EP4091331A1 - Procédé de décrochage d'un flux dans un multiplex à débit variable, ledit flux étant constitué d'une pluralité de chunks, site de diffusion et dispositifs associés - Google Patents

Procédé de décrochage d'un flux dans un multiplex à débit variable, ledit flux étant constitué d'une pluralité de chunks, site de diffusion et dispositifs associés

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Publication number
EP4091331A1
EP4091331A1 EP21700078.5A EP21700078A EP4091331A1 EP 4091331 A1 EP4091331 A1 EP 4091331A1 EP 21700078 A EP21700078 A EP 21700078A EP 4091331 A1 EP4091331 A1 EP 4091331A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
service
packets
stream
chunk
chunks
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21700078.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal Dupain
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Original Assignee
Telediffusion de France ets Public de Diffusion
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Filing date
Publication date
Application filed by Telediffusion de France ets Public de Diffusion filed Critical Telediffusion de France ets Public de Diffusion
Publication of EP4091331A1 publication Critical patent/EP4091331A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/234—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams or manipulating encoded video stream scene graphs
    • H04N21/23424—Processing of video elementary streams, e.g. splicing of video streams or manipulating encoded video stream scene graphs involving splicing one content stream with another content stream, e.g. for inserting or substituting an advertisement
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N21/20—Servers specifically adapted for the distribution of content, e.g. VOD servers; Operations thereof
    • H04N21/23—Processing of content or additional data; Elementary server operations; Server middleware
    • H04N21/236—Assembling of a multiplex stream, e.g. transport stream, by combining a video stream with other content or additional data, e.g. inserting a URL [Uniform Resource Locator] into a video stream, multiplexing software data into a video stream; Remultiplexing of multiplex streams; Insertion of stuffing bits into the multiplex stream, e.g. to obtain a constant bit-rate; Assembling of a packetised elementary stream
    • H04N21/2365—Multiplexing of several video streams
    • H04N21/23655—Statistical multiplexing, e.g. by controlling the encoder to alter its bitrate to optimize the bandwidth utilization
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/80—Generation or processing of content or additional data by content creator independently of the distribution process; Content per se
    • H04N21/83—Generation or processing of protective or descriptive data associated with content; Content structuring
    • H04N21/845—Structuring of content, e.g. decomposing content into time segments
    • H04N21/8456—Structuring of content, e.g. decomposing content into time segments by decomposing the content in the time domain, e.g. in time segments

Definitions

  • the field of the invention relates to the broadcasting of multimedia streams, and more particularly the switching from one stream to another stream.
  • the invention applies in particular to the unhooking of a stream within a multiplex composed of multimedia programs / services at variable rate.
  • IP streaming radio for "Internet Protocol”
  • terminals which also have a connection to an IP network, via a Wi-Fi interface or a 3G or 4G mobile network.
  • IP streaming radio for "Internet Protocol”
  • Such an audio stream transmission mode requires the use of a buffer or buffer memory in the receiving terminal, which generates a delay in the reception of the radio.
  • New streaming modes such as HLS ("HTTP Live Streaming"), HSS ("Home Subscriber Service”) and DASH (“Dynamic Adaptive Streaming over HTTP”) are based on the use of small files of a few seconds of audio data, called “chunks” or songs, which creates a variable offset with the data broadcast live via RNT or FM, depending on when the user logs in.
  • multimedia content is understood to mean audio and / or audiovisual content which is reproducible by an audio and / or video terminal and which is broadcast in a service.
  • the fact that the data contained in the broadcast stream correspond to a plurality of independent files, each containing a “piece” of source stream, allows, in reception, an adaptability of high performance reading and restitution for the corresponding linear contents.
  • these independent files, or chunks can be read autonomously, independently of each other.
  • a reproduction, on a terminal of a user, of a linear multimedia content can start from any of these chunks (which starts with an image encoded in so-called “intra” mode, not requiring the knowledge of a previously coded image) thus offering mobility functionalities such as continuity of service, or “backtracking”.
  • the segmentation of a content into a plurality of chunks is known more particularly under the name “Adaptive Bitrate Streaming”, in the “broadband” domain, that is to say for the transmission of client-server type data, in order to to provide (for example for downloading of the HTTP or FTP type), in response to a request from a user, a content adapted according to the capacities of the rendering terminal.
  • the H LS, DASH and Smooth Streaming technologies are for example based on this so-called “Adaptive Bitrate Streaming” technique.
  • this segmentation technique is not currently used in the field of "broadcast", that is to say of the digital broadcasting of services in which the same source stream is intended for a plurality of users. , via a transmission site that can be picked up by receivers in its coverage area.
  • VBR variable Bit Rate
  • the invention proposes to replace (or unhook) an MPEG-TS service coded at variable bit rate by a spot at variable bit rate in the form of a file.
  • This main idea consists in using the coding set up for the broadband (DASFI, FILS, ...) to divert it from its primary use in order to provide the best video quality according to the space available in a broadcast multiplex, and this deterministically to meet the need to drop off in an SFN broadcast network.
  • an off-hook method within a multiplex composed of a plurality of streams transmitting services said method being implemented in a broadcasting network at a broadcasting site receiving.
  • the video component of the second service consists of a plurality of chunks having different bit rates.
  • the method comprises at least the following steps implemented at the level of at least one broadcasting site:
  • the invention takes advantage of the advantages of the various techniques of broadcast broadcasting and access to multimedia content, in order to optimize the reproduction of a linear service on a user terminal, on the move.
  • the chunks of the video component of the second service are coded according to a plurality of different bit rates and constitute a series of streams each having a given bit rate, the selection step consisting in choosing the stream whose bit rate is at most equal to the bit rate of the first service of this time segment. In this way, it is possible to ensure maximum quality for the service to be inserted.
  • the step of determining the throughput of each time segment takes into account the data of the stuffing packets, so as to use them to insert therein data packets originating from the selected chunk.
  • the method uses unused bytes in the stuffing packets to replace them with payload data making it possible to improve the quality of the service to be inserted.
  • the unhooking method comprises a step of detecting the unhooking of at least two streams triggering a step of selecting a stream which benefits from the stuffing packets in order to insert therein data packets from the selected chunks. . In this way, the insertion step is facilitated by focusing only on a single flow.
  • the off-hook method comprises a step of detecting the off-hook of at least two streams triggering a step of equitable distribution of the stuffing packets within said streams in order to insert therein data packets from the selected chunks.
  • the method comprises a step of counting the different packets of the components of the stream broadcasting the first service, the cumulative number of packets of each component being used to determine the throughput of each time segment of the first service. In this way, it is easy to calculate the available bit rate of the stream whose service is to be replaced.
  • the step of determining the bit rate of each time segment is carried out by storing the first service in a delay line, the depth of which is almost equal to the duration of a chunk.
  • the use of a delay line greatly facilitates the substitutions of data packets, and the counting of these packets.
  • the off-hook method comprises a step of inserting empty packets into the stream after the last chunk packet, these empty packets having values of the “continuity number” field to ensure continuity between the value of the last chunk. packet and the value of the first packet sent by the first stream at the second determined time.
  • the invention relates to a broadcasting server having means of receiving a multiplex composed of a plurality of streams transmitting services and having different bit rates and a means of broadcasting said multiplex over a determined region, a said streams transmitting a first service to be replaced by a second service from a first determined moment, the video component of this second service consisting of a plurality of chunks having different bit rates, characterized in that said server comprises the means following:
  • the broadcasting means broadcasting the data packets from the selected chunk instead of the first service on the stream considered.
  • a computer program product comprising program code instructions for implementing. implementation of the method described in the preceding paragraphs, by the receiving apparatus, when said program is executed on a computer.
  • FIG 1 shows a system for broadcasting a multiplex of streams having different bit rates according to an exemplary embodiment
  • FIG 2 illustrates the main components of a remote server, according to an exemplary embodiment
  • FIG 3 shows an example of a flowchart of the main steps of an off-hook method to a local service
  • FIG. 4 illustrates the analysis of a stream in the delay line with a view to replacing the multimedia content of this stream during a given duration
  • FIG. 5 represents a diagram describing the selection of the chunks and the replacement of the service of the national flow by packets resulting from the coding of the selected chunks;
  • FIG 6 represents the different audio and video streams of a regional service for a determined duration.
  • a flow is considered as an uninterrupted series of data packets having a link between them to identify them, the same reference for example.
  • a stream can transmit an audio and / or visual program or a service comprising several components.
  • This multiplex is for example, of the MPEG TS type in an SFN network, acronym for “Single Frequency Network”.
  • the various so-called “national” streams of the multiplex are sent by a network head 10, drawing 11 represents an example of a stream transmitting data over time, the quantity of information transmitted in each stream varying over time.
  • the network head transmits the multiplex to a broadcasting network, optionally via a satellite 12.
  • Said broadcasting network is advantageously made up of broadcasting sites 13 which are distributed geographically over an entire territory, each broadcasting site covering a given region.
  • a broadcasting site can directly transmit by radio on a given region, or supply radio transmitters, it is then also called a “plate head”.
  • the radio signals transmitted by the broadcasting sites are locally received by terminals and the services transmitted in the various streams can then be reproduced on a screen and an audio system.
  • Certain broadcasting sites 13 receive one or more so-called “regional” streams, the multimedia content of which must be broadcast locally, ie accessible only by the terminals located in the region covered by this site.
  • the regional streams are produced by a regional service server 14 and are transmitted either by in a specific stream sent by the national network head 10, or in a local stream 15 which can be based on a wired link, ETHERNET for example.
  • the service to be inserted can be transmitted when it is intended to be reproduced by terminals or, be downloaded into a data memory of the broadcasting site and read from this memory during off-hook.
  • the coding of the components of a service in multi-bit rate mode used for the OTT domain is used to replace or unhook a program encoded at variable bit rate in a multiplex. broadcast.
  • the broadcast multiplex is transported to transmission sites which are equipped with processing units capable of replacing a VBR service by a service coded in multi-rate components.
  • the video component can be encoded at these sites at different CBR rates.
  • This coding operation can be carried out centrally in order to carry out the coding only once. It is then all of the video components encoded in the different available bit rates which are then routed to the dropout sites.
  • a first application of the present invention is to allow an advertising dropout at the broadcasting sites 13, in this way the advertising slots can be personalized according to the region where the streams are broadcast.
  • Fig. 2 illustrates the main components of a remote server 20 equipping a broadcasting site 13.
  • the server 20 comprises a central unit ALU 21 connected to an executable program memory PM 22, an HD hard disk 23 containing a database for non-volatile data storage.
  • the server 20 also contains an I / O interface 24 for communication with the receiver 1 via a computer network.
  • the server 20 is connected to a radio transmission and reception means 25 making it possible to receive at least one national stream, transmitted for example by a satellite, and to transmit regional streams in a given region.
  • a radio transmission and reception means 25 making it possible to receive at least one national stream, transmitted for example by a satellite, and to transmit regional streams in a given region.
  • Such a server makes it possible to switch from a national flow to a regional flow and vice versa.
  • the remote server 20 has a delay line making it possible, for a given duration, to determine the origin of the data packets broadcast.
  • the invention makes it possible in particular not to go off hook to a flow at CBR bit rate, and to insert within a VBR stream whose bit rate is variable a content whose bit rate is also variable, and that in a deterministic manner. In this way, the integrity of the SFN network is safeguarded.
  • Fig. 3 shows an example of a flowchart of the main steps of a method of going off hook to a local service, according to the invention. These steps are advantageously carried out by software modules which are executed at the level of the remote server 20.
  • this server receives an off-hook signal which can be transmitted by the national network head 10, or by a local signal coming from a regional service server 14, or even a clock signal indicating an off-hook at a given moment.
  • the off-hook signal comprises at least the identifier of the flow whose service is to be replaced and the identifier of the service to be replaced. insert (or signaling means making it possible to find the service precisely, at the level of an Internet site for example).
  • Each component of the service to be inserted into the identified stream consists of chunks of a duration almost equal to the duration of the delay line.
  • the method which is the subject of the present invention knows the duration of a chunk by analyzing the content of the chunk or by interrogating a configuration server, and deduces therefrom the duration of the delay line. This duration is also called: “depth of the delay line” and is expressed in seconds or its submultiples.
  • the segmentation of content into chunks is a technique known per se in the field of Broadband, the recommended standard is described by the DVB-DASH standard, which is given only by way of example.
  • Fig. 4 illustrates the analysis of a stream in the delay line with a view to replacing the multimedia content of this stream during a given duration, typically one second.
  • Each component of the service to be replaced is divided into segments noted: "Seg.l",
  • the delay line makes it possible to count the number of packets of the national flow whose service is to be replaced, and to determine the flow rate of the flow during the given duration.
  • the packets transport in particular the following elements: the video component, the audio components, the subtitle components, the stuffing packets (PID 8191) of the multiplex.
  • the quantity of packets is represented by a gray area which varies in height with time, thus showing the fluctuations in the data rate as a function of time. In the example represented by FIG. 4, each segment has a certain rate:
  • - segment number 2 has a speed of 4 Mbps
  • - segment number 3 has a speed of 2 Mbps
  • - segment number n-1 has a speed of 3.3 Mbps
  • - segment number n has a speed of 2.5 Mbps.
  • the method which is the subject of the present invention selects the chunks representing the regional service to be inserted so as to make maximum use of the bandwidth available at the level of the national stream (step 3.3 ), in other words the selected chunks are those whose bit rate is at most equal to that of the content present in the delay line and which comes from the national stream broadcast by the network head 10.
  • the payload of the packets of each component of the national service stored in the delay line is replaced by the packets coming from the encoding of the selected chunk (step 3.4).
  • the national service is replaced by the regional service according to the principle of deterministic remultiplexing.
  • the method which is the subject of the invention selects the chunks of each component of the regional service which best correspond to the bit rate available in the national flow.
  • Fig. 5 presents a diagram describing the selection and the replacement of the multimedia content of the national stream by a content composed of chunks and coming from a regional service server.
  • the upper part is composed of four lines with different thicknesses to represent the fact that the chunks of the same regional service are coded in a plurality of different rates, for example: 1, 2, 3 and 4 Mbps.
  • the packets of segment 1 whose rate has been measured at 1 Mbps are replaced by the data packets produced by encoding a chunk having a rate of 1 Mbps.
  • the packets of segment 2 the bit rate of which has been measured at 4 Mbps, are replaced by the data packets produced by the coding of a chunk having a bit rate of 4 Mbps.
  • the packets of the last segment whose bit rate has been measured at 2.5 Mbps are replaced by the data packets produced by the encoding of a chunk having a bit rate of 2 Mbps, the packets of a chunk having a bit rate of 3 Mbps not having enough room to be inserted into the national stream.
  • packets of jam PID8191 are then produced.
  • the arrows represented in the figure illustrate the origin of the chunks whose packets replace the packets of the national flow.
  • Steps 3.2, 3.3 and 3.4 are repeated until the moment when a second so-called hang-up signal is reached (step 3.5). This reiteration is illustrated by the dotted arrows which loop back to step 3.2. Let's take an example, if the service to be replaced lasts 20 seconds and the duration of each chunck is 1 second, steps 3.2, 3.3 and 3.4 will be repeated 20 times. For each loop, the available bit rate is recalculated making it possible to offer a variable bit rate: first chunk: 1 mbps, second chunk: 4 mbps, third chunk: 2 Mbps. This reiteration is carried out until the moment of hanging up.
  • the on-hook signal can be sent by the national network head 10, or by a local signal coming from the regional service server 14, or even a clock signal indicating the end of the broadcasting of a local service.
  • the site 13 stops transmitting the regional service and broadcasts the national service (step 3.6).
  • the method counts the stuffing packets (detectable by their PID having the value “8191”) present in the delay line and takes these packets into account to determine the available bit rate of the stream whose service is to be unhooked. This improvement is carried out at a certain point in the flowchart shown in FIG. 3, and appears as step 3.2bis.
  • the method determines the number of stuffing packets present in the delay line, in this way, a tolerance is preserved to insert all the packets of the chunks if the space were to run out.
  • the method selects a chunk having a number of packets (called “PC”) closest to this number.
  • Adding packets to the stream makes it possible to increase the bit rate of this stream and to broadcast better quality services. Taking into account the stuffing packets within the delay line is only possible if only one flow is off hook at a time. In the case of multiple stalls, the use of the stuffing packets is reserved for one of the services or distributed in a known manner between the services which go off hook.
  • Fig. 6 represents the different audio and video streams of a regional service for a determined duration, one or more minutes.
  • This service can be an advertising page, or a meteorological bulletin, or an alarm message (fire, kidnapping, storm, etc.), or any other advertisement having a local character.
  • this regional service is coded and presented to the replacement system by a plurality of different coding rates, like what DVB-DASH offers for example, but any other neighboring method can do the trick; DVB-DASH offers an encoding of a service whose components are encoded at different bit rates by section of finite periods commonly called "Chunk", all returned in the form of a file.
  • This regional service can be extended by a few images (for example by the duration of a chunk) to compensate for a divergence in duration between the spot to be replaced which would be a few images longer than the replacement spot.
  • This addition can consist of “neutral” images or identical to the dividers contained in the program affected by the replacement.
  • MPEG-TS packets from chunks include the following components:
  • the counting of the packets and the determination of the rate of each stream is carried out by analyzing the PIDs of the packets recorded in the delay line. This counting is carried out periodically, the period being substantially the duration of a chunk.
  • the process object of the invention counts the different packets of all the components of a flow intended to pick up, namely:
  • the determination of the throughput of each segment of the service to be replaced is calculated by cumulating the numbers of packets of each component of the stream broadcasting the first service, and by dividing this cumulative value by time.
  • the replacement of the packets can be carried out by writing the new values in the memory of the delay line or at the output thereof.
  • the replacement of the payload of the packets is accompanied by the modification of the signage. Indeed, during each packet replacement, the module object of the invention modifies the value of the PID of the packet to adapt it to its new payload.
  • the PCR and PTS stamps are recalculated by aligning themselves with those of the components of the component of the flow to be replaced.
  • the module copies the value of the “continuity_counter” of the first packet to be replaced in the replacement one and increments this value in the following packets.
  • the broadcast network of the SFN type for example, consists of variable bit rate streams, it is necessary to provide it with a specific marker in a packet called MIP, this marker is used to synchronize the entire network of the SFN plate, using a common time reference.
  • MIP a specific marker in a packet
  • This common time reference comes from the SFN multiplex itself, in this case its bit rate, by taking the information from the MIP packets.
  • the flow of multiplex is calculated, using the data related to the modulation found in the “tps_mip” field.
  • - Band channel bandwidth which can be 5, 6, 7 or 8 MHz
  • the calculated bit rate values typically vary between 4 Mbps and 32 Mbps.
  • Annex 1 presents a summary table of the bit rates as a function of the modulation. The values in this table are given for MPEG-TS packets of 188 bytes. This appendix shows 960 millisecond chunks making up the replacement spot. This value is calculated for 40 millisecond frames, which produces 960 and 1000 millisecond chunks. This value may vary depending on the choice of the manufacturer of broadcasting installations and depending on certain countries where the number of frames per second may vary.
  • the size of the delay line is determined by the size of the chunks of the service to be inserted.
  • Appendix 2 shows examples for one-second serve chunks.
  • the coding of a chunk consists of a GOP (acronym for "Groupe Of Picture", or group of images in French) made up of a single I image, followed by type P and B images.
  • an additional chunk is added at the end of the spot, which can be made up of neutral images.
  • the last 2 video chunks are preferably devoid of B images, only made up of I and P images. This arrangement can be configured by the manufacturers.
  • the off-hook and on-hook orders are in-band commands via SCTE35 packets.
  • the commands indicate from which image the system should pick up or hang up; the identifier used is the PTS stamp of the image.
  • the module analyzes all received SCTE35 packets and, if the order is given to pick up or hang up, searches for the packet carrying the PTS field which exactly determines the instant of off hook or on hook.
  • the first image of the instant of hanging up is detected at the input of the delay line, in this way, the module easily determines the last analysis period in the delay line, before reestablishing the national flow.
  • the module checks and respects that the number of replaced images is identical to the number of replacement images.
  • the module knowing the number of images to be replaced following the orders received, the PTS stamps increment all the “SDI” image periods (generally 40 ms at present), and the PTS stamp of hook-up and the PTS hang-up stamp, deduces the number of images to be replaced.
  • the module hangs up to the nearest number of images to be replaced, even if the number of images of the replacement spot is not in line with the spot to be replaced. For this reason, the last two regional service chunks are encoded only I and P frames.
  • the module stops the replacement after 10 images without incident because the series of P images follow each other, they are not out of order, as are GOPs containing B images. Similarly, if it is necessary to use stuffing packets to absorb a surplus of packets to be introduced, the procedure is the same. Note that the duration of the sequences to be replaced is preferably expressed in multiple of one second.
  • one solution consists in extending the delay line by a small amount of data in order to create a memory (or "buffer" in English) anticipation, for example 200 milliseconds. In doing so, the national signal is delayed by a little more than the duration of the delay line, for example 1.2 seconds. It is thus possible to smooth the “continuity number” of the packets which are in this memory.
  • the module analyzes the “countinuity_counter” of this packet, analyzes that of the hang-up packet and inserts between these 2 packets as many empty packets as necessary to respect the continuity of this counter.
  • this counter is modulo 16, so it will only be necessary to add at most 15 empty packets. This operation is performed for each component of the service to be replaced (video, audio, subtitles, etc.).
  • FMN type broadcasting transmitters In the context of DTT, FMN type broadcasting transmitters are used, which rely on several specific channels.
  • MFN transmitters transmit asynchronously, with no synchronization link between them, which excludes any deterministic process constraint in the replacement / processing system.
  • MFN drop-off algorithm it uses the same advertising drop-off process at the feet of an SFN transmitter. The nuance is located at the level of the temporal reference which is no longer resulting from the calculation from data of the MIP packet but from the PCR stamps of the service.
  • the flow calculation of the MFN multiplex is carried out from the parameters given by the PCR of the service to be picked up, and is indicated by the equation below, which is taken from the widely used ISO / IEC 13818-1 standard. in the field of broadcasting.
  • the PCR value to be corrected is the PCR variable (i ').
  • the data of this equation are:
  • - system_clock_frequency constant fixed at 27.106.
  • This present embodiment is based on evaluating the available bit rate and replacing a chunk of a certain bit rate with a chunk having a bit rate of a higher value. The same reasoning can be held by reasoning in terms of the volume of data available.
  • the method that is the subject of the invention calculates the available volume by counting the number of packets whose service is replaceable and replaces the stuffing data with payload data.
  • the proposed devices include different variants, modifications and improvements which will be evident to those skilled in the art, it being understood that these different variants, modifications and improvements are part of the scope of the invention, as defined by the claims which follow.
  • different aspects and features described above may be implemented together, or separately, or substituted for each other, and all of the different combinations and sub-combinations of aspects and features are within the scope of the 'invention.
  • certain devices described above do not incorporate all of the modules and functions provided for the embodiments described.
  • the present technique can be implemented in terrestrial MFN or SFN networks but also in DTH (acronym for “Direct to Home”) satellite networks or even cable networks.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

L'invention concerne un procédé de décrochage au sein d'un multiplex composé d'une pluralité de flux transmettant des services, ledit procédé étant mis en œuvre dans un réseau de diffusion au niveau d'un site de diffusion recevant un flux diffusant un premier service à remplacer par un second service à partir d'un premier moment déterminé. La composante vidéo du second service est constituée d'une pluralité de chunks ayant des débits différents. Le procédé comporte au moins les étapes suivantes mises en œuvre au niveau d'au moins un site de diffusion: segmentation du premier service en une pluralité de segments temporels d'au moins la taille d'un chunk, et détermination du débit de chaque segment du premier service, sélection pour chaque composante du service à remplacer et pour chaque segment temporel d'un chunk dont le débit est au plus égal à celui du premier service de ce segment, le chunk sélectionné étant découpé en paquets qui sont insérés dans le premier flux, remplacement de chaque composante du premier service par des paquets de données issus du chunk sélectionné, réitération des étapes ci-dessus jusqu'à un second moment déterminé au cours duquel la diffusion du service du premier flux est repris.

Description

DESCRIPTION
Titre : Procédé de décrochage d'un flux dans un multiplex à débit variable, ledit flux étant constitué d'une pluralité de chunks, site de diffusion et dispositifs associés 1 - DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine de l'invention concerne la diffusion de flux multimédia, et plus particulièrement le basculement d'un flux vers un autre flux. L'invention s'applique notamment au décrochage d'un flux au sein d'un multiplex composés de programmes/services multimédia à débit variable.
2 - ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE
De nos jours, il est désormais possible d'écouter une radio en streaming IP (pour « Internet Protocol ») sur des terminaux disposant en outre d'une connexion à un réseau IP, via une interface Wi-Fi ou réseau mobile 3G ou 4G par exemple. Un tel mode de transmission de flux audio requiert l'utilisation d'une mémoire tampon ou buffer dans le terminal récepteur, ce qui engendre un délai dans la réception de la radio. De nouveaux modes de streaming de type HLS (« HTTP Live Streaming »), HSS (« Home Subscriber Service ») et DASH (« Dynamic Adaptive Streaming over HTTP ») reposent sur l'utilisation de petits fichiers de quelques secondes de données audio, appelés « chunks » ou morceaux, ce qui engendre un décalage variable avec les données diffusées en direct via RNT ou FM, en fonction du moment de connexion de l'utilisateur.
Il est également connu de diffuser un flux audio produit à partir d'une succession de flux différents et synchronisés entre eux lors du basculement de l'un sur l'autre. Il est actuellement possible de basculer entre deux émissions FM, pour « Frequency Modulation » en anglais, ou entre une diffusion FM (de type « Radio Data System » RDS/FM synchrone) et une diffusion en Radio Numérique Terrestre RNT (normes DAB pour « Digital Audio Broadcasting » ou DMB pour « Digital Multimedia Broadcasting »). Un tel basculement est utile en radio pour commuter d'une source émettant un service de portée nationale vers une source émettant un service destiné à des récepteurs locaux. Dans tous les cas, le débit des flux audio est le même, et le flux résultant d'un basculement possède le même débit que les flux en entrée.
Il est connu de diffuser des programmes multimédias en segmentant au fil du temps un flux multimédia source (par exemple de type MPEG-2 TS), en fichiers multimédia indépendants, de petite taille, appelés "chunks", puis à mettre en forme ces chunks de façon à les diffuser sous forme de données dans un multiplex conforme aux normes du réseau de diffusion. Sous le vocable de contenu multimédia, on comprend un contenu audio et ou audiovisuel qui est reproductible par un terminal audio et/ou vidéo et qui est diffusé dans un service.
Ainsi, le fait que les données contenues dans le flux diffusé correspondent à une pluralité de fichiers indépendants, contenant chacun un « morceau » de flux source, permet, en réception, une adaptabilité de lecture et de restitution performante pour les contenus linéaires correspondants. En effet, ces fichiers indépendants, ou chunks, peuvent être lus de manière autonome, indépendamment les uns des autres.
En d'autres termes, une restitution, sur un terminal d'un utilisateur, d'un contenu multimédia linéaire, peut commencer à partir de n'importe lequel de ces chunks (qui commence par une image codée en mode dit « intra », ne nécessitant pas la connaissance d'une image préalablement codée) offrant ainsi des fonctionnalités en mobilité telles que la continuité de service, ou le « retour arrière ». La segmentation d'un contenu en une pluralité de chunks est connue plus particulièrement sous le nom « Adaptative Bitrate Streaming », dans le domaine « broadband », c'est-à-dire pour la transmission de données de type client-serveur, afin de fournir (par exemple pour du téléchargement de type HTTP ou FTP), en réponse à une requête d'un utilisateur, un contenu adapté en fonction des capacités du terminal de restitution. Les technologies H LS, DASH et Smooth Streaming sont par exemple basées sur cette technique dite « Adaptative Bitrate Streaming ».
En revanche, cette technique de segmentation n'est à ce jour pas utilisée dans le domaine du « broadcast », c'est-à-dire de la diffusion numérique de services dans lequel un même flux source est destiné à une pluralité d'utilisateurs, via un site d'émission pouvant être capté par les récepteurs de sa zone de couverture.
Pour remplacer ou effectuer un décrochage dans un multiplex de type MPEG TS composé de programmes/services à débit variable, dits « VBR » acronyme de « Variable Bit Rate », au sein d'un multiplex SFN il existe actuellement deux solutions :
- soit transcoder tous les programmes, - soit retranscrire le programme à remplacer (ou décrocher) en débit constant en tête de réseau nationale afin de pouvoir opérer le remplacement par un autre programme en aval (sur site d'émission, ...).
Il est connu que les systèmes actuels de décrochage ou de remplacement dans un multiplex SFN ou MFN font l'exercice dans un service codé en débit constant, appelé également mode CBR (acronyme de « Constant Bit Rate »), pour un décrochage restant au niveau MPEG-TS. Il est également connu des systèmes de décrochage de type VBR, mais ceux-ci passent par des phases de codage/décodage de tous les programmes.
Il s'avère qu'un tel traitement sur les programmes à diffuser est long et nécessite une importante puissance de calcul. Il est donc souhaitable de rechercher une autre solution qui n'utilise pas de traitement de transcodage ou de substitution en mode CBR.
3 - OBJECTIF
L'invention propose de remplacer (ou décrocher) un service MPEG-TS codé en débit variable par un spot en débit variable sous forme de fichier. Cette idée principale consiste à utiliser le codage mis en place pour le broadband (DASFI, FILS, ...) pour le détourner de son utilisation première afin de fournir la meilleure qualité vidéo en fonction de la place disponible dans un multiplex broadcast, et ce de façon déterministe pour répondre au besoin de décrocher dans un réseau de diffusion SFN.
4 - RESUME
Selon l'invention, il est ainsi proposé un procédé de décrochage au sein d'un multiplex composé d'une pluralité de flux transmettant des services, ledit procédé étant mis en oeuvre dans un réseau de diffusion au niveau d'un site de diffusion recevant un flux diffusant un premier service à remplacer par un second service à partir d'un premier moment déterminé. La composante vidéo du second service est constituée d'une pluralité de chunks ayant des débits différents. Le procédé comporte au moins les étapes suivantes mises en oeuvre au niveau d'au moins un site de diffusion :
- segmentation du premier service en une pluralité de segments temporels d'au moins la taille d'un chunk, et détermination du débit de chaque segment temporel du premier service,
- sélection pour chaque composante du service à remplacer et pour chaque segment temporel d'un chunk dont le débit est au plus égal à celui du premier service de ce segment temporel, le chunk sélectionné étant découpé en paquets qui sont insérés dans le premier flux,
- remplacement de chaque composante du premier service par des paquets de données issus du chunk sélectionné,
-réitération des étapes ci-dessus jusqu'à un second moment déterminé dit de « raccrochage » au cours de laquelle la diffusion du service du premier flux est reprise. Ainsi, l'invention, selon ses différents modes de réalisation, tire parti des avantages des différentes techniques de diffusion broadcast et d'accès à des contenus multimédia, pour optimiser la restitution d'un service linéaire sur un terminal utilisateur, en mobilité. Selon un premier mode de réalisation, les chunks de la composante vidéo du second service sont codés selon une pluralité de débits différents et constitue une série de flux ayant chacun un débit donné, l'étape de sélection consistant à choisir le flux dont le débit est au plus égal au débit du premier service de ce segment temporel. De cette manière, il est possible d'assurer une qualité maximale pour le service à insérer.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape de détermination du débit de chaque segment temporel prend en compte les données des paquets de bourrage, de façon à les utiliser pour y insérer des paquets de données issus du chunk sélectionné. De cette manière, le procédé utilise des octets inutilisés dans les paquets de bourrage pour les remplacer par des données utiles permettant d'améliorer la qualité du service à insérer. Selon un autre mode de réalisation, le procédé de décrochage comporte une étape de détection du décrochage d'au moins deux flux déclenchant une étape de sélection d'un flux qui bénéficie des paquets de bourrage pour y insérer des paquets de données issus des chunks sélectionnés. De cette manière, l'étape d'insertion est facilitée en se focalisant seulement sur un seul flux.
Selon une variante de réalisation, le procédé de décrochage comporte une étape de détection du décrochage d'au moins deux flux déclenchant une étape de répartition équitable des paquets de bourrage au sein desdits flux pour y insérer des paquets de données issus des chunks sélectionnés.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé comporte une étape de comptabilisation des différents paquets des composantes du flux diffusant le premier service, le cumul du nombre des paquets de chaque composante étant utilisé pour déterminer le débit de chaque segment temporel du premier service. De cette manière, il est facile de calculer le débit disponible du flux dont le service est à remplacer.
Selon un autre mode de réalisation, l'étape de détermination du débit de chaque segment temporel s'effectue en mémorisant le premier service dans une ligne à retard dont la profondeur est quasi égale à la durée d'un chunk. L'utilisation d'une ligne à retard facilite grandement les substitutions de paquets de données, et la comptabilisation de ces paquets.
Selon un autre mode de réalisation, le procédé de décrochage comporte une étape d'insertion dans le flux de paquets vides après le dernier paquet chunk, ces paquets vides ayant des valeurs du champ « continuity number » pour assurer la continuité entre la valeur du dernier paquet et la valeur du premier paquet émis par le premier flux lors du second moment déterminé.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un serveur de diffusion disposant de moyen de réception d'un multiplex composé d'une pluralité de flux transmettant des services et ayant des débits différents et un moyen de diffusion dudit multiplex sur une région déterminée, un desdits flux transmettant un premier service à remplacer par un second service à partir d'un premier moment déterminé, la composante vidéo de ce second service étant constituée d'une pluralité de chunks ayant des débits différents, caractérisé en ce que ledit serveur comporte les moyens suivants :
- moyen pour segmenter le premier service en une pluralité de segments temporels d'au moins la taille d'un chunk, et moyen de détermination du débit de chaque segment du premier service,
- moyen de sélection pour chaque segment temporel d'un chunk dont le débit est au plus égal à celui du premier service de ce segment temporel, le chunk sélectionné étant découpé en paquets qui sont insérés dans le premier flux,
- moyen de remplacement du premier service par des paquets de données issus du chunk sélectionné, le moyen de diffusion diffusant les paquets de données issus du chunk sélectionné en lieu et place du premier service sur le flux considéré.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, il est proposé un produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en œuvre du procédé décrit dans les paragraphes précédents, par l'appareil récepteur, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
5 - LISTE DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels :
[Fig 1] - la figure 1 présente un système de diffusion d'un multiplex de flux ayant des débits différents selon un exemple de réalisation ;
[Fig 2] - la figure 2 illustre les principaux composants d'un serveur distant, selon un exemple de réalisation ;
[Fig 3] - la figure 3 présente un exemple d'organigramme des principales étapes d'un procédé de décrochage vers un service local ;
[Fig 4] - la figure 4 illustre l'analyse d'un flux dans la ligne à retard en vue du remplacement du contenu multimédia de ce flux au cours d'une durée donnée ;
[Fig 5] - la figure 5 représente un schéma décrivant la sélection des chunks et le remplacement du service du flux national par des paquets issus du codage des chunks sélectionnés ;
[Fig 6] - la figure 6 représente les différents flux audio et vidéo d'un service régional pendant une durée déterminée.
6 - DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Sur toutes les figures du présent document, les éléments identiques et les étapes sont désignés par une même référence. Le principe général de la technique décrite repose sur l'utilisation nouvelle et astucieuse de la segmentation d'un contenu vidéo en chunks puis sur le découpage de chaque chunk en une pluralité de paquets de données, dont la charge utile est insérée dans les paquets d'un flux faisant partie d'une pluralité de flux d'un réseau de diffusion multiplexé.
En référence à la Fig. 1, il est représenté un système de diffusion d'un multiplex de flux transmettant des services ayant des débits différents. Un flux est considéré comme une suite ininterrompue de paquets de données ayant un lien entre eux pour les identifier, une même référence par exemple. Un flux peut transmettre un programme audio et/ou visuel ou un service comprenant plusieurs composantes. Ce multiplex est par exemple, du type MPEG TS dans un réseau SFN, acronyme de « Single Frequency Network ». Les différents flux dits « nationaux » du multiplex sont émis par une tête de réseau 10, le dessin 11 représente un exemple de 5 flux transmettant des données au fil du temps, la quantité d'information transmise dans chaque flux variant dans le temps. La tête de réseau transmet le multiplex vers un réseau de diffusion, via éventuellement un satellite 12. Ledit réseau de diffusion est avantageusement constitué de sites de diffusion 13 qui sont répartis géographiquement sur tout un territoire, chaque site de diffusion couvrant une région donnée. Un site de diffusion peut directement émettre par radio sur une région donnée, ou alimenter des émetteurs radio, il est alors également appelé « tête de plaque ». Les signaux radio émis par les sites de diffusion sont localement reçus par des terminaux et les services transmis dans les différents flux peuvent alors être reproduits sur un écran et un système audio. Certains sites de diffusion 13 reçoivent un ou plusieurs flux dits « régionaux » dont le contenu multimédia doit être diffusé localement, c'est à dire accessible uniquement par les terminaux se situant sur la région couverte par ce site. Les flux régionaux sont produits par un serveur régional de service 14 et sont transmis soit par dans un flux spécifique émis par la tête de réseau 10 nationale, soit dans un flux local 15 qui peut s'appuyer sur une liaison filaire, ETHERNET par exemple. Le service à insérer peut être transmis au moment où il est destiné à être reproduit par des terminaux ou, être téléchargé dans une mémoire de données du site de diffusion et lu de cette mémoire lors du décrochage.
Selon l'invention, on utilise le codage des composantes d'un service en mode multi-débit utilisé pour le domaine de l'OTT (DASH, HLS, ...) pour remplacer ou décrocher un programme codé en débit variable dans un multiplex broadcast. Selon un premier mode de réalisation, le multiplex diffusé est transporté vers des sites d'émissions qui sont équipés d'unités de traitement capables de remplacer un service VBR par un service codé en composantes multi débit. La composante vidéo peut être codée au niveau de ces sites en différents débits CBR. Cette opération de codage peut être réalisée de façon centralisée afin de ne réaliser le codage qu'une seule fois. C'est alors l'ensemble des composantes vidéo encodée dans les différents débits disponibles qui sont alors acheminés sur les sites de décrochage. Une première application de la présente invention est de permettre un décrochage publicitaire au niveau des sites de diffusion 13, de cette manière les plages de publicité peuvent être personnalisées selon la région où les flux sont diffusés.
La Fig. 2 illustre les principaux composants d'un serveur distant 20 équipant un site de diffusion 13. Selon cet exemple de réalisation, le serveur 20 comporte une unité centrale ALU 21 reliée à une mémoire de programme exécutable PM 22, un disque dur HD 23 contenant une base de données pour le stockage de données de façon non-volatile. Le serveur 20 contient également une interface I/O 24 pour la communication avec le récepteur 1 via un réseau informatique. Le serveur 20 est connecté à un moyen d'émission et de réception radio 25 permettant de recevoir au moins un flux national, émis par exemple par un satellite, et d'émettre des flux régionaux dans une région donnée. Un tel serveur permet de basculer d'un flux national vers un flux régional et réciproquement. Il n'est pas exclu que les moyens de transmission diffèrent selon le site de diffusion, les flux régionaux et/ou nationaux pouvant être reçu et/ou transmis par radio ou par connexion filaire. Afin d'analyser l'ensemble des flux du multiplex émis par la tête de réseau 10, le serveur distant 20 dispose d'une ligne à retard permettant pendant une durée donnée de déterminer l'origine des paquets de données diffusées. L'invention permet notamment de ne pas décrocher vers un flux en débit CBR, et d'insérer au sein d'un flux VBR dont le débit est variable un contenu dont le débit est également variable et cela de façon déterministe. De cette manière, l'intégrité du réseau SFN est sauvegardé.
Après avoir présenté les différents dispositifs matériels, nous allons maintenant expliciter comment ceux-ci coopèrent.
La Fig. 3 présente un exemple d'organigramme des principales étapes d'un procédé de décrochage vers un service local, selon l'invention. Ces étapes sont réalisées avantageusement par des modules logiciels qui sont exécutés au niveau du serveur distant 20. Dans un premier temps et à l'étape 3.1, ce serveur reçoit un signal de décrochage qui peut être émis par la tête de réseau 10 nationale, ou par un signal local provenant d'un serveur régional de service 14, ou encore un signal d'horloge indiquant un décrochage à un moment donné. Le signal de décrochage comporte au moins l'identifiant du flux dont il s'agit de remplacer le service et l'identifiant du service à insérer (ou des moyens de signalisation permettant de retrouver précisément le service, au niveau d'un site Internet par exemple). Chaque composante du service à insérer dans le flux identifié est constitué de chunks d'une durée quasi égale à la durée de la ligne à retard. Le procédé objet de la présente invention connaît la durée d'un chunk en analysant le contenu du chunk ou en interrogeant un serveur de configuration, et en déduit la durée de la ligne à retard. Cette durée est aussi appelée : « profondeur de la ligne à retard » et s'exprime en seconde ou ses sous-multiples. La segmentation d'un contenu en chunks est une technique connue en soi dans le domaine du Broadband, le standard préconisé est décrit par la norme DVB-DASH, qui n'est donnée qu'à titre d'exemple.
L'ensemble des paquets de données de la ligne à retard sont analysés en permanence (étape 3.2) afin de déterminer à quel flux correspond tel paquet. Il est alors possible de calculer la quantité de paquets de données multimédia appartenant au flux qui est identifié dans le signal de décrochage, en d'autres termes : son débit mesuré en Mbps. La Fig. 4 illustre l'analyse d'un flux dans la ligne à retard en vue du remplacement du contenu multimédia de ce flux au cours d'une durée donnée, typiquement une seconde. Chaque composante du service à remplacer est divisé en segments notés : « Seg.l »,
« Seg.2 », ... « Seg. n-1 », « Seg. n, la durée du service régional qui correspond à la durée du décrochage notée : « Durée_D. ». Il est recommandé que les formats des composantes vidéo du service à remplacer et du service à insérer soient compatibles voire identiques pour éviter l'apparition d'artefacts à l'affichage lors du décrochage et du raccrochage. La ligne à retard permet de compter le nombre de paquets du flux national dont le service est à remplacer, et à déterminer le débit du flux au cours de la durée donnée. Les paquets transportent notamment les éléments suivants : la composante vidéo, les composantes audios, les composantes de sous-titre, les paquets de bourrage (PID 8191) du multiplex. La quantité de paquets est représentée par une zone grise dont la hauteur varie avec le temps, montrant ainsi que les fluctuations du débit des données en fonction du temps. Dans l'exemple représenté par la Fig. 4, chaque segment possède un certain débit :
- le segment numéro 1 a un débit de 1 Mbps,
- le segment numéro 2 a un débit de 4 Mbps, - le segment numéro 3 a un débit de 2 Mbps, ...
- le segment numéro n-1 a un débit de 3,3 Mbps,
- le segment numéro n a un débit de 2,5 Mbps.
Une fois déterminé le débit du segment qui est mémorisé dans la ligne à retard, le procédé objet de la présente invention sélectionne les chunks représentant le service régional à insérer de façon à utiliser au maximum la bande passante disponible au niveau du flux national (étape 3.3), en d'autres termes les chunks sélectionnés sont ceux dont le débit est au plus égal à celui du contenu présent dans la ligne à retard et qui provient du flux national diffusé par la tête de réseau 10. Une fois la sélection effectuée, la charge utile des paquets de chaque composante du service national mémorisés dans la ligne à retard est remplacée par les paquets provenant du codage du chunk sélectionné (étape 3.4). De cette manière, le service national est remplacé par le service régional selon le principe de remultiplexage déterministe. Pour chaque segment, le procédé objet de l'invention sélectionne les chunks de chaque composante du service régional qui correspondent au mieux au débit disponible dans le flux national.
La Fig. 5 présente un schéma décrivant la sélection et le remplacement du contenu multimédia du flux national par un contenu composé de chunks et en provenance d'un serveur régional de service. La partie supérieure est composée de quatre lignes avec des épaisseurs différentes pour représenter le fait que les chunks d'un même service régional sont codés en une pluralité de débits différents, par exemple : 1, 2, 3 et 4 Mbps. Comme on peut le voir sur la figure, les paquets du segment 1 dont le débit a été mesuré à 1 Mbps sont remplacés par les paquets de données produits par le codage d'un chunk ayant un débit de 1 Mbps. De même les paquets du segment 2 dont le débit a été mesuré à 4 Mbps sont remplacés par les paquets de données produits par le codage d'un chunk ayant un débit de 4 Mbps. Enfin, les paquets du dernier segment dont le débit a été mesuré à 2,5 Mbps sont remplacés par les paquets de données produit par le codage d'un chunk ayant un débit de 2 Mbps, les paquets d'un chunk ayant un débit de 3 Mbps n'ayant pas assez de place pour être insérés dans le flux national. Pour les segments n-1 et n, il reste effectivement de la place dans le segment puisque la bande passante n'a pas été complètement consommée, des paquets de bourrage (PID8191 sont alors produits. Les flèches représentées sur la figure illustre l'origine des chunks dont les paquets remplace les paquets du flux national.
Les étapes 3.2, 3.3 et 3.4 sont réitérées jusqu'à atteindre le moment où un second signal dit de raccrochage (étape 3.5). Cette réitération est illustrée par les flèches en pointillé qui rebouclent à l'étape 3.2. Prenons un exemple, si le service à remplacer dure 20 secondes et que la durée de chaque chunck est de 1 seconde, les étapes 3.2, 3.3 et 3.4 seront répétées 20 fois. Pour chaque boucle, le débit disponible est recalculé permettant d'offrir un débit variable : premier chunk : 1 mbps, second chunk : 4 mbps, troisième chunk : 2 Mbps. Cette réitération s'effectue jusqu'au moment du raccrochage. Le signal de raccrochage peut être émis par la tête de réseau 10 nationale, ou par un signal local provenant du serveur régional de service 14, ou encore un signal d'horloge indiquant la fin de la diffusion d'un service local. A la réception de ce signal, le site 13 cesse de transmettre le service régional et diffuse le service national (étape 3.6).
Selon un perfectionnement, le procédé comptabilise les paquets de bourrage (détectables par leur PID ayant la valeur « 8191 ») présents dans la ligne à retard et prend en compte ces paquets pour déterminer le débit disponible du flux dont le service est à décrocher. Ce perfectionnement est exécuté à un certain moment de l'organigramme représenté par la Fig. 3, et apparaît en tant qu'étape 3.2bis.
Le procédé détermine le nombre de paquets de bourrage présents dans la ligne à retard, de cette manière, une tolérance est préservée pour insérer la totalité des paquets des chunks si la place venait à manquer. Prenons l'exemple du dernier segment qui possède un débit de 2,5 Mbps, il est possible qu'il y ait assez de paquets de bourrage dans le multiplex SFN pour atteindre le débit de 3 Mbps et ainsi utiliser un chunk ayant un débit de 3 Mbps. De cette manière, on peut utiliser de façon otimale la place disponible au sein de multiplex de façon à sélectionner un chunk dont le codage possède une meilleure qualité.
En fonction du nombre (appelé « PAR ») de paquets de la composante du service à remplacer, le procédé sélectionne un chunk ayant un nombre de paquets (appelé « PC ») au plus proche de ce nombre.
- Si le nombre « PC » est inférieur ou égal à « PAR », l'insertion est possible sans même utiliser des paquets de bourrage. - Si le nombre « PC » est légèrement supérieur « PAR», alors le procédé calcule si le nombre de paquets de bourrage est suffisant pour que leur charge utile soit suffisante pour contenir le surplus en données de paquet.
Le rajout de paquets dans le flux permet d'accroître le débit de ce flux et de diffuser des services de meilleure qualité. La prise en compte des paquets de bourrage au sein de la ligne à retard n'est possible que si un seul flux à la fois est décroché. Dans le cas de décrochages multiples, l'utilisation des paquets de bourrage est réservée pour l'un des services ou répartie de façon connue entre les services qui décrochent.
La Fig. 6 représente les différents flux audio et vidéo d'un service régional pendant une durée déterminée, un ou plusieurs minutes. Ce service peut être une page publicitaire, ou un bulletin météorologique, ou un message d'alarme (incendie, enlèvement, tempête, ....), ou tout autre annonce ayant un caractère local. Comme on peut le voir sur la Fig.6, ce service régional est codé et présenté au système de remplacement par une pluralité de différents débits de codage, à l'instar de ce que propose DVB-DASH par exemple, mais tout autre méthode avoisinante peut faire l'affaire ; DVB-DASH propose un codage d'un service dont les composantes sont codées en différent débit par tronçon de périodes finies communément appelés « Chunk », le tout restitués sous formes de fichier. Ce service régional peut être prolongé de quelques images (par exemple d'une durée d'un chunk) pour palier à une divergence de durée entre le spot à remplacer qui serait plus long de quelques images par rapport au spot de remplacement. Cet ajout peut être constitué d'images « neutres » ou identiques aux intercalaires contenus dans le programme impacté par le remplacement.
Les paquets MPEG-TS issus des chunks comportent les composantes suivantes :
- la composante vidéo,
- les composantes audios,
- les composantes de sous-titre (non représenté dans la figure).
Toutes ces composantes du service sont à remplacer. Le comptage des paquets et la détermination du débit de chaque flux (étape 3.2 de la Fig. 3) s'effectue en analysant les PID des paquets enregistrés dans la ligne à retard. Ce comptage s'effectue de façon périodique, la période étant sensiblement la durée d'un chunk. Le procédé objet de l'invention comptabilise les différents paquets de toutes les composantes d'un flux destiné à décrocher, à savoir :
- le nombre de paquet vidéo du service à décrocher,
- le nombre de paquet pour chaque composante audio,
- le nombre de paquet pour toutes les autres composantes du service, et
- le nombre de paquet de bourrage (PID 8191).
La détermination du débit de chaque segment du service à remplacer se calcule en cumulant les nombres des paquets de chaque composante du flux diffusant le premier service, et en divisant cette valeur de cumul par le temps.
Le remplacement des paquets peut s'effectuer en inscrivant les nouvelles valeurs dans la mémoire de la ligne à retard ou en sortie de celle-ci. Le remplacement de la charge utile des paquets s'accompagne de la modification de la signalétique. En effet, lors de chaque remplacement de paquet, le module objet de l'invention modifie la valeur du PID du paquet pour l'adapter à sa nouvelle charge utile. Les estampilles PCR et PTS sont recalculées en s'alignant sur ceux des composantes de la composante du flux à remplacer. Le module recopie la valeur du « continuity_counter » du premier paquet à remplacer dans celui de remplacement et incrémente cette valeur dans les paquets suivants.
Comme le réseau de diffusion, de type SFN par exemple, est constitué de flux à débit variables, il est nécessaire de le munir d'un marqueur spécifique dans un paquet appelé MIP, ce marqueur sert à synchroniser tout le réseau de la plaque SFN, en utilisant une référence temporelle commune. En synchronisant par des systèmes d'horloge très précis (GPS ou autre), il est possible de recalculer la valeur des PCR lors de décrochages simple.
Cette référence temporelle commune permet de façon déterministe de :
- dimensionner la ligne à retard en fonction de la durée des chunks des spots de remplacement,
- de recalculer les estampilles PCR lors du décrochage.
Cette référence temporelle commune est issue du multiplex SFN lui-même, en l'occurrence son débit, en reprenant les informations des paquets MIP. Le débit du multiplex est calculé, en utilisant les données liées à la modulation se trouvant dans le champ « tps_mip ».
DEBIT = (9/2176) x ([Bande x Modulation x FEC x Taille paquet] /(1+ intervalle de garde]), où :
- Bande : bande passante du canal qui peut être de 5, 6, 7 ou 8 MHz,
- Modulation : nombre de bit par porteuse,
- FEC : rapport donnant le nombre de bit utile pour le nombre de bit transmit,
- Taille paquet : 188 ou 204 octets.
Les valeurs de débit calculées varient typiquement entre 4 Mbps et 32 Mbps. L'annexe 1 présente un tableau récapitulatif des débits en fonction de la modulation. Les valeurs de ce tableau sont données pour des paquets MPEG-TS de 188 octets. Cette annexe présente des chunks de 960 millisecondes composant le spot de remplacement. Cette valeur est calculée pour des images de 40 millisecondes, ce qui produit des chunks de 960 et 1000 millisecondes. Cette valeur peut varier en fonction des choix du constructeur d'installations de diffusion et en fonction de certains pays où le nombre d'images par seconde peut varier.
La dimension de la ligne à retard est déterminée par la taille des chunks du service à insérer. L'annexe 2 présente des exemples pour des chunks d'un service d'une seconde. De préférence, le codage d'un chunk est constitué d'un GOP (acronyme de « Groupe Of Picture », ou groupe d'images en français) constitué d'une seule image I, suivi d'images de type P et B. Pour pallier d'éventuels problèmes au raccrochage, un chunk supplémentaire est ajouté en fin de spot, qui peut être constitué d'images neutres. De plus, les 2 derniers chunks vidéo sont de préférence dépourvus d'images B, uniquement constitués d'images I et P. Cette disposition est configurable par les constructeurs.
Les ordres de décrochage et de raccrochage sont de commandes in-band via des paquets SCTE35. Les ordres indiquent à partir de quelle image le système doit décrocher ou raccrocher ; l'identifiant utilisé est l'estampille PTS de l'image. Le module analyse tous les paquets SCTE35 reçus et, si l'ordre est donné de décrocher ou de raccrocher, recherche le paquet transportant le champ PTS qui détermine exactement l'instant de décrochage ou de raccrochage. La première image de l'instant du raccrochage est détectée en entrée de la ligne à retard, de cette manière, le module détermine facilement la dernière période d'analyse dans la ligne à retard, avant de rétablir le flux national. Pour ne pas créer de décalage temporel, le module vérifie et respecte que le nombre d'images remplacées est identique au nombre d'images remplaçantes. Pour cela le module, connaissant le nombre d'images à remplacer à la suite des ordres reçus, les estampilles PTS s'incrémentent toutes les périodes d'images « SDI » (en général de 40 ms actuellement), et l'estampille PTS de décrochage et l'estampille PTS de raccrochage, en déduit le nombre d'image à remplacer. Le module raccroche au nombre près d'images à remplacer et ce, même si le nombre d'images du spot de remplacement n'est pas en adéquation avec le spot à remplacer. Pour cette raison, les deux derniers chunks du service régional sont codés uniquement d'images I et P.
Prenons un exemple, si le spot à remplacer est constitué de 10 images et que celui de remplacement est constitué de 15 images, le module cesse le remplacement au bout de 10 images sans encombre car la suite des images P se suivent, elles ne sont pas en « désordre » comme le sont les GOP contenant des images B. De façon analogue, s'il est nécessaire d'utiliser des paquets de bourrage pour absorber un surplus de paquets à introduire, on procède de la même manière. A noter que la durée des séquences à remplacer s'exprime préférentiellement en multiple d'une seconde. Il est préférable que l'image de raccrochage ne se trouve pas au début de la ligne à retard mais cette situation intervient rarement (en fait une fois sur « n », ou n = (durée de la ligne à retard) / (durée d'une image). Lorsque cette situation intervient, on risque de voir un artefact visuel ou un écran noir pendant un court instant. Ceci permet de plus facilement mettre à jour la signalétique et de gérer les valeurs du « continuity counter ». Soit par exemple, une séquence publicitaire de 20 secondes, le raccrochage se traitera au 200ms de la ligne à retard ; pour un spot de 30 s , cela se traitera à 30 ms de ligne à retard... A noter que les chunk peuvent aussi durer une valeur différente de 960 ms en restant multiple de 40 millisecondes, c'est un choix du constructeur qui implémente la solution.
Pour éviter l'apparition d'artefacts visuels, une solution consiste à prolonger la ligne à retard d'une faible quantité de données afin de créer une mémoire (ou « buffer » en Anglais) d'anticipation, par exemple de 200 millisecondes. Ce faisant, le signal national est retardé d'un peu plus que la durée de la ligne à retard, par exemple 1,2 secondes. Il est ainsi possible de lisser le « continuity number » des paquets qui se trouvent dans cette mémoire.
Une fois le dernier paquet de l'image de remplacement inséré, le module analyse le « countinuity_counter » de ce paquet, analyse celui du paquet de raccrochage et insère entre ces 2 paquets autant de paquets vides nécessaires pour respecter la continuité de ce compteur. Rappelons que ce compteur est modulo 16, il ne sera donc nécessaire que de rajouter au plus 15 paquets vides. Cette opération est réalisée pour chaque composante du service à remplacer (vidéo, audio, sous-titres, ...).
Dans le contexte de la TNT, on utilise des émetteurs de radiodiffusion de type MFN, qui s'appuient sur plusieurs canaux spécifiques. Dans ce contexte, les émetteurs MFN émettent en asynchrone, sans lien de synchronisation entre eux, ce qui exclut toute contrainte de processus déterministe dans le système de remplacement / traitement. Pour l'algorithme décrochage MFN, celui-ci reprend le même processus de décrochage publicitaire au pieds d'un émetteur SFN. La nuance se situe au niveau de la référence temporelle qui n'est plus issu du calcul depuis des données du paquet MIP mais des estampilles PCR du service.
Le calcul du débit du multiplex MFN, s'effectue à partir des paramètres donnés par le PCR du service à décrocher, et est indiqué par l'équation ci-dessous, qui est extraite de la norme ISO/IEC 13818-1, largement utilisée dans le domaine de la radiodiffusion.
Dans cette équation, la valeur PCR à corriger est la variable PCR(i'). les données de cette équation sont :
- transport_rate(i) : calcul issu de l'analyse du paquet MIP ,
- i' et i" : indice donnant l'écart en octet entre les paquets MPEG-TS contenant les estampilles PCR du service,
- PCR(i") : valeur du dernière estampille PCR rencontré.
- system_clock_frequency : constante fixée à 27.106. Ce présent mode de réalisation est basé sur l'évaluation du débit disponible et le fait de remplacer un chunk d'un certain débit, par un chunk ayant un débit d'une valeur supérieure. Le même raisonnement peut être tenu en raisonnant en volume de donnée disponible. Le procédé objet de l'invention calcule le volume disponible en comptant le nombre de paquets dont le service est remplaçable et remplace les données de bourrage par des données utiles.
Bien que décrits à travers un certain nombre d'exemples de réalisation détaillés, les dispositifs proposés comprennent différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention, telle que définie par les revendications qui suivent. De plus, différents aspects et caractéristiques décrits ci-dessus peuvent être mis en oeuvre ensemble, ou séparément, ou bien substitués les uns aux autres, et l'ensemble des différentes combinaisons et sous combinaisons des aspects et caractéristiques font partie de la portée de l'invention. En outre, il se peut que certains dispositifs décrits ci- dessus n'incorporent pas la totalité des modules et fonctions prévus pour les modes de réalisation décrits.
Enfin, la présente technique peut être mise en oeuvre dans des réseaux terrestres MFN ou SFN mais aussi dans des réseaux satellite DTH (acronyme de « Direct to Home ») ou encore des réseaux câblés.
Annexe 1
Annexe 2

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de décrochage au sein d'un multiplex composé d'une pluralité de flux transmettant des services, ledit procédé étant mis en oeuvre dans un réseau de diffusion au niveau d'un site de diffusion (13) recevant un premier service à remplacer par un second service à partir d'un premier moment déterminé, la composante vidéo du second service étant constituée d'une pluralité de chunks ayant des débits différents, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes mises en oeuvre au niveau d'au moins un site de diffusion :
- segmentation du premier service en une pluralité de segments temporels d'au moins la taille d'un chunk, et détermination du débit de chaque segment du premier service,
- sélection pour chaque composante du service à remplacer et pour chaque segment temporel d'un chunk dont le débit est au plus égal à celui du premier service de ce segment temporel, le chunk sélectionné étant découpé en paquets qui sont insérés dans le premier flux,
- remplacement de chaque composante du premier service par des paquets de données issus du chunk sélectionné,
-réitération des étapes ci-dessus jusqu'à un second moment déterminé dit de « raccrochage » au cours de laquelle la diffusion du service du premier flux est reprise.
2. Procédé de décrochage selon la revendication 1 ; caractérisé en ce que les chunks de la composante vidéo du second service sont codés selon une pluralité de débits différents et constitue une série de flux ayant chacun un débit donné, l'étape de sélection consistant à choisir le flux dont le débit est au plus égal au débit du premier service de ce segment temporel.
3. Procédé de décrochage selon la revendication 1 ou 2 ; caractérisé en ce que l'étape de détermination du débit de chaque segment temporel prend en compte les données des paquets de bourrage, de façon à les utiliser pour y insérer des paquets de données issus du chunk sélectionné.
4. Procédé de décrochage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détection du décrochage d'au moins deux flux déclenchant une étape de sélection d'un flux qui bénéficie des paquets de bourrage pour y insérer des paquets de données issus des chunks sélectionnés.
5. Procédé de décrochage selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de détection du décrochage d'au moins deux flux déclenchant une étape de répartition équitable des paquets de bourrage au sein desdits flux pour y insérer des paquets de données issus des chunks sélectionnés.
6. Procédé de décrochage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de comptabilisation des différents paquets des composantes du flux diffusant le premier service, le cumul du nombre des paquets de chaque composante étant utilisé pour déterminer le débit de chaque segment temporel du premier service.
7. Procédé de décrochage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape de détermination du débit de chaque segment temporel s'effectue en mémorisant le premier service dans une ligne à retard dont la profondeur est quasi égale à la durée d'un chunk.
8. Procédé de décrochage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape d'insertion dans le flux de paquets vides après le dernier paquet d'un chunk, ces paquets vides ayant des valeurs du champ « continuity number » pour assurer la continuité entre la valeur du dernier paquet et la valeur du premier paquet émis par le premier flux lors du second moment déterminé.
9. Serveur de diffusion (20, 13) disposant de moyen de réception (24 ; 25) d'un multiplex composé d'une pluralité de flux transmettant des services et ayant des débits différents et un moyen de diffusion (25) dudit multiplex sur une région déterminée, un desdits flux transmettant un premier service à remplacer par un second service à partir d'un premier moment déterminé, la composante vidéo de ce second service étant constituée d'une pluralité de chunks ayant des débits différents, caractérisé en ce que ledit serveur comporte les moyens suivants : - moyen (21, 22) pour segmenter le premier service en une pluralité de segments temporels d'au moins la taille d'un chunk, et moyen de détermination du débit de chaque segment du premier service,
- moyen (21, 22) de sélection pour chaque composante du service à remplacer et pour chaque segment temporel d'un chunk dont le débit est au plus égal à celui du premier service de ce segment temporel, le chunk sélectionné étant découpé en paquets qui sont insérés dans le premier flux,
- moyen (21, 22) de remplacement de chaque composante du premier service par des paquets de données issus du chunk sélectionné, le moyen de diffusion diffusant les paquets de données issus du chunk sélectionné en lieu et place du premier service sur le flux considéré.
10. Produit programme d'ordinateur, comprenant des instructions de code de programme pour la mise en oeuvre du procédé décrit selon au moins une des revendications 1 à 8, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
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