CN108737886B - 数字节目的快速切换***、方法及数字机顶盒 - Google Patents

数字节目的快速切换***、方法及数字机顶盒 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种数字节目的快速切换***、方法及数字机顶盒，该数字节目的快速切换***适用于数字机顶盒，包括：预处理模块，将数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元；缓存管理模块，将与一节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址发送至解复用器；缓存管理模块将解复用器输出的音视频流数据推送至音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便音视频解码器在完成自身复位后进行解码。本发明针对换台流程中关键路径进行优化，对多路节目数据进行提前缓存，解析，在换台瞬间回溯到GOP头，将节目数据高速注入到音视频解码器中，实现了瞬时解码。

Description

数字节目的快速切换***、方法及数字机顶盒
技术领域
本发明属于数字电视技术领域，涉及一种数字电视机顶盒，特别是涉及一种数字节目的快速切换***、方法及数字机顶盒。
背景技术
经过多年的数字电视的发展，数字电视机顶盒已经普遍应用于人们的日常生活中。其中，最常用的换台功能也是数字电视机顶盒的一种性能体现，一般的数字电视换台多在1秒以上。现有的换台优化方法是，当用户使用遥控器按下换台键，待后台完成换台准备工作后，界面才显示节目切换，给人以一种快速换台的假象。遥控器延迟响应的方法虽然从画面上使用户感觉换台速度有提升，但后台仍需要等待另外一个节目数据到达，解码器才能工作，实际的换台时间并没有减少。
参见图1所示，传统机顶盒的换台过程是串行处理，包括如下步骤：
S101，用户发出换台指令；
S102，机顶盒内的音视频解码器接收到所述换台指令后开始复位；
S103，机顶盒内的解复用器接收到所述换台指令后切换节目通道，等待前端节目的到来；收到切换后的节目后进行解复用；
S104，音视频解码器复位完成后，解复用器将解复用后的TS流(TransportStream，传送流)注入到音视频解码器的缓存区；
S105，音视频解码器等待TS流中GOP(group of pictrue，画面组)头的到来，当GOP头数据到达后，音视频解码器开始解码；
S106，音视频解码器解码成功后发送显示器显示。
从技术角度分析，换台慢是因为切换节目时，音视频解码器必须等到GOP头数据的到来才能开始复位重新解码的工作，而GOP数据包在整个流中是周期性出现的而且出现时间不固定，这段时间在整个换台过程中占比较长。
此外，对于加扰节目，换台时还需要额外的解扰过程，还涉及到PMT(Program MapTable，节目映射表)、ECM(Entitlement Control Message，授权控制信息)等一系列的数据抓取和解析流程，使得换台速度进一步变慢。参见图2所示，对于加扰节目，在解码之前需要先进行解扰，即步骤S205所实现的过程，而解扰的秘钥来自于CA***对数据流的解析，即步骤S204所实现的过程。与图1所示的传统换台过程相比，图2所示的加扰节目的换台过程由于增加了步骤S204和步骤S205，导致换台速度更为缓慢，一般方案对此没有任何的优化。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种数字节目的快速切换***、方法及数字机顶盒，用于解决现有数字电视节目的换台过程耗时长，速度慢的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种数字节目的快速切换***，适用于数字机顶盒，所述数字机顶盒包括解复用器和音视频解码器，所述数字节目的快速切换***包括：预处理模块，将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元；缓存管理模块，将与一节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址发送至所述解复用器，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取所述节目缓存单元中的节目数据进行解复用；所述缓存管理模块将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。
于本发明的一实施例中，所述数字机顶盒还包括控制器；所述控制器实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器；所述控制器将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***；所述数字节目的快速切换***还包括：解扰器，接收所述CA***反馈的控制字，利用所述控制字对与所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰；所述缓存管理模块将解扰后的节目数据推送至所述解复用器进行解复用。
于本发明的一实施例中，所述数字节目的快速切换***还包括：切换指令预判模块，根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序；所述预处理模块根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域；所述控制器根据所述节目切换的优先级顺序获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
于本发明的一实施例中，所述数字节目的快速切换***还包括：用户习惯行为学习模块，与所述控制器和所述切换指令预判模块分别通信相连，根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新所述用户习惯行为。
本发明还提供一种数字节目的快速切换方法，适用于数字机顶盒，所述数字机顶盒包括控制器、解复用器和音视频解码器，所述数字节目的快速切换方法包括：利用一预处理模块将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元；利用所述控制器接收一节目切换指令，对所述音视频解码器进行复位；利用一缓存管理模块找到与所述节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址；所述解复用器基于直接存储器存取方式读取与所述节目切换指令对应的节目缓存单元中的节目数据进行解复用；利用所述缓存管理模块将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。
于本发明的一实施例中，所述数字节目的快速切换方法还包括：利用所述控制器实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器；所述控制器将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***；利用一解扰器接收所述CA***反馈的控制字，并根据所述控制字对所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取解扰后的节目数据。
于本发明的一实施例中，所述数字节目的快速切换方法还包括：根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对即将到来的所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序；所述预处理模块根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域；所述控制器根据所述节目切换的优先级顺序实时获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
于本发明的一实施例中，所述数字节目的快速切换方法还包括：利用一用户习惯行为学习模块根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新所述用户习惯行为。
本发明还提供一种数字机顶盒，所述数字机顶盒包括：控制器；内存，与所述控制器通信相连，设有缓存区域；解复用器，与所述控制器通信相连；音视频解码器，与所述控制器通信相连；处理器，与所述控制器通信相连，包括预处理模块和缓存管理模块；所述预处理模块将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至所述缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元；所述缓存管理模块将与一节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址发送至所述解复用器，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取所述节目缓存单元中的节目数据进行解复用；所述缓存管理模块将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。
于本发明的一实施例中，所述数字机顶盒还包括：所述控制器实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器；所述控制器将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***；所述处理器还包括一解扰器；所述解扰器接收所述CA***反馈的控制字，利用所述控制字对与所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰；所述缓存管理模块将解扰后的节目数据推送至所述解复用器进行解复用。
于本发明的一实施例中，所述处理器还包括：用户习惯行为学习模块，根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新用户习惯行为；切换指令预判模块，与所述用户习惯行为学习模块通信相连，根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序；所述预处理模块根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域；或/和所述控制器根据所述节目切换的优先级顺序实时获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
如上所述，本发明所述的数字节目的快速切换***、方法及数字机顶盒，具有以下有益效果：
本发明针对换台流程中关键路径进行优化，对多路节目数据进行提前缓存，解析，在换台瞬间回溯到GOP头，将节目数据高速注入到音视频解码器中，使音视频解码器在第一时间得到足够的有效数据，从而实现瞬时解码，极大地提高了切换节目的解码显示效率。
附图说明
图1显示为传统机顶盒的一种换台流程示意图。
图2显示为传统机顶盒的另一种换台流程示意图。
图3显示为根据本发明实施例所述的数字节目的快速切换***的一种实现结构示意图。
图4显示为根据本发明实施例所述的数字节目的快速切换***的另一种实现结构示意图。
图5显示为根据本发明实施例所述的数字节目的快速切换***的第三种实现结构示意图。
图6显示为根据本发明实施例所述的数字节目的快速切换方法的一种实现流程示意图。
图7显示为根据本发明实施例所述的数字机顶盒的一种实现结构示意图。
图8显示为根据本发明实施例所述的数字机顶盒的另一种实现结构示意图。
图9显示为根据本发明实施例所述的数字机顶盒的第三种实现结构示意图。
元件标号说明
100 数字节目的快速切换***
110 预处理模块
120 缓存管理模块
130 解扰器
140 切换指令预判模块
150 用户习惯行为学习模块
200 数字机顶盒
210 控制器
220 解复用器
230 音视频解码器
700 数字机顶盒
710 控制器
720 内存
730 解复用器
740 音视频解码器
750 处理器
751 预处理模块
752 缓存管理模块
753 解扰器
754 用户习惯行为学习模块
755 切换指令预判模块
760 存储器
S101～S106 步骤
S201～S207 步骤
S601～S609 步骤。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图3，本发明实施例提供一种数字节目的快速切换***100，适用于数字机顶盒200，所述数字机顶盒200包括控制器210、解复用器220和音视频解码器230。其中，所述数字节目的快速切换***100包括：预处理模块110，缓存管理模块120。其中，所述控制器210控制所述解复用器220、所述音视频解码器230、所述预处理模块110和所述缓存管理模块120协同工作。
所述预处理模块110将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元。其中，每个数字机顶盒都设有自己的节目列表，节目列表中的节目数据可以是按照预定的先后顺序缓存至缓存区域的，例如：最先缓存用户下一次换台最可能看的节目数据，然后再缓存节目列表中的其他节目数据。所述预处理模块110将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元时，会标记每项节目数据的GOP(groupof pictrue，画面组)头地址，即标记每个节目缓存单元的GOP头地址，如此就能在换台时非常快速的定位到每项节目数据的GOP头地址，而无需像传统换台方法那样等待GOP头数据的到来，节省了等待GOP头数据到来的时间。
所述缓存管理模块120将与一节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址发送至所述解复用器220，以便所述解复用器基于直接存储器存取(Direct MemoryAccess，DMA)方式读取所述节目缓存单元中的节目数据进行解复用。直接存储器存取(DMA)是一种快速传送数据的机制，DMA技术的重要性在于，利用它进行数据存取时不需要CPU进行干预，可提高***执行应用程序的效率，即数据直接在源地址和目的地址之间传送，不需要是中间媒介。其中，当一节目切换指令到来时，其对应的节目缓存单元可以为多个，例如：节目切换指令指示切换为节目3，则其对应的节目缓存单元可以包括节目2的节目缓存单元，节目3的节目缓存单元和节目4的节目缓存单元。当下一次的节目切换指令到来时，很可能指示要看的节目为节目2或节目4，如此就能直接进行节目读取，无需任何等待，这样的换台无疑是速度最快的。
所述缓存管理模块120将所述解复用器220输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器230的ES(Embedded Storage，内嵌式存储***)缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。所述解复用器220将节目数据解复用后输出音视频流数据，所述缓存管理模块120将音视频流数据高速注入所述音视频解码器230的ES缓存区，当所述音视频解码器230在收到节目切换指令完成复位后，所述音视频解码器230的ES缓存区中已经有充足的音视频流数据等待解码，如此所述音视频解码器230就可以全速解码，只需要很短的时间就可以开始正常显示节目切换指令所指代的节目数据。
在CA(Certificate Authority，电子商务认证授权机构)***中，有两项最为关键的技术：一是加扰(Scrambling)和解扰(Descrambling)的方法。加解扰技术被用来在发送端CA***的控制下改变或控制被传送的服务(节目)的某些特征，使未被授权的用户无法获取该服务；二是控制解扰，在发送端提供一个加密信息，使被授权的用户端解扰器能以此来对数据解密。该信息受CA***控制，并以加密形式配置在传输流信息中以防止非授权用户直接利用该信息进行解扰。加扰的通常做法是在发送端使用加扰序列对视频、音频或者数据码流进行干扰，将数据打乱。加扰序列由伪随机序列发生器产生，在初始条件已知的情况下，可以推测出伪随机序列发生器产生的加扰序列。伪随机序列发生器的初始条件受控于控制字(Control Word，CW)。在接收端也有一个同样的伪随机序列发生器，如果将控制字CW发送给这个伪随机序列发生器，那么就可以获得解扰序列，然后再用解扰序列恢复原始信号。所以，节目有条件接收的核心是控制字CW的传输。为了实现保密，必须将控制字进行加密处理后传输。接收端在得到授权后，才能应用解密程序重新生成这个控制字。对于加扰节目，在解码之前需要先进行解扰，而解扰的秘钥来自于CA卡对数据流的解析，这样就导致换台速度更为缓慢。针对这一问题，本发明进一步提出了以下解决方案。
进一步，参见图4所示，所述数字节目的快速切换***100还包括：解扰器130。所述控制器210实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器。所述解扰信息表由所述节目列表中的所有节目的授权控制信息(ECM)构成。所述控制器210将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***。所述解扰器130接收所述CA***反馈的控制字，利用所述控制字对与所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰。所述缓存管理模块120将解扰后的节目数据推送至所述解复用器进行解复用。本发明在节目开始播放时，利用后台实时抓取所有节目的解扰信息表，并存储下来。在换台时，将对应节目的最新的授权控制信息(ECM)设置给CA***，从而实现快速解扰，消除了所有额外的时间开销，大幅提高了加扰节目的换台速度。
进一步，参见图5所示，所述数字节目的快速切换***100还包括：切换指令预判模块140，用户习惯行为学习模块150。
所述用户习惯行为学习模块150与所述控制器210通信相连，根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新所述用户习惯行为。用户的收看习惯也是相对明确的，例如，在某一段时间内(如最近一个月)，用户收看次数多的节目，也提高优先级顺序，并不断根据用户最新习惯更新该数据，称为“学习项”。
所述切换指令预判模块140根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对即将到来的所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序。所有数字机顶盒都设有节目列表(菜单)，用户连续换台也是根据菜单中节目的顺序进行操作。假设目前用户正在收看节目3，那么下一次换台时，节目2和节目4以及上一次观看的节目或者用户最常看的节目则是最可能的切换目标。所述切换指令预判模块140用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对用户下一次换台的目标节目进行预判，然后将节目列表中的各项节目根据预判结果进行优先级排序，对高优先级的节目进行优先处理，提高下一次节目切换指令的预判命中率，以保证快速换台时每次都能及时准备好所需数据。
例如：假设用户由上一个节目<节目X>切换至<节目3>正在观看，则所述切换指令预判模块140进行如下预判过程：
1a)设置三个优先级的队列，优先级分为高，中，低三个级别；
1b)将上一个节目<节目X>和相邻节目<节目2>和<节目4>放入高优先级队列；
1c)将“学习项”中次数最多的三个节目放入高优先级队列；
1d)将附近节目<节目1>和<节目5>放入中优先级队列；
1e)将“学习项”中次数次多的三个节目放入中优先级队列；
1f)其他节目放入低优先级队列；
1g)后台准备数据时，以优先级队列的节目列表信息作为参考，从高优先级队列到低优先级队列逐一完成。
此外，本发明还可以实现多组上述优先级队列，用以支持同一台机顶盒服务多位用户的情况。通过多遥控器的方式或者使用带分用户模式的遥控器进行区分不同的用户，具体的实现过程可参考为：
2a)事先设定<优先级队列>与<某一遥控器(或者某一用户模式)>的绑定关系；
2b)当该遥控器(或者该用户模式)发出命令时，调用对应的<优先级队列>进行匹配。
所述预处理模块110根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域。例如，所述预处理模块110先将高优先级队列中的节目数据缓存至所述缓存区域，然后再将中优先级队列中的节目数据缓存至所述缓存区域，最后将低优先级队列中的节目数据缓存至所述缓存区域。
所述控制器210根据所述节目切换的优先级顺序实时获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。例如，所述控制器210实时先获取高优先级队列中的节目数据的授权控制信息，再获取中优先级队列中的节目数据的授权控制信息，最后获取低优先级队列中的节目数据的授权控制信息。
本发明实施例还提供一种数字节目的快速切换方法，所述数字节目的快速切换***可以实现本发明所述的数字节目的快速切换方法，但本发明所述的数字节目的快速切换方法的实现装置包括但不限于本实施例列举的数字节目的快速切换***的结构，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的结构变形和替换，都包括在本发明的保护范围内。
本发明实施例所述的数字节目的快速切换方法的保护范围不限于本实施例列举的步骤执行顺序，凡是根据本发明的原理所做的现有技术的步骤增减、步骤替换所实现的方案都包括在本发明的保护范围内。
参见图6所示，本发明实施例提供的所述数字节目的快速切换方法，适用于数字机顶盒，所述数字机顶盒包括控制器、解复用器和音视频解码器，其中，所述数字节目的快速切换方法包括：
S601，利用一预处理模块将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元；或/和利用所述控制器实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器。所述解扰信息表由所述节目列表中的所有节目的授权控制信息(ECM)构成。
其中，每个数字机顶盒都设有自己的节目列表，节目列表中的节目数据可以是按照预定的先后顺序缓存至缓存区域的，例如：最先缓存用户下一次换台最可能看的节目数据，然后再缓存节目列表中的其他节目数据。所述预处理模块110将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元时，会标记每项节目数据的GOP(group of pictrue，画面组)头地址，即标记每个节目缓存单元的GOP头地址，如此就能在换台时非常快速的定位到每项节目数据的GOP头地址，而无需像传统换台方法那样等待GOP头数据的到来，节省了等待GOP头数据到来的时间。
S602，用户发出节目切换指令。即控制器接收一节目切换指令。
S603，音视频解码器接收到所述换台指令后开始复位。
S604，利用一缓存管理模块找到与所述节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址。
其中，当一节目切换指令到来时，其对应的节目缓存单元可以为多个，例如：节目切换指令指示切换为节目3，则其对应的节目缓存单元可以包括节目2的节目缓存单元，节目3的节目缓存单元和节目4的节目缓存单元。当下一次的节目切换指令到来时，很可能指示要看的节目为节目2或节目4，如此就能直接进行节目数据读取，无需任何等待，这样的换台无疑是速度最快的。
S605，若所述节目切换指令对应的节目为加扰节目，则所述控制器将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给CA***。
S606，所述解扰器接收所述CA***反馈的控制字，并根据所述控制字对所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取解扰后的节目数据。
本发明在节目开始播放时，利用后台实时抓取所有节目的解扰信息表，并存储下来。在换台时，将对应节目的最新的授权控制信息(ECM)设置给CA***，从而实现快速解扰，消除了所有额外的时间开销，大幅提高了加扰节目的换台速度。
S607，所述解复用器基于直接存储器存取方式读取与所述节目切换指令对应的节目缓存单元中的节目数据(或解扰后的节目数据)进行解复用。
其中，当一节目切换指令到来时，其对应的节目缓存单元可以为多个，例如：节目切换指令指示切换为节目3，则其对应的节目缓存单元可以包括节目2的节目缓存单元，节目3的节目缓存单元和节目4的节目缓存单元。当下一次的节目切换指令到来时，很可能指示要看的节目为节目2或节目4，如此就能直接进行节目读取，无需任何等待，这样的换台无疑是速度最快的。
直接存储器存取(DMA)是一种快速传送数据的机制，DMA技术的重要性在于，利用它进行数据存取时不需要CPU进行干预，可提高***执行应用程序的效率，即数据直接在源地址和目的地址之间传送，不需要是中间媒介。
S608，利用所述缓存管理模块将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据开始快速解码。
其中，所述缓存管理模块将音视频流数据高速注入所述音视频解码器的ES缓存区，当所述音视频解码器在收到节目切换指令完成复位后，所述音视频解码器的ES缓存区中已经有充足的音视频流数据等待解码，如此所述音视频解码器就可以全速解码，只需要很短的时间就可以开始正常显示节目切换指令所指代的节目数据。
S609，所述音视频解码器解码到稳定的视频帧后，开屏显示。
进一步，所述数字节目的快速切换方法可以对所述节目切换指令进行预判，预判的过程如下：根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对即将到来的所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序；其中，根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新所述用户习惯行为。
所有数字机顶盒都设有节目列表(菜单)，用户连续换台也是根据菜单中节目的顺序进行操作。假设目前用户正在收看节目3，那么下一次换台时，节目2和节目4以及上一次观看的节目或者用户最常看的节目则是最可能的切换目标。所述切换指令预判模块140用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对用户下一次换台的目标节目进行预判，然后将节目列表中的各项节目根据预判结果进行优先级排序，对高优先级的节目进行优先处理，提高下一次节目切换指令的预判命中率，以保证快速换台时每次都能及时准备好所需数据。
例如：假设用户由上一个节目<节目X>切换至<节目3>正在观看，则所述切换指令预判模块140进行如下预判过程：
3a)设置三个优先级的队列，优先级分为高，中，低三个级别；
3b)将上一个节目<节目X>和相邻节目<节目2>和<节目4>放入高优先级队列；
3c)将“学习项”中次数最多的三个节目放入高优先级队列；
3d)将附近节目<节目1>和<节目5>放入中优先级队列；
3e)将“学习项”中次数次多的三个节目放入中优先级队列；
3f)其他节目放入低优先级队列；
3g)后台准备数据时，以优先级队列的节目列表信息作为参考，从高优先级队列到低优先级队列逐一完成。
此外，本发明还可以实现多组上述优先级队列，用以支持同一台机顶盒服务多位用户的情况。通过多遥控器的方式或者使用带分用户模式的遥控器进行区分不同的用户，具体的实现过程可参考为：
4a)事先设定<优先级队列>与<某一遥控器(或者某一用户模式)>的绑定关系；
4b)当该遥控器(或者该用户模式)发出命令时，调用对应的<优先级队列>进行匹配。
更进一步，所述预处理模块可以根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述第一缓存区域。所述控制器可以根据所述节目切换的优先级顺序实时获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
本发明实施例还提供一种数字机顶盒，参见图7所示，所述数字机顶盒700包括：控制器710，内存720，解复用器730，音视频解码器740，处理器750，存储器760。所述控制器710与所述内存720，解复用器730，音视频解码器740，处理器750，存储器760分别通信相连。所述内存720设有缓存区域。所述处理器750包括预处理模块751和缓存管理模块752。所述数字机顶盒700还可以包括高频头、解调器等现有机顶盒所必要的器件或模块，本实施例主要阐述对于提高换台效率有重大贡献的器件或模块，对于机顶盒在实际应用中所必须的其他器件或模块不做过多论述。但本发明的保护范围不限于本实施例列举的结构，凡是本领域技术人员根据本发明所述的技术内容容易推知的结构扩展均包括在本发明的保护范围内。
所述预处理模块751将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至所述缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元。其中，每个数字机顶盒都设有自己的节目列表，节目列表中的节目数据可以是按照预定的先后顺序缓存至缓存区域的，例如：最先缓存用户下一次换台最可能看的节目数据，然后再缓存节目列表中的其他节目数据。所述预处理模块110将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元时，会标记每项节目数据的GOP(group of pictrue，画面组)头地址，即标记每个节目缓存单元的GOP头地址，如此就能在换台时非常快速的定位到每项节目数据的GOP头地址，而无需像传统换台方法那样等待GOP头数据的到来，节省了等待GOP头数据到来的时间。
所述缓存管理模块752将与一节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址发送至所述解复用器，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取所述节目缓存单元中的节目数据进行解复用。其中，当一节目切换指令到来时，其对应的节目缓存单元可以为多个，例如：节目切换指令指示切换为节目3，则其对应的节目缓存单元可以包括节目2的节目缓存单元，节目3的节目缓存单元和节目4的节目缓存单元。当下一次的节目切换指令到来时，很可能指示要看的节目为节目2或节目4，如此就能直接进行节目读取，无需任何等待，这样的换台无疑是速度最快的。
所述缓存管理模块752将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。所述解复用器730将节目数据解复用后输出音视频流数据，所述缓存管理模块752将音视频流数据高速注入所述音视频解码器740的ES缓存区，当所述音视频解码器740在收到节目切换指令完成复位后，所述音视频解码器740的ES缓存区中已经有充足的音视频流数据等待解码，如此所述音视频解码器740就可以全速解码，只需要很短的时间就可以开始正常显示节目切换指令所指代的节目数据。
本发明首先对节目数据进行了提前缓存，并将节目数据流分解缓存为一个个节目缓存单元，所有注入音视频解码器的数据均来自于节目缓存单元，利用预处理模块对缓存区进行管理和获取解码描述信息，实现了快速定位有效数据和辅助音视频解码器加速解码。
而且，由于添加了缓存管理模块和预处理模块，可以直接定位到GOP头数据和提前获取视频格式信息，不仅节省了传统换台流程中的等待环节，还能辅助音视频解码器提高解码速度，从而大幅度提升了换台效率。
进一步，参见图8所示，所述数字机顶盒700还包括：所述控制器710实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至所述存储器760；所述解扰信息表由所述节目列表中的所有节目的授权控制信息(ECM)构成。所述控制器710将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***。所述处理器750还包括一解扰器753；所述解扰器753接收所述CA***反馈的控制字，利用所述控制字对与所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰；所述缓存管理模块752将解扰后的节目数据推送至所述解复用器进行解复用。本发明在节目开始播放时，利用后台实时抓取所有节目的解扰信息表，并存储下来。在换台时，将对应节目的最新的授权控制信息(ECM)设置给CA***，从而实现快速解扰，消除了所有额外的时间开销，大幅提高了加扰节目的换台速度。
进一步，参见图9所示，所述处理器750还包括：用户习惯行为学习模块754，切换指令预判模块755，
所述用户习惯行为学习模块754根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新用户习惯行为。用户的收看习惯也是相对明确的，例如，在某一段时间内(如最近一个月)，用户收看次数多的节目，也提高优先级顺序，并不断根据用户最新习惯更新该数据，称为“学习项”。
所述切换指令预判模块755与所述用户习惯行为学习模块754通信相连，根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序。所有数字机顶盒都设有节目列表(菜单)，用户连续换台也是根据菜单中节目的顺序进行操作。假设目前用户正在收看节目3，那么下一次换台时，节目2和节目4以及上一次观看的节目或者用户最常看的节目则是最可能的切换目标。所述切换指令预判模块140用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对用户下一次换台的目标节目进行预判，然后将节目列表中的各项节目根据预判结果进行优先级排序，对高优先级的节目进行优先处理，提高下一次节目切换指令的预判命中率，以保证快速换台时每次都能及时准备好所需数据。
所述预处理模块751根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域。所述控制器710根据所述节目切换的优先级顺序实时获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
本发明可采用嵌入式芯片平台，针对换台流程中关键路径进行优化，对多路节目数据进行提前缓存，解析，在换台瞬间回溯到GOP头，将节目数据高速注入到音视频解码器中，使音视频解码器在第一时间得到足够的有效数据，从而实现瞬时解码。本发明将多个关键时序从串行变为并行，极大地提高了切换节目的解码效率。.
在本发明中，充分配合芯片的特性，将原来串行的换台流程变为并行，进一步提升了换台速度。在复位音视频解码器的同时高速注入解复用后的节目数据，当音视频解码器复位完成时，缓存管理模块已经准备好了足够的解码数据，如此就能保证解码器全速解码。在该条件下，只需要很短的时间就可以开始正常显示切换后的节目，换台时间能极大的缩减，且本发明对单核和多核CPU同样适用。
综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (11)

1.一种数字节目的快速切换***，适用于数字机顶盒，所述数字机顶盒包括解复用器和音视频解码器，其特征在于，所述数字节目的快速切换***包括：
预处理模块，用于在解复用操作之前，将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元，同时标记每项节目数据的画面组头地址；
缓存管理模块，用于根据所述预处理模块所作的标记，获取与一节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址并将其发送至所述解复用器，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取所述节目缓存单元中的节目数据进行解复用；在解码器完成复位之前，所述缓存管理模块就开始将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。
2.根据权利要求1所述的数字节目的快速切换***，其特征在于，所述数字机顶盒还包括控制器；所述控制器实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器；所述控制器将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***；所述数字节目的快速切换***还包括：
解扰器，接收所述CA***反馈的控制字，利用所述控制字对与所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰；
所述缓存管理模块将解扰后的节目数据推送至所述解复用器进行解复用。
3.根据权利要求2所述的数字节目的快速切换***，其特征在于，所述数字节目的快速切换***还包括：
切换指令预判模块，根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序；
所述预处理模块根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域；
所述控制器根据所述节目切换的优先级顺序获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
4.根据权利要求3所述的数字节目的快速切换***，其特征在于，所述数字节目的快速切换***还包括：
用户习惯行为学习模块，与所述控制器和所述切换指令预判模块分别通信相连，根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新所述用户习惯行为。
5.一种数字节目的快速切换方法，适用于数字机顶盒，所述数字机顶盒包括控制器、解复用器和音视频解码器，其特征在于，所述数字节目的快速切换方法包括：
在解复用操作之前，利用一预处理模块将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元，同时标记每项节目数据的画面组头地址；
利用所述控制器接收一节目切换指令，对所述音视频解码器进行复位；
利用一缓存管理模块根据所述预处理模块所作的标记找到与所述节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址并将其发送至所述解复用器；
所述解复用器基于直接存储器存取方式读取与所述节目切换指令对应的节目缓存单元中的节目数据进行解复用；
在解码器完成复位之前，利用所述缓存管理模块开始将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。
6.根据权利要求5所述的数字节目的快速切换方法，其特征在于，所述数字节目的快速切换方法还包括：
利用所述控制器实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器；所述控制器将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***；
利用一解扰器接收所述CA***反馈的控制字，并根据所述控制字对所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取解扰后的节目数据。
7.根据权利要求6所述的数字节目的快速切换方法，其特征在于，所述数字节目的快速切换方法还包括：
根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对即将到来的所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序；
所述预处理模块根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域；
所述控制器根据所述节目切换的优先级顺序实时获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
8.根据权利要求7所述的数字节目的快速切换方法，其特征在于，所述数字节目的快速切换方法还包括：
利用一用户习惯行为学习模块根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新所述用户习惯行为。
9.一种数字机顶盒，其特征在于，所述数字机顶盒包括：
控制器；
内存，与所述控制器通信相连，设有缓存区域；
解复用器，与所述控制器通信相连；
音视频解码器，与所述控制器通信相连；
处理器，与所述控制器通信相连，包括预处理模块和缓存管理模块；
在解复用操作之前，所述预处理模块将所述数字机顶盒的节目列表对应的各项节目数据缓存至所述缓存区域，并将每项节目数据缓存为一个节目缓存单元，同时标记每项节目数据的画面组头地址；
所述缓存管理模块用于根据所述预处理模块所作的标记，获取与一节目切换指令对应的节目缓存单元的画面组头地址并将其发送至所述解复用器，以便所述解复用器基于直接存储器存取方式读取所述节目缓存单元中的节目数据进行解复用；在解码器完成复位之前，所述缓存管理模块就开始将所述解复用器输出的音视频流数据推送至所述音视频解码器的ES缓存区中对应的ES缓存单元，以便所述音视频解码器在完成自身复位后对各ES缓存单元中的音视频流数据进行解码。
10.根据权利要求9所述的数字机顶盒，其特征在于，所述数字机顶盒还包括：
所述控制器实时获取所述节目列表的解扰信息表，并存储所述解扰信息表至一存储器；所述控制器将与所述节目切换指令对应的节目数据的授权控制信息提供给一CA***；
所述处理器还包括一解扰器；所述解扰器接收所述CA***反馈的控制字，利用所述控制字对与所述节目切换指令对应的节目数据进行解扰；
所述缓存管理模块将解扰后的节目数据推送至所述解复用器进行解复用。
11.根据权利要求10所述的数字机顶盒，其特征在于，所述处理器还包括：
用户习惯行为学习模块，根据预设时间段内用户收看各项数字节目的频率学习更新用户习惯行为；
切换指令预判模块，与所述用户习惯行为学习模块通信相连，根据用户习惯行为和所述节目列表的节目顺序对所述节目切换指令进行预判，将所述节目列表中的各项节目数据进行优先级排序，获得节目切换的优先级顺序；
所述预处理模块根据所述节目切换的优先级顺序将所述节目列表中的各项节目数据缓存至所述缓存区域；或/和
所述控制器根据所述节目切换的优先级顺序实时获取所述节目列表中的各项节目数据的授权控制信息，进而获取所述节目列表的解扰信息表。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Fast switching system, method, and digital set-top box for digital programs

Granted publication date: 20210226

Pledgee: Renlai Electronic Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Pledgor: MONTAGE TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO.,LTD.|Montage LZ Technologies (Chengdu) Co.,Ltd.

Registration number: Y2024980016169

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