CN1774922A - 用于压缩音频/视频数据的数字数据插入装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于在压缩数据比特流中插入数据的方法和装置。该方法和装置对压缩数据比特流的第一部分内的第一数据进行时移，以增加压缩数据比特流的第二部分的大小，并将第二数据插入到压缩数据比特流的第二部分中，以形成修改后的压缩数据比特流。

Description

用于压缩音频/视频数据的数字数据插入装置和方法
技术领域
本发明大体涉及例如数字广播系统的压缩数字音频/视频内容的传输和发布，更具体地涉及用于压缩音频/视频数据的数字数据插入装置和方法。
背景技术
近几年来，数字广播系统至少部分地因其可在大面积地理区域上有效地发布大量高保真度的视频和/音频节目以及其它数字服务或节目，而得以快速发展和应用。例如，对于基于卫星的数字电视和音频广播系统，在其向全球范围的用户提供服务的时候，如果有的话也仅需要少量陆基设施(例如，地面站、电缆线等)。因此，这种基于卫星的系统使数字广播公司和内容提供商能够以具有成本效益的方式，在世界的偏远和/或不发达地区为其节目和/或服务开发市场。
通常，无论数字广播系统是使用一个或多个卫星、电缆传输线、陆基无线传输站或上述的任何组合，这样的系统都能使用户接收到高保真度的视频和/或音频节目以及用户交互式功能或工具，例如使用户能够计划并实施节目消费活动的图画节目指南、基于网格的(grid-based)指南等。数字广播系统通常发送一个或多个高带宽信号，每个高带宽信号通常由具有复用的多个视频、音频和/或其它数字节目或内容的数据流或数据分组构成。通常采用一些公知的数据压缩技术(例如音频/视频内容压缩技术)、传输协议等来生成并传输多节目数据流或比特流(通常称为传输流)。具体地，通常根据由先进电视标准委员会(Advanced TelevisionStandards Committee(ATSC))公布的标准来传输数字电视节目。该ATSC标准是关于数字电视信号的传送的综合标准。基于ATSC标准，根据公知的运动图像专家组-2(MPEG-2)标准对与节目相关的视频信息进行编码和压缩，并根据公知的AC-3标准对与节目相关的音频信息进行编码和压缩。因此，ATSC数据流或比特流包括MPEG-2分组形式的视频信息和AC-3分组形式的音频信息。但是，也可替代地使用其它数字传输协议、数据压缩方案等等。
在可免费得到的数字音频/视频内容或节目的情况中，用户必须具有适于接收和处理数字电视信号的电视(例如高清晰度电视)。在购买的数字音频/视频内容或节目的情况中，订户通常具有数字解码单元，在数字视频或电视系统的情况中，该数字解码单元通常称为“机顶盒”，其接收并处理多节目数据流或传输流，并向电视、视频监视器、扬声器等输出视频和音频信号以由用户欣赏。具体地，该机顶盒能够基于用户的指令，从特定数据流或传输流中提取与特定节目或音频/视频内容部分相关的数据分组，对那些提取出的数据分组进行解码，并向电视、视频监视器、数字收音机等发送视频和/或音频信号以由用户欣赏。
与模拟内容提供商和广播公司的情况相同，数字内容的提供商和广播公司(例如，数字电视广播公司、数字音频广播公司等)通常也希望对传输进行校验和/或计量(即，监视)提供给用户的音频/视频内容或节目和/或其它服务的消费情况。以此方式，广播公司可生成广播校验信息和/或受众节目消费行为或模式。受众消费行为或模式可与人口统计信息结合在一起使用，以形成收视率信息，以改善目标市场或广告活动，改进节目或音频/视频内容和/或服务的类型以及将这些节目和/或服务传送给消费者的时间，为确定广告商使用特定时段所应该支付的费用而对该特定时段和节目的价值进行评估等等。
通过公知的模拟电视计量系统，通常从一组统计选择出的家庭中收集收视记录或其它收看信息。对于数字广播系统，每个统计选出的家庭具有数据记录和处理单元(即，“家庭单元”或“现场单元”)。该现场单元通常连接到向该现场单元提供输入，或从该现场单元接收输出的各种附件。例如，模拟系统可包括频率检测器，该频率检测器检测电视的本机振荡器频率以识别电视当前调谐到的频道。此外，例如，可以把观众计数器设置在电视的收看空间内，并且可与现场单元进行通信，从而使现场单元能够主动或被动地检测当前正在收看电视节目的人的身份。
该现场单元通常处理其输入(包括来自其附件的输入)以产生收视记录。该收视记录通常包括音频/视频内容或节目的识别信息(即，可用于识别特定节目或音频/视频内容部分的信息，例如从频率检测器得到的频道信息)和收视信息。该收视信息可包括收看特定节目的观众的数量和/或身份、人口统计信息等。可定期(例如以固定时间间隔)生成或者可响应输入变化(例如收看电视的观众的身份或数量变化、频道调谐信息的变化(即频道变化)等)生成该收视记录。对于公知的模拟系统，每个收视记录典型地包括例如台或频道号，以及收看该频道的时间(例如日期和时间)的频道信息。当然，收视记录可以包括在收看时间出现的收看者的身份等的其它信息。
现场单元收集大量的收视记录并向收集点(例如中央局或数据处理设备)发送所收集的收视记录(通常每天进行)以作进一步的处理或分析。数据处理设备从一些或所有统计选择出的家庭中的现场单元接收收视记录，并对收视记录进行分析以确定从所有参与家庭中选出的特定的家庭或特定的家庭组的收视行为。另外，中央数据处理设备可生成表明与所有参与家庭相关的收视行为的收视行为统计信息和其它参数。
为了根据收视记录生成收视行为信息，中央局或数据处理设备将节目表(即，电视节目安排表或节目计划表)等的参考数据与收视记录进行比较。以此方式，通过将收视记录中的时间和频道信息与节目安排表或节目计划表中与那些相同时间和频道相关的节目进行匹配，数据处理设备可确定收看了哪些节目。可对由数据处理设备接收到的每个收视记录执行这样的匹配处理，由此使数据处理设备能够对所有参与家庭收看的节目以及收看节目的时间进行重构。
但是，公知的模拟节目计量系统(例如上述电视节目校验和计量系统)不适用于数字广播系统。例如，上述频率检测器附件不适于检测数字视频频道信息，因为数字电视系统使用机顶盒中的数据分组提取处理来提取与特定节目相关的音频/视频数据，而电视调谐器通常允许留在一个频道上(例如，通常频道2或3)。因此，电视谐调器的本机振荡器频率并不表明(即不是必须对应于)当前正在欣赏的数字电视频道。因此，公知的模拟节目计量系统不适用于数字广播系统。更普遍地，公知的模拟节目计量系统不能用于检测广播数字节目的识别特征，从而使得模拟监视系统无法生成校验信息和/或收视记录，其中对该校验信息和/或收视记录进行处理可确定数字节目消费行为。
为了能够追踪收视记录，一些数字广播公司通过在视频和/或音频比特流中插入数字节目识别信息和/或其它数据，来实现在家庭地点以及一个或多个参考地点的数字广播节目的识别。所插入的数字数据通常称为受众测量数据，该受众测量数据可包括信号识别代码(即，与各个音频/视频内容部分或节目唯一相关的数字代码)、日期信息、时间信息、消费者身份信息等。在发布系统数据头端(headend)或广播台处的受众测量数据的插入通常称为主动音频/视频内容识别处理，因为系统数据头端或广播台主动修改(即将数据插入到)所发送的比特流或传输流。
通过主动地将数据插入音频/视频比特流，数字广播公司可识别数字音频/视频内容，并且可容易地确定正在收看数字广播的观众的收视行为。具体地，可将与各个家庭相关的现场单元配置成可从所接收到的比特流中的已知部分或位置中提取所插入的音频/视频内容识别代号，并使用所提取的信息形成例如收视记录。接着，可以在各家庭地点和/或一个或多个收集或中心处理点对收视记录作进一步分析，以生成收视行为信息、收视率数据等。
通常，公知的主动数据插入技术在对单个视频和/或音频信号进行压缩和复用以形成单个多节目比特流或传输流之前，在组成由广播台发送的一个或多个节目(例如视频和/或音频节目)的各视频和/或音频信号内插入数字数据。但是，由于将该数字数据插入到未压缩域内(例如，单个未压缩音频/视频信号内)，因此通常需要多个数字数据插入装置(例如，每个未压缩节目比特流各有一个)。需要多个数字信息插入装置是不希望的，因为其增加了与数据转发器或广播台相关的复杂性和运营成本。
向单个未压缩节目信号插入数字数据所产生的另一个困难是随后的压缩操作(即，压缩编码)可能会破坏和/或删除一些或所有插入的数据。众所周知，信号压缩技术通常实现了再现视频图像和/或音频信号所需的数据量的实质性缩小，但这样做至少要以一些数据或信息作为代价(即，损失)。因此，如果压缩操作破坏了所插入的数字数据，则家庭地点和/或中央数据处理或收集设备可能将不能够准确地识别音频/视频内容。
向单个未压缩音频/视频内容信号插入数字代码或受众测量数据所产生的又一个困难是所插入的数据或信息与插入该数据的节目之间的关联受到限制。尤其是，所插入的数据可能仅与节目的视频部分或者仅与同一节目的音频部分相关，而不是与视频和音频部分都相关。由于数字广播台可能在压缩域内重新定义未压缩视频和/或音频节目的位置(即，子频道或次频道号)或者可能从节目编排中删除一个或多个视频和/或音频节目，而使得该关联性缺乏进一步复杂化。
附图说明
图1是示例性系统的框图，在该系统中在此所述的数据插入装置和方法可用于识别数字音频/视频内容或节目，并基于所识别的音频/视频内容或节目生成校验信息和/或收视行为信息；
图2是可以由图1的数字广播台使用，以将受众测量数据插入到一个或多个未压缩音频/视频内容或节目比特流中的示例性公知系统的框图；
图3是可以在图1的数字广播台内使用以将受众测量数据插入到压缩音频/视频内容或节目比特流中的示例性系统的框图；
图4是示出了可实现图3中所示的数据插入器的示例性方式的更详细框图；
图5是示出了可实现图4中所示的数据插入器的示例性方式的更详细的框图；
图6是可执行机器可读介质上存储的软件或指令，实现图3中所示的示例性数据插入器的示例性的基于处理器的系统的框图；
图7是可将图6中所示的处理器系统配置成执行图3中所示的示例性数据插入器的功能的示例性方式的流程图；
图8是可实现图7的数据插入模块的示例性方式的更详细的流程图；
图9是图11中所示的系统利用图3的示例性数据插入器所插入的数据，生成收视行为和收视率信息的示例性方法的流程图；
图10是可将数据插入器配置成可将受众测量数据插入到压缩音频/视频内容或节目比特流中的另一方式的框图。
具体实施方式
图1是示例性系统100的框图，其中下文中将更加详细描述的数据插入装置和方法可用于识别广播数字音频/视频内容或节目，并基于所识别的音频/视频内容生成收视行为和收视率信息。系统100包括数字广播台102，该数字广播台102从多个数字内容提供商104和106接收数字视频和/或音频内容。数字内容提供商104和106可以公知方式向数字广播台102提供各种音频/视频内容，例如电视节目、广告、音频(例如无线电广播)节目、甚至图像信息(例如网页)等。数字广播台102通过通信路径或链路112和114向参考地点108和至少一个消费地点110发送包含数字音频/视频内容的一个或多个信号。通信路径或链路112和114可包括例如卫星链路、无线陆基链路、电缆链路等的有线或无线链路的任何组合。通过链路112和114传送的信号可包括通常称为传输流并通常与现有数字电视传输系统一起采用的多节目数据流或比特流。
参考地点108和消费地点110利用在此所述的音频/视频内容识别装置和方法接收并处理由数字广播台102提供的数字信号或数字音频/视频内容。更具体地，参考地点108包括多个解码器(例如，机顶盒等)116、118和120，这些解码器对从数字广播台102接收的音频、视频和/或其它数据分组进行解调、分解和解码。在一个例子中，解码器116、118和120中的每一个向参考地点处理器122提供与当前广播的不同节目相关的音频和/或视频数据分组。也就是说，解码器116可提供与第一节目相关的数据分组，而解码器118与120提供分别与第二与第三节目相关的数据分组。将参考地点处理器122配置成控制和/或具有指示出解码器116、118和120中的每一个当前调谐到哪个频道、子频道等的信息。
参考地点处理器122可包括用于提取由数字广播台102插入广播音频/视频内容(例如一个或多个传输流)中的数据的装置和方法。具体地，可将参考地点处理器122配置成：利用在此公开的数据插入装置和方法，从数据分组和/或数据帧内的已知位置提取由数字广播台102插入的数字代码和/或其它数据或信息。参考地点处理器122可向中央处理单元124发送所提取的代码和/或其它数字信息，接着中央处理单元124可对所提取的代码和/或其它数字信息进行处理以生成例如广播校验信息、节目编排信息或任何其它关于电台102所广播的音频/视频内容的所需信息。
消费地点110可以是，例如统计选出的家庭或居民区、商业位置、移动设备(例如手提电脑、蜂窝电话或个人数字助理等)或者能够欣赏视频和/或音频内容或节目的任何其它地点或装置。为便于说明，图1示出了单个系统或消费地点110。但是，可以按照与示例性消费地点110相似或相同的方式配置多个消费地点。
消费地点110包括输出单元128，例如视频显示器、电视、扬声器等。消费地点110还包括解码器(例如机顶盒)130，其与解码器116-120相似或相同。如图1中所示，解码器130可串联地接在广播信号114和输出单元128之间，并向用于播放当前选择的节目以供欣赏的输出单元128提供音频和/或视频信号134。例如，在广播信号114为数字卫星或有线电视传输的情况下，解码器130解调并提取与所需频道和/或节目相关的视频和/或音频数据分组。对所提取的数据分组进行处理以形成能够由输出单元128播放(例如，显示)的信号134。例如，在输出单元128为电视的情况下，信号134可以是施加给输出单元128的适当输入连接的合成视频信号，超视频信号，红、绿、蓝(RGB)信号或任何其它可显示的视频信号。
此外，解码器130还向现场单元132提供包括数字音频/视频内容数据的信号136。该音频/视频内容数据可以是，例如利用公知的提供与数字广播相关的数据分组的索尼公司与飞利浦公司的数字接口格式(S/PDIF)或者任何其它预期格式提供的数字音频信号。在该情况下，音频/视频内容数据是与当前解码器调谐到、并正在通过输出单元128欣赏的音频/视频内容相关的压缩数字音频数据。
除了其信号处理功能以外，解码器130还可以执行访问控制功能，例如根据与系统100相关的订购状态或订购信息，确定系统100的用户可欣赏哪些节目，生成可显示的节目指南信息等。
现场单元132处理从解码器130接收的信号136，以从中提取所插入的数据(即，受众测量数据)。现场单元132接着将提取的数字数据(即，受众测量数据)传送到中央处理单元124。中央处理单元124可对所提取的数字数据进行处理，以确定欣赏了哪些音频/视频内容(例如，频道和/或节目)、欣赏这些音频/视频内容的时间、和/或欣赏这些音频/视频内容的人的身份。以此方式，中央处理单元124可生成关于在欣赏地点110或一个或多个其它欣赏地点(都没有示出)的音频/视频内容的欣赏的收视行为信息或统计信息、收视率信息或任何其它所需信息。
尽管在图1中将输出单元128、解码器130和现场单元132作为独立模块示出，但由这些模块所执行的功能可以通过任何理想方式进行组合或集成。例如，在欣赏地点110为便携式装置(例如，具有无线通信接口的个人数字助理)的情况下，由模块128、130和132所执行的功能可集成在该便携式装置内。或者，由输出单元128和解码器130执行的功能可集成在该便携式装置内，然后该便携式装置定期地或连续地以通信方式连接现场单元132以将其提取的数据下载到现场单元132。在该情况下，将该现场单元132实现为基本单元，其中便携式装置定期执行下载操作。
图2是可由图1的数字广播台102使用的，用于将受众测量数据插入到一个或多个未压缩音频/视频内容或节目比特流中的示例性的公知系统200的框图。该系统包括多个数据插入器202、204和206，将每个数据插入器配置成可分别将数据插入未压缩音频/视频内容数据流208、210和212中。每个数据流208、210和212包括单个音频/视频节目，该节目可以由与图1中所示的数字内容提供商104和106相似或相同的数字内容提供商提供，并且/或者可以由例如数字录像机、盒式磁带录像机或任何其它合适的数字媒体传送装置的本地源提供。
可使用公知的数据插入装置(例如垂直消隐插入器、水印编码器和隐藏式字幕编码器)实现数据插入器202、204和206。数据插入器202、204和206的输出分别连接到编码器214、216和218。编码器214、216和218是使用公知音频/视频压缩方案(例如，符合AC-3和/或MPEG标准的压缩方案)对各个音频/视频内容比特流(其中已经插入了数据)进行压缩的压缩编码器。
由复用器220对编码器214、216和218输出的压缩音频/视频内容比特流进行复用以形成单个比特流或传输流。复用器220可利用符合例如ATSC和/或数字视频广播(DVB)标准的复用方案对从编码器214、216和218接收的压缩比特流进行复用。复用器220将其多节目比特流或传输流提供给调制器222和发送器224，其中调制器222使用公知技术对传输流进行调制，发送器224使用公知技术通过例如图1中所示的通信链路112和114发送或广播传输流。
系统200还可以包括节目和系统信息协议(PSIP)生成器226，该节目和系统信息协议生成器226利用公知技术生成一组层级互连表(collection of hierarchically interlinked table)，这些表包含关于频道和节目的位置信息、节目安排(即，节目编排信息)、帮助构建节目指南的信息、以及诸如传输流识别符(TSID)的唯一识别符(每个识别符唯一地对应于一个广播公司)。PSIP生成器226向复用器220提供PSIP信息，该复用器220可将PSIP信息复用到传输流中。
另外，系统200可以包括可向复用器220提供交互式节目信息的数据生成器228，其中复用器220可将该交互式节目信息复用到传输流中。例如，数据生成器228可生成在欣赏地点处(例如，图1中所示的欣赏地点110)可使用的节目信息，以生成节目网格指南(grid-guide)并且/或者提供欣赏地点处的其它用户接口功能。
尽管图1的公知系统200能够将受众测量数据插入到各个音频/视频节目比特流中，但是在由各编码器214、216和218执行编码或压缩处理的过程中可能会破坏或丢失所插入的数据。另外，由于数据插入器202、204和206在没有参考PSIP生成器226生成的信息的情况下插入受众测量数据，因此在数据插入处理中没有考虑节目编排的变化(例如，电台将节目重新分配给不同的子频道、去掉节目等)。因此，在欣赏地点处提取的所插入的受众测量数据可能没有反映出实际欣赏的节目或音频/视频内容。为了解决该问题，必须保留两组元数据以生成收视率信息。具体地，一组元数据与所插入的数据相关并且另一组元数据由PSIP装置生成(即，用于节目识别的电台或广播公司元数据)。另外，需要两组元数据间的映射，从而最终可以根据由PSIP装置生成的元数据提供收视率信息。另外，系统200还需要每个节目比特流的单独的数据插入器，因此在广播台(例如，图1的广播台102)对大量节目进行复用以形成其传输流的情况中或者如果引入新频道以进行传输时，该系统200可能会变得过度复杂。
图3是可在图1的数字广播台102中使用，以将受众测量数据插入到压缩音频/视频内容或节目比特流中的示例性系统300的框图。图3的系统300内所示的许多功能模块与结合图2所显示和描述的功能模块相似或相同。但是，系统300在复用器220和调制器222之间接入数据插入器302，因此不需要多个数据插入器202、204和206(图2)。不同于数据插入器202、204和206，数据插入器302是在压缩域中工作。具体地，数据插入器302在包含压缩音频/视频数据、由PSIP生成器226生成的PSIP信息和/或由数据生成器228生成的其它数据的多节目比特流或传输流中插入数据(例如，受众测量数据和/或其它数据)。
如下文中更详细描述的那样，数据插入器302对包含利用预定压缩和传输协议格式化的数据分组帧的比特流进行操作。数据插入器302在时间上对数据帧内的数据进行压缩或时移(time shift)，以扩展(即，增加大小)一个或多个数据帧内的预定数据区或位置，并在一个或多个扩展后的预定数据区或位置内插入受众测量数据。接着所插入的受众测量数据可由一个或多个欣赏地点和参考地点处的一个或多个解码器提取，并用于生成欣赏记录、校验信息、节目编排信息、收视行为信息等。
由于数据插入器302在压缩域内工作(即，其对包含压缩数据的比特流进行操作)，因此其插入的受众测量数据不会如公知系统的情况那样(例如，结合图2所显示和描述的公知系统200)由于压缩操作而破坏或丢失。另外，由于数据插入器302已经访问了由PSIP生成器226生成的信息，因此数据插入器302始终插入与PSIP生成器226提供的PSIP表所包含的节目编排信息一致的受众测量数据。以此方式，系统300可保留两个包含相同信息的元数据系统(即，由PSIP装置产生的元数据和由于数据插入处理所产生的元数据)。因此，系统300提供的受众测量数据比图2的公知系统200所提供的更可靠，尤其是在广播台102(图1)频繁改变其节目编排的情况下。
系统300还可以包括可生成非受众测量数据，例如交互数据(例如，统一资源定位符(URL)、网际协议(IP)数据等)、专用或专有数据或任何其它非受众测量数据的数据生成器304。在一个例子中，数据生成器304可利用以下所示格式生成数据。
时间代码：XX
次频道/主频道：XX/YY
数据：http：//xx.xx.xxx
如图3中所示，数据生成器304可以与数据插入器302分开，在此情况下，数据生成器304可通过通信链路306(例如，串行接口、以太网兼容链路或任何其它适当的通信链路)以通信的方式与数据插入器302相连接。另选地，数据生成器304可以与数据插入器302一体化构成。数据生成器304还可以连接到用户接口306，该用户接口306可以包括键盘、监视器、鼠标等，使操作者可输入要通过数据生成器304和数据插入器302插入的数据。
返回图4，更详细的框图示出了可实现图3中所示的数据插入器302的示例性方式。该示例性的数据插入器302包括分解器400，其从复用器220(图3)接收多节目比特流(例如，ATSC兼容数据流)。分解器400将多节目比特流分解成多个比特流，包括包含与单个音频/视频节目相关的压缩数据的比特流、包含PSIP信息的比特流、包含由数据生成器228生成的数据的比特流等。
节目信息提取器402接收由分解器400输出的单个比特流并从中提取节目信息。具体地，节目信息提取器402可提取传输流识别符(该传输流识别符唯一地对应于发送该多节目比特流的广播源(例如，图1的电台102))、与音频/视频节目对应的各比特流的主和次频道信息、各音频/视频节目比特流的日期和时间值以及任何其它所需的节目信息。
受众测量数据生成器404使用由节目信息提取器402提供的所提取的节目信息，生成由分解器400所接收的多节目比特流内包含的各音频/视频节目比特流的受众测量数据。受众测量数据生成器404可利用以下表1中所示的示例性句法生成受众测量数据。
                 表1
  数据字段   位长
 AudienceMeasurementDataID   8
 PayloadStartIndex   4
 LenIndex   4
 Payload   可变
数据字段AudienceMeasurementDataID包括唯一识别符，解码器(例如，解码器116、118、120和130)使用该识别符来识别受众测量数据和/或插入该数据的收视测量实体(例如，公司)。这种唯一识别符可以是事先知道的，以便于识别处理。数据字段PayloadStartIndex保留有指示收视测量信息存储在有效载荷中的顺序的值。在以下表2中示出了PayloadStartIndex的值可与有效载荷数据结构对应的一个示例性方式。
                  表2
  PayloadStartIndex   Payload数据开始
  0   TransportID[位15-0]
  1   主频道[位15-0]
  2   次频道[位15-0]
  3   时间[位31-16]
  4   时间[位15-0]
数据字段LenIndex保留有指示数据字段Payload的长度的值。在以下表3中示出了数据字段LenIndex定义数据字段Payload的长度的一个示例性方式。
            表3
  LenIndex   有效载荷长度(字节)
  0   2
  1   4
  2   6
  3   8
  4   10
使用表1到3中所示的上述示例性数据字段语义，如果PayloadStartIndex＝3并且LenIndex＝3，则有效载荷包含按照以下表4中所示顺序的8个字节。因此，LenIndex数据字段使所插入的受众测量数据长度的调制作为所插入的数据位置或占位符中可得字节数的函数。
                表4
  有效载荷数据   字节数
  时间[位31-16]   2
  时间[位15-0]   2
  传输ID[位15-0]   2
  主频道[位15-0]   2
当然，上述表1到4仅仅是受众测量数据生成器404生成受众测量数据的一种示例性方式。可以使用其它数据类型和格式来形成任何所需应用的受众测量数据。例如，传输ID可由专有识别符代替，该专有识别符由例如收视测量实体(例如公司)使用以识别具有特定主/次频道编号的频道。另选地，传输ID可由诸如AD-ID或V-ISAN(众所周知的内容识别方案)的公共内容识别符代替。
数据插入单元406将受众测量数据生成器404提供的受众测量数据插入到与分解器400提供的单个音频/视频节目对应的单个比特流中。更具体地，数据插入单元406对各音频/视频节目比特流的数据帧内的压缩数据分组进行压缩或时移，以扩展这些压缩数据比特流内的一个或多个数据帧的预定部分或数据区。将属于这些音频/视频比特流中的每一个的受众测量数据插入到其一个或多个扩展后的预定部分或数据区中。
除了接收要插入的受众测量数据以外，数据插入单元406还可以从数据生成器304(图3)中接收例如要插入的非受众测量数据的其它数据。如上所述，这种非受众测量数据可包括例如URL、小应用程序(applet)、脚本等的交互数据。以下在表5和6中示出这种非受众测量数据的示例性语法。
            表4
  数据字段   值/长度
  交互数据   0xBB H
  数据长度   XX字节
  数据类型   YY
  数据   ZZ
            表5
  数据类型值   数据类型
  0   URL
  1   脚本
  2   小应用程序
将具有由数据插入单元406插入的数据的音频/视频比特流提供给节目信息变更器408，该节目信息变更器408在需要的时候可以修改与这些比特流中的一个或多个相关的节目信息。在一些情况中，依据该比特流中数据插入单元406插入受众测量数据或其它数据的位置，可能需要更新与插入了数据的比特流相关的节目信息。例如，在节目信息包括PSIP和/或PSI表信息的情况中，可能需要修改PSIP和/或PSI表信息以反映出在比特流中已经插入专用数据的变化。
在节目信息变更器408进行处理之后，复用器410接收包括由数据插入单元406插入了受众测量数据和/或其它数据的音频/视频比特流在内的各个比特流。复用器410还接收到可能已经由节目信息变更器408修改过了的节目信息。例如，复用器410可以接收包含修改后的PSIP信息的比特流。复用器410还可以接收其它比特流，例如包含其它节目或数据的比特流。在任何情况下，复用器410将其接收到的多个比特流复用成与分解器400接收到的传输流具有基本相同的格式(例如，符合相同的协议)的单个多节目比特流或传输流。但是，由复用器410输出的多节目比特流或传输流包含由数据插入单元406插入的数据，并且可以包含由节目信息变更器408修改后的节目信息。
图5是示出了可以实现数据插入单元406的示例性方式的更加详细的框图。数据插入单元406可包括解析器500，其解析出或提取要传送到时移器502的特定一种或多种类型的数据分组。在图1的数字广播台102内实现数据插入单元406，并将数字广播台102配置成可发送符合ATSC的数字电视信号的示例中，将解析器500配置成可提取符合AC-3标准的压缩音频数据分组。在该例子中，将时移器502配置成对AC-3数据帧内的压缩音频数据分组进行时移以减少AC-3数据帧内空字节(skip byte)的数量或消除空字节。
众所周知，符合AC-3标准的压缩音频比特流通常包括具有一个或多个空字节的帧，这些空字节是在编码处理期间形成用以保持各AC-3帧的固定帧尺寸并且通常不包含任何有用信息。此外，AC-3数据帧包含辅助数据字段，其可用于传输压缩音频数据以外的信息，并且/或者可用于对帧内包含的比特数进行微调。但是，实际上AC-3帧内的辅助数据字段通常包括很少的(如果有的话)字节。
如上所述，时移器502减少了AC-3帧内的空字节或消除了空字节，并将AC-3帧内的音频数据移位以占据所去除的空字节。移位结果是将压缩音频数据压缩到帧的一端以占据先前由空字节占据的帧的部分，这就有效地在时间上使音频数据发生位移。该位移的另一个结果是辅助数据字段可用的位数增加。
辅助数据字段插入器504将受众测量数据生成器404生成的受众测量数据插入到AC-3帧的新扩展的辅助数据字段内。如以上结合表1到4描述的或者以任何其它理想方式对所插入的受众测量数据进行格式化。另选地或附加地，可通过辅助数据字段插入器504在AC-3帧的辅助数据字段内插入由数据生成器304(图3)提供的非受众测量数据。
在将受众测量数据和/或其它数据插入到AC-3帧的新扩展的辅助数据字段内之后，纠错值生成器506生成各个AC-3帧的新纠错值。在此例子中，将该纠错值生成器506配置成对各AC-3帧中的循环冗余码校验(CRC)值进行重新计算。因为消除空字节、移动压缩音频数据和在AC-3帧辅助数据字段内插入数据使初始CRC值变得毫无意义(即，初始CRC不再表示帧内所包含的数据)，所以需要重新计算AC-3帧的CRC值。
一般地，可使用基本硬件、基本软件或所需硬件与软件的任何组合来实现示例性数据插入器302(图3)和数据生成器304(图3)。在基于基本软件的实现时，执行机器可读指令或程序的计算机系统或其它处理器系统可用于实现在此描述的装置和方法。该机器可读指令或程序可实施为CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字多功能盘(DVD)或存储器之类的有形介质上存储的软件。
图6是执行机器可读介质上存储的软件或指令，以实现示例性的数据插入器302(图3)和/或示例性的数据生成器304(图3)的示例性的基于处理器的系统600的框图。示例性的基于处理器的系统600包括处理器602，处理器602可以是任何合适的微处理器，例如来自英特尔奔腾系列微处理器的处理器。处理器602以通信的方式连接到非易失性存储器604和易失性存储器606。可使用例如电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、只读存储器(ROM)等实现非易失性存储器604。可使用例如静态随机访问存储器(SRAM)、动态随机访问存储器(DRAM)等实现易失性存储器606。处理器602还连接到可由例如使用磁介质或光学介质存储数字信息的磁盘驱动器实现的大容量存储器608。
处理器602取出并执行存储在一个或者多个存储器604和606和/或大容量存储器608上的机器可读指令或软件程序，以执行图3中所示的数据插入器302和/或数据生成器304的功能。
处理器602还与输入/输出(I/O)单元610进行通信，该输入/输出(I/O)单元610使系统600能够与例如用户接口308(图3)进行通信。该I/O单元610可包括用于执行网络通信功能(例如以太网通信功能)、电话线通信功能(例如调制解调器功能)、外围设备通信功能(例如通用串行总线通信、并行端口通信等)的电路，以使系统600能够与一个或多个输入装置(例如鼠标、键盘等)和/或一个或多个输出装置(例如视频显示器、打印机等)进行通信。
图7是可对图6中所示的处理器系统600进行配置以执行图3中所示的数据插入器302的功能的示例性方式的流程图。首先，将从复用器220(图3)接收到的多节目比特流或传输流分解成其组成比特流(模块700)。具体地，可将传输流分解成多个音频/视频节目比特流、包含PSIP信息的比特流，以及包含其它数据和/或节目信息的其它比特流。接着从组成比特流中提取例如传输流识别符、主和次频道编号、日期和时间值等的节目信息(模块702)。接着使用所提取的节目信息生成受众测量数据(模块704)，随后将该受众测量数据插入到音频/视频比特流内的预定部分或数据字段内(模块706)。接着如果需要可以对节目信息进行修改(模块708)，并对其中部分已经通过插入受众测量数据和/或修改节目信息进行了修改的组成比特流进行复用以形成单个传输流(模块710)。
图8是可以实现图7的数据插入模块706的示例性方式的更加详细的流程图。具体地，对音频/视频比特流进行解析以提取将要插入数据的特定数据分组。在一个例子中，如上所述，提取出符合AC-3标准的音频数据分组。将AC-3数据帧内的音频数据进行时移以消除帧内的空字节(模块802)，由此增加一个或多个数据帧内的辅助数据字段可用的位数。接着将受众测量数据以及其它数据插入到新扩展的辅助数据字段内(模块804)。随后对各AC-3帧的CRC进行重新计算(模块806)。
图9是图1中所示系统100利用由图3的数据插入器302插入的数据生成收视行为和收视率信息的示例性方法的流程图。首先，数字广播台102(图1)使用例如在此描述的数据插入器装置和方法向其广播传输流插入受众测量数据(模块900)。解码器116、118和120(图1)中的一个或多个和参考地点处理器122(图1)一起从所发送的比特流内的已知位置中提取受众测量数据(模块902)。例如，在压缩音频比特流内插入的数据符合AC-3的情况下，该已知位置可以是如上所述的AC-3帧的辅助数据字段。参考地点处理器122(图1)使用所提取的受众测量数据生成节目编排(模块904)。具体地，因为参考地点108(图1)可使用其多个解码器116、118和120同时接收和处理多个音频/视频比特流，所以参考地点处理器122(图1)可利用所插入的受众测量数据同时检测并识别出可用于欣赏的多个广播节目。其后参考地点122(图1)可将所生成的节目编排信息发送给采集地点(在该情况中为中心处理设备124(图1))(模块906)。
在欣赏地点110(图1)处，将现场单元132配置成可从信号136中提取所插入的受众测量数据(模块908)，在一个例子中，该信号136是包含符合AC-3标准的压缩音频数据的S/PDIF信号。在该情况下，所插入的受众测量数据位于AC-3数据帧的辅助数据字段内，并将现场单元132(图1)配置成识别辅助数据字段并从中提取信息。现场单元132(图1)还连接到使现场单元132(图1)能够生成人口统计信息的人数计量器和/或其它装置(模块910)。例如，可将现场单元132(图1)配置成检测当前通过输出单元128欣赏音频/视频节目的人或人群的身份。无论如何，现场单元132(图1)向采集地点(例如中心处理设备124(图1))发送收视行为信息(例如受众测量数据、人口统计信息等)(模块912)。
接下来采集地点或中央处理设备124(图1)将从欣赏地点110(图1)接收到的收视行为信息与从参考地点108(图1)接收到的节目编排信息进行比较(模块914)。通过将收视行为信息与节目编排信息部分进行匹配，采集地点或中央处理设备124(图1)可确定在欣赏地点110(图1)和/或其它欣赏地点(未示出)处欣赏音频/视频节目的时间和方式，以及由谁欣赏这些音频/视频节目。之后可由中央处理设备124(图1)利用在模块914处生成的匹配信息来生成收视率信息(模块916)。
在数据生成器304(图3)将非受众测量数据(例如交互数据)提供给了数据插入器302(图3)的情况下，解码器130(图3)和/或现场单元132(图3)可从AC-3帧的辅助数据字段中提取并处理该非受众测量数据。例如，现场单元132(图1)可包括或者连接到能够激活URL和/或其它交互数据的网页服务器(未示出)。在一些情况下，可以对非受众测量数据进行适当的代码转换，并将其通过一个或多个无线通信链路传送到诸如蜂窝电话、个人数字助理和/或计算机之类的便携式装置。
尽管图3中示出示例性数据插入器302是串联插入到复用器220和调制器222之间，但可以采用其它配置作为替代来实现与上述相同或相似的结果。图10是配置数据插入器1000以在压缩音频/视频内容或节目比特流中插入受众测量数据的另一种方式的框图。如图10中所示，数据插入器1000以通信的方式连接到PSIP生成器226、一个或多个编码器208、210和212以及复用器220。在该配置中，数据插入器1000不需要分解器(例如图4的分解器400)或复用器(例如图4的复用器410)。其它配置也是可行的。例如，数据插入器1000可以与PSIP生成器226和/或一个或者多个编码器208-212形成为一体。
尽管参照具体示例已经对在此所述的数据插入装置和方法进行了说明，但可以通过不同的方式实现上述装置和方法以获得相同或相似的结果。更具体地，尽管示例性的方法和装置可以对符合AC-3的数据帧内的压缩音频数据进行时移，以扩展其中可插入数据的AC-3帧辅助数据字段可用的位数，但可采用其它插入技术作为替代。例如，可将受众测量数据和/或其它数据插入到专用描述符中，例如节目系统信息(PSI)表(例如，在节目映射表(PMT)部分中的节目循环(program loop))中的ATSC专用描述符、MPEG-2元数据描述符和/或MPEG-2专用描述符中。另选地或附加地，可将受众测量数据和/或其它数据插入到事件信息表(EIT)、A-90数据分组和/或空或填充分组中以实现相同或相似的结果。
尽管在此已经描述了某些的方法、装置和制造物品，但本发明的涵盖范围并不限于此。相反地，本发明覆盖包括从字面上或者在其等同物的教义下，当然地落入随附的权利要求的范围中的装置、方法和制造物品的全部实施例。

Claims (71)

1.一种在压缩数据比特流中插入数据的方法，包括：
对所述压缩数据比特流的第一部分中的第一数据进行时移以增加所述压缩数据比特流的第二部分的大小；以及
在所述压缩数据比特流的所述第二部分中插入第二数据以形成修改后的压缩数据比特流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中对所述第一数据进行时移包括移动所述第一数据以占据去除了第三数据的数据位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第三数据包括空字节。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括从多节目比特流中选出与所述压缩数据比特流相关的数据分组。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述数据分组包含压缩音频信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩数据比特流的所述第一部分是数据帧，所述第二数据是压缩音频数据，并且所述压缩数据比特流的所述第二部分是辅助数据字段。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述压缩数据比特流符合AC-3格式。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二数据包括受众测量数据和交互数据中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩数据比特流包含多个比特流。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述多个比特流包括多个音频/视频节目比特流。
11.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在将所述第二数据插入到所述压缩数据比特流的所述第二部分中之后对与所述压缩数据比特流的所述第二部分相关的纠错值进行重新计算。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述纠错值是循环冗余校验值。
13.根据权利要求1所述的方法，进一步包括广播所述修改后的压缩数据比特流。
14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括对所述压缩数据比特流进行分解以识别多个比特流。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括从所述多个比特流中的至少一个中提取节目信息。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括根据所述节目信息生成受众测量数据。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二数据包括所述受众测量数据。
18.一种用于在压缩数据比特流中插入数据的系统，包括：
存储器；以及
处理器，其连接到所述存储器并被编程以执行：
对所述压缩数据比特流的第一部分中的第一数据进行时移以增加所述压缩数据比特流的第二部分的大小；以及
在所述压缩数据比特流的所述第二部分中插入第二数据以形成修改后的压缩数据比特流。
19.根据权利要求18所述的系统，其中对所述处理器进行编程以通过将所述第一数据移到去除了第三数据的位置，来对所述第一数据进行时移。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述第三数据包括空字节。
21.根据权利要求18所述的系统，其中对所述处理器进行编程以从多节目比特流中选出与所述压缩数据比特流相关的数据分组。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述数据分组包括压缩音频信息。
23.根据权利要求18所述的系统，其中所述压缩数据比特流的所述第一部分是数据帧，所述第二数据是压缩音频数据，并且所述压缩数据比特流的所述第二部分是辅助数据字段。
24.根据权利要求23所述的系统，其中所述压缩数据比特流符合AC-3格式。
25.根据权利要求18所述的系统，其中所述第二数据包括受众测量数据和交互数据中的至少一种。
26.根据权利要求18所述的系统，其中所述压缩数据比特流包含多个比特流。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述多个比特流包含多个音频/视频节目比特流。
28.根据权利要求18所述的系统，其中对所述处理器进行编程以在将所述第二数据插入到所述压缩数据比特流的所述第二部分中之后，对与所述压缩数据比特流的所述第二部分相关的纠错值进行重新计算。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述纠错值是循环冗余校验值。
30.根据权利要求18所述的系统，其中对所述处理器进行编程，从而对所述压缩数据比特流进行分解以识别多个比特流。
31.根据权利要求30所述的系统，其中对所述处理器进行编程以从所述多个比特流中的至少一个中提取节目信息。
32.根据权利要求31所述的系统，其中对所述处理器进行编程以根据所述节目信息生成受众测量数据。
33.根据权利要求32所述的系统，其中所述第二数据包括所述受众测量数据。
34.一种存储有指令的机器可读介质，当执行所述指令时可使机器：
对压缩数据比特流的第一部分中的第一数据进行时移以增加所述压缩数据比特流的第二部分的大小；并且
在所述压缩数据比特流的所述第二部分中插入第二数据，以形成修改后的压缩数据比特流。
35.根据权利要求34所述的存储有指令的机器可读介质，当执行所述指令时，可使所述机器通过将所述第一数据移到去除了第三数据的位置，来对所述第一数据进行时移。
36.根据权利要求35所述的机器可读介质，其中所述第三数据包括空字节。
37.根据权利要求34所述的存储有指令的机器可读介质，当执行所述指令时，可使所述机器从多节目比特流中选出与所述压缩数据比特流相关的数据分组。
38.根据权利要求37所述的机器可读介质，其中所述数据分组包含压缩音频信息。
39.根据权利要求34所述的机器可读介质，其中所述压缩数据比特流的所述第一部分是数据帧，所述第二数据是压缩音频数据并且所述压缩数据比特流的所述第二部分是辅助数据字段。
40.根据权利要求39所述的机器可读介质，其中所述压缩数据比特流符合AC-3格式。
41.根据权利要求34所述的机器可读介质，其中所述第二数据包括受众测量数据和交互数据中的至少一种。
42.根据权利要求34所述的机器可读介质，其中所述压缩数据比特流包含多个比特流。
43.根据权利要求42所述的机器可读介质，其中所述多个比特流包含多个音频/视频节目比特流。
44.根据权利要求34所述的存储有指令的机器可读介质，当执行所述指令时，可使所述机器在将所述第二数据插入到所述压缩数据比特流的所述第二部分中之后，重新计算与所述压缩数据比特流的所述第二部分相关的纠错值。
45.根据权利要求44所述的机器可读介质，其中所述纠错值是循环冗余校验值。
46.根据权利要求34所述的存储有指令的机器可读介质，当执行所述指令时，可使所述机器对所述压缩数据比特流进行分解以识别多个比特流。
47.根据权利要求46所述的存储有指令的机器可读介质，当执行所述指令时，可使所述机器从所述多个比特流中的至少一个中提取节目信息。
48.根据权利要求47所述的存储有指令的机器可读介质，当执行所述指令时，可使所述机器根据所述节目信息生成受众测量数据。
49.根据权利要求48所述的机器可读介质，其中所述第二数据包括所述受众测量数据。
50.一种数据插入器，包括：
解析器，用于从压缩数据比特流中选出预定类型的数据分组；
时移器，用于对压缩数据进行时移以占据去除了第一类型数据的位置；和
插入器，用于向由于对所述压缩数据进行时移而增大了尺寸的所述压缩数据比特流的预定位置中插入第二类型的数据。
51.根据权利要求50所述的数据插入器，进一步包括纠错值生成器，该纠错值生成器可在将所述第二类型的数据插入到所述压缩数据比特流的所述预定位置中之后，重新计算纠错值。
52.根据权利要求51所述的数据插入器，其中所述纠错值是循环冗余校验值。
53.根据权利要求50所述的数据插入器，其中所述压缩数据比特流包括压缩音频数据，并且其中所述预定类型的数据分组包括音频信息。
54.根据权利要求53所述的数据插入器，其中所述预定类型的数据分组符合AC-3格式。
55.根据权利要求50所述的数据插入器，其中所述第一类型的数据包括空字节，并且其中所述压缩比特流的所述预定位置包括辅助数据字段。
56.根据权利要求50所述的数据插入器，其中所述第二类型的数据包括受众测量数据和交互数据中的至少一种。
57.一种数字广播台，包括：
复用器；
编码器，与所述复用器相连接；以及
数据插入器，与所述复用器相连接，其中所述数据插入器被配置成对由所述编码器生成的压缩比特流内的第一类型数据进行时移，并将第二类型数据插入到所述压缩比特流内的由于对所述第一类型数据进行时移而增大了尺寸的预定位置中。
58.根据权利要求57所述的数字广播台，其中所述编码器被配置成对音频/视频节目进行压缩编码。
59.根据权利要求58所述的数字广播台，其中所述编码器被配置成根据数字电视广播标准对音频/视频节目进行压缩编码。
60.根据权利要求57所述的数字广播台，其中所述第一类型数据包括空字节，并且其中所述压缩比特流内的所述预定位置包括辅助数据字段。
61.根据权利要求57所述的数字广播台，其中所述数据插入器被配置成在将所述第二类型数据插入到所述预定位置之后，重新计算所述压缩比特流内的纠错值。
62.根据权利要求57所述的数字广播台，其中所述第二类型数据包括受众测量数据和交互数据中的至少一种。
63.根据权利要求57所述的数字广播台，进一步包括与所述数据插入器连接的用于生成交互数据的数据生成器。
64.根据权利要求63所述的数字广播台，进一步包括与所述数据生成器连接的用户接口。
65.一种生成收视率信息的方法，包括：
通过去除压缩数据比特流内的第一类型数据，对第二类型数据进行时移以占据所述压缩数据比特流内的去除了所述第一类型数据的位置，并在所述压缩数据比特流内的由于对所述第二类型数据进行时移而扩展了的预定位置中插入所述受众测量数据，以形成修改后的压缩数据比特流，从而将受众测量数据插入到所述压缩比特流中；以及
基于所述修改后的压缩数据比特流生成所述收视率信息。
66.根据权利要求65所述的方法，其中基于所述修改后的压缩数据比特流生成所述收视率信息包括：
接收在第一位置处提取的所述受众测量数据以生成节目编排信息；
接收在第二位置处提取的所述受众测量数据以生成欣赏信息；以及
对所述节目编排信息和所述欣赏信息进行比较以生成收视率信息。
67.根据权利要求65所述的方法，其中所述压缩数据比特流包括至少一个音频/视频节目，并且其中所述第一类型数据包括空字节，所述第二类型数据包括压缩音频/视频内容，并且所述预定位置为辅助数据字段。
68.根据权利要求67所述的方法，其中所述压缩数据比特流符合AC-3格式。
69.一种传输交互数据的方法，包括：
通过去除比特流内的第一类型数据，对第二类型数据进行时移以占据所述比特流内的去除了所述第一类型数据的位置，并在所述比特流内的由于对所述第二类型数据进行时移而扩展了的预定位置中插入所述受众测量数据，以形成修改后的比特流，从而将交互数据插入到所述比特流中；以及
传输所述修改后的比特流。
70.根据权利要求69所述的方法，其中所述比特流包括至少一个音频/视频节目，并且其中所述第一类型数据包括空字节，所述第二类型数据包括压缩音频/视频内容，并且所述预定位置为辅助数据字段。
71.根据权利要求70所述的方法，其中所述比特流符合AC-3格式。
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