CN1251495C - 利用记录数据更新数字电视接收机中软件的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种与数字VCR连接的电视接收机，接收包含视频、音频和数据节目的ATSC编码的多节目数据流。该接收机识别包含用于该数字电视接收机的计算机软件的数据节目，从该多节目数据流中提取该数据节目到数据存储区域，它从用于解码该音频和视频节目的存储区域中分离，然后用该提取的数据节目中的数据来更新控制该电视接收机操作的信息。该电视接收机包括一微处理器，它通过I2C总线连接到一视频处理器。该视频处理器包括连接到该I2C总线的寄存器。

Description

利用记录数据更新数字 电视接收机中软件的方法和装置
本发明涉及数字电视接收机，尤其涉及一种用于利用记录数据更新数字电视接收机中的软件的方法，所说记录数据由数字视频盒式录象机(VCR)、数字视盘(DVD)机、膝上电脑或其他储存的视频信号源提供。
多年来计算机软件已经成为电视接收机的基本组成部分。例如，它响应由遥控单元产生的命令，用于实现数字调谐，解码和显示封闭字幕信息，并且进行存储，而且实现用户首选的电视接收机配置。
在电视接收机中使用计算机软件只随电视接收机应用增加，用来接收地面广播的ATSC编码的数字电视信号。的确，因为生产了这些接收机并且由公众使用，所以可以增加一个或更多的ATSC标准来适应一般观众的选择。当进行这些变换时，如果在使用中的数字电视接收机能够改编程序来适应这些变换，那将是有利的。
典型情况下，用于数字电视接收机的该计算机软件被包含在只读存储器(ROM)中。为了改编该电视接收机，现有的ROM必须替换为一种包含新编程的新ROM，当该数字电视接收机可以适合于上述要求，以便在该ROM能够由使用者替换时，这些适应增加了接收器的成本，并且可能引起例如由于ROM未正确地固定在其插座上而引起的***失效的机会。
当今的模拟电视制式是每个频道传送一个节目。通过把调谐器调整到所需的频道的频率，就可在任何给定时间从正在广播的频道之中进行选择。
现有的一些数字电视***通过一个卫星线路传送多个节目。这些***包括一个电子节目指南，它将每个节目编号变换成为一个具体的转发器信号，一个特定频道通过该转发器和在该频道中的特定节目传输。在这些***中，该电子节目指南需要调谐到由这些数字卫星***传送的节目上。因此一个电子节目指南必须在该前端产生并且由接收机解码，以便调谐到一个特定的节目。
正如由先进电视制式委员会公布的、在出版物DOC.A/56中描述的、用于地面广播和电缆规范的节目和***信息协议，在这里引用它用于说明数字节目和***信息协议(PSIP)，它描述了一种方法，通过它电视节目信息可以与一个多节目数据数据流一起传输，即在单个地面广播频道或者电缆频道中传输多个节目。这样，在一个给定的区域传送信号的几个播送者中的每一个可以发送包含单一高清晰度节目或者多种节目的信号，它们可以是高清晰度或者标准清晰度节目。此外，传送独立于该电视节目的信息的分离数据节目可以在该多节目数据流中传输。这些节目例如可以包括一个EPG，它覆盖了在该多节目数据流中的所有节目。当每个播送者在其频道上发送多个节目时，该标准描述了识别这些节目的方法。
该PSIP标准依赖于ATSC数字电视标准DOC A/53，而它又依赖于由运动图象专家组(MPEG)定义的MPEG-2标准。MPEG-2标准被描述在下列出版物中：″运动图画和相关的音频、视频通用编码建议H.626″，ISO/IEC 13818-2，IS，11/94，以及″运动图画和相关的音频***的通用编码，建议H.222.0″，ISO/IEC 13818-1，IS，11/94，它们可从该国际标准组织得到。在此引用所有这些标准作为指导数字视频传输和解码的基准。
一种用于重新编程包括一个微处理器和一个独立的可编程视频解码器的数字电视接收机的方法，包括下述步骤：接收包含视频节目、音频节目和数据节目的多节目数据流；从该多节目数据流中提取该数据节目到数据存储区域；以及将该提取的数据节目传送到保存用于该数字电视接收机的编程信息的节目存储区域；从该数据存储区域传送数据以改变该视频解码器中的可编程的操作常数，从而重新编程该视频解码器。
在本发明的优选实施例中，该提取的数据节目包括用于该电视接收机的优选数据，在该电视接收机中的一个微处理器从该数据节目中提取该优选数据。
在本发明的优选实施例中，该提取的数据节目可以包括用于该数字电视接收机的提取的操作软件的节目图象，并且该数字电视接收机将提取的数据节目拷贝到用于该电视接收机的操作软件的非易失的存储区域。
在本发明的优选实施例中，该提取的数据节目包括可以由该电视接收机中的微处理器执行的计算机软件，以完成该数字电视接收机的程序设计的改变。
在本发明的优选实施例中，该提取的数据节目包括节目选择信息和程序设计，以临时重新定义从遥控单元收到的命令，以允许观众与该多节目数据流中的视频和音频信息进行交互动作。
在本发明的优选实施例中，该多节目数据流包括视频和音频信息，它被解码并且当该数据节目被提取时呈现；并且该视频和音频信息描述由该提取的数据节目所产生的程序设计的改变。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于重新编程数字电视接收机的装置，包括：一个包括一个数据存储区域和一个程序存储区域的存储器，该存储器保存用于该数字电视接收机的编程信息；一个连接到该存储器的微处理器；一个视频解码器，其独立于该微处理器，用于解码数字视频信号，该视频解码器包括多个可编程的操作常数；一个将该微处理器连接到该视频解码器的控制总线；接收包含视频节目、音频节目和数据节目的多节目数据流的装置；从该多节目数据流中提取该数据节目到数据存储区域的传输解码器；以及将该提取的数据节目传送到保存用于该数字电视接收机的编程信息的节目存储区域的装置；在该微处理器的控制下，用于从该数据存储区域传送数据以改变该视频解码器中的可编程的操作常数，从而重新编程该视频解码器的装置。
图1A为一立体图，在方框图中部分地图示了一种组合的数字电视机顶盒、电视显示装置和数字VCR。
图1B是适用于图1A显示的组合的示例性数字电视机机顶盒的方框图。
图2是用于描述本发明操作的该数字电视机顶盒的简化图。
图3是该传输数据流的数据构造图，它用于描述从多节目比特数据流中提取该数据节目。
图1A为一个方框图，它图示了根据本发明的最佳***配置。在这个***配置中，在本发明的该最佳实施例中数字电视接收机90为一个机顶盒(STB)，它连接到视频显示装置98的显示视频信息。该STB 90也被连接以提供数字视频、音频和数据信号，并且从数字VCR113接收数字视频、音频和数据信号，在本发明的最佳实施例中，它是一个D-VHS装置。该数字VCR113通过数字通信频道96被连接到STB90。在该发明的最佳实施例中，该通信信道96为一个IEEE1394总线。如下所述，本数字VCR113非同步地在该频道96上接收和提供数字的音频、视频和数据。图1B也显示了一个用于STB90的遥控装置。在由数字VCR113提供的多节目数据流中的该数据节目包括重新设置数字电视接收机90的编程信息。
该发明的最佳实施例用一种数字VCR来提供重新设置该数字电视接收机90的该数据节目，但其它的装置也是可用的，比如数字视盘(DVD)重放机或膝上电脑。而且，该数字数据信号可能在一个广播信号中或通过一个电缆网络接收。在这一情况下，通过该频道可以传输多个不同的数据信号，其中每个分别对不同的品种的数字电视接收机进行相等的编程。
另外地，该数据信号可以对应于一个通用的程序设计约定，它可以由每个不同的电视接收机模仿。
本发明的该最佳实施例对按照MPEG3标准特别是按照主类高级(MP@HL)和主类主级(MP@ML)MPEG-2标准编码的常规HDTV信号解码，并且提供该解码的信号作为具有多种格式中挑选的一种的视频信号。
图1B显示了通过总线96连接到数字VCR113的STB90的一个最佳实施例。该示例性STB90接收并且解码处于MP@HL或MP@ML级别的编码的视频，格式化该解码的信息为一种用户选定的输出视频格式(它包括电视图象和音频信息)，并且进行连接，以提供格式化的视频输出信号到显示装置。本发明的该最佳实施例被设计得支持所有ATSC视频格式。简单地说，该操作被分成接收任何MPEG主类视频比特数据流(由FCC标准限定)并且提供525P、525I或NTSC格式图象的下变换(DC)模式，以及完全的技术规范，它按照在接收的MPEG主类比特数据流中图象格式来提供具有10801/11251、750P、525I或525B分辨力的视频显示。
图1B的示例性***包括前端接口100、视频解码器部分120和相关的解码器存储器130、主要的视频输出接口140、音频解码器部分160、数字数据接口110、以及NTSC视频处理部分150。
参考图1B，该前端接口100具有传输解码器和中央处理单元(CPU)102以及相关的存储器103。此外还包括一个多路转换开关101，用于从数字电视调谐器(未显示)或例如从数字VHS视频盒式录象机(DVHS VCR)113通过数字接口110选择多节目或单节目ATSC传输数据流。在该发明的该最佳实施例中，接口设备110按照IEEE1394链路层协议操作。该IEEE1394总线于1996年8月30日在关于高性能串行总线IEEE STD)1394-1995的技术标准IEEE1394标准中被叙述了。这个总线包括一个等同步数据传送方式和一个异步的数据传送方式。在本发明的该最佳实施例中，比特数据流数据使用直接存储器存取(DMA)数据传送技术在数字VCR113和多路转换开关101之间以等同步方式传输。
如上所述，多路转换开关101的其它的输入口被连接，以从数字电视调谐器(未显示)接收编码的传输数据流。该传输解码器102处理接收的传输包以生产压缩的音频、视频及数据信息，例如它们可以是按照MPEG-2标准打包的基本数据流(PES)包。该传输解码器可以提供视频和音频信息的该PES包到各自的视频解码器部分120和音频解码器部分160，或可以更进一步转换该PES包变成一或多个基本数据流并且提供这些基本数据流到视频和音频解码器。最后，前端接口100包括遥控接收机104，它可以从例如遥控单元94(显示在图1A中)接收红外(IR)命令并且提供这些命令到传输解码器/CPU102的CPU。
该视频解码器部分120包括一个ATV视频解码器121和数字锁相环(DPLL)122。如果ATV视频解码器121从前端接口100接收PES包，则它转换该包成为一个基本视频比特数据流。然后ATV视频解码器121的一个前端图象处理器按照所用的编码方法对该基本数据流进行解码，以为每个图象图象提供亮度和色度象素信息。
ATV视频解码器121进一步包括存储子***(未单独显示)，以控制使用外部存储器130的解码操作。该存储子***还提供图象信息给ATV视频解码器121的显示部分，它将解码的图象信息处理成为所需的图象格式。DPLL122用于产生定时信号，以使视频解码器部分120、解码器存储器130和音频解码器部分160之间的数据处理操作同步。解码器存储器130包括第一组存储单元131、132和133，它们每个都可以是一个16Mb的RDRAM存储器，以及第二组存储单元134、135和136，它们每个也可以是一个16Mb的RDRAM存储器。
视频解码器102将对应于ATSC数字电视标准、DOC A/53的视频比特数据流进行解码。这个标准的视频部分是以上所述的MPEG2视频标准的子集。这些信号是分如下五个等级层编码的：序列层、分组图象层、图象层、分片层以及宏块层。该实际图象数据在宏块层中，该更高层包含用于解码过程的开头信息。在该发明的最佳实施例中，在顺序、分组图象以及图象层中的开头信息由传输解码器102中的微处理器解码，而分片和宏块层由视频解码器120解码。该示例性视频解码器120是一个专用集成电路(ASIC)，它通过一个专用的并行总线连接到传输解码器102的微处理器。该并行总线用于提供操作常数给该ASIC。该ASIC可以只被编程到这样的程度，即这些常数可以改变。可是，如下所述，传输解码器102中的该微处理器能够更广泛地重新编程。因此，在顺序、分组图象和图象层上执行的解码操作可以使用按照本发明的编程操作来改变，并且分片和宏块层的数据处理可以在较小的范围内改变。
主要的视频输出接口140包括第一数字模拟转换器(DAC)141。该数模转换器141例如可以包括三个数模转换器，它们分别处理亮度信号Y、CR和CB色度信号。这些数模转换器在74MHz上工作，以为过滤器142生产模拟输出信号。该过滤器如此工作，以从由数模转换器141提供的模拟信号中去掉取样的人为现象。按照接收的编码信号的格式，这种接口设备生产具有1125I、1080I、750P、525P或525I格式的视频信号。该接口设备140还包括第二DAC143。该数模转换器143也包括三个数模转换器，它们分别转换亮度信号Y、CR和CB色度信号。可是，这些数模转换器在27MHz上工作，以为过滤器144提供模拟输出信号。过滤器144的输出信号是具有525I或525P格式的视频信号。该基本的视频输出接口设备140将具有所需的格式的数字编码视频信号转换成具有对应于所需的格式的色度和亮度分量的模拟视频信号。
该音频解码器部分160包括在输出端口163和164提供音频信号的AC3音频解码器162，在输出端口165提供2通道音频信号的可选择的6-2通道向下混合处理器161。按照MPEG-2标准的MP@HL的该音频处理从编码的数字信息中产生音频信号分量，并且在输出端口163、164和165通过模拟输出提供音频信号分量。这个型号的解码器在该技术是众所周知的。适用于译码器160的音频解码器是ZR38500六通道杜比数字环绕处理器，它可从Santa Clara的Zoran公司得到。
在该发明的最佳实施例中，该数字数据接口110被连接到DVHS VCR 113，以利用例如IEEE1394数据通信协议发送与接收一个传输数据流。该接口设备110包括一个物理层处理器111，它可以是例如一个PDI1394P11集成电路(IC)，以及链路层处理器112，它可以是例如一个PDI1394L11集成电路。该物理层处理器111和链路层处理器112在DVHS VCR113和多路转换开关101之间传递包含比特数据流的传输打包器。
该ATV视频解码器121包括一个屏上显示(OSD)处理器123，它可用来产生控制菜单，以提供有关机顶盒的状况信息，或提供限于少数人的目录信息。该OSD处理器123可以包括一个字符发生器和一个图形发生器。它可以访问在存储器中的专用的OSD区域，以生产比特映象显示，它覆盖在主视频输出端口146和辅助视频输出端口153和154上生产的视频图象。
该NTSC视频处理部分150包括一个ATV-NTSC下变换处理器151，它将由过滤器142提供的模拟HDTV信号转换成为525I信号。该NTSC解码器152接收一个525I模拟信号并且在第二视频输出端口153(S-视频)和154(复合视频)将该信号转换成NTSC格式化的视频信号。
图2是该电视接收机90的一个方框图，它显示该传输解码器102的其他的细节。在图2中，该MPEG-2传输解码器102通过多路转换开关101从DTV8-VSB调谐器210或从IEEE1394接口设备110接收MPEG-2传输数据流。该多路转换开关101受控于由传输解码器102的微处理器提供的信号。接着，该微处理器从通过遥控接收机104接收的控制信号确定要选择的输入路径。
该传输解码器102处理该比特数据流，以提取在多个节目传输数据流中挑选的节目的PES包。如上所述，该视频PES包被提供给DVT视频解码器120，而且音频PES包被提供给AC-3音频解码器160。此外，用于选择的数据节目的解码的数据传输包被解码并且提供给存储装置212。如下所述，该存储装置212可以是一种易失的或永久的随机存取存储器(RAM)。
在解码该传输数据流时，本传输解码器102利用两个存储器：只读存储器(ROM)或电可擦可编程的只读存储器(EEPROM)103a和RAM103b。存储器103a存储控制该微处理器、传输解码器102和视频解码器121的操作的节目码。该存储器103b用于临时保留用于解码该传输数据流、以及解码该ATSC视频句法的顺序、分组图象以及图象层的数值。这些数值包括用于该视频和音频节目的PES包，当他们被收集时，以及用于选择的数据节目的数据流。
按照本发明，IEEE1394通道提供一个ATSC传输数据流，它至少包括一个数据节目，但是也可以包括一个或多个视频和音频节目。传输解码器102从该传输数据流中提取数据节目并且将它存储到存储器212中。然后从该存储器212，通过用作为传输解码器102中的微处理器和视频解码器120以及音频解码器160之间的接口设备的并行总线，该数据可以被发送给视频解码器120。该解码的数据节目也可以被储存到EEPROM存储装置103a中，以增加或替换控制传输解码器102的微处理器的计算机软件。如果在存储器103a中的节目码要被替换，在***预置期间实现从存储器212到存储器103a的传送也许是所希望的，保留存储器103a的一个小的区域，以容纳一个自引导程序装载器，它未由从存储器212传送的程序写满。作为另一种选择，存储器212可以被映射扩展到存储器103a的地址空间，以及从该存储器212可以直接地使用任何节目码和关联数据，它们是从该传输数据流中的数据节目中解码的。
图3是一个数据构造示意图，它用于描述该传输数据流中的数据构造之间的相互关系以及这些数据构造是怎样可能用来分解该传输数据流成为单独的音频、视频和数据节目。该完全的MPEG-2传输数据流被显示为方框310。这个方框包括具有0x00打包器标识符的传输包312。在MPEG-2***标准下，这些包包含节目相关表(PAT)。该PAT包括对该多个节目传输数据流中的所有节目进行的PIDs变换，对于每个节目组合(即视频、音频和数据)包括给节目变换表(PMTs)的指针，每个节目的组合一起形成单个图象。
方框314和318图示了具有0x10的PID的(PMT)。如所显示的，该PMT318包含用于视频节目320的PIDs 0x11，用于音频节目326的0x13和用于数据节目332的Ox1A。通过从作为PID、具有Ox11的传输包中去掉开头字节并且链接该传输包有效载荷，由方框320表示的视频传输包数据被进一步转变成视频PES包322。同样地，通过去掉该PES头并且链接该PES包有效载荷，该PES包被转换成一个视频比特数据流324。
通过从具有0x13的传输包中去掉作为PID的开头字节并且链接传输包有效载荷，由方框326代表的音频传输包数据同样地被转变成音频PES包328。通过去掉PES头并且链接该PES包有效载荷，这些的PES包然后被转换成音频比特数据流330。该PES包和该基本的音频和视频比特数据流两者都包括节目时钟参考(PCR)值，它规定什么时候该解码的数据将应提供给使用者。这些值与音频和视频参考的图象同步。
在这个例子中，在图3中的最后的数据构造是具有Ox1A的PID的数据节目传输包。在本发明的最佳实施例中，通过去掉传输头并且链接该传输有效载荷，来处理这些包，以形成软件升级数据334。虽然未显示，但解码的数据334可以还包括检验特征比如CRC码或者数字认证，在微处理器中它们可以由其它的过程处理，以在使用它们之前验证该节目码的正确性和完整性。
上述的编程方法和装置可以用于许多目的。例如，它可能用来改进现有的的数字电视接收机以提供附加的特征或者修复在现有的节目编码中的错误。例如，通过将新的节目作为一种数据节目与描述和训练该新特性的视频和音频节目一起记录到数字视频磁带，就可达到上述目的。当观众观看该视频节目时，该数字电视接收机解码该新的节目并且将它存储到存储器212(显示在图2中)。在观看该视频磁带以后，指示观众关闭数字电视接收机90并装入新的节目。
该编程方法和装置的其它用途是允许观众与呈现的图像交互动作。例如，一个呈现的图象可能需要与几个并列的视频节目和音频节目关联，每个代表该呈现的图象的至少一部分的替换选项。例如，一个故事可以有高兴的结局或者悲剧性的结局。包括全部的预备的视频和音频节目的该呈现可以与改变数字电视接收机操作的数据节目一起记录在单个视频磁带上，以在接入需要进行的程序之前，通过屏上显示特征123(显示在图1B中)，给观众显示选择机会，并且重编响应到遥控装置94(显示在图1A)上的确定键，以允许用户在给定的时刻在预备的音频和视频节目之间切换。
本发明已经依据一最佳实施例被描述了，但它可以在所附的权利要求书的范围之内按如上所述来实际应用。

Claims (8)

1、一种用于重新编程包括一个微处理器和一个独立的可编程视频解码器的数字电视接收机的方法，其中该视频解码器经控制总线耦合到所述微处理器，该方法包括下述步骤：
接收包含视频节目、音频节目和数据节目的多节目数据流；
从该多节目数据流中提取该数据节目到数据存储区域；以及
将该提取的数据节目传送到保存用于该数字电视接收机的编程信息的节目存储区域；
在所述微处理器上执行所提取的数据节目，该提取的数据节目使该微处理器将数据从该数据存储区域经所述控制总线传送到所述视频解码器，以改变该视频解码器中的可编程的操作常数，从而重新编程该视频解码器，以改变该视频解码器解码视频数据的方式。
2、按照权利要求1的方法，其中，传送提取的数据节目到保存用于该数字电视接收机的编程信息的存储区域的步骤包括：传送该提取的数据节目到一个非易失性存储装置的步骤。
3、按照权利要求1的方法，其中，该电视接收机包括一个微处理器，并且该数据节目包括可以通过该微处理器执行的指令，并且传送该提取的数据节目到保存用于该数字电视接收机的编程信息的存储区域的步骤包括：执行该提取的数据节目中的指令的步骤。
4、按照权利要求1的方法，其中，该多节目数据流包括多个视频和音频节目，该电视接收机包括一个遥控装置，并且该提取的数据节目包括节目选择信息并且编程到从遥控单元接收的暂时重新定义的命令，以允许观众从多节目数据流中交互式地选择视频和音频信息。
5、按照权利要求1的方法，其中，该视频节目和该音频节目包括关于用户改变该电视接收机操作的信息，其结果是传送该提取的数据节目到该节目存储区域。
6、用于重新编程数字电视接收机的装置，包括：
一个包括一个数据存储区域和一个程序存储区域的存储器，该存储器保存用于该数字电视接收机的编程信息；
一个连接到该存储器的微处理器；
一个视频解码器，其独立于该微处理器，用于解码数字视频信号，该视频解码器包括多个可编程的操作常数；
一个将该微处理器连接到该视频解码器的控制总线；
接收包含视频节目、音频节目和数据节目的多节目数据流的装置；
从该多节目数据流中提取该数据节目到数据存储区域的传输解码器；以及
将该提取的数据节目传送到保存用于该数字电视接收机的编程信息的节目存储区域的装置；
其中，该微处理器执行所提取的数据节目，从而从该数据存储区域经所述控制总线传送数据，以改变该视频解码器中的可编程的操作常数，从而重新编程该视频解码器，以改变该视频解码器解码视频数据的方式。
7、按照权利要求6的装置，其中，该节目存储器是一个非易失的存储装置。
8、按照权利要求6的装置，其中，该多节目数据流包括多个视频和音频节目，该电视接收机包括装置遥控装置，并且该提取的数据节目包括节目选择信息并且编程到从遥控单元接收的暂时重新定义的命令，以允许观众从多节目数据流中交互式地选择视频和音频信息。
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