Патент на изобретение №2305913

(54) ЭФФЕКТИВНАЯ ЗАПИСЬ “КАРУСЕЛЕЙ” ОБЪЕКТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к способам и устройствам для записи материалов цифрового вещания и, в частности, касается записи мультимедийных прикладных задач, сопровождающих телевизионные программы. Техническим результатом является упрощение записи мультимедийной прикладной задачи конкретной платформы, когда необходимо записывать “карусель” объектов, при использовании минимального объема памяти, достигаемый за счет того, что система передачи данных содержит передатчик (10) и, по меньшей мере, один приемник (14), сконфигурированный для приема сигналов, передаваемых передатчиком. Объекты файлов данных и каталоговые объекты, образующие “карусель”, посылаются с периодическим повторением заранее установленными группами файловых и каталоговых объектов, формируемых в соответствующие модули в передатчике, в соответствии с протоколами MPEG-2 DSM-CC. Каждый модуль передается как единое целое, а приемник скомпонован таким образом, чтобы записывать принимаемые объекты файловых данных и каталоговые объекты при заранее установленном варианте группировки на уровне элементарных потоков или уровне модулей. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам для записи материалов цифрового вещания и, в частности, касается записи мультимедийных прикладных задач, сопровождающих телевизионные программы.

Вещатель может транслировать мультимедийные прикладные задачи конкретной тематики (платформы) вместе с программами цифрового телевидения. Соответствующим образом оборудованная мультимедийная компьютерная телевизионная приставка, относящаяся к конкретной платформе может принимать эти приложения и воспроизводить их локальным образом. Примерами таких прикладных задач являются электронные программные руководства, игры с компьютером, банковские операции по телеканалам, розничная торговля по телеканалам, электронные газеты и аналогичные информационные услуги. Телевизионные программы можно записывать и, если такая телевизионная программа имеет соответствующую прикладную задачу, эта прикладная задача также должна быть записана. Обычно мультимедийные прикладные задачи конкретной платформы транслируют в виде “карусели” объектов, где код прикладной программы и данные транслируются с периодическим повторением. Это похоже на данные телетекста, которые также транслируют по “карусели”.

Подходящая система передачи для доставки таких прикладных задач имеется в международном стандарте ISO/IEC 13818-6 “MPEG-2 Digital Storage Media Command and Control” от 12 июля 1996 года (определенном здесь как DSM-CC). В современных системах цифрового вещания передатчик обычно передает большое количество услуг (или каналов) на множество приемников, к которым относятся телевизионные приемники или телевизионные приставки. Указанная услуга может содержать поток аудио/видеоданных, интерактивную прикладную задачу (например, в формате MHEG-5), данные других типов, либо комбинацию из этих элементов. Транспортный поток MPEG-2 представляет собой мультиплексную передачу нескольких услуг, причем передатчик обычно передает несколько транспортных потоков на телевизионные приставки к телевизору. В свою очередь, сконфигурированную подходящим образом телевизионную приставку можно настроить на конкретный транспортный поток, и тогда эта приставка сможет извлекать информацию из этого транспортного потока.

Как упоминалось выше, интерактивные мультимедийные прикладные задачи обычно транслируют в виде “карусели”, причем последовательные части данных периодически и последовательно повторяются в транспортном потоке. Например, в стандартах цифрового телевидения DVB и DAVIC определены вышеупомянутые “карусели” объектов DSM-CC для трансляции интерактивных прикладных задач.

Как описано в международной патентной заявке WO 99/65230, объекты в “карусели” объектов DSM-CC вещаются в виде модулей и обеспечивают “виртуальную” файловую систему, содержащую файловые и каталоговые объекты в виде файловой системы персонального компьютера (ПК). Указанный модуль представляет собой накопитель объектов и содержит несколько сообщений с загружаемыми блоками данных (которые определены в стандарте MPEG-2 как секретные части). Когда телевизионная приставка захочет выбрать с упреждением объект DSM-CC, она должна (среди прочего) знать, в каком модуле находится этот объект. После поиска правильного модуля телевизионная приставка должна затем произвести синтаксический анализ модуля, чтобы получить сам объект. Благодаря иерархической природе “карусели” объектов DSM-CC, объект может содержаться в подкаталоге. В этом случае телевизионная приставка должна также извлекать модуль (модули) с промежуточными каталогами и производить их синтаксический анализ, прежде чем будет получен интересующий объект.

Обычно поставщик услуг осуществляет вещание “карусели” объектов в сжатом виде. Это сжатие обычно выполняется на уровне модулей. Таким образом извлечение объекта потребует также распаковки всех модулей, которые необходимы для извлечения объектов, которые интересуют телевизионную приставку. Понятно, что с учетом иерархической природы “карусели” объектов DSM-CC для выборки объектов с упреждением, в телевизионной приставке потребуется обработать большой объем данных. Таким образом, если рассмотреть в дополнение к приему цифровых видеопрограмм вопрос записи, то выясняется, что отсутствует эффективный способ записи (и воспроизведения) “каруселей” объектов.

В указанных телевизионных приставках единицей передачи является модуль и, следовательно, невозможно переслать часть модуля; посылается либо весь модуль, либо ничего. Кроме того, модуль является единицей пакетирования, причем объекты в модуле обычно сжимаются.

Файловые и каталоговые объекты могут изменяться во времени. В “карусели” объектов DSM-CC управление версиями выполняется не на уровне объектов (файловых и каталоговых), а на уровне модулей. Только модули имеют номера версий. Даже если изменился только один объект в модуле, весь модуль получает новый номер версии.

Одной из особенностей модулей и объектов является то, что группировка объектов в модулях может быть непостоянной во времени. Объекты могут переходить из модуля в модуль, а также могут добавляться и удаляться.

Поскольку модули вещают в транспортных потоках MPEG-2, и каждый модуль вещается в секретных частях данных элементарного потока, обычно большое количество модулей совместно используют один и тот же элементарный поток, а вся “карусель” объектов обычно передается лишь ограниченным количеством элементарных потоков (обычно меньше 5).

Специалистам в данной области техники очевидно, что “карусель” объектов состоит из трех уровней, где верхний уровень состоит из файловых и каталоговых объектов, нижележащий уровень состоит из модулей, а самый низкий уровень из участков секретных данных в элементарном потоке.

Соответственно, целью настоящего изобретения является упрощение записи мультимедийной прикладной задачи конкретной платформы, когда необходимо записывать “карусель” объектов (или часть “карусели” объектов), где управление процессом записи может быть выполнено таким образом, что необходимый объем памяти будет минимальным, а сложность является осуществимой.

Согласно настоящему изобретению предлагается система передачи, включающая передатчик и, по меньшей мере, один приемник, сконфигурированный для приема передаваемых передатчиком сигналов, в которой объекты файлов данных и каталоговые объекты, образующие “карусель”, посылаются в циклах заранее установленными группами файловых и каталоговых объектов, формируемых в соответствующие модули в передатчике, причем каждый модуль передают как единое целое, а приемник скомпонован таким образом, чтобы сохранять принимаемые объекты файловых данных и каталоговых данных в заранее определенном варианте группировки.

Настоящее изобретение дополнительно обеспечивает передатчик для использования в вышеупомянутой системе, причем передатчик содержит соединение с источником данных для передачи, и средство форматирования данных, скомпонованное таким образом, чтобы объединять данные в модули для передачи объектов файловых данных и каталоговых объектов.

Настоящее изобретение, кроме того, обеспечивает приемник для использования в вышеуказанной системе, причем приемник содержит средство, скомпонованное таким образом, чтобы принимать передаваемые модули и сохранять объекты файловых данных и каталоговые объекты в соответствии с заранее определенным вариантом группировки.

В системе передачи либо в компоненте системы передачи в виде передатчика или приемника файловые и каталоговые модули могут содержаться в отдельных участках данных, которые переносятся в элементарном потоке данных, причем заранее определенный вариант группировки для запоминания реализуется на уровне модулей. Альтернативно файловые и каталоговые модули могут содержаться в отдельных частях данных, передаваемых в элементарном потоке данных, причем указанные заранее определенные компоновки данных реализуются на уровне модулей. При любой компоновке данные, содержащие файловые и каталоговые модули, могут дополнительно включать указатель версии для идентификации обновлений, причем указанные модули, кроме того, содержат отдельные участки данных, которые переносятся в элементарном потоке данных, при этом заранее определенный вариант группировки для сохранения реализуется на элементарном уровне.

В системе передачи либо компонент передатчика или приемника файловые и каталоговые модули могут быть связаны с данными отметок времени, причем передатчик конфигурируют таким образом, чтобы содержать указанные данные отметок времени, а приемный компонент компонуется таким образом, чтобы восстанавливать указанные отметки времени и использовать их при воспроизведении из запоминающего устройства “карусели”. При такой конфигурации воспроизведение из запоминающего устройства “карусели” выполняют соответствующим образом со скоростями передачи данных, отличных от скоростей, указываемых отметками времени. При одном конкретном применении указанного последнего признака воспроизведение из памяти “карусели” выполняют соответствующим образом со скоростями передачи данных, превышающими скорости, указываемые отметками времени (то есть используют режимы спецэффектов, к примеру ускоренную перемотку вперед), путем воспроизведения данных “карусели” со скоростью передачи данных, указанной данными отметок времени, и избирательной вставки дополнительных копий воспроизводимых файловых и каталоговых объектов “карусели” вместе с изначально воспроизводимыми копиями.

Дополнительные признаки настоящего изобретения определены в прилагаемой формуле изобретения, на которую следует теперь ссылаться, и содержание которой включено сюда в качестве ссылки.

Ниже в качестве примеров описаны варианты изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

Фиг.1 – блок-схема системы передачи, подходящей для осуществления изобретения;

Фиг.2 – схема разделения на уровни, используемая в каруселях объектов DSM-CC;

Фиг.3 – представление нескольких версий заданного модуля, которые действительны в разных точках в процессе воспроизведения в указанном порядке;

Фиг.4 – схематическое представление двух вариантов увеличения скорости передачи в битах в процессе воспроизведения данных карусели.

На фиг.1 показана блок-схема системы передачи, пригодная для осуществления изобретения. В указанной системе передачи передатчик 10 передает на приемник 14 несколько мультиплексированных сигналов 12. Система передачи может включать в себя дополнительные приемники 14 (не показаны) и может, к примеру, быть использована в оборудовании сети кабельного телевидения (CATV), и тогда передатчик 10 включает в себя головной узел CATV, а приемники 14 содержат телевизионные приставки или телевизионные приемники конечных пользователей. Конечные пользователи имеют возможность управлять приемником 14 с помощью устройства ввода 15, например клавиатуры или пульта дистанционного управления. Конечные пользователи могут просматривать выбранные ими услуги на устройстве отображения 17, которое в случае, если приемник 14 телевизионный, совмещено с приемником 14.

Мультиплексированные сигналы 12 могут быть реализованы в виде транспортных потоков MPEG-2. Транспортный поток MPEG-2 представляет собой мультиплексированную передачу нескольких так называемых, услуг. Такая услуга может содержать поток аудио/видеоданных, интерактивную прикладную задачу (например, в формате MHEG-5), данные других типов или комбинацию этих элементов. Обычно головной узел 10 передает несколько транспортных потоков 12 на телевизионные приставки 14. Таким путем головной узел 10 может вещать большое количество услуг (или каналов) на множество телевизионных приставок 14.

Телевизионная приставка 14 может настроиться на конкретный транспортный поток 12, после чего она сможет извлекать информацию из данного транспортного потока 12. Такая телевизионная приставка 14 обычно имеет только один блок настройки и, следовательно, способна одновременно принимать только один транспортный поток 12. Если пользователь хочет смотреть телевизионную программу, либо запустить интерактивную прикладную задачу, либо хочет получить доступ к данным другого типа, телевизионная приставка 14 настраивается на соответствующий транспортный поток 12 и выбирает и/или обрабатывает необходимые данные из услуги, если в этот момент осуществляется ее вещание.

Такие интерактивные прикладные задачи, как банковские операции по телеканалам, розничная торговля по телеканалам либо информационные услуги, обычно вещаются в виде “карусели”, то есть так, что соответствующие части данных в транспортном потоке 12 периодически повторяются. Например, в стандартах DVB и DVIC определены “карусели” объектов DSM-CC для вещания интерактивных прикладных задач.

На фиг.2 показана многоуровневая структура “каруселей” объектов DSM-CC. Объекты “карусели” объектов DSM-CC вещаются в модулях. Такой модуль представляет собой накопитель объектов и содержит несколько сообщений с загружаемыми блоками данных (которые являются секретными частями MPEG-2). На фиг.2 модуль 42 содержит объекты 32, 36 и 40. Эти объекты включены в так называемые BIOP-сообщения. В таком BIOP-сообщении перед объектом находится заголовок сообщения. На фиг.2 первое BIOP-сообщение содержит заголовок сообщения 30 и объект 32, причем объект 32 может содержать каталоговую информацию. Второе BIOP-сообщение содержит заголовок сообщения 34 и объект 36, причем объект 36 может содержать потоковую информацию. Третье BIOP-сообщение содержит заголовок сообщения 38 и объект 40, причем объект 40 может содержать файловую информацию.

Кроме того, модуль 42 содержит пять сообщений с загружаемыми блоками данных. Эти сообщения с загружаемыми блоками данных состоят из заголовка и блока данных. Первое сообщение с загружаемым блоком данных формируется из заголовка 44 и блока данных 46, второе сообщение с загружаемым блоком данных формируется из заголовка 48 и блока данных 50, третье сообщение – из заголовка 52 и блока данных 54, четвертое сообщение – из заголовка 56 и блока данных 58 и пятое сообщение – из заголовка 60 и блока данных 62.

Запись “карусели” объектов может быть выполнена на каждом из трех уровней на основе распределения уровней “карусели” объектов. Запись на верхнем уровне означает, что файлы и каталоги приложения сохраняются в (обыкновенной) файловой системе. Такой вариант дает простое решение для статических “каруселей” объектов. Однако если содержимое “карусели” объектов изменяется, то управление, обеспечивающее отслеживание версий файлов и каталогов, становится весьма сложным, поскольку управление версиями “карусели” выполняется не на уровне файлов и каталогов, а на уровне модулей. Преимуществом такого решения является то, что файлы и каталоги могут подаваться в приложение по требованию без задержки “карусели”. Однако из-за проблем с управлением версиями такое решение нельзя считать предпочтительным.

В одном предпочтительном варианте запись “карусели” объектов выполняется на уровне элементарных потоков. Запись на уровне элементарных потоков имеет то преимущество, что ее обычно проще выполнить, и процесс записи не зависит от особенностей “карусели” объектов. Однако недостаток такого решения состоит в том, что потребуются затраты, связанные с емкостью памяти, поскольку каждый цикл “карусели” запоминается многократно. Если большая часть содержимого “карусели” между циклами не изменяется, то тогда записи будет содержать значительную избыточность.

В другом предпочтительном варианте запись “карусели” объектов выполняется на уровне модулей. Преимуществом такого решения является то, что может быть записан только один вариант версии модуля, что приводит к значительному сокращению требуемого объема памяти. Это связано с компоновкой, описанной ниже со ссылками на фиг.3, где показано, что в течение определенного интервала в отношении записи R действительной является только одна конкретная версия модуля. Например, во время записи модуль М может иметь три версии M1, M2, М3. Первая версия действительна с момента времени = 0 (начало записи) до момента t1, вторая версия – с момента t1 до момента t2, а третья версия – с момента t2 до момента t3 (конец записи). Запись должна хранить все три версии М1-М3 модуля вместе с указанием на интервал, в котором эти версии действительны.

Прием и запоминание модулей-компонентов “карусели” в элементарном потоке или на уровне модулей кроме того помогает эффективно воспроизводить прикладную задачу путем подачи этих модулей в прикладную задачу по требованию, особенно тогда, когда устройство, содержащее записанные модули, отличается от устройства, которое выполняет или будет выполнять записанную прикладную задачу. То есть “карусель” объектов не восстанавливается во время воспроизведения (хотя, конечно, такая возможность существует), а в мультимедийное устройство конкретной платформы модуль посылается только тогда, когда это мультимедийное устройство запрашивает модуль в явном виде. Это дает преимущество, заключающееся в том, что задержка при приеме модуля на мультимедийное устройство конкретной платформы будет минимальна. Обычно это обеспечивает существенное увеличение производительности по сравнению с прямой трансляцией “карусели” объектов либо по сравнению с вариантом, когда запоминающее устройство восстанавливает “карусель” объектов в ходе воспроизведения.

Например, когда мультимедийное устройство конкретной платформы запрашивает у запоминающего устройства модуль X, запоминающее устройство направляет ту версию модуля X, которая действительна для текущего момента времени в записи.

Подача модулей по требованию, описанная выше, требует наличия специального интерфейса между мультимедийным устройством конкретной платформы и запоминающим устройством. Мультимедийное устройство конкретной платформы может не иметь такой интерфейс и может лишь ожидать поступление (частичного) транспортного потока. В этом случае запоминающее устройство должно восстановить “карусель” объектов. Поскольку рабочие характеристики прикладной задачи могут зависеть от порядка, в котором передаются модули, а вещатель возможно расположил модули в оптимальном с точки зрения рабочих характеристик порядке, полезно будет посылать модули с теми же самыми относительными отметками времени, что и при исходном вещании. Устройство поддерживает запись (относительных) отметок времени передачи каждого модуля, который является частью записи, и использование этих отметок времени при восстановлении “карусели” объектов. Отметки времени могут запоминаться в виде списка кортежей (время, модуль, версия). Такое запоминание является дополнением к запоминанию самих модулей (одна копия для каждой версии модуля).

Дополнительным признаком является возможность воспроизведения файловой системы с изменением версии (“карусели” объектов) при более высокой скорости передачи в битах, чем при исходном вещании. Это может быть выполнено так, как схематически показано на фиг.4, путем воспроизведения (средняя дорожка РВ.1) той же самой последовательности модулей М4, М5, М6 быстрее, чем они были записаны (верхняя дорожка REC). В альтернативном варианте повышение скорости в битах может быть достигнуто путем сохранения неизменной исходной синхронизации модулей с последующим повторением некоторых либо всех модулей между воспроизведением модулей в исходной временной диаграмме (нижняя дорожка РВ.2). Воспроизведение с более высокой скоростью передачи в битах обычно бывает возможным, поскольку доступная полоса частот передачи от запоминающего устройства к мультимедийному устройству конкретной платформы обычно выше, чем от вещателя к домашнему приемнику.

Специалистам в данной области техники понятно, что хотя приведенные варианты описаны со ссылками на протокол MPEG-2 DSM-CC, данное изобретение не ограничено каким-либо конкретным протоколом либо формой передачи данных по каналам телевизионного вещания.

После ознакомления с данным описанием специалистам в данной области техники станут очевидными другие модификации изобретения. Например, файловую систему с изменяемыми версиями можно выделить из “карусели” объектов (либо любой другой формы передачи данных по каналам телевещания) в качестве предшествующей части для ее запоминания “вне основной полосы”. Это улучшает использование дискового пространства (уменьшает требуемую область памяти) и ускоряет прямой доступ к памяти. Эта и другие подобные модификации могут содержать другие признаки, которые могут быть использованы вместо или в дополнение к уже описанным здесь признакам и которые уже известны из практики проектирования, изготовления и использования мультимедийных домашних платформ, прикладных задач и устройств для объединения со здесь описанными.

Формула изобретения

1. Система передачи данных, содержащая передатчик и, по меньшей мере один приемник, сконфигурированный с возможностью приема сигналов, передаваемых передатчиком, в которой файловые объекты данных и каталоговые объекты, образующие “карусель”, посылаются с периодическим повторением заранее установленными группами файловых и каталоговых объектов, формируемых в соответствующие модули в передатчике, причем каждый модуль передается как единое целое, при этом модули, содержащие файловые и каталоговые объекты, составлены в виде отдельных частей данных, которые передаются в элементарном потоке данных, а приемник выполнен с возможностью сохранения принятых файловых объектов данных и каталоговых объектов, причем модули, содержащие файловые и каталоговые объекты, связаны с данными отметок времени, при этом передатчик сконфигурирован с возможностью включения указанных данных отметок времени, а приемник выполнен с возможностью восстановления отметок времени из указанных данных отметок времени и использования указанных отметок времени при воспроизведении “карусели” из сохраненных файловых объектов данных и каталоговых объектов.

2. Система передачи по п.1, в которой воспроизведение “карусели” из сохраненных файловых объектов данных и каталоговых объектов выполняется со скоростями передачи данных, отличными от скоростей, указываемых отметками времени.

3. Система передачи по п.2, в которой воспроизведение “карусели” из сохраненных файловых объектов данных и каталоговых объектов выполняется при скоростях передачи данных больших, чем скорости, указываемые отметками времени, путем изначального воспроизведения копий данных в “карусели” со скоростью передачи данных, указываемой данными отметок времени, и избирательной вставки дополнительных копий воспроизводимых файловых и каталоговых объектов “карусели” вместе с изначально воспроизводимыми копиями.

4. Передатчик данных, содержащий вход для приема данных для передачи и средство форматирования данных, выполненное с возможностью объединения файловых объектов данных и каталоговых объектов в модули для передачи, причем файловые объекты данных и каталоговые объекты, образующие “карусель”, посылаются с периодическим повторением, при этом каждый модуль передается как единое целое, кроме того, модули, содержащие файловые и каталоговые объекты, составлены в виде отдельных частей данных, которые передаются в элементарном потоке данных, причем модули, содержащие файловые и каталоговые объекты, связаны с данными отметок времени, при этом передатчик сконфигурирован с возможностью включения указанных данных отметок времени.

5. Приемник данных, сконфигурированный с возможностью приема передаваемых сигналов, причем файловые объекты данных и каталоговые объекты, образующие “карусель”, принимаются с периодическим повторением заранее установленными группами файловых и каталоговых объектов, формируемых в соответствующие модули, при этом модули, содержащие файловые и каталоговые объекты, составлены в виде отдельных частей данных, которые передаются в элементарном потоке данных, и приемник содержит средство приема, выполненное с возможностью приема переданных модулей и сохранения в нем файловых объектов данных и каталоговых объектов, причем модули, содержащие файловые и каталоговые объекты, связаны с данными отметок времени, и приемник выполнен с возможностью восстановления указанных отметок времени и использования их при воспроизведении “карусели” из сохраненных файловых объектов данных и каталоговых объектов.

6. Приемник по п.5, в котором воспроизведение “карусели” из сохраненных файловых объектов данных и каталоговых объектов выполняется со скоростями передачи данных, отличными от скоростей, указываемых отметками времени.

7. Приемник по п.6, выполненный с возможностью осуществления воспроизведения “карусели” из сохраненных файловых объектов данных и каталоговых объектов при скоростях передачи данных больших, чем скорости, указываемые отметками времени, путем изначального воспроизведения копий данных в “карусели” со скоростью передачи данных, указываемой данными отметок времени, и избирательной вставки дополнительных копий воспроизводимых файловых и каталоговых объектов “карусели” вместе с изначально воспроизводимыми копиями.

РИСУНКИ