CN1717047A - 用于运动图像数据流业务的数据流文件、方法和系统 - Google Patents

用于运动图像数据流业务的数据流文件、方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的运动图像数据流文件、方法和系统。通过将音频有效载荷数据添加到MJPEG运动图像、并添加用于控制各个有效载荷数据的数据流的有效载荷标题来产生无线运动图像数据流文件。当移动通信终端请求数据流业务时，服务器向移动通信终端提供先前产生的无线运动图像数据流文件。移动通信终端通过利用无线运动图像数据流文件的有效载荷标题信息来播放有效载荷数据。移动通信终端通过利用段标题来控制由多个段组成的有效载荷数据的传输。因此，通过利用MJPEG和用户数据报协议可以迅速可靠地提供无线运动图像数据流业务。

Description

用于运动图像数据流业务的数据流文件、方法和系统
1.发明领域
本发明涉及一种通过移动通信终端提供运动图像数据流业务，以及用于该业务的运动图像数据流文件格式的方法和系统。
2.背景技术
通常，数据流是一种在互联网上实时读取、传送和播放数据的多媒体数据传输方法。数据流技术允许用户在互联网上实时地观看和收听大容量的视频或音频数据而无需将数据下载到PC。
用于实施运动图像数据流的技术被粗略的划分成运动图像压缩算法和网络协议。典型的运动图像压缩算法包括运动图像专家组(MPEG)和H.26x，而典型的网络协议包括实时传输协议(RTP)和实时控制协议(RTCP)。
MPEG和H.26x是运动补偿压缩和DCT损失补偿的混合压缩法。运动补偿压缩通过利用先前帧和当前帧的差异来估算运动，并补偿已估算的运动。DCT损失压缩将影像分离成具有视觉重要信息的低频分量和具有视觉次要信息的高频分量，并将损失施加给低频分量。
RTP是一个用于传输多媒体数据的协议，该多媒体数据具有判别来自有效载荷的接收顺序号的结构。RTCP被定义为RTP监控和管理RTP数据传输的详细说明书。
该运动图像压缩标准的根本特征在于利用DCT损失压缩和运动补偿压缩，另外还利用量化矩阵算法和霍夫曼/(runlength)游程压缩算法。该量化矩阵算法通过利用影像主要集中在低频分量的事实来量化DCTed DCT系数以改善压缩效率。该霍夫曼/游程压缩算法将固定长度代码转换成可变长度代码，通过将短代码分配给频繁产生的符号并将常代码分配给很少产生的符号，从而生成小于原始符号的固定长度的平均代码长度。
诸如MPEG和H.26x这样的运动图像压缩算法以及诸如RTP和RTCP这样的网络协议通常用于无线网络。
另一方面，由于移动通信业务的多样性，利用移动通信终端的无线运动图像数据流业务的需求在提高。然而，由于诸多限制，已经在无线网络环境中使用的诸如MPEG和H.26x这样的运动图像压缩算法以及诸如RTP和RTCP这样的网络协议不能应用于移动通信网络环境。
即，移动通信网络环境具有诸如多信道衰减、切换和功率衰减这样的特殊限制。尤其是，与无线网络终端(如PC)相比，移动通信终端具有次级的中央处理器和较小的存储器，并表现出较低的存储器访问速度。
由此不能将常规运动图像压缩算法和网络协议运用于移动通信终端。高技术高价格的移动通信终端环境要求解决上述问题。
在利用常规运动图像压缩算法和网络协议来提供移动通信终端的运动图像数据流业务时，由于上述移动通信网络的限制，图像经常中断。结果，显著降低了服务质量。另外，在利用常规运动图像压缩算法和网络协议在无线网络上传输运动图像时，如果发生停顿，则必须按照运动补偿算法的特征将需要重发的帧和参考帧共同传送。因此难以提供数据流业务。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的运动图像数据流文件、方法和系统，利用运动图像数据流文件，通过将用于识别运动图像数据流文件的信息存储到运动图像数据流文件标题中，并且将运动图像数据流业务中播放的有效载荷数据以及用于控制和管理有效载荷数据的数据流的有效载荷标题存储到运动图像数据流文件的有效载荷中，该移动通信终端能够编码和解码视频数据和音频数据。
本发明的另一个目的是提供一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的运动图像数据流文件、方法和系统，通过将有效载荷数据分割成多个段，并在各个段中形成用于控制传输的段标题，该移动通信终端能够迅速可靠地传输运动图像数据流文件的有效载荷数据。
本发明的又一个目的是提供一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的运动图像数据流文件、方法和系统，该移动通信终端能够通过无线网络的衰减来有效地处理停顿，并通过利用无需参照帧来解码的单帧从而忽略运动补偿来降低移动通信终端的存储器使用量并改善传输速度。
为了实现这些和其它的有益效果，以及根据本发明的目的，，如在此具体和概括描述的，提供了一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的无线运动图像数据流文件，包括：用于识别无线运动图像数据流文件的文件标题；和具有根据MJPEG压缩的视频有效载荷数据和音频有效载荷数据的有效载荷，以及用于控制在各个视频有效载荷数据和各个音频有效载荷数据中的数据流的有效载荷标题。
根据本发明的另一个目的，用于移动通信终端的运动图像数据流业务的系统包括：数据流内容生成器，用于通过根据MJPEG的数据流而播放的无线运动图像数据流编码的视频帧和音频数据来产生用于无线运动图像数据流业务的内容；内容服务器，用于存储和管理所产成的内容；无线应用协议服务器，用于通过移动通信终端在内容服务器中检索所需内容，并通过数据流将检索到的内容提供给移动通信终端；以及移动通信终端，用于通过根据MJPEG的运动图像数据流解码的内容为用户提供无线运动图像数据流业务。
数据流生成器的无线运动图像数据流编码操作将根据MJPEG压缩的视频帧和音频数据分成多个段，在各个段中产生用于控制传输的段标题，产生用于控制音频数据的数据流的有效载荷标题，并产生用于识别无线运动图像数据流业务的内容的文件标题。
移动通信终端的无线运动图像数据流解码操作通过利用内容的文件标题信息来识别用于无线运动图像数据流业务的内容数据流，并且通过利用内容的有效载荷标题信息来播放有效载荷数据。移动通信终端通过利用有效载荷数据的段标题信息运用无线应用协议服务器来控制有效载荷数据的段数据的传送。
根据本发明的又一个方面，一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的方法包括：向服务器请求运动图像数据流业务；通过用户数据报协议从服务器接收运动图像数据流文件；通过利用运动图像数据流文件的文件标题来识别运动图像数据流文件；以及通过利用运动图像数据流文件的有效载荷标题来播放运动图像数据流文件的有效载荷数据的视频帧和音频数据。
结合附图并参照本发明以下的详细描述，本发明上述内容和其他目的、特征、方面以及优点将变得更加明显。
附图说明
说明中包括的附图是说明书的组成部分，提供了对本发明的进一步的理解，并且与本发明的描述一起例示了本发明的实施例，用于阐明本发明的原理。
图中：
图1是示出了根据本发明的无线运动图像数据流文件格式的示意图；
图2是示出了根据本发明的效载荷标题格式的示意图；
图3是示出了根据本发明的有效载荷数据格式的示意图；
图4是示出了根据本发明的MSW系统的示意图；以及
图5是示出了根据本发明的移动通信终端的软件结构示意图。
具体实施方式
通常，运动联合图像专家组(MJPEG)对运动图像压缩采用JPEG即静止图像压缩。按照JPEG压缩每一个MJPEG的帧。JPEG，即由国际电报电话咨询委员会(CCITT)和国际标准化组织(ISO)定义的用于连续色调静止图像压缩的国际标准，规定了用于压缩诸如除二进制图像之外的灰阶图像或彩色图像的几乎所有平面静止图像的必要条件。
MJPEG压缩如单帧这样的各个帧而不考虑先前帧和后继帧，并且还压缩运动图像播放信息，由此获得高于MPEG的压缩比。另外，MJPEG可以通过在压缩期间调整压缩比来控制图像质量，并且由于较小的计算量可以实现快速压缩。
根据本发明，通过利用由MJPEG而不是运动补偿压缩而压缩的运动图像数据流文件来提供运动图像数据流业务，并且通过将音频有效载荷添加到基于MJPEG的运动图像文件、形成用于控制和管理各个有效载荷数据中的有效载荷数据的数据流的有效载荷标题、并将各个有效载荷数据分割成多个用于传输控制的段，利用用户数据报协议(UDP)来可靠有效地传输运动图像。
现在将参考附图中描述的例子来详细地描述本发明的优选实施例
图1是示出了根据本发明的用于移动通信终端的无线运动图像数据流业务的运动图像数据流文件格式的示意图。
参考图1，通过将音频数据添加到常规MJPEG运动图像文件来形成无线运动图像数据流文件。即，无线运动图像数据流文件包括由多个通过运动图像数据流来播放的视频帧V和音频数据A组成的有效载荷100，以及用于识别运动图像数据流文件的文件标题200。
文件标题200包括：
1)文件长度(32位)201
2)有效载荷的数量(24位)202
3)内容宽度(12位)203
4)内容高度(12位)204
5)总播放时间(32位)205
6)视频有效载荷类型(8位)206
7)音频有效载荷类型(8位)207
8)内容供应商(CP)信息(字段长度是可变的)208
在有效载荷100中，一个视频有效载荷V表示一个视频帧，而一个音频有效载荷A表示一个预定长度的音频数据。通过将用于第一次播放的音频数据A添加到多个用于第一次播放的视频帧V，以及将用于第二次播放的音频数据A添加到多个用于第二次播放的视频帧V，从而填充有效载荷100。
如图2所示，有效载荷100包括各个视频帧120和各个音频数据120中的有效载荷标题110。
各个有效载荷标题110包括：
1)有效载荷播放时间标记(32位)111
2)有效载荷序号(24位)112
3)有效载荷类型(1位)113
4)有效载荷的段数量(23位)114
5)循环冗余校验(CRC)数据(1位)115
有效载荷播放时间标记111与帧播放时间标记一同使用以同步视频帧120和音频数据120。
如图3所示，各个视频帧120和各个音频数据120被分成多个段，而这些段分别由段标题130和段数据140组成。各个段的大小是固定的，例如是512字节。根据本发明，通过将各个视频帧和各个音频数据分割成多个段，并通过利用段标题来控制段的传输，就可以可控制地传输通过UDP传输的运动图像数据流文件的各个视频帧和各个音频数据。
各个段标题130包括：
1)有效载荷序号(24位)131
2)段序号(16位)132
3)末尾段标志(1位)133
4)末尾段数据大小(7位)134
当通过UDP传输无线运动图像数据流文件时，由于UDP的特征，可以改变段的传输顺序。因此，必须利用段传输有效载荷序号131和段序号132。另外，例如，当末尾段标志133具有“0”值时，这表明当前段不是有效载荷的末尾段，而当末尾段标志133具有“1”值时，这表明当前段是有效载荷的末尾段。在当前段不是末尾段的情况下，末尾段数据大小134没有意义，由此整个七位被填以“0”。
根据本发明，无线运动图像数据流文件改善和扩展了MJPEG即运动图像压缩和静止图像压缩之间的中间步骤，以适用于无线运动图像数据流业务。无线运动图像数据流还包括音频有效载荷数据，将有效载荷标题添加到各个有效载荷数据以实现数据流业务，以及将各个有效载荷数据分成多个用于传输的段。
下文中，一种通过利用无线运动图像数据流文件来为移动通信终端提供无线运动图像数据流业务的系统被定义为无线多媒体数据流(MSW)系统，用于编码无线运动图像数据流业务的运动图像数据流文件(或MSW文件)的编码器被定义为MSW编码器，以及用于解码无线运动图像数据流业务的运动图像数据流文件的编码器被定义为MSW解码器。
图4说明了根据本发明的MSW系统。MSW系统包括用于请求和接收运动图像数据流业务的移动通信终端300，用于通过无线访问移动通信终端300来实现用于无线运动图像数据流业务的内容数据流的无线应用协议(WAP)服务器310，用于根据来自WAP服务器310的内容请求信号来为WAP服务器310提供内容的MSW内容服务器320，以及用于通过MSW来编码、并将内容存储到MSW内容服务器320中从而生成内容的内容生成器330。
如图5所示，移动通信终端具有用于实现CPU功能的高级RISC机器(ARM)核心的软件结构、用于支持MSW编码程序的双模用户软件(DMSS)应用程序接口(API)、用于解码MJPEG运动图像数据流文件的MSW解码器、用于用户接口的用户界面，以及浏览器。
内容生成器330由PC组成，而PC通过利用MSW编辑工具331来产生MSW内容，该MSW编辑工具331用于通过MSW编码来编码无线运动图像数据流文件。
现在将描述根据本发明的MSW系统的运行。
内容生成器330通过利用MSW编辑工具331来产生MSW内容。即，PC通过MSW编辑工具331的MSW编码器产生无线运动图像数据流文件。详细来说，PC按照段数据大小来分割用于数据流业务的视频帧和音频数据、将分割的帧和数据存储到多个段数据内、分别将用于控制段数据的传输的段标题添加到段数据、将与视频帧相应的多个段数据和段标题存储到视频有效载荷数据区、产生用于视频有效载荷数据的有效载荷标题、将与音频数据相应的多个段数据和段标题存储到音品有效载荷数据区，以及产生用于音频有效载荷数据的有效载荷标题。PC通过利用用于视频帧的段数据和段标题以及用于音频数据的段数据和段标题来产生有效载荷，并产生用于有效载荷的文件标题，由此产生用于无线运动图像数据流业务的无线运动图像数据流文件。
PC330将由无线运动图像数据流文件组成的MSW内容存储到MSW内容服务器320。
然后，当用户通过移动通信终端300请求无线运动图像数据流业务时(S100)，WAP服务器310就基于用户的请求向提供无线运动图像数据流业务的MSW内容服务器320请求相应的MSW内容(S110)。MSW内容服务器320向WAP服务器310提供MSW内容。WAP服务器310向移动通信终端300传送MSW内容的无线运动图像数据流文件(S310)。在此，通过WAP服务器310和移动通信终端300之间的UDP来传输无线运动图像数据流文件。
移动通信终端300的MSW解码器通过利用无线运动图像数据流文件的文件标题信息来识别用于无线运动图像数据流业务的内容数据流，并且通过利用无线运动图像数据流文件的有效载荷标题信息来播放有效载荷数据。在通过UDP接收有效载荷数据时，移动通信终端300通过利用有效载荷数据的段标题信息来控制有效载荷数据的段数据的传输，以便可以按照传输顺序来定位和播放分割成多个段数据的有效载荷数据。
因此，即使通过无线电利用UDP来传输无线运动图像数据流文件，也可以通过利用有效载荷数据的段标题的传输控制来迅速可靠地传输无线运动图像数据流文件。
如前面所述，根据本发明，无线运动图像数据流文件包括用于识别无线运动图像数据流文件的文件标题，分割成用于传输控制的段数据和段标题的有效载荷数据，以及用于控制和管理有效载荷数据的数据流的有效载荷标题。因此，可以通过UDP来迅速可靠地传输无线运动图像数据流文件，并可以根据MJPEG来压缩和播放运动图像。
此外，由于没有采用通常用于运动图像压缩的运动补偿压缩，当产生由无线网络衰减引起的停顿时，就可以通过重新传输用于当前图像的运动图像帧来轻易地克服停顿，而无需考虑先前或后续图像，即参考图像。通过省略用于存储参考图像的帧存储器，并且接收和播放独立图像，可以简化移动通信终端的解码器的结构。而且，通过省略利用运动补偿的图像组(GOP)单元文件存取，可以减少移动通信终端的RAM用量。
此外，通过利用扩展的MJPEG运动图像文件可以向移动通信终端提供无线运动图像数据流业务，这减少了移动通信终端的ROM用量。
由于无线运动图像数据流文件不具备诸如同步发送器ID的用于多对多的多点传送环境信息，所以该系统为了获得较高的传输速度对一点对多点的广播环境进行了优化。
在不偏离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以体现为几种形式，应该理解的是，除非另作说明，上述实施例不局限于以上说明的任何细节，而应该广泛地解释为所附权利要求定义的精神和范围，故所有落在权利要求的边界和界限内的变化或修改、或这些边界和界限的等价体都包括在所附的权利要求中。

Claims (20)

1.一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的无线运动图像数据流文件包括：
用于识别无线运动图像数据流文件的文件标题；以及
包括根据MJPEG压缩的视频有效载荷数据和音频有效载荷数据的有效载荷，和用于控制各个视频有效载荷数据和各个音频有效载荷数据中的数据流的有效载荷标题。
2.如权利要求1的文件，其中文件标题包括：
运动图像数据流文件的总文件长度；
有效载荷的总数量；
用于数据流业务的内容宽度；
内容的高度；
内容的总播放时间；
内容的视频帧的编码类型；
内容的音频数据的编码类型；以及
提供该内容的内容提供商的信息。
3.如权利要求1的文件，其中各个有效载荷标题包括：
当前有效载荷的播放时间；
当前有效载荷的序号；
当前有效载荷的类型；
当前有效载荷的段总数；以及
用于校验当前有效载荷完整性的循环冗余校验数据。
4.如权利要求1的文件，其中，视频有效载荷数据和音频有效载荷数据被分别分割成多个用于传输的段，而各个段由段标题和段数据组成。
5.如权利要求4的文件，其中，通过利用段标题来控制段的传输。
6.如权利要求5的文件，其中，各个段标题包括：
属于当前段的有效载荷的序号；
当前段的序号；
用于检测当前段是否是有效载荷的末尾段的标志数据；以及
末尾段的数据大小。
7.如权利要求1的文件，其中，该有效载荷包括多个用于第一周期播放的视频帧和与多个视频帧同步的预定长度的音频数据，其中，无线运动图像数据流文件的总播放时间被分成预定的时间周期，并且第一周期是预定周期其中之一。
8.一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的系统，包括：
数据流内容生成器，用于通过根据MJPEG的无线运动图像数据流编码的视频帧和音频数据来产生内容；
内容服务器，用于存储和管理所产生的内容；
无线应用协议服务器，用于通过移动通信终端在内容服务器中检索所需内容，并通过数据流将检索到的内容提供给移动通信终端；以及
移动通信终端，用于通过根据MJPEG的运动图像数据流解码的内容为用户提供无线运动图像数据流业务。
9.如权利要求8的文件，其中该内容由无线运动图像数据流文件组成，
其中，无线运动图像数据流文件将音频有效载荷数据添加到MJPEG运动图像文件，并且具有用于控制和管理有效载荷数据的数据流的有效载荷标题。
10.如权利要求9的文件，其中有效载荷数据被分割成多个用于传输控制的段，而各个段由段标题和段数据组成。
11.如权利要求8的文件，其中，通过移动通信终端和无线应用协议服务器之间的用户数据报协议来传输该内容。
12.如权利要求8的文件，其中，无线运动图像数据流编码操作将根据MJPEG压缩的视频帧和音频数据分成多个段，在各个段中产生用于控制传输的段标题，产生用于控制音频数据的数据流的有效载荷标题，以及产生用于识别无线运动图像数据流业务的内容的文件标题。
13.如权利要求8的文件，其中，无线运动图像数据流解码操作通过利用内容的文件标题信息来识别用于无线运动图像数据流业务的内容数据流，通过利用内容的有效载荷标题信息来播放有效载荷数据，并且通过利用有效载荷数据的段标题信息来控制有效载荷数据的段数据的传送。
14.一种用于移动通信终端的运动图像数据流业务的方法，包括：
向服务器请求运动图像数据流业务；
通过用户数据报协议从服务器接收运动图像数据流文件；
通过利用运动图像数据流文件的文件标题来识别运动图像数据流文件；以及
通过利用运动图像数据流文件的有效载荷标题来播放运动图像数据流文件的有效载荷数据的视频帧和音频数据。
15.如权利要求14的方法，还包括通过利用有效载荷数据的段标题来控制移动通信终端和服务器之间的段数据的传输。
16.如权利要求14的方法，其中，该运动图像数据流文件将视频帧和音频数据分成多个段，并且包括各个段中用于传输控制的段标题、用于控制视频帧的数据流的视频有效载荷标题、用于控制音频数据的数据流的音频有效载荷标题，以及用于识别无线运动图像数据流业务的内容的文件标题。
17.如权利要求16的方法，其中，文件标题包括：
运动图像数据流文件的总文件长度；
有效载荷的总数量；
用于数据流业务的内容宽度；
内容的高度；
内容的总播放时间；
内容的视频帧的编码类型；
内容的音频数据的编码类型；以及
提供该内容的内容提供商的信息。
18.如权利要求16的方法，其中视频有效载荷标题和音频有效载荷标题各自分别包括：
当前有效载荷的播放时间标记；
当前有效载荷的序号；
当前有效载荷的类型；
当前有效载荷的段总数；以及
用于校验当前有效载荷完整性的循环冗余校验数据。
19.如权利要求16的方法，其中，各个段标题包括：
属于当前段的有效载荷的序号；
当前段的序号；
用于检测当前段是否是有效载荷的末尾段的标志数据；以及
末尾段的数据大小信息。
20.如权利要求14的方法，其中，该视频帧是无需参照帧来编码的独立帧。
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