配置的方框图；
图7是解释在泄漏方法中多路复用处理的流程图；
图8是解释在vbv_delay方法中多路复用处理的流程图；
图9是解释确定输出顺序的处理的流程图；
图10为表示根据本发明的第二实施例的多路复用器的配置方框图；和
图11为表示根据本发明的第三实施例的多路复用器的配置方框图。
以下，参照附图来说明本发明的实施例。
如图3A所示，Rt是在数据被输入到传输流缓冲器21时的传输速率(传输流缓冲器21相应于图2所示的传输流缓冲器TB11或传输流缓冲器TBsys3中的一个)，以及Rx是在数据被从传输流缓冲器21中发送时的泄漏速率。
图3B示出了当一个TS分组被传输到空的传输流缓冲器21时传输流缓冲器21的缓冲器占用率。在传输流缓冲器21的数据总量增加期间的时间T1、在传输流缓冲器21的数据总量减少期间的时间T2传输速率Rt和泄漏速率Rx之间保持由式(19)和(20)表示的下列关系。
             (Rt-Rx)×T1＝Rx×T2         …(19)
             TI＝(188×8)/Rt             …(20)
从式(19)和(20)中，从数据输入到传输流缓冲器21开始到所有数据的泄漏完成为止的时间T由下面的式(21)表示。
             T＝TI+T2＝(188×8)/Rx       …(21)
从式(21)知道时间T不依赖于传输速率Rt，并和泄漏速率Rx成反比关系。
这意味着传输一个TS分组到空的传输流缓冲器21所需的时间T可以认为等于以泄漏速率Rx泄漏188字节数据所需的时间T’，如图3C所示。从而以时间T’为周期传输TS分组防止了上溢，并且保证传输流缓冲器21一秒至少清空一次。因此，在T-STD模型的模拟中，传输流缓冲器21的模拟是不需要的并且因此可以假设传输流缓冲器21不存在。
下面给出对每一个流的考虑。首先，从传输流缓冲器TBn2到主缓冲器Bn8的音频基本流的泄漏速率Rxa确定为2×106，由式(13)表示。于是，通过将Rxa＝2×106代入到式(21)中，音频基本流数据的多路复用周期Ca由下面的式(22)表示，：
            Ca＝188×8/(2×106)＝752(μs)      …(22)
当从传输流缓冲器TBsys3到主缓冲器Bsys10的系统数据的泄漏速率Rxsys确定为1×106，由式(14)表示，来自主缓冲器Bsys10的泄漏速率Rbsys被确定，如式(18)所示，因此Rxsys＜Rbsys。这指示根据Rbsys获得的周期Csys多路复用的TS分组使在T-STD模型的模拟假设中传输流缓冲器Tbsys3不存在成为可能，并且因为到主缓冲器Bsys10的输入的最大速率一定是Rxsys，所以假设主缓冲器Bsys不存在。通过将式(18)代入到式(21)中，系统数据多路复用的周期Csys由下面式(23)表示，。
      Csys＝188×8/max{80000，transport_rate(i)×8/500}    …(23)
从多路复用缓冲器MB14泄漏视频基本流有两种方法，因此将给出两种情况的每一种情况的考虑事项。
在泄漏方法的情况中，从多路复用缓冲器MB14到基本流缓冲器EB15的传输速率是由式(9)至(11)确定的。因此，根据由下面的式(24)表示的周期Cv多路复用的TS分组保证输入到基本流缓冲器EB15的最大速率是Rbx1。因此可能将多路复用缓冲器MB14和基本流缓冲器EB15作为一单个缓冲器对待。
             Cv＝(188×8)/(Rbx1+Roh)       …(24)
在这个式中，Roh表示当PES总开销被去除时的传输速率。因为Roh不包括(absorb)在多路复用缓冲器MB14中(PES总开销被去除不需要被传输到基本流缓冲器EB15)，所以保证多路复用缓冲器MB14是至少一秒被清空一次。
因此，当使用泄漏方法传输视频基本流时T-STD模型被简化，如图4所示。图4在示出一个视频解码器缓冲器DBv31和一个音频解码器缓冲器DBa32的同时，在图4中提供的视频解码器缓冲器DBv31和音频解码器缓冲器DBa32的数目和相应的基本流的信道的数目一致。
视频解码器缓冲器DBv31和音频解码器缓冲器DBa32的缓冲器大小DBSv和DBSa由下面的式(25)和(26)分别示出。
           DBSv＝MBS1+EBS1-BSoh       …(25)
           DBSa＝3584                 …(26)
另一方面，在vbv_delay方法的情况中，从多路复用缓冲器MB14到基本流缓冲器EB15的传输速率要求符合ISO/IEC13818-2所定义的VBV模型，并且由式(12)给出传输速率Rbx(j)。因此，多路复用TS分组可以在下面的式(27)中表示的可变周期Cv(j)中被执行：
             Cv(j)＝(188×8)/(Rbx(j)+Roh)      …(27)
其中Roh是在传输PES总开销中的传输速率。
根据周期Cv(j)多路复用的TS分组意味着传输到基本流缓冲器EB15的数据符合VBV模型。因此，保证在基本流缓冲器EB15中不发生上溢或下溢，并且因此在T-STD模型的模拟中不需要考虑基本流缓冲器EB15。而且，正如在泄漏方法中，因为Roh不包含(absorb)在多路复用缓冲器MB14中，所以也不需要考虑多路复用缓冲器MB14。
图5示出了当视频基本流使用vbv_delay方法被传输时简化的T-STD模型。从图5中知道vbv_delay方法仅要求对音频基本流的音频解码器缓冲器DBan41的模拟。在图5仅示出了一个音频解码器缓冲器DBan41，而图5中提供的音频解码器缓冲器DBan41的数目和音频基本流的信道的数目一致。
图6示出了实施本发明的第一实施例的数据多路复用器的配置的方框图。视频数据编码器54压缩并编码从终端51输入的视频输入信号以产生和输出视频基本流。音频数据编码器55压缩并编码从终端52输入的音频输入信号以产生和输出音频基本流。系统数据编码器56压缩并编码从终端53输入的系统数据以输出结果数据。虽然图6示出了一个视频数据编码器54、一个音频数据编码器55、和一个系统数据编码器56，但是提供多个视频数据编码器54和音频数据编码器55使得视频数据编码器54和音频数据编码器55的数目和相应的数据的信道的数目一致。
从视频数据编码器54、音频数据编码器55和系统数据编码器56输出的数据被提供到访问单元信息检测器57和位流多路复用器58。访问单元信息检测器57从所提供的数据中提取多路复用调度所必须的诸如画面编码类型、访问单元长度和解码时间之类的访问单元信息，并且接着将访问单元信息提供到多路复用调度器59。
多路复用调度器59通过使用从访问单元信息检测器57提供的访问单元信息产生用于多路复用的调度信息，并接着将调度信息输出到位流多路复用器58中。根据所输入的调度信息，位流多路复用器58将提供的基本流转换成多路复用流，并且接着输出多路复用后的流到输出终端60。但是，即使在接收多路复用调度信息输入时，根据从位流多路复用器58输出的数据的处理状态，位流多路复用器58可能不能直接输出多路复用后的流。在这种情况中，位流多路复用器58在内部缓冲器(未在图中示出)中缓冲基本流，并且还输出多路复用的状态到多路复用调度器59。
位流多路复用器58还将T-STD模型的模拟结果(剩余缓冲器空间的总量的计算)作为多路复用状态输出到多路复用调度器59，这将在以后参考图7和8来描述。多路复用调度器59根据输入的多路复用状态产生调度信息，并且接着将调度信息输出到位流多路复用器58。
驱动器69连接到多路复用调度器59，并发送和接收数据到/从如所需插入于此的磁盘71、光盘72和磁光盘73、以及半导体存储器74。
输出终端60连接到错误校正编码器61和错误校正编码器65。错误校正编码器61和错误校正编码器65将错误校正代码加到从输出终端60输出的所多路复用的流中。错误校正编码器61提供具有添加了错误校正代码的多路复用的流到调制器62。调制器62将所提供的多路复用后的流进行特殊的调制处理，例如8-14调制或8-16调制，并将结果输出到记录头63以便将调制的多路复用后的流记录在记录介质64上。对于记录介质64，能够使用诸如光盘、硬盘或可移动盘之类的磁盘介质、诸如磁带的带类介质、诸如IC卡和各种内存设备之类的半导体记录介质。进一步，对于光盘，可以是使用诸如其中记录是通过物理形成凹坑进行的光盘和磁光盘、相变类型光盘、有机染料类型光盘、其中记录是通过紫外激光产生的光盘、和具有多层记录层的光盘的各种盘。
错误校正编码器65输出具有添加错误校正信号的多路复用后的流到外部接口66。外部接口66通过输出终端67输出所输入的多路复用后的流到诸如局域网和电话线路之类的传输介质68。传输介质68的例子不仅包括以平常电缆形式的有线传输路径，还包括使用无线电波或光的无线传输路径。
参考图7中的流程图，下面将描述在泄漏方法中的数据多路复用的处理。
在步骤S1中，根据从访问单元信息检测器57提供的访问单元信息，多路复用调度器59初始化多路复用处理所要求的诸如缓冲器占用率和时间信息之类多路复用信息。
在步骤S2，多路复用调度器59使用前述的式(23)计算系统数据的多路复用周期Csys，在步骤S3使用前述的式(22)计算音频基本流的多路复用周期Ca，并且在步骤S4使用前述的式(24)计算视频基本流的多路复用周期Cv。
在步骤S5，多路复用调度器59确定是否是系统数据输出的合适时刻，即，在系统数据是将在第二时间或更迟一点(second time or later)被输出的情况时，因为前一系统数据的输出，确定在步骤S2所计算的多路复用周期Csys是否已经过去了。当系统数据是在第一时间(for a first time)将被输出，则多路复用调度器59无条件地确定是系统数据输出的合适时刻。当在步骤S5多路复用调度器59确定不是系统数据输出的合适时刻时，处理进行到步骤S7。
当在步骤S5多路复用调度器59确定是系统数据输出的合适时刻时，多路复用调度器59产生多路复用系统数据的调度信息，并且接着在步骤S6输出调度信息到位流多路复用器58。位流多路复用器58多路复用所输入的系统数据并且接着将结果输出到输出终端60。处理进行到步骤S7。
在步骤S7中，多路复用调度器59确定是否是音频流的输出的合适时刻，即，在音频流是将在第二时间或更迟一点被输出的情况时，因为前一音频流的输出，确定在步骤S3所计算的多路复用周期Ca是否已经过去了。当音频流是在第一时间将被输出，则多路复用调度器59无条件地确定是音频流输出的合适时刻。当在步骤S7多路复用调度器59确定不是音频流输出的合适时刻时，处理进行到步骤S10。
当在步骤S7多路复用调度器59确定是音频流输出的合适时刻时，在步骤S8多路复用调度器59确定参考图4描述的音频解码器缓冲器DBa32是否具有足够的空间接收传输流。更具体地，当音频流是在第一时间将被输出时，音频解码器缓冲器DBa32是空，并且因此多路复用调度器59确定音频解码器DBa32具有足够的空间接收传输流。当音频流是在第二时间或更迟一点将被输出时，多路复用调度器59根据在步骤S13计算的结果(将在以后描述)，确定音频解码器DBa32是否具有多余的空间足够接收传输流。当多路复用调度器59在步骤S8确定音频解码器DBa32没有多余的空间足够接收传输流时，处理进行到步骤S10。
当多路复用调度器59在步骤S8确定音频解码器DBa32具有多余的空间足够接收传输流时，多路复用调度器59产生多路复用音频基本流的调度信息，并且接着在步骤S9将调度信息输出位流多路复用器58。位流多路复用器58将所输入的音频基本流多路复用并且接着将结果输出到输出终端60。处理进行到步骤S10。
在步骤S10，多路复用调度器59确定是否是视频流输出的合适时刻，即，在视频流是将在第二时间或更迟一点被输出的情况时，因为视频流是最后被输出的，确定在步骤S4所计算的多路复用周期Cv是否已经过去了。当视频流是在第一时间将被输出，则多路复用调度器59无条件地确定是视频流输出的合适时刻。当在步骤S10多路复用调度器59确定不是视频流输出的合适时刻时，处理进行到步骤S13。
当在步骤S10多路复用调度器59确定是音频流输出的合适时刻时，多路复用调度器59在步骤S11确定参考图4描述的视频解码器缓冲器DBv31是否具有足够的空间接收传输流。更具体地，当视频流是在第一时间将被输出时，视频解码器缓冲器DBv31是空，并且因此多路复用调度器59确定视频解码器DBv31具有多余的空间足够接收传输流。当视频流是在第二时间或更迟一点将被输出时，多路复用调度器59根据在步骤S14计算的结果(将在以后描述)，确定视频解码器DBv31是否具有多余的空间足够接收传输流。当多路复用调度器59在步骤S11确定视频解码器DBv31没有多余的空间足够接收传输流时，处理进行到步骤S13。
当在步骤S11多路复用调度器59确定视频解码器DBv31具有多余的空间足够接收传输流时，多路复用调度器59产生多路复用视频基本流的调度信息，并且接着在步骤S12将调度信息输出位流多路复用器58。位流多路复用器58将所输入的视频基本流多路复用并且接着将结果输出到输出终端60。处理进行到步骤S13。
在步骤S13，位流多路复用器58根据在步骤S9所多路复用的和输出的音频流的数据尺寸计算在音频解码器缓冲器DBa32中的剩余可用空间的总量，并将计算结果输出到多路复用调度器59。
在步骤S14，位流多路复用器58根据在步骤S12所多路复用的和输出的视频流的数据尺寸计算在视频解码器缓冲器DBv31中的剩余可用空间的总量，并将计算结果输出到多路复用调度器59。
在步骤S15，多路复用调度器59根据访问单元信息检测器57提供的访问单元信息确定数据多路复用是否已经结束。当在步骤S15多路复用调度器59确定数据多路复用没有结束时，处理返回到步骤S5重复自步骤S5向下的处理步骤。当在步骤S15多路复用调度器59确定数据多路复用已经结束时，处理结束。
参考图8中的流程图，下面将描述在vbv_delay方法中的数据多路复用的处理。
在步骤S21至S23中，执行和图7中的S1至S3中的步骤相同的处理。在步骤S24中，多路复用调度器59使用前述的式(27)计算视频基本流的多路复用周期Cv(j)。
在步骤S25至S29中，执行和图7中的S5至S9中的步骤相同的处理。
在步骤S30中，多路复用调度器59确定是否是视频流输出的合适时刻，即，在视频流是将在第二时间或更迟一点被输出的情况时，因为视频流是最后被输出的，确定在步骤S24所计算的多路复用周期Cv(j)是否已经过去了。当视频流是在第一时间将被输出，则多路复用调度器59无条件地确定是视频流输出的合适时刻。当在步骤S30多路复用调度器59确定不是视频流输出的合适时刻时，处理进行到步骤S32。
当在步骤S30多路复用调度器59确定是视频流输出的合适时刻时，在步骤S31执行和图7中的S12中的步骤相同的处理。接着，在步骤S32执行和图7中的S13中的步骤相同的处理。
在步骤S33中，多路复用调度器59根据访问单元信息检测器57提供的访问单元信息确定数据多路复用是否已经结束。当在步骤S33多路复用调度器59确定数据多路复用没有结束时，处理返回到步骤S24重复自步骤S24向下的处理步骤。当在步骤S33多路复用调度器59确定数据多路复用已经结束时，处理结束。
因此，从参考图8描述的vbv_delay方法中的多路复用处理和从参考图7描述的泄漏方法中的多路复用处理相比较知道：因为视频流的多路复用周期Cv(j)是可变周期，所以当在步骤S33多路复用调度器59确定数据多路复用没有完成时，在vbv_delay方法中的多路复用在多路复用下一个视频流之前处理在步骤S24中需要为下一个视频流再计算多路复用周期Cv(j)。并且，因为视频流符合VBV要求是事先知道的，所以在vbv_delay方法中的多路复用处理避免了相应于图7中的步骤S11至S14的处理的视频流解码器缓冲器的处理的需要。
注意，参考图7和8的流程图描述的多路复用处理方法确定了以固定顺序输出系统数据、音频数据和视频数据的时刻，为了获得多路复用的较高的效率，具有最低占用率的缓冲器的基本流可以在多路复用调度器59确定T-STD模型中的每一缓冲器的占用率之后被首先进行多路复用。
参考图9中的流程图，在两信道视频基本流和两信道音频基本流的情况下(即，在参考图4所描述的两视频解码器缓冲器DBv31和两音频解码器缓冲器DBa32的情况下)，将描述泄漏方法中用于确定基本流的输出顺序的处理。为了区分解码器缓冲器，将参考作为1-ch视频解码器缓冲器DBv的视频解码器缓冲器DBv1、作为2-ch视频解码器缓冲器DBv的视频解码器缓冲器DBv2、作为1-ch音频解码器缓冲器DVa的音频解码器缓冲器DBa1、作为2-ch音频解码器缓冲器DVa的音频解码器缓冲器DBa2，给出描述。
多路复用调度器59在步骤S41计算视频解码器DBv1的缓冲器占用率，并在步骤S42计算视频解码器缓冲器DBv2的缓冲器占用率。
多路复用调度器59在步骤S43计算音频解码器DVa1的缓冲器占用率，并在步骤S44计算音频解码器缓冲器DVa2的缓冲器占用率。
在步骤S45，根据在步骤S41至S44计算的解码器缓冲器的占用率，多路复用调度器59产生用于输出相应于按占用率增加为顺序的解码器缓冲器的基本流的调度信息，并将调度信息输出到位流多路复用器58。位流多路复用器58根据所输入的调度信息输出按缓冲器占用率增加为顺序的基本流，于是处理结束。
上述泄漏方法的例子具有2-ch视频基本流和2-ch音频基本流；但是，即使当视频基本流和音频基本流的信道的数目不同时以及当vbv_delay方法用于数据传输时，仍可能使用相似的方法通过计算每一解码器缓冲器的占用率和以缓冲器占用率增加的顺序输出数据流来执行有效的多路复用。
图10示出了根据本发明的第二实施例的多路复用器的配置的方框图。图10的多路复用器中的相应于图6的那些部分被标以相同的参考数字，并且省略不必要的描述(和下面实施例相同)。图10的多路复用器基本上和图6的配置相同，不同的是：图10的多路复用器没有访问单元信息检测器57、并且以具有提取访问单元信息功能的视频数据编码器81、音频数据编码器82和系统数据编码器83代替视频数据编码器54、音频数据编码器55和系统数据编码器56。
当视频数据、音频数据和系统数据被编码时获得多路复用调度所必须的诸如将由图6的访问单元信息检测器57检测的画面编码类型、访问单元长度和解码时间之类的访问单元信息。因此，视频数据编码器81、音频数据编码器82和系统数据编码器83提取访问单元信息，并将访问单元信息输出到多路复用调度器59。
图11示出了根据本发明的第三实施例的多路复用器的配置的方框图。图11的多路复用器基本上和图10的配置相同，不同的是：图11的多路复用器以位流多路复用调度器/多路复用器91代替多路复用调度器59和位流多路复用器58，并且驱动器69连接到位流多路复用调度器/多路复用器91。
位流多路复用调度器/多路复用器91使用视频数据编码器81、音频数据编码器82和系统数据编码器83提供的访问单元信息执行多路复用调度，接着根据多路复用调度，多路复用视频数据编码器81、音频数据编码器82和系统数据编码器83提供的各种数据，并将结果输出到输出终端60。
上述的一系列处理步骤可以由软件执行。软件是从记录介质安装到例如形成软件的程序被合并到专用硬件的计算机中，或通过在其上安装各种程序能够执行各种功能的通用个人计算机。
记录介质的例子包括可从计算机分离的、分配给用户以提供程序的程序记录插件(package)介质，例如图6、10、11中所示的磁盘71(包括软盘)、光盘72(包括CD-ROM(只读光盘存储器)和DVD(数字通用盘))、磁光盘73(包括MD(小型-盘))、和半导体存储器74。
注意，在本说明书中，描述记录在记录介质上的程序的步骤不仅包括在以所述顺序的时间系列中执行的处理，还包括不是必须在时间系列内的以并行地或单独地执行的处理。
根据本发明的数据多路复用器、数据多路复用方法和记录在记录介质上的程序从位流中提取多路复用处理所必须的信息，接着计算时分多路复用周期使得分离器通过给定方法根据所提取的信息能够分离多路复用后的数据，并且根据计算的结果执行位流的时分多路复用。因此，能够降低T-STD模型中虚拟数据缓冲器的数据占用率的模拟的计算总量，并且因此能容易地产生符合ISO/IEC13818-1要求的多路复用后的传输流。

Claims (3)

1、一种用于执行位流的时分多路复用的数据多路复用器，包括：
提取装置，用于从所述位流中提取多路复用处理所必须的信息；
第一计算装置，用于根据由所述提取装置提取的信息计算时分多路复用周期，使得分离器可分离由特定方法所多路复用的数据；以及
多路复用装置，用于根据该第一计算装置计算的结果，对位流执行时分多路复用。
2、如权利要求1所述的数据多路复用器，还包括第二计算装置，用于计算所述分离器的虚拟数据缓冲器的数据占用率，
其中，所述多路复用装置根据由该第二计算装置计算的虚拟数据缓冲器的数据占用率来确定所述位流的多路复用的顺序。
3、一种用于执行位流的时分多路复用的数据多路复用器的数据多路复用方法，包括：
提取步骤，用于从所述位流中提取多路复用处理所必须的信息；
计算步骤，用于根据在所述提取步骤中提取的信息，计算时分多路复用周期，使得分离器可分离由特定方法所多路复用的数据；以及
多路复用步骤，用于根据在所述计算步骤中计算的结果，执行所述位流的时分多路复用。
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