[發(fā)明專利]頻道切換裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610167262.2
• 申請(qǐng)日: 2006-12-12
• 公開（公告）號(hào): CN101202907A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋立鋒;陳睿;王寧;于培松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中興通訊股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N7/26
• 分類號(hào): H04N7/26;H04N7/32;H04N7/66;H04N7/15;H04N7/173
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 李偉;吳孟秋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字電視廣播技術(shù)中用戶端快速進(jìn)行頻道切換的裝置及方法。

背景技術(shù)

數(shù)字電視廣播正在推廣普及。其延伸業(yè)務(wù)手機(jī)電視也蓄積待發(fā)，且具有更廣闊的前景。在手機(jī)電視應(yīng)用中提出在用戶端快速切換節(jié)目播放頻道的問題，要求同現(xiàn)有的模擬電視所具備的功能一樣，在播放過程中立即響應(yīng)用戶的切換頻道請(qǐng)求顯示新頻道圖像。

對(duì)于模擬電視廣播，切換到另外一個(gè)頻道后可立即顯示圖像。因?yàn)槊總€(gè)取樣時(shí)刻的場(chǎng)圖像信號(hào)的處理、模擬視頻編碼、模擬視頻解碼都彼此獨(dú)立，無(wú)任何時(shí)間依賴性(當(dāng)前時(shí)刻的圖像產(chǎn)生需要利用過去時(shí)刻已經(jīng)產(chǎn)生的圖像)。但是數(shù)字電視廣播就完全不同了。為了提高傳輸效率，對(duì)數(shù)字視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行有損壓縮，形成壓縮碼流。壓縮算法包括幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼和雙向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼等方法，分別形成I幀、P幀和B幀碼流。視頻序列的時(shí)域結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中幀間預(yù)測(cè)引入時(shí)間依賴，即當(dāng)前時(shí)刻的圖像重建需要利用過去時(shí)刻已經(jīng)重建的圖像。幀內(nèi)預(yù)測(cè)沒有引入時(shí)間依賴。故完全幀內(nèi)編碼的I幀不存在任何時(shí)間依賴，包含運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼的P幀存在對(duì)過去幀的依賴，包含雙向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)編碼的B幀同時(shí)存在對(duì)過去幀和將來(lái)幀的依賴。在切換到另外一個(gè)頻道后，如果遇到P幀和B幀碼流，解碼后都無(wú)法顯示新頻道圖像。即使清除了幀緩存區(qū)中舊頻道過去幀重建圖像數(shù)據(jù)，也只能看到無(wú)主觀意義的幀間預(yù)測(cè)殘差痕跡。只有遇到無(wú)時(shí)間依賴的I幀才能顯示新頻道圖像。但是I幀在序列中出現(xiàn)過多會(huì)顯著降低壓縮性能，引起碼率升高、碼字分布突變、圖像質(zhì)量下降等不良后果。I幀間隔太長(zhǎng)，又會(huì)引起切換響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)，產(chǎn)生切換過慢的感覺，降低服務(wù)質(zhì)量。

現(xiàn)有的數(shù)字視頻傳輸應(yīng)用大多具備反饋信道。用戶切換請(qǐng)求可以經(jīng)過反饋信道從接收端到達(dá)發(fā)送端，從而允許在發(fā)送端完成碼流切換，有利于獲得切換響應(yīng)速度和編碼效率(壓縮比)俱佳的效果。

對(duì)于發(fā)送端實(shí)時(shí)編碼的應(yīng)用，如會(huì)議電視和可視電話，僅在收到反饋信道送來(lái)的一個(gè)I幀刷新請(qǐng)求的時(shí)刻，編碼器才編一個(gè)I幀碼流，供遠(yuǎn)端切換視頻源。如圖2所示，在通過E1專線傳輸?shù)腍.320會(huì)議電視系統(tǒng)中，會(huì)場(chǎng)的終端在收到多點(diǎn)控制單元MCU通過H.230信令送來(lái)的快速更新請(qǐng)求VCU(Video?Command?Fast?UpdateRequest)命令后，立即編一個(gè)I幀發(fā)送出去，使得遠(yuǎn)端立即切換會(huì)場(chǎng)。在會(huì)議進(jìn)程中的其它時(shí)刻全編P幀。

對(duì)于存儲(chǔ)于服務(wù)器上的流媒體傳輸應(yīng)用，如視頻點(diǎn)播VOD，應(yīng)用層的雙向協(xié)議RTSP(Real-time?Streaming?Protocol)在用戶和媒體服務(wù)器之間互相傳遞消息，充當(dāng)媒體服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制。由此實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)媒體服務(wù)器上音視頻節(jié)目?jī)?nèi)容的操作，完成一系列遠(yuǎn)端控制節(jié)目播放功能如暫停、快進(jìn)、快退和定位。為了獲得比I幀切換更高的傳輸效率，最新視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H.264專門提供新的碼流結(jié)構(gòu)和切換方法-切換幀，包括SP幀和SI幀，為伴隨待傳輸內(nèi)容存儲(chǔ)的附加碼流，不切換時(shí)不發(fā)送，只有在響應(yīng)切換請(qǐng)求時(shí)發(fā)送切換時(shí)刻的切換幀碼流，橋接兩個(gè)碼流并且在接收端生成沒有任何失諧的重建圖像。這里關(guān)注不同頻道、不同視頻源的切換，即SI幀切換，如圖3所示。在待傳輸?shù)拇a流中周期性分布著SP幀及其附加碼流SI幀。其中SP幀在碼流內(nèi)部，隨碼流的傳輸而傳輸；SI幀在碼流外部，不切換時(shí)不傳輸。SP幀的重建圖像與SI幀的重建圖像完全一致，從而保證切換過程不引入解碼失諧。SP幀的編碼方法包含運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償幀間預(yù)測(cè)，在率失真性能(壓縮性能)上明顯優(yōu)于普通I幀而略低于普通P幀，同時(shí)引入對(duì)過去幀的依賴；SI幀的編碼方法是完全幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法，沒有引入時(shí)間依賴，可在切換后立即顯示碼流二的圖像。在圖3中，服務(wù)器先發(fā)送碼流一。在收到用戶切換節(jié)目的請(qǐng)求后發(fā)送碼流二的SI2幀。此時(shí)已經(jīng)可以顯示碼流二的圖像。接著發(fā)送隨后的P幀。于是完成從碼流一至碼流二的切換。