CN1846436A - 辅助信息处理系统 - Google Patents

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Abstract

提出了一种在MPEG2数字电视信号的各种VBI编码标准之间进行切换的系统和方法，以便获取正确和几乎无缝的VBI数据。然后，将解码后的VBI数据重新编码为NTSC视频信号，以便呈现给NTSC显示器。该系统和方法利用在MPEG2视频系统规范和ATSC标准中所定义的有效用户数据，用于在各种VBI数据编码格式之间进行切换。按照该方式，能够减小不必要的切换，并消除由于不必要切换而引起的数据丢失。

Description

辅助信息处理系统
该美国非临时专利申请要求2003年9月5日递交的“辅助信息处理系统”的美国临时专利申请序列号60/500,443的权益和/或优先权，其整个内容包括在此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种处理数字电视信号的方法和设备，更具体地，涉及一种处理数字电视信号中的辅助信息的方法和设备。
背景技术
许多电视信号包括辅助或附属信息或数据，即，除了视频节目或音频节目信息之外的其他信息或数据。这样的辅助信息的示例包括美国的封闭字幕数据、节目指南信息、节目字幕、紧急消息、非实时取样视频等。该辅助或附属信息或数据可以被统称为辅助信息。
在模拟电视信号中，典型地，在垂直消隐间隔(VBI)期间将辅助信息包括在信号中，因此，辅助信息还可以被称为“VBI数据”或“VBI服务”(统称为“VBI数据”)。即使在诸如数字电视信号等其他类型的电视信号中，也使用了术语VBI数据，所谓的VBI数据可以经由特定的数字数据分组流来提供，而非在垂直消隐间隔或电视信号的特定时间间隔中提供。
对于诸如数字电视信号等特定电视信号，需要对来自数字比特流的VBI数据进行解码，然后对VBI数据进行重新编码以便呈现在模拟视频输出上。对于利用MPEG2编码的数字电视信号，可能需要在各种不同的VBI数据标准(例如ATSC、SCTE 20和SCTE 21)中对来自MPEG2用户数据(即，MPEG2兼容比特流)的VBI数据进行解码，然后将VBI数据重新编码为NTSC视频，以便输出到NTSC视频显示器和/或组件和/或由其使用。当前的数字电视信号接收机仅能够对来自MPEG2信号的一种类型的VBI数据标准进行解码。
因此，从以上讨论显而易见，需要一种数字电视信号接收机，可进行操作以便对由多个VBI数据标准中的任一个编码的MPEG2兼容比特流中的VBI数据进行解码。
因此，从以上讨论显而易见，还需要一种数字电视信号接收机，可进行操作，以便对通过多个VBI数据标准中任一个编码的MPEG2兼容比特流中的VBI数据进行解码，并将已解码的VBI数据重新编码为NTSC信号。
因此，从以上讨论显而易见，还需要一种数字电视信号接收机，可进行操作，以便对由多个VBI数据标准中任一个编码的MPEG2兼容比特流中的VBI数据进行解码，并且将已解码的VBI数据重新编码为NTSC信号，而不会丢失VBI数据。
这些需要和其他需要通过本发明原理的应用来实现，和/或在如这里所示和/或所述的一个或多个不同方法、形式和/或系统中具体实现。
发明内容
在MPEG2数字电视信号的各种VBI编码标准之间进行切换的系统和方法获得了正确和几乎无缝的VBI数据。然后，将已解码的VBI数据重新编码为NTSC视频信号，以便呈现给NTSC显示器。该系统和方法利用在MPEG2视频系统规范和ATSC标准中所定义的有效用户数据，用于在各种VBI数据编码格式之间进行切换。
在一种形式中，本发明提出了一种对MPEG2电视信号的VBI数据进行解码的方法。所述方法包括以下步骤：(a)接收MPEG2电视信号；(b)解码MPEG2电视信号以获取视频信号；(c)确定有效用户数据是否存在于所获得的视频信号中；(d)如果有效用户数据存在于所获得的视频信号中，则确定有效用户数据的值；以及(e)根据由有效用户数据的值所确定的多个VBI数据编码格式之一来对视频信号的VBI数据进行解码。
在另一形式中，本发明提出了一种对MPEG2电视信号的VBI数据进行解码的方法。所述方法包括以下步骤：(a)接收MPEG2电视信号；(b)根据MPEG2电视信号获取视频数据；(c)确定有效用户数据是否存在于所获得的视频数据中；(d)如果有效用户数据存在于所获得的视频数据中，则确定MPEG2电视信号的VBI数据编码格式；以及(e)根据所确定的VBI数据编码格式来对视频数据中存在的VBI数据进行解码。
在另一形式中，本发明提出了一种数字电视信号接收机。所述数字电视信号接收机包括：MPEG2解码器，用于根据接收到的MPEG2电视信号来获取视频数据；与所述MPEG2解码器相连的VBI数据提取器，用于从所获得的视频数据中获取VBI数据；与所述VBI数据提取器相连的VBI数据判定器，用于确定所获得的VBI数据是否包括有效用户数据；与所述VBI数据判定器相连的VBI数据编码判定器，用于确定VBI数据的VBI编码格式；以及与所述VBI数据编码判定器相连的VBI数据解码器，用于根据所确定的VBI编码格式对所述VBI数据进行解码。
附图说明
通过结合附图参考以下对本发明的实施例的描述，本发明的上述和其他特征和目的以及实现其的方式将变得更加明显，并且本发明自身将得到更好地理解，其中：
图1是根据本发明原理的典型数字电视信号接收机的简化方框图；
图2是根据本发明原理的典型数字电视信号接收机的更详细方框图；
图3是根据本发明的原理来确定VBI编码标准的典型方式的流程图；
图4是根据本发明的原理来对VBI数据进行解码的典型方式的一部分的流程图；以及
图5是根据本发明的原理对VBI数据进行解码的典型方式的另一部分的流程图。
在多个图中，相应的参考符号表示相同的部件。尽管这些附图示出了本发明的实施例，但是这些附图不一定必须比例绘制，而是可以对特定特征进行夸大，以便更好地示出和解释本发明。这里所阐明的例证以一种形式说明了本发明的一个实施例，而这样的例证不应该理解为以任意方式来限定本发明的范围。
具体实施方式
这里所公开的实施例并非穷尽的或者将本发明限制为如所公开的具体形式，从而本领域的技术人员可以利用该教导。
图1示出了系统的方框图，一般地表示为10，该系统根据本发明的原理来接收数字电视信号、处理数字电视信号、并输出模拟视频信号。特别地，系统10可操作、配置和/或适合来按照这里所阐明的方式来接收数字电视信号、处理数字电视信号，并且至少输出(提供)NTSC视频信号。
系统10的特征在于数字电视信号接收机12。该数字电视信号接收机(DTSR)12表示任意类型的电视信号接收机，例如利用数字电视信号的电视、VCR、DVD、机顶盒、DVR等。尽管这里并未讨论，数字电视信号接收机12还可以按照本领域的技术人员已知的方式来接收、处理和/或利用模拟电视信号。数字电视信号接收机12包括配置来接收数字电视信号16的输入14。数字电视信号16可以通过各种源来提供，例如经由电缆、卫星、陆地，或者经由另一组件。数字电视信号16可以处于ATSC格式、SCTE 20格式、SCTE 21格式、DVB(DVB-S、DVB-T、DVB-C)格式和/或其他格式。由此，数字电视信号16处于MPEG2压缩格式，但是可以处于其他数字压缩格式。另外，数字电视信号16可以包括根据上述格式策略来格式化的VBI信息或数据。尽管这里未讨论，但是数字电视信号16还包括诸如AC-3格式(对于ATSC信号)和MPEG2格式(对于DVB信号)的音频信息。
数字电视信号接收机12包括存储器18，存储器18可以为一种或多种各种已知形式的存储器，例如RAM、ROM、EEPROM、闪速存储器等。同样，尽管未示出，存储器18可以被补充或者采用诸如硬盘驱动器等数据存储介质的形式，均统称为存储器。存储器18存储了程序指令、固件、软件等20(统称为程序指令)。程序指令20由电视信号接收机12和/或其各种组件使用，以便根据本发明的原理来操作包括这里所述的特征和/或功能的电视信号接收机12的各种特征、功能、能力等。
数字电视信号接收机12还包括处理器、处理器或处理电路和/或逻辑，一般地表示为22并统称为处理电路/逻辑。由此，处理电路/逻辑22可以具体实现为具有或没有附加电路和/或逻辑的一个或多个集成电路(芯片)。处理电路/逻辑22的各种组件可以至少部分地(如果并非全部)处于程序指令20的控制下。处理电路/逻辑22可操作、配置和/或适合来处理输入的数字电视信号16。特别地，处理电路/逻辑22可操作、配置和/或适合来接收和解压缩/解码输入的数字电视信号16的MPEG2比特流(或者其他数字压缩/编码策略)，分离或解析其视频和音频信息/数据，并且分离或解析其中的任意辅助(VBI)信息。另外，处理电路/逻辑22可操作、配置和/或适合来处理视频和音频信息，以便提供适当的音频输出并提供适当的视频输出。在这一点上，处理电路/逻辑22可操作、配置和/或适合来将视频信息编码为NTSC视频，以便在数字电视接收机12的视频输出24上提供NTSC视频信号26。
应该意识到，数字电视信号接收机12还包括这里未示出和/或描述但是在本领域内公知的各种其他组件，用于其实际应用和/或操作。并非限定或穷尽的，这样的组件包括遥控设备、频道调谐设备等。
根据本发明的原理，处理电路/逻辑22还可操作、配置和/或适合来在针对各种VBI编码标准(例如ATSC、SCTE 20、SCTE 21)的各种VBI信息/数据解码算法中进行切换，以便适当地获取并解码数字电视信号内的VBI数据。按照该方式，在确定在用于VBI解码的数字电视信号16中所使用的VBI数据编码标准时，不会丢失或者几乎不会丢失任何VBI数据。这允许数字电视接收机12适当地对VBI数据进行解码，然后将VBI数据重新编码为NTSC视频信号26。简要地，处理电路/逻辑22根据VBI数据编码标准来使用或查找有效用户数据编码参数、VBI编码标准的语法或语义(例如作为有效用户语法的有效用户数据)，以便确定VBI数据解码标准。因此，一旦适当地对VBI数据进行解码，则处理电路/逻辑22在视频输出24处将VBI数据添加到NTSC视频信号26上。
应该意识到，本发明可用于各种VBI编码标准，但是为了说明的目的，将针对数字电视信号的三种最为流行的VBI编码标准来对本发明进行描述，即，ATSC(先进电视系统委员会)、SCTE 20(电缆通信工程师学会-封闭字幕和非实时取样视频承载的标准方法)和SCTE 21(电缆通信工程师学会-电缆数字传输流中的NTSC VBI数据承载的标准)。
ATSC和SCTE 21是类似的，除了SCTE 21对于用于附加数据和新Luma数据的新用户数据类型代码4和5具有扩展。由此，能够利用这些用户数据类型代码将SCTE 21与ATSC进行区分(即，通过确定特定VBI数据语法的存在)。然而，对于SCTE 20和SCTE 21，存在完全不同的数据结构。因此，需要具有确定和对SCTE 20和SCTE 21进行解码的方式。理想地，即使能够同时对这两者进行解码，还是确定需要对哪一种格式的数据进行解码并显示在屏幕上，并重新编码以便NTSC视频输出，因为同时在屏幕上显示两种数据格式可能是不理想的。此外，不能够对两种不同的VBI数据进行编码以进行NTSC输出。因此，需要确定对哪一种格式进行解码、编码和显示。如这里所述，本系统提出了一种从多个数据格式中确定当前要使用的解码格式的方式。
在图2中，特别地，示出了系统10的数字电视接收机12的功能部分，以便针对MPEG2数字电视信号(例如ATSC、SCTE 20和SCTE 21)，从多种典型的VBI编码格式中切换当前解码数据格式。特别地，图2示出了具有执行本发明的原理所需的功能块的数字电视信号接收机12。包括了程序指令20，用于指示各种组件和/或处理至少部分地(如果并非全部)处于固件、软件等的控制之下。
数字电视信号接收机12在输入14处接收数字电视信号(DTV)16，并且经由MPEG2解码器30来对MPEG2 DTV信号进行解码。设置了VBI数据提取器32来从MPEG2信号中提取VBI数据，可操作来从MPEG2信号中提取VBI数据。仅当检测到如由ATSC标准定义的有效用户数据时，实现这一点。设置了VBI数据编码标准判定器34，可操作来根据所提取的VBI数据确定VBI数据编码标准。尽管描述了三种典型格式(即，ATSC、SCTE20、SCTE 21)，但是应该意识到，可以支持其他格式。
设置了VBI数据解码器36，可操作来根据所确定的VBI数据编码标准，对从MPEG2信号中提取的VBI数据进行解码。还设置了NTSC VBI编码器38，可操作来将来自MPEG2信号的已解码VBI数据编码为NTSC格式。然后，将NTSC已编码VBI数据插入到NTSC视频信号26中。在数字电视信号接收机12的输出24处提供NTSC视频信号26。
现在参考图3，示出了当前电视的操作的典型方式的流程图，一般地表示为50。该系统10的操作以检测MPEG视频流52中的有效用户数据开始。因此，无论何时在解码MPEG2视频的同时系统检测到有效用户数据时，将启动图1所示的操作。按照一种形式，当接收到如MPEG2和/或ATSC标准中所定义的user_data_start_code(用户数据参数)时，检测有效用户数据。无论何时检测到有效用户数据时52，系统利用如图3、4和5所示的用于检测有效数据的当前模式和解码处理，开始解码。
一旦检测到有效用户数据52，该系统确定系统当前所设置到的解码模式54。如果当前模式并未设置为“无”(即，DTSR的解码模式设置为三种解码模式之一)，则在步骤54处的确定为否(N)，而启动解码例程66。然后，这结束了图3的程序流。
然而，如果确定当前模式并未处于“无”(即，将DTSR的解码模式设置为三种解码模式之一)，则该系统确定解码模式，并且然后，如果能够检测到有效数据模式，则将所选的值分配给当前模式。因此，如果确定步骤54为是(Y)，则系统对解码模式进行确定。如果找到要解码的有效模式，则系统继续解码，直到系统在由标识为等待定时器的定时器函数所确定的特定时间内未能解码为止。无论何时当从用户数据检测到有效的VBI数据时，将对等待定时器重新初始化。这意味着：在利用当前模式获得有效数据之后，将需要等待切换到新解码模式。因此，可选的实施例可能会涉及：当系统操作50开始时，开始当前模式，作为“无”(默认模式)。在这种情况下，该系统将从开始就确定当前模式。
再次参考系统50，然后，该系统在步骤56中确定在获得user_data_start_code(另一用户数据参数)之后是否接收ATSC标识(ATSC_id)参数。如果已经接收到ATSC_id(即，是，Y)，则当前模式必定为ATSC或者SCTE21。存储该数据以便在解码例程66期间处理。然后，程序流转到解码例程66。之后，当前程序流50结束68。
如果还没有接收到ATSC_id(即，否，N)，则程序流转到步骤58。在步骤58中，该系统确定是否已经接收到用户数据类型代码0x03(另一用户数据参数)。如果还未接收到用户数据类型代码0x03(即，否，N)，则系统在步骤60中将当前模式设置为SCTE20。如果已经接收到用户数据类型代码0x03(即，是，Y)，则系统在步骤64中将当前模式设置为“无”。在已经设置系统解码模式之后，该程序转到解码例程66，并之后结束该例程68。
在图4中，示出了解码例程66。该解码例程66开始，其中MPEG2 VBI数据解码例程开始步骤70。之后，该系统在步骤72中确定是否已经将当前模式设置为ATSC或SCTE 21。如果将当前模式设置为ATSC或SCTE 21(即，是，Y)，则调用ATSC或SCTE 21解码例程74。下面将结合图5来讨论这一点。之后，例程66结束88。
如果在步骤72中，当前模式并非ATSC或SCTE 21(即，否，N)，则程序流进行到步骤76，其中确定当前模式是否设置为SCTE 20。如果否(否，N)，则系统例程66结束且该系统再次开始来确定对有效用户数据的接收。如果是(Y)，则程序流进行到步骤78，其中确定是否已经接收到用户数据类型代码0x03。如果还未接收到用户数据类型代码0x03(即，否，N)，则程序流进行到步骤82，其中，检查等待定时器设定来确定该定时器是否设置为零。如果等待定时器并未设置为0(即否，N)，则程序流结束88。如果等待定时器设置为0(即，是，Y)则系统将当前模式设置为“无”(步骤84)，并且该例程结束88。
如果在步骤78中接收到用户数据类型代码0x03，则该系统检查以确定接下来接收到的7个比特是否为“1000 000”。如果否(N)，则将等待定时器设置为0(即，是，Y)，然后该系统将当前模式设置为“无”(步骤84)，并且该例程结束88。如果接下来接收到的7个比特为“1000000”，则这表明编码格式为SCTE 21。因此在步骤86中，利用SCTE21解码格式对VBI数据进行解码。然后，将解码的数据发送到NTSC编码器，并且将等待定时器设置为INT_VALUE。之后，程序66结束88。
参考图5，示出了ATSC或SCTE 21解码例程74。因此，ATSC或SCTE21解码例程74开始于步骤90，初始化或启动例程。之后，确定是否已经接收到ATSC_id。如果否(N)，则程序流进行到步骤98，其中系统于是确定等待定时器是否设置为0。如果否(N)，则例程74结束114。如果是(Y)，则当前模式设置为“无”(步骤100)，并且例程74结束114。
如果已经接收到ATSC_id(是)，则系统在步骤94中确定用户数据类型代码是否为为3、4或5。如果否(N)，则该程序流进行到步骤98，其中该系统于是确定等待定时器是否设置为0。如果等待定时器未(N)设置为0，则例程74结束114。如果等待定时器设置为0(即是，Y)，则将当前模式设置为“无”(步骤100)，并且例程74结束114。
如果ATSC_id被设置为3、4或5(是)，则该系统在步骤96中确定用户数据类型代码是否为3。如果用户数据代码类型为3，则ATSC编码格式正在被使用，并且程序流进行到步骤106。在步骤106，利用ATSC解码格式对VBI数据进行解码，并且将等待定时器设置为INT_VALUE。之后，解码继续，而例程结束114。如果用户数据类型代码不为3(N)，则该系统进行到步骤102，其中将SCTE 21设置为当前模式，并且将等待定时器设置为INT_VALUE。
之后，该系统在步骤104中确定用户数据类型代码是否等于4。如果否(N)，则该系统进行到步骤110。在步骤110中，确定用户类型数据代码是否为5。如果否(N)，则例程74结束114。如果是(Y)，则对luma PAM数据进行解码112。然而，如果在步骤104中确定用户类型数据代码为4 (Y)，则对附加EIA 608标准数据进行解码。
用于切换当前解码模式的另一可选实施例涉及：无论何时当有效用户数据存在但是不能够获得有效VBI数据时进行切换。结果，能够检测新的格式，作为有效用户数据和VBI数据，因此，能够在一定时间段内没有数据的同时，能够避免不必要的切换。
尽管已经以其优选设计描述了本发明，但是在该公开的精神和范围内，还可以对本发明进行修改。因此，该申请用于覆盖利用该一般性原理的本发明的任何变体、适配用途。此外，该申请用于覆盖本发明所属领域的公知或习惯实践之内且落在所附权利要求的限定之内的脱离本公开的任意方案。

Claims (17)

1、一种对MPEG2电视信号的VBI数据进行解码的方法，包括以下步骤：
接收MPEG2电视信号；
解码MPEG2电视信号以获取视频信号；
确定有效用户数据是否存在于所获得的视频信号中；
如果有效用户数据存在于所获得的视频信号中，则确定有效用户数据的值；以及
根据由有效用户数据的值所确定的多个VBI数据编码格式之一来对视频信号的VBI数据进行解码。
2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述多个编码格式包括ATSC、SCTE20和SCTE21。
3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述有效用户数据包括起始码。
4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述起始码包括0x000001B2。
5、根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤：
将视频信号的已解码VBI数据编码到根据所获得的视频数据编码后的NTSC信号中。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于还包括步骤：
继续对视频信号的VBI数据进行解码，直到系统在预定时间段内未能解码为止。
7、一种对MPEG2电视信号的VBI数据进行解码的方法，包括以下步骤：
接收MPEG2电视信号；
根据MPEG2电视信号获取视频数据；
确定有效用户数据是否存在于所获得的视频数据中；
如果有效用户数据存在于所获得的视频数据中，则确定MPEG2电视信号的VBI数据编码格式；以及
根据所确定的VBI数据编码格式来对视频数据中存在的VBI数据进行解码。
8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于还包括步骤：
将已解码的VBI数据插入到根据所获得的视频数据编码后的NTSC视频信号中。
9、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述多个编码格式包括ATSC、SCTE20和SCTE21。
10、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述有效用户数据包括起始码。
11、根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述起始码包括0x000001B2。
12、根据权利要求7所述的方法，其特征在于还包括步骤：
继续对视频信号的VBI数据进行解码，直到系统在预定时间段内未能解码为止。
13、一种数字电视信号接收机，包括：
MPEG2解码器，用于根据接收到的MPEG2电视信号来获取视频数据；
与所述MPEG2解码器相连的VBI数据提取器，用于从所获得的视频数据中获取VBI数据；
与所述VBI数据提取器相连的VBI数据判定器，用于确定所获得的VBI数据是否包括有效用户数据；
与所述VBI数据判定器相连的VBI数据编码判定器，用于确定VBI数据的VBI编码格式；以及
与所述VBI数据编码判定器相连的VBI数据解码器，用于根据所确定的VBI编码格式对所述VBI数据进行解码。
14、根据权利要求13所述的数字电视信号接收机，其特征在于所述VBI数据判定器用于从ATSC、SCTE20或SCTE21编码格式中确定VBI编码格式。
15、根据权利要求13所述的数字电视信号接收机，其特征在于所述有效用户数据包括起始码。
16、根据权利要求15所述的数字电视信号接收机，其特征在于所述起始码包括0x000001B2。
17、根据权利要求13所述的数字电视信号接收机，其特征在于还包括：
NTSC编码器，用于将已解码的VBI数据插入到根据所获得的视频数据编码后的NTSC视频信号中。
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