TWI384882B - 封包順序回復控制器及其方法 - Google Patents

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TWI384882B TW098139075A TW98139075A TWI384882B TW I384882 B TWI384882 B TW I384882B TW 098139075 A TW098139075 A TW 098139075A TW 98139075 A TW98139075 A TW 98139075A TW I384882 B TWI384882 B TW I384882B
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Description

封包順序回復控制器及其方法
本發明有關於傳輸流(transport stream，TS)，尤有關於一種傳輸流之封包順序回復控制器及其方法。
第1圖係MPEG電視廣播站中TS多工器的資料流示意圖。參考第1圖，視訊資料及音訊資料分別經由視訊編碼器110及音訊編碼器150產生視訊基本流(elementary stream，ES)及音訊基本流，接著，經由二個封包器120、150打包成封包格式，以分別產生視訊基本封包流(packetized elementary stream，PES)及音訊基本封包流。最後，由TS多工器130將視訊基本封包流及音訊基本封包流切成多個固定長度(188位元組)的傳輸封包，並和節目特定訊息(program specific information，PSI)/服務訊息(service information，SI)以及系統時鐘(system time clock)訊息多工成單一傳輸流以傳送至一傳輸流(例如MPEG)接收端裝置(圖未示)。
一般而言，MPEG電視廣播站發射的每一個射頻訊號通常包含複數個節目，而針對每一個節目，電視廣播站利用交錯的方式、平均地分配該些視訊封包、音訊封包、字幕封包及系統訊息封包以形成該傳輸流。即時收播(live)時，MPEG接收端裝置只需進行相對應的視訊/音訊解碼，就能順利收看電視節目。當使用者啟動錄影功能時，MPEG接收端裝置會將使用者選擇的節目儲存到檔案系統(file system)，然而，儲存到檔案系統的錄影節目會把電視廣播站原本匹配好的傳輸封包間的相對時間點破壞無遺，使得解碼後的視訊資料及音訊資料不容易同步，進而影響錄影節目的播放品質。
有鑑於上述問題，本發明之一目的是提供一種封包順序回復控制器，藉由紀錄每一傳輸封包抵達時間，來模擬即時播放的傳輸封包順序，進而提高錄影節目的播放品質。
為達成上述目的，本發明之封包順序回復控制器，係用於接收一包含複數個原始傳輸封包之傳輸流，並可運作於一錄影模式及一重播模式之至少其一。該封包順序回復控制器包含一錄影裝置、一記憶體介面單元和一重播裝置。該錄影裝置係耦接至一記憶體介面單元，且運作於該錄影模式下，並包含：一第一封包偵測器，用以偵測各原始傳輸封包之一同步位元組，以產生一第一偵測結果；一時戳插入器，用以根據該第一偵測結果決定是否將一第一時戳值插入各原始傳輸封包，以相對應地產生複數個暫時傳輸封包。該記憶體介面單元係耦接至該錄影裝置及一儲存裝置，用以將該些暫時傳輸封包儲存至該儲存裝置。該重播裝置係耦接至該記憶體介面單元，且運作於該重播模式下，並包含：一第二封包偵測器，用以透過該記憶體介面單元從該儲存裝置讀取該些暫時傳輸封包並偵測各暫時傳輸封包之一同步位元組，以產生一第二偵測結果；一比較單元，用以比較一第二時戳值以及各暫時傳輸封包內含之該第一時戳值，以回應於該第二偵測結果，以產生一比較結果；以及，一時戳刪除器，用以刪除該些暫時傳輸封包內含之該些第一時戳值，以回應於該比較結果，進而還原該些原始傳輸封包。
本發明之另一個目的是提供一種封包順序回復方法，用以接收一包含複數個原始傳輸封包之傳輸流。該方法包含運作於一錄影模式下之步驟及運作於一重播模式下之步驟。於該錄影模式下之步驟包含：偵測各原始傳輸封包之一同步位元組，以產生一第一偵測結果；根據該第一偵測結果決定是否將一第一時戳值插入各原始傳輸封包，以相對應地產生複數個暫時傳輸封包；以及，儲存該些暫時傳輸封包至一儲存裝置。於該重播模式下之步驟包含：從該儲存裝置讀取該些暫時傳輸封包；偵測各暫時傳輸封包之一同步位元組以產生一第二偵測結果；比較一第二時戳值以及各暫時傳輸封包內含之該第一時戳值，以回應於該第二偵測結果，以產生一比較結果；以及，刪除該些暫時傳輸封包內含之該些第一時戳值，以回應於該比較結果，進而還原該些原始傳輸封包。
茲配合下列圖示、實施例之詳細說明及申請專利範圍，將上述及本發明之其他目的與優點詳述於後。
以下之說明將舉出本發明之數個較佳的示範實施例，例如：各種電子電路、元件以及相關方法。熟悉本領域者應可理解，本發明可採用各種可能的方式實施，並不限於下列示範之實施例或實施例中的特徵。另外，眾所知悉之細節不再重覆顯示或贅述，以避免模糊本發明之重點。
第2圖顯示本發明封包順序回復控制器之一實施例的架構方塊圖。參考第2圖，本發明封包順序回復控制器200，係設置於一傳輸流(例如MPEG)接收端裝置(圖未示)中。封包順序回復控制器200可運作於一錄影(recording)模式及一重播(playback)模式，其包含一錄影裝置2A、一重播裝置2B和一記憶體介面單元2C。錄影裝置2A包含一第一封包偵測器210、一第一計數模組220和一時戳插入器230。重播裝置2B包含一第二封包偵測器250、一第二計數模組260、一比較單元270和以及一時戳刪除器280。其中，第一和第二計數模組220、260各自包含一第一和第二時脈產生器(clock generator)221、261及一第一和第二計數器222、262。透過記憶體介面單元2C，錄影裝置2A和重播裝置2B可與一外接的儲存裝置(圖未示)進行資料存取，但本發明並不以此為限。亦即，封包順序回復控制器200也可具有一內建儲存裝置(圖未示)，用以與錄影裝置2A和重播裝置2B進行資料存取。
當使用者無法即時收看節目時，可以設定預錄功能或按下該傳輸流接收端裝置上之特定按鍵以啟動錄影，例如，當該傳輸流接收端裝置上顯示的時鐘等於使用者設定時間(如晚間八點)、或使用者按下暫停鍵時，會自動啟動該封包順序回復控制器200初始化錄影裝置2A以運作於一錄影模式。錄影模式啟動後，第一計數模組220中的第一時脈產生器221開始產生一第一時脈c1。在此僅例示而非限定，在本實施例中，第一時脈產生器221是以90KHz的頻率產生第一時脈c1。第一計數模組220中的計數器222接收第一時脈c1後，從初始值(例如：0)開始計數以產生一第一時戳值d1。同一時間，第一封包偵測器210也開始接收傳輸流，以偵測每一傳輸封包前端的同步位元組(sync byte)0x47。
當偵測到同步位元組時，第一封包偵測器210將偵測到的傳輸封包(188個位元組)往後送到時戳插入器230。接著，時戳插入器230根據第一計數器222目前產生的第一時戳值d1(相當於該偵測到的傳輸封包抵達封包順序回復控制器200的時間)，將該第一時戳值d1插入該偵測到的傳輸封包以產生一暫時傳輸封包。接下來，透過記憶體介面單元2C，錄影裝置2A的時戳插入器230將該暫時傳輸封包儲存於該外接儲存裝置。於實際應用時，第一封包偵測器210是至少連續三次間隔188個位元組都偵測到0x47，才確定是傳輸封包的起頭，換言之，傳輸封包已被第一封包偵測器210鎖定了(locked)。
第3A圖及第3B圖係顯示暫時傳輸封包的二個結構示意圖。參考第3A圖及第3B圖，暫時傳輸封包(寬度：(X+188)個位元組)包含一時戳區及一原始傳輸封包區，其中，原始傳輸封包區的寬度為188個位元組，而時戳區的寬度為X個位元組，係大於或等於一第一時戳值d1的寬度。在本實施例中，時戳插入器230係將第一時戳值d1填入該時戳區中且X=4。本發明不限定時戳區的位置，可置於原始傳輸封包區之前(如第3A圖)或置於原始傳輸封包區之後(如第3B圖)或置於原始傳輸封包區之中。另外，本發明亦不限定時戳區的寬度(X個位元組)，設計者可視需要來調整。當然，時戳區的寬度越寬(X值越大)，儲存的檔案越大，封包順序回復控制器200處理的時間就越久。其中，前述外接儲存裝置可以採用任何一種非揮發性記憶體來實施，例如：快閃記憶體、電子式可清除程式化唯讀記憶體、或硬碟等。
當使用者要觀賞錄影節目時，可以按下該傳輸流接收端裝置上之播放按鍵，會自動啟動該封包順序回復控制器200初始化重播裝置2B以運作於一重播模式。重播模式啟動後，第二時脈產生器261開始產生一第二時脈c2。為了模擬即時播放的傳輸封包順序，第二時脈c2的頻率必須與第一時脈c1的頻率相同，故第二時脈產生器261亦是以90KHz的頻率產生第二時脈c2。第二計數器262接收第二時脈c2，從初始值(例如：0)開始計數以產生一第二時戳值d2，而第二時戳值d2的初始值也同樣地必須與第一時戳值d1的初始值相同。同一時間，第二封包偵測器250也透過記憶體介面單元2C開始逐一讀取存放於該外接儲存裝置的暫時傳輸封包，以偵測每一暫時傳輸封包的同步位元組0x47。
當偵測到同步位元組時，第二封包偵測器250將偵測到的暫時傳輸封包(寬度：(X+188)個位元組)往後送到比較單元270。接著，比較單元270比較暫時傳輸封包中時戳區內的第一時戳值d1及第二計數器262目前產生的第二時戳值d2，若第一時戳值d1大於第二時戳值d2時，比較單元270會先將該暫時傳輸封包擋住直到第一時戳值d1等於第二時戳值d2時，再將該暫時該傳輸封包往後送到時戳刪除器280。接著，時戳刪除器280刪除暫時傳輸封包中的時戳區，再將還原的傳輸封包(寬度：188個位元組)傳送至後級的視訊/音訊解碼器。於實際應用時，同樣地，第二封包偵測器250是至少連續三次間隔(188+X)個位元組都偵測到0x47，才確定暫時傳輸封包已被第二封包偵測器250鎖定了。
本發明的特色是根據時間戳的觀念，將傳輸流(例如MPEG於一實施例中)電視廣播站原本已經匹配好的傳輸封包順序，先藉由錄影裝置2A將封包抵達時間記錄下來以儲存於一儲存裝置。在重播模式下，再藉由重播裝置2B比對封包抵達時間，以重置原本的傳輸封包順序，讓後級的視訊/音訊解碼器以為傳輸封包是從MPEG電視廣播站即時發射出來。由於本發明重播裝置2B送往後級視訊/音訊解碼器的封包順序係模擬MPEG電視廣播站原始匹配好的傳輸封包順序，故解碼後的視訊資料及音訊資料容易同步，進而提高錄影節目的播放品質。
須注意的是，本發明封包順序回復控制器200可同時運作於錄影模式及重播模式、或二者之其一。當封包順序回復控制器200同時運作於錄影模式及重播模式時，即提供所謂的邊看邊錄功能。另外，本實施例中，第一和第二時脈產生器221、261分別產生之90KHz的第一和第二時脈c1、c2，係遵循ISO13818播放時戳(presentation time stamp)的時脈基準(clock base)。據此，在重播模式下，本發明重播裝置2B送往後級視訊/音訊解碼器的各傳輸封包的時間點更近似即時播出的封包抵達時間，且更容易和播放時戳的時脈基準同步。舉例而言，在重播模式下，32位元(X=4)的第一和第二時戳值d1、d2可以播放13.24小時的節目。
第4A圖係根據本發明具體實施例之封包順序回復方法運作於一錄影模式下之流程圖。以下根據第4A圖及第2圖詳細介紹本實施例的所有步驟。
假設當使用者無法即時收看節目A時，係透過設定預錄功能或按下該傳輸流接收端裝置上之特定按鍵，來自動啟動該封包順序回復控制器200初始化錄影裝置2A以運作於一錄影模式。
步驟S402：根據一第一時脈c1，產生一第一時戳值d1。本實施例中，第一時脈產生器221是以90KHZ的頻率產生一第一時脈c1。第一計數器222接收該第一時脈c1，從初始值(例如：0)開始計數以產生一第一時戳值d1。
步驟S404：接收一傳輸封包。
步驟S406：判斷是否偵測到傳輸封包的同步位元組0x47。若是，跳到步驟S408；否則，回到步驟S402、S404以處理下一個傳輸封包。在另一實施例中，第一封包偵測器210必須連續三次間隔188個位元組都偵測到0x47，才能跳到步驟S408；否則，回到步驟S402、S404以處理下一個傳輸封包。當第一封包偵測器210連續三次間隔188個位元組都偵測到0x47時，表示傳輸封包已被第一封包偵測器210鎖定了。
步驟S408：將第一時戳值d1插入該偵測到的傳輸封包以產生一暫時傳輸封包。具體而言，時戳插入器230係將第一時戳值d1填入該暫時傳輸封包的時戳區。本實施例中，暫時傳輸封包中時戳區的寬度為4個位元組，故一個暫時傳輸封包的總寬度等於(4+188)=192個位元組。
步驟S410：將該暫時傳輸封包儲存於一外接儲存裝置。透過一記憶體介面單元2C，錄影裝置2A的時戳插入器230將該暫時傳輸封包儲存於該外接儲存裝置。於另一實施例中，封包順序回復控制器200也可具有一內建儲存裝置，用以與錄影裝置2A和重播裝置2B進行資料存取。
步驟S412：判斷錄影是否結束。若是，則結束錄影；否則，回到步驟S402、S404以處理下一個傳輸封包。
第4B圖係根據本發明具體實施例之封包順序回復方法運作於一重播模式下之流程圖。以下根據第4B圖及第2圖詳細介紹本實施例的所有步驟。
假設當使用者要觀賞錄影節目A時，可以按下該傳輸流接收端裝置上之播放按鍵，會自動啟動該封包順序回復控制器200初始化重播裝置2B以運作於一重播模式。
步驟S422：根據一第二時脈c2，產生一第二時戳值d2。本實施例中，第二時脈產生器261是以90KHz的頻率產生一第二時脈c2。第二計數器262接收該第二時脈c2，從初始值(例如：0)開始計數以產生一第二時戳值d2。
步驟S424：讀取存放於外接儲存裝置之一暫時傳輸封包。第二封包偵測器250透過記憶體介面單元2C開始逐一讀取存放於該外接儲存裝置的暫時傳輸封包。
步驟S426：是否偵測到暫時傳輸封包的同步位元組0x47。若是，跳到步驟S428；否則，回到步驟S422、S424以處理下一個暫時傳輸封包。在另一實施例中，封包偵測器250必須連續三次間隔192個位元組都偵測到0x47，才能跳到步驟S428；否則，回到步驟S422、S424以處理下一個暫時傳輸封包。當第二封包偵測器250連續三次間隔192個位元組都偵測到0x47時，表示暫時傳輸封包已被第二封包偵測器250鎖定了。
步驟S428：比較暫時傳輸封包中第一時戳值d1及第二計數器261產生之第二時戳值d2的大小。當d1>d2時，重複本步驟，亦即該暫時傳輸封包會被擋住，直到d1等於或小於d2時，才跳到步驟S430。
步驟S430：刪除暫時傳輸封包中的第一時戳值d1。時戳刪除器280刪除暫時傳輸封包中的第一時戳值d1(或時戳區)，再將還原的傳輸封包(共188個位元組)傳送至後級的視訊/音訊解碼器。
步驟S432：判斷屬於該錄影節目A的檔案是否讀取完畢。若是，則結束重播；否則，回到步驟S422、S424以處理下一個暫時傳輸封包。
藉由上述各實施例的說明，本發明的一種封包順序回復控制器及一種封包順序回復方法，藉由紀錄每一傳輸封包抵達時間，來模擬即時播放的傳輸封包順序，進而提高錄影節目的播放品質。
以上雖以實施例說明本發明，但並不因此限定本發明之範圍，只要不脫離本發明之要旨，該行業者可進行各種變形或變更。
110．．．視訊編碼器
120、150．．．封包器
130．．．TS多工器
150．．．音訊編碼器
200．．．封包順序回復控制器
210．．．第一封包偵測器
250．．．第二封包偵測器
220．．．第一計數模組
221．．．第一時脈產生器
222．．．第一計數器
230．．．時戳插入器
260．．．第二計數模組
261．．．第二時脈產生器
262．．．第二計數器
270．．．比較單元
280．．．時戳刪除器
2A．．．錄影裝置
2B．．．重播裝置
2C．．．記憶體介面單元
第1圖係MPEG電視廣播站中TS多工器的資料流示意圖。
第2圖顯示本發明封包順序回復控制器之一實施例的架構方塊圖。
第3A圖及第3B圖係顯示暫時傳輸封包的二個結構示意圖。
第4A圖係根據本發明具體實施例之封包順序回復方法運作於一錄影模式下之流程圖。
第4B圖係根據本發明具體實施例之封包順序回復方法運作於一重播模式下之流程圖。
200．．．封包順序回復控制器
210．．．第一封包偵測器
250．．．第二封包偵測器
220．．．第一計數模組
221．．．第一時脈產生器
222．．．第一計數器
230．．．時戳插入器
260．．．第二計數模組
261．．．第二時脈產生器
262．．．第二計數器
270．．．比較單元
280．．．時戳刪除器
2A．．．錄影裝置
2B．．．重播裝置
2C．．．記憶體介面單元

Claims (12)

  1. 一種封包順序回復控制器，用於接收一包含複數個原始傳輸封包之傳輸流，可運作於一錄影模式及一重播模式之至少其一，該封包順序回復控制器包含：一錄影裝置，耦接至一記憶體介面單元，係運作於該錄影模式下，包含：一第一封包偵測器，用以偵測各原始傳輸封包之一同步位元組，以產生一第一偵測結果；一時戳插入器，用以根據該第一偵測結果決定是否將一第一時戳值插入各原始傳輸封包，以相對應地產生複數個暫時傳輸封包；一記憶體介面單元，耦接至該錄影裝置及一儲存裝置，用以將該些暫時傳輸封包儲存至該儲存裝置；以及一重播裝置，耦接至該記憶體介面單元，係運作於該重播模式下，包含：一第二封包偵測器，用以透過該記憶體介面單元從該儲存裝置讀取該些暫時傳輸封包並偵測各暫時傳輸封包之一同步位元組，以產生一第二偵測結果；一比較單元，用以比較一第二時戳值以及各暫時傳輸封包內含之該第一時戳值，以回應於該第二偵測結果，以產生一比較結果；以及一時戳刪除器，用以刪除該些暫時傳輸封包內含之該些第一時戳值，以回應於該比較結果，進而還原該些原始傳輸封包。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之控制器，其中該錄影裝置更包含一第一計數模組，用以根據一第一時脈產生該第一時戳值，以及該重播裝置更包含一第二計數模組，用以根據一第二時脈產生該第二時戳值，其中，該第一時脈的頻率實質上等於該第二時脈的頻率。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之控制器，其中該第一計數模組包含：一第一時脈產生器，用以產生該第一時脈；以及一第一計數器，用以根據該第一時脈產生該第一時戳值。
  4. 如申請專利範圍第2項所記載之控制器，其中該第二計數模組包含：一第二時脈產生器，用以產生該第二時脈；以及一第二計數器，用以根據該第二時脈產生該第二時戳值。
  5. 如申請專利範圍第1項所記載之控制器，其中各暫時傳輸封包包含一時戳區及一原始傳輸封包區，其中，該第一時戳值係儲存於該時戳區。
  6. 如申請專利範圍第1項所記載之控制器，其中當該第一封包偵測器之該第一偵測結果為偵測到至少連續三個原始傳輸封包之該些同步位元組，該時戳插入器將該第一時戳值插入各原始傳輸封包，以相對應地產生該些暫時傳輸封包。
  7. 如申請專利範圍第1項所記載之控制器，其中當該比較單元之該比較結果為該第一時戳值小於或等於該第二時戳值時，該時戳刪除器刪除各暫時傳輸封包內含之該第一時戳值，進而還原該些原始傳輸封包。
  8. 一種封包順序回復方法，用以接收一包含複數個原始傳輸封包之傳輸流，該方法包含：於一錄影模式下，偵測各原始傳輸封包之一同步位元組，以產生一第一偵測結果；根據該第一偵測結果決定是否將一第一時戳值插入各原始傳輸封包，以相對應地產生複數個暫時傳輸封包；以及儲存該些暫時傳輸封包至一儲存裝置；以及於一重播模式下，從該儲存裝置讀取該些暫時傳輸封包；偵測各暫時傳輸封包之一同步位元組以產生一第二偵測結果；比較一第二時戳值以及各暫時傳輸封包內含之該第一時戳值，以回應於該第二偵測結果，以產生一比較結果；以及刪除該些暫時傳輸封包內含之該些第一時戳值，以回應於該比較結果，進而還原該些原始傳輸封包。
  9. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，更包含：於該錄影模式下，於根據該第一偵測結果決定是否將該第一時戳值插入各原始傳輸封包之步驟前，根據一第一時脈產生該第一時戳值；以及於該重播模式下，於比較該第二時戳值以及各暫時傳輸封包內含之該第一時戳值之步驟前，根據一第二時脈產生該第二時戳值；其中，該第一時脈的頻率實質上等於該第二時脈的頻率。
  10. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，其中各暫時傳輸封包包含一時戳區及一原始傳輸封包區，其中，該第一時戳值係儲存於該時戳區。
  11. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，其中於該錄影模式下，根據該第一偵測結果決定是否將該第一時戳值插入各原始傳輸封包的步驟，係當該第一偵測結果為偵測到至少連續三個原始傳輸封包之該些同步位元組，將該第一時戳值插入各原始傳輸封包。
  12. 如申請專利範圍第8項所記載之方法，其中於該播放模式下，根據該第二偵測結果決定是否比較該第二時戳值以及相對應該些暫時傳輸封包內含之該些第一時戳值以產生該比較結果的步驟，係當該比較結果為該第一時戳值小於或等於該第二時戳值時，刪除各暫時傳輸封包內含之該第一時戳值。
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