CN1998239A - 向解码器提供数据的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种方法和一种设备，用于向解码器提供诸如压缩后的视频信号之类的服务数据流，所述服务数据流包括普通数据类型的非预测和预测数据帧。向包括用于服务数据的解码器的设备提供(1012，1020)特殊帧，所述特殊帧是预测帧，所述预测帧指示所述服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化。根据多个预定标准来监视服务数据缓冲器(1014)，以及在至少接近下溢条件(1016)时，向所述解码器提供特殊帧，从而避免了由于缺少及时提供的适合的输入数据而引起对所述解码器的干扰(1018)。

Description

向解码器提供数据的方法和设备
技术领域
本发明主要涉及通信系统。具体涉及数字宽带系统，例如，在其中应用数字视频广播(DVB)技术和视频编码的数字宽带系统。
背景技术
术语“数字视频广播(DVB)”是指：定义了使用卫星(DVB-S)、电缆(DVB-C)或陆地(DVB-T)分布介质的数字广播技术的多个标准。这样的标准覆盖了信源编码、信道编码、条件访问(PayTV和有关的数据加密解决方案)和多个其它主题。在20世纪90年代早期，大部分欧洲的公共和私营部门的组织建立了一个特定的DVB工程，该工程创建了用于将MPEG-2(移动图像专家组)音频/视频压缩标准引入数字电视服务的框架。这个DVB工程已经稳固地提高了其普及性，并且目前已在全球得以采用。
对于卫星连接，如图1中所示，DVB标准[1]定义了传输系统。在这里共同命名为卫星信道适配器的多个处理步骤期间(参见虚线参考标记110)，该传输系统使由内部服务108和相互服务112多路复用的基带(包括视频102、音频104和可能的数据106)信号适应卫星信道。根据参考[2]，通常将信源编码应用于所述信号。
将下面的过程应用于数据流：
-传输能量扩散的多路复用适应和随机化114；
-外部编码(即，里德-索罗门块编码)116；
-卷积交织118；
-内部编码(即，收缩卷积码)120；
-用于调制的基带成形122；以及
-调制124。
可以在参考[1]和其引用的出版物中找到关于DVB-S传输的更多细节。
相应地，考虑数字视频信号的电缆传输，文档[3]描述了DVB-C的组件及其特征。图2公开了电缆系统中发送方向的主要功能块。BB接口块202使用同步字节，使输入信号适应MPEG-2传输层帧结构(固定长度分组)。在逆同步和随机化204中，将被称作同步1的字节进行反相并对数据流进行随机化，从而确保在信号中发生足够数目的转变，以便更容易地实现同步等。在此之后，使随机化的传输分组受到里德-索罗门FEC(前向纠错)编码206，从而获得用于检测和修正的码字。然后，利用卷积交织器208对差错保护传输分组进行交织，期间完全没有使用DVB-S中的实际卷积编码。在步骤210中，将交织后的字节变换为QAM(正交幅度调制)符号(m-元组)，在此之后，将差分编码212应用于每一个符号中的多个最高有效比特(MSB)。基带成形214包括将m-元组映射到I和Q信号，然后进行平方根上升余弦型滤波。最后，对信号的QAM调制216在星座图中具有16、32、64、128或256点。然后将调制后的信号发送至物理接口，在这种情况下，该物理接口是射频电缆信道。
作为第三选择，图3公开了对DVB-T系统部件的概述。在MUX适应/能量扩散302块中，将信号组织为分组(1个同步字节，187个MPEG-2数据字节)并为了能量扩散而对其进行随机化。接着，外部编码块304包括对输入分组进行里德-索罗门编码，以便进行差错保护。然后，将外部交织306引入差错保护分组。然后，将交织的数据传递到卷积编码器，即具有若干可能的打孔率(puncturing rates)的内部编码器308。内部交织310阶段包括逐比特和(OFDM)逐符号的交织阶段(stage)，用于输入一个或两个比特流(参见虚箭头)。进一步的信息参见出版物[4]中的“分级模式”。在映射312中，将数据流映射到星座空间。当进行帧适应314时，信号被组织到68个OFDM符号的帧中。除了数据之外，OFDM帧还包括用于帧同步、信道估计等的导频和TPS 320(传输参数信令)信号。最后，信号经过OFDM调制316(使用多个载波)，并经过D/A转换变为模拟形式，然后通过前端318，将该模拟信号输出至空中接口。
由于因特网在20世纪90年代获得了极大的成功，在这种情况下，近期已经创建出了用于基于IP(因特网协议)网络来提供DVB服务的附加模型，参见规范[5]。在不需要进一步为新硬件等而投资的前提下，利用已有数据网络来传输DVB数据显然是一种诱人的想法。参考图4中公开了普通类型的分层模型，描述了基于IP上的DVB服务。虚线表示不同的领域(水平分隔)和层面(垂直分隔)之间的接口。暗色的背景元素(管理平面)可以用于一般的管理和控制目的。内容提供商是向客户(订户)提供信息流的一个或多个实体，要注意的是，实际上，服务提供商将在对于IP业务透明的传递网络上物理地传输使流直观化的椭圆图案。内容提供商的任务可以包括：例如，认证/授权服务、服务入口维护、服务提供、服务发现机制、元数据服务、实际内容服务等。相应地，服务提供商(例如，ISP服务提供商)任务可以包括：寻址服务、认证/授权服务、命名服务(DNS等)、基本IP连接服务、会话控制方式、服务记帐以及多种不同的增值服务(类似于防火墙、高速缓存等)。完全可以仅由单个实体来实际提供和在技术上实现内容和服务的方面。家庭领域是消费DVB服务的领域。它可以指单个网络中的一个或多个终端设备，或者可选地，指包括多个设备的多个网络。
对于图4中不同的层面来说，物理层408包括最低层的接口装置，用于在通信链路端之间传送数据。物理层408确定了例如，连接器形状和尺寸、与例如电压电平和不同的持续时间或其它物理量值相关的“比特”定义和同步方面。参考数字408还指处理媒体访问控制功能(类似于寻址和可选择的差错控制、流控制、以及对接收到的有缺陷的数据分组进行重新传输)的链路层。网络层406处理与正在讨论的整个端对端连接相关的路由、分组分段/重组等功能。在IP网络的情况下，这样的路由意味着增加了发送分组所必需的IP地址。原理上，网络层406不需要知道更低层的物理/链路层408。例如在这里，同样由共同的参考标记406所表示的传输层执行端对端类型流和差错控制功能，并仅利用单个IP链路，来执行对多个不同服务的多路复用。可以通过多个不同的端口号等来实现多路复用。考虑特定的IP网络，常见的传输层协议是UDP(用户数据报协议)和TCP(传输控制协议)，后者在提供起码的多路复用之外，还提供差错检测/控制。会话层404建立并释放应用程序所使用的连接。应用层402包括应用程序和使这些应用程序相接口的API。在DVB环境中，应用层402被特别地称作MHP(多媒体家庭平台)。在家庭领域中，可以通过使用例如，普通以太网(如，100BASE-T)[6]技术、或IEEE1394[7]物理/网络层技术，来承载用于DVB服务的IP业务。
可以依据服务，将封装在IP分组中的DVB数据多播或单播至订户。例如，IP多播可以用于PayTV类型的传送，以及IP单播可以用于按需类型服务的视频/音频。为了得到更多关于IP网络环境中的DVB的信息，可以回到参考[5]和所引用的出版物。
此时作出的最重要决策之一涉及所选择的信源编码方法。MPEG-2是一种强大的视频和音频编码方法的集合，它使用了多个不同的压缩技术，这些压缩技术具有非常高的压缩比，但同时具有一个不利方面；所使用的压缩方法是有损失的，即，某些数据不可避免地在编码过程中丢失。显然，如果没有这些损失，可实现的压缩比(现在，典型地从1∶6至1∶30等)将不会这样出色。MPEG-2编码还需要大量的处理，然而，在现代高性能处理器面前，这通常不再是难题。
图5公开了使用与MPEG-2兼容的编码器504对音频/视频信号502进行编码的一般过程，其中，编码器504产生了作为输出的标准化MPEG-2流。音频/视频服务器506接收并存储编码后的数据流，最后在传输网络508上，将该数据流传输至接收机510(例如，与电视机相连的机顶盒、或安装在电视机中的DVB IRD(集成接收机解码器)卡)，接收机510包括必需的软件/硬件装置，用于对流进行解码以便使用。
MPEG类型的编码与普通静态图像压缩格式JPEG共享一些部分，即，在编码过程中，利用了人类视觉特征，并通常从信源图像中提取不可见(即，不必要)的信息。编码阶段使用例如，离散余弦变换(时间到频率的变换)和熵编码。相比于人眼更为敏感的高频亮度(辉度)变化，从编码后的信号中省略图像颜色中的高频变化更为容易。除了内部帧(图内)方面之外，MPEG还使用时间冗余，即，不需要对每一帧的连续视频帧的静态部分进行编码；最后，特定区域内的内容变化将会触发对其编码后版本的发送。
在MPEG中，利用亮度/辉度值(Y)和两个颜色向量(U，V)，对图中的每一个像素进行参数化。然后，将像素组合在一起，从而形成被称作宏块的块和块组。应当使用与普通傅立叶变换非常相似的DCT，将块转换到频域。DCT产生了多个系数，这些系数描述了从具有增长的频率的块中形成的余弦函数。根据这些系数，解码单元稍后可以对块所携带的空间信息进行处理。然后，对DCT变换的输出进行有效地量化和霍夫曼编码。在霍夫曼编码中，不同的符号耗费不同的比特数。频繁使用的符号耗费较少的比特，以及较少使用的符号耗费较多的比特。
下面考虑MPEG编码中的一些时间方面。明显地，在包括一系列图像(下文称作帧)的视频信号中，包含在特定块中的数据可以在扩展至多个后续帧的持续时间的至少短期内，保持相对地不变。特定地，这取决于信源信号的特性；例如，新闻广播可以包括这样的剪辑，其中，新闻广播员坐在桌旁，并谈论最近的国家经济状况。可能发生的是，后续的帧包括主要在靠近讲述者面部区域的块中的这些帧之间的变化，同时，包括具有图画/海报等的墙壁的背景保持不变；此外，在这种新闻节目中，摄像机移动的可能是最小的。相反地，现代动作电影中的战斗场景在至少较大量的后续帧之间几乎不包含任何固定部分。
因此，可以偶尔基于先前的帧来预测一些块。包含这些预测块的帧被称作P帧。然而，为了减小对传输差错的有害影响、并允许对编码后的信号进行同步(重新同步)，也会定期(每秒几次)地传输完整的帧，这些完整的帧不依赖于来自其它帧的信息。在许多方面，将这些重要的独立帧称作帧内编码或I帧。例如，当服务订户第一次、或至少在暂停后开始接收服务流时，以及基于仅有的差分数据，接收机缺少用于构造有效的解码帧的必需的数据历史时，同样需要I帧。使用来自先前的帧和随后的帧的信息的双向帧被称作B帧。
编码运动向量进一步执行上述过程，从而使用较少的比特，对在先前的视频帧中移动的、或者可以从先前的视频帧中的其它位置借入的图像的这部分进行编码。将4个8×8的像素块组合为1个16×16的宏块。在后续的帧中，不会对没有发生变化的宏块进行重新编码。编码器使用P帧，以半像素增量的方式来搜索先前的帧(或者在B帧情况下的之前和之后的帧)，以找到与包含在当前宏块中的信息非常匹配的其它宏块的位置。如果在相邻区域中没有发现适合地匹配的宏块，则对该宏块进行帧内编码，并对DCT系数进行完全编码。如果在搜索区域中发现了适合的匹配，则不传输完全的系数，但是使用运动向量来指示相似的块。
图6示出了MPEG编码的空间和时间侧，其中，在装备有MPEG视频编码器的计算机中，对两个完整的假想的连续帧进行编码。对信号源中相同位置相对应的宏块602和606在这两个帧中包含实际上相同的数据，因此可以省略对它们的编码(在P帧中)。相反地，宏块604和608具有变化的元素(由一个人走入其它为静态的会议场景引起)，以及必须对其进行重新编码。然而，由于仅将导致编码的元素(走入的人)移动到图像中，以及它的形状保持完整，所以可以灵活地使用运动向量，以便确定最右侧更加新来的帧与左侧先前帧中的宏块合理地匹配(参见指出这一点的虚箭头)。
相应地，MPEG音频编码利用了人类听觉的特定独特性质，例如，听觉掩蔽效应。使用出色的1∶10压缩比来考虑的时间和空间(在频率平面中)方面，其中，可以使用在解码信号中仅有的局部(如果有的话)可察觉的恶化来实现该压缩比。MPEG-2具有5个信道，用于定向的音频和特定的低频信道。此外，编码后的信号也可以包含多个可选择的语言信道。
由于庞大的MPEG-2标准包括稍微大量的不同的视频和音频模式，所以参考[8]中确定了，尤其在DVB服务的情况下，所采用的优选等级，以便于硬件制造商处理在不同环境下不可避免地出现的兼容性问题。
为了向DVB服务的订户提供确实影响服务传递的选项(服务定制/选择、服务参数调整)，必须建立用于执行这些任务的返回信道。在DVB中，交互规范通常分为两组。一组是网络无关的，以及可以看作大致从ISO/OSI的第二层延伸至第三层的协议栈(参见[9])；而DVB规范的第二组涉及ISO/OSI模型的较低层(大致为第一层至第二层)，因而指定了用于交互的网络相关工具。例如，有线电视规范(Cablespecification)中的DVB返回信道(DVB-RCC)(参见参考[10])对于用于固定/蜂窝电话交互、以及甚至卫星交互系统的其它规范也是可用的。在IP网络的情况下，标准IP单播可以用于与服务/内容提供商的交互。可以访问DVB工程网站 http://www.dvb.org/，以找到关于可用的DVB相关文档的列表。
然而，尽管用于传递DVB服务或控制数据的多种现有的数据传输设置可以使用，但是仍旧可能出现当前可用的资源不能够满足于实现可接受的传输时间的情况。例如，类似于实时游戏的服务需要较短的响应时间，从而向订户提供合理的游戏体验。图7中示出了一种游戏场景，其中，服务提供商是游戏服务器702，用于通过用作传递网络的DSL或电缆网络704，向一个或多个订户传输游戏信息。在接收机侧，机顶盒708接收服务数据，并在解码器709(例如，专用视频处理芯片、或者分配有多个不同任务的更加通用的处理设备)处对该服务数据进行解码，以及将解码后的服务数据转发至TV接收机或监视器706，以进行显示。遥控器710可以用于控制本地设备，或者通过上述传递网络704、或可用于该目的一些其它传输路径，将与服务相关的控制指令/请求/反馈(参见箭头)发送至服务器702。在使用服务时，订户感知的整体延迟由多个要点组成，这些要点中的一些明显的要点将要发布为信源数据编码时间、传送延迟(依据所使用的连接类型，对于传送方向，可以是不对称的)、解码延迟、附加的安全缓冲延迟等。如上所述，编码后的MPEG-2流典型地包括多个不同的帧类型，以及不具有差分属性的帧(I帧)的尺寸自然地比预测帧(P帧)大。
典型地，将机顶盒中的解码器芯片709配置为对所接收到的静止编码视频信号进行解码，将解码器芯片709设计为与具有稍微稳定的输入速率的源数据流一同工作。因此，为了在出现传输差错和可变的传送延迟的情况下，保证用于解码的源数据流的合理的平稳输入速率，在将所接收的数据转发至实际的解码器709之前，对所接收的数据进行缓冲。
在大多数广播/多播类型的服务中，适度的缓冲是可以接受的；相比之下，在诸如游戏之类的特定的交互式服务中，将任何附加延迟引入服务数据或提供反馈都会被认为是不利的，不管延迟的产生来自何处。应当将响应时间几乎总是最小化，从而不管使用哪一种传输技术，都能够向服务用户提供最大透明度的使用体验。因此，在另一方面，接收侧FIFO(先入先出)缓冲器明显存在问题，但它又是装备有标准视频解码装置的同代系统中的必需组件，其中，该缓冲器在MPEG-2服务数据的情况下，包括例如一个或多个连续的I帧或P帧。除此之外，视频解码器芯片会不能处理缓冲器下溢的情况，在该情况中，输入数据不再及时地可用，从而导致可视解码图像中出现可察觉的差错，并延迟了对后续帧的正确解码，直至接收到下一个I帧为止。一些解码器芯片甚至在之后不能避免数据丢失，以及不能继续正常的工作。
发明内容
本发明的目的是缓解现有技术领域的解决方案中的问题，以便克服解码中的差错，该问题是由编码后的数据的不稳定的接收速率和由该速率引入的附加缓冲而引起的。通过下述方式来实现本发明的目的：预先识别机顶盒或其它接收设备处即将出现的缓冲器下溢；以及向解码器提供未向先前正确接收并解码的帧(无论该帧过去是怎样的)引入变化的特殊帧，优选地，该特殊帧是“无变化”类型的(例如，在MPEG-2的情况下，所述特殊帧是具有适合参数值的预测P帧)，以及有利地，存储在所述接收设备内部。例如，可以使用适合的参数值，在服务提供商或相应的服务器处对特殊帧进行打包，以及在服务数据传递启动后，立即将打包后的特殊帧传输到机顶盒。然后，机顶盒应当存储该帧，以用于在将来出现下溢情况时的进一步使用。此外，机顶盒可以使所存储的特殊的“无变化”类型帧至少部分地适于主要情况，即，(重新)确定/修改该帧的一些参数值，从而更好地适于当前下面的服务数据流。然而，例如，在MPEG-1和MPEG-2编码技术中，所需要的适应是最小的，因而可以仅使用适度的处理能力在机顶盒中执行。
本发明的使用基于多个相关要点。首先，由于对即将出现的缓冲器下溢情况做出了检测和处理，从而将接收缓冲器的尺寸最小化，所以减小了服务数据传递延迟。其次，尽管偶尔出现了帧丢失，该无变化类型的特殊帧也能够继续执行解码过程。再次，即使接收缓冲器出现下溢，但是通过将服务响应时间最小化、以及减少可察觉的图像或其它服务数据的差错，改进了整体的使用体验。此外，由于只要应用了本发明的解决方案，所述解码器就不再会由于帧丢失而临时停止工作/解码，所以可以扩展连续的I帧传输之间的时间段，从而节省了传输容量。
尽管在这里参考了对特别使用了DVB技术/设备(尤其是DVB-C和基于IP的DVB，其中，二者均为MPEG-2信源编码)的交互服务的提供，来对本发明进行了描述，但此外，通过使用本发明，实质上具有相似特性的其它数字宽带和/或广播系统也可以从中受益。例如，诸如MPEG-1、MPEG-4、H.263和H.264之类的编码方法使用了与MPEG-2中的I/P帧概念或多或少类似的I/P帧概念，因而对于普通技术人员来说，明显的是，本发明可以在最初使用上述或相应的编码方法之一的系统中使用。终端设备是指DVB IRD，或术语“DVB机顶盒”。数据类型是指数据的属性，例如，视频(图像)帧或音频数据。
本发明的一方面是一种方法，用于向解码器提供压缩后的服务数据，其中，通过传递网络将压缩的服务数据传输至位于接收端的解码器，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-在接收端处存储特定的特殊帧或特殊帧的信息；
-在接收端处，根据多个预定标准来监视用于服务数据的数据缓冲器是否至少接近下溢条件；
-如果数据缓冲器至少接近下溢条件，则将该特殊帧提供给解码器，该特殊帧是预测帧，该预测帧指示服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化，从而避免了由于缺少及时提供的输入数据而引起对解码器的干扰。
可以通过诸如远程服务器或一些中间设备之类的发送方，例如，在服务数据传递开始/启动时，定期地或在一些其它预定事件发生时，最初地将上述解决方案中的特殊帧提供给接收设备。接收设备可以向发送方发送请求、特定消息、或现有消息中的参数/参数值，从而接收新的特殊帧。包括解码器的设备的用户也可以通过手动地输入构建特殊帧的必要信息、或者从诸如软盘或CD-ROM之类的承载介质中加载特殊帧的方式，在本地提供特殊帧。
可以以最适于主要场景的方式来确定下溢条件的标准。例如，该标准可以规定在输入缓冲器为空的情况下，为所安排的提供给解码器的数据的下一次提供而保留的最小允许持续时间。如果已经构造并存储了特殊帧，并且不需要进一步的适应，则可以保持较短的持续时间，这是由于向解码器提供该帧不需要消耗用于适应的处理的大量附加时间，同时，较繁重的适应会花费更多的时间，以及在这种情况下，最小允许持续时间标准应当相应较长。
数据缓冲器包括必要存储空间，用于维护与要解码的至少一个服务数据帧有关的信息，以及在特殊情况下，所述必要存储空间可以更大。
本发明的另一方面是一种方法，用于通过传递网络，将要传输的压缩后的服务数据传送至位于接收端处的解码器，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，其特征在于，该方法包括如下步骤：
-监视预定事件的发生，从而向接收端传输特定的特殊帧或特殊帧的信息，以便使接收端能够在服务数据缓冲器出现下溢时，向解码器提供特殊帧，所述特殊帧是预测帧，该预测帧指示服务数据相对于先前的服务数据帧实质上没有发生变化。
预定事件可以是服务数据传递启动/开始、接收到帧请求、计时器到期等。
本发明的另一方面是一种设备，该设备能够接收由数据源在传递网络上发送的服务数据、以及能够传输数据，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测帧，所述设备包括处理装置和存储装置，用于处理和存储指令和数据，其特征在于，将所述设备配置为：在接收端处存储特殊帧或特殊帧的信息；根据多个预定标准，在接收端处监视服务数据接收缓冲器是否至少接近下溢条件；以及如果数据缓冲器至少接近下溢条件，则向解码器提供特殊帧，所述特殊帧是预测帧，该预测帧指示服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化，从而避免由于缺少及时提供的输入数据而引起对解码器的干扰。
本发明的另一方面是一种设备，能够在传递网络上向终端设备发送服务数据，并接收由终端设备发送的、与所述服务相关的控制信息，服务数据包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，所述设备包括处理装置和存储装置，用于处理并存储指令和数据，其特征在于，将所述设备配置为：监视预定事件的发生；从而进一步配置为：向接收端传输特定的特殊帧或特殊帧的信息，以便使接收端在服务数据缓冲器发生下溢时，能够向解码器提供特殊帧，所述特殊帧是预测帧，该预测帧指示服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化。
在上述设备中，不同的功能块/模块可以装入单个外壳中，或可选地，装入多个外壳，然后至少在功能上将这些外壳连接在一起，从而形成了本发明的设备。
最后，本发明的一方面是一种系统，能够在传递网络上传送服务数据，所述服务数据包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，所述系统包括：第一设备，能够传输服务数据并接收控制信息；以及第二设备，能够接收服务数据并传输控制信息，所述第一和第二设备都包括处理装置和存储装置，用于处理和存储指令和数据，其特征在于：
将所述第一设备配置为：监视预定事件的出现；从而进一步配置为：向第二设备传输特定的特殊帧或特殊帧的信息，所述特殊帧是预测帧，该预测帧指示所述服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化，以及
将所述第二设备配置为：存储所述特定的特殊帧或特殊帧的信息；根据多个预定标准，来监视服务数据接收缓冲器是否至少接近下溢条件，以及如果数据缓冲器至少接近下溢条件，则向解码器提供所述特殊帧，从而避免由于缺少及时提供的输入数据而引起对解码器的干扰。
在从属权利要求中公开了本发明的多个实施例。
附图说明
下文参考附图对本发明进行更为详细的描述，其中：
图1示出了根据DVB-S规范的DVB传输系统。
图2示出了根据DVB-C规范的DVB传输系统。
图3示出了根据DVB-T规范的DVB传输系统。
图4示出了使用IP网络作为DVB服务数据的传递网络。
图5示出了典型的MPEG-2传输系统。
图6示出了MPEG-2编码中的空间和时间方面。
图7示出了在DSL/电缆网络上向DVB机顶盒的服务传递，DVB机顶盒能够向服务数据源提供反馈/控制信息。
图8公开了一个场景，其中，在接收机顶盒处，使用本地存储的预测帧来填充先前接收到的数据帧与将来的数据帧之间的间隙。
图9公开了当应用本发明的方法时接收机顶盒的内部结构。
图10公开了本发明的方法的流程图。
图11是能够用作本发明中的服务数据源的设备的结构框图。
图12是能够用作本发明中的服务数据接收方的设备的结构框图。
具体实施方式
上文已经结合相关的现有技术的说明，对图1至7进行了描述。
为了便于对本发明的解决方案的进一步理解，图8公开了一个场景，其中，电视机816的外部或集成机顶盒806包括：分析/处理装置812(软件和/或硬件)，用于分析与输入的服务数据流(参见箭头824)相关的多个参数(例如，输入数据缓冲器填充速率/程度的状态)。例如，可以通过检验缓冲器中目前的数据量(与设置的阈值进行比较)，来检查缓冲器状态，以触发进一步执行本发明的方法。如果没有达到或超过阈值，则认为缓冲器下溢，以及优选地，应当将在机顶盒806中本地存储的特殊帧提供给解码器814，从而避免由于丢失数据所引起的可能的故障。解码器814可以将控制或其它信息820提供给装置812。
服务器802包括装置(仍为软件和/或硬件)，用于例如，在定期地接收到由机顶盒806发送的请求822时、或者在服务数据传递的开始/启动时，生成和向机顶盒806传输特殊的“无变化”类型的帧818(例如，具有特定值的P帧)。实际上，任何种类的预定事件的发生都可以用于触发特殊帧的传输。位于服务器802自身中、或者至少与服务器802相连的交互式应用808，向处理单元提供要编码810的服务数据，并将编码后的数据传递824至机顶盒806。相应地，数据编码也可以在与服务器802相连的外部编码设备中进行。
图9示出了机顶盒906的内部功能块。通过相关联的接口来接收网络数据，并将接收到的网络数据插入缓冲器908中适合的位置。典型地，以封装到较低(网络)层的传输分组的形式，来接收在网络上传递、以及与上层服务和应用程序相关的数据，因此，如果缓冲器仅用于解码器914对结构类似的服务数据进行解码，则在缓冲器908中的插入还可以包括标准传输分组的解码功能等。可选地，例如，仅用于解码器914的数据输入缓冲器可以逻辑地包括在解码器块914自身中，而数据接收908将接收单元作为一个整体，以及还包括对用于多个其它应用程序的所接收到的数据进行路由。决策逻辑91O(例如，通过软件应用程序或可编程/应用程序专用逻辑来实现)通过例如，对缓冲器的状态进行轮询、或通过从数据接收块908或解码器914中接收相应的状态指示，来跟踪一般的输入数据，和/或解码器专用缓冲器。由于数据丢失或接收到有缺陷的数据，决策逻辑910可以通过帧参数调整块912，将内部存储和特殊的“无变化”类型的帧提供给解码器914。例如，帧参数调整块912可以设置服务数据帧的时间戳和序列号。
图10公开了一种可选择的示例性流程图，该流程图用于执行本发明的方法步骤。在方法开始1002处，对诸如上述服务器之类的设备进行如下操作：初始化所需的存储区域和变量；基于例如所接收到的服务请求，来建立必要的连接；以及开始传递包括编码后的数据帧的服务数据，其中，将该设备用于数据源负载编码、数据传输、以及对该设备的存储器的一般控制应用。同样，诸如机顶盒之类的接收设备可以执行相应的功能，这些功能具体地与对要接收的服务数据的控制和解码有关。
在步骤1004中，设备以普通方式传输服务数据，并从前一轮监视开始，监视是否发生了用于触发特殊帧(例如，指示数据相对于先前的帧没有发生变化的P帧)的传输的事件。例如，这种监视可以是定期的、以及仅在预定时间间隔处执行，或者与其它功能一起连续地执行。在发生了诸如服务数据传递开始之类的事件1006后，依据系统来发送1012特殊的“无变化”类型的P帧、或相应的帧。在步骤1008中，无论如何都要对是否继续服务数据传递进行检查，以及如果需要继续服务数据传递，则从步骤1004中重新开始该方法。否则，在步骤1010中结束该方法。
该事件是预定的(可以将所监视的发生的事件存储在列表等中)，在某种意义上说，可以在监视1004阶段之后识别事件的发生。由于这将会意味着预先知道可能的问题/差错/服务启动或启动情况，所以自然地，实际事件的发生不是预定的。
虚线1022包围了将由诸如机顶盒之类的接收端设备来执行的方法步骤。仅为了表述的清楚，在附图中省略了方法的开始和结束步骤。数据接收步骤1020用虚线表示，这是因为虽然该步骤与本发明的方法有关，但是该步骤的缺失/失败可能触发执行本发明的方法的其它步骤，所以步骤1020不是执行余下步骤的绝对条件，这将在下文进行解释。在数据接收步骤1020期间，可以接收要本地存储的正常服务数据帧和特殊的“无变化”类型帧。
此外，服务器可以传输、以及机顶盒可以接收的信息仅为与特殊的“无变化”类型帧相关的信息，而不必是帧本身或其中的所有信息。然后，机顶盒将会在期望使用这些信息时，基于所接收的信息，实时地构造余下的帧，或直接将其存储在内部以便将来的可能使用。该信息可以包括用于构造完整的帧或仅一些参数的规则，其中，将这些参数附在特殊帧的本地可用核心(core)中、或用于修改特殊帧的本地可用核心。
在步骤1014中，所述设备根据多个预定标准(例如，缓冲器中数据量的阈值、数据接收速率、自从(适合地)接收到上一帧起所经过的时间等)来监视用于解码的数据缓冲器是否接近下溢条件。只要满足该下溢标准1016，就向解码器1018提供特殊的预测帧，如，在MPEG-2编码的情况下，将具有可能的动态适应部分(如，上文所述的特定参数)的P帧提供给解码器。
图13还示出了所存储的预测帧的使用情况。在从诸如服务数据服务器之类的外部信源中接收到所讨论的特殊“无变化”类型的预测帧后，将该特殊“无变化”类型的预测帧存储在内部存储器1302中，或可选地，可以较早地在设备中对该帧进行(预先)编程，或者将该帧提供给设备的可去除介质。具有不同图案的时隙描述了帧的不同参数和数据字段。在检测到触发事件的发生后，从存储器中获取该帧，并使其动态参数(如果有的话)适于整体数据流，即，如果由于某些原因没有接收到本应当正确接收到以用于解码的正常服务数据帧，则以简单的方式来模拟这个帧，从而避免数据丢失对解码器造成的干扰。在附图中，基于当前的场景来使参数1304和1306适应。依据相关联的交互式服务，所存储的帧可以是具有许多本地可调节参数的纯粹的框架型帧，或是其它极端类型的帧；这种所存储的帧同样可以不需要任何调整而直接用于解码。然而，最终转发选择性适应的帧，以用于解码。
图11公开了诸如计算机之类的设备1101的基本组件的结构框图，该设备能够用作使用预测和非预测帧来传递编码后的数据的服务器/数据源。处理单元1102根据指令1105(例如，以应用程序的形式，该应用程序包括存储在存储器1104中的数据编码程序)，来控制动作的执行。除了所需的设置和其它辅助信息之外，存储器1104还可以包括未编码的数据帧和已编码的数据帧。数据传送装置1108可以包括：无线装置1114，例如，无线电/红外线收发机以及无线网络(WLAN等)适配器；或者固定装置1112，例如，传统的网络适配器(以太网卡等)。键盘或其它数据输入装置1110和显示器1106对于向用户提供用于管理和控制设备的接口非常有用。除了纯粹的软件装置以外，可以通过与设备的剩余部分相连的特定编码器芯片来实现数据编码器。
同样，图12中示出了用于接收编码后的服务数据流的本发明的设备1201，该设备包括：处理装置1202；存储装置1204，具有解码器1205；可以是无线和/或固定的数据传输装置1208，能够将该设备与传递网络和用于传输非预测帧请求的返回信道相连(如果不同)，以向数据源发送控制或其它数据。除了键盘1210之外，该设备选择性地包括显示器1206，以用于实现足够UI。除了纯粹的软件装置以外，可以通过与该设备的剩余部分相连的特定解码器芯片来实现数据解码器1205。
通常，用于实现本发明和本发明的方法步骤的软件可以在诸如软盘、CD-ROM、存储卡、硬盘之类的承载介质上传递。
根据本发明，服务数据传送中使用的协议和协议栈可以从现有的协议或协议栈中选择，这是因为实现本发明所需的传输能力不是特别复杂或特殊，这可以看作是本发明的一个优点。可以使用所包括的、或至少与设备相连的附加的软件/硬件模块或两者的组合来实现本发明。
对本领域的技术人员明显的是，在不背离权利要求所定义的本发明的范围的前提下，可以对这里公开的本发明做出不同的修改。同样，在符合本发明的基本思想的情况下，可以改变所使用的设备、方法步骤及其相互顺序、数据格式等。
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Claims (37)

1.一种方法，用于向解码器提供压缩后的服务数据，其中，通过传递网络将所述压缩后的服务数据传输至位于接收端的所述解码器，所述服务数据包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-在所述接收端处存储特定的特殊帧或特殊帧的信息(1020)；
-在所述接收端处，根据多个预定标准来监视用于服务数据的数据缓冲器是否至少接近下溢条件(1014)；
-如果所述数据缓冲器至少接近下溢条件，则将所述特殊帧提供给所述解码器，所述特殊帧是预测帧，所述预测帧指示所述服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化，从而避免了由于缺少及时提供的输入数据(1016，1018)而引起对所述解码器的干扰。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和DVB(数字视频广播)服务。
3.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中，所述压缩后的服务数据包括视频图像数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2(移动图像专家组)编码。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述特殊帧实质上是P帧。
6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其中，所述标准涉及以下中的至少一个：缓冲器中的数据量、为所安排的提供给所述解码器的数据的下一次提供而保留的时间。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中，从服务器中接收所述特殊帧或特殊帧的信息，或者在本地将所述特殊帧或特殊帧的信息提供给所述接收端。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述服务数据传递开始时、或者作为对所发送的特殊帧的响应，来发生所述接收。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，其中，所述信息用于在所述接收端处构造所述特殊帧。
10.根据权利要求1至9之一所述的方法，其中，基于所述提供之前的主要情况，使所述特殊帧的多个部分适应。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，使包括在所述特殊帧中的参数中的至少一个适应，所述参数指时间戳和序列号。
12.一种方法，用于通过传递网络，将要传输的压缩后的服务数据传送至位于所述接收端处的所述解码器，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
-监视预定事件的发生(1016)，从而向所述接收端传输特定的特殊帧或特殊帧的信息，以便使所述接收端能够在服务数据缓冲器出现下溢时，向所述解码器提供所述特殊帧，所述特殊帧是预测帧，所述预测帧指示所述服务数据相对于先前的服务数据帧实质上没有发生变化(1018)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述事件实质上是以下中的至少一个：接收到特殊帧请求或其指示；接收到具有特定参数的消息，所述参数指示需要传输所述特殊帧；接收到具有参数值的消息，所述参数值指示需要传输所述特殊帧；以及对数据传送连接进行建立或初始化。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和DVB(数字视频广播)服务。
15.根据权利要求12至14之一所述的方法，其中，所述压缩后的服务数据包括视频图像数据。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2(移动图像专家组)编码。
17.一种设备(1208)，能够接收由数据源在传递网络上发送的服务数据、以及能够传输数据，服务数据流包括普通数据类型的预测和非预测帧，所述设备包括处理装置(1202)和存储装置(1204)，用于处理和存储指令和数据，其特征在于，将所述设备配置为：在所述接收端处存储特殊帧或特殊帧的信息；根据多个预定标准，在所述接收端处监视服务数据接收缓冲器是否至少接近下溢条件；以及如果所述数据缓冲器至少接近下溢条件，则向解码器提供所述特殊帧，所述特殊帧是预测帧，所述预测帧指示所述服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化，从而避免由于缺少及时提供的输入数据而引起对所述解码器的干扰。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和DVB(数字视频广播)服务。
19.根据权利要求17至18之一所述的设备，其中，所述服务数据包括视频图像数据。
20.根据权利要求19所述的设备，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2(移动图像专家组)编码。
21.根据权利要求17至20之一所述的设备，其中，所述设备实质上是以下中的至少一个：IRD(集成接收机解码器)和电视机顶盒。
22.根据权利要求17至21之一所述的设备，其中，所述标准涉及以下中的至少一个：缓冲器中的数据量、为所安排的提供给所述解码器的数据的下一次提供而保留的时间。
23.根据权利要求1 7所述的设备，还将所述设备配置为：接收由远程服务器传输的所述特殊帧或特殊帧的信息，或者在本地输入所述特殊帧或特殊帧的信息。
24.根据权利要求23所述的设备，其中，在所述服务数据传递开始时，发生所述接收。
25.根据权利要求17至24之一所述的设备，还将所述设备配置为：使用所述信息，在所述接收端构造所述特殊帧。
26.根据权利要求17至25之一所述的设备，还将所述设备配置为：基于所述提供之前的主要情况，使所述特殊帧的多个部分适应。
27.根据权利要求26所述的设备，还将所述设备配置为：使包括在所述特殊帧中的参数中的至少一个适应，所述参数指时间戳和序列号。
28.根据权利要求17至27之一所述的设备，还将所述设备配置为：发送用于接收所述特殊帧或特殊帧的信息的请求。
29.一种设备(1108)，能够在传递网络上向终端设备发送服务数据，并接收由所述终端设备发送的、与所述服务相关的控制信息，服务数据包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，所述设备包括处理装置(1102)和存储装置(1106)，用于处理并存储指令和数据，其特征在于，将所述设备配置为：监视预定事件的发生；从而进一步配置为：向所述接收端传输特定的特殊帧或特殊帧的信息，以便使所述接收端在服务数据缓冲器发生下溢时，能够向解码器提供所述特殊帧，所述特殊帧是预测帧，所述预测帧指示所述服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化。
30.根据权利要求29所述的设备，其中，所述事件实质上是以下中的至少一个：接收到特殊帧请求或其指示；接收到具有特定参数的消息，所述参数指示需要传输所述特殊帧；接收到具有参数值的消息，所述参数值指示需要传输所述特殊帧；以及对数据传送连接进行建立或初始化。
31.根据权利要求29所述的设备，其中，所述服务实质上是以下中的至少一个：数字宽带服务、数字广播服务和DVB(数字视频广播)服务。
32.根据权利要求29至31之一所述的设备，其中，所述服务数据包括视频图像数据。
33.根据权利要求32所述的设备，其中，实质上对所述视频图像数据进行了MPEG-2(移动图像专家组)编码。
34.根据权利要求29至33之一所述的设备，其中，所述设备实质上是服务器。
35.一种系统，能够在传递网络上传送服务数据，所述服务数据包括普通数据类型的预测和非预测数据帧，所述系统包括：第一设备(1101)，能够传输服务数据并接收控制信息；以及第二设备(1201)，能够接收服务数据并传输控制信息，所述第一和第二设备都包括处理装置(1102，1202)和存储装置(1104，1204)，用于处理和存储指令和数据，其特征在于：
将所述第一设备配置为：监视预定事件的出现；从而进一步配置为：向所述第二设备传输特定的特殊帧或特殊帧的信息，所述特殊帧是预测帧，所述预测帧指示所述服务数据相对于所提供的可能的先前的服务数据帧实质上没有发生变化，以及
将所述第二设备配置为：接收和存储所述特定的特殊帧或特殊帧的信息；根据多个预定标准，来监视服务数据接收缓冲器是否至少接近下溢条件，以及如果所述数据缓冲器至少接近下溢条件，则向解码器提供所述特殊帧，从而避免由于缺少及时提供的输入数据而引起对所述解码器的干扰。
36.一种计算机程序，包括用于执行权利要求1或12所述方法步骤的代码装置。
37.一种承载介质，用于承载权利要求36所述的计算机可执行程序。
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