專利名稱：在傳送數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來處理數(shù)字磁帶錄像機數(shù)據(jù)流的方法。具體地說，本發(fā)明涉及在重現(xiàn)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)。
高清晰度電視(HDTV)信號通常不與現(xiàn)行的NTSC等等廣播標(biāo)準(zhǔn)兼容。適合與HDTV兼容信號一起使用的優(yōu)選的信號編碼標(biāo)準(zhǔn)是Grand Alliance在美國使用的MPEG-2(運動圖像專家組，“信息技術(shù)-運動圖像和相關(guān)音頻信息視頻，”ISO/IEC 13818-2,1996年5月15日)。這種公知的標(biāo)準(zhǔn)為編碼和壓縮的視頻、音頻以及輔助數(shù)據(jù)提供了格式化的準(zhǔn)則。數(shù)字MPEG-2兼容電視信號可以采用地面廣播、通過衛(wèi)星線路進行傳送，或是通過有線系統(tǒng)來發(fā)送。無論是哪一種傳輸方式，相關(guān)的傳送數(shù)據(jù)流都是被一種或是另一種類型的數(shù)據(jù)完全占有。
當(dāng)信號到達用戶一方時，現(xiàn)有的模擬電視/VTR配置允許用戶在磁帶錄像機(VTR)上記錄一個節(jié)目，并同時觀看另一個節(jié)目。觀眾還可以設(shè)定VTR記錄一個接收的節(jié)目，而不需要打開電視接收機。在任何情況下，觀眾都可以在此后重放記錄的節(jié)目。
磁帶錄像機通常要在重放的視頻數(shù)據(jù)流中插入數(shù)據(jù)和信息，用來為觀眾指示VTR的狀態(tài)。諸如PLAY或是FF(快進)信息等等屏幕顯示(OSD)信息，或者一個完整的位映像顯示被顯示在電視屏幕上顯示的可視圖像內(nèi)部。用這種信息來為觀眾指示從遙控器或是VTR面板上執(zhí)行的相應(yīng)的控制功能，VTR相應(yīng)地作出響應(yīng)。
在一個模擬VTR系統(tǒng)中，在重放過程中將OSD信息插入視頻信號的一種方法是將OSD信號，例如DC電壓電平切換為視頻信號。切換出現(xiàn)在校正行和顯示所需時間量的行位置上。在消除OSD時，切換不會造成視頻信號的中斷。
對于包含需要記錄的指定節(jié)目的MPEG-2兼容輸入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流來說，數(shù)據(jù)流是經(jīng)過調(diào)制后對用戶進行廣播的。數(shù)字VTR(DVTR)接收調(diào)制的信號，對其進行解調(diào)，調(diào)諧到特定的頻道，并且將恢復(fù)的數(shù)據(jù)流/頻道記錄在磁帶上。由于多方面的原因，在記錄之前或是重放過程中都不希望對MPEG-2兼容編碼的數(shù)據(jù)流進行譯碼。這些原因包括會增加DVTR中的譯碼和格式化硬件的費用，并且在數(shù)據(jù)流包括多個節(jié)目時有可能丟失首先指定的節(jié)目以外的所有節(jié)目。由于在傳輸MPEG-2兼容數(shù)據(jù)流時需要精確的定時，在滿容量的數(shù)據(jù)流內(nèi)通過在選定的分組中重寫數(shù)據(jù)的方式來插入輔助數(shù)據(jù)就需要譯碼和編碼硬件，并且重新計算傳送數(shù)據(jù)流的圖象和顯示時間標(biāo)記。由于相關(guān)的費用以及觀眾可看到的數(shù)據(jù)損失，不希望采用這種方式。然而，數(shù)字電視接收機通常能夠在顯示之前將OSD信息混合在視頻信號中。由于這一原因，以及由于并非所有輔助數(shù)據(jù)都是OSD數(shù)據(jù)，最好是在不影響原有的傳送數(shù)據(jù)流的情況下將輔助數(shù)據(jù)插入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中，而不要試圖在視頻信號中混合適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)。
這樣就需要簡單而有效的手段在MPEG-2兼容數(shù)據(jù)流中插入諸如OSD數(shù)據(jù)一類的輔助數(shù)據(jù)。本發(fā)明就提供了這樣一種手段。
一種數(shù)字設(shè)備接收包括時間標(biāo)記的數(shù)字節(jié)目數(shù)據(jù)，并插入在傳輸通道上傳輸?shù)妮o助信息。該數(shù)字設(shè)備在傳輸之前對節(jié)目數(shù)據(jù)和輔助信息進行調(diào)制，而不改變時間標(biāo)記。


圖1表示先進電視標(biāo)準(zhǔn)委員會規(guī)定的一種8 VSB鏈路的一部分。
圖2表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖3表示按照本發(fā)明原理的一種重放的數(shù)據(jù)流。
圖3A表示輔助數(shù)據(jù)在傳送數(shù)據(jù)流分組中的安排。
圖4表示用來在重放數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)分組的裝置。
圖5表示按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的一個分組。
圖6表示按照本發(fā)明原理的一種變更的分組的一個實施例。
圖7表示用來從重放數(shù)據(jù)流中消除輔助分組的設(shè)備的實施例。
圖8表示用來在重放數(shù)據(jù)流中插入輔助分組的設(shè)備的實施例。
數(shù)字VTR(DVTR)應(yīng)該能夠記錄從已經(jīng)解調(diào)成基帶的傳送數(shù)據(jù)流中恢復(fù)的整個通道。傳送數(shù)據(jù)流經(jīng)過壓縮并且應(yīng)該是滿容量的，額定的數(shù)據(jù)速率是每秒19.4兆比特。對包括多級音頻、視頻和輔助信息的每個通道的這種數(shù)據(jù)速率是由MPEG標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。按照本發(fā)明的原理，為重放記錄數(shù)據(jù)，對記錄的數(shù)據(jù)流再次進行調(diào)制(再調(diào)制)，并通過同軸電纜傳送給電視機中的顯示解調(diào)器。再調(diào)制提供了足夠的帶寬，從而能夠插入DVTR所產(chǎn)生的輔助數(shù)據(jù)。采用殘留邊帶(VSB)調(diào)制的調(diào)制技術(shù)基于為美國的Grand Alliance廣播高清晰度電視(HDTV)系統(tǒng)提出的VSB調(diào)制。如果記錄的信號不是基帶信號，在重放的時候就需要在執(zhí)行下述實施例之前將信號變成基帶信號。
傳輸信號的時序特性是非常重要的。信號的解調(diào)常常是根據(jù)具有有限調(diào)諧范圍的一或多個VCXO(壓控晶體振蕩器)來執(zhí)行的。由于整個記錄內(nèi)容被裝在一個調(diào)制的傳輸通道中，通過發(fā)射機的編碼/調(diào)制器進行重放將在電視機的接收解調(diào)器/譯碼器上獲得精確定時的信號通道。然而，由于傳輸通道的容量可能已經(jīng)被充滿了，如果不重寫部分需要的信號，通常就無法在編碼的數(shù)據(jù)流中混入諸如OSD數(shù)據(jù)一類的輔助信息。用公知的方法多路復(fù)用MPEG兼容數(shù)據(jù)會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和費用，因為需要對編碼信號進行翻譯并且至少執(zhí)行局部的譯碼，以便確定從何處開始在數(shù)據(jù)流中添加輔助數(shù)據(jù)才不會影響數(shù)據(jù)流的完整性。多路復(fù)用的數(shù)據(jù)需要用硬件重新進行編碼，或者是將其作為相對于重放數(shù)據(jù)具有不同格式的數(shù)據(jù)來進行識別。
圖1表示由美國先進電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)規(guī)定的一地面8 VSB鏈路的一部分。里德-所羅門編碼器10將20個奇偶校驗字節(jié)加到每個分組中。在每個188字節(jié)的分組中包括MPEG同步字節(jié)。在發(fā)射機的里德-所羅門編碼器10以前消除同步字節(jié)，并且在接收機的里德-所羅門譯碼器18之后重新插入同步字節(jié)。MPEG同步字節(jié)部分是不用傳輸?shù)摹＝诲e器(interleaver)11對這些字節(jié)擾頻，以便增大對突發(fā)錯誤的抵抗力。網(wǎng)格編碼器12從交錯器11接收串行的字節(jié)，并且為每2個輸入位產(chǎn)生3-位的符號。用VSB調(diào)制器13執(zhí)行8 VSB調(diào)制，并且每秒鐘輸出額定的10.76兆個符號。
8 VSB調(diào)制信號是經(jīng)通道14傳輸?shù)?，并用例如位于電視接收機中的VSB解調(diào)器15進行接收。網(wǎng)格譯碼器16消除由單元12插入的附加位，去交錯器(deinterleaver)17對數(shù)據(jù)流執(zhí)行反擾頻。最后，里德-所羅門譯碼器18對數(shù)據(jù)流譯碼，將其恢復(fù)成由發(fā)射機中的單元10處理前的狀態(tài)。此時就可以用接收機的MPEG-2兼容譯碼器來接收記錄的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
在圖2中示出了本發(fā)明的一個實施例。圖2包括與圖1中相同的大部分單元，在圖中用相同的標(biāo)號表示。鑒于上述的8 VSB鏈路構(gòu)成地面廣播通道，在本實例中，圖2所示的結(jié)構(gòu)在DVTR的重放頭和電視機的MPEG譯碼器之間。
圖1和2之間的區(qū)別在于分別從編碼/調(diào)制鏈和譯碼/解調(diào)鏈中去掉了網(wǎng)格編碼器12和網(wǎng)格譯碼器16。通過在8 VSB系統(tǒng)中去掉網(wǎng)格編碼器12和網(wǎng)格譯碼器16，數(shù)據(jù)流的每三個位中的一位就可以用于其他用途，例如可用于輔助信息。為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確的定時，在剩余空間中必須填充輔助信息或是空白數(shù)據(jù)。對于MPEG-2兼容的數(shù)據(jù)流來說，附加信息和空白數(shù)據(jù)是按照與MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)兼容的格式來進行分組的。
從編碼/調(diào)制到譯碼/解調(diào)的過程中去掉網(wǎng)格編碼器/譯碼器會降低糾錯能力。然而，通道14最好是在DVTR和電視接收機之間的RF同軸電纜。通道14為數(shù)據(jù)流的傳輸提供了很好的環(huán)境，因為它是在很少或是沒有干擾的受控環(huán)境中用長度很短的屏蔽電纜構(gòu)成的。通道14具有良好的信噪比，實質(zhì)上沒有重影并且很少受到射頻干擾。通道14所采用的電纜越短，這些特性就越好。然而，即使實際上線路很長，例如跨越一棟房屋，一棟辦公樓或是綜合的辦公室，在這種結(jié)構(gòu)中通常也不需要糾錯。
圖3示出一種用于8 VSB系統(tǒng)的MPEG-2兼容的分組化數(shù)據(jù)流和諸如OSD數(shù)據(jù)等輔助信息的分組。數(shù)據(jù)流30代表正在從DVTR上進行重放的記錄的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流31代表要插入數(shù)據(jù)流30的輔助數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流30和31都被分組化。數(shù)據(jù)流30是用分組化的方式記錄和再現(xiàn)的，并且在DVTR的數(shù)據(jù)處理過程中是基本上不變的，僅僅是將時間延遲到觀眾重放的時間。輔助數(shù)據(jù)多路復(fù)用器32接收數(shù)據(jù)流31和32，并且向圖1中的里德-所羅門編碼器10輸出數(shù)據(jù)流33?？梢杂肈VTR中的微處理器來產(chǎn)生OSD分組和/或輔助數(shù)據(jù)分組。
如圖3中所示，在數(shù)據(jù)流33-8中，例如，每兩個記錄分組就包括一個包含OSD信息的輔助分組。當(dāng)正在由DVTR重放的數(shù)據(jù)流30中沒有被插入輔助數(shù)據(jù)時，就在數(shù)據(jù)流33中插入空白分組，以維持傳輸通道中的時序。
圖3A示出如何形成輔助數(shù)據(jù)并且最終將其放入傳送流分組。在本例中，輔助數(shù)據(jù)是OSD信息。OSD信息是由DVTR產(chǎn)生的，并且用一個首標(biāo)來表示。首標(biāo)和OSD信息被放在節(jié)目基本流(PES)分組中。如果首標(biāo)和OSD信息的長度長于一個PES分組，就將首標(biāo)和信息放在多個PES分組中。然后將PES分組分割成傳送流分組和將其放在傳送數(shù)據(jù)流中。如果信息沒有完全填滿一個分組，就要將其填滿以維持時序。
圖4示出輔助數(shù)據(jù)多路復(fù)用器32的一個可能的實施例。用記錄分組的緩沖器40接收數(shù)據(jù)流30，其容量大得足以維持分組流，在每兩個記錄分組之后插入一個輔助或空白分組。數(shù)據(jù)流31是由DVTR中的微處理器產(chǎn)生的，并且是由包括需要和重放的數(shù)據(jù)一起傳輸?shù)妮o助數(shù)據(jù)的分組構(gòu)成的。輔助分組緩沖器41接收數(shù)據(jù)流31，并且將輔助分組一直緩存到可以插入輸出數(shù)據(jù)流33的適當(dāng)時間?？瞻装l(fā)生器42在不插入輔助分組時輸出一個空白分組。輔助分組緩沖器41和空白發(fā)生器42分別向多路復(fù)用器43提供它們各自輸出的分組。多路復(fù)用器43在輔助分組緩沖器41中的輔助分組有效時接收一個輔助分組有效信號。根據(jù)輔助分組有效信號的狀態(tài)，多路復(fù)用器43每三個分組向多路復(fù)用器44輸出一個輔助分組或是一個空白分組。
多路復(fù)用器44每當(dāng)從多路復(fù)用器43接收到一個分組時就從記錄分組緩沖器40接收兩個記錄分組。模計數(shù)器45通過一個分組時基時鐘來控制多路復(fù)用器44在記錄數(shù)據(jù)流中插入輔助或空白分組。如圖4所示，例如，當(dāng)分組時基時鐘是0或2時，就將來自數(shù)據(jù)流30的分組插入輸出數(shù)據(jù)流33。當(dāng)分組時基時鐘是1時，就在輸出數(shù)據(jù)流33中插入輔助或空白分組。然后將輸出數(shù)據(jù)流33輸出到圖1的里德-所羅門編碼器10。
圖5示出MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)第2.4.3節(jié)中規(guī)定的一種空白分組。從圖中可以清楚地看出它與圖6中所示的修改后的空白分組格式之間的區(qū)別。修改的空白分組被用來在重放的數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)和空白數(shù)據(jù)。
將修改的空白分組插入數(shù)據(jù)流中是一種傳送級功能。在傳送級上對物理層進行多路復(fù)用，以便填滿用修改的空白分組進行再調(diào)制時產(chǎn)生的附加帶寬。標(biāo)準(zhǔn)MPEG傳送多路分解器可以將包含輔助數(shù)據(jù)或空白數(shù)據(jù)的這種修改的空白分組解釋成普通的空白分組。然而，如下文所述，修改后的傳送多路分解器可以對包含有用信息的空白分組進行識別和語法分析。
圖6示出了由圖4的空白分組發(fā)生器42產(chǎn)生的一種可能的空白分組格式。圖5和6中的分組都是1504位長，每個分組的前32位是由MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的。圖6中分組的區(qū)別是在32到55位中包括有效負(fù)載數(shù)據(jù)以外的信息。32位到39位提供空白傳送分組同步數(shù)據(jù)。40位到47位提供空白傳送分組標(biāo)識符(PID)。48位到55位提供其他空白傳送信息，例如，CRC(循環(huán)冗余檢驗)數(shù)據(jù)。有效負(fù)載數(shù)據(jù)(輔助數(shù)據(jù)或空白數(shù)據(jù))從56位開始。然而，取決于要用有效負(fù)載數(shù)據(jù)傳送的信息，從48位開始的附加信息位可以比剛剛描述的情形多或者少。
圖7示出位于用來接收傳送流的設(shè)備中的一示范傳送數(shù)據(jù)流多路分解器，例如，裝備有MPEG-2兼容譯碼器的電視機或個人計算機。傳送數(shù)據(jù)流多路分解器的位置處在圖2中的單元14,15和16下游。
用諸如數(shù)字電視等數(shù)字設(shè)備來接收調(diào)制的數(shù)據(jù)流，并如圖1和2中所示，進行VSB解調(diào)，以再現(xiàn)分組化的數(shù)據(jù)流。將分組化的數(shù)據(jù)輸入多路分解器70。用數(shù)據(jù)類型選擇信號來識別多路分解器70接收到的分組類型。例如，在分組中可能包含音頻數(shù)據(jù)、視頻數(shù)據(jù)、或者在對數(shù)據(jù)流30進行記錄之前在圖3的數(shù)據(jù)流30中插入的輔助數(shù)據(jù)，一個分組中也可能包含由錄像機插入的空白數(shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)。根據(jù)分組的類型將記錄的分組輸出到適當(dāng)?shù)奶幚硗ǖ?。DVTR的插入的分組從多路分解器70中輸出，并輸入到多路分解器71。多路分解器71識別插入的分組是否包含輔助數(shù)據(jù)或空白數(shù)據(jù)。如果該分組中包含空白數(shù)據(jù)，就刪除該數(shù)據(jù)。如果分組中包含諸如OSD數(shù)據(jù)等輔助數(shù)據(jù)，就將數(shù)據(jù)從多路分解器71輸出到一個輔助處理器，例如，一個OSD數(shù)據(jù)處理器。硬件實施的傳送數(shù)據(jù)流多路分解器的一種替換形式是軟件實施方案，它識別包含輔助或空白數(shù)據(jù)的分組，并相應(yīng)地處理數(shù)據(jù)和/或為數(shù)據(jù)選擇路由。
本發(fā)明的另一實施例也是用上述附圖來表示的。圖2還示出了由先進電視標(biāo)準(zhǔn)委員會(ATSC)規(guī)定的一條16 VSB廣播鏈路的一部分。8 VSB和16VSB之間的一個區(qū)別在于16 VSB的系統(tǒng)中沒有使用網(wǎng)格編碼和網(wǎng)格譯碼。另一個區(qū)別在于8 VSB是用圖1中的網(wǎng)格編碼器12對數(shù)據(jù)流中的每兩個原始位添加一位。對于16 VSB而言，則是在單元13進行VSB調(diào)制時對數(shù)據(jù)流中的每兩個原始位添加兩位。相應(yīng)的VSB解調(diào)是在圖2的VSB解調(diào)器15中進行的。
圖3示出經(jīng)過16 VSB調(diào)制后輸出的數(shù)據(jù)流33-16。數(shù)據(jù)流33-16包括記錄的重放數(shù)據(jù)和DTVR插入數(shù)據(jù)的交替分組。分組1到6代表由數(shù)據(jù)流30輸入到單元32的對應(yīng)的數(shù)據(jù)分組。插入的數(shù)據(jù)代表OSD分組、其他輔助數(shù)據(jù)分組以及空白分組。這些插入分組類型的配置和頻率都是示意性的。實際情況取決于將要插入數(shù)據(jù)流33-16的數(shù)據(jù)。一旦接收到，就按照以上相對于圖7所描述的方式對數(shù)據(jù)流進行處理。
在圖8中示出了輔助數(shù)據(jù)多路復(fù)用器32的另一個實施例。這一實施例可能對16 VSB調(diào)制更為有效，因為插入數(shù)據(jù)的速率較高。圖8與圖4的區(qū)別是在多路復(fù)用器84中多路復(fù)用輔助和空白數(shù)據(jù)。在這一實施例中，輔助數(shù)據(jù)緩沖器80和空白數(shù)據(jù)緩沖器82向多路復(fù)用器84提供數(shù)據(jù)。根據(jù)輔助分組信號的狀態(tài)，將這兩種數(shù)據(jù)串之一輸出到空白分組發(fā)生器86。發(fā)生器86接收選定的數(shù)據(jù)流，并產(chǎn)生一個分組。然后將該分組提供給多路復(fù)用器88，并如上所述插入數(shù)據(jù)流33。
輔助數(shù)據(jù)緩沖器80接收包括OSD數(shù)據(jù)的所有類型的輔助數(shù)據(jù)。如果輔助數(shù)據(jù)的長度超過了一個分組，下一順序的插入輔助數(shù)據(jù)分組就會包含這一信息，并不會產(chǎn)生空白分組。如果輔助數(shù)據(jù)的長度短于一個分組，或者來自一個序列的最后一個輔助數(shù)據(jù)分組比一個分組要短，緩沖器82或者分組發(fā)生器86將用空白數(shù)據(jù)填滿剩余的位。圖4和8中的記錄分組緩沖器40和83、多路復(fù)用器44和88、以及模計數(shù)器45和89分別用來執(zhí)行基本上相同的功能。
與常規(guī)的電纜頭端處理相比，所公開的按照本發(fā)明原理的系統(tǒng)在操作中具有明顯的優(yōu)點。具體地說，所公開的系統(tǒng)在傳送數(shù)據(jù)流中插入信息時不需要修改時間標(biāo)記信息或時間標(biāo)記信息的時序。與此相反，常規(guī)的電纜頭端處理涉及對來自兩個(或以上)獨立源(例如兩個獨立的磁帶錄像設(shè)備)的節(jié)目數(shù)據(jù)流的更復(fù)雜的多路復(fù)用操作，和以一種保持時序完整性的方式對來自兩個數(shù)據(jù)流的時間標(biāo)記進行組合。常規(guī)的電纜頭端處理還必須為兩個數(shù)據(jù)流保持協(xié)調(diào)一致的PID信息。這樣就會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。常規(guī)處理保證能夠在傳送數(shù)據(jù)流中識別出獨立的節(jié)目。所公開的系統(tǒng)中沒有這種復(fù)雜的問題，因為所公開的系統(tǒng)不會干擾傳送流(時間標(biāo)記)的時序。
在上述的8 VSB或16 VSB實施例中，為了便于對空白和輔助分組進行識別，可以采用各種方法。第一種方法需要定義一個輔助信息專用的甚至是OSD或者其他信息專用的標(biāo)準(zhǔn)分組標(biāo)識符(PID)。然后可以修改傳送流，在傳送數(shù)據(jù)流中僅僅需要對PID進行分析。定義的PID允許DVTR在8或16 VSB調(diào)制數(shù)據(jù)流中容易地插入輔助信息分組，并使接收系統(tǒng)容易地識別插入的輔助信息。
另一方面，由于DVTR所記錄的傳送數(shù)據(jù)流已經(jīng)包括了一些空白分組和其他非關(guān)鍵的數(shù)據(jù)分組，在采用具有網(wǎng)格編碼的8 VSB調(diào)制(8 VSB-t)進行重放的過程中，定義的PID可以通過重寫或替換這些分組而插入輔助數(shù)據(jù)。插入的分組則可包括OSD信息，例如，以及將向觀眾顯示這種信息的持續(xù)時間。持續(xù)時間信息允許發(fā)送一次消息，而不是重復(fù)發(fā)送所期望的持續(xù)時間。在對已經(jīng)存在于傳送數(shù)據(jù)流中空白分組進行重寫時可能遇到的問題包括無法肯定在需要從DVTR發(fā)送輔助數(shù)據(jù)時將會獲得一個或多個空白分組，以及無法肯定將獲得足夠的空白分組。然而，總是希望某些傳輸通道包含足夠的空白分組，以便于用DVTR插入輔助信息。
這一替換實施例包括對傳送數(shù)據(jù)流進行分析，以確定哪些分組可以被用來從DVTR發(fā)送輔助數(shù)據(jù)。這就需要解釋數(shù)據(jù)流中的節(jié)目關(guān)聯(lián)表(PAT)和節(jié)目變換表(PMT)，以識別出未使用的PID。如果將一個PID及相關(guān)的分組用于傳送DVTR數(shù)據(jù)，就必須更新相關(guān)的PAT和PMT，以指示這一用途。這是一種復(fù)雜的方案，因為在DVTR中必須裝備相應(yīng)的硬件，用來解釋和修改傳送數(shù)據(jù)流。另外，如果將對輔助數(shù)據(jù)進行編碼，在DVTR中還必須包括編碼硬件。
盡管希望一次發(fā)送有效期間和輔助信息，但這并非總是有效的。例如，接收設(shè)備在DVTR發(fā)送消息時可能是關(guān)閉的，或者沒有連接到DVTR。如果在輔助信息的有效時間段內(nèi)啟動接收設(shè)備，必須重新傳送信息才能使接收設(shè)備發(fā)生動作。其原因在于RF傳輸通道是一種單向數(shù)據(jù)傳輸通道。
以有效期間發(fā)送輔助信息一次的另一種方法是在有效期間隔內(nèi)以所需頻率反復(fù)發(fā)送輔助信息。例如，如果需要讓OSD消息顯示5秒，輔助信息就在5秒內(nèi)每秒發(fā)送一次OSD消息。持續(xù)時間信息可以和輔助信息一起更新和發(fā)送，也可以一起刪除。
上文討論的插入數(shù)據(jù)是作為輔助數(shù)據(jù)描述的。然而，也可以插入其他類型的信息，例如用來控制下游硬件的命令。插入數(shù)據(jù)可以是一個完整的位映像圖像，在所需時間內(nèi)完全或部分代替有效視頻，以及對位映像圖像進行更新。上述的插入數(shù)據(jù)中包括在重放數(shù)據(jù)流中插入數(shù)據(jù)的能力，這里數(shù)據(jù)可以代表DVTR發(fā)送的任何類型的數(shù)據(jù)。
實現(xiàn)按照本發(fā)明原理的系統(tǒng)可以使用三種調(diào)制格式當(dāng)中的任何一種與三種數(shù)據(jù)插入方法中的任何一種，也就是可以有九種變化。具體地說，該系統(tǒng)可以用具有格碼的8-VSB-t調(diào)制(＞19Mb/s)、沒有格碼的8-VSB調(diào)制(＞29Mb/s)、以及16-VSB調(diào)制(＞38Mb/s)三種標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制方法操作。這些調(diào)制格式并不排斥其他格式。在系統(tǒng)的操作中可以使用以下三種數(shù)據(jù)插入方法中的任何一種·空白傳送，其中數(shù)據(jù)是采用新協(xié)議以空白分組輸送的；·輔助數(shù)據(jù)PID，其中在MPEG傳送層上的一種預(yù)定的專用PID用于輔助數(shù)據(jù)分組；以及·一種涉及找出在當(dāng)前數(shù)據(jù)流中未使用的PID以供輔助數(shù)據(jù)使用，并修改PAT和PMT以識別輔助數(shù)據(jù)PID的方法。
這些數(shù)據(jù)插入方法并不排斥其他方法。
關(guān)于再調(diào)制信息的實際RF通道，可以將電視接收機設(shè)計成在接收機工作在監(jiān)控模式下時通過一個預(yù)定頻道(例如3或4)來接收再調(diào)制信號。在監(jiān)控模式下，接收機忽略VSB調(diào)諧流中的實際調(diào)諧信息(例如，“調(diào)諧到22頻道”的指令)。可以通過使用者操作的遙控器將接收機置于監(jiān)控模式，接收機在這一模式下在預(yù)定再調(diào)制頻道上尋找再調(diào)制數(shù)據(jù)。
定義一個插入分組的優(yōu)點之一是在數(shù)據(jù)流失去同步時可以提高再同步的效率。由于這種分組是唯一的，并且具有唯一的PID，很容易用接收設(shè)備進行識別。在識別到一個空白分組時，可以讀出它的首標(biāo)。首標(biāo)可包括的信息有例如當(dāng)前分組中的數(shù)據(jù)長度，以及下一個分組的起點位置，可以直接地或從當(dāng)前數(shù)據(jù)指針通過計算獲得。這種信息、插入分組的標(biāo)識符或者這種信息和插入分組的標(biāo)識符的組合，使得接收設(shè)備能夠在下一個分組開始之前使其本身與基本數(shù)據(jù)流達到同步。初期和有效同步大大減少了由于失去或缺少同步所造成的錯誤數(shù)據(jù)，在發(fā)生同步丟失后的第一插入分組出現(xiàn)時使接收機和數(shù)據(jù)流實現(xiàn)同步。
本發(fā)明并非僅限于用DVTR插入輔助信息。許多其他設(shè)備也可以用來完成上述的工作。例如，衛(wèi)星或有線系統(tǒng)的機頂盒、攝像機、數(shù)字視盤播放機以及游戲機也可以在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流或是有限帶寬的MPEG格式數(shù)據(jù)流中插入輔助數(shù)據(jù)。由于上述實施例既有效又并不復(fù)雜，在需要在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中插入附加信息的任何設(shè)備中都可以實現(xiàn)。
同樣，接收設(shè)備并不一定是一臺數(shù)字電視接收機。例如可以是另一臺DVTR或是另一種記錄媒體，或者是機頂盒。這些設(shè)備也可以使用本發(fā)明的原理來接收和使用它需要的信息，并且放棄或?qū)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給另一設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的原理，這些設(shè)備在必要時也可以解釋輔助信息和添加它們自己的輔助信息?！@樣就可能需要對VSB調(diào)制信號進行解調(diào)，分析和/或插入附加的輔助信息，并且再次對信號進行調(diào)制以供發(fā)射。另一種方法是在對信號不進行解調(diào)的情況下識別出真正的空白分組，并且在這些空白分組的位置上插入需要的輔助信息。
本發(fā)明的原理還可以在其他通道格式下實現(xiàn)。例如，IEEE 1394同步傳輸通道也可以從本發(fā)明獲益。只要有一個通道的帶寬大于記錄數(shù)據(jù)流的帶寬，就可以實現(xiàn)上述的機制。例如，如果需要傳送19.1Mbps MPEG-2兼容信號，發(fā)送設(shè)備(DVTR,DVD播放機等)就需要有38.2Mbps的通道，并實施上述的16 VSB調(diào)制。在某些情況下，這樣做的附加優(yōu)點是不需要用空白分組去填滿未用的通道帶寬。這樣就進一步簡化了接收機的多路分解器，因為不需要區(qū)分裝填有信息的附加分組和為了填滿帶寬而插入的附加空白分組。當(dāng)連接設(shè)備已經(jīng)具備了IEEE 394接口時，這種實施方案是有吸引力的。
盡管本文中是以用DVTR接收和記錄的MPEG-2兼容數(shù)據(jù)為例來說明的，上述的實施例也可以用于其他的MPEG格式，例如MPEG-1，或者是用于類似的壓縮和分組化的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
權(quán)利要求
1．一種用來產(chǎn)生通過一個傳輸通道傳輸?shù)陌?jié)目信息和輔助信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的方法，該方法的特征在于以下步驟為所述節(jié)目數(shù)據(jù)流提供相關(guān)的時間標(biāo)記；產(chǎn)生所述輔助信息；將所述輔助信息插入所述節(jié)目數(shù)據(jù)流中，以提供輸出數(shù)據(jù)流；調(diào)制所述輸出數(shù)據(jù)流，以提供調(diào)制的數(shù)據(jù)流；以及將所述調(diào)制的數(shù)據(jù)流傳送給所述傳輸通道；其中所述插入步驟提供所述輸出數(shù)據(jù)流，而不改變所述時間標(biāo)記。
2．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是在所述調(diào)制步驟中執(zhí)行以下調(diào)制方式之一(a)16 VSB調(diào)制，(b)不需要網(wǎng)格編碼的8 VSB調(diào)制，以及(c)8 VSB調(diào)制。
3．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是所述輔助信息是以下信息之一，(a)供接收數(shù)字設(shè)備使用的信息，和(b)空白信息。
4．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是由所述傳送步驟按分組來傳送所述輔助信息和所述節(jié)目數(shù)據(jù)流。
5．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是所述提供步驟從一個存儲介質(zhì)中提供所述節(jié)目數(shù)據(jù)流。
6．按照權(quán)利要求1的方法，其特征是所述插入步驟進一步包括以下步驟識別在所述節(jié)目數(shù)據(jù)流中的空白數(shù)據(jù)；以及用所述輔助數(shù)據(jù)代替所述空白數(shù)據(jù)。
7．一種用來接收通過一個傳輸通道傳送的包含節(jié)目信息和輔助信息的數(shù)字傳送調(diào)制數(shù)據(jù)流的設(shè)備，該設(shè)備包括用來處理所述數(shù)據(jù)流的裝置，其特征是包括一個輸入端(14)，用來接收所述的調(diào)制數(shù)據(jù)流；一個解調(diào)器(15)，用來對所述調(diào)制數(shù)據(jù)流進行解調(diào)，以提供一個解調(diào)的數(shù)據(jù)流；一個傳送多路分解器(17)，用來從所述解調(diào)數(shù)據(jù)流中分離所述節(jié)目信息和所述輔助信息；一個節(jié)目處理器(70)，用來處理所述分離的節(jié)目信息；用來識別所述分離的輔助信息內(nèi)容的一個裝置(71)，從中識別出有用信息和空白信息之一；以及一個輔助信息處理器(18)，用來處理所述有用信息。
8．按照權(quán)利要求7的裝置，其特征是所述識別裝置是一個多路分解器。
9．一種用來產(chǎn)生通過一條傳輸通道發(fā)送的包含節(jié)目信息和輔助信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的數(shù)字設(shè)備，所述數(shù)字設(shè)備的特征在于包括用來為所述節(jié)目數(shù)據(jù)流提供相關(guān)的時間標(biāo)記的裝置(30,40)；用來產(chǎn)生所述輔助信息的裝置(41)；用來多路復(fù)用所述輔助信息和所述節(jié)目數(shù)據(jù)流一個多路復(fù)用器(44)，以產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)流；用來調(diào)制所述輸出數(shù)據(jù)流的一個調(diào)制器(13)，以產(chǎn)生一個調(diào)制的數(shù)據(jù)流；以及一個輸出端，用來將所述調(diào)制數(shù)據(jù)流傳送給所述傳輸通道；其中所述多路復(fù)用器產(chǎn)生所述輸出數(shù)據(jù)流，而不改變所述時間標(biāo)記。
10．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述調(diào)制器執(zhí)行以下調(diào)制方式之一(a)16 VSB調(diào)制，(b)不需要網(wǎng)格編碼的8 VSB調(diào)制，以及(c)8 VSB調(diào)制。
11．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征是所述調(diào)制數(shù)據(jù)流的容量基本上被充滿。
12．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征是所述輔助信息是以下信息之一，(a)供第二數(shù)字設(shè)備使用的信息；以及(b)空白信息。
13．按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征是所述輔助信息和所述節(jié)目數(shù)據(jù)流是按分組傳送的。
14．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述輸出數(shù)據(jù)流是一個MPEG兼容數(shù)據(jù)流。
15．按照權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征是所述數(shù)字節(jié)目數(shù)據(jù)流是從一個存儲介質(zhì)中提取的。
16．按照權(quán)利要11的設(shè)備，其特征是進一步包括用來識別所述數(shù)字節(jié)目數(shù)據(jù)流中的空白數(shù)據(jù)的裝置，其中所述的多路復(fù)用器用所述輔助數(shù)據(jù)代替所述空白數(shù)據(jù)。
17．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述輔助信息是屏幕顯示(OSD)信息。
18．按照權(quán)利要求7或9的設(shè)備，其特征是所述傳輸通道是一條RF同軸電纜。
全文摘要
一種用來接收和記錄MPEG兼容數(shù)據(jù)流的數(shù)字設(shè)備,例如一臺數(shù)字磁帶錄像機(DVTR)。在重放時,DVTR在傳輸給諸如一臺電視機等的另一個數(shù)字設(shè)備的傳送數(shù)據(jù)流(30)中插入(32)分組化的輔助信息,例如一種屏幕顯示信息。MPEG兼容數(shù)據(jù)流中的時間標(biāo)記不會受到插入輔助信息的影響。DVTR殘留邊帶(VSB)調(diào)制(13)數(shù)據(jù)流,以在數(shù)據(jù)流中為輔助信息提供足夠的帶寬。
文檔編號H04N9/804GK1233050SQ9910403
公開日1999年10月27日 申請日期1999年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月19日
發(fā)明者保羅·G·克努森, 小比利·W·拜爾斯, 庫瑪·拉馬斯瓦米, 湯姆森·A·斯塔爾 申請人:湯姆森消費電子有限公司