Способ сохранения сжатых цифровых аудио- и видеосигналов

Заявляемое изобретение относится к области записи и воспроизведения цифровых аудио- и/или видеопрограмм, сжатых на основе групп изображений (ГИ). Достигаемый технический результат - возможность осуществлять различные режимы манипулирования средой Транспортного Потока (ТП) при минимальных средствах обработки. Согласно способу осуществляется запись одной или более цифровых аудио- или видеопрограмм на носителе в виде пакетов входного ТП. В реальном времени из входного ТП выводят указатели, указывающие пакеты данных, содержащие точки входа в сохраненном ТП. Указатели сохраняют в заранее определенных местоположениях на упомянутом носителе. Совместное сохранение пакетов ТП и упомянутых указателей обеспечивает возможность осуществления немедленного перехода между ГИ. 4 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к способу, формулируемому в ограничительной части п.1 формулы изобретения. Обычная методика видеозаписи обеспечивает такие режимы манипулирования, как быстрая перемотка вперед и быстрая обратная перемотка. Для цифрового видеосигнала, сжатого по группам изображений (ГИ), выполнение режимов манипулирования усложнилось, поскольку единообразные видеоинтервалы могут соответствовать не имеющим единообразную длину последовательностям пакетов данных - в зависимости от информационного содержания видеосигнала. В патенте США 5701386 раскрыта быстрая перемотка вперед и обратная быстрая перемотка за счет того, что каждую Группу Изображений обеспечивают заголовком ГИ, а каждую последовательность ГИ - заголовками последовательности и перед ее первой ГИ, и перед ее последней ГИ. Далее везде будет использован термин "изображение". В зависимости от фактического видеостандарта термин "изображение" может включать в себя как понятие "кадр", так и понятие "поле". Но современное цифровое вещание, в частности - спутниковое вещание, использует Транспортные Потоки (ТП) согласно стандарту системного слоя ISO/IEC 13818-1 для передачи многоканального аудио- и/или видеосигнала. Стандартом видеослоя может быть стандарт Н262 или ISO/TEC 13818-2, стандартом аудиослоя - ISO/IEC 13818-3. Эти технические характеристики применяют, помимо прочего, для цифрового вещания, и они предназначены для линейного воспроизведения без обратной связи от декодера. Пакеты поступают в приемник по одному, и их присвоение для конкретной программы обычно неизвестно, пока не поступит сам пакет: разумеется, присвоение осуществляют с помощью PSI-таблиц (таблиц Конкретно-Программной Информации). Для запоминания одну или несколько конкретных программ выбирают из принимаемого Транспортного Потока. Это будет обусловливать - либо во время сохранения, либо во время воспроизведения - необходимость адаптирования определенных параметров потока для обеспечения действительного Транспортного Потока в целях воспроизведения.

Системы воспроизведения обычно обеспечивают переход через выбираемое физическое расстояние памяти, но тогда вероятность попадания в точку входа фактически сохраненной программы низкая. Поиск этих точек входа вызывает необходимость неоднократных и интенсивных по времени поисков, которые могут стать причиной переполнения буферной памяти. Также становится почти невозможным воспроизведение потока на в n раз более высокой скорости (n - целое число), и также непосредственное попадание на видеофрагмент, который можно воспроизвести независимо. Поэтому, если сохранение происходит в специализированном устройстве, то местонахождения точек входа нужно знать незамедлительно; либо непосредственно, либо посредством указателей. Эта проблема становится более серьезной, если нужно сохранить несколько программ.

Сущность изобретения

Сущностью изобретения является форматирование видеосигнала таким образом, чтобы различные режимы манипулирования возможно было осуществлять для среды Транспортного Потока, при этом сводя к минимуму средства обработки данных, соответствующие данной среде.

Поэтому в соответствии с одним из вариантов осуществления данного изобретения оно отличается признаками согласно отличительной части п.1 формулы. Данное изобретение также относится к способу воспроизведения этого записываемого Транспортного Потока (ТП) и к устройству, выполненному с возможностью осуществления данного изобретения. Дополнительные признаки данного изобретения изложены в зависимых пунктах формулы.

Перечень чертежей

Варианты осуществления и преимущества данного изобретения раскрыты в нижеследующем описании на примере предпочтительных вариантов осуществления данного изобретения и со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг.1 - принципиальная схема организации записи;

Фиг.2 - схема структуры Транспортной Системы;

Фиг.3 - схема структуры сохраненных данных;

Фиг.4 - принципиальная схема организации воспроизведения;

Фиг.5 - упаковка Транспортного Потока;

Фиг.6 - распаковка Транспортного Потока.

Структурное описание соответствующей среды.

В соответствии с их согласованным форматом Пакеты Транспортного Потока начинаются заголовком пакета Транспортного Потока, причем этот заголовок содержит Идентификатор Пакета (PID). С помощью таблиц Конкретно-Программной Информации PSI будет узнано содержание данных пакета ТП. PID для видеоданных V_PID каждой передаваемой программы запоминают в таблицах PSI в Транспортном Потоке. Переменный индикатор начала блока полезной нагрузки payload_unit_start_indicator pusi сохраняют в заголовке пакета Транспортного Потока, и он указывает, начинается ли действительно полезная нагрузка данного пакета с первым байтом Пакетизированного Элементарного Потока PES (см. выше стандарты ISO/IEC). Наконец, управление полем адаптации adaptation_field_control (afc) указывает, содержит ли пакет Транспортного Потока поле адаптации и/или полезную нагрузку.

Чтобы установить указатель, для системы обычно нужно только произвести доступ в пакеты, которые имеют PID_V_PID, pusi=1 и afc, которое равно либо 1, либо 3. Если данная таблица будет слишком длинной для одного 188-байтового пакета, то нужно осуществить доступ в два или более прилегающих друг к другу пакета с PID=V_PID. Проверять на наличие точки входа необходимо только таким образом обозначаемые пакеты. Точками входа могут быть следующие:

- ТП-пакет, начинающийся с I-изображения;

- ТП-пакет, начинающийся с ГИ;

- ТП-пакет, начинающийся с заголовка последовательности.

Указатели можно временно сохранять в ЗУПВ и затем записывать на диск. Программа с длительностью видеосигнала в 135 минут с 25 изображениями в секунду, с размером ГИ из 12 изображений и с длиной указателей в 4 байта обеспечит указательную информацию объемом 0,54 Мбит или 67 кБайт. При скорости передачи информации, равной 16 Мбод, для записи всех указателей потребуется 35 миллисекунд - при том условии, что они будут иметь отдельную область диска. Если ЗУПВ слишком малое, тогда указатели необходимо записать заранее. Указатели могут содержаться в сохраняемом потоке, например путем сохранения их по достижении такого определенного числа, как 1000 выбранных пакетов. Тогда при воспроизведении положения указателей будут известны немедленно. Либо можно использовать таблицу местоположений указателей. Если указатели содержатся в определенном местоположении, то их можно записать либо после определенного интервала времени, либо в моменты, когда фактическая скорость передачи данных в битах низкая, или иным образом до достижения максимума емкости буферной памяти.

Перечисляемую ниже информацию можно сохранять с указателями в целях облегчения воспроизведения сохраненной программы:

- длительность в секундах видеосигнала во время записи в целях подсчета остающегося времени;

- размер ГИ и, если таковая применяется, характеристика ГИ, закрываемых или незакрываемых, например согласно стандарту MPEG, и в зависимости от единообразности их размера, или от отсутствия таковой;

- PID пакетов, содержащих таблицу Карты Программ - РМТ;

- PID пакетов, запоминающих Опорный Синхроимпульс Программы - PCR;

- PID пакетов с видеоинформацией;

- Код Времени Пуска, который можно использовать для подсчета истекшего времени;

- Частота Кадров, которая в сочетании с единообразным размером ГИ может использоваться для перехода на определенный момент времени;

- общее число ТП-пакетов, которое можно использовать для подсчета окончания данной программы;

- общее число I-, В- и Р-изображений;

- общее число 1-изображений;

- средняя скорость передачи данных в битах.

Использование Указателей может обеспечивать воспроизведение конкретной программы на более высокой скорости. Условия Транспортного Потока следует обеспечивать за счет исключения обращения к несуществующим изображениям. Также, возможно, придется адаптировать определенные поля.

Манипулирование облегчается за счет направления в декодер только тех ТП-пакетов, которые содержат видеоинформацию, включая SI-информацию и пакеты PCR. Более быстрое воспроизведение звука обычно не используют. Сохранение дополнительной информации позволит использовать вариант отправления только тех пакетов, которые имеют PID, соответствующий PID для PAT, PMT, PCR и V_PID. Информацию о размере ГИ можно использовать в "незакрытой" среде ГИ, во время воспроизведения полных ГИ, выборочно обходя определенное В-изображение, и, возможно, для адаптирования привязок ко времени в других пакетах. Видеодлйтельность во время записи можно использовать в сочетании с кодом времени, сохраненным в заголовке ГИ, для подсчета и отображения истекшего времени. Сочетание частоты кадров и фиксированного размера ГИ позволяет периодически точно воспроизводить определенное число секунд и затем совершать переход в n больше раз по сравнению с предшествующим числом, где n может иметь значения от 1 до 100. Дополнительное преимущество сохранения с помощью указателей состоит в том, что программу необходимо сохранять только один раз. Описываемая выше организация обеспечивает сохранение некоторого множества программ параллельно вторичному Транспортному Потоку в перемеженном (чередованном) порядке. В этом случае для каждой программы потребуется ее соответствующий набор указателей.

Сведения, подтверждающее возможность осуществления изобретения

На Фиг.1 представлена принципиальная схема приводимой в качестве примера организации записи. На вход 20 поступает Транспортный Поток. В блоке 22 происходит выбор нужных ТП-пакетов и введение отметки времени, за которыми производят запоминание в Запоминающем Устройстве 24 Информации Потока. В блоке 26 подсчитывают выбранные ТП-пакеты, и полученное число подсчета направляют в Запоминающее Устройство 28 Информации Указателей. В блоке 32 извлекают точки входа, и их подсчитывают в блоке 30; подсчитанное число направляют одновременно в Запоминающее Устройство 28 Информации Указателей и в Запоминающее Устройство 36 Информации Потока, которое фактически то же, что и блок 24. В блоке 34 Код Времени отыскивают в заголовке ГИ, и если его значение нулевое, то можно произвести любую необходимую модификацию. В блоке 38 Код Времени Пуска извлекают для направления его в Запоминающее Устройство Информации Потока. В блоке 40 размер ГИ и информацию Частоты Изображения извлекают и направляют в Запоминающее Устройство Информации Потока - теперь в блок 50. В блоке 42 извлекают закрытый Индикатор ГИ; в блоке 44 - PCR_PID, в блоке 46 - PMT_PID, и в блоке 48 - PID видеосигнала, чтобы направить из в Запоминающее Устройство 50 Информации Потока. Информация на выходе 49 готова для сохранения. На этой Фигуре не представлены некоторые составные части соответствующего оборудования, которые можно реализовать с помощью известных средств и которые поэтому не представлены в целях краткости.

На Фиг.2 представлено схематическое осуществление структуры Транспортного Потока. Здесь самый верхний уровень иллюстрирует последовательность Пакетов Транспортного Потока, каждый из которых содержит 188 байтов. На следующем уровне пакет содержит 4-байтовый заголовок, содержащий, по меньшей мере, информацию PID, pusi, afc. Остальное: данные ТП-пакета. На третьем уровне поле данных может содержать поле адаптации и/или поле полезной нагрузки, имеющие размер сообразно необходимости, и это поле данных возможно внутренне определить с помощью информации afc.

На Фиг.3 представлена схема структуры сохраненных данных. Блок 64 символизирует информацию потока, сформированную ТП-пакетами, содержащими всю информацию, выбранную на основе информационного потока, принимаемого на входе 22 в Фиг.1. Блок 62 символизирует указательную информацию, сформированную блоками 26, 30, 32 в Фиг.1. Блок 60 символизирует информацию потока, сформированную разными блоками в Фиг.1, в частности блоками 22, 30, 38, 40, 42, 44, 46 и 48. Теперь информацию из блоков 60 и 62 комбинируют для смежного запоминания. Затем таким образом сформированную составную информацию, и также информацию из блока 64, сохраняют на носителе. Последующую информацию можно сохранять в местоположениях, физически удаленных от предшествовавшего: связывание осуществляют через систему файлов. Общую информацию совокупно сохраняют на диске в формате, который возможно сконфигурировать в соответствии с приводимыми в качестве примера техническими решениями в Фиг.2. Во время этой программы ТП-пакеты записывают непрерывно. Информации указателей и потока записывают либо после прекращения съемки видеосигнала, либо в относительно малых количествах во время съемки видеосигнала.

На Фиг.4 представлена принципиальная схема приводимой в качестве примера организации воспроизведения. Позиция 70 представляет перезаписываемый диск вместе с его соответствующими электромеханическими, электрооптическими и электронными компонентами для осуществления привода и для доступа к информации, включая демодуляцию, исправление ошибок и аналогичные характеристики, которые действуют на организационном уровне, который относительно ниже этого уровня согласно данному изобретению. Блок 72 выполняет разуплотнение на три вспомогательных потока. Блок 74 символизирует вспомогательный поток Запоминающего Устройства Указателей. Блок 76 символизирует вспомогательный поток Запоминающего Устройства Информации Потока. Эти два потока направляют в блок 80 управления, который может выполнять следующие пользовательские функции управления:

- установка скорости воспроизведения диска, напр., в 1...n раз выше нормальной скорости;

- либо, установка минимальной длительности воспроизведения до выполнения перехода; при этом имеются различные возможности, такие как воспроизведение n количества ГИ до перехода; скорость перехода, равная xn ГИ, либо воспроизведение I-изображения, повторение n раз, затем - переход на следующее I-изображение, и т.д.;

- если сохранено множество программ: выбор программы;

- установка положения начала видеосигнала - с какого именно положения должно начаться воспроизведение программы;

- запись/воспроизведение;

- стоп;

- переход на определенный момент времени;

- быстрая перемотка вперед и быстрая обратная перемотка.

Пример функций управления:

- отображение фактически истекшего времени с начала считываемой в данное время программы;

- отыскание указателя и информации потока из диска;

- операции передачи управления на определенные байтовые положения в целях доступа в точку входа;

- воспроизведение, начиная с определенного физического местоположения;

- осуществление записи в определенном физическом местоположении.

Блок управления может направлять таким образом сформированные сигналы по шинам 92, 94, 96, 98 управления в разные подсистемы, идентифицируемые ниже. Во-первых, управление ориентированной на диск подсистемой 70 осуществляют по шине 92. Транспортный Поток, разуплотненный из блока 72, направляют в блок 82 для извлечения кода времени. Блок 84 обнаруживает, является ли ложной (≠1) Закрытая-ГИ индикатора, и воспроизводит n ГИ, заменяет первые пакеты В-изображения на нулевые пакеты. При этом блок 84 обнаруживает, является ли ложной (≠1) Закрытая-ГИ индикатора, или воспроизводит только 1-изображения, корректирует счетчик непрерывности в заголовке ТП-пакета, корректирует привязку ко времени в заголовке изображения и устанавливает прерванное звено в заголовке ГИ на 1, причем последнее зависит от типа декодера.

Блок 86 обнаруживает, является ли скорость воспроизведения ≠1, и если является, то заменяет все ТП-пакеты, кроме Видео PID-пакетов, PCR PID-пакетов, РМТ PID-пакетов и PAT PID (0)-пакетов на нулевые пакеты. При этом числа Отметки Времени Представления, Отметки Времени Декодирования и PCR модифицируют для указания правильного времени представления и декодирования.

Блок 88 обнаруживает, имеются ли отметки времени; если имеются, то тогда Временную Ось восстанавливают и Отметки Времени удаляют. Выходной сигнал 90 будет представлять уточненный Транспортный Поток согласно стандарту MPEG-2. Для краткости на этой Фигуре представлены некоторые известные составные части аппаратуры.

Особый аспект Транспортного Потока заключается в том, что все ТП-пакеты будут начинаться с ТП-заголовка, содержащего PID.

На Фиг.5 представлена компоновка Транспортного Потока. Слева видеоданные и аудиоданные вместе поступают в свои соответствующие кодеры 110 и 112. Оба кодера затем подают сигнал в соответствующие устройства образования пакетов 112 и 116, соответственно, для получения потока видео-РЕЗ и потока аудио-PES. В мультиплексоре 118 оба потока уплотняют с образованием входного Транспортного Потока, готового для запоминания.

На Фиг.6 представлен Транспортный Поток. Слева составной Транспортный Поток поступает во вспомогательный декодер 120, который отделяет видеосигнал от аудиосигнала. Блок 126 далее извлекает синхроимпульс и синхронизирует блоки 122 видеодекодера и блок 124 аудиодекодера. После этого пользователь имеет готовые декодированные видео- и аудиоинформации для воспроизведения.

Различные соответствующие аспекты данного изобретения являются следующими:

- Индикатор истекшего времени можно отыскивать в заголовке ГИ и из Кода Времени Пуска, и он не зависит от скорости передачи данных в битах и размера ГИ;

- Быстрая перемотка вперед и быстрая обратная перемотка возможны на любой скорости, даже если один диск содержит больше программ, смешанных физически, а не логически;

- Таблицу указателей и информацию ТП можно хранить в произвольном местоположении диска. Имеется некоторое Оглавление, которое для всех программ содержит исходные местоположения пакетов/программ ТП; и таблицы указателей и таблицы информации ТП.

- Для манипулирования не требуется дополнительная перегруппировка или переформатирование последовательностей изображений;

- Можно использовать как внешние, так и внутренние декодеры;

- Для ТП-пакетов, содержащих точку входа, не требуется конкретный аргумент сектора;

- Нет необходимости сохранять данные в физическом прилегании друг к другу;

- Допускается чередованное сохранение аудио-, видео и прочих данных;

- Данное изобретение позволяет использовать все размеры ГИ, даже не-единообразные размеры ГИ.

1. Способ записи одной или более цифровых аудио- и/или видеопрограмм, сжатых на основе групп изображений (ГИ), на носителе, содержащий этап, на котором сохраняют пакеты входного Транспортного Потока на данном носителе, тем самым формируя на нем сохраненный Транспортный Поток, отличающийся тем, что содержит этап, на котором, наряду с упомянутым сохранением, в реальном времени из входного Транспортного Потока выводят указатели, которые указывают на пакеты данных, содержащие точки входа, в сохраненном Транспортном Потоке, причем указатели сохраняют в заранее определенных местоположениях на упомянутом носителе, при этом упомянутое совместное сохранение позволяет немедленный переход между группами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые заранее определенные местоположения находятся в упомянутом сохраненном Транспортном Потоке.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что упомянутые заранее определенные местоположения находятся в области Таблицы вне упомянутого сохраненного Транспортного Потока.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что предназначен для применения с множеством чередованных программ в упомянутом сохраненном потоке, причем каждую из этих программ обеспечивают особым набором указателей.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно указывают размер ГИ и, если применимо, характеристику ГИ как закрытых или незакрытых, а также то, единообразны ли или не единообразны их размеры.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно указывают идентификатор (PID) пакета, содержащего Таблицу Карты Программ.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно указывают PID пакета, содержащего Опорный Синхроимпульс Программ.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно указывают PID пакета, содержащего видеоинформацию.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно указывают Код Времени Пуска, используемый для подсчета истекшего времени.

10. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно указывают Частоту Кадров, подлежащую использованию в сочетании с единообразным размером ГИ для перехода на определенный момент времени.

11. Способ воспроизведения одной или более цифровых аудио- и/или видеопрограмм, составленных с кодированными данными, которые сжаты на основе групп изображений (ГИ), с носителя, обеспечивающего немедленный переход между группами посредством сохраненных пакетов Транспортного Потока и информации указателей, отличающийся тем, что осуществляют доступ в реальном времени в воспроизводимом Транспортном Потоке, являющемся отдельным или составным, к указателям, которые указывают на пакеты данных в конкретном отдельном Транспортном Потоке, содержащие точки входа, посредством осуществления доступа к этим указателям в заранее определенных местоположениях на упомянутом носителе.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что упомянутые заранее определенные местоположения находятся в упомянутом отдельном Транспортном Потоке.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что упомянутые заранее определенные местоположения находятся в области Таблицы вне упомянутого отдельного Транспортного Потока.

14. Способ по п.11, отличающийся тем, что дополнительно отыскивают указание Частоты Кадров для использования в сочетании с единообразным размером ГИ в целях перехода на конкретный момент времени.

15. Записывающее устройство, выполненное с возможностью записи одной или более цифровых аудио- и/или видеопрограмм, сжатых на основе групп изображений (ГИ), на носителе посредством сохранения пакетов входного Транспортного Потока на данном носителе, тем самым формируя на нем сохраненный Транспортный Поток, отличающееся тем, что содержит средство для вывода в реальном времени, наряду с упомянутым сохранением, из входного Транспортного Потока указателей, которые указывают пакеты данных, содержащие точки входа, в сохраненном Транспортном Потоке, причем указатели сохраняются упомянутым устройством в заранее определенных местоположениях на упомянутом носителе, при этом упомянутое совместное сохранение позволяет немедленный переход между группами.

16. Записывающее устройство по п.15, выполненное с возможностью записи на носителе, представляющем собой перезаписываемый диск.

17. Воспроизводящее устройство для воспроизведения информации, записанной на носителе согласно способу по п.1, содержащее средства разуплотнения воспроизводимого с носителя Транспортного Потока для осуществления доступа в реальном времени к указателям, имеющим заранее определенное местоположение на носителе, причем указатели указывают на пакеты данных в воспроизводимом Транспортном Потоке, содержащие точки входа, и средства управления воспроизведением для обеспечения функций управления согласно получаемой информации указателей и для получения пакетов Транспортного Потока, содержащих цифровые аудио- и/или видеопрограммы.

18. Воспроизводящее устройство по п.17, выполненное с возможностью воспроизведения информации с носителя, являющегося перезаписываемым диском.