CN1787639B - 通过代码转换器传送视频数据的方法和接收视频数据的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种在图像处理***的代码转换器中通过网络向用户传送视频数据的方法，所述代码转换器包括具有预定量存储区域的存储介质。所述方法包括步骤：在存储介质中存储根据相应服务提供的视频数据；监视网络的业务状况以确定是否需要代码转换；当不需要代码转换时，经由网络将所存储的视频数据分别传送到相应的用户；以及当需要代码转换时，对所存储的视频数据进行代码转换以便将视频数据分别传送到相应的用户。根据相应的服务提供的视频数据包括来自内容提供商的、具有最高服务质量的图像信息。

Description

通过代码转换器传送视频数据的方法和接收视频数据的方法
技术领域
本发明涉及一种网络传输方法，更具体地，涉及一种对连续视频显示的代码转换方法，与网络中的带宽变化无关。
背景技术
利用IP网络的实时广播已得到商用。
当执行传统视频数据传输时，由于通常涉及大量数据，因此，应该以压缩形式来传输视频/音频数据。实时传输特性对于各种应用服务是非常重要的。这样的应用服务包括诸如数字广播、VoD(视频点播)、视频会议等。这样的应用服务的带宽可以根据服务时间而变化特别在通常没有固定和唯一带宽的诸如以太网等尽最大努力的方案的情况下。
在如上所提到的传统视频数据传输中，IP网络的损耗和延迟对多媒体数据的流服务具有不利影响。特别地，当通过IP网络提供实时广播时，IP网络的突发传输特性可能会严重阻碍多媒体数据流服务的QoS(服务质量)。
例如，当订户观看经由传统网络***接收到最高QoS的20Mbps的HD广播信号的TV时，如果网络***性能已经恶化(由于来自订户的服务请求的拥塞)，则订户不能够继续经由该TV来接收HD广播服务，这是因为没有克服或适当解决视频传输操作的条件变化的手段。
发明内容
本发明的一个方案涉及一种不管网络带宽的变化而进行连续视频显示的代码转换方法及其设备。
本发明的另一方案涉及一种通过减小所提供的视频数据的比特速率来实现连续服务的方法，即使在网络状况由于来自许多订户的服务请求的拥塞而恶化的情况下。
本发明的另一方面涉及一种实现连续视频显示的方法，其中所述方法包括步骤：将特定量的视频数据存储在代码转换器中，通过指示代码转换命令来对所存储的视频数据进行代码转换，使代码转换后图像的分组对其进行传送，将代码转换点信息***到分组中，并且在接收端中利用所述点信息来连续进行视频显示。
本发明的一个实施例涉及一种由图像处理***的代码转换器通过网络来传送视频数据的方法。所述代码转换器包括具有预定量存储区域的存储介质。所述视频数据是根据多种服务来提供的，所述方法包括步骤：在存储介质中存储根据相应服务提供的视频数据；监视网络的业务状况以确定是否需要代码转换；当不需要代码转换时，经由所述网络将所存储的视频数据分别传送到相应的用户；以及当需要代码转换时，对所存储的视频数据进行代码转换以便将所述视频数据分别传送到相应的用户，其中根据相应服务提供的视频数据包括具有最高服务质量的图像信息。
本发明的另一方案涉及一种在图像处理***中经由网络分别接收根据相应的用户提供的视频数据的方法。所述方法包括步骤：分别接收根据相应的用户提供的视频数据；确定代码转换点信息是否已经***到视频数据中；当代码转换点信息并未***到视频数据中时，显示所接收到的视频数据；根据在代码转换后的视频数据中所包括的代码转换点信息(当存在代码转换点信息时)，识别已经对视频数据进行了代码转换时的PTS(显现时标)；以及在代码转换的PTS时间处，中断对接收到的视频数据的显示，并且显示代码转换后的视频数据。所接收到的视频数据包括并未代码转换且具有最高服务质量的视频数据。代码转换后的视频数据包括与接收到的视频数据相比具有相对较低的服务质量的视频数据。
附图说明
从结合附图所采用的以下详细描述中，本发明的上述和其他方案、特征和实施例将变得更加明显，其中：
图1是使用根据本发明实施例的代码转换器和服务代理的图像处理***的图；
图2示出了根据本发明实施例的代码转换器中的处理序列；
图3示出了根据本发明实施例的代码转换点信息的结构；
图4是用于解释根据本发明第一实施例，将代码转换点信息***在传输分组流之中的视图；
图5是用于解释根据本发明第二实施例，将代码转换点信息***在专用部分之中的视图；
图6是用于解释根据本发明第三实施例，将代码转换点信息***在分组报头之中的视图；以及
图7是用于解释根据本发明实施例，用于提取接收机中的代码转换点信息的处理的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图来描述本发明的实施例。当其可能使本发明的主题变得不清楚时，将省略这里所包括的已知功能和配置的详细描述。另外，在以下描述中找到的各种术语可以根据使用这样词语的用户或操作者可能具有的实践或意图而变化，而仅用于帮助对本发明进行一般性理解。因此，应该根据一般性目的或说明书中的描述来理解这里所示的术语的定义，并且对于本领域的技术人员显而易见，可以脱离这样定义来实现本发明。
图1是使用根据本发明实施例的代码转换器和服务代理(broker)的图像处理***的图。
在从服务提供商接收视频数据的网络中，服务代理30监视网络当前使用的带宽。代码转换器25根据网络的当前带宽来改变接收到的视频数据的比特速率，以便通过L2交换机(或第二层交换机)35将所得到的视频数据传送到每一个订户40、45和60。
在以上所提到的数据传输处理中，服务提供商的广播设备10、15和20通常位于提供与外部网络进行连接的功能的头端上或位于支持连接多服务的能力的OLT(光线路终端)。例如，这样的广播设备包括用于接收通过卫星广播或陆地数字广播传送来的信息的IRD(集成接收解码器)10和15、以及VoD服务器20。
代码转换器25包括输入部分和输出部分，并且对从广播提供商传送来的视频数据进行代码转换。例如，输入到代码转换器25的数据是压缩为诸如MPEG-2(运动图像专家组-2)等标准压缩流的高质量视频内容。例如，将高质量视频内容从针对视频服务的存储介质或实时广播传输介质输入到代码转换器25。代码转换器25进行代码转换并刚好输出标准压缩流。
代码转换处理可以包括以下步骤：将先前压缩的流转换为具有与先前流相同压缩类型的当前流。但是，当前流将具有与先前流相比相对较低的比特速率或具有与先前流不同的分辨率。所述代码转换处理可以包括以下步骤：将先前流实时地转换为具有与先前流不同压缩类型的当前流。动态图像代码转换器包括解码器和与这些解码器相连的编码器。该动态图像代码转换器在代码转换处理期间对输入动态图像的比特流进行解码，并且将已解码比特流编码为动态图像的不同比特流。
代码转换器25连接在广播设备和交换机35之间。此外，代码转换器25还可以与诸如ONU(光网络单元)和家庭网关等位于家庭内的应用单元相连。OLT(光线路终端)和ONU(光网络单元)是在光网络中使用的典型设备。OLT与广播设备相连，并且ONU是用于向最终用户提供服务接口的终端设备。OLT接收来自广播设备运营商的视频数据，并且将接收到的视频数据传送到ONU，然后，该ONU将该视频数据中继到订户。
诸如服务代理30等网络监视***监视可用于该网络的带宽，并且根据对网络状况的监视结果，选择在代码转换器25中应该进行代码转换的图像的比特速率。
L2交换机35从MAC地址表中读取分组的目的地MAC地址，将该分组转发到相应的端口，从而使订户40、45和60能够通过诸如包括IP STP(机顶盒)、订户终端和加载在计算机上的解码应用程序的相应接收机，来接收视频数据。
如图1所示，当订户40正在接收MPEG-2 20Mbps的最高QoS HDTV(高清晰电视)广播，并且同时订户2 45突然占用订户N 60已经使用的网络带宽，从而使网络状况变得恶化或者订户的接入变为拥塞时，服务代理30识别这样的网络状况，并且将网络状况信息发送到代码转换器25。然后，代码转换器25利用诸如MPEG-4/H.264/Window Media9 2Mbps，将MPEG-2 20Mbps的高质量HDTV广播代码转换为MPEG-2 5Mbps的标准清晰度或相对更低比特速率的视频数据。
图2示出了根据本发明实施例的代码转换器的结构。
在代码转换器的代码转换处理中，可以通过MPEG压缩技术来减小比特速率。MPEG压缩技术是一种能够通过同时根据空间和时间减小额外信息来压缩视频数据的方法。每一个MPEG-2视频流具有三种帧。一种类型是用于仅去除自身帧复制的I图像210，另一类型是不仅去除与先前帧重叠的复制而且去除自身帧复制的P图像，而第三种类型是用于不仅去除与先前帧重叠的时间复制或下一帧而且去除自身帧复制的B图像230。
可以通过改变参数N和M的值来对帧结构进行各种构造。参数N表示GOP(图像组)中的帧数，而M表示两个图像之间的间隔。典型的帧结构通常具有IBBPBBP、……、或IBPBPBPBP、……。然而，P图像220或B图像230不能够自己从其压缩状态中恢复，而可以利用其他I图像220或B图像220的信息再现为相应图像。因此，B图像230或P图像220不能够用作利用相同的压缩格式转换为具有不同比特速率的视频数据、或者在代码转换器中代码转换为具有不同压缩格式的视频数据的参考。
当在网络中已经确保了足够的带宽时，通常对高质量/大量存储的MPEG-2HD流进行旁路以便在不对这些流进行代码转换的情况下对其进行输出。为了将MPEG-2HD流代码转换为更低比特速率的流，将其自身能够构成理想图像的I图像210用作进行代码转换的参考。
参考图2，代码转换器利用***到分组的每一个开销中的代码转换点对代码转换后的I图像210进行打包，以便进行帧传输。
当订户经由用于以相同格式具有不同比特速率的代码转换后图像或接收不同格式的代码转换后图像的接收机观看视频数据时，***的代码转换点信息允许接收机监视代码转换后图像并显示连续视频数据，从而相应地，能够相对减小代码转换后的图像部分在HV(人类视觉)中的敏感度。
图3示出了根据本发明实施例的代码转换点信息的结构。
该代码转换信息包括编解码器信息310、代码转换信息320、以及作为同步再现的时间信息的PTS(显现时标)330。编解码器信息310表示代码转换后的视频数据的视频格式类型，而代码转换信息320具有与图像数据有关的分辨率信息和分布信息。
PTS(显现时标)330具有在被代码转换之前的原始视频数据的PTS，主要是为了确定代码转换部分的范围，并且将代码转换部分的范围与接收端的解码器中已经显示的视频数据部分的范围进行比较。
参考图2，当网络的可用带宽减小，而结果为不能够识别已经无任何差错地理想到达接收端的视频数据帧的准确范围时，代码转换器将现有视频数据发送到输出端子，并同时将特定量的视频数据信息存储在诸如延迟线和缓冲器等存储器250中。
当从服务代理接收到针对代码转换请求的命令时，代码转换器首先对诸如延迟线或缓冲器等存储器250中所存储的视频数据信息进行代码转换，而非在命令发生时已经输入的视频数据。另外，代码转换器将代码转换后的视频数据信息传送到每一个接收机，所述接收机识别代码转换流的代码转换点值，并显示具有与代码转换点值相对应的PTS的视频数据。然后，接收机切换到代码转换后的视频数据，通过其提供连续的视频显示。
图4是用于解释根据本发明第一实施例，将代码转换点信息***在传输分组流中的视图。
数字广播数据类型之中的MPEG-2***采用在TDM(时分复用)方案中使用的分组分割方案。在该方案中，首先将视频和音频比特流分别分割为被称为分组的适当长度的比特流(此后被称为“PES”，打包基本流)。PES分组具有64KB的长度上限，用于适配各种应用。另外，如果需要，每一个PES分组具有固定或可变长度，并且还可以具有各种传输速度。另外，能够间歇地传送PES分组。
如以上所提到的，将所有PES复用为单一比特流以成为节目流(PS)或传输流(TS)。节目流是用于MPEG-1***的分组，而传输流用于TV广播和传输。
参考图4，传输分组流全部由188个字节构成，并且在其报头中具有控制或指令信息。作为报头元素之一的适配字段具有可选字段以及其他元素。可以将代码转换点信息***到可选字段中所包含的传输专用数据中。
图5是用于解释根据本发明第二实施例，将代码转换点信息***到专用部分中的视图。
第二实施例是一种将代码转换点信息***到专用部分中的方法。专用部分是一种灵活定义的标准，能够传送伴随有传输流的用户定义数据(该标准是MPEG-2***标准ISO/IEC 13818-1)。
将一种节目指南信息或服务信息分割为多个部分，分别给每一个部分分配用于识别的table_id。在这些table_id中，0x40到0x7F和0x80到0xBF处于用户专用部分的范围内。
例如，在使用MPEG-2***的USA型的ATSC和EU型的DVB这两种情况下，将唯一***信息***到要传送的用户专用部分中。如图5所示，专用部分包括多个字段。将代码转换点信息***到属于专用部分的多个字段的N个专用数据字节和N个专用数据中，以便将***的代码转换点信息传送到接收机。
图6是用于解释根据本发明第三实施例，将代码转换点信息***到分组报头的视图。
第三实施例是一种将代码转换点信息***到PES分组的报头中的方法。具体地，可选PES报头具有可选字段以及其他元素。所述可选字段具有拥有5个标记的可选字段PES、以及具有将代码转换点信息***其中的PES专用数据的可选字段。
如在图4到6中所提到的，可以将代码转换点信息***到每一个专用部分或分组报头的字段中。已经接收到包括代码转换点信息的分组的接收机使用来自该分组的代码转换点信息。
图7是用于解释根据本发明实施例，在接收机中提取代码转换点信息的流程图。
接收机经由网络接收根据相应的用户提供的视频数据。于是，如果在接收到的视频数据中不包含代码转换点信息，则接收机按所接收地那样，显示所述视频数据。
然而，如果接收机接收到已经在代码转换器中代码转换的视频数据，则在步骤700，接收机在接收到的视频数据的报头上，提取***到分组中的代码转换点信息。接下来，在步骤710，接收机提取代码转换点信息中所包含的原始视频数据的PTS信息。然后，在步骤720中，接收机确认当前在其上显示的视频数据的PTS信息。接下来，在步骤730，正当已经对视频数据代码转换时、并且已经根据PTS信息预先识别或确认的PTS(显现时标)时间处，接收机中断原始视频数据的显示，并且切换到代码转换后的视频数据，以便继续对视频数据的显示。
根据如上所述的实施例，所公开的本发明的效果如下。
当网络状况突然变得恶化从而使网络的可用带宽减小时，不能够确定或指定已经从发起的发送者传送到订户侧的海量存储视频数据的可信范围。
在该阶段，缓冲器在其中存储了已经从代码转换器中输出的特定量的视频数据。下一次，当接收到来自网络监视***的代码转换命令时，代码转换器首先对缓冲器中预先存储的特定量的视频数据进行代码转换，并且向其中***到代码转换点信息，从而如果需要，可以在其上安装有诸如机顶盒和PC等解码器的视频显示器中连续切换视频数据。结果，如果需要，接收机将当前图像切换到代码转换后的视频数据以显示连续的视频数据，而不会使用户的视觉恶化。
尽管已经参考其特定实施例示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (13)

1.一种由图像处理***的代码转换器通过网络来传送视频数据的方法，所述代码转换器包括具有预定量存储区域的存储介质，所述视频数据是根据多个服务类型来提供的，所述方法包括步骤：
经由所述网络传送根据多个服务类型中的至少一个提供的视频数据，同时在存储介质中暂时存储预定量的已传送的视频数据；
监视网络的业务状况以确定是否需要代码转换；
当不需要代码转换时，经由所述网络来连续传送所存储的视频数据；
当需要代码转换时，对所存储的视频数据进行代码转换以传送所述视频数据；以及
在对视频数据进行打包期间，将具有代码转换的显现时标PTS的代码转换点信息***到视频数据中，其中代码转换点信息具有未经代码转换的原始视频数据的PTS。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于根据多个服务类型中的至少一个提供的视频数据包括具有由内容提供商提供的最高服务质量的图像信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述网络的业务状况根据经由网络向其提供视频数据的用户数量而变化。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当网络的业务状况变得恶化时，则确定所述代码转换是必须的。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于在代码转换步骤中，将在存储介质中所存储的具有最高服务质量的视频数据转换为具有比具有最高质量的视频数据低的服务质量的视频数据。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述代码转换点信息被***到传输流分组的报头中并与所述报头一起传送。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述代码转换点信息被***到通过传输流传送的专用部分中并与所述专用部分一起传送。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述代码转换点信息被***到打包基本流PES分组的报头中并与所述报头一起传送。
9.一种在图像处理***中经由网络分别接收根据相应的用户提供的视频数据的方法，所述方法包括步骤：
分别接收根据相应的用户提供的视频数据；
确定代码转换点信息是否已经***到视频数据中；
当代码转换点信息并未***到视频数据中时，提供所接收到的视频数据以进行显示；
根据在代码转换后的视频数据中所包括的代码转换点信息，识别已经对视频数据进行了代码转换时的显现时标PTS；以及
在代码转换的PTS时间处，中断对接收到的视频数据的提供，并且提供代码转换后的视频数据以进行显示；
其中所接收到的视频数据包括并未代码转换且具有来自内容提供商的最高服务质量的视频数据，并且代码转换后的视频数据包括与接收到的视频数据相比具有相对较低服务质量的视频数据，
代码转换点信息具有未经代码转换的原始视频数据的PTS。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述代码转换点信息被***到传输流分组的报头中并与所述报头一起传送。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述代码转换点信息被***到通过传输流传送的专用部分中并与所述专用部分一起传送。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述代码转换点信息被***到打包基本流PES分组的报头中并与所述报头一起传送。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述方法还包括步骤：显示所接收到的视频数据。
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