DE60313613T2 - Robustes verfahren, um audio/video-synchronisation in mpeg-dekodierern für personal-video-aufzeichnung-andwendungen zu bekommen - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet des Aufzeichnens und Abspielens von Sendeströmen, genauer eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Synchronisieren des Entschlüsselns und Darstellens von Video und Audio aus einem Sendestrom in einem Videoaufzeichnungssystem.
  • Diese Anwendung bezieht sich durch gemeinsamen Erfinder und gemeinsamen Gegenstand auf die Parallelanmeldungen mit dem Titel „Robustes Verfahren zur Wiederherstellung eines Zeitbasisprogramms in MPEG-2-Transportströmen zum Erzielen einer Ton-/Videosynchronisation" S/N 09/967877.
  • Der Standard der Moving Picture Experts Group Phase 2 (MPEG-2) ist ein Standard zur digitalen Kompression von Audio und Video, der in einer Vielzahl von Systemen zur Übertragung von Audio/Video eingesetzt wird, zum Beispiel im Digital Satellite System- (DSS-)Rundfunk. Der MPEG-2-Übertragungsstandard, ISO 13818-1, schreibt dem Rundfunksender vor, innerhalb der demultiplexten Audio- und Videodatenströme in periodischen Abständen einen Program Clock Reference- (PCR-) Zeitimpuls zu übertragen. Dieser PCR-Zeitimpuls, im DSS-Sendestrom System Clock Reference- (SCR-) Zeitimpuls genannt, hat einen strengen Bezug zu dem(n) Systemtaktgeber(n) (STC) in der MPEG-2-Verschlüsselungsvorrichtung, die den Sendestrom erzeugt, und kann daher eingesetzt werden, um den Systemzeittaktgeber der Verschlüsselungsvorrichtung in der Entschlüsselungsvorrichtung zu replizieren. Zusätzlich enthält jedes der in den MPEG-2-Sendestrom demultiplexte Audio- und Videopaket einen Entschlüsselungszeitstempel (DTS) und einen Darstellungszeitstempel (PTS), die im Verhältnis zum PCR-Zeitimpuls die Zeitpunkte festlegen, zu denen das Paket von der Entschlüsselungsvorrichtung zum Abspielen entschlüsselt bzw. dargestellt werden muss.
  • Die Durchführung von persönlicher Videoaufzeichnung (PVR) umfasst das Speichern des gesendeten Programms auf Speichermedien und dessen Abspielen. Wenn die Pro gramme vollständig als MPEG-2-Ströme gespeichert und dann durch Einspeisen mit der ursprünglichen Bitübertragungsrate des Rundfunksenders abgespielt werden, bleibt die Zeitsteuerungsinformation erhalten und ermöglicht es dem verzögerten Programm, denselben Mechanismus zur Synchronisierung von Audio und Video zu verwenden wie die Direktübertragung. Die Speicherung von vollständigen MPEG-2-Strömen erfordert untragbar große Mengen von Speicher. Wenn jedoch die MPEG-2-Ströme durch reduzierende Programme geändert oder komprimiert werden, oder wenn Programme durch reduzierende Unterkanäle geändert oder komprimiert werden, wird der Speicherbedarf verringert, aber die wichtige Zeitsteuerung der Ankunft der PCR-Zeitimpulse geht verloren. Die Speicherung von nur Audiodatenströmen (EAS) und Videodatenströmen (VES)verringert ebenfalls den Speicherbedarf, führt aber ebenfalls zu einem Verlust der Zeitsteuerung der Ankunft der PCR-Zeitimpulse. Verlust der Zeitsteuerung der Ankunft der PCR-Zeitimpulse führt zu schweren Problemen bei der Synchronisierung von Audio und Video, die sich in Phänomenen wie Rauschen, Unterbrechungen oder Pausen in der Audio-/Videodarstellung während des Abspielens ausdrücken.
  • Die EP 1091583 offenbart einen Empfänger zum Empfangen und Abspielen eines verschlüsselten Transportstroms im MPEG-2-Format. Zeitstempel werden den Transportstrompaketen hinzugefügt, um die verschiedenen Frequenzen der Verschlüsselungsvorrichtung des Transportstroms und des Transportstromdecoders zu kompensieren. Der angepasste Transportstrom wird dann jedoch vollständig gespeichert.
  • Die US 5652627 offenbart ein System und ein Verfahren zur Verwendung in einem Videoübertragungsnetz, das die Zeitsteuerung von sowohl Videosignal als auch Audiosignal steuert, das das Ersetzen des PCR-Impulses durch eine neue, mit einer Quelle mit hoher Verlässlichkeit ermittelte Zeit umfasst. Dann wird aus dem neuen PCR-Wert ein konstanter Wert abgeleitet, der dem Darstellungszeitstempel und, wenn vorhanden, dem Entschlüsselungszeitstempel hinzugefügt wird.
  • Eine erste Erscheinung der vorliegenden Erfindung ist ein Empfänger zum Empfangen eines im MPEG-Standard verschlüsselten Transportstroms und zum Ausgeben eines Audio- und Videosignals, umfassend: eine Entschlüsselungsvorrichtung, dazu angepasst, den verschlüsselten Transportstrom zu empfangen, den verschlüsselten Transportstrom zu entschlüsseln und den entschlüsselten Transportstrom auszugeben; einen Demultiplexer, dazu angepasst, den entschlüsselten Transportstrom zu empfangen, dazu angepasst, den entschlüsselten Transportstrom in einen Audiodatenstrom und einen Videodatenstrom umzuwandeln und dazu angepasst, die Werte in den Feldern für den Darstellungszeitstempel (PTS) und den Entschlüsselungszeitstempel (DTS) in jedem Header in jedem Paket des Audiodatenstroms und des Videodatenstroms so zu ändern, dass sie der Zeit eines Aufzeichnungstaktgebers des Empfängers entspricht, und dazu angepasst, den Audiodatenstrom und den Videodatenstrom auszugeben; ein Speicher-Subsystem, dazu angepasst, den Audiodatenstrom und den Videodatenstrom zu empfangen und zu speichern, dazu angepasst, die Werte in den Feldern für den Darstellungszeitstempel (PTS) und den Entschlüsselungszeitstempel (DTS) in jedem Header in jedem Paket des Audiodatenstroms und des Videodatenstroms so zu ändern, dass die Zeitdauer, während der der Audiodatenstrom und der Videodatenstrom im Speicher-Subsystem gespeichert wurde, kompensiert wird; einen Audiodecoder, dazu angepasst, den Audiodatenstrom zu empfangen und zu entschlüsseln und ein Audiosignal auszugeben, und einen Videodecoder, dazu angepasst, den Videodatenstrom zu empfangen und zu entschlüsseln und ein Videosignal auszugeben.
  • Eine zweite Erscheinung der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Synchronisieren von Audio und Video in einem MPEG-Decoder, umfassend: Verschlüsseln eines Transportstroms; Demultiplexen des Transportstroms; Extrahieren des Werts des Felds für einen ersten PCR-Synchronimpuls aus dem Header eines ersten einem Programm im Transportstrom zugeordneten Pakets; Demultiplexen des Transportstroms in einen Audiodatenstrom und einen Videodatenstrom; Hinzufügen des Unterschieds zwischen einer aktuel len Zeit und eines Werts eines ersten PCR-Zeitimpulses im Header eines Pakets im entschlüsselten Transportstrom und des einem zu speichernden Programm zugeordneten Pakets zu jedem Feld für einen Darstellungszeitstempel (PTS) und jedem Feld für einen Entschlüsselungszeitstempel (DTS) jedes Headers jedes Pakets in den Audio- und Videodatenströmen, die dem zu speichernden Programm zugeordnet sind; Speichern der Audio- und Videodatenströme; beim Auslesen der Audio- und Videodatenströme Hinzufügen der Differenz zwischen einer Zeit, zu der die Audio- und Videodatenströme gespeichert wurden, und einer Wiedergabezeit, zu der die Audio- und Videodatenströme aus dem Speicher ausgelesen wurden, zu jedem Feld für einen Darstellungszeitstempel (PTS) und jedem Feld für einen Entschlüsselungszeitstempel (DTS) jedes Headers jedes Pakets in den Audio- und Videodatenströmen, und Entschlüsseln der Audio- und Videodatenströme.
  • Die Merkmale der Erfindung werden in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung selbst ist jedoch am besten verständlich unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung einer veranschaulichenden Ausführungsform gelesen in Verbindung mit den beschreibenden Zeichnungen. Es zeigt:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines Empfängers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein schematisches Diagramm eines Empfängers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 3 ein Schaubild, das das Verhältnis während des Aufzeichnens zwischen Abspiel- und Aufzeichnungstaktgeber des Empfängers und den gemäß der vorliegenden Erfindung umgewandelten Darstellungszeitstempeln darstellt, und
  • 4 ein Schaubild, das das Verhältnis während des normalen Abspielens oder der Trickfunktionen zwischen Abspiel- und Aufzeichnungstaktgeber des Empfängers, den ursprünglichen Darstellungszeitstempeln und den gemäß der vorliegenden Erfindung umgewandelten Darstellungszeitstempeln darstellt.
  • Zum Zweck der vorliegenden Erfindung wird davon ausgegangen, dass, wenn nicht anders angegeben, der Begriff Transportstrom (TS) einen MPEG-Transportstrom bezeichnet, der Begriff Programmstrom (PS) einen MPEG-Progammstrom bezeichnet und der Begriff paketierter Datenstrom (PES) einen MPEG-paketierten Datenstrom bezeichnet. Der Begriff MPEG steht stellvertretend für MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7 und andere Formate im MPEG-Standard, die einen gleichen oder ähnlichen Aufbau von Strom, Paket und Feld aufweisen, wie MPEG-2, aber einen anderen Namen haben.
  • 1 ist ein schematisches Diagramm eines Empfängers gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 umfasst Empfänger 100 eine Entschlüsselungsvorrichtung 105, einen Demultiplexer 110, ein Speicher-Subsystem 115, einen Audiodecoder und -darsteller 120, einen Videodecoder und -darsteller 125, einen Taktoszillator 130, einen Aufzeichnungstaktgeber 135, einen Abspieltaktgeber 140 und eine Frequenzanpassungsschaltung 145. Speicher-Subsystem 115 umfasst eine Schreibsteuerung 150, ein Speichermedium 155 und eine Lesesteuerung 160.
  • Im Betrieb wird ein verschlüsselter Transportstrom (TS) 165 von einer Entschlüsselungsvorrichtung 105 empfangen und Entschlüsselungsvorrichtung 105 gibt einen entschlüsselten Transportstrom 170 aus, der vom Demultiplexer 110 mit der Geschwindigkeit empfangen wird, mit der verschlüsselter Transportstrom 165 gesendet wird. PLL-Schaltkreis 130 erzeugt Signal mit fester Frequenz 175, das an Systemtaktgeber und auch an Frequenzanpassungsvorrichtung 145 gesendet wird. Ein vom Systemtaktgeber 135 erzeugtes Aufzeichnungstaktsignal 180 wird von Demultiplexer 110 und Schreibsteuerung 150 empfangen. Demultiplexer 110 zieht daraus den Wert des ersten Darstellungszeitstempelfelds im ersten Header des entschlüsselten Transportstroms und berechnet eine X-Verschiebung zwischen der Frequenz des Systemtaktgebers der Verschlüsselungsvorrichtung (des Taktgebers, der verwendet wird, um den ursprünglichen Wert im SCR-Feld des Programmstroms zu erzeugen und um den ursprünglichen Wert im PCR-Feld des Transportstroms zu erzeugen) und der der Frequenz des Aufzeichnungstaktgebers 135. Dieser Vorgang kann ausgedrückt werden als X-Verschiebung = 1. PCR – REC STC.
  • Demultiplexer 110 wandelt entschlüsselten Transportstrom 170 in einen Audiodatenstrom (AES) 185 und einen Videodatenstrom (VES) 190 um. Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190 sind im PES-Format. Entschlüsselter Transportstrom 170 kann neben Ton und Video auch in andere Ströme zerlegt werden, zum Beispiel Teletext. Diese anderen Ströme würden genauso behandelt wie Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190. Demultiplexer 110 fügt dem ursprünglichen Wert des(r) Darstellungszeitstempelfelds(er) PTS die Verschiebung hinzu, um einen neuen Wert PTS1 zu erzeugen und schreibt PTS1 in das (die) Darstellungszeitstempelfeld(er) von Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190. Demultiplexer 110 fügt auch dem ursprünglichen Wert des(r) Entschlüsselungszeitstempelfelds(er) DTS die Verschiebung hinzu, um einen neuen Wert DTS1 zu erzeugen und schreibt DTS1 in das(die) Entschlüsselungszeitstempelfeld(er) von Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190. Dieser Vorgang kann ausgedrückt werden als PTS1 = PTS + X-Verschiebung und DTS1 = DTS + X-Verschiebung. Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190 werden zusammen mit dem Frequenzsignal 195 des Aufzeichnungstaktgebers an Schreibsteuerung 150 des Speicher-Subsystems 150 gesendet. Frequenzsignal 195 des Aufzeichnungstaktgebers trägt den Wert der Frequenz des Aufzeichnungstaktgebers, wenn die X-Verschiebung berechnet wurde.
  • Schreibsteuerung 150 verschränkt alle Datenstromeinformationen (Audiodatenstrom 185, Videodatenstrom 190, Frequenzsignal 195), die zur selben Zeit gehören zu einem einzigen Segment und speichert das Segment auf dem Speichermedium 155.
  • Empfänger 100 kann Programme in zwei Betriebsarten abspielen, im Direktabspielbetrieb und im verzögerten Abspiel- oder zeitversetzten Aufnahme- (TSR-) Betrieb. Im Di rektabspielbetrieb wird das Programm nicht gespeichert. Im Direktabspielbetrieb schließt Empfänger 100 Audiodatenstrom 185 an Audiodecoder und -darsteller 120 kurz und Videodatenstrom 190 an Videodecoder und -darsteller 125, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt. Videodecoder und -darsteller 125 dient als „Master" und bezieht Segmente vom Demultiplexer 110 auf der Grundlage der Zeit des Aufzeichnungstaktgebers 135 und der Darstellungszeitstempelfelder (die den Wert PST1 enthalten) und der Entschlüsselungszeitstempelfelder (die den Wert DST1 enthalten) von Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190.
  • Im verzögerten Abspielbetrieb wird das Programm gespeichert und gesteuert durch das Speicher-Subsystem 115 abgespielt. Für den verzögerten Abspielbetrieb liest Lesesteuerung 160 des Speicher-Subsystems 115 das gespeicherte Frequenzsignal 195 und sendet es an die Frequenzanpassungsvorrichtung 145, die das Signal mit fester Frequenz 175 so anpasst, dass es zu dem gespeicherten Frequenzsignal 195 passt und ein angepasstes Signal mit fester Frequenz 196 ausgibt. Das angepasste Signal mit fester Frequenz 196 wird von Abspieltaktgeber 140 empfangen, der ein Abspielzeitsignal 197 an Audiodecoder und -darsteller 120, Videodecoder und -darsteller 125 und Lesesteuerung 160 sendet. Folglich läuft Abspieltaktgeber 140 bei der gleichen Frequenz, bei der Aufzeichnungstaktgeber 135 gelaufen ist, als das Programm demultiplext wurde.
  • Für den verzögerten Abspielbetrieb berechnet Lesesteuerung 160 eine Speicherverschiebung (S-Verschiebung) als Differenz zwischen der Zeit gemäß Abspieltaktgeber 140 bei der Unterbrechung (TP) und der Zeit gemäß Abspieltaktgeber bei der Wiederaufnahme (TR). Dieser Vorgang kann ausgedrückt werden als S-Verschiebung = TR – TP. Lesesteuerung 160 fügt dem aktuellen Wert PTS1 in dem(n) Darstellungszeitstempelfeld(ern) die S-Verschiebung hinzu, um einen neuen Wert PTS2 zu erzeugen und schreibt PTS2 in das(die) Darstellungszeitstempelfeld(er) von Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190. Lesesteuerung 160 fügt auch dem aktuellen Wert DTS1 in dem(n) Entschlüsselungszeitstempel feld(ern) die S-Verschiebung hinzu, um einen neuen Wert DTS2 zu erzeugen und schreibt DTS2 in das(die) Entschlüsselungszeitstempelfeld(er) von Audiodatenstrom 185 und Videodatenstrom 190. Diese beiden Vorgänge können ausgedrückt werden als PTS2 = PTS1 + S-Verschiebung und DTS2 = DTS1 + S-Verschiebung. Videodecoder und -darsteller 125 fungiert als der „Master" und bezieht mit der Geschwindigkeit, die vom Speicher-Subsystem 115 vorgegeben wird, Segmente aus dem Speicher-Subsystem.
  • 2 ist ein schematisches Diagramm eines Empfängers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 2 umfasst Empfänger 200 eine Entschlüsselungsvorrichtung 205, eine auf der Paketidentifikation (PID) basierende Transportpaketauswahlvorrichtung 210 (im Folgenden Auswahlvorrichtung genannt), ein Speicher-Subsystem 215, einen Demultiplexer 217, einen Audiodecoder und -darsteller 220, einen Videodecoder und -darsteller 225 einen Taktoszillator 230, ein freilaufende Uhr 235, einen Abspieltaktgeber 240 und eine Frequenzanpassungsschaltung 245. Speicher-Subsystem 215 umfasst eine Schreibsteuerung 250, ein Speichermedium 255 und eine Lesesteuerung 260. Lesesteuerung 260 umfasst einen wahlfreien Einkoppler 262. Einkoppler 262 kann ein Hardware-Einkoppler oder ein Software-Einkoppler sein.
  • Im Betrieb wird ein verschlüsselter Transportstrom 265 von einer Entschlüsselungsvorrichtung 205 empfangen und Entschlüsselungsvorrichtung 205 gibt einen entschlüsselten Transportstrom 270 aus, der von der Auswahlvorrichtung 210 mit der Geschwindigkeit empfangen wird, mit der verschlüsselter Transportstrom 265 gesendet wird. PLL-Schaltkreis 230 erzeugt ein Signal mit fester Frequenz 275, das an Taktgeber 235 und auch an Frequenzanpassungsvorrichtung 245 gesendet wird. Ein vom Taktgeber 235 erzeugtes Taktsignal 280 wird von Auswahlvorrichtung 210 und Schreibsteuerung 250 empfangen. Auswahlvorrichtung 210 bezieht basierend auf (einem) ausgewählten Programm(en) Pakete vom entschlüsselten Transportstrom 270. Die Auswahl basiert auf Werten im Paketidentifi kationsfeld jedes Paketheaders im entschlüsselten Transportstrom, das dem(n) ausgewählten Programm(en) entspricht.
  • Auswahlvorrichtung 210 fügt am Anfang jedes ausgewählten Pakets einen Vier-Byte-Zeitstempel hinzu, um einen Teiltransportstrom 282 zu erzeugen, der von der Schreibsteuerung 250 des Speicher-Subsystems 215 empfangen wird. Schreibsteuerung 250 legt Teiltransportstrom in Speichermedium 255.
  • Empfänger 200 kann Programme in zwei Betriebsarten abspielen, Direktabspielbetrieb und verzögerter Abspiel- oder zeitversetzten Aufnahme- (TSR-) Betrieb. Im Direktabspielbetrieb wird das Programm nicht gespeichert und Empfänger 200 Audiodatenstrom schließt Auswahlvorrichtung 210 mit dem Demultiplexer 217 kurz und stellt die S-Verschiebung (wie unten beschrieben) auf Null, wie durch die gestrichelte Linie dargestellt.
  • Im verzögerten Abspielbetrieb wird das Programm im Speicher-Subsystem 215 gespeichert. Für den verzögerten Abspielbetrieb führt Demultiplexer 217, wie im Folgenden beschrieben, mehrere Arbeitsvorgänge aus. Die Reihenfolge, in der die Arbeitsvorgänge beschrieben sind, ist nicht notwendig die Reihenfolge, in denen sie ausgeführt werden.
  • Es gibt zwei Optionen für das Senden des Teiltransportstroms 282 von Speicher-Subsystem 215 an Demultiplexer 217. In der ersten oder „Schiebe"-Option, liest Einkoppler 262 den Vier-Byte-Zeitstempel und „koppelt" jedes Paket zum richtigen Zeitpunkt in Demultiplexer 217 ein. In der Schiebeoption entfernt Demultiplexer 217 beim Empfang der Pakete den Vier-Byte-Zeitstempel aus jedem Paket. In der zweiten oder „Zieh"-Option wird Einkoppler 262 nicht verwendet (oder ist nicht vorhanden) und Demultiplexer 217 liest, entfernt beim Empfang den Vier-Byte-Zeitstempel aus jedem Paket. Video wird auf der Grundlage des Verbrauchs des Videodatenstroms von Videodecoder und -darsteller 255 „gezogen". Wenn die Menge von Videodatenstromdaten in einem Zwischenspeicher (nicht darge stellt) von Videodecoder und -darsteller 255 unter einen Schwellenwert fällt, werden weitere Daten vom Videodecoder und -darsteller 255 aus Demultiplexer 217 gezogen.
  • Demultiplexer 217 berechnet eine Speicherverschiebung (S-Verschiebung) als Zeitunterschied zwischen dem Wert des ersten PCR-Felds im ersten Header des Teiltransportstroms 282 und der aktuellen Zeit des Abspieltaktgebers. Dieser Vorgang kann ausgedrückt werden als S-Verschiebung = 1. PCR – PLAY STC.
  • Demultiplexer 217 wandelt entschlüsselten Teiltransportstrom 282 in einen Audiodatenstrom und einen Videodatenstrom um. Der Audiodatenstrom und der Videodatenstrom sind im PES-Format. Entschlüsselter Teiltransportstrom 282 kann außer in Audio und Video auch in andere Ströme, z.B. Teletext, zerlegt werden.
  • Demultiplexer 217 fügt für jeden PES im Audiodatenstrom und Videodatenstrom dem aktuellen Wert des(r) Felds(er) für den Darstellungszeitstempel PTS die S-Verschiebung hinzu, um einen neuen Wert PTS3 zu erzeugen und schreibt PTS3 in das (die) Feld(er) für den Darstellungszeitstempel des Audiodatenstroms und des Videodatenstroms. Demultiplexer 217 fügt für jeden PES im Audiodatenstrom und Videodatenstrom dem aktuellen Wert des(r) Felds(er) für den Entschlüsselungszeitstempel DTS die S-Verschiebung hinzu, um einen neuen Wert DTS3 zu erzeugen und schreibt DTS3 in das (die) Feld(er) für den Entschlüsselungszeitstempel des Audiodatenstroms und des Videodatenstroms. Diese beiden Vorgänge können ausgedrückt werden als PTS3 = PTS + S-Verschiebung und DTS3 = DTS + S-Verschiebung.
  • Demultiplexer 217 verwendet die PCR-Zeitimpulse mit Teiltransportstrom 282 und dem Vier-Byte-Zeitstempel der ankommenden Transportpakete zum Berechnen und Einstellen der Frequenz des Abspieltaktgebers 240 über die Frequenzanpassungsvorrichtung 245, die Signal mit fester Frequenz 275 an ein angepasstes Signal mit fester Frequenz 296 an passt. Angepasstes Signal mit fester Frequenz 296 wird durch Abspieltaktgeber 240 empfangen, der ein Abspieltaktsignal 297 an Demultiplexer 217, Audiodecoder und -darsteller 220 und Videodecoder und -darsteller 225 sendet. Dieser Vorgang ist vollständig offenbart in der bereits erwähnten artverwandten Anmeldung „Robustes Verfahren zur Wiederherstellung eines Zeitbasisprogramms in MPEG-2-Transportströmen zum Erzielen einer Ton-/Videosynchronisation" S/N 09/967877. Folglich läuft Systemtaktgeber 240 mit derselben Frequenz wie die Programmuhr, zu dem Zeitpunkt, zu dem der Programmstrom erzeugt wurde.
  • Videodecoder und -darsteller 225 dient als „Master" und bezieht Segmente vom Demultiplexer 217 des Speichers mit der Geschwindigkeit, mit denen sie vom Demultiplexer dargestellt werden.
  • Wenn ein Benutzer der vorliegenden Erfindung entweder Empfänger 100 oder Empfänger 200 in die Trickfunktionsbetriebsart versetzt (d.h. schneller Vor- und Rücklauf, verlangsamter Vor- und Rücklauf oder Pause) wird das auf Speichermedium 155 oder auf Speichermedium 255 gespeicherte Video mit einer vom Benutzer ausgewählten Geschwindigkeit dargestellt und es gibt keinen Ton oder der Ton muss nicht mit Video synchronisiert werden. In diesem Fall wird die Speicherverschiebung bei beiden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Null gesetzt und der Systemtaktgeber 140 oder Abspieltaktgeber 240 darf mit der zuletzt festgelegten Frequenz laufen.
  • Wenn ein Benutzer der vorliegenden Erfindung entweder Empfänger 100 oder Empfänger 200 nach der Trickfunktionsbetriebsart in die normalen Abspielbetriebsarten zurücksetzt (Echtzeit-Abspielen und zeitversetztes Abspielen sind normale Betriebsarten), kann die sich daraus ergebende Situation als Sprung in der Zeitbasis betrachtet werden. In diesem Fall werden bei beiden Ausführungsformen die aktuellen PTS-Werte im Feld für den Darstellungszeitstempel jedes PES-Pakets auf der Grundlage einer neuen Verschiebung ange passt. Die neue Verschiebung ist eine Funktion der Werte in den Feldern für den Darstellungszeitstempel und des aktuellen Werts von Abspieltaktgeber 140 oder Abspieltaktgeber 240. Das kann ausgedrückt werden als PTS4 = PTS1 + Neue Verschiebung für die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und als PTS5 = PTS + Neue Verschiebung für die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Bestimmung der neuen Verschiebung ist vollständig offenbart in der bereits erwähnten artverwandten Anmeldung „Robustes Verfahren zur Wiederherstellung eines Zeitbasisprogramms in MPEG-2-Transportströmen zum Erzielen einer Ton-/Videosynchronisation" S/N 09/967877.
  • 3 ist ein Schaubild, das das Verhältnis während des Aufzeichnens zwischen Abspiel- und Aufzeichnungstaktgeber des Empfängers und den gemäß der vorliegenden Erfindung abgewandelten Darstellungszeitstempeln darstellt. In 3 ist die senkrechte Achse die Zeit aus der Sicht von Audiodecoder und -darsteller 120 und Videodecoder und -darsteller 125 (siehe 1) oder von Audiodecoder und -darsteller 220 und Videodecoder und -darsteller 225 (siehe 2) und die waagerechte Achse ist Echtzeit. Wie in 3 dargestellt nehmen Werte von Abspieltaktgeber- und Aufzeichnungstaktgeberkurve 300 linear mit einer festen Geschwindigkeit zu. Die Kurve 305 des Darstellungszeitstempels veranschaulicht die erforderliche Zunahme von Darstellungszeitstempelwerten im Audiodatenstrom und Videodatenstrom, um Video- oder Audiounterbrechungen im dargestellten Programm zu vermeiden. Der Anstieg der Kurve 305 des Darstellungszeitstempels muss einen identischen Anstieg aufweisen, obwohl sie hinsichtlich der Decoderzeit zur Abspieltaktgeber- und Aufzeichnungstaktgeberkurve 300 verschoben sein kann. Die Kurve 310 des Darstellungszeitstempels veranschaulicht die Darstellungszeitstempelwerte des aufgezeichneten Audio- und Videodatenstroms (oder im Fall der zweiten Ausführungsform die Darstellungszeitstempelwerte des aus dem gespeicherten Teiltransportstroms abgeleiteten Audio- und Videodatenstroms). In einem ersten Abschnitt 315 der Kurve 310 des Darstellungszeitstempels, fällt Kurve 310 des Darstellungszeitstempels mit Kurve 305 des Darstellungszeitstempels zusammen und das dargestellte Video und Audio sind zeitlich korrekt festgelegt. Ab schnitt 315 ist Direktabspielung. In einem zweiten Abschnitt 320 der Kurve 310 des Darstellungszeitstempels ist das Programm angehalten und wird behandelt, als ob eine Unterbrechungen aufgetreten wäre. Die Darstellungszeitstempelwerte in Abschnitt 320 nehmen nicht zu, solange das Programm angehalten ist. Wenn das Abspielen wie im dritten Abschnitt 325 der Kurve 310 des Darstellungszeitstempels wieder gestartet wird, gibt es eine Verschiebung 330 zwischen Kurve 305 des Darstellungszeitstempels und Kurve 310 des Darstellungszeitstempels. Die Anstiege von Kurve 305 und 310 des Darstellungszeitstempels sind gleich, aber es gibt eine Verschiebung bei der Decoderzeit. Der Grund für Verschiebung 330 ist die während des Anhaltens (Speicherns) vergangenen Zeit und diese wird durch die vorliegende Erfindung korrigiert, indem durch Anpassen der Darstellungszeitstempelwerte die Speicherzeit wie oben beschrieben kompensiert wird. Entschlüsselungszeitstempelwerte würden eine ähnliche Kurve ergeben wie ihre jeweiligen Darstellungszeitfensterwerte.
  • 4 ist ein Schaubild, das das Verhältnis während der Trickfunktion oder des normalen Abspielens zwischen Abspiel- und Aufzeichnungstaktgeber des Empfängers, den ursprünglichen Darstellungszeitstempeln und den gemäß der vorliegenden Erfindung umgewandelten Darstellungszeitstempeln darstellt. In 4 ist die senkrechte Achse die Zeit aus der Sicht von Audiodecoder und -darsteller 120 und Videodecoder und -darsteller 125 (siehe 1) oder von Audiodecoder und -darsteller 220 und Videodecoder und -darsteller 225 (siehe 2) und die waagerechte Achse ist Echtzeit. Wie in 4 dargestellt nehmen Werte von Abspieltaktgeber- und Aufzeichnungstaktgeberkurve 400 linear mit einer festen Geschwindigkeit zu. Die Kurve 405 des Darstellungszeitstempels veranschaulicht die erforderliche Zunahme von Darstellungszeitstempelwerten im Audiodatenstrom und Videodatenstrom, um Video- oder Audiounterbrechungen im dargestellten Programm zu vermeiden. Der Anstieg der Kurve 405 des Darstellungszeitstempels muss einen identischen Anstieg aufweisen, obwohl sie hinsichtlich der Decoderzeit zur Abspieltaktgeber- und Aufzeichnungstaktgeberkurve 400 verschoben sein kann. Die Kurve 410 des Darstellungszeitstem pels veranschaulicht die Darstellungszeitstempelwerte des aufgezeichneten Audio- und Videodatenstroms (oder im Fall der zweiten Ausführungsform die Darstellungszeitstempelwerte des aus dem gespeicherten Teiltransportstroms abgeleiteten Audio- und Videodatenstroms). In einem ersten Abschnitt 415 der Kurve 410 des Darstellungszeitstempels, fällt Kurve 410 des Darstellungszeitstempels mit Kurve 405 des Darstellungszeitstempels zusammen und das dargestellte Video und Audio sind zeitlich korrekt festgelegt. Abschnitt 415 ist Direktabspielung. In einem zweiten Abschnitt 420 der Kurve 410 des Darstellungszeitstempels ist das Programm angehalten und wird behandelt, als ob eine Unterbrechungen aufgetreten wäre. Die Darstellungszeitstempelwerte in Abschnitt 420 nehmen nicht zu, solange das Programm angehalten ist. Wenn das Abspielen wie im dritten Abschnitt 425 der Kurve 410 des Darstellungszeitstempels wieder gestartet wird, gibt es eine Verschiebung 430 zwischen Kurve 405 des Darstellungszeitstempels und Kurve 410 des Darstellungszeitstempels. Die Anstiege von Kurve 405 und 410 des Darstellungszeitstempels sind gleich, aber es gibt eine Verschiebung bei der Decoderzeit. Der Grund für Verschiebung 430 ist die während des Anhaltens (Speicherns) vergangenen Zeit und diese wird durch die vorliegende Erfindung korrigiert, indem durch Anpassen der Darstellungszeitstempelwerte die Speicherzeit wie oben beschrieben kompensiert wird. In einem vierten Abschnitt 435 der Kurve 410 des Darstellungszeitstempels wird eine Trickfunktion ausgeführt, im vorliegenden Beispiel schnelles Vorwärtsabspielen, und wird als Unterbrechung behandelt. Im vierten Abschnitt 435 der Kurve 410 des Darstellungszeitstempels ist wegen der wesentlichen Eigenschaft der Trickfunktion die Zeitmessung zu verzerren keine Aufrechterhaltung der Zeitmessung notwendig. Nach dem Verlassen der Trickfunktionsbetriebsart wie im fünften Abschnitt 445 der Kurve 410 des Darstellungszeitstempels gibt es jedoch eine Verschiebung 440 zwischen der Kurve 405 des Darstellungszeitstempels und der Kurve 410 des Darstellungszeitstempels. Die Anstiege von Kurve 405 und 410 des Darstellungszeitstempels sind gleich, aber es gibt eine Verschiebung bei der Decoderzeit. Der Grund für Verschiebung 440 ist, dass die durch die Trickfunktion verursachte Zeitverzerrung durch die vorliegende Erfindung ebenfalls korrigiert wird, indem durch Anpassen der Darstellungszeitstempelwerte die Speicher zeit wie oben beschrieben kompensiert wird. Entschlüsselungszeitstempelwerte würden eine ähnliche Kurve ergeben wie ihre jeweiligen Darstellungszeitfensterwerte.
  • Die Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurde oben zum Verständnis der vorliegenden Erfindung gegeben. Es wird vorausgesetzt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern zu einer Vielzahl von Abwandlungen, Umgestaltungen und Ersetzungen fähig ist, wie nun für Fachleute deutlich werden wird, ohne sich vom Geltungsbereich der Erfindung zu entfernen.
  • Übersetzung zu den Zeichnungen
  • 1
    • Encrypted transport stream – Verschlüsselter Transportstrom
    • Receiver – Empfänger
    • Clock oscillator – Taktoszillator
    • Frequency adjustor – Frequenzanpassungsvorrichtung
    • Decryptor – Entschlüsselungsvorrichtung
    • REC STC – Aufzeichnungstaktgeber
    • Live play only – Nur Direktabspielen
    • REC STC frequency – Frequenz des Aufzeichnungstaktgebers
    • PLAY STC – Abspieltaktgeber
    • Decrypted transport stream – Entschlüsselter Transportstrom
    • AES – Audiodatenstrom
    • Live – Direkt
    • Audio decoder and presenter – Audiodecoder und -darsteller
    • AUDIO OUT – Audioausgabe
    • Demuxer – Demultiplexer
    • PTS – Darstellungszeitstempel
    • DTS – Entschlüsselungszeitstempel
    • OFFSET – Verschiebung
    • Frequency – Frequenz
    • Write controll – Schreibsteuerung
    • Storage – Speicher
    • Read controll – Lesesteuerung
    • VES – Videodatenstrom
    • Video decoder and presenter – Videodecoder und -darsteller
    • VIDEO OUT – Videoausgabe
  • 2
    • Encrypted transport stream – Verschlüsselter Transportstrom
    • Receiver – Empfänger
    • Clock oscillator – Taktoszillator
    • Frequency adjustor – Frequenzanpassungsvorrichtung
    • Decryptor – Entschlüsselungsvorrichtung
    • Clock – Taktgeber
    • PLAY STC – Abspieltaktgeber
    • Decrypted transport stream – Entschlüsselter Transportstrom
    • Pid based transport paket ... Selector (Add 4 byte TS) – auf der Paketidentifikation (PID) basierende Transportpaketauswahlvorrichtung (fügt Vier-Byte-Zeitstempel hinzu)
    • Partial transport stream – Teiltransportstrom
    • Write controll – Schreibsteuerung
    • Storage – Speicher
    • Injector – Einkoppler
    • Read controll – Lesesteuerung
    • AES – Audiodatenstrom
    • VES – Videodatenstrom
    • Audio decoder and presenter – Audiodecoder und -darsteller
    • AUDIO OUT – Audioausgabe
    • Video decoder and presenter – Videodecoder und -darsteller
    • VIDEO OUT – Videoausgabe
  • 3
    • Decoder time – Decoderzeit
    • Storage offset – Speicherverschiebung
    • PTS – Darstellungszeitstempel
    • PLAY & REC STC – Abspiel- und Aufzeichnungsteaktgeber
    • Pause – Pause
    • Resume real time – Echtzeit wiederaufnehmen
  • 4
    • Decoder time – Decoderzeit
    • Storage offset – Speicherverschiebung
    • PTS – Darstellungszeitstempel
    • New offset – Neue Verschiebung
    • PLAY & REC STC – Abspiel- und Aufzeichnungsteaktgeber
    • Pause – Pause
    • Play real time – In Echtzeit abspielen
    • FF Play – In schnellem Vorwärtsbetrieb abspielen

Claims (8)

  1. Empfänger (100) zum Empfangen eines im MPEG-Standard verschlüsselten Transportstroms (165) und zum Ausgeben eines Audio- und Videosignals, umfassend: eine Entschlüsselungsvorrichtung (105), dazu angepasst, den verschlüsselten Transportstrom (165) zu empfangen, den verschlüsselten Transportstrom zu entschlüsseln und den entschlüsselten Transportstrom (170) auszugeben; einen Demultiplexer (110), dazu angepasst, den entschlüsselten Transportstrom (170) zu empfangen, dazu angepasst, den entschlüsselten Transportstrom in einen Audiodatenstrom (185) und einen Videodatenstrom (190) umzuwandeln und dazu angepasst, die Werte in den Feldern für den Darstellungszeitstempel (PTS) und den Entschlüsselungszeitstempel (DTS) in jedem Header in jedem Paket des Audiodatenstroms und des Videodatenstroms so zu ändern, dass sie der Zeit eines Aufzeichungstaktgebers des Empfängers (135) entspricht, und dazu angepasst, den Audiodatenstrom und den Videodatenstrom auszugeben; ein Speicher-Subsystem, dazu angepasst, den Audiodatenstrom (185) und den Videodatenstrom (190) zu empfangen und zu speichern, dazu angepasst, die Werte in den Feldern für den Darstellungszeitstempel (PTS) und den Entschlüsselungszeitstempel (DTS) in jedem Header in jedem Paket des Audiodatenstroms und des Videodatenstroms so zu ändern, dass die Zeitdauer, während der der Audiodatenstrom und der Videodatenstrom im Speicher-Subsystem gespeichert wurde, kompensiert wird; einen Audiodecoder (120), dazu angepasst, den Audiodatenstrom (185) zu empfangen und zu entschlüsseln und ein Audiosignal auszugeben, und einen Videodecoder (125), dazu angepasst, den Videodatenstrom (190) zu empfangen und zu entschlüsseln und ein Videosignal auszugeben.
  2. Der Empfänger nach Anspruch 1, ferner umfassend Mittel zur Anpassung der Frequenz (145), um die Frequenz eines Wiedergabetaktgebers des Empfängers (140) so anzu passen, dass sie der Frequenz eines Aufzeichnungstaktgebers des Empfängers (135) entspricht.
  3. Der Empfänger nach Anspruch 1, wobei das Speicher-Subsystem die Differenz zwischen einer Speicherzeit auf dem Aufzeichnungstaktgeber des Empfängers (135), zu der die Audio- und Videodatenströme (185, 190) im Speicher-Subsystem gespeichert wurden, und einer Wiedergabezeit auf dem Wiedergabetaktgeber des Empfängers (140), zu der die Audio- und Videodatenströme (185, 190) aus dem Speicher-Subsystem ausgelesen wurden, den Feldern für den Darstellungszeitstempel (PTS) und den Entschlüsselungszeitstempel (DTS) in jedem Header in jedem Paket des Audiodatenstroms und des Videodatenstroms hinzufügt.
  4. Der Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Demultiplexer (110) die Differenz des Werts im Feld für einen ersten PCR-Synchronimpuls im Header eines Pakets im entschlüsselten Transportstrom (170), das einem zu speichernden Programm zugeordnete Paket und die aktuelle Zeit des Aufzeichnungstaktgebers des Empfängers (135) allen Feldern für den Darstellungszeitstempel (PTS) und den Entschlüsselungszeitstempel (DTS) in jedem Header in jedem Paket der Audio- und Videodatenströme (185, 190) hinzufügt.
  5. Der Empfänger nach Anspruch 1, wobei der Demultiplexer (110) dazu angepasst, ist, den Audiodatenstrom (185) direkt an dem Audiodecoder (120) einzugeben und den Videodatenstrom (190) direkt an dem Videodecoder (125) einzugeben.
  6. Verfahren zum Synchronisieren von Audio und Video in einem MPEG-Decoder, umfassend: Verschlüsseln eines Transportstroms; Demultiplexen des Transportstroms; Extrahieren des Werts des Felds für einen ersten PCR-Synchronimpuls aus dem Header eines ersten einem Programm im Transportstrom zugeordneten Pakets; Demultiplexen des Transportstroms in einen Audiodatenstrom (185) und einen Videodatenstrom (190); Hinzufügen des Unterschieds zwischen einer aktuellen Zeit und eines Werts eines ersten PCR-Zeitimpulses im Header eines Pakets im entschlüsselten Transportstrom und des einem zu speichernden Programm zugeordneten Pakets zu jedem Feld für einen Darstellungszeitstempel (PTS) und jedem Feld für einen Entschlüsselungszeitstempel (DTS) jedes Headers jedes Pakets in den Audio- und Videodatenströmen, die dem zu speichernden Programm zugeordnet sind; Speichern der Audio- und Videodatenströme; Beim Auslesen der Audio- und Videodatenströme Hinzufügen der Differenz zwischen einer Zeit, zu der die Audio- und Videodatenströme gespeichert wurden, und einer Wiedergabezeit, zu der die Audio- und Videodatenströme aus dem Speicher ausgelesen wurden, zu jedem Feld für einen Darstellungszeitstempel (PTS) und jedem Feld für einen Entschlüsselungszeitstempel (DTS) jedes Headers jedes Pakets in den Audio- und Videodatenströmen, und Entschlüsseln der Audio- und Videodatenströme.
  7. Das Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Anpassen einer Frequenz der Wiedergabezeit, um einer Frequenz der Aufzeichnungszeit zu entsprechen.
  8. Das Verfahren nach Anspruch 6, ferner beim Wiedererlangen einer normalen Auslesegeschwindigkeit nach einer Abweichung von der normalen Auslesegeschwindigkeit der Audio- und Videodatenströme umfassend das Hinzufügen einer Verschiebung, die auf den Werten des Felds für den Darstellungszeitstempel (PTS) des Headers der Pakete des Audiodatenstroms und des Headers der Pakete des Videodatenstroms und der aktuellen Wieder gabezeit jedes Felds für den Darstellungszeitstempel (PTS) und jedes Felds für den Entschlüsselungszeitstempel (DTS) jedes Pakets in den Audio- und Videodatenströmen beruht.
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