TWI762980B - 數位串流錯誤檢查方法與電路系統 - Google Patents

Abstract

一種數位串流錯誤檢查方法與電路系統，電路系統如一以晶片上系統實現的數位電視晶片，經由一數位電視調諧器接收傳輸串流後，經傳輸串流處理單元轉換為二進位的傳輸串流封包，並於各傳輸串流封包加入一除錯資訊，之後，由一解多工單元根據封包中的除錯資訊檢查處理傳輸串流的流程是否有錯誤，除錯資訊例如在傳輸串流封包中加入的時間戳記、開始碼或樣本資料，通過除錯資訊判斷無誤後，才將傳輸串流封包解多工後形成一影音串流，經解碼器解碼後成為顯示於一電視顯示器的內容。

Description

數位串流錯誤檢查方法與電路系統

說明書提出一種檢查數位串流中錯誤的方法，特別是一種在數位串流中新增一些資訊以進行錯誤檢查的方法與電路系統。

在數位電視系統（digital TV）中，所要傳送的影音內容經數位化後形成資料位元，傳送封包須符合指定的傳輸協定的格式，如一種MPEG-2的傳輸串流（Transport Stream，TS）標準，要以此標準傳送數位資料時，數位資料可被切割為複數個固定長度的傳輸串流封包（TS packets），每一個封包通過封包識別符（PID）連結相關的資料串流（data stream），形成數位電視信號中的影音串流。

在形成所述數位電視影音串流時，需要執行錯誤檢查以及除錯（debugging），但仍常常缺乏除錯資訊，使得除錯時不容易釐清問題所在，也需要花費很多時間實驗來找出真正問題。

揭露書提出一種數位串流錯誤檢查方法，以及運行此方法的一電路系統，方法的主要目的之一是在所接收的數位串流中加入除錯資訊，成為檢查數位串流有否錯誤時的依據。

根據實施例，所述電路系統如一處理數位電視數據的數位電視晶片，其中設有一傳輸串流處理單元，可自一調諧器接收傳輸串流，並轉換為二進位的傳輸串流封包，再於各傳輸串流封包加入除錯資訊；設有一記憶體，用以暫存經加入除錯資訊的傳輸串流封包；設有一解多工單元，可根據除錯資訊檢查處理傳輸串流的流程是否有錯誤，經判斷無誤後，才將多個傳輸串流封包解多工後形成影音串流；電路系統設有一解碼器，接收影音串流後，解碼影音串流成為顯示於顯示器的信息。

優選地，所述除錯資訊可為一時間戳記（timestamp），在解多工單元中，可據以計算轉換傳輸串流為傳輸串流封包的步驟到之後產生影音串流的一時間差，根據此時間差判斷是否處理過程有錯誤。

優選地，所述除錯資訊可為一開始碼（start code），使得執行於解多工單元的程序可以根據開始碼取得傳輸串流中特定幀資訊，並據此判斷是否處理過程有錯誤。

優選地，除錯資訊可為一樣本資料（pattern），執行於解多工單元的程序可根據每筆傳輸串流封包中的樣本資料判斷是否殘留切換頻道前的信息，據此判斷是否處理過程有錯誤。

根據運行於所述電路系統的數位串流錯誤檢查方法的實施例，方法包括經調諧器接收一傳輸串流，如數位電視傳輸串流，經處理單元轉換傳輸串流為傳輸串流封包，並在各傳輸串流封包中加入除錯資訊，之後，到了解多工單元產生影音的數位串流之前，可根據除錯資訊檢查處理傳輸串流的流程是否有錯誤。

進一步地，根據MPEG2標準，所述數位電視的傳輸串流封包原本為具有188位元組的封包，由一傳輸串流標頭（TS header）以及一傳輸串流數據（TS data）所組成，於所述傳輸串流處理單元中，於傳輸串流標頭前新增一除錯資訊欄位，用以記載除錯資訊。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

揭露書揭示一種數位串流錯誤檢查方法與電路系統，所述方法適用於數位串流的解碼過程中進行錯誤檢查，實施例之一是應用在處理數位電視（Digital TV）傳輸串流（Transport Stream，TS）的電視晶片中，在電視晶片中執行錯誤檢查（debugging），可以提供更多有關傳輸串流數據的除錯資訊（debug information），進而快速有效地釐清處理相關數據的問題，可有效減少開發與除錯的時間。

所述數位串流的格式例如MPEG2，其中特色之一是所傳輸的數位串流的每個片段都可以獨立解碼，因此實際的體驗是，當電視內容已經開始播出，使用者可以隨時開啟電視就可以直接觀看數位電視內容，而不需要從頭開始觀賞；同理，對於線上影音服務來說，使用者可以從串流影音中間的任意某段開始觀賞。

根據執行數位串流錯誤檢查的電路系統實施例，如符合所述MPEG2標準的數位電視系統中處理數位電視傳輸串流（TS）的數位電視晶片，可參考圖1所述的電路系統實施例示意圖，並配合圖2所示的數位串流錯誤檢查方法實施例流程圖描述其中流程。

所述電路系統10優選地為以一晶片上系統（SoC）實現的數位電視晶片，可為數位電視機或是機上盒（STP）中的電路模組，電路系統10用於處理經過調諧器12所接收的數位電視數據，進行解調（de-modulation）、解壓縮以及將信號轉換為影音串流的工作，之後經錯誤檢查後輸出影音串流至解碼器14解碼成為提供給顯示器16（如電視機）顯示的影像數據。所述調諧器12、電路系統10以及解碼器14可以依照設計為一個整合在數位電視機或是機上盒中的電路，或是可個別實現各自的電路設備。

在數位電視系統中，在數位電視信號發射端，數位電視信號的傳輸方式是以傳輸串流（TS）的形式來傳送至其發射器，然後透過射頻信號發射信號至接收端以提供用戶觀看電視內容。根據所示的實施例，在接收端設有調諧器（tuner）12，調諧器12可為一個單晶片，自天線接收到多個頻道的數位電視信號（射頻信號）後，執行放大與降頻，過程中可以根據使用者選擇的頻道（如切換電視台）濾除掉不要的頻道信號。數位電視信號經調諧器12處理後形成數位電視的傳輸串流（TS）。

接著，由電路系統10中的傳輸串流處理單元101自調諧器12接收此傳輸串流後（步驟S201），執行封包化（packetize）而轉換為二進位的傳輸串流封包（Transport Stream Packets）（步驟S203），根據所述MPEG2標準，也就是形成封包化的傳輸串流（MPEG2 transport stream packet），封包中涵蓋視頻與音頻信息。

根據實施例，在進行封包化形成傳輸串流封包的過程中，可在其中加入一除錯資訊（debug information）（步驟S205），經加入除錯資訊的傳輸串流封包先暫存於記憶體103中（步驟S207），再由電路系統10中的解多工單元105自記憶體103中取出傳輸串流封包，並執行解多工而分離其中信息。

在所述解多工單元105中，自記憶體103取得信息封包（包括除錯資訊），經解析傳輸串流封包後，可根據封包中的除錯資訊，檢查處理傳輸串流的流程是否有錯誤（步驟S209），經判斷無誤後，將多個傳輸串流封包解多工後形成影音串流，可分離形成聲音信號（audio）與影音信號（video）（步驟S211）。這些影音串流為一種基本串流（Elementary Stream，ES），所述基本串流為經過壓縮技術（如MPEG2）壓縮後所產生的信號，基本串流信號是連續性的信息封包。在圖2步驟S209與S211中，當解多工單元105處理封包時，會取出其中除錯資訊，進行錯誤檢查，完成後再輸出至解碼器14（步驟S213）。

根據實施例，電路系統10在傳輸串流處理單元101中，在所得出的傳輸串流封包中加入除錯資訊，除錯資訊可在原本定義好的傳輸串流封包的特定位置，如標頭（header）之前，加入一除錯資訊欄外，寫入除錯資訊，並暫存於特定暫存器中，用於在解多工時利用其中軟體或韌體程式檢查在處理整個傳輸串流過程中是否有錯誤。

根據實施例，在電路系統10的傳輸串流處理單元101中，在各封包中加入了除錯資訊，之後在解多工單元105處理時，可根據除錯資訊，檢查處理傳輸串流的流程是否有錯誤。一旦檢查出錯誤時，除了除錯外，還可能需要拋棄已接收的數據，避免最終解碼與顯示錯誤；當確認無誤時，即輸出至解碼器14，解碼產生提供給顯示器16顯示的數位內容（步驟S215）。

列舉幾個在檢查數位串流中錯誤時會發生的問題，以及揭露書所提出的解決方案實施例。

[實施例一]

電路系統中的後端（如解多工單元105）在檢查錯誤時，可能會發現前端（如傳輸串流處理單元101）送到後端的信息速度太慢，而造成後端時間不夠處理相關的事情，欲解決無法判斷到底在處理過程中花費了多少時間的問題，即在前端處理傳輸串流封包時（TS packet），在封包前面新增相對的時間戳記（timestamp）。

以上所述在傳輸串流封包中加入的除錯資訊，根據實施例之一，除錯資訊可為一時間戳記（timestamp），也就是在電路系統處理傳輸串流封包的當下的系統時間，可參考圖3所示在傳輸串流封包中加入除錯資訊的實施例示意圖。

圖3顯示一序列經封包化的傳輸串流封包，分別以傳輸串流封包TSP1、TSP2、TSP3至TSPN表示，各傳輸串流封包（TSP1、TSP2、TSP3至TSPN）主要由一傳輸串流標頭（TS header）31以及一傳輸串流數據（TS data）33所組成。

根據可應用的範例中，如以MPEG2標準實現的數位電視系統，其中傳遞的傳輸串流的資料長度為188位元組（Byte），封包主要組成的第一部份即為傳輸串流標頭31，佔了其中4位元組的長度，其主要所提供的資訊有發射端與接收端同步的同步碼（Sync）、封包識別符（PID）、連續資訊以及錯誤指示等；而第二部份如上述傳輸串流數據33，為信息的主要內容，長度為184位元組，其中也有提供發射端與接收端同步用的參數，如一節目時鐘參考資訊（Program Clock Reference，PCR），這個節目時鐘參考資訊可用於恢復出與發射端一致的系統時間。

進一步地，在所提出的數位串流錯誤檢查方法中，可在傳輸串流封包中的特定位置新增一除錯資訊欄位，其中填入除錯資訊。如圖所示的範例，在原本的188位元組的封包中，在傳輸串流標頭31前新增此除錯資訊欄位30，用以記載除錯資訊。因此，使得電路系統可以參考在解多工時，如解多工單元以輪詢（polling）記憶體以取得傳輸串流封包，還包括之前暫存的節目時鐘參考資訊，之後與當下解多工時封包中的演示時間戳記（Presentation Time Stamp，PTS），可以與節目時鐘參考資訊比對而得出時間差。

利用所述除錯資訊進行錯誤檢查的流程實施例可參考圖4所示的流程圖。

在電路系統中，當接收到傳輸串流後（步驟S401），進行封包化，轉換為傳輸串流封包（步驟S403），這時，即在封包的特定位置新增時間戳記（步驟S405），可以是當下的系統時間，或是特定與時間相關的資訊，例如與前一個封包的時間差（difference），接著將此時間戳記或與時間相關的除錯資訊暫存在暫存區（register）中（步驟S407）。

如上述兩個時間資訊，即節目時鐘參考資訊與演示時間戳記，兩者的資訊顯示解多工與前端處理傳輸串流的電路之間可能會有時間落差，當時間差接近（一般PCR略小於PTS），表示整個處理過程正確，沒有延遲。

如此，在步驟S409中，電路系統將利用此時間戳記作為除錯資訊，進行錯誤檢查，例如可以計算轉換傳輸串流為傳輸串流封包的步驟到之後產生影音串流時的一時間差，並據此判斷電路系統再處理傳輸串流的過程時是否有錯誤（步驟S411）。若判斷時間差有異常的情況（是），例如前後端處理時間過長，進行除錯程序（步驟S413），包括找出整個電路系統中有任何環節出錯（除錯程序並不在此贅述），並且可能拋棄目前數據；若根據時間差判斷無異狀，表示整個流程可以正確處理傳輸串流數據，即輸出經解多工的影音串流至解碼器（步驟S415）。

[實施例二]

以處理數位電視數據為例，當使用者觀看數位電視時，選擇轉換頻道時（也就是切台的時候），有時候會因為傳輸串流是連續進來的，電路系統可能無法區分這個數據是前一台的或後一台的，因此產生了錯誤。因此，根據實施例，可以在傳輸串流封包中加入固定的樣本資料（pattern），作為錯誤檢查的依據。可參考圖5所示利用樣本資料進行錯誤檢查的實施例流程圖，並可同時參考圖3顯示在傳輸串流封包中加入除錯資訊的實施例示意圖。

此實施例顯示除錯資訊可為一種固定形式的樣本資料，例如在各傳輸串流封包（由傳輸串流標頭31與傳輸串流數據33組成）之中特定位置，如圖3顯示的除錯資訊欄位30中填入「000001」等的固定數值，作為判斷各段傳輸串流數據的依據。

根據流程實施例，電路系統將在傳輸串流封包中新增除錯資訊，如此例的樣本資料（步驟S501），再將此除錯資訊暫存於暫存區內，如特定記憶體中（步驟S503）。其中，經過封包化的數位電視傳輸串流，可以通過樣本資訊判斷是否為相同頻道中的節目，當使用者切換頻道（切台）時，利用此樣本資訊可以判斷是否有不同頻道的信息混雜在數據中，亦即此樣本資料可作為錯誤檢差的依據之一。如此，如步驟S505，電路系統中的程序，如解多工單元中的程序，自暫存區取得各封包中的樣本資料，執行錯誤檢查，使得電路系統可根據每筆傳輸串流封包中的樣本資料判斷是否殘留切換頻道前的信息，據此判斷是否處理過程有錯誤（步驟S507）。

若判斷有殘留其他頻道的信息時，表示有異常的情況（是），即進行除錯程序（步驟S509），找出整個電路系統中有任何環節出錯；若根據此樣本資料判斷沒有頻道切換的問題，表示整個流程可以正確處理傳輸串流數據，即輸出經解多工的影音串流至解碼器（步驟S511）。

[實施例三]

根據在傳輸串流封包中加入除錯資訊的另一實施例，除錯資訊可為一開始碼（start code），可參考圖6所示在傳輸串流封包中加入除錯資訊的實施例示意圖，圖中顯示將傳輸串流轉換為一序列的傳輸串流封包TSP1、TSP2、TSP3、TSPN，同樣地顯示由傳輸串流標頭61與傳輸串流數據63組成各筆傳輸串流封包。其中，在傳輸串流數據63中具有一用於識別傳輸串流資訊開始碼601，此例即將此開始碼作為除錯資訊，並填入在封包的特定位置，如圖顯示將開始碼601填入在傳輸串流標頭61之前新增的除錯資訊欄位60中。

根據數位電視系統中MPEG2標準，電路系統處理連續接收的傳輸串流數據，並經處理後，電路系統中的解多工單元也會接收到連續的封包，之後會形成影音串流，過程中，利用封包中的開始碼得知當下的影音串流以及下一筆影音串流（也具有另一開始碼），而各開始碼後面會接一些資訊，例如提供解碼器的壓縮資訊，包括代表整幀信息的i-frame，以及有局部改變的p-frame與b-frame，所述開始碼即讓電路系統解碼時所需的幀信息。因此，在解多工單元中進行錯誤檢查時，開始碼提供了判斷整個處理程序是否有錯的除錯資訊。

如此，當在每個傳輸串流封包中加入開始碼601，作為除錯資訊，當電路系統處理傳輸串流封包時，可以不必掃描整個串流，而是根據這個除錯資訊欄位60的開始碼601得出傳輸串流中的特定資訊。

以開始碼作為除錯資訊的錯誤檢查流程可參考圖7。

電路系統接收傳輸串流並轉換為傳輸串流封包時，在各封包中加入開始碼，做為除錯資訊（步驟S701），並將除錯資訊儲存在暫存區（步驟S703）。之後，在進行解多工時，其中程序自暫存區中取得各封包中除錯資訊欄位中的開始碼（步驟S705），這時，得出開始碼位置後所記載的特定幀資訊，如上述i-frame、p-frame與b-frame等資訊，執行錯誤檢查（步驟S707）。利用開始碼作為除錯資訊，可以省去解析所有傳輸串流封包的時間與處理器負擔。

在步驟S709中，電路系統根據開始碼所得的幀資訊，判斷是否處理傳輸串流時有發生錯誤，當發生有錯（是），表示開始碼後的幀資訊有錯誤，即進行後續除錯程序（步驟S711），也就無法順利輸出影音串流；反之，若判斷正常，即表示後續解碼可正確解出各影像幀，如步驟S713，即可順利輸出影音串流給解碼器。

綜上所述，根據揭露書所描述數位串流錯誤檢查方法與電路系統的實施例，當電路系統接收外部傳送的數位串流，如數位電視數據，電路系統可通過在數位串流中新增的資訊以方便地執行錯誤檢查，例如，用以檢查數位串流中是否有錯誤信息，包括數位串流不同步、幀資訊錯誤、殘留電視切台前的信息等。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

10:電路系統 12:調諧器 14:解碼器 16:顯示器 101:傳輸串流處理單元 103:記憶體 105:解多工單元 TSP1、TSP2、TSP3、TSPN:傳輸串流封包 31:傳輸串流標頭 33:傳輸串流數據 30:除錯資訊欄位 61:傳輸串流標頭 63:傳輸串流數據 60:除錯資訊欄位 601:開始碼 步驟S201～S215:數位串流的錯誤檢查流程 步驟S401～S415:根據時間戳記的錯誤檢查流程 步驟S501～S511:根據樣本資料的錯誤檢查流程 步驟S701～S713:根據樣本資料的錯誤檢查流程

圖1顯示運行數位串流錯誤檢查方法的電路系統實施例圖；

圖2顯示數位串流錯誤檢查方法實施例流程圖；

圖3顯示在傳輸串流封包中加入除錯資訊的實施例示意圖之一；

圖4顯示利用時間戳記進行錯誤檢查的實施例流程圖；

圖5顯示利用樣本資料進行錯誤檢查的實施例流程圖；

圖6顯示在傳輸串流封包中加入除錯資訊的實施例示意圖之二；以及

圖7顯示利用開始碼進行錯誤檢查的實施例流程圖。

S201:接收傳輸串流

S203:轉換為傳輸串流封包

S205:加入除錯資訊

S207:儲存

S209:檢查錯誤

S211:解多工

S213:輸出影音串流

S215:產生顯示的數位內容

Claims (4)

1. 一種數位串流錯誤檢查方法，運行於一電路系統中，包括：接收一傳輸串流；轉換該傳輸串流為傳輸串流封包；於各傳輸串流封包中加入一除錯資訊，其中該除錯資訊為一樣本資料；以及根據每筆傳輸串流封包中的樣本資料判斷是否殘留切換頻道前的信息，據此檢查處理該傳輸串流的流程是否有錯誤。
2. 如請求項1所述的數位串流錯誤檢查方法，其中該電路系統為一數位電視晶片，該傳輸串流為一數位電視的傳輸串流，由一傳輸串流處理單元轉換該傳輸串流為二進位的傳輸串流封包，由一解多工單元根據該除錯資訊檢查該傳輸串流的流程是否有錯誤，以決定是否輸出影音串流。
3. 一種電路系統，包括：一傳輸串流處理單元，自一調諧器接收一傳輸串流，並轉換為二進位的傳輸串流封包，並於各傳輸串流封包加入一除錯資訊，其中該除錯資訊為一樣本資料；一記憶體，用以暫存經加入該除錯資訊的該傳輸串流封包；以及一解多工單元，根據該除錯資訊，根據每筆傳輸串流封包中的樣本資料判斷是否殘留切換頻道前的信息，據此檢查處理該傳輸串流的流程是否有錯誤，經判斷無誤後，將多個該傳輸串流封包解多工後形成一影音串流，其中該影音串流經一解碼器解碼後成為顯示於一顯示器的信息。
4. 如請求項3所述的電路系統，其中該傳輸串流封包原本為具有188位元組的封包，由一傳輸串流標頭以及一傳輸串流數 據所組成，於該傳輸串流處理單元中，於該傳輸串流標頭前新增一除錯資訊欄位，用以記載該除錯資訊。

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