CN1669310A - 用于实施特技模式的视频数据传输方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于实施特技模式的视频数据传输方法和设备，该方法包括步骤：对标签和基于传输时钟(8)计数的值(9)进行比较，以便定义从存储介质读取的分组在总线上的传输时间，其特征在于，为了实施特技模式，该方法还包括以下步骤：根据存储的标签值，计算两个连续分组之间的差，根据该差和通过总线收到的、定义特技模式的参数，计算偏移值，把该偏移加到(18)被发送的分组的标签值上，以获得新的标签值，该新的标签值定义要发送的下一个分组在总线上的传输时间。可适用于MPEG数据的存储。

Description

用于实施特技模式的视频数据传输方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于传输按照MPEG 2(运动图像专家组)标准或者DV(数字视频)标准编码的存储数据的方法和设备。本发明典型地涉及来源于卫星接收机的数字卫星系统(DSS)数据，来源于数字便携式摄录一体机的DV数据等，该数据通过IEEE 1394总线被传送，以便存储或由数字解码器读取。
背景技术
诸如盒式磁带录像机、便携式摄录一体机、多媒体计算机等的新数字视听设备的出现意味着，现在必需在这些设备之间使用高速链接。家庭自动化网络围绕着该设备所支持的IEEE 1394高速串行总线而被建立。必须实时传输的音频和视频流数据以同步方式被传输。
关于系统，涉及MPEG 2型音频和视频数据的编码的国际标准ISO/IEC 13818-1描述了整个链的同步模型，换句话说，描述了MPEG型画面的编码、传输、解码和显示的同步模型。例如，通过使用锁相环把本地时钟值锁定到由输入TS(传输流)流的PCR传送的参考时钟值上，来在解码器上执行系统时钟的恢复。PCR场的到达时间不得使任何系统时钟漂移，如在解码器中所重现的，超过30ppm，30ppm是国际标准ISO/IEC 13818-1强加的精度。
视听层已被定义，以使接收机能够补偿由1394总线引入的传输时间变化。它由标准IEC 61883来规定。在MPEG 2数据的情况下，包含“时间标记”的12字节的头被加到数据分组上，在该MPEG 2标准的情况下，该分组由188字节组成。
在通过总线传输之前，在1394接口输入，利用1394电路的时钟来标记分组，按照标准，该时钟的精度为100ppm。视听分组被存储在1394接口的先进先出(FIFO)存储器中，并且当每个分组到达存储器中时，每个分组接收时间样本，实际上是头(header)。取决于输入位率，该存储器在125微秒期间内，获取一定数量的分组。当125微秒同步信号(“周期开始”)被触发时，这些分组通过1394总线，以突发方式一个接一个地被传输。
在从总线收到分组之后，在1394接口输出，读出标记，并且把标记和本地计数器的内容进行比较，以定义分组将被给出的时间。该时间样本用于重新创建应用于FIFO输入的时间分布。在根节点的时钟的每一个周期开始，使本地计数器同步，该根节点的时钟产生125微秒参考周期。
在直接链接的情况下，换句话说，在通过1394总线的简单传输的情况下，标记(stamping)的时间与读标签的时间之差大约为100微秒。根据不同的本地时钟，来执行写数据，或者更具体地说，为数据加标签，以及读出该标签，然而，在根节点的主时钟上的每125微秒，同时使这些不同的本地时钟同步。因为写和读实际上是瞬时的，因此由IEEE 1394总线的同步机制固有的不稳定性或漂移及其时钟系统的精度所造成的效应，没有被转换为1394接口的输出处的分组的时间分布的漂移。因此，1394总线不改变位率，并且按照IEC 61883标准的该时间标记解决了，当MPEG 2分组通过1394总线传输时的时间分布丢失的问题。
然而，当海量存储设备和视听设备相关联时，当TS流传输链被“切断”，典型地因为该流的压缩数据被存储在硬盘上以供随后的读出，则当数据通过1394总线传输时，该特定的漂移问题仍然存在。
相对于1883层的、用于介质上存储的加标签的使用，并没有解决该问题，这是因为1394同步时钟的精度大约为100ppm。数据被标记的时间和数据从硬盘被读取的时间不同。因为和时钟频率的变化关联的新的分组时间分布，因此1394接口的输出位率存在漂移。
还能看出，在存储时的根节点可以不同于在读取时的根节点。因此，在加标签的时候，可以在和用于读出标签的时钟不同的主时钟上，使时钟同步。
位率的漂移，以及由此本地27MHz时钟在其上面被同步的PCR的到达时间的漂移，造成了该时钟的频率漂移。因此，或多或少，从长远观点来看，MPEG解码器的缓冲器的下溢或上溢发生了，反映为接收机的画面显示故障，典型地为周期性间隔的画面固定。
该同步化时钟的过大偏移，也能够损害从副载波提取的色度信号的质量。
改变一项特殊设备的100ppm的精度不能解决问题，这是因为当写数据到硬盘上，以及然后从硬盘读数据时，任何设备都能够被宣称为根节点。
在一种被称为“拉(pull)”的周知操作方式下，解码器典型地可以根据解码器缓冲器的填充率，来“控制”从硬盘到解码器的数据传输率，该操作方式能够用于避免该缓冲器的任何下溢或上溢。在该方式下，时钟精度的问题不太关键，这是因为通过由解码器根据解码器缓冲器的填充率调节读出模式流位率，来校正由位率漂移造成的解码器时钟的过大漂移。然而，在不允许解码器进行直接存储器存取(DMA)的TS流存储的情况下，该操作方式是不可能的。关于在PES分组级的存储，它不允许通过1394总线传输该数据。
因此，如果压缩数据不是直接被发送给解码器，而是被存储在存储介质上，典型地为硬盘，以致于随后能够通过1394总线读出该压缩数据，则漂移问题仍然存在，造成了周期性的并且或多或少短暂的间隔的画面显示故障。
于2000年7月17日在法国提交的、并且公开号为2 811 846的专利申请解决了该问题。该方法从存储介质读出按照MPEG标准以分组形式编码的音频和视频数据，以致于该音频和视频数据能够通过1394总线被传送给解码器，该方法包括以下步骤：根据加标签时钟，读出与分组一起存储的标签，这些标签定义了要存储的数据分组的到达时间；以及对标签和根据传输时钟计数的值进行比较，以便定义从存储介质读出的数据在总线上的传输时间。
所述加标签的操作频率和传输时钟必须满足某些规定，尤其是相对于这些频率之间的最大差，或者如果它是同一个时钟，则相对于漂移。
通过根据特定时钟对存储介质中存储的分组进行时间标记，使解码器缓冲器的下溢或上溢的风险最小化。于是，实现了通过1 394总线存储和传输DV或MPEG型信号的完全兼容性。
在MPEG标准中描述的特技模式的使用中，出现了一种特殊问题。当使用这些特技模式时，分组的时间标记以及包含标签的文件的创建需要更改标签。实际上，虽然该使用没有在本地造成问题，换句话说，当解码器是主，则当操作服务器时，一样不适用，服务器在正常方式下以和存储相同的速率返回数据。例如，当操作快进模式时，服务器必须增大传输时的位率。因为它只在包含标签的盘上具有文件，因此一种解决方法是更改文件中存储的这些标签。本申请实时地进行该更改。该解决方法非常耗费带宽和中央处理器资源。非实时地更改标签，并且把已更改标签重写到介质上，是不可设想的，因为这样做太耗费处理时间，并且没有考虑实际上对特技模式命令的实时响应，特技模式命令根据定义是无法预测的。
另一种解决方法是，在本地，典型地在解码器上，拥有大存储容量，来执行简单的特技模式功能，但是这种解决方法耗费视频存储器。
发明内容
在此提出的本发明是作为上述已公开专利申请的目的的方法和设备的改进，本发明解决上述问题。
为此，本发明的目的是一种通过总线传输在存储介质上存储的已编码视频数据的方法，该存储的数据是数据分组和被分配给数据分组的标签，该方法包括步骤：对标签和从传输时钟计数的值进行比较，以便定义从存储介质读取的分组在总线上的传输时间，
其特征在于，为了实施特技模式，该方法还包括以下步骤：
根据存储的标签值，计算两个连续分组之间的差，
根据该差和通过总线收到的、定义特技模式的参数，计算偏移值，
把该偏移值加到被发送的分组的标签值上，以获得新的标签值，该新的标签值定义要发送的下一个分组在总线上的传输时间。
根据特殊的实施例，相对于一连串的分组，对差进行平均。可以基于在预先定义的期间内获取的存储标签，非实时地执行平均差的计算。
本发明也涉及一种用于实施以上方法的数据传输设备，其特征在于，该数据传输设备包括：
计数器，用于提供计数信息，
比较器，该比较器对计数信息和标签进行比较，以触发通过总线传输对应于标签的分组，
计算电路，该计算电路接收特技模式的参数和已发送的先前分组的标签值，以便根据这些参数以及两个连续分组的标签值之差，来计算偏移值，以及
加法器，用于把和分组(n-1)的传输时间相对应的标签值加到偏移值上，来定义被发送给比较器、且和随后分组n的传输相对应的新标签值。
本发明也涉及使用这种传输设备的服务器。
本申请的思路不是实时地更改硬盘上存储的标签，而是计算偏移，以便把偏移应用于读出的标签上，该标签和计数值进行比较，以便决定分组的传输时间。因此，解决方法涉及服务器，根据由解码器发送的选定特技模式的参数，来计算偏移。
本发明提供一种操作诸如快进和慢动作等的特技模式的简单装置，而不需要较大的存储器或较多的CPU处理资源。本发明可用于以可变速度重放预先存储的流，同时保持由存储介质上和数据分组一起存储的标签所强加的给定位率，并保证重新读出速率。可以在没有索引文件的情况下，基于单一源文件，通过家庭网络实施特技模式。
附图说明
由以下通过非限制性的例子并参考附图给出的说明，本发明的其它特殊特征和优点将变得显而易见，其中：
图1描述了链接到存储装置的接收机，以及
图2描述了读接口电路。
具体实施方式
以下，回顾在已公开的专利申请No.2 811 846中描述的、本发明所应用的设备的例子。它涉及这样一种设备，该设备用于把压缩的数据存储在链接到卫星接收机的硬盘上，以及用于通过1394总线读取该数据。
配备有1394接口电路的接收机1接收来源于卫星传输的、按照MPEG 2标准压缩的视听数据流，该视听数据流在该标准中被称为传输流TS。其中，由接收机接收的信号被解调，以提供基带信号。该传输流包括许多节目。可以不变地传送该传输流，或者在过滤之后传送该传输流，以便仅选择和精选的节目相对应的分组。
被并入接收机中的1394接口电路用于通过1394链路传输该数据流。按照标准中的命名，该电路包括“链路控制”层(LINK)2和物理接口层(PHY)3。其中，该电路可以用于按照IEC 61883标准，来为分组加标签。数据经由1394端口被发送。存储装置4包括硬盘10和链接到1394总线及硬盘10的硬盘接口电路4。
该接口电路4包括PHY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。
数据经由1394端口，通过遵照1394标准的PHY电路5和LINK电路6到达。在对应于为分组加标签的时候，数据被发送到LINK电路的输出视听端口。视听端口链接到写接口电路7的输入，写接口电路7对数据进行时间标记。硬盘接口电路4链接到硬盘10。硬盘接口电路4把经过时间标记的数据发送给硬盘10，以便存储。
硬盘10链接到接口电路4的输入，以便读数据。读接口电路9在该输入处读数据，以便将数据发送给PHY电路6的输入视听端口。然后，该数据经由PHY电路5和1394端口，被发送给1394总线。
时钟8馈给接口电路7和9的每一个。
作为该专利申请的目的的本发明更具体地涉及接口电路9。图2显示了这种电路，该电路再次包括在上述已公开专利申请中已经描述的项，以下描述其操作。
硬盘10链接到读接口电路9的输入，以提供存储的数据。在该接口电路的输入处的该数据通过读缓冲存储器11，以便被传送给分组存储器12和标签提取电路13。视听数据被存储在分组存储器12中，而加标签数据被标签提取电路13提取，然后被电路13存储。该加标签数据是电路7为每个分组而加到视听数据上的数据。关于分组长度的信息被传送给提取电路13，要提取的标签以分组速率被接收。
提取电路13和接口电路收到的时钟8同步地，把标签发送给恢复计数器14的输入和开关15的第一输入。当打开文件时，提取电路13还把加载命令信号发送给恢复计数器，然后恢复计数器加载在打开文件时读取的第一时间标签，以便初始化自身。
开关15的输出端链接到时间标签存储寄存器16。在发送提取的时间标签的时候，提取电路13把应答数据的信号发送给寄存器16。然后，和寄存器16收到的时钟信号8同步地，寄存器8加载在开关的输出端处的信息。
标签偏移寄存器17接收由中央处理器(CPU)计算的偏移信息(图中未显示)。该计算是根据从解码器收到的命令而被执行的。偏移数据被发送到加法器电路18的输入。加法器电路18的第二输入接收来自寄存器16的信息。加法器电路18的输出被发送到开关15的第二输入端。
计数器14的时钟输入接收时钟信号8。计数器14的输出被发送到比较器19，比较器19在第二输入端处接收从寄存器16输出的数据，该数据或者是当前正被存储在分组存储器12中的分组的时间标签，或者是已经增加了偏移的先前分组的标签。当检测到匹配，并检测到和电路所接收的时钟信号8同步时，该比较器19把读控制信号发送给分组计数器20。当收到该读控制信号时，计数器20触发从分组存储器12读取对应于一个分组的许多字节。该分组计数器接收关于分组长度的信息。当数据正在从分组存储器12被读出时，该分组计数器20启动从读缓冲存储器11读新的分组，以及把该分组写入分组存储器12中。分组计数器20的时钟输入由来源于LINK接口6的视听时钟信号馈给，以使数据传输同步。来源于分组存储器12的视听数据，以及来源于分组计数器20的分组开始时钟信号和相应的有效数据，被提供在接口电路9的输出端。
因此，用从硬盘上的文件读取的第一分组的标签，来初始化恢复计数器14。在过渡阶段，第一分组被存储在分组存储器中，并且被立即读出，因此立即被发送到LINK电路6的视听输入端口。在存储、接着立即发送第一分组之后，当第二分组被存储在分组存储器中时，提取第二分组的标签，它的值或者已经增加了偏移值的先前分组的值，被加载到寄存器16中。计数器14以精密时钟8的频率运行，并且当计数值等于寄存器16中存储的值时，比较器19向分组计数器29发送触发信号，以便读取对应于一个分组的多个字节，并把这些字节传送给LINK电路6的视听输入端口。每当新的分组被读取时，都是如此。
与特技模式命令有关的数据以异步方式、经由IEEE 1394总线被传输。该传输使用专利化的交互工作协议，乃至标准化的交互工作协议，诸如家庭视听接口(HAVi)或通用即插即用(UpnP)。
当服务器的CPU收到特技模式命令时，服务器根据两个连续分组之间的相对差，典型地在10秒左右内被平均，以及选定方式的参数，来计算偏移。能够被连续执行的平均提供了代表平均流位率的值，这是因为两个分组之间的时间分布从一个分组到另一个分组可能大不相同。该偏移被存储在偏移寄存器17中，以便被发送给加法器18。加法器18把该偏移加到先前发送的、并来源于TS寄存器16的分组的标签TS(n-1)上，以便提供新的已更改标签值TS(n)，用于要发送的下一个分组。该值被发送给开关15，开关15把该值提供给TS寄存器16，以便将该值加载到TS寄存器16中，在来源于CPU的开关命令启动该输入的情况下，解码器发送对应于特技模式请求的命令。当计数器14的输出与该已更改标签对应时，比较器把该信息发送给分组计数器20，分组计数器20开始通过总线传输分组。
因此，例如，如果在通过网络发送对应于从存储介质读取的标签TS(n-1)的分组(n-1)的时候，或者在通过网络发送了该分组(n-1)之后，收到了特技模式操作命令，则下一个分组(n)的发送将由下一个标签TS(n)触发，通过把偏移加到标签TS(n-1)上来计算标签TS(n)。
可以得到：
TS(n-1)＝TS(file)
TS(n)＝TS(file)+偏移
TS(n+1)＝TS(file)+2×偏移
TS(n+2)＝TS(file)+3×偏移诸如此类，直到到正常读方式的切换再次有效为止。
TS(file)和存储介质上存储的分组(n-1)所关联的标签相对应。
可以非实时地，换句话说在分组传输之前，根据存储的标签值来执行偏移的计算。对和预先定义的传输时间相对应的许多标签执行平均。该数目典型地和这样的连续标签的数目对应，在这些连续标签以外，平均值的变化变得可以忽略，而且对于给定数目的样本，样本和来自存储标签的一组连续标签相对应。该数目甚至能够被选为，和大约十秒时间或更长时间相对应，该值的代表性与所考虑的标签的数目成正比。
对于正常方式下的操作，可以考虑涉及两个分组之差的最后计算的平均值，来完成由中央处理器执行的偏移计算，假设两个分组之差要被连续刷新，正常方式下的操作速度和新速度被请求。也有可能考虑计算的最后平均值，而与操作方式和所应用的最后操作速度无关，由此计算该平均值。
本申请从所需的特技模式参数和该平均值，来计算要应用于标签值的偏移。与两个连续分组有关的标签值之差的平均值被计算。令a为该值。于是，快进模式下的操作，例如以比画面的正常滚动速度快n倍的速度，和等于n/a的偏移对应。从而，分组被传送到分组存储器12中，并且以快n倍的速度、通过网络被读取。类似，慢动作操作，例如通过系数p，和a×p的偏移对应，则分组计数器20触发把分组写入存储器中，以及触发以比正常速度慢p倍的速度、通过网络传输分组。
解码器的缓冲存储器存储收到的分组。解码器的算术和逻辑单元以显示频率，从该缓冲器提取存储的画面。如果特技模式是快进模式，则某一部分的存储画面被丢弃，并且解码器只对要显示的那些画面进行解码。
自然，用户能够在任何时候，例如退出特技模式或者更改参数，以便返回到正常电影重放速度，发送给解码器的请求立即在异步方式下、通过1394总线被发送到服务器，以便解码器恢复以初始速度传输流。
所描述的本发明涉及MPEG标准和通过1394总线的传输。然而，基于存储的标签和存储介质上的视频数据之间的比较，以定义总线上的数据传输时间，本发明能够应用于任何读方法。

Claims (11)

1.一种通过总线传输在存储介质上存储的已编码视频数据的方法，该存储的数据是数据分组和被分配给数据分组的标签，所述方法包括步骤：对标签和根据传输时钟(8)计数的值(9)进行比较，以便定义从存储介质读取的分组在总线上的传输时间，
其特征在于，为了实施特技模式，所述方法还包括以下步骤：
根据存储的标签值，计算两个连续分组之间的差，
根据该差和通过总线收到的、定义特技模式的参数，计算偏移值，
把该偏移值加到(18)被发送的分组的标签值上，以获得新的标签值，该新的标签值定义要发送的下一个分组在总线上的传输时间。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，相对于一连串的分组，对差的计算进行平均。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于在预先定义的期间内获取的存储标签，非实时地执行平均差的计算。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存储的数据是按照运动图像专家组标准编码的音频和视频数据。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，存储的数据和传输流TS对应。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，总线是IEEE 1394总线。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，特技模式的参数来源于链接到IEEE 1394总线的解码器。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，特技模式是慢动作模式和快进模式或画面倒退滚动模式，参数定义了滚动速度和方向。
9.一种用于实施根据权利要求1的方法的数据传输设备，其特征在于，所述数据传输设备包括：
计数器(14)，用于提供计数信息，
比较器(19)，该比较器(19)对计数信息和标签进行比较，以触发通过总线传输对应于标签的分组，
计算电路，该计算电路接收特技模式的参数和已发送的先前分组的标签值，以便根据这些参数以及两个连续分组的标签值之差，来计算偏移值，以及
加法器(18)，用于把和分组(n-1)的传输时间相对应的标签值加到偏移值上，来定义被发送给比较器、且和随后分组n的传输相对应的新标签值。
10.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，计算电路计算两个连续分组的标签值之差的平均值。
11.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括根据权利要求9所述的传输设备。
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