TW463506B - A method for storing digital audio and/or video programs - Google Patents

Description

463506 Α7 Β7 綾濟邹智慧財產局員W消費合作钍印製 五、發明說明（1) 發明背景 本項發明係有關於一種如申請專利範圍第1項前言所述 之方法。傳統錄像方式可進行諸如快速前進或快速後退等 特殊模式（Trick Modes)。但是，當實際運作於依圖像組群 (GOP)爲基礎而壓縮的數位影像時，這種特殊模式就變得 更複雜了 ’因爲依照影像的内容不同，均等的影像區段可 能會對應到不同長度的資料包封序列。美國專利證號 5,701，386藉由對每一組圖像组群（G〇ps)的第一個G〇p及 最後一個g〇p之前，分別編予G〇P標頭（Header )與該组圖 像組群的序列標頭（Sequence Header )，以進行快速前進和 快速後退。「影像」（Picture)乙詞按現今視訊標準而言， 可含有了 Γ碼框」（Frame)與Γ欄位」（Field)。然而，尤 其是透過衛星傳送的現代數位傳輸技術，卻係採用爲傳送 多頻道音頻及/或視訊而訂之ISO/IEC 13 81 8-1系統層別標 準的傳輸流（Transport Stream，TS )方式。影像層別標準可 爲H262或ISO/IEC 13818-2，而音頻層別標準爲iso/iec 13 818-3 »這些特性亦應用於DVB ,且目的是用於不需要 自解碼器饋回的線性播放。包封個別抵達接收端，在抵達 心前該等包封究係對應於何特定程式檔，—般亦無從得 知’此因需由p S I表方知其對應方式。再由接收到的傳送 流内選取—個或多個特定程式檔並儲存之。此時，即需要 在儲存期間抑或重放時間内，擇取某些傳送流參數植，保 留有故的傳送流以便重播。 重播系統一般皆可支援對選定之實體（Physical)儲存間 -4- 丨^----------l 裝--------訂-------—線- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用Ψ g國家π準 (CNSM1 規格（21ϋ<)97 公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 635 0 6 A7 _______B7_____ 五、發明說明（2 ) 距進行跳躍動作，不過，會命中儲存檔案的進入點之機率 甚微。爲尋得此進入點，將需進行重覆且密集的搜尋動 作’而這會造成緩衝區乾涸（Underflow)。此外，想要用 快整數η倍的速度來重播傳送流，以及要立刻跳到或爲獨 互播放之視訊片段’也幾乎是不可能。是故，倘儲存動作 係於專屬設備之上進行，則不論是直接或透過指標的方 式’都必須立即知悉進入點位置。故當有多個程式檔要儲 存時，這個問題就變的更爲嚴重了。 發明概述— 因此，本項發明目的之一，即爲使各種特殊模式亦可應 用於傳送流環境，且同時保留該環境中的資料處理功能， 而對儲存之視訊資料提供適當格式。 根據其特性，本發明可依申請專利範圍第丨項特徵部份 户^述而體現。同時，本發明亦涉及重播這類已錄製之傳送 心資料，與爲執行本發明而設計之設備。本發明其餘的優 點均？己載於相關之申請專利範圍内。 圖式簡述 上述與其他有關本發明特性和優點將於後進一步詳論， 並將略舉合適之實作以爲參酌’並特如列附圖輔以説明： 圖1綠像機制方塊圖 圖2傳送流結構圖 圖3已儲存之資料結構圖 圖4重播機制方塊圖 圖5傳送流包裝 -5- I ^^--------訂--------- ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度ί®时關家料（CNS)A4規格⑵〇 297公釐）

4 6350 6 第88110559號專利申請案 中文說明書修正頁(90年9月） 五、發明説明（3 ) 圖6傳送流解包裝 相關環境之結構性描述 傳送流包封（Transport Stream Packets )依各界所同意之 格式係以傳送流包封標頭（Transport Stream Packet Header) 為始，其内包含包封識別器（Packet IDentifier，PID )。透過 程式檔特定資訊表（Program Specific Information, PSI Table)，就可知道某個TS包封的資料内容。傳送流的psi 表内，均載有每個傳送程式檔視訊資料（V_PID )的PID = 並且傳送流包封標頭亦存有可變的酬載單元起始指示器 (payload_unit_start__indicator, pusi)，以說明該包封之酬載 是否真起始於分封化基本流（Packetized Elementary Stream, PES)包封的第一個位元組（ISO/IEC標準之上）。最後，改 編糊位控制（adaptation_field_control, afc)則指出 TS 包封 是否真的包含一個改編欄位與/或酬載。 如欲設定一個指標，通常系統僅需對PID = V_PID， pusi=l以及afc值為1或3的包封進行存取。而對某單個 1 8 8位元組的包封而言若p S I表太長了’則表示必須存取 隨後相臨的兩個或更多個PID=V_PID包封。僅有如此傳送 之包封需要檢查其進入點是否存在。進入點可為如下說明： •以I·影像為起始的TS包封； • 以GOP為起始的TS包封； • 以序列標頭為起始的T S包封。 指標先暫存於記憶體RAM中，但是最終將被寫入媒 片。一個載有13 5分鐘，每秒2 5張影像，1 2張影像G0P尺 -6- 本紙張足度適用中國囷家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 463506 A7 ______S7 _ 五、發明說明（4 ) 寸與一個長度爲4個位元組的指標，將會產生約〇 54 Mbit 或67kByte的指標資訊。以161鲍（8311£1)的速率傳送，假 如對一獨立的碟片區域讀寫，記綠完所有的指標將耗= 3 5毫秒（millisecond) ^若記憶體太少，指標將被迫預先寫 入。指標可能會被存在已儲存的傳送流内，例如當要讀取 某1 0 0 0個包封時就把指標寫入。在重播時，指標位置即 可立即得知。或者，也可採用指標位置表乙法3若指標係 放置於另一分別之區域，則可能會在一特定時段後將指標 窝入，或巷當位元速率低時立即存妥，或於緩衝區滿溢前 用各種方法存進碟片。 下列資訊亦將伴隨指標共同存入，以便後續重播該程 式樓： •於錄製時的視訊長度，以秒計算，俾求得剩餘時間； • GOP的尺寸，以及按照其爲封閉或非封閉以決定是否 爲有效資料的GOP特徵値，例如此究爲MPEG標準或其尺 寸是否爲均勻； •包含程式檔對映表（Program Map Table，PMT)的包封 PID ; •存有程式檔對時參考（Program Clock Reference, PCR)的 包封PID ; •附有視訊資訊的包封PID ; •可用以計算行經時間（Elapsed Time)的起始時間碼 (Start Time Code ); •可用以跳躍至某時點的碼框速率，本數値與均勻性 本紙張尺度細中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱—)’ f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂---.------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

463506 五、發明說明（5) GOP尺寸共同配合； • TK包封總數，本値可用以計算指定程式標的終點； • I _，B _及P -影像的整體數目； • I -影像之總數； • 平均位元速率。 使用指標即可支援以較高速重播—特定程式擋且必須 避免參考到；Γ'存在的影像，讀維持傳送流的狀況。此 外’部份欄位或需加以改變。 藉由只將含有視訊資訊的TS包封，連同SI資訊*PCR 包封在内，傳送給解碼器之方式，即可達到特殊播放的功 能。一般而言，聲音快速播放並無太大用途。而若將額外 資訊儲存起來，就可產生出選取僅僅傳輸那些於PAT， PMT’PCMV_PID載有PID値之包封群的功能。G〇p尺寸 資訊可用於「非封閉式.」G0P環境，在重播完整的⑻… 期間，選擇性地跳過一特定的B_影像，然後在其他包裝 過程中改編暫時性的參考値。錄製時的视訊長度可加以運 用’配合儲存在GOP標頭的時間㉟，以計算並顯示行經時 間。將碼框與固定GOP尺寸二者配合計算，可週期性精準 地重播一指定秒數，然後跳躍n倍於原先數値，此可 位於諸如1到100的範圍。指標支援式儲存法還有— 外的好處，那就是程式檔只需儲存一次即可。這種組織 藉交錯（inter丨eaved)方式，支援將次傳送流内多個程式檔 平行地錄製下來^這種，每❿程式樓都需要;二 關的指標陣列。 胃8 - 用中國國家標準(CNS)A4規格（2W X视公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂·.--.------線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 635 0 6 A7 I------B7 五、發明說明（6 ) 較佳實施例之詳細描述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

圖1係—某例錄製組織之方塊圖。輸入代號2〇之處接收 -傳送流。在區塊22處，進行選取所tTs包封以及時間 戳記插入的動#。然後儲存在丨資訊記憶體（如隱她 Memory) 24之處。另外區塊26處，計算所選取之丁$封包 數，並將實際計算所得傳送到指標資訊記憶體（1)_如 Inf〇 Memory) 28。進入點資訊在區塊32處解出，並於區 塊3 0加以计數；孩數値會被傳送至指標資訊記憶體2 8與 流貝讯圮惨體3 6，不過3 6區實際上亦等同2 4區。在區塊 3 4，由GOP標頭擷取出時間碼，而若該値爲零，則該有 的改寫動作即被啓動β再於區塊3 8處抽取出起始時間 碼，以將其傳送至流資訊記憶體。區塊4 0之内取得GOP 尺寸及影像速率等資訊，傳送到流資訊記憶體，現標示爲 區塊50 °區塊42處取出封閉式g〇p器（closed GOP

Indicator) ’區塊44取出PCR_PID ，區塊46處取出 PMT JPID ’區塊48處取出視訊pid，並將這些資料傳送至 流•資訊記憶體5 0。現在，位於輸出4 9處的資訊已可儲存 起來。附圖内並未標明各種適用硬體之細部功能，因可將 其視爲傳統機制，爲簡化起見而略過。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖2乃傳送流之架構圖示^在此，最頂層爲傳送流包封 序列，各包封長188位元組。往下一層，各包封含一長度 爲4個位元組的標頭，標頭内至少載有pid，pUSi和afc等 資訊。其餘位置則爲T s -包封資料。到了第三層，資料攔 位内可包含一改寫欄位及/或一酬載欄位，其尺寸係依需 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 4635 0 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（7 ) 求而4，並且可由a f c資訊而從内部標示之。 圖3爲資料儲存結構圖。區塊64象徵由TS包封群所組成 的流資訊，包封内含納所有按圖1輸入22處接收到的資訊 流爲基礎所選取之資訊。而區塊62則表示自圖ι的區塊 26、仂和3 2處所產生之指標資訊。另外，區塊6 〇係指從 圖1中諸如區塊22、30、38、40、42、44、46與48等處所產 生的机资訊。現在，首先是合併由區塊6〇和62而來的資 訊，便於稍後以鄰接方式儲存之。接著，將該合併資訊與 自區塊64¾得的資訊共同存放於媒體上。實體上，後者 的位置或與前者距離甚遠；彼此間藉由檔案系統相連接。 整體資訊係存於碟片上，其格式可如圖2實例之説明。在 程式樓執行中，TS包封會被連續地窝入。指標資訊及流 資訊不是在視訊播放結束，就是在播放過程中小量地的方 式寫入碟片。 圖4爲一重播組織範例方塊圖a項目7 〇代表可寫入之碟 片，與其用以驅動及資訊存取的相關機電、光電和電子元 件，包含解碉變、誤碼更正和運作於組織層級較本發明爲 低之類似功能。區塊72執行解多工’並分爲三個子流 (SUb-Streams)。區塊74表示指標資訊記憶體子流，區塊 7 6表示机h成圯憶體子泥。這兩者都會被送到控制單位 8 0 ’該單位可執行下列使用者控制功能： •設定碟片重播速度’例如正常速度的η倍； •可選擇性地設定於進行跳躍之前的最小播放持績時 間。在此存在各種不同的可能性’例如跳躍前播放η個 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x 297公釐） i-'· 裝 訂---,------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 463506 A7 B7 五、發明說明（ GOPS ’跳躍速度爲η倍GOPs ;或者，播放一個I -影像， 重覆η次’然後跳到下—個卜影像等等； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如存有多個程式檔；檔案選取； 設定視訊起始位置，由此開始播放指定之程式檔； 播放/錄製； 停止； 即時前往特定點； 快速前進與快速後退； 控制功雖諸如： 即時顯示被讀取之程式檔自開始至此的行經時間； 自碟片擷取指標和流資訊； 控制類似存取一進入點的栺定前往（g〇t〇 )某特定位元 組之功能； •由一特定實體位置開始之播放動作； •錄制到一特定實體位置。 控制單位可將經如此處理之訊號，透過控制線”、料、 96、98，傳送到底下說明的子系統。首先，以碟片爲主的 子系統7 0係由線9 2所控制。自區塊7 2處解多工後，傳送 流會被送到區塊8 2，以便解析出時間碼。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 k塊8 4將偵測 封閉式GOP指示器是否爲「僞」（^)和播放 並以空白（null)包封取代第一個B -影像包封群。另 S ’ 塊8 4亦將偵測封閉式GOP指示器是否爲「僞」 外’區 播放I -影像，更新T S包封標頭的連續計鉍。，* 1 )或僅 双器，更無里/ 標頭内的暫時參考値，並且將G0P抨 W衫像 傺項内的中晰連結 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 4 6350 6 第88丨1〇559號專利申請案 中文說明書修正頁(90年9月） 五、發明説明（9 ) (broken link)值設定為1 ’後者依解碼型態而定。 區塊8 6偵測重播速度是否* 1，假使為是，則將以空白 包封取代除 了視訊PID ’ PCR PID，PMT PID 及 PAT P1D(0) 等包封之外所有的TS包封。此外，顯示時間戳記 (Presentation Time Stamp)、解碼時間戳記（Decoding Time

Stamp )與PCR值將加以更新，俾反映正確的顯示及解碼時 間。 區塊8 8偵測時間戳記是否存在：如果為是，則將重組時 間基底（Time Base)並且移除時間戳記。輸出9 〇會按照 MPEG-2標準產生修正過之傳送流。為簡化起見，本圖不 對硬體其餘各項功能對映另加標明。 傳送流另一特點’即為所有的T S包封，均將以含有一個 PID的TS標頭為起始。 圖5描述傳送流的包裝法。在左方，視訊及音頻資料到 達各別的編碼器1 1 〇及丄1土。然後，這兩個編碼器再將資 料饋給各自的分封器112與116，以產生视説pes流，和 音頻PES流。在多工器Π8處’將此二資料流進行多工處 理’以產生適於儲存的輸入傳送流。 圖6描述傳送流的解包裝法。由左方開始，一複合式傳 送流進入解多工器與解碼器丨2 〇，在此將視訊及音頻分離 出來。區塊1 2 6更進一步地進行對時（Clock )解析，並對视 訊解碼區塊1 2 2及音頻解碼區塊1 2 4進行同步對時。'柄解 碼的視訊及音頻資訊即可供使用者重播應用β 本項發明各種相關特性如下： -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公寶) 裝 玎 k 4635 0 6 第88110559號專利申請案 中文說明書修正頁(90年9月） A7 和年？㈣ B7 修正補充 五、發明説明（1〇 ) •行經時間指示器可由GOP-標頭擷取而得，且起始時間 碼與位元速率及GOP-尺寸之間為相互獨立； •快速前進和快速後退可適用於任何速度，即使是對單 一碟片實體上含有多個程式檔，邏輯上並未相互混淆的情 況亦同； • 4曰標表與TS資訊可存於碟片上的任何位置^此因對所 有的程式檔而言’都會有一種包含TS包封裝/程式檀、指 標表和TS資訊表等起始位置的内容表（Table Of Contents) 之故。 •無需對影像序列進行額外的重組或重新格式化，才能 使用特殊播放功能； •可接用外部或内附之解碼器； •對包含有進入點的TS包封不再需要使用特定的磁區參 數； •資料不需以實體上鄰接的方式儲存； •可以交錯的方式儲存音頻、視訊與其他資料； •本發明適用於所有的GOP尺寸，甚至對非均勻G〇p尺 寸亦可。 元件符號說明： 2 0 輸入 30 進入點計數 22 TS包封選擇 32 進入點取出 24 流資訊記憶體 34 時間碼更動 26 T S -包封計數 3 6 流資訊記憶體 2 8 指標資訊記憶體 3 8 起始時間碼取出 -13- 本纸張尺度適用中國@家揉準(CNS) A4规格(210 X 297公董) 463506 修正 補充 A7 B7 第88110559號專利申請案 中文說明書修正頁(90年9月） 五、發明説明（1〇a ) 40 GOP尺寸及碼框速率 114 音頻編碼器 取出 116 包封器 42 封閉G 0 Ρ指示器 118 TS多工器 44 P C R p i ci 取出 1 20 T S解多工解碼器 46 Ρ Μ T p i d取出 1 22 視訊解碼器 4 8 視訊p i d取出 124 音頻解碼器 5 0 流資'訊記憶體 126 對時控制器 60 流資訊 6 2 指標資訊 6 4 TS包封 66 碟片 7 0 碟片 72 解多工 74 指標資訊記憶體 76 流資訊記憶體 80 控制單元 82 取出時間碼 90 輸出 92 控制線 94 控制線 96 控制線 98 控制線 110 視訊編碼器 112 包封器 13a- 本纸張尺度逋用中困國家標準(CNS) A4規格(21〇x 297公釐〉

Claims (1)

1. 463506

   第88110559號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(90年9月） 六、申請專利範園 1，一種記錄單個或多個數位音頻及/或視訊程式於一媒 體上之方法，該程式是已以圖像組群（GOPs)為基礎來 壓縮’該方法允許經由傳送流（Transport Stream)包 封及指標資訊之共同儲存而在該、组群間即時性跳躍， 其特徵為與該儲存方式進行，即時性地由主傳送流 擷取出共同指向次傳送流中之資料包封的連續指標， 而該次傳送流中具有進入點，且這些指標係儲存於前 述之媒體的預定位置。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該預定位置係 位於次傳送流内。 3·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該預定位置係 位於次傳送流外的對映表區域内。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其係應用在多個位 於上述次傳送流内的程式樓，而對每個各別程式樓提 供專屬之指標陣列。 5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步指示 GOPs尺寸以及，如果可行的話’諸如封閉或非封閉、 尺寸為均勻或非均勻等GOPs的特徵。 6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步指示含有 程式對映表的包封之包封識別器（PID) 3 7，如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步指示含有 程式檔對時參考的包封之PID。 8.如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步指示含有 視訊資訊的包封之PID。 本紙張尺度適用中国國家櫺準(CNS) A4規格(210 x 297公茇） 4635 0 6

   夂、申請專利範圍 9-如中請專利範圍第丨項所述之方法’其進一步指示含有 為用於計算行經時間之起始時間碼。 10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其進一步指示含有 為了與均勻G Ο P尺寸組合使用之碼框速率，以便跳躍 到一特定時點。 11. 一種自一媒體重播單個或多個由編碼資料所組成之數 位音頻及/或視訊程式之方法，該程式已以圖像組群 (GOPs)為基礎來壓縮，該方法允許經由所儲存之傳送 流（Transport Stream)包封及指標資訊而在該组群間 即時性跳躍， 其特徵為於被重播的個別或複合傳送流中，藉由在 該媒體的預定位置上，即時性地對共同指向具有進人 點的特定的個別傳送流的資料包封之連續性指標進行 存取。 12. 如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中該預定位置 係位於前述之特定的個別傳送流内。 13. 如申請專利範圍第1 1項所述之方法’其中該預定位 置，係位於前述之特定的個別傳送流外的對映表區域 内。 14. 如申請專利範圍第1 1項所述之方法’其進一步擷取碼 框速率值以與均勻G0P尺寸合併使用，以便跳躍至一 特定時點。 15. —種為進行如申請專利範圍第1項所述之方法而安排的 錄製設備。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 4 635 0 S AS B8 C8 D8 ?〇年？月）r日

   六、申請專利範圍 16. —種為依照如申請專利範圍第1項所述之方法而錄製之 資訊*而用以與該資訊作為介面而安排的重播設備。 17. 如申請專利範圍第1 5或1 6項所述之裝置，其用以做為 重寫式碟片之介面。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格<210X 297公釐）