CN1158857C - 用于dvd播放机的数字基带接口 - Google Patents

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Abstract

用于对通过数字总线而互连的象数字视频盘播放机以及数字电视这样的数字设备的互用性进行管理。这种互用性是以用于物理以及链层的IEEE 1394总线为基础的，并利用AV/C或CAL作为控制语言。本发明用于通过互连的串行总线的异步信道而传输已被转换为一种位映射屏幕显示(OSD)格式的一个DVD子图象。

Description

用于DVD播放机的数字基带接口
                      发明背景
本发明有关用于管理通过数字总线而互连的象数字视频盘播放机和数字电视这样的数字设备的互用性的方法。尤其是，本发明涉及用数字电视处理数字视频盘(DVD)子图象的一种系统。
                      背景技术
在其它设备中，使用具有其上存储了数字压缩视频以及音频信息的存储媒体的视频信号处理系统包括：适用于处理依据数字视频盘(DVD)清单而存储的信息的一个数字视频盘播放机。依据可行的视频和音频数据压缩标准，在DVD格式盘上的信息被记录为离散的数据包，其中指定的数据包载有与各种数据流相关的数据，例如可以是备选的视频角度、音频信迹、子图象流以及引导信息。可以对读取DVD格式的盘的视频盘播放机进行控制，以便显示某个数据包并跳过其它数据包。可以对单独一张盘进行编辑，以便允许依据等级内容等而播放多种摄像角度、故事结局、场景。由于为用户提供了从盘上的几个不同视频中选取一个视频的功能，因此，DVD子图象被用作用于上述这些特征的图形用户接口(GUI)。使用这一功能，DVD系统可以被用来防止对特定盘上的信息的未经授权的访问，同时，能依据用户命令而无缝隙地提供一个视频标题的多种变化。时下的DVD播放机将经解码的子图象信息与经解码的视频进行混合，成为用于传输给电视的一个单独的模拟视频信息。
象DVD播放机这样的一种设备可以与诸如是显示设备、视频/音频记录设备、音频装置这样的其它设备相连，并通过数据总线与这些其它设备进行通信。这类通信是依据总线协议而进行的。典型的总线协议包括消费者电子总线(CEBus)以及IEEE 1394高性能串行总线。总线协议一般既用于传输控制信息也用于传输数据。例如，CEBus控制信息是在“控制信道”上传送的，这种“控制信道”具有由电子工业协会(EIA)规格IS-60所定义的一种协议。在IEEE 1394串行总线上，通常都是使用串行总线的异步服务来传送控制信息。可以利用象通用应用程序语言(CAL)或AV/C这样的一种编程语言来定义用于特殊应用的控制信息。
                      发明概述
本发明部分是基于本发明人对以下所提到的与处理数字电视中的DVD子图象以及引导信息相关的问题的认识而作出的。现在，数字视频盘(DVD)播放机处理依据数字视频盘(DVD)规格而存储的数字压缩视频以及音频信息。这种处理包括从压缩数字流到标准信号(例如NTSC或PAL信号)的转换。DVD播放机的一个遥控设备或前面板用于产生一个“准交互式”的程序。即，响应用户的命令，产生了一个DVD子图象，并在数字流转换为NTSC信号之前，将该DVD子图象与经解码的节目流进行组合。这种DVD子图象可以被看作是定义了可用的用户初始化操作的一种菜单。在程序之内的引导是通过响应选择这些操作中的一种操作而实现的。引导信息可以被看作是一种逻辑，该逻辑是响应DVD子图象中所定义的从若干可行操作中选择出的一种操作而执行的。
可以在诸如是数字电视(DTV)或数字机顶盒这样的数字装置中执行视频解码，但是，在传送到这种数字装置之前，很难将子图象数据与DVD播放机中的视频进行混合，并且这种混合非常昂贵。虽然本发明也适用于机顶盒，但为简化以及方便理解，本发明的剩余讨论将仅包括对数字电视的利用。目前，DTV还不支持用于DVD子图象的游程长度编码格式。数字电视接收机的出现消除了需将数字视频盘播放机中的数字流转换为一个NTSC信号的负担，因而产生了通过在数字电视内处理数字流，从而利用数字信号的独特的能力。但是，在数字电视内的解码DVD子图象以及解释DVD引导信息的额外需要大大增加了数字电视的成本以及复杂性。本发明同样是部分基于提供解决所述问题的一种装置和方法而作出的。
本发明用于在数字电视内接收代表DVD子图象的位图数字数据，并将该位图数字数据与所接收到的来自DVD盘的经解码的内容流组合在一起。特别是，本发明提供了一种用于操作通过数字总线与数字电视装置互连的一个数字视频盘播放机的方法，所述数字电视装置执行以下步骤：(a)接收来自数字视频盘播放机的代表程序化事件的一个节目内容流，所述节目内容流包括压缩格式的数据；(b)对所述数字电视装置内的所述节目内容流进行解码，其特征在于：(c)接收来自所述数字视频盘播放机的表示与所述节目内容流相关的子图象的位图数据，所述位图数据适于显示；以及(d)在所述数字电视装置内，将所接收的来自所述数字视频盘播放机的所述位图数据与所述经解码的节目内容流进行组合，以产生代表适于显示的一个组合图象的一个信号。
根据第二方面，提供一种数字电视，包括：(a)用于经数字总线接收来自一个数字视频盘装置的代表程序化事件的一个节目内容流的装置，所述节目内容流包括压缩格式的数据；(b)用于对所述数字电视内的所述压缩数字数据流进行解码，以产生视频信号的装置；其特征在于：(c)用于经所述数字总线接收来自所述数字视频盘装置的代表与所述节目内容流相关的子图象的位图数据的装置；以及(d)在所述数字电视内，用于将自所述数字视频盘装置接收到的所述位图数据与所述视频信号进行组合，以便产生一个代表适于显示的组合图形的信号的装置，该装置连接到所述接收装置及所述解码装置。
根据第三方面，提供一种用于操作一个数字视频盘播放机的方法，所述数字视频盘播放机通过数字总线与数字电视互连，所述数字视频盘播放机执行以下步骤：(a)接收来自与其相连的一个数字视频盘播放机的一个MPEG-PS数字流；其特征在于：(b)将所述数字流从MPEG-PS格式转换为代表程序化事件的一个节目内容流，所述节目内容流包括压缩格式的数据；(c)处理与所述MPEG-PS数字流相关的子图象流，以产生表示和所述节目内容流相关的子图象的位映射数据；以及(d)通过所述数字总线的一个同步信道，向所述数字电视传送所述MPEG-TS数字流，并且通过所述数字总线的一个异步信道，向所述数字电视传送所述位映射数字数据，由此所述数字电视将所述MPEG-TS数字流和从所述数字视频盘播放机接收到的所述位图数据进行组合，以产生代表适于显示的一个组合图象的一个信号。
本发明的另一个方面是用于接收后续的可显示的数字信号，这种数字信号表示先前所接收的数字信号的更新部分；还用于用后续可显示的数据来更新所组合的可显示图象，以产生一个经更新的组合的可显示图象。更新步骤是响应由数字视频盘播放机所接收的用户输入而进行的。
本发明还有另一个方面，是提供用于控制通过数字总线而与数字电视互连的一个数字视频盘播放机的一种系统。尤其是，数字视频盘播放机处理所接收的来自一个数字视频盘播放器中的数字视频盘的数字压缩格式的节目内容流，以产生一个音频/视频节目流以及一个子图象流；数字视频盘还通过数字总线的异步信道向数字电视传送所述音频/视频节目流；数字视频盘处理该字图象流，以产生可显示的数字数据(例如位图OSD)；数字视频盘通过数字总线的异步信道向数字电视传送这个可显示的数字数据。
                        附图的简要说明
通过参照以下所公开的附图，可以更好地理解本发明，其中：
图1以简化的框图形式显示了一个典型的数字视频盘播放机。
图2以简化的框图形式显示了一个系统，说明了采用本发明的图1的视频盘播放机的互用性。
图3以简化的框图形式显示了图2所示的系统的另一个实施例。
在附图中，在不同图中一致的参考号表示相同或相似的特征。
                         附图的详细说明
IEEE 1394串行总线的使用已经被提供给家用网络环境内的许多种应用。在视频电子标准协会(VESA)内就其用作“全家用网络”进行了讨论。它正在被当作下一代PC，且将会被用于众多的局域外围设备，这些局域外围设备包括盘驱动器同时还包括象数字电(DTV)以及数字视频盘(DVD)播放机这样的数字音频/视频消费者电子设备。
IEEE 1394是被开发用作外围或底板总线的一种高速、低成本的数字串行总线。这种总线的一些精彩之处包括：动态节点地址分配、100、200以及400兆比特/秒的数据率、异步以及同步模式、合理的总线仲裁以及与ISO/IEC 13213的相容性。
图1是一张框图，它显示了典型数字视频盘(DVD)播放机24的一些基本部件。这些部件的结构以及操作对本领域普通技术人员来说是已知的，所以在这里不再讨论。盘播放机24包括马达及拾取组件26，它能在伺服处理器29的控制下，旋转盘并读取存储在其上的信息。前置放大器27及DVD数据处理单元28将来自马达及拾取组件26的电脉冲转换为能由数字音频/视频解码器单元30做进一步处理的数字数据。DVD数据处理单元28一般执行诸如是对所读取的来自盘的原始数据的解调、误差校正以及解扰等功能，这样，数据具有适用于解码器单元30的格式。误差校正可以包括例如是与Reed Solomon算法相关的数据处理。
解码器单元30接收经过解调、误差校正以及解扰的数据，并处理这些数据，之后，向一个显示单元例如是NTSC电视机提供适当的视频以及音频信号。特别是，解码器单元30包括数据流多路分解器32，它能将来自数据处理单元28的数据多路分解为若干独立的数据流，这些独立的数据流包括视频流、音频流以及子图象流，数据流多路分解器32将这些数据流提供给与它们相应的数据解码器。视频解码器31接收视频流，并向混合器33提供一个视频信号。子图象解码器34接收子图象流，并向屏幕显示(OSD)控制器35提供数据，该OSD控制器能向混合器33提供OSD视频信号。来自混合器33的经组合的视频信号被提供给NTSC/PAL编码器42，它能向诸如是NTSC电视这样的一个视频显示设备提供符合适当的视频信号标准的一个视频信号。音频解码器36接收来自数据流多路分解器32的音频流，并向音频系统提供适当的音频信号。
微控制器40控制数字视频盘播放机24的操作。微控制器40与用户控制设备37相连，这种用户控制设备可能包括IR遥控设备、前面板按纽或类似装置，微控制器40对来自用户控制设备37的数据进行转换，以控制上述盘播放机24的各种部件的操作。一般来说，微控制器40还被配置为能控制盘播放机24的各种访问特征，这些特征包括，但并不仅限于，切断对信息以及引导数据进行解扰或解密的父母锁。微控制器40可以具体表现为各种形式，包括，但并不仅限于，一种专用集成电路，或是解码器/控制器单元的一部分。
由混合器33所产生的组合视频信号可以通过IEEE 1394数字总线被转发给数字电视。很遗憾，经解码的以及未经压缩的视频信号的通过削减了系统操作，这是因为通过IEEE 1394数字总线来传输这样一种视频信号的带宽需求例如可以是30帧/秒X720水平像素X480垂直像素X24比特/像素＝250兆比特/秒而引起的。用于当前IEEE1394串行总线的带宽一般被限制到200兆比特/秒。即使在使用400兆比特/秒的串行总线的情况下，在减去用于内部操作的带宽需求之后，传输这样的经解码的以及未经压缩的视频信号将会非常困难。出于压缩目的，这种带宽与经解码的HDTV信号的1/6的大小相关。正如将在以下详细说明的那样，本发明部分是出于对这一问题的认识、部分是出于对这一问题找出一个解决方案而作出的。
现今的数字电视为数字视频处理提供了许多益处。图2定义了一个系统100，用于通过IEEE1394串行总线60而在DVD播放机24和数字电视(DTV)50之间提供互用性。在这样一种系统100中，可以通过将压缩的MPEG流从DVD播放机24传送到与DTV50是一个整体的MPEG解码器，从而实现这种互用性。可以使用几种格式中的一种来实现将DVD子图象从DVD播放机24传送到DTV50。例如，没有引导特征的HTML子集可被用于描述OSD。另一种可能性是使用与DVD子图象格式相似的游程长度编码格式。但是，最佳实施例包括以OSD位图格式来传输实际信息。例如，可以利用200兆比特/秒的IEEE1394串行总线的带宽的10％，在约100毫秒内传输一个8比特/像素、全屏、640×480的OSD。
将DVD子图象转换为OSD位图格式，并使用例如是以下所说明的一种“拖”方法，通过串行总线60的异步信道直接将OSD位图子图象从DVD播放机24传送到DTV50。DVD播放机24处理存储在视频盘上的数字压缩视频以及音频信息，并由此以MPEG-PS(节目流)格式产生一个数字流。在本发明的一个实施例中，首先由PS至TS转换器39将MPEG-PS流转换为MPEG-TS(传输流)格式。利用IEEE1394串行总线60的同步信道，将MPEG-TS音频/视频数字流传送到DTV50。OSD位图子图象不是被当作合成压缩MPEG视频流来传输的，而是被当作位映射的OSD而传送的，其中可以在显示之前，在DTV50之内，用经解码的MPEG音频/视频流来覆盖这种OSD。
通过数字总线传送压缩的MPEG-TS数据消除了有关数据穿过以及处理的问题。数字电视可以包括一个MPEG音频/视频解码器，它用于对MPEG-TS流进行解码。用户还可以使用相应的用户控制设备37(例如前面板或遥控器)直接与DVD播放机24进行连接。这种用户交互作用的应答是在DVD播放机内处理的，这种处理是对MPEG子图象进行解码，并产生一个位图子图象OSD。可以通过IEEE1394串行总线60的异步信道，将位图OSD传送至DTV50内的OSD缓冲器。在数字电视内，可以用已解码的视频MPEG信号来覆盖位图图象。之后，显示这种组合(或被覆盖的)信号。
图3显示了本发明的另一个实施例，其中由DTV内的MPEG解码器对MPEG-PS流进行直接解码。MPEG-PS流比MPEG-TS流需要更少的处理功率；可以对使用了用于多路分解的软件的具有足够的分组缓冲区的广播解码器进行编程，以便对MPEG-PS流直接进行解码。这样就不需要PS至TS转换器39。通过IEEE1394串行总线60的同步信道，MPEG-PS格式的音频/视频内容流被传送到DTV50内的MPEG解码器。
利用位图格式来传送DVD子图象允许(1)DVD制造商保持子图象的“看和感觉”，(2)自由产生子图象，以及(3)动态更新(例如是部分屏幕或甚至是可能更新单个的像素)。与压缩表示法相比，位图表示法需要较少的处理时间来进行显示，这是因为显示这种位图子图象只需要最小的说明以及操作。例如象HTML这样的说明方法具有一个缺陷，即它难以指定标准的用户产品，并难以对其进行升级。
为简化对位映射子图象的传输，最好使用一种“拖”方法。使用这种方法，成批的位图数据通过IEEE 1394数据总线的异步信道被从DVD播放机24传送到DTV 50。DTV 50利用IEEE 1394的至少一个块读取业务，读取来自外围设备(例如DVD播放机)的存储器的位图数据。当DVD播放机24准备开始传输数据时，通过从DVD播放机24发出的一条“触发”命令到DTV 50，显示设备被告知位图数据的位置和大小。
从DVD播放机24向DTV 50传送子图象的另一种方法包括：(1)一种异步推方法，它主要使用由DVD播放机24所启动的IEEE 1394异步写入业务，以便将位图数据写入DTV 50，(2)一种同步传送方法，用于通过由IEEE 1394提供的同步信道中的一个来传播位图数据，(3)一种异步流方法，用于加载子图象以及(4)或者也可以通过一个8VSB-T(晶格结构)或一个16 VSB RF再调制信道来提供位图数据。
一旦准备好用于传输的子图象，DVD 24就向DTV 50发出一个触发信息。唯一的一个触发信息22可被用于每一个子图象。块传输的启动通常是通过使用由DVD 24至DTV 50的触发信息而引起的。可以在显示设备中实现一个队列，这样，触发信息被按照与接收时相同的顺序进行处理。
在接收到来自目标的触发信息之后，DTV 50内的OSD模块需要在该触发信息所指定的存储器位置处开始存储器存取(例如是异步读取)。显示设备读取与子图象相关的所有信息，并开始构造实际的位图图象。与此同时，它通知DVD 24该块已经被读出，这样DVD24可以释放被分配给这一数据块进行传输的任何一个存储器。之后显示这个子图象。DTV50的OSD控制器(未示出)使用这一数据来构造OSD，并将其与DTV50内的已解码MPEG视频相混合。
通过数据总线传输位图数据所需要的时间可以计算如下。例如，具有4比特/像素的640×480的OSD所需的全部数据需要1,228,800比特。假定有一个100兆比特/秒的总线，512字节的分组有效载荷，并且假定我们可以每500微秒传送一个数据包，则所有这些数据可在大约150ms内被传送。当考虑到没有OSD占用这么多空间时，还可以进一步减少这一时间。仅使用整个屏幕的1/4(一般来说)会产生大约40ms的传输时间。小的更新可以在几个毫秒的数量级上。
                        应用控制语言
为使用户电子设备与通过IEEE 1394串行总线互连的其它设备进行交互，必须定义一个通用命令组。用于设备创建模型以及控制的三个标准方案为CAL、AV/C以及通用串行总线(USB)所采用的方案。
控制语言的设计是基于假定了所有的用户电子产品都具有通用部件或功能的分级结构。CAL和AV/C是区别逻辑和物理实体的控制语言。例如，电视(例如是物理实体)可以具有许多功能部件(例如逻辑实体)，例如是调谐器、音频放大器等。这种控制语言提供了两种主要的功能：资源分配和控制。资源分配与请求、利用以及释放普通网络资源有关。由IEC-61883中所定义的FCP对信息和控制进行传输，正如上面所讨论的那样。例如，CAL采用了一种对象基础方法论(object base methodology)用于其指令句法。一个对象包括并具有对被认为是实例变量(IV)的内部值的设定号的独断的访问。每一个对象都保存有方法的内部清单。一种方法是一个对象所采取的作为接收信息的一种结果的一个操作。当调用一个方法时，通常都有一个或多个IV被更新。一条信息可以包括一个方法标识符，该方法标识符后边跟有零或多个参数。当一个对象接收一种方法时，它从它的方法清单中找出与所述信息中定义的方法相匹配的一个。如果找到了，就执行所述方法。提供有这种信息的参数决定可以精确执行该方法。
对于CAL实现方法，所有能显示OSD的设备必须执行以下OSD对象。这一对象用触发信息方案假定了异步拖。这一对象将被加载到由DVD 24至DTV 50的触发信息上。之后，数字电视50将会通过从与DVD 24总线相匹配的存储空间读取它，而拖动这一菜单。对这一请求的应答将被DVD 24用作一种指示，即显示设备已经读取了这些更新块。
                              OSD更新触发对象
    OSD更新触发对象  (16)数据存储器
               该对象被用于触发可显示设备内的OSD机构
  IV     R/W 类型 名称  上下文函数
  a(61)b(62)     RR 数值数值 块大小记录长度  以字节为单位的“存储块”的大小(缺省值＝10)以字节为单位的当前记录的长度(缺省值＝10)
  c(43)     R/W 数值 当前索引  所指向的当前记录块(缺省值＝0)
  1(6c)     R/W 数据() 存储块  在每个记录中，6个最高为包含偏移量，最低位包含OSD类型，剩余3字节表示以字节为单位的OSD的长度。
虽然典型实施例是参照适于读取来自盘的压缩视频以及音频数据，并依据DVD说明来处理这些数据的数字视频装置而说明的，但应当理解本发明可用于任何能处理数字视频和音频信息的视频处理装置，其中与视频和音频信息包含在一起的与节目相关的信息可被用于有选择性地限制盘上的某些视频和音频信息的播放。
虽然是参照许多实施例对本发明进行的详细说明，但很明显，通过阅读以及理解上述说明书，本领域技术人员可以制作出上述实施例的许多变化，这意味着这类变化包含在附加权利要求的范围内。例如，虽然是参照DVD播放机对本发明进行的说明，但本发明同样也适用于可处理至少一个压缩数字数据的流的任何数字设备。

Claims (5)

1.一种用于操作通过数字总线与数字电视装置互连的一个数字视频盘播放机的方法，所述数字电视装置执行以下步骤：
(a)接收来自数字视频盘播放机的代表程序化事件的一个节目内容流，所述节目内容流包括压缩格式的数据；
(b)对所述数字电视装置内的所述节目内容流进行解码，其特征在于：
(c)接收来自所述数字视频盘播放机的表示与所述节目内容流相关的子图象的位图数据，所述位图数据适于显示；以及
(d)在所述数字电视装置内，将所接收的来自所述数字视频盘播放机的所述位图数据与所述经解码的节目内容流进行组合，以产生代表适于显示的一个组合图象的一个信号。
2.依据权利要求1的方法，进一步的特征在于所述数字电视装置执行以下步骤：
(a)接收表示所述在先接收的子图象的更新部分的后续位图数据；以及
(b)响应由所述数字视频盘播放机接收的用户启动命令，而用所述接收的后续位图数据来更新所述组合图象，以产生一个适于显示的经更新的组合图形。
3.一种数字电视，包括：
(a)用于经数字总线接收来自一个数字视频盘装置的代表程序化事件的一个节目内容流的装置，所述节目内容流包括压缩格式的数据；
(b)用于对所述数字电视内的所述压缩数字数据流进行解码，以产生视频信号的装置；
其特征在于：
(c)用于经所述数字总线接收来自所述数字视频盘装置的代表与所述节目内容流相关的子图象的位图数据的装置；以及
(d)在所述数字电视内，用于将自所述数字视频盘装置接收到的所述位图数据与所述视频信号进行组合，以便产生一个代表适于显示的组合图形的信号的装置，该装置连接到所述接收装置及所述解码装置。
4.依据权利要求3的数字电视，其特征还在于：
(a)用于接收适于代表在先接收的位图数据的更新部分的后续位图数据的装置；以及
(b)用于用所述接收到的后续位图数据来更新所述组合图形以便产生一个适于显示的经更新的组合图形的装置，其中所述装置是对用户输入作响应的。
5.一种用于操作一个数字视频盘播放机的方法，所述数字视频盘播放机通过数字总线与数字电视互连，所述数字视频盘播放机执行以下步骤：
(a)接收来自与其相连的一个数字视频盘播放机的一个MPEG-PS数字流；
其特征在于：
(b)将所述数字流从MPEG-PS格式转换为代表程序化事件的一个节目内容流，所述节目内容流包括压缩格式的数据；
(c)处理与所述MPEG-PS数字流相关的子图象流，以产生表示和所述节目内容流相关的子图象的位映射数据；以及
(d)通过所述数字总线的一个同步信道，向所述数字电视传送所述MPEG-TS数字流，并且通过所述数字总线的一个异步信道，向所述数字电视传送所述位映射数字数据，由此所述数字电视将所述MPEG-TS数字流和从所述数字视频盘播放机接收到的所述位图数据进行组合，以产生代表适于显示的一个组合图象的一个信号。
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