CN1254098C - 读取mpeg记录数据的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从记录载体中读取按照MPEG标准以分组形式编码的音频和视频数据的方法，该方法的特征在于包括：读取与分组一起记录的标记的步骤，其中这些标记根据加标记时钟(8)定义要被记录的数据分组到达的时刻，将标记与根据传输时钟(8)计数的值比较，以判断在总线上传输从记录载体读取的数据的时刻，所述加标记时钟和传输时钟的工作频率是：这些频率之间的最大偏差与额定值成比例，大约是或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移，其中所述最大偏差被在添加到MPEG系统时钟的最大漂移上。本发明应用在MPEG数据的存储方面。

Description

读取MPEG记录数据的方法和装置

技术领域

本发明涉及记录和读取根据MPEG 2标准或根据DV标准编码的、在IEEE 1394总线上传输的记录数据，MPEG和DV是运动图象专家组和数字视频的首字母缩写词。本发明涉及，例如，源自卫星接收机的DSS(代表数字卫星系统)数据的记录，源自数字摄象机-录象机的DV数据的记录等等，这些在IEEE 1394总线上传输的数据由数字解码器对它们进行记录和解码。

背景技术

如录象机、摄象机-录象机多媒体计算机之类的新的数字视听设备的出现使得在这种设备之间必须使用高速连接。家庭自动网络围绕着快速IEEE 1394串行总线构建，对于这种串行总线来说，这种设备是用户。

一条总线可以包含多至63个被称为节点的参与者，而在同一系统中可以使用1023条总线之多。各个节点包括三个主要功能性部分：物理接口层(被称为物理层)，执行与电缆的对接、总线仲裁和激活中继器功能；链接控制层(被称为链接层)，组合和拆分数据分组并管理交换过程；主控制器(被称为处理层)，用于管理通信协议的较高层。

通过1394总线交换几种类型的音频和视频数据，例如MPEG 2，DV，DSS等，而用户能够处理这些不同标准。

在同步模式下交换需要实时传输的音频和视频列数据。总线合并根节点(在这一标准中是已知的)，和在总线初始化阶段定义的同步资源管理器和总线管理器。同步资源管理器负责根据总线上的125微秒的基本周期来给全部话路分配同步资源(根据带宽)。然而，这样并不能保证诸如在数据传输期间可能需要的抖动的低电平，例如在下述的去向MPEG解码器的TS传输列的数据传输期间。

对于一些系统来说，关于MPEG 2类型的音频和视频数据编码的国际标准ISO/IEC 13818-1描述了用于完整链的同步模型，也就是说关于MPEG类型图片的编码、传输、解码和显示。例如，通过相位锁定循环，将本地时钟值锁定在由输入TS流的PCR传输的基准时钟值，执行在解码器电平时的系统时钟的恢复。PCR字段(field)的到达时刻不能引起系统时钟的漂移(drifting)，例如在解码器中再次复制大于百万分之三十的精度的系统时钟，所述精度是由ISO/IEC 13818-1国际标准规定的。

已经定义了视听层，以使接收机补偿由1394总线引入的传输时间中的偏差。它由IEC标准61883规定。在MPEG 2数据的情况下，包含“时间标志”(也被称为时间标记)的12字节报头被添加在数据分组上，在MPEG 2标准的情况下，分组由188字节组成。

在总线上传输以前，根据1394电路的时钟，在1394接口的输入端将分组加上标志或标记，其中根据这一标准的1394电路的精度是百万分之一百(100ppm)。音频视频分组被存储在1394接口的FIFO存储器中，各个分组接收时间样本，实际上当报头到达存储器中时，该时间样本是报头。存储器在125微秒的持续期间需要一定数量的分组，其中分组的数量取决于输入端的比特率。当触发125微秒的同步信号(“周期开始”)时，通过1394总线一个接一个地传输这些分组。

在接收到来自总线的分组后，在1394接口的输出端读出标志并与本地计数器的内容相比较，以便定义分组表示的时刻是什么。这一时间样本使得能够重建存在于FIFO的输入端的时间分布。在每一周期开始时，使本地计数器与产生125微秒基准周期的根节点的时钟同步。

在直接链接的情况下，也就是通过1394总线的简单传输的情况下，加标记时刻和读标识的时刻之间的偏差大约是一百微秒左右。根据不同的本地时钟进行写数据或更精确地标识数据和读取标识，其中不同的局部时钟每125微秒时与根节点的主时钟同步。读和写是准瞬时的，由于IEEE 1394总线同步机制固有的抖动或者漂移，以及它的时钟系统精度固有的抖动或者漂移，这种影响并不因此致使分组在1394接口输出端全部时间的分布的漂移。因此，1394总线没有改变比特率，并且根据IEC61883标准的时间标志解决了在1394总线上传输期间MPEG 2分组的时间分布的损失问题。

然而，当大容量存储器与视听设备相关时，和当“切断”TS流传输链时，例如由于为了解码器随后读取而在硬盘上记录TS流的压缩数据的缘故，当数据通过1394总线传输时，仍然存在漂移的这一特定问题。

由于1394同步时钟的精度是百万分之一百，所以为了在载体上记录而使用与1883层相关的标识并不能解决这一问题。数据加标记的时刻不同于从硬盘中读取这些数据的时刻。由于在与时钟频率改变相关的时间内，分组的新的时间分布，在1394接口的输出比特率中存在漂移。

要注意，记录期间的根节点不同于写期间的根节点。因此，对于与读取标识期间不同的主时钟，可以获得加标识期间的时钟同步。

在比特率中的漂移和由此在PCR到达时刻中的漂移引起了时钟的频率漂移，其中27Mhz本地时钟与PCR同步。因此，在较长或较短时期，发生MPEG解码器的缓冲器为空或溢出情形，结果是接收机上的图象放映产生故障，例如不断地出现图象停顿现象。

这一同步的时钟的太大的漂移可能会损害从副载体提取的色度信号的质量。

由于在写硬盘数据和读硬盘数据时，任意设备项可以由根节点声明，所以修改设备项的百万分之一百的精度也不能解决这一问题。

因此，如果不直接地将压缩数据传输到解码器，而是在记录载体上记录，例如在硬盘上记录，以便随后通过1394总线由解码器读压缩数据，则漂移问题迟早会以重复的方式引起图象显示的故障。

一种被称为“拉(pull)”的已知的操作模式，其中可以由解码器“命令”从硬盘向解码器传输数据的比特率，例如解码器的缓冲器的填充度的功能可以使缓冲器避免任何的空或溢出现象。在这种模式下，时钟精度的问题变的不太重要，当解码器将读作为解码器的缓冲器的填充级的功能时，由调节数据流的比特率来校正由于比特率的漂移引起的解码器时钟的较大的漂移。然而这种操作模式在不允许由解码器进行直接存储器存取(DMA)的TS流记录的情况下是不可能的。至于对在PES分组级的记录来说，它不允许在1394总线上传输这些数据。

发明内容

本发明的目的是解决上述的缺点。

本发明的主题是一种用于从记录载体读取按照MPEG 2标准以分组形式编码的音频和视频数据的方法，以通过总线将它们传输到解码器，而这些分组先前已经和标记一起被记录，所述标识根据加标记时钟定义从总线接收要被记录的分组的时刻，其中包括：

读取与分组一起记录的标记的步骤，

将标记与根据传输时钟计数的数值相比较，以便确定从记录载体中读取的数据在总线上传输的时刻的步骤，

传输时钟的工作频率是这样的：在加标记时钟的频率和传输时钟的频率之间的最大偏差与额定值成比例，大约是或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移，其中所述最大偏差被添加到MPEG系统时钟的最大漂移上。

根据一个变化，该方法的特征在于加标记时钟和传输时钟是同一个时钟，和其特征在于工作频率是：它的最大漂移与额定值成比例，大约是或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移的二分之一，其中所述工作频率的最大漂移被添加到系统时钟的最大漂移上。

本发明的目的也是提供一种用于执行该方法的读装置，该装置包括记录载体和读接口电路，其中所述读接口电路用于读取数据和从记录载体向总线传输数据，其特征在于它包括至少一个用于传输读取的数据的传输时钟，致使加标记时钟的频率和传输时钟的频率之间的最大偏差与额定值成比例，大约是或少于在该标准中指定的系统时钟的偏差，其中所述最大偏差被添加到MPEG系统时钟的最大漂移上。

根据一个变化，该装置的特征在于加标记时钟和传输时钟是同一个时钟，和其特征在于工作频率是：它的最大漂移与额定值成比例，大约是或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移的二分之一，其中所述工作频率的最大漂移被添加到系统时钟的最大漂移上。

根据特定的时钟，借助于向存储在记录载体中的分组加标记，解码器的缓冲器的空或溢出的危险性被降低到最小。

本发明的主要益处在于它使通过1394总线的DV信号的存储和传输或MPEG类型的信号的存储和传输具有相当好的兼容性。

附图说明

根据以例子的形式给出的下面的说明，并参考附图，本发明的特征和益处将会变的更清晰，其中：

图1示出了与记录设备连接的接收机，

图2示出了写接口电路，

图3示出了读接口电路。

图1中所示的是用于在记录载体上记录压缩数据的装置的配置，其中记录载体与卫星接收机连接。设置有1394接口电路的接收机1接收根据MPEG 2标准压缩的、来自卫星传输的视听数据列，该数据列在该标准中被称为TS传输列(缩写词代表传输流)。其中，解调由接收机接收的信号，以便提供基带信号。这一传输流包括几套节目。可以按照通常方式传输数据流，或在过滤选择出仅对应与所选节目的分组之后传输数据流。

包含在接收机中的1394接口电路使得通过1394链路传输数据流成为可能。根据该标准的术语表，这一电路包括“链路控制”层(LINK)2和物理接口层(PHY)3。其中，它可以根据IEC 61883标准对分组加标志。通过1394端口传输数据。记录装置4包括硬盘10和硬盘4的接口电路，该接口电路与1394总线连接并与硬盘连接。

接口电路4包括PHI电路5、LINK电路6、写接口电路7、读接口电路9和时钟电路8。

根据1394标准，数据通过1394端口到达PHY电路5和LINK电路6。在对应于向分组加标志的时刻，在LINK电路的音频视频输出端口传输这些数据。音频视频端口与写接口电路7的输入端连接，其中根据本发明写接口电路7向数据加标记。硬盘接口电路4与硬盘10连接。它向硬盘传输加过标记的数据，以记录这些数据。

硬盘10与接口电路4的输入端连接，以读取数据。读接口电路9将要在这个输入端上读数据，以便将它们传输到PHI电路6的输入音视频端口。然后通过PHY电路5和1394端口将这些数据发送到1394总线。

时钟8馈送给接口电路7和9中的各个接口电路。

写数据

现在借助图2更详细地描述写接口电路7。

在写接口电路7的输入端出现由确认信号和分组开始信号伴随和由来自LINK电路6的音视频输出端口的10MHz同步时钟信号伴随的音频和视频数据。数据存储在分组存储器11中。时钟信号使写计数器12增加，写计数器12命令向分组存储器11写入数据。分组开始信号允许计数器12复位为零。读计数器13命令读分组存储器11，同步多路复用器17，并控制向缓冲存储器18中写数据，以便传输和记录数据。在输入端，计数器13接收关于分组长度的信息项，即在MPEG 2类型的数据的情况下分组的长度是188字节，在DSS类型的数据的情况下是131字节，和在DV类型的数据的情况下是480字节。

分组存储器具有确保接收的数据是整个分组的功能，如果接收的不是整个分组，则具有通过添加填充位来传输具有正确长度的分组的功能。

根据本发明向数据加标记是基于特定时钟获得的，其中特定时钟是高频振荡器8，例如它具有频率40Mhz和它的时间期间内的稳定状态特定于下面将要解释的百万分之一和百万分之十五。该振荡器与计数器14的时钟输入端连接。它也与分组开始检测电路15连接，以及与时间标志器的捕获寄存器16连接，以同步这些电路。由时钟8来定计时器14的步调，以及计时器14将记数字传输到寄存器16中。当接收到传输到分组开始检测电路15的分组开始信号时，该电路向在这一时刻存储计数器输出的寄存器16传输与时钟8同步的确认信号。在没有传输该信号的情况下，检测电路15可以检索分组的开始，并采样信号以便使它与高频时钟8同步。由寄存器16存储的数值被传输到也同样接收分组存储器11的数据输出的多路复用器17。读计数器13命令多路复用器在它的输出端首先传输对应于分组存储器中的分组开始的到达时刻时的标志，然后传输存储的分组数据。在这些数据在接口7的输出端上传输之前，它们经过记录缓冲器18以便由硬盘10以音频视频文件的形式存储它们，其中硬盘10与所述的输出端连接。

读数据

现在参考图3更详细地描述接口电路9。

硬盘10与读接口电路9的输入端连接，以提供记录数据。这些在该电路输入端的数据经过读缓冲存储器19，然后被传输到分组存储器20和标记提取电路21。在分组存储器21中记录来自硬盘的音频视频数据，同时提取标记数据以便标记提取电路21存储这些数据。如上所述，这些标记数据是被电路7为每个分组添加到音频视频数据上的那些数据。将与分组长度相关的信息项传输到提取电路21，并以分组速率接收提取的标记。

提取电路21以与电路接收的时钟8同步的方式，向恢复计数器23和寄存器传输该标记，以存储时间标记22。当打开文件时，该电路也向恢复计数器传输载入命令信号，然后在打开文件期间，这个计数器载入第一时间标记读，以便初始化它本身。该电路在发送提取的时间标记期间也向存储寄存器22传输数据补偿信号。然后由寄存器以与该寄存器接收的时钟信号8同步的方式载入标记。

计数器23的时钟输入端接收时钟8的信号。计数器23的输出被传输到比较器24，在源自存储寄存器22的第二输入端，比较器24接收分组的时间标记，所述标记存储在分组存储器20中。一旦相等，并与该电路接收的时钟信号8同步时，由比较器24向分组计数器25传输读命令信号。在接收到这一信号时，计数器触发读取对应于分组的多个字节。该分组计数器接收与分组长度相关的信息项。在读分组存储器20的数据期间，计数器25进行读取读缓冲存储器19的新的分组的操作和将这个分组写入分组存储器20的操作。分组计数器的时钟输入由来自LINK接口6的音频视频时钟信号馈送，以便同步数据的传输。将来自分组存储器20的音频视频数据和对应的有效时钟信号、分组开始信号和来自分组计数器25的数据提供到接口电路9的输出端。

因此，随着从硬盘的文件中读取第一分组的标记，恢复计数器23被初始化。在暂态阶段，在分组存储器中存储第一分组，并立刻读第一分组，由此将所述分组立刻传输到LINK电路6的音频视频输入端口。在立刻传输第一分组随后的存储之后，提取第二分组的标记并载入寄存器22，同时将第二分组存储在分组存储器中。计数器23以精确时钟8的频率工作，当计数值等于第二标记值时，比较器24向对应于分组字节数量的LINK电路6的音频视频输入端口传输信号，以触发分组计数器，以便读取和传输。每次读取新的分组都如上所述。

由LINK电路的音频视频端口传输分组计数器的同步时钟。根据40Mhz高频振荡器可以很好地构造同步时钟，例如，该信号被4整除，以提供馈送给这些计数器的10Mhz时钟。

示例描述了由写接口电路和读接口电路使用同一个时钟8，以在它们通过1394总线记录和传输读取的数据期间向数据加标记。可以明白，也可以实现基于两个独立的时钟(振荡器)，一个是加标记时钟，一个是传输时钟的电路。必须考虑关于这些时钟的附加限制。具体地，在使用共用时钟时，仅需要频率具有非常好的稳定性，时间期间的稳定性和温度等等。然而，由于一个分组的相对测定涉及到了另一个分组，所以准确的精度并不是必需的。在使用两个独立时钟的情况下，一个用于标记，另一个用于传输，相对测定仍取决于这两个时钟之间的频率偏差。因此，必须指定关于时钟额定值的时钟精度。例如，第二个时钟的频率必须确保在用于标记的时钟频率可以改变的范围之内。也可以为每个时钟规定非常精确的额定频率，例如，为每个时钟规定的范围为百万分之一到最大值为百万分之十五的漂移。

根据最大值为百万分之十五的漂移的时钟的规范给出了记录和写之间的百万分之三十的最大偏差，而忽略使用两个时钟时的额定频率之间的偏差。然而，如果需要数据的若干连续存储，则需要更高的精度，否则错误很可能累计在每次标识和每次记录中。例如，大约为百万分之一的精度允许十五个连续的记录。

用于加标记的时钟(也被称为记录时钟)和用于传输的时钟的工作频率是：相应地来说，这些频率之间的最大偏差大约是系统时钟中的容差，这一容差在MPEG 2标准中被规定为正负百万分之三十。因此先前假设系统时钟的频率具有正负百万分之一的最大漂移，以使在解码器输入端(读PCR)的平均速率具有对应于用于标记和传输时钟的最大漂移百万分之十五的正负百万分之三十的漂移。

在一个需要与任意一种类型的解码器兼容，及假设系统时钟的最大漂移为正负百万分之三十的情况下，加标记和传输时钟的频率的不能偏离超过正负百万分之一。这些当然表明数值和操作将更好地是与这些值接近的一个。

换句话来说，加标记和传输时钟的工作频率是：这些频率之间的最大偏差与额定值成比例，大约是或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移，其中所述最大偏差被添加到MPEG系统时钟的最大漂移上。

通过1394总线传输的数据流是如包括几个节目的MPTS(多节目传输流)，这在MPEG 2标准中有定义。然后，可以在硬盘中记录传输的节目的集合。它也可以是在MPEG 2解码器中通过滤波MPTS流获得的SPTS(单一节目传输流)传输流，它也被称为“分析”流。然后在1394接口的输入端不规则地接收188字节的分组，然后根据平均速率进行推理。它是单独记录在硬盘中的这一节目。

图1描述了在接收机和记录装置之间的1394链路。记录装置可以包含在接收机中，而不偏离本发明的范围，然后TS数据被直接传输到硬盘接口电路，而不用经过1394总线传输，以及因此不用通过LINK和PHI电路来记录这些数据。

在解码等级，DV信号不需要这种精度。简单地，用于MPEG类型的信号的装置也可以用来标记DV分组，以记录数据和从记录载体中读取数据。

Claims (10)

1.一种用于从记录载体中读取按照MPEG标准以分组形式编码的音频和视频数据的方法，以将这些数据通过总线传输到解码器，这些分组先前已经和标记一起被记录，所述标记按照加标记时钟定义从总线接收要记录的分组的时刻，其特征在于包括：

读取与分组一起记录的标记的步骤，

将标记与根据传输时钟计数的值比较，以判断在总线上传输从记录载体读取的数据的传输时刻，

传输时钟的工作频率是这样的：加标记时钟的频率和传输时钟的频率之间的最大偏差与额定值成比例，所述最大偏差等于或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移，其中所述最大偏差被添加到MPEG系统时钟的最大漂移上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于加标记时钟和传输时钟是同一个时钟，和工作频率是：它的最大漂移与额定值成比例，所述最大漂移等于或少于在标准中指定的系统时钟的漂移的二分之一，其中所述最大漂移被添加到系统时钟的最大漂移上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于系统时钟具有大约为正负百万分之一的容差，加标记和传输时钟的额定频率容差大约是正负百万分之一，和各个时钟的漂移在正负百万分之十五的范围内。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于系统时钟具有大约为百万分之一的容差，加标记和传输时钟的漂移在正负百万分之十五的范围中。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于要被记录的数据来自1394总线。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于要被记录的数据对应于不通过1394总线传输的、直接来自接收机(1)的传输流。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于读取的数据是数字视频和/或数字卫星系统类型的数据。

8.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于漂移大约是百万分之一，以便允许连续的记录/读操作。

9.一种用于实现根据权利要求1所述方法的读取装置，包括：相互连接的记录载体(10)和读接口电路(9)，所述读接口电路(9)用于读数据和从记录载体向总线传输数据，其特征在于：包括至少一个传输时钟(8)，其与读接口电路(9)连接，用于同步读数据的传输，所述传输时钟(8)具有一频率，以致加标记时钟的频率和传输时钟频率之间的最大偏差与额定值成比例，所述最大偏差等于或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移，其中所述最大偏差被添加到MPEG系统时钟的最大漂移上。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于用于加标记的时钟和传输时钟是同一个时钟，和它的工作频率是：它的最大漂移与额定值成比例，所述最大漂移等于或少于在该标准中指定的系统时钟的漂移的二分之一，其中所述最大漂移被添加到系统时钟MPEG的最大漂移上。

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