專利名稱：壓縮數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無縫視頻切換系統(tǒng)的制作方法
本申請是1997年7月7日提交的第08/887,314號申請的部分連續(xù)的申請，而第08/887,314號申請是1995年5月18日提交的第08/443,607號申請(現(xiàn)在是美國專利5,724,091)的部分連續(xù)申請，該08/443,607號申請是1993年12月13日提交的第08/166,608號申請(已放棄)的部分連續(xù)申請，08/166,608號申請又是于1991年11月25日提交的第07/797,298號申請(已放棄)的部分連續(xù)申請。
本發(fā)明還涉及視頻信號之間的無縫切換，在觀看第一視頻信號時，即使視頻信號切換到不同的廣播頻道上，或是與當(dāng)前所看的視頻信號復(fù)用的相同頻道上，在視頻信號之間也能進行無縫地切換。
交互式系統(tǒng)是本領(lǐng)域人員所公知的。通過將信息儲存媒體的平行的道同步，并將各道的內(nèi)容相關(guān)聯(lián)，人們發(fā)現(xiàn)可以模擬交互作用。例如，公眾已擁有的Freeman美國專利3,947,972公開了一種使用時間同步多磁道音帶來儲存教育會話的技術(shù)，在該技術(shù)中，其余的磁道可用切換機構(gòu)選擇，用于傳送應(yīng)答的消息。
這些系統(tǒng)已發(fā)展到交互式電視，其中多廣播或有線頻道根據(jù)用戶的選擇進行切換，以提供交互式操作。公眾已擁有的Freeman美國專利4,847,700公開了一種交互式電視系統(tǒng)，其中公共視頻信號與多個音頻頻道同步，以提供與用戶可選擇的響應(yīng)相關(guān)的內(nèi)容。
公眾已擁有的Freeman美國專利4,264,925公開了使用常規(guī)的有線電視系統(tǒng)來開發(fā)交互式系統(tǒng)的技術(shù)。帶有時間同步內(nèi)容的標(biāo)準(zhǔn)電視頻道向多個用戶廣播。每個用戶對詢問信號進行響應(yīng)而在頻道間切換，從而提供了交互性。
這些系統(tǒng)已經(jīng)被改進為包括了存儲功能，從而使系統(tǒng)可以更具交互性、獨立響應(yīng)，并且使定制的消息可以響應(yīng)于對信息的詢問而提供給各類用戶。Freeman的美國專利4,602,279公開了使用存儲器來儲存電視觀眾的人口統(tǒng)計學(xué)圖形。儲存該信息以便在以后調(diào)用，從而提供針對目標(biāo)的廣告。例如，現(xiàn)有技術(shù)的交互電視系統(tǒng)通常與每個頻道提供一個信號(即一個視頻信號)有關(guān)，而不管該頻道是在有線電視頻道、廣播電視或VCR上。因為隨著越來越多的有線頻道被用于常規(guī)的節(jié)目，有線電視和廣播電視頻道容量正越來越變得受到限制，而上述類型的交互式系統(tǒng)要求多個頻道，希望減少這類系統(tǒng)所要求的頻道容量，同時仍然提供至少相同的交互性水平。
美國專利5,724,091公開了一種即使被切換到的視頻信號可能在不同的廣播頻道上、或是在復(fù)用的相同頻道上、或是當(dāng)前看到的視頻信號，在視頻信號間都能進行無縫切換、同時觀看第一視頻信號的方法。但是，需要的是更為簡單的方法和系統(tǒng)，用來在低成本的數(shù)字機頂(Settop)環(huán)境中在壓縮的數(shù)字視頻信號之間無縫地切換。
本發(fā)明提供一種數(shù)字式有線電視系統(tǒng)，其利用數(shù)字視頻信號響應(yīng)于用戶選擇而提供定制的節(jié)目。該系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)電纜或直播衛(wèi)星電視分配網(wǎng)來向用戶發(fā)送交互式的和其它類型的節(jié)目。本發(fā)明可使多個觀眾同時收到多個不同的數(shù)字壓縮的節(jié)目信號。而且，交互式節(jié)目包括多個視頻信號。
視頻信號被轉(zhuǎn)換為用于發(fā)送的數(shù)字格式。在該數(shù)字格式中，可以在每個有線電視頻道上發(fā)送多于一個的視頻信號。而且，可以通過常規(guī)的電話線來發(fā)送視頻信號。如果需要，各種數(shù)字視頻信號可以在發(fā)送之前被壓縮。壓縮可使甚至更大數(shù)量的視頻信號通過發(fā)送媒體的頻道發(fā)送。優(yōu)選地，所使用的壓縮方案是MPEG標(biāo)準(zhǔn)的壓縮方案，包括MPEG 2,MPEG 4和MPEG 7。視頻信號被做成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和視頻格式，最好是MPEG格式。
作為數(shù)字信號發(fā)送的一部分，一些信號是交互式的和個別性的節(jié)目。這種增強型的內(nèi)容通過利用常規(guī)的視頻制作技術(shù)并提供視頻、音頻、圖形和數(shù)據(jù)的任何組合來提供多樣性而制作出來。多個視頻和音頻信息是時間同步的，而且在多數(shù)情況下，最好在內(nèi)容上是相關(guān)的。在遠(yuǎn)程站的連續(xù)交互作用是通過終端用戶和制造者通過插入表示標(biāo)記(scription)語言的數(shù)據(jù)代碼而控制的。這些代碼優(yōu)選是集成的并用交互式視頻和音頻信號發(fā)送，而且其還可以在節(jié)目控制中心或有線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器(headend)插入。
一個復(fù)用器將各數(shù)字信號合成為一個數(shù)目減少的發(fā)送數(shù)據(jù)流以進行發(fā)送。各NTSC電視頻道可以按預(yù)定的形式分配，以使同時可發(fā)送的信號的數(shù)目最大。與電視發(fā)送系統(tǒng)結(jié)合的復(fù)用器將所要的數(shù)據(jù)流復(fù)用到所要的頻道上，并將這些信號通過NTSC頻道發(fā)送?？梢员粡?fù)用到單個發(fā)送頻道上的數(shù)據(jù)流中的視頻信號數(shù)目將根據(jù)要被發(fā)送的視頻信號變化。包含復(fù)用視頻信號的數(shù)據(jù)流的電視頻道可以通過標(biāo)準(zhǔn)有線電視分配網(wǎng)絡(luò)或直播衛(wèi)星發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送。
在編碼、壓縮、復(fù)用和調(diào)制后，節(jié)目信號和交互式節(jié)目信號被發(fā)送裝置所分配，該發(fā)送裝置包括(但并不限于)衛(wèi)星，有線電視，光纖、公眾交換電話網(wǎng)，陸上廣播，閉路等，其中調(diào)制技術(shù)根據(jù)傳輸手段來確定。另外，分配的內(nèi)容可包括在由終端用戶接收之前進行信號轉(zhuǎn)換或再發(fā)送。
在終端用戶處接收節(jié)目并連接到合適的接收設(shè)備。接收設(shè)備可以包括例如(但不限于)有線電視接收機/轉(zhuǎn)換器，衛(wèi)星接收機，陸上廣播接收機，個人計算機等。接收機接收一個或多個電視頻道的一些或者所有包含復(fù)用的視頻信號數(shù)據(jù)流或未復(fù)用的數(shù)字視頻信號，并與信號選擇器結(jié)合，選擇一特定的數(shù)據(jù)頻道/數(shù)據(jù)流用于重放，然后從數(shù)據(jù)流的被復(fù)用的信號中選擇特定的視頻信號，最后，如果需要的話，將視頻信號擴展以在電視機上重放。
信號選擇器可在例如數(shù)字機頂盒中包括控制器和軟件。在數(shù)字機頂盒中的控制器和軟件工作以控制接收機和信號選擇器以選擇特定的數(shù)字視頻信號。
用戶優(yōu)選地通過標(biāo)準(zhǔn)遙控裝置輸入響應(yīng)。用戶可以簡單地從一個數(shù)字頻道換到另一個，或向交互式節(jié)目作出響應(yīng)。在交互式節(jié)目的實施例中，用戶有選擇地對信息顯示或詢問消息作出響應(yīng)，而信號選擇器選擇特定的復(fù)用視頻信號，分離器則擴展并顯示所選擇的視頻信號。另外，信號選擇器可以根據(jù)儲存在存儲器中的個人情況選擇視頻信號。
如果對交互式節(jié)目需要的信號比可映射到單個頻道上的數(shù)據(jù)流中的信號更多，與接收機相結(jié)合的信號選擇器被編程以在復(fù)用的數(shù)據(jù)流中的各視頻信號間以及在各廣播頻道中的數(shù)據(jù)流之間切換，從而提供所需水平的交互性。
在各視頻信號中的各信息段優(yōu)選地在實時和內(nèi)容上相關(guān)，從而交互式會話可以在視頻信號重放時發(fā)生，而用戶響應(yīng)在視頻信號上的各種詢問。每個頻道上使用多個信號可以用于多種類型的交互式節(jié)目，包括在前面提到的美國專利中所公開的內(nèi)容，例如，體育節(jié)目中的現(xiàn)場同步的多個攝像機角度。但是，本發(fā)明還覆蓋了使用實時地和在內(nèi)容上不相關(guān)的各種視頻信號。
在一雙向的實施例中，包括交互式節(jié)目的各信號可以在轉(zhuǎn)發(fā)器而不是在接收機上切換。該實施例可用于有線電視系統(tǒng)、直播衛(wèi)星系統(tǒng)、改進為可接收數(shù)字視頻信號的常規(guī)電話系統(tǒng)、或能夠發(fā)送數(shù)字視頻信號的任何其它合適的發(fā)送系統(tǒng)。多項選擇的控制單元而不是手持式的多項選擇控制器通過中繼盒將用戶的多項選擇轉(zhuǎn)發(fā)回位于遠(yuǎn)處的交換臺(最好是有線電視源)來選擇一所要的視頻信號。多種選項的選擇可以轉(zhuǎn)發(fā)到任何手段的交換臺，諸如雙向有線電視、電話或FM傳輸。如果交互式節(jié)目通過電話線傳送，多項選擇可以經(jīng)相同的電話線中繼發(fā)回。交換臺接收用戶的多項選擇，并將正確的信號向下發(fā)回到合適的有線頻道、電話線或其它的傳輸媒體以送到特定的用戶。在這種布局中，用戶或接收機與轉(zhuǎn)發(fā)器之間只需要單個的鏈路，從而一個頻道鏈路可用于根據(jù)從接收機轉(zhuǎn)發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)器的視頻開關(guān)上的交互式選擇來接收多個不同的頻道選擇。
如果需要，雙向鏈路可用于其它目的，諸如根據(jù)商業(yè)目的將用戶人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)送到節(jié)目源，或例如使交互式比賽向游戲者顯示獲得了獎勵。
一旦信號被解調(diào)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流就被解調(diào)為其構(gòu)成要素，如視頻、音頻、圖形和數(shù)據(jù)。分離的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流流向合適的解碼裝置，即視頻流向視頻解碼器、音頻流向音頻解碼器、圖形流向顯示驅(qū)動器的解碼器，以及控制數(shù)據(jù)流向應(yīng)用程序的軟件。
在交互式節(jié)目的實施例中，應(yīng)用程序軟件讀取數(shù)據(jù)并處理標(biāo)記語言。而且，從終端用戶輸入的交互式應(yīng)用軟件處理來自終端用戶的輸入。根據(jù)輸入的合成，然后確定合適的動作。從而根據(jù)內(nèi)容的個別性，通過在視頻、音頻、圖形和數(shù)據(jù)要素間的切換而改善了觀賞感覺。
本發(fā)明的系統(tǒng)可改進切換過程中的特性，使頻道切換透明。用于改善節(jié)目和可尋址的廣告的虛擬頻道應(yīng)用程序?qū)⑿枰軌蝾l繁地被用戶在多個MPEG視頻流之間頻繁地切換。當(dāng)用戶根據(jù)交互的間隔時間而要求更換頻道時，設(shè)計使得有一個輕微的不易察覺的延遲，從而使可擴展算法能夠有調(diào)節(jié)以快速地從一個視頻信號切換到另一個的機會。
在延遲過程中，先前得到的視頻信息被顯示，而交互式系統(tǒng)對新視頻信號進行定位、接收、分離、解壓縮、解碼和處理。這使得交互式系統(tǒng)切換到新視頻信號時不會在電視屏幕上有抖動或失真，這就是無縫切換。
公開了實現(xiàn)這種無縫切換的不同方法。一種涉及模擬視頻幀緩沖器。另一種則使用兩個調(diào)諧器。其它的可替代方法包括(a)使用兩個數(shù)字視頻緩沖器；(b)使用大存儲器；(c)在與(b)相似的實施例中使用大的緩沖器；和(d)在電纜轉(zhuǎn)發(fā)器上切換。
本發(fā)明包括優(yōu)選的改進的方法和系統(tǒng)，用于在數(shù)字機頂、HDTV或個人計算機環(huán)境中的MPEG壓縮數(shù)字信號之間進行無縫切換。當(dāng)MPEG標(biāo)準(zhǔn)討論拚接點的使用時，這類點難以插入來自不同源的視頻流中，其是典型的有線電視環(huán)境。這是因為在不同時間被壓縮的流可能具有不同的時鐘并因此具有不同的定時信息。通過在對虛擬頻道應(yīng)用程序的編碼過程中進行一些改進，對拚接可有新的改進。本發(fā)明的這種改進包括將多個頻道編碼器的時基鎖定，使視頻源同步鎖定(genloeking)，使編碼處理的開始時間同步，以及在GOP的合適位置插入拚接點。本發(fā)明使用這些和其它約束，用于各種虛擬頻道應(yīng)用，其具有對大多數(shù)常規(guī)的數(shù)字機頂轉(zhuǎn)換器只需要虛擬的而不是硬件的變化的顯著優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的交互式電視系統(tǒng)的方框圖。
圖2是本發(fā)明的在雙向發(fā)送結(jié)構(gòu)中的系統(tǒng)方框圖。
圖3是為實現(xiàn)視頻信號間無縫切換的一實施例的方框圖。
圖4是為實現(xiàn)視頻信號間無縫切換的另一實施例的方框圖。
圖5是節(jié)目中心的實施例的方框圖。
圖6是視頻節(jié)目流的視頻拚接點和時隙的方框圖。
圖7是接收盒的另一實施例的方框圖。
圖8是另一音頻幀的方框圖。
圖9是電視廣播站交換機的方框圖。
圖10是無關(guān)節(jié)目的切換實施例的方框圖。
圖11是在多事件節(jié)目的切換的實施例的方框圖。
圖12是畫中畫節(jié)目無縫切換的方框圖。
圖13是用于多個商業(yè)/購物節(jié)目的交換的實施例的方框圖。
圖14是用于數(shù)字式節(jié)目插入的實施例一可尋址廣告的方框圖。
圖15是服務(wù)器中從一組信號到其它信號的無縫切換的實施例的方框圖。
圖16A和16B是一種雙調(diào)諧器(Two-Tuner)的實施例的方框圖。
圖17是另一種雙調(diào)諧器實施例的方框圖。
本發(fā)明是一種交互式電視系統(tǒng)，其中多個觀眾可同時收看到多個不同的節(jié)目信息消息信號。提供了多個視頻信號1。視頻信號1可以是例如體育節(jié)目中的各種現(xiàn)場和/或音頻同步的攝像機視角，或是具有內(nèi)容和對用戶選擇作出反應(yīng)的主持人的游戲節(jié)目。另外，視頻信號1可是任何適合于交互式會話的、如在美國專利4,847,700、3,947,972、4,602,279、4,264,925或4,264,924中所描述的視頻信號，其具體內(nèi)容在本說明書中引用作為參考。存在適合于交互式操作的各種類型的在時間和內(nèi)容上相關(guān)的視頻信號。
在先前的系統(tǒng)中，這些各式各樣的信號將發(fā)送到接收機上的在各廣播或有線頻道上，每個接收機要求有分立的6MHZ NTSC頻道。根據(jù)本發(fā)明，視頻信號1是去模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器2的，其將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式以進行發(fā)送。A/D轉(zhuǎn)換器2可以是用于將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字格式的任何常規(guī)類型的轉(zhuǎn)換器?？赡懿皇敲總€視頻信號1都需要A/D轉(zhuǎn)換器，而是用更少的轉(zhuǎn)換器或甚至于一個轉(zhuǎn)換器就能夠?qū)⒏鞣N視頻信號1數(shù)字化。交互式視頻節(jié)目還可以以預(yù)數(shù)字化和/或預(yù)壓縮的格式傳送至有線或其它分配網(wǎng)。
數(shù)字轉(zhuǎn)換造成了非常大量的數(shù)據(jù)。因此希望減少被發(fā)送的量，以使更多的信號可經(jīng)過單個發(fā)送頻道發(fā)送。例如，單個幀的數(shù)字NTSC視頻表示350K字節(jié)的數(shù)據(jù)。因此，兩個小時的標(biāo)準(zhǔn)視頻大約是80G字節(jié)。因為在這種視頻中每秒有30幀，數(shù)據(jù)傳送率是22M字節(jié)/秒。最好通過數(shù)字壓縮來減少這種大量的數(shù)據(jù)。
為了減少數(shù)據(jù)傳送的需求，各種數(shù)字視頻信號最好在發(fā)送前壓縮。該視頻可被任何常規(guī)的壓縮算法所壓縮，兩種最普通的類型是“處理器加強(processor intensive)”和“存儲器加強(memory intensive)”。
處理器加強的方法是通過從在信息的逐幀(frame-to-frame)傳送的處理中消去畫面不變的部分，并通過其它涉及算術(shù)運算的畫面信息的操作，確定畫面中一給定動作能夠被人眼所感受到的程度。這種方法取決于在傳送點的高速處理能力。
存儲器加強方法包括將畫面的幀分為數(shù)百個極小的像素塊，其中給每個塊一個代碼，表示其色彩設(shè)置和亮度的變化。該代碼與描述給定的圖像塊的整個的信息相比所增加的量是很少的。將該代碼發(fā)送到接收機。在那里，其從儲存在接收機的存儲器中的塊庫中調(diào)用等同編碼的塊。
這樣，位流在此方法中占圖像信息中的很小部分。該系統(tǒng)一般被各種圖像塊所限制，這些塊可以儲存在接收機中，其直接與存儲器的大小和微處理器的能力有關(guān)。
在本發(fā)明中可用的公知的壓縮技術(shù)的例子如JPEG,MPEG1和MPEG2。
設(shè)置數(shù)據(jù)壓縮器3以減少必須被發(fā)送的各視頻信號的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮器3可以是任何本領(lǐng)域所公知的常規(guī)類型的用于壓縮視頻圖像的裝置，如前面曾經(jīng)說明過的?？梢杂帽让總€視頻信號一個壓縮器的方式數(shù)量少的數(shù)據(jù)壓縮器3進行各種視頻信號的壓縮。例如，在常規(guī)的模擬NTSC系統(tǒng)中，習(xí)慣上按每6MHZ信道發(fā)送一個視頻信號。通過使視頻信號數(shù)字化，就可能將含有多于一個視頻信號的數(shù)據(jù)流在一個信道上發(fā)送。壓縮數(shù)字信號，使甚至更多的視頻信號通過單個發(fā)送信道發(fā)送?？稍趩蝹€信道上發(fā)送的信號的數(shù)目一般與例如下面一些因素有關(guān)，a)被發(fā)送的視頻類型；b)使用中的視頻壓縮方案；c)所使用的壓縮器和存儲器的能力；和d)發(fā)送信道的帶寬。
壓縮技術(shù)利用了這樣一種情況，即在運動圖像中幀與幀之間的改變非常小。將幀之間的冗余量進行剪輯和僅對變化部分編碼可以得到高得多的壓縮率。一般包括大量的高速運動的視頻類型，例如在現(xiàn)場體育節(jié)目中經(jīng)常出現(xiàn)的，將因此具有最低的壓縮率。而在另一方面，電影通常比現(xiàn)場體育節(jié)目具有更低的幀速率，幀與幀之間的改變也更小，其將實現(xiàn)更高的壓縮率。目前，公知的壓縮方案的對衛(wèi)星的壓縮率是從2∶1變到10∶1，而對有線電視系統(tǒng)是從2∶1變到5∶1，這種變化取決于運動的程度。
一旦各種視頻信號1已經(jīng)被數(shù)字化和被壓縮之后，復(fù)用器4將各種數(shù)字信號合成為數(shù)量減少的傳輸數(shù)據(jù)流，以進行傳輸。例如，如果68個NTSC頻道可用，而每個頻道能夠發(fā)送或者是4個數(shù)字化的、壓縮的緩慢運動的視頻信號(例如電影)，或者是2個數(shù)字化的、壓縮的、高速的視頻信號(例如體育節(jié)目)，那么各種NTSC頻道應(yīng)當(dāng)按預(yù)定的方式分配，以使可同時發(fā)送的數(shù)目最大。
舉一個例子，與第一個NTSC頻道對應(yīng)的廣播頻率可包括分開進行數(shù)字壓縮的非交互式電影的數(shù)據(jù)流。在該頻率上，數(shù)據(jù)流將包含表示大量電影的視頻信號。但是，視頻信號與那些交互式的節(jié)目不同，在時間和內(nèi)容上沒有關(guān)聯(lián)。與第二頻道對應(yīng)的廣播頻率可包括交互式體育節(jié)目的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，由兩個復(fù)用的壓縮高速視頻信號構(gòu)成，這兩個視頻信號最好在時間和內(nèi)容上相關(guān)。與第三頻道對應(yīng)的廣播頻率包括交互式電影的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，由四個復(fù)用的壓縮視頻信號構(gòu)成，這四個視頻信號最好在時間和內(nèi)容上相關(guān)。與第四頻道對應(yīng)的廣播頻率包括與本地節(jié)目相關(guān)的模擬NTSC信號，因此，使用本發(fā)明，四個NTSC頻道可包含復(fù)用的電影頻道、交互式體育節(jié)目、交互式電影、和本地節(jié)目。
復(fù)用器4接收送來的經(jīng)壓縮、數(shù)字化的視頻信號并以預(yù)定的常規(guī)方式，與發(fā)射機5相結(jié)合將所要的視頻信號復(fù)用到所要的頻道上，并經(jīng)過NTSC頻道發(fā)送這些信號。某些NTSC頻道可只包含模擬或數(shù)字形式的視頻或其它信號。
如前所述，可被復(fù)用到單個發(fā)送頻道上的數(shù)據(jù)流中的視頻信號的數(shù)目會改變。另外，使用數(shù)據(jù)流的頻道數(shù)目會改變。傳送的數(shù)據(jù)流被發(fā)射機4經(jīng)發(fā)送介質(zhì)6發(fā)送到接收站7。發(fā)射機4、介質(zhì)6和接收機7可以是任何用于發(fā)送數(shù)字視頻信號的裝置，包括廣播電視、有線電視、直播衛(wèi)星、光纖或任何其它傳輸裝置。另外，本發(fā)明可以自己裝在獨立的系統(tǒng)中，下面將對此進行說明。
傳輸裝置也可以是發(fā)送數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流的電話系統(tǒng)。這樣，包含幾個廣播頻道或帶有相關(guān)視頻信號的交互式節(jié)目的復(fù)用數(shù)據(jù)流可以直接經(jīng)單根電話線發(fā)送到用戶。上述數(shù)字傳輸設(shè)備也可包括用于發(fā)送模擬信號的裝置。
在一個優(yōu)選實施例中，數(shù)字傳輸信號用有線電視系統(tǒng)發(fā)送。接收機7接收各種NTSC頻道、某些或所有的包含復(fù)用或不復(fù)用的數(shù)字視頻信號。通常，通過發(fā)射機5將發(fā)送多于一個的頻道，并由接收機7接收，這與普通的有線電視系統(tǒng)一樣。但是，每個不同的頻道可具有包含多個數(shù)字視頻信號的數(shù)據(jù)流。因此，接收機7優(yōu)選地結(jié)合信號選擇器8一起進行操作，以選擇用于重放的特定NTSC頻道，并由此從數(shù)據(jù)流的復(fù)用信號中選出特定的視頻信號，并在最后如果需要重放到監(jiān)視器10上時，再進一步對該壓縮視頻信號進行解壓縮或展開處理。
多選擇控制器9用于控制接收機7和信號選擇器8，以選擇所要進行重放的特定視頻信號。實際應(yīng)用中，用戶并不需要知道每個頻道上正在使用多個信號。如果，例如使用的是每頻道4個信號的68個頻道，則其將對控制器9，以及接收機7和信號選擇器8一起進行程序設(shè)定，以將這些頻道向用戶表示為頻道12-72。監(jiān)視器10可以是，例如，常規(guī)的電視機。信號選擇器8優(yōu)選地包括一種用于從當(dāng)前由接收機7正接收的頻道上的數(shù)據(jù)流中選出特定視頻信號的常規(guī)信號分離器。信號選擇器8另外還包括，與壓縮器3所采用的壓縮方案所對應(yīng)的必要解壓縮或展開裝置。
在實際應(yīng)用中，利用允許在單獨一個NTSC頻道(例如，頻道34)上傳送兩套體育視頻信號(例如，A和B)的壓縮-復(fù)用方案，其可以在6MHZ的有線電視信號上傳送一個交互式體育比賽節(jié)目。對于上述特定的體育比賽項目，其可能需要有4種視頻信號(例如，A-D)。第一視頻信號(信號A)可以包含該比賽的標(biāo)準(zhǔn)廣播信號；而第二視頻信號(信號B)則可以包含比賽動作的特寫畫面；第三視頻信號(信號C)可以包含對比賽精彩畫面的連續(xù)更新的重放；第四視頻信號(信號D)則可以包含關(guān)于比賽的統(tǒng)計信息。其中，可以以如下方式來對這4種視頻信號(A-D)進行復(fù)用視頻信號A和B被復(fù)用到有線頻道(cable channel)34上所傳送的數(shù)據(jù)流上；視頻信號C和D則被復(fù)用到有線頻道35上所傳送的數(shù)據(jù)流上。另選地，其也可以將所有4種視頻信號(A-D)一起復(fù)用到一個頻道上所載送的數(shù)據(jù)流上。然而，其也可以利用控制器9，或信號選擇器8來對這4種信號進行映射，以作為單獨頻道畫面向用戶播出，由此使得當(dāng)觀眾在多選擇控制器上進行選擇時，在各頻道之間可以實現(xiàn)無縫切換。
此種交互式節(jié)目的每種視頻信號可以包括一個寫的是，例如，“全屏動作-按A；特寫動作-按B；重放-按C；統(tǒng)計信息-按D”的提示文本(label)。
如圖所示，如果對于某個交互式節(jié)目，其需要多于可映射到單獨一個頻道上的數(shù)據(jù)流的信號，則其可以對信號選擇器8與接收機7一起進行程序設(shè)定，以在多種視頻信號與多種廣播頻道之間進行切換，由此提供所需的交互水平(level)。然而，在優(yōu)選情況下，與某個特定交互式節(jié)目相關(guān)的多種視頻信號將被復(fù)用到單獨一個頻道上。
此外，信號選擇器8可以存儲與當(dāng)前和先前用戶響應(yīng)有關(guān)的信息。例如，其可以將觀眾的個人檔案(profile)或觀眾先前的響應(yīng)模式存儲到存儲器中。正如本文中作為參考文獻收入的專利N0.4,602,279中所討論的那樣，其可以將此信息與視頻信號內(nèi)所傳送的各種命令結(jié)合起來使用。所存儲的個人檔案信息和所接收到的各種命令，可以被用來在不需要來自用戶的回應(yīng)的情況下，在數(shù)據(jù)流和各視頻信號之間以交互的方式進行切換。
如果愿意，其也可以在單獨一條電話線上傳送該種復(fù)用的交互式節(jié)目。在此實施例中，其將多選擇控制器9用程序設(shè)定為在單獨一條電話線上的各視頻信號之間進行切換。如果還需要另外的頻道，則也可以如下所述使用雙向(two-way)配置。
在教育型實施例中，也可以使用根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。在此類實施例中，信息被存儲在多個可重放信息段的每個數(shù)據(jù)流上，其每個均包含可由接收機、對應(yīng)于根據(jù)用戶在多選擇控制器9上的選擇而通過信號選擇器8所選出的視頻信號，而可直接重放出的完整訊息。各數(shù)據(jù)流中的上述每個信息段均包含有具有相關(guān)多選擇回應(yīng)、回應(yīng)消息、信息型消息，或其組合的詢問型消息。
各數(shù)據(jù)流中的各信息段優(yōu)選地，與內(nèi)容實時相關(guān)，以使其在顯示視頻信號時，可以進行交互式的對話，而用戶則可以回應(yīng)視頻信號中所包含的各種詢問。當(dāng)用戶利用多項選擇回應(yīng)來回答某個特定詢問問題時，其將利用信號選擇器8來顯示與其所作出的特定選擇相關(guān)的視頻信號中的信息。通常可以將上述各種詢問、回應(yīng)消息、以及信息型消息包含在任一個，或多于一個的，或所有的視頻信號中。
其中每個廣播頻道包含有多種視頻信號的數(shù)據(jù)流，可以被用于很多類型的交互式節(jié)目，諸如上述美國專利中所公開的那些節(jié)目。當(dāng)然，也可以開發(fā)出本發(fā)明范圍內(nèi)的其它形式的交互式節(jié)目。
本發(fā)明還可以被用作不需要傳送裝置的單機系統(tǒng)。在此實施例中，構(gòu)成某交互式節(jié)目的數(shù)字化視頻信號被存儲在諸如錄像帶、影碟、存儲器(例如，RAM,ROM,EPROM等)的本地存儲裝置，或計算機中。優(yōu)選地，數(shù)字式視頻信號被復(fù)用到標(biāo)準(zhǔn)的NTSC信號上。上述特定的存儲裝置可以與圖3-5中所示并如下所述的，任何一種交互盒(interactivebox)相連。這些交互盒將與一臺電視機相連。另選地，圖3-5中下方所示的電路可以由一塊插板來實現(xiàn)，并被插入到標(biāo)準(zhǔn)的個人電腦(PC)中。由于標(biāo)準(zhǔn)的PC處理器可以提供圖3-5中所示處理器108的各種功能，因此該交互板不再需要配置單獨的微處理器。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)可以以一種雙向配置來進行操作。在此模式中，將以先前所述的方式來對各信號進行處理，即由A/D轉(zhuǎn)換器2進行數(shù)字化處理，再由視頻壓縮器3進行壓縮。這些信號隨后被擇路發(fā)送給中央交換臺14。在此實施例中，各視頻信號之間的切換是在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上而不是在接收機上完成的。多選擇控制單元9通過中繼盒17將用戶的多選擇選定結(jié)果(multiple choice selection)中繼回位于遠(yuǎn)程位置上的中央交換臺14。這些多選擇選定結(jié)果可以由中繼盒17利用常規(guī)裝置，諸如雙模式有線電視，電話，或FM傳送方式中繼回交換臺。交換臺14接收用戶的多選擇選定結(jié)果，并將所需的信號路由給用于以常規(guī)方式沿用于該特定用戶的合適有線頻道傳送所需視頻信號的發(fā)射機5。如果需要，發(fā)射機5也可以在被用來播出交互式節(jié)目的有線電視頻道上傳送常規(guī)的節(jié)目。另選地，交換臺14可以包括如前所述的復(fù)用設(shè)備，并由此在單獨一個電視頻道上，播出多套交互式或非交互式節(jié)目。
例如，如果其希望以如上所述的方式來實現(xiàn)交互式足球比賽節(jié)目轉(zhuǎn)播，則其可以為該套節(jié)目分配單獨的一條NTSC有線頻道。然而，在此實例中，在發(fā)射端將出現(xiàn)多個視頻信號。響應(yīng)于來自無線控制器9的信號，中繼盒17將向用于將所需視頻信號路由給點播觀眾的有線電視交換臺發(fā)送一個信號。此類系統(tǒng)一般需要配備十分快速的交換設(shè)備，但也可以利用數(shù)字成像的技術(shù)來實現(xiàn)。
另選地，其也可能會希望通過單獨一條電話線來傳送體育比賽節(jié)目。當(dāng)該用戶在控制器9上輸入了某一項選擇后，其將通過電話線，向用于通過該用戶的電話線來擇路發(fā)送交互式節(jié)目所需信號的中央交換臺，發(fā)送一個信號，以使其通過單一鏈路來同時對正在接收機上進行的交互式選擇、以及從來自實際響應(yīng)于在接收機上進行的交互式選擇而發(fā)生切換操作的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的多種選擇中選出的一種選項的傳輸進行處理。
用戶與交換臺之間的雙向鏈路可以被用于其它的用途。例如，出于商業(yè)目的，如定位于特定收視群的廣告、計費、向比賽競猜活動獲獎?wù)甙l(fā)送用于領(lǐng)取獎品的獲獎號碼，或其它的商業(yè)或非商業(yè)目的，可以從用戶那里向廣播網(wǎng)絡(luò)傳送人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
如上所述，當(dāng)幀與幀之間的內(nèi)容包含有諸多基于象素內(nèi)容的變化時(例如，在快速運動的過程中或場景發(fā)生變化時)，壓縮系統(tǒng)的壓縮效率通常會變得非常低。而在根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中，則具有通過程序設(shè)定來減輕解壓縮程序上的處理負(fù)擔(dān)的優(yōu)點。當(dāng)用戶按下了控制器上的一個按鍵，以選擇所需的信號時，如果愿意，也可以實現(xiàn)一個很細(xì)微的感覺不到的延遲。此延遲將允許解壓縮或展開算法有一段很短的時間，來對從一種視頻信號到另一種視頻信號的快速變化(其通常會使該算法的效率有所下降，從而在屏幕上出現(xiàn)一些視頻干擾)作出相應(yīng)的調(diào)整。
如圖7所示，其也可以使用一種采用了返回到用戶的虛擬頻道的雙向鏈路(與圖2類似)。在本實施例中，優(yōu)選地在時間上相關(guān)并彼此同步的多種視頻信號，將出現(xiàn)在視頻信號總線250的多個頻道A,B,C,…,N上的有線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器300上。這些信號可以在本地產(chǎn)生，或也可以利用接收機200,202,204和206從某個遠(yuǎn)程位置上(諸如一個體育場)來接收。另選地，如果上述以遠(yuǎn)程方式接收的信號被復(fù)用到一個頻道上，則其將用一個數(shù)字信號分離器來代替接收機200-206，并對上述信號進行信號分離，以將每個信號“放到”(place)到單獨的總線頻道上。本地或遠(yuǎn)程信號由同步電路208進行同步。多個遠(yuǎn)程控制交互式開關(guān)210,212,214,216和218與視頻信號總線250相連。并將總線250上的多個頻道同步地和同時地提供給上述交互式開關(guān)系列210,212,214,216,218。這些遠(yuǎn)程控制交互開關(guān)將被動態(tài)地分配給點播某個交互式節(jié)目的用戶。每個開關(guān)分別與一個頻率靈敏(agile)調(diào)制器220,222,224,226,228相連，以為了將來自總線250的一個信號連到遠(yuǎn)程位置上的某個特定用戶那里，而為該開關(guān)指派一個虛擬頻道。每個開關(guān)被指派給單獨一個用戶，同時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上開關(guān)的數(shù)目，是能夠同時交互的用戶個數(shù)的限制因數(shù)。如果其假設(shè)只有部分的用戶會同時進行交互，則可以利用某種算法來確定為確保可接受的接入百分比所需的遠(yuǎn)程開關(guān)的最佳個數(shù)。
在經(jīng)過頻率靈敏調(diào)制器220,222,224,226,228處理之后，來自視頻信號總線250的各信號將繼續(xù)經(jīng)過有線(或廣播電視)系統(tǒng)260。這些信號可以經(jīng)過RF饋送器262和放大器230來進行處理。同時將該用戶的包含有一個頻率靈敏調(diào)制器的機頂盒232,234,236，調(diào)諧到相關(guān)頻率靈敏調(diào)制器220,222,224,226,228的頻率上。隨后，其將從機頂盒232,234,236中所解碼出來的信號，顯示在電視機10上。
當(dāng)一個用戶想要進行交互時，該用戶將在控制器9上發(fā)出一條命令。該命令由機頂盒232,234,236來接收。同時沿該條電纜或其它的傳輸系統(tǒng)260，向遠(yuǎn)程開關(guān)210,212,214,216,218中的一個發(fā)送回一條用戶請求。在合適的時間，根據(jù)上述用戶請求和用于伴隨該節(jié)目所提供的交互性的算法，該遠(yuǎn)程開關(guān)將在從總線250上的一個信號到總線250上的另一個信號的垂直消隱間隔中，進行一次截斷(cut)。并利用頻率靈敏調(diào)制器220,222,224,226,228中的一個來對此次切換的結(jié)果進行調(diào)制，并將其作為交互的結(jié)果沿上述虛擬頻道發(fā)送給該用戶，而用戶則將會看到從一幅圖象到另一幅圖象的無縫截斷。所傳送給該用戶的信號可以是全帶寬或壓縮視頻信號。同樣地，總線250上用于將同步信號傳送給多個遠(yuǎn)程開關(guān)210,212,214,216,218的視頻信號，也可以是壓縮后的視頻信號。本實施例允許使用相對低成本的遠(yuǎn)程用戶盒，因為費用最高的切換設(shè)備位于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上，而每個遠(yuǎn)程開關(guān)又可以被分配給任何一個用戶。因此，成本將被分散到數(shù)量眾多的用戶身上，從而變得很低。
舉例說明，假設(shè)由接收機206所接收到的信號被“放在”視頻信號總線250的總線線路270上，并被轉(zhuǎn)發(fā)給機頂盒236，并被顯示在監(jiān)視器10上。在某些時刻，機頂盒236可以引發(fā)產(chǎn)生用戶請求。用戶的請求一般將基于控制器9的當(dāng)前或過去輸入，和/或機頂盒236中所存儲的信息(例如，所存儲的信息可以是先前的用戶回應(yīng)信息或個人檔案信息)。有線電視系統(tǒng)260可以在放大器230上放大上述用戶請求信號，同時將該用戶請求信號傳送給頻率靈敏調(diào)制器226，由其再將請求信號傳送給遠(yuǎn)程開關(guān)216。在垂直消隱間隔的過程中，根據(jù)用戶的請求，遠(yuǎn)程開關(guān)216將與原先的總線270斷開，并切換到視頻信號總線250上的合適線路上(本例中為線路280)。其被顯示為圖中290處的虛線連接。來自新連接的信號(由接收機204所接收的)通過頻道47和有線電視系統(tǒng)260上的頻率靈敏調(diào)制器226被發(fā)送給該用戶的機頂盒236。于是，新的信號將被無縫地顯示在電視監(jiān)視器10上，而不需在機頂盒236上進行任何切換。
作為圖7所示有線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器300和有線電視260的另選方案，其也可以利用電話局和/或多條電話線來進行上述操作。此替代方案允許機頂盒232,234,236通過電話方式通信，從電話公司或有線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器接收交互式節(jié)目。
圖3,4,7,16和17所示為根據(jù)本發(fā)明的能夠在同一頻道或不同頻道上的數(shù)字視頻信號之間進行無縫無閃爍(flick-free)透明切換的接收機7和信號選擇器8的多種優(yōu)選實施例。這些實施例可以與任何類型的傳輸介質(zhì)相連，或只是簡單地與任何用于數(shù)字化復(fù)用交互式節(jié)目的單機存儲裝置相連。優(yōu)選地，接收機7和信號選擇器8均是與電視機或其它的顯示監(jiān)視器相連的交互式節(jié)目盒11的組件。另選地，通過在個人電腦上增添一些必要的組件，其也可以將RF接收機7、信號選擇器8和監(jiān)視器所需的功能合并到一臺標(biāo)準(zhǔn)個人電腦中。為了提供此種能力，其只需將一塊RF解調(diào)器板、數(shù)字信號分離器、解壓縮器、幀緩沖器、以及同步組件添加到個人電腦上即可。上述物件或其它組件，可以與圖3,4,7,16和17所示的PC處理器和存儲器件相連。本實施例中，用戶將通過計算機鍵盤來進行選擇。
圖3所示為一種具有單獨一個模擬幀緩沖器的實施例。圖4包括如下所述的多對RF解調(diào)器，糾錯器，和信號分離器和/或一對數(shù)字視頻緩沖器。
圖3所示為一種允許在兩個或多個單獨數(shù)字視頻信號之間進行無縫視頻切換的實施例。如圖3所示，微處理器108與RF解調(diào)器102和信號分離器106相連。微處理器108對合適頻道和數(shù)據(jù)流的解調(diào)和信號分離進行控制，以獲得正確的視頻信號。該合適頻道是通過檢查來自用戶接口130的用戶輸入和/或存儲在RAM/ROM 120中的任何其它信息或標(biāo)準(zhǔn)(諸如個人檔案信息)來確定的。例如，如作為本說明書參考文獻所收入的專利No.4,602,279中所述，RAM/ROM 120可以存儲各視頻信號中所提供的多種命令。用戶接口130則可以是一個用于從多選擇控制器9接收信息的紅外型、無線型、或有線型接收機。
RF解調(diào)器102是接收機7的部件，并用于在微處理器108的控制下，對來自廣播頻道的數(shù)據(jù)進行解調(diào)。在數(shù)據(jù)流被解調(diào)之后，其將經(jīng)過前向糾錯電路104而進入到數(shù)字信號分離器106中。信號分離器106在微處理器108的控制下，提供從該數(shù)據(jù)流中的各種視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號中選出的具體視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號，并將導(dǎo)引給該系統(tǒng)所用的合適裝置。為了無縫地從一個視頻流拼接(splice)到另一個視頻流上，其優(yōu)選地在數(shù)字壓縮域上來進行上述切換，以由此免去了同時對兩個視頻、音頻和數(shù)據(jù)流進行解碼的需要。
當(dāng)壓縮數(shù)字視頻被發(fā)送給上述視頻解碼功能部件時，其首先被存儲在存儲器160中，直到已經(jīng)緩存下足以確保視頻流進行連續(xù)重放的信息為止。正是由于視頻信息的壓縮特性，使得相對很小的緩沖器160便可以保存足夠數(shù)量的信息(平均來說為5到6幀)。其意味著從壓縮視頻被接收一直到其被解碼和顯示的過程中，存在有充分長的延遲。因此，用于機頂盒中進行切換的本優(yōu)選方法，是在繼續(xù)在監(jiān)視器上播放原先舊視頻的同時，在到視頻緩沖器160的路徑上選擇新的視頻。由于可以通過產(chǎn)生語法正確的可拼接MPEG段來創(chuàng)建輸入數(shù)據(jù)流，所以其可以很容易地實現(xiàn)上述方法。利用此方法，在接收機中將不再需要另外的硬件。并由此使得觀眾感覺就象在觀看單獨一段沒有重復(fù)幀和丟失幀的視頻流一樣。
MPEG允許利用叫做PCR(節(jié)目時鐘參考)的數(shù)據(jù)字段，在接收機11上重構(gòu)視頻時鐘。這對于保證解碼器能夠以其所輸入的速率相同的速率來播放解碼后的視頻是必需的，從而避免了丟失或重復(fù)圖象幀。MPEG流所內(nèi)嵌的其它信息包括PTS(播放時間標(biāo)記)和DTS(顯示時間標(biāo)記)。其將利用這些信號來保持與音頻的聲像同步，并用來通知接收機何時在顯示器上播放上述視頻和音頻信號。
圖4所示為一種用于在各個視頻信號之間進行無縫切換的另選雙調(diào)諧器實施例。在此實施例中，其將在微處理器108的控制下，來選擇所要由RF解調(diào)器102A,102B進行解調(diào)的RF頻道。
解調(diào)所得的數(shù)據(jù)流進入到前向糾錯器(forward error corrector)104A,104B中。并通過這些前向糾錯器的輸出，將各數(shù)據(jù)流傳送給數(shù)字信號分離器106A,106B的輸入。
與RF解調(diào)器102A,102B相同，數(shù)字信號分離器106A,106B由微處理器108來控制。此種配置將允許微處理器108獨立地在不同的頻道和數(shù)據(jù)流上，選出兩個不同的單獨被時間復(fù)用的視頻信號。如果某交互式節(jié)目的所有的視頻信號均被包含在單獨一個頻道或數(shù)據(jù)流上，則其將只需要配置單獨一個RF解調(diào)器、前向糾錯器、和與之串聯(lián)并饋送到兩個數(shù)字視頻緩沖器中的數(shù)字信號分離器。
數(shù)字信號分離器106A,106B提供兩個數(shù)據(jù)流。這些信號分離器的輸出包含有可以在微處理器108的控制下被導(dǎo)引給合適裝置的視頻、音頻和數(shù)據(jù)。以此方式，其將不再需要將所有的信息均包含在一個RF頻道中。取而代之的是，可以將信息分布于該RF頻譜的不同頻率上，而同時我們?nèi)阅軌驅(qū)⒏鲾?shù)據(jù)流拼接起來。通過在上述兩個信號分離器的輸出上放置一個簡單的數(shù)字開關(guān)，我們能夠避免復(fù)制上述解碼鏈。這里應(yīng)當(dāng)注意的是，該方法只是一種節(jié)省成本的途徑，復(fù)制其余的解碼鏈也同樣可以工作。
標(biāo)準(zhǔn)MPEG流包含有不同類型的編碼幀。其中有多個I幀(內(nèi)編碼)，P幀(預(yù)測編碼)和B幀(雙向預(yù)測)。標(biāo)準(zhǔn)MPEG結(jié)構(gòu)便是常說的GOP(圖象組)。GOP一般起始于I幀，并可以結(jié)束于P或B幀。通常每GOP只有一個I幀，但可以有多個P和B幀。盡管也不是一定要有I幀，但出于許多原因，有I幀仍是有用的。
結(jié)束于B幀的GOP被視為開放型。而結(jié)束于P幀的GOP則被視為閉合型。對于本發(fā)明來說，優(yōu)選的代碼是閉合型GOP，以確保沒有指向在當(dāng)前GOP外部的圖象幀的運動向量。
在編碼處理的過程中，為了更高效地對視頻進行編碼，MPEG還將對原來的顯示順序重新進行排序。而在解碼器中，為了正確地顯示該視頻，必須再把重排后的順序還原為原先的順序。幀順序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20幀類型I B B P B B P B B P I B B P B B P B B P典型幀重1 4 2 3 7 5 6 10 8 9 11 14 12 13 17 15 16 20 18 19排序傳輸順序I P B B P B B P B B I P B B P B B P B B幀類型GOP1 GOP2拼接發(fā)生在GOP1末端的B幀之后與GOP2的I幀之前。需要重點指出的是通過合適的控制，編碼器可以對長度可變的GOP進行編碼，并能夠準(zhǔn)確地放置拼接幀，以實現(xiàn)所需的交互效果。如果內(nèi)容彼此沒有關(guān)系，則編碼器可以在每個GOP的末端進行拼接，以便于進行切換操作。由于上述GOP結(jié)束于P幀，所以其將產(chǎn)生一個閉合的GOP。數(shù)字系統(tǒng)中的改進型無縫切換如上所述的任何一種類型的接收單元實施例均可以被用來處理根據(jù)本發(fā)明的無縫拼接。然而，在本發(fā)明的該優(yōu)選實施例中，通過對編碼處理進行某種新穎的改進，將可以進一步提高接收單元上的無縫視頻拼接的準(zhǔn)確性。
如上所述，無論其所表示的是多個相互獨立的電視節(jié)目，抑或是一個交互式節(jié)目內(nèi)的不同相關(guān)信號，觀眾視覺感受好壞的關(guān)鍵在于各數(shù)字視頻信號之間無縫切換的好壞。無縫切換的定義是，不會在視覺上感受到人為的視頻流切換。編碼處理的效果就是要簡化無縫切換處理步驟以及提高其處理的質(zhì)量。
其中，編碼處理是在圖5所示的為其部分元件的中央位置(centrallocation)上來進行的。圖5中所示為可以包括現(xiàn)場直播的或原先錄制好的視頻流的多種視頻信號300。視頻信號的數(shù)據(jù)源可以來自用于直播視頻的攝像機、視頻服務(wù)器、錄像機，DVD，衛(wèi)星信號饋送器等諸如此類的設(shè)備。
視頻信號的制式可以是MPEG格式，HDTV,PAL等等。而音頻信號308則可以源自CD，磁帶，麥克風(fēng)等等。
而如圖5所示從數(shù)據(jù)代碼計算機316中發(fā)出的多個數(shù)據(jù)代碼，是用于如上所述機頂盒轉(zhuǎn)換器中所用到的交互處理的交互命令。優(yōu)選地，這些數(shù)據(jù)代碼是源發(fā)自編碼計算機316的諸如ACTV標(biāo)記語言等類型的，交互式標(biāo)記語言(interactive scripting language)的一部分。這些數(shù)據(jù)代碼將簡化接收單元上多種交互式節(jié)目功能選項的實現(xiàn)。本實施例需要一個使其能夠在第一視頻流與第二視頻流之間進行同步切換的數(shù)據(jù)頻道。此數(shù)據(jù)頻道包含有將不同節(jié)目元素(element)以及不同視頻信號上的信息段連在一起的代碼。
再次參看視頻信號300，在視頻同步鎖定裝置304中各視頻信號300將被同步鎖定，以由此實現(xiàn)時間同步。上述時間同步后的視頻信號被導(dǎo)引到視頻和音頻編碼器312中。在本優(yōu)選實施例中，有線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器需要配置多個兼容編碼器312，以與多個遠(yuǎn)程位置上的數(shù)字接收單元一起協(xié)同工作。本發(fā)明優(yōu)選地通過將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上的各命令同步到特定的視頻幀和特定的音頻幀上，來簡化(facilitate)其交互式應(yīng)用。此級別的同步可以在MPEG-2、4或7規(guī)范的語法標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)來實現(xiàn)。
為了便于各接收站點上的無縫切換，其將優(yōu)選地對視頻編碼器312進行時間同步。進行上述同步處理的目的在于，確保其所已經(jīng)放置于視頻內(nèi)容中的多個拼接點出現(xiàn)在正確的幀號(frame number)上。盡管并不是對所有的節(jié)目類型均需要獲得此級別的準(zhǔn)確性，但其是可以以此種方式來實現(xiàn)的。其將使節(jié)目制作人具有，在圖象組(GOP)分辨率內(nèi)的幀邊界上進行視頻切換的能力。SMPTE時間代碼或垂直時間代碼(VTC)信息可以被用來對編碼器312進行同步。此外，利用長度可變的GOP，其可以在任一幀上準(zhǔn)確地放置一個拼接點(splice)。一旦接收到來自外部控制裝置，如ACTV命令代碼計算機313的命令，其將可以控制編碼器312，在某個幀號位置上插入一個拼接點。通過改進數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上的編碼器，將可以確保在機頂盒轉(zhuǎn)換上所進行的無縫切換更為有效。
如圖5所示，多個視頻信號300，數(shù)據(jù)代碼316和音頻信號被輸入到編碼器312中。在本優(yōu)選實施例中，編碼器312一共輸入有4個視頻頻道。然而，根據(jù)其所要傳送的內(nèi)容，也可以輸入數(shù)目多于或少于4個的視頻流。在當(dāng)前的環(huán)境下，視頻數(shù)目的實際應(yīng)用限制取決于圖象的質(zhì)量。然而，歸根結(jié)底，其對于單獨一個頻道內(nèi)所能包含的視頻和音頻的數(shù)目沒有限制。另外，利用采用了雙調(diào)諧器實現(xiàn)方式的另選實施例，當(dāng)前的所有限制均可以被去掉。
優(yōu)選地，編碼器312采用MPEG-2壓縮格式。然而，其也可以采用MPEG-4和MPEG-7，以及諸如小波和分形(fractle)等其它的壓縮格式，來進行壓縮處理。這些技術(shù)均與現(xiàn)有用于數(shù)字視頻系統(tǒng)的ATSC和DVB標(biāo)準(zhǔn)兼容。然而，為了更便于在機頂盒上進行優(yōu)選的無縫切換，其將對MPEG流進行一定形式的改動。接下來將參照圖6中所示的視頻幀結(jié)構(gòu)332，來對編碼方案的上述改動進行說明。
當(dāng)在接收信號中遇到視頻拼接點336時，遠(yuǎn)程接收站點上將相應(yīng)地發(fā)生切換。通過提供多個拼接點，節(jié)目切換將變得很容易。通過匹配(adaptation)字段數(shù)據(jù)，其可以識別出節(jié)目流中的各個拼接點。根據(jù)用戶輸入，存儲在機頂盒轉(zhuǎn)換器或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上的存儲器中的個人檔案信息，以及來自節(jié)目源的命令，將在這些點上進行節(jié)目切換。
而在生成視頻拼接點336時，視頻編碼器在每個圖象組(GOP)上插入多個如圖6所示的拼接點。一個GOP，根據(jù)MPEG方案中的參數(shù)集，通常由一個I幀和一系列P和B幀組成。優(yōu)選地，該GOP被編碼成“閉合型”GOP結(jié)構(gòu)，即意味著該GOP結(jié)束于P幀。因此，將不會出現(xiàn)指向下一GOP的運動向量。如果存在從一個GOP到另一個GOP的運動向量，則其將會產(chǎn)生非自然信號，并可以在畫面切換時被看出來。因此，其需要采用一種閉合型的GOP結(jié)構(gòu)，以與MPEG語法相兼容，并確保在執(zhí)行拼接后不會出現(xiàn)可見的非自然信號。
GOP長度是可程序設(shè)定的，并可以在1到有限視頻幀的范圍內(nèi)任意取值。然而，優(yōu)選情況下，GOP將包括10-15個視頻幀。參照圖6，其所示為4個視頻信號。同時其希望能夠?qū)崿F(xiàn)從任一視頻信號到任一另外視頻信號的無縫切換。
如圖6所示，無縫視頻切換發(fā)生在GOP視頻幀邊界上。對于預(yù)先錄制好的資料，為找出切換點需要先識別出拼接點。而對于那些需要進行“自由”頻道選擇的節(jié)目(例如體育節(jié)目)，則將把所有的GOP邊界編碼為拼接點。盡管切換必須是無縫的，但其并不一定要是立即的。例如，一條命令或按鍵輸入需要有一段有限的時間來進行處理。因此，其可以延遲視頻切換，最長可達1.5倍GOP的長度。
如圖6所示，利用MPEG數(shù)據(jù)在通過數(shù)字信道傳輸?shù)倪^程中非實時性的特點，可以產(chǎn)生一個時間間隙340，在該間隙340中，解碼器可以從對一個視頻流的解碼處理切換到對另一個視頻流的解碼處理。因而，圖6中所示的間隙340代表了切換時間(switch time)。其中的關(guān)鍵在于，在下一GOP的第一個數(shù)據(jù)包通過該信道之前，大多數(shù)復(fù)雜視頻將已完成處理并通過了該信道。通過以低于該信道容量的數(shù)據(jù)率來進行編碼，在所要進行切換的GOP的末端，將產(chǎn)生一些額外的時間。以此方式，兩個MPEG流將被合并到一起，而生成一個單獨的語法上完全正確的MPEG數(shù)據(jù)流。其中，其可以在如圖5所示的編碼器312上，利用任何類型的壓縮方案來產(chǎn)生上述時隙。
而對于音頻信號，則優(yōu)選地利用AC3格式來進行編碼。然而，本發(fā)明可以對任何常規(guī)類型的音頻編碼方案進行轉(zhuǎn)換。
所有各種視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號均是在編碼器312中進行數(shù)字化以及組合處理的。優(yōu)選地，壓縮及編碼信號是以DS2、數(shù)字高速展開接口(DHEI)或其它任何常規(guī)格式來進行輸出的。數(shù)據(jù)類型并不重要，其只是數(shù)據(jù)。編碼處理隨后以用于目標(biāo)信道的適宜位速率，來輸出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。
調(diào)制器320可以采用多種不同的可用調(diào)制方案中的任一種。優(yōu)選地，其選用64-QAM作為調(diào)制方案。如果是這樣的話，調(diào)制器320的輸出上的數(shù)據(jù)率將大約為29.26Mbps。然而，本發(fā)明也可以使用如下所示的多種具有各自近似數(shù)據(jù)率的調(diào)制方案，或其它的常規(guī)調(diào)制方案(諸如FSK,n-PSK等)中的任一種。
調(diào)制方案數(shù)據(jù)率64-QAM 29.96Mbps256-QAM 40Mbps8VSB19.3Mbps64QAMPAL42Mbps256QAMPAL 56Mbps隨后在一種常規(guī)的組合器中，優(yōu)選地利用頻率調(diào)制的方法，將各個單獨的NTSC頻道組合在一起，因而，如下所述，其可以在機頂盒轉(zhuǎn)換器上，實現(xiàn)從一個信號到NTSC頻道中的另一個信號，或從一個NTSC頻道到另一個NTSC頻道的無縫切換。
總之，通過在編碼器312上對信號進行時間同步，對編碼器進行時間鎖定，以及為每個數(shù)字視頻流創(chuàng)建一個時間間隙340(其代表了編碼率和信道容量之間的差別)，而實現(xiàn)了解碼器的無縫切換。
在進行完編碼、調(diào)制和復(fù)用處理之后，可以通過衛(wèi)星、無線電、陸上線路、廣播、或任何其它的常規(guī)傳輸系統(tǒng)，將信號傳送給多個接收站。在本優(yōu)選實施例中，各信號是通過電纜或其它類型的傳輸介質(zhì)分送給各個遠(yuǎn)程站點的。接收站在各個優(yōu)選地由圖7所示元件所構(gòu)成的接收站上，其是通過調(diào)諧器機構(gòu)344來接收信號的。當(dāng)采用的是衛(wèi)星分送方式時，調(diào)諧器344可以是一種寬帶調(diào)諧器，而對于標(biāo)準(zhǔn)的MPEG信號，則可以是一種窄帶調(diào)諧器，或也可以是如下所述，用于在位于不同頻道上的不同信號之間進行無縫切換的兩個或多個調(diào)諧器。對于MPEG信號，調(diào)制器344調(diào)諧到由主處理器360所給出的命令所指示的特定NTSC頻道上。該主處理器360優(yōu)選地是一個Motorola 68331處理器，但也可以是任何包括PowerPC,IntelPentium等在內(nèi)的任何其它的常規(guī)類型處理器。
該信號隨后被轉(zhuǎn)發(fā)給調(diào)制器364。調(diào)制器364對該組合信號進行解調(diào)，去掉FEC，并將各數(shù)字信號轉(zhuǎn)發(fā)給視頻和音頻解碼器372。在數(shù)字解碼器372那里，將對各信號進行分離和解壓縮。解碼器372去掉節(jié)目標(biāo)識號(PID)，并將這些PID路由給合適的解碼器，無論其是視頻、數(shù)據(jù)、音頻或圖形。音頻優(yōu)選地被轉(zhuǎn)發(fā)給Dolby數(shù)字處理IC380。隨后，其將以下述方式，來對所選出的視頻和音頻進行解碼，并將視頻發(fā)送給用于準(zhǔn)備所要顯示的所選視頻的視頻數(shù)字-模擬(D/A)轉(zhuǎn)換器338。
鎖相環(huán)(PLL)恢復(fù)被編碼在MPEG匹配字段的PCR段中的編碼時鐘。優(yōu)選地，其利用一個ROM來保存用于接收單元342的操作系統(tǒng)，同時利用閃存(Flash-ROM)來進行備份，以供可下載代碼使用。另外，解碼器372,380和圖形芯片376上還連接有許多其它的存儲裝置，以用來存儲例如圖形重疊部分的數(shù)據(jù)(graphic overlay)。另外，各家庭用戶的檔案數(shù)據(jù)也可以被存儲在非易失性RAM或ROM 352中。
其中，還配備有一個回送信道(backchannel)編碼器和調(diào)制器368，以用于將數(shù)據(jù)發(fā)送回數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器。此類數(shù)據(jù)可以包括個人檔案信息，交互選擇，用于向特定收視群作廣告的人口統(tǒng)計信息數(shù)據(jù)，比賽競猜得分，等諸如此類的信息。
另外，接收單元342允許將新的應(yīng)用軟件下載于其上。這些應(yīng)用軟件可以在硬件條件允許的情況下來對該單元進行控制，以及重新定義這些單元的功能。上述控制的范圍可以十分廣泛，包括對面板畫面(front-panel display)、屏幕畫面、全部輸入和輸出端口、MPEG解碼器、RF調(diào)諧器、圖形芯片和紅外遙控功能映射的控制。
優(yōu)選地，本發(fā)明的交互式節(jié)目技術(shù)，包括提供多個攝像機角度的畫面，針對個人播出廣告等諸如此類的功能，是作為應(yīng)用軟件在接收單元342中實現(xiàn)的。其相應(yīng)的應(yīng)用程序優(yōu)選地被存儲在如圖7所示的接收單元的ROM或閃存352中。然而，上述交互技術(shù)應(yīng)用程序也可以被存儲在包括RAM、EPROM、EEPROM、PROM等在內(nèi)的其它任何類型的存儲裝置中。同樣地，該軟件也應(yīng)該可以存取及控制該裝置的各種硬件元件。在本優(yōu)選實施例中，不再需要另外的硬件便可以在接收單元342中完全地應(yīng)用上述交互式節(jié)目技術(shù)，來實現(xiàn)如上所述的性能。
本發(fā)明可以使用任何類型的常規(guī)遙控裝置348。然而，優(yōu)選地，遙控裝置348是一種紅外型(IR)裝置，并包括有4個或多個功能選項按鈕及其相關(guān)的IR代碼。
接下來將對接收單元342上的無縫視頻切換進行說明。如圖7所示的接收單元342優(yōu)選地能夠進行實時MPEG-2,MPEG-4或MPEG-7解碼。接收單元342監(jiān)控從程序源傳送來的用戶交互和信息，并對視頻和音頻流進行適宜的無縫切換。
根據(jù)觀眾的回應(yīng)和請求，該單元自動且無縫地在反映了觀眾早先回應(yīng)的視頻、圖形和音頻節(jié)目序列(programming sequence)之間進行無縫切換。根據(jù)本發(fā)明的交互技術(shù)允許很高級別的交互性，而同時卻并不要求機頂盒單元342，來向節(jié)目源傳送回任何的信息。
在如圖7所示的視頻解碼器372中，其從MPEG數(shù)據(jù)流中去掉頭信息數(shù)據(jù)。該特定視頻隨后根據(jù)來自主處理器360的命令被選中。同時，與其相關(guān)的音頻則被發(fā)送給音頻解碼部380。所選中的視頻先被緩存在標(biāo)準(zhǔn)的視頻緩沖器中，而后再進行輸出，以對其進行解碼。緩沖器大小由作為參考文獻收入于本說明書中的MPEG標(biāo)準(zhǔn)來定義。在開始進行解碼時，其必須容留有足夠長的時間，以用I幀和其它數(shù)據(jù)來“填滿”該緩沖器。
在緩存結(jié)束之后，所選中的視頻將通過MPEG解碼處理的各個步驟，其中優(yōu)選地是利用可變長度解碼(VLD)方法。通常，可變長度解碼技術(shù)將以運行長度進行編碼的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為長度稍長一些的位流格式。該位流被解碼為其相應(yīng)的成分，即運動向量、dct系數(shù)和諸如此類，以便于重構(gòu)出該視頻。接著，其利用一個反離散余弦變換(DCT)濾波器，將該數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為頻域信息。如果各幀是以彼此相互關(guān)聯(lián)的方式來進行編碼的(intercode)，則其將可以產(chǎn)生象素數(shù)據(jù)并將其存儲在緩沖器中。
接下來將參照圖7，對從一個到另一個MPEG視頻流的無縫切換進行說明。各次切換均出現(xiàn)在如圖6所示的各個拼接點上。當(dāng)如圖7所示的信號分離器/解碼器372“遇到”上述拼接點時，其將切換到被發(fā)送到緩沖器中的所選視頻信號。隨后，從主處理器360將下一個信號PID裝入到解碼器372中。為了實現(xiàn)到4個視頻流中的一個的切換，如圖7所示的視頻解碼器372，必須可以識別出新視頻流的PID號。另外，為了便于在多個相互獨立的視頻和音頻流之間進行無縫切換，每個輸入視頻和音頻流將優(yōu)選地分別具有屬于其自己的并為機頂盒轉(zhuǎn)換器342的存儲器中所存儲的交互應(yīng)用軟件所知的PID。隨后其必須調(diào)用相應(yīng)的例程來執(zhí)行所述切換操作。而標(biāo)識了下一所選視頻信號的下一PID則可以根據(jù)用戶的選擇或利用交互式控制代碼、或同時根據(jù)兩者，來進行確定。一旦裝入了下一個PID，則解碼器372將開始查詢所選的視頻流，同時，由于在視頻數(shù)據(jù)流中創(chuàng)建有間隙340，因此解碼器372將總能夠找出下一視頻信號的頭信息。一旦解碼器看到了第一視頻的拼接點標(biāo)識，同時由解碼器識別出了第二視頻信號，則在第一視頻信號繼續(xù)播出的同時，第二壓縮視頻信號將開始載入到緩沖器中。其中，將根據(jù)用戶的選擇或根據(jù)交互控制代碼來選擇新的視頻信號。
進行無縫切換所需的多個標(biāo)識項(item)包含有拼接點計數(shù)器和拼接點標(biāo)志。這兩個標(biāo)識被放置在MPEG視頻流的匹配字段中。拼接點計數(shù)器表明了該拼接點之前的視頻數(shù)據(jù)包的數(shù)目。拼接點標(biāo)志表明了在該數(shù)據(jù)流中存在有拼接計數(shù)(splice count)。一旦解碼器372確定了該拼接點，其將可以開始緩存下一視頻信號，并繼續(xù)對該信號進行解壓縮，就好象在一個MPEG流上一樣。音頻切換同視頻流一樣，優(yōu)選地，在每次服務(wù)中存在有4個分別由唯一PID進行標(biāo)識的AC-3音頻流。上述PID號是在啟用該種交互服務(wù)時，從諸如SI、PG和PM的MPEG-2傳送表中獲得的。這些PID中的一部分被選作缺省的音頻信道，并在得到某次服務(wù)的同時被選定。其余的3個信道是任選的，并且其應(yīng)由控制程序根據(jù)控制消息和/或用戶輸入來選定。盡管音頻信道通常均根據(jù)相關(guān)的視頻頻道來進行切換，但其也可以獨立地進行切換。
在本實施例中，如圖8所示的4個音頻流的數(shù)字幀表示形式(representation)392中所示，切換發(fā)生在各幀邊界上。當(dāng)從一個頻道切換到另一個頻道上時，可能會丟失掉一個圖象幀(本例中，為幀5)，而音頻將從新頻道的幀6來重新開始。音頻解碼器380能夠通過由如圖5所示的解碼器312插入音頻拼接點來進行音頻切換。優(yōu)選地，解碼器312將在當(dāng)前音頻幀的匹配字段的拼接倒計數(shù)時隙中插入合適的數(shù)值。
當(dāng)音頻解碼器380檢測出此拼接點時，解碼器380將會切換音頻信道。盡管上述音頻拼接并不是無縫的，但其對用戶來說幾乎是察覺不到的。數(shù)據(jù)命令因為數(shù)據(jù)命令在數(shù)值實施例中是對時間敏感的，所以其將從數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器通過命令數(shù)據(jù)PID(數(shù)據(jù)包標(biāo)識)來進行發(fā)送。這些命令必須在編碼器端與視頻GOP進行同步。為了實現(xiàn)上述操作，如圖5所示的數(shù)據(jù)代碼計算機316必須將各個單獨的命令作為整個數(shù)據(jù)包來進行發(fā)送。而每條命令可以僅由2個字節(jié)來構(gòu)成。因此，其發(fā)生器必須用代碼FF(16進制)來填充該數(shù)據(jù)包剩下的字節(jié)。當(dāng)此整個數(shù)據(jù)包被發(fā)送給編碼器312時，編碼器312將盡可能早地對其進行傳送處理。如果僅有部分的數(shù)據(jù)包被發(fā)送給編碼器312，則編碼器312將不會發(fā)送命令，直到接收完該數(shù)據(jù)包中所剩下的其余各條命令為止。
各條命令，如在(1)ACTV編碼語言，教育型命令集1.1版，以及(2)ACTV編碼語言，娛樂擴展命令集2.0版(其均已作為參考文獻收入于本說明書中)所定義的，是通過將2字節(jié)到6字節(jié)的長命令串在一起而形成的。該命令數(shù)據(jù)將被輸出給編碼器的ISO接口，同時將填滿數(shù)據(jù)包，以確保能夠及時地完成命令代碼的傳送。
控制程序優(yōu)選地被存儲在RAM 352中。處理器360接收來自控制程序的指令。另外，諸如用戶回應(yīng)的按鍵輸入、個人檔案信息以及控制消息被處理器360用來進行切換判定。
優(yōu)選地，該控制程序以由所接收到的交互命令消息所決定的5種模式來運行。這5種模式分別是·根據(jù)用戶輸入切換音頻和/或視頻·根據(jù)用戶輸入和所存儲的數(shù)據(jù)切換音頻·根據(jù)用戶輸入和所存儲的數(shù)據(jù)切換音頻和/或視頻·根據(jù)控制消息切換音頻和/或視頻·根據(jù)控制消息和所存儲的先前輸入切換音頻和/或視頻該控制程序可以同時采用多種上述模式。
上面的第一種模式，“切換音頻和視頻頻道”，是最簡單的運行模式。該控制程序由微處理器360“下達”命令，以接受4種遙控器按鍵代碼中的一種，并切換對應(yīng)的音頻/視頻頻道。該程序在當(dāng)前GOP末端上的視頻幀邊界上執(zhí)行此種切換。一旦顯示了新頻道，該程序具有利用來自數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器的，或者以本地方式存儲的新文本和/或圖象消息，來更新屏幕畫面的能力。
上面的第二種模式，“顯示一個視頻頻道及切換音頻頻道”，將連續(xù)地顯示一個單獨的視頻頻道。當(dāng)其接收到遙控器按鍵輸入代碼時，視頻將繼續(xù)播出，而音頻頻道將被切換。如上所述，通過檢查匹配字段中的拼接點計數(shù)值，其可以確定合適的音頻幀邊界。由用戶所作出的選擇被存儲在RAM寄存器中。每當(dāng)用戶作出選擇時，該程序?qū)⒃俅螜z查上述按鍵代碼和先前所存儲的選擇，以確定下一音頻頻道。
如上所述的第三種模式，“根據(jù)用戶輸入和先前的選擇切換音頻/視頻頻道”，將顯示一個初始的音頻/視頻頻道。當(dāng)命令消息流發(fā)出命令時，在屏幕畫面上將顯示其文本信息。該程序隨即等待用戶的輸入。當(dāng)其接收到用戶輸入時，其將與先前的用戶選擇一起被存儲在RAM寄存器中。利用該程序?qū)υ摷拇嫫鬟M行檢查，并隨后根據(jù)所存儲的邏輯來確定所要顯示的下一音頻/視頻頻道。
在上面的第四種模式是“根據(jù)控制消息切換音頻/視頻頻道”，其也將顯示一個初始音頻/視頻頻道。上述程序隨后等待來自控制消息流的控制輸入。根據(jù)此輸入，該程序在當(dāng)前GOP末端的視頻幀邊界上切換各個頻道。
上面的第五種模式，“根據(jù)控制消息和先前的選擇進行切換”，將顯示一個初始音頻/視頻頻道。上述程序隨后等待來自控制消息流的控制輸入。當(dāng)控制消息輸入被接收到時，其將與先前的用戶選擇和控制消息一起被存儲到RAM寄存器中。隨后上述程序?qū)Υ思拇嫫鬟M行檢查，以確定所要顯示的下一音頻/視頻頻道。數(shù)字視頻系統(tǒng)及其應(yīng)用接下來將對如圖1-8中所示的數(shù)字實施例，以及如下參照圖16和17所說明的雙調(diào)諧器實施例的幾種應(yīng)用進行說明。TV廣播電臺切換在此實施例412中，從一個信號到另一個信號的無縫切換在TV廣播控制中心來完成，并被轉(zhuǎn)發(fā)到如圖9所示的用戶數(shù)字接收裝置。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器396，其將根據(jù)如上所述的任何一種方法將多個數(shù)字節(jié)目組合在一起。
一旦接收到由廣播電臺所播出的節(jié)目，則各信號將被饋送到一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流選擇器400中。此選擇器由如上述在任一種用于進行無縫切換的另選實施例(圖1-4,7,15-17)中所說明過的元件構(gòu)成，只是此單元的位置并不在遠(yuǎn)程站點上。無論數(shù)字流選擇器400是在中心位于某個頻率的一個頻道上的一個數(shù)據(jù)流中的多個復(fù)用信號之間，還是在不同數(shù)據(jù)流中的信號之間，或是從某個接收信號到所插播廣告的范圍內(nèi)進行選擇的，在如圖9所示的實施例中上述切換均是無縫的。如上所述，上述選擇是作為電臺特權(quán)，遠(yuǎn)程用戶選擇和/或個人檔案信息(通過回送信道所傳送的)，或特定收視群廣告的函數(shù)來進行的。
一旦其作出了選擇，則其將可以通過任意類型的常規(guī)裝置404，將節(jié)目信號傳送給遠(yuǎn)程站點408，以進行播放。不相關(guān)節(jié)目切換圖10所示為用于在不相關(guān)節(jié)目之間進行切換的一種實施例430。換句話說，其只是簡單地從一個TV頻道切換到下一個TV頻道。目前，在數(shù)字環(huán)境中，其還不能實現(xiàn)在不出現(xiàn)閃爍的情況下，從一個信號到另一個信號的切換。
在本發(fā)明中，一個觀眾可以從一個節(jié)目切換到另一個節(jié)目，無論其是否相關(guān)，其之間的過渡均是無縫的。換句話說，在從一個節(jié)目切換到另一個節(jié)目的過程中，將不會出現(xiàn)可見的非自然信號。
如果各個節(jié)目均經(jīng)過壓縮處理并被復(fù)用到一個MPEG流中，則本文中所公開的任一種實施例均能夠進行無縫切換。如果各節(jié)目是在單獨的NTSC頻道上，則其將必須使用各種數(shù)字“雙調(diào)諧器”實施例(圖4,16和17)中的一種，以允許進行頻率偏移。
圖10所示為用于不相關(guān)節(jié)目切換的系統(tǒng)430的高層(high-level)元件的示意圖。優(yōu)選地，上述不相關(guān)節(jié)目均經(jīng)過了壓縮處理，并在視頻編碼器上利用MPEG流將其復(fù)用到一個使用一個NTSC頻道的數(shù)據(jù)流中。不相關(guān)節(jié)目可以被組合到一個MPEG流中，或也可以被送到不同的NTSC頻道上。例如，上述節(jié)目可以由體育、新聞、連續(xù)劇或兒童節(jié)目組成。這些節(jié)目由調(diào)制器/上變頻器420進行調(diào)制，并通過如上所述的任一種合適的傳送裝置進行傳送。
最終用戶可以在數(shù)字監(jiān)視器/調(diào)諧器、個人電腦上，或通過與模擬電視機相連的外部轉(zhuǎn)換器428(當(dāng)在該轉(zhuǎn)換器上可進行無縫切換時)，收看上述數(shù)字節(jié)目。上述裝置的任一種均可以讓用戶根據(jù)其自己的喜好，而在各個頻道上進行“沖浪”。另外，接收單元也可以選用圖1-4,7,15-17中所示的任一種另選實施例。多比賽項目節(jié)目內(nèi)的無縫切換在此應(yīng)用中，如圖11所示，提供了系統(tǒng)450，以使用戶能夠在單獨一個節(jié)目內(nèi)的各個獨立比賽項目之間進行切換。例如，在進行奧運會比賽轉(zhuǎn)播時，可能會包括對應(yīng)于例如滑雪、速滑、花樣滑冰、跳臺滑雪等多種不同比賽項目的多種節(jié)目。優(yōu)選地，其將在視頻編碼器基座(chassis)434上，對這些獨立的比賽項目節(jié)目進行壓縮，并將其復(fù)用到一個MPEG數(shù)字流中，隨后再經(jīng)過調(diào)制器/上變頻器438，并通過傳送裝置442，作為單獨的NTSC信號來進行傳送。
然而，在廣播中心也可以將這些比賽項目節(jié)目分別編碼到彼此獨立的NTSC頻道上。
在調(diào)制及接下來的傳送處理之后，多個遠(yuǎn)程站點446上將接收到這些節(jié)目。這些遠(yuǎn)程站點446均包括，一個包含有數(shù)字監(jiān)視器/調(diào)諧器，個人電腦，或者是與監(jiān)視器相連的外部數(shù)字轉(zhuǎn)換器的接收單元。而用戶則可以通過其遙控裝置，在不同的比賽項目節(jié)目之間進行選擇。當(dāng)用戶想要切換到另一個比賽項目節(jié)目上時，切換處理將根據(jù)如上所述的任一種方法和系統(tǒng)(圖1-4,7,15-17)，無縫地進行。無縫畫中畫節(jié)目切換圖12公開了一種用于利用“畫中畫”在優(yōu)選地不相關(guān)節(jié)目之間進行切換的實施例470。無論該用戶是否正在以小幀顯示的節(jié)目與以大幀顯示的節(jié)目之間進行切換，利用本發(fā)明所提供的技術(shù)，所有的此類切換將均是無縫的。
在本發(fā)明中，觀眾可以在所顯示的兩個窗口的任一個中，從一個節(jié)目切換到另一個節(jié)目。換句話說，在從一個節(jié)目切換到另一個節(jié)目的過程中，將不會出現(xiàn)可見的非自然信號。
在圖12中所顯示的是用于畫中畫節(jié)目切換470的系統(tǒng)的高層次元件。優(yōu)選地，在視頻編碼器基座454上，將4到7個節(jié)目壓縮并復(fù)用到一個MPEG流中，再到一個NTSC頻道上的一個數(shù)據(jù)流中。在視頻編碼器基座454上，其它的節(jié)目也可以被組合成其它的MPEG數(shù)據(jù)流。例如，上述節(jié)目可以包括體育，新聞，連續(xù)劇或兒童節(jié)目。其中，可以以如上所述的方式，對這些節(jié)目進行調(diào)制，并通過任何合適的傳送裝置來進行傳送。
最終用戶可以在數(shù)字監(jiān)視器/調(diào)諧器、個人電腦上，或通過與模擬電視機相連的外部轉(zhuǎn)換器428(當(dāng)在該轉(zhuǎn)換器上可進行無縫切換時)，收看上述數(shù)字節(jié)目。該實施例以及圖12所示的流程，將允許用戶調(diào)用畫中畫功能，并無縫地在單獨一個MPEG流內(nèi)的各不同節(jié)目之間進行切換。如果想要從一個MPEG復(fù)用流切換到另一個上，上述轉(zhuǎn)換器，PC或數(shù)字監(jiān)視器/調(diào)諧器466將需要采用多個調(diào)諧器/解碼器，圖4,16和17中給出了其幾種實例。多個商業(yè)/購物節(jié)目內(nèi)的切換本發(fā)明的另一個應(yīng)用涉及如圖13所示的，基于具有返回路徑的系統(tǒng)的交易。與如上所述的其它實施例相同，視頻編碼器474對多個不同的節(jié)目進行壓縮，并將其復(fù)用到一個或多個NTSC頻道上，以將其傳送給多個遠(yuǎn)程站點。
優(yōu)選地，多個不同類型的購物節(jié)目被壓縮及復(fù)用到單獨一個NTSC頻道上。例如，可以有分別針對服裝、首飾、家用器皿等等的節(jié)目。如果所需要的節(jié)目多于單獨一個NTSC頻道上所允許的節(jié)目數(shù)，則本發(fā)明也可以使用多于一個的NTSC頻道。
這些節(jié)目通過合適的傳送裝置482，被傳送給如圖13所示最終用戶的接收單元486。在接收單元486上，用戶可以無縫地在不同產(chǎn)品種類的節(jié)目之間進行切換。另選地，接收單元486也可以根據(jù)個人檔案或人口統(tǒng)計信息切換到某個產(chǎn)品節(jié)目上。以此方式，只有那些最接近匹配或適合于特定個人的興趣和需求的產(chǎn)品，將被展示給該用戶。這些數(shù)據(jù)可以被存儲在接收單元486或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器中。
如果用戶決定其想購買某種產(chǎn)品或接收關(guān)于某產(chǎn)品的額外信息，則其可以采用諸如圖10所示的回送信道490，來將此類請求傳送回中心位置。數(shù)字節(jié)目插播-可尋址廣告播放(addressable advertising)圖14所示為一種用于提供數(shù)字節(jié)目插播的實施例526。在播出節(jié)目過程中的某些預(yù)定時間，通過其將向觀眾播放某些廣告。在本優(yōu)選實施例中，將根據(jù)個人檔案信息或人口統(tǒng)計信息，針對特定的觀眾播放“個性化”(individualized)的廣告。接下來將對此類針對特定收視群廣告形式進行說明。
在中央位置，多條廣告被插入到節(jié)目播出流中。優(yōu)選地，該中央位置所采用的是一種用于將廣告插入到節(jié)目中去的混合數(shù)字插入系統(tǒng)。如本文中作為參考文獻所收入的“CableLab有線廣告白皮書”中所述，混合數(shù)字系統(tǒng)利用計算機，磁盤驅(qū)動器和解碼卡代替了模擬系統(tǒng)的磁帶機(tape deck)。廣告內(nèi)容506可以源自于多種可能的數(shù)據(jù)源中的任一種，其中包括(但并不僅限于此)服務(wù)器，磁帶機，衛(wèi)星信號饋送器。至于存儲方面，優(yōu)選地將通過離線處理，并利用MPEG1,MPEG1.5,MPEG2,或其它合適的方法，來對各光點(spot)進行數(shù)字化編碼和壓縮處理。從編碼器到服務(wù)器再到重放系統(tǒng)的分送，可以通過網(wǎng)絡(luò)或磁盤或磁帶來完成。
在進行完編碼之后，光點將被分送給服務(wù)器，以進行存儲，直到需要進行重放時。優(yōu)選地，光點可以直接從服務(wù)器播放到解碼卡上，以將其轉(zhuǎn)換回模擬信號。該光點被轉(zhuǎn)換成模擬信號，隨后將通過插入轉(zhuǎn)換開關(guān)以常規(guī)的方式來進行發(fā)送。在以如上參照圖5所述的方法對各鏡頭進行完數(shù)字編碼和壓縮之后，其輸出視頻和音頻將被轉(zhuǎn)發(fā)給圖5中的中央站配置中所示的音頻和視頻編碼器。
盡管其效率不如數(shù)字廣告插播方法，但利用常規(guī)的采用模擬或基于磁帶的系統(tǒng)的廣告插播系統(tǒng)，也可以實現(xiàn)將廣告插入到節(jié)目中的實際切換。
將廣告插入到節(jié)目流中以及廣告的播放，均是利用信令和可尋址性命令插入裝置498來控制的。通過為某些觀眾“尋址”某些其會感興趣的廣告，便可以實現(xiàn)個性化廣告宣傳。例如，某個汽車公司可能會想要使其商品廣告“個性化”，以最好地滿足觀眾的不同需求和意愿。如果其知道某個特定用戶是男性并且喜愛戶外活動，則節(jié)目制作人便可能想要為其播放對應(yīng)于該汽車公司的體育專用車，而并不播放其小型商用車的廣告。根據(jù)存儲在遠(yuǎn)程最終用戶單元上的、或通過該節(jié)目提供商的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器中的機頂盒控制器尋址到該最終用戶的數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)，可以將這些對應(yīng)于其愛好的廣告“推送”給最終用戶。
優(yōu)選地，其將根據(jù)參照圖5所述的方式，來對多種廣告功能選項進行編碼。因為在編碼器510上已對廣告鏡頭視頻進行了強制同步和時間同步，因此從主節(jié)目到各廣告之一的切換，對于觀眾來說將是無縫的。在服務(wù)器中從一組信號到另一組信號的無縫切換接下來將根據(jù)本發(fā)明的另一種實施例，對直播和已提供的視頻內(nèi)容之間的切換處理進行說明。與從單獨一個數(shù)字信號到另一個單獨數(shù)字信號的切換相反，此實施例允許從一組信號到另一組信號的無縫切換。這就要求上述切換過渡是以能夠使其輸出位流在MPEG語法上連續(xù)和正確的方式來進行的。正確的切換將確保任何類型的標(biāo)準(zhǔn)MPEG解碼器均能夠象播放其中沒有錯誤的數(shù)據(jù)流一樣，來播放所得到的位流。
圖15所示即為用于進行此種切換的優(yōu)選實施例530。圖15所示的各元件位于一個有線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上，或另選地，位于一個用于衛(wèi)星分送網(wǎng)絡(luò)的集中式op中心上。為了便于進行說明，將直播信號組標(biāo)注為A組信號，而B組信號則被假設(shè)為所存儲的預(yù)先錄制的信號(優(yōu)選地被存儲在服務(wù)器550上)。例如，A組信號可以包括多個代表了某個體育比賽項目中各個不同攝像機角度的視頻信號。而B組信號則可以表示一系列的商品廣告。然而，其所應(yīng)理解的是，A組信號和B組信號均可以表示預(yù)先錄制的或直播的信號。
在此實施例中，其想要從A組信號切換到B組信號上。而A組信號是在服務(wù)器550上從位于本地或遠(yuǎn)程站點上的實時編碼器546接收來的。同時，其將在特定頻道上的A組內(nèi)容流中插入專用的MPEG數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包。而命令和控制終端534則將在進行模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換之前，提供上述視頻信號的模擬單音(tone)。一旦這些信號從命令和控制終端534到達實時編碼器546那里，則實時編碼器546將在檢測到模擬單音的同時，在A組信號數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中的合適位置點上插入一個數(shù)字單音。在插入了上述單音之后，其將從實時編碼器546輸出該A組數(shù)字流，并將其轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器上的服務(wù)器550。服務(wù)器550一接收到A組數(shù)據(jù)流，便將其轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器550中的MPEG傳送開關(guān)裝置?？刂平K端538將向該MPEG傳送服務(wù)器開關(guān)裝置發(fā)送一條命令，以使該開關(guān)開始尋找先前所插入的數(shù)字單音。
為了重放B組內(nèi)容，該服務(wù)器開關(guān)裝置必須從A組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中解碼出定時信息，并在隨后，利用來自A組信號的合適定時信號，來對B組內(nèi)容重新進行標(biāo)記。優(yōu)選地，其是通過對PCR視頻流(優(yōu)選地，其為嵌入有上述數(shù)字單音的同一數(shù)據(jù)流)進行強制同步、以及從該視頻流中剝離出節(jié)目時鐘參考(PCR)、由此創(chuàng)建出原始A組內(nèi)容的編碼時鐘，來實現(xiàn)的。
一旦檢測到該數(shù)字單音，服務(wù)器開關(guān)裝置便啟動到由B組預(yù)先錄制信號組成的B組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)換。優(yōu)選地，該服務(wù)器開關(guān)裝置具有關(guān)于B組內(nèi)容長度的在先知識，因此，當(dāng)該服務(wù)器開關(guān)裝置檢測出B組內(nèi)容的末尾時，其將切換回A組內(nèi)容。從服務(wù)器到發(fā)射機的所得數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流輸出，同時包含有A組和B組內(nèi)容。而如上所述，發(fā)射機554將把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流轉(zhuǎn)發(fā)給遠(yuǎn)程接收站點，以進行播出。
以此方式，在播放由多個直播數(shù)字視頻信號所表示的體育比賽(即A組內(nèi)容)的過程中的某些時段，例如，根據(jù)例如服務(wù)器開關(guān)的動作，在接收轉(zhuǎn)換器單元上所接收到的視頻流，將自動地過渡到B組預(yù)先存儲的內(nèi)容。如上所述，接收站點上的解碼器隨后將選出B組內(nèi)容中的一條廣告。在這些廣告的末尾，該解碼器將如上所述，自動地重新開始接收A組內(nèi)容，并選出一個直播信號。以此方式，其可以實現(xiàn)從直播編碼視頻內(nèi)容到預(yù)先錄制內(nèi)容的無縫切換。用于無縫切換的雙調(diào)諧器實施例數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流到數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流的無縫切換圖16A和16B所示為，用于提供從位于一個頻道(以下簡稱為“頻道A”)內(nèi)的數(shù)字信號，到位于另一頻道(以下簡稱為“頻道B”)的無縫切換的雙調(diào)諧器實施例558。
如圖16A和16B所示，此實施例包含有兩個調(diào)諧器560A,560B(用于調(diào)諧獨立的頻道)，微處理器564(用于選擇頻道以及嵌于其中的數(shù)字信號)，數(shù)字解調(diào)器568A,568B(用于解調(diào)來自載波的信號)，數(shù)字信號分離器/解碼器572(用于從合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中剝離出所選的音頻、視頻和所選內(nèi)容的數(shù)據(jù))和顯示處理器576(用于對所要顯示的視頻信號進行格式化)。
此實施例將通過如下步驟，從頻道A中的一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流切換到B頻道中的另一個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。第一調(diào)諧器560A被調(diào)諧到頻道A上并接收一個合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流(優(yōu)選地由相關(guān)頻道中的多個數(shù)字視頻、音頻和/或數(shù)據(jù)信號組成)。該合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流從第一調(diào)諧器560A被送到數(shù)字解調(diào)器568A，以進行解調(diào)。而解調(diào)的類型可以是如上所述的常見常規(guī)類型的任一種。
該合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流隨后被送往數(shù)字信號分離器/解碼器572，其中先在信號分離器573中從合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中剝離出所選的音頻和視頻信號，而隨后分別將其轉(zhuǎn)發(fā)給音頻和視頻解碼器575和574。隨后，將根據(jù)其信號編碼方案(優(yōu)選地是一種MPEG方案)對這些信號進行解壓縮和解碼。一旦解碼完畢，上述音頻和視頻(和/或數(shù)據(jù)，如果需要)將被轉(zhuǎn)發(fā)給顯示處理器576，隨后再由其發(fā)送給監(jiān)視器。
一旦作出決定要切換到頻道B上的另一個數(shù)字信號上去，則微處理器564將向第二調(diào)諧器560B發(fā)送一條命令，以預(yù)先調(diào)諧到頻道B的頻率上。頻道B中的合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流經(jīng)過解調(diào)器568B處理后，被轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字信號分離器/解碼器572。此時，數(shù)字信號分離器572將同時接收位于頻道A和頻道B上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流。因此，如果頻道A和頻道B均載送有4種數(shù)字信號時，信號分離器572將會接收到8個數(shù)字信號。隨后，該數(shù)字信號分離器572將接收到來自微處理器564的一條指明要從來自頻道B的合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中剝離出哪些數(shù)字信號的命令。由此數(shù)字信號分離器/解碼器572分別地從來自頻道A和B的合成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流中剝離出所選中的視頻和音頻(和/或數(shù)據(jù))。而后，所選出的這些信號被轉(zhuǎn)發(fā)給視頻和音頻解碼器574和575。而視頻解碼器574則將以如上參照圖6和7所述的方法，從當(dāng)前所顯示的視頻信號切換到新選中的視頻信號上。因此，解碼器574識別當(dāng)前數(shù)據(jù)流中的拼接點。一旦解碼器574檢測到拼接點，其將確定切換到第二數(shù)據(jù)流的適宜時間。隨后，解碼器574將開始將第二數(shù)據(jù)流裝入緩沖器中，并利用第一數(shù)據(jù)流中的時間間隙來實現(xiàn)無縫切換。一旦解碼器輸出了第二數(shù)據(jù)流，其便被轉(zhuǎn)發(fā)給顯示處理器576，在此將為了進行顯示而對該視頻信號進行相應(yīng)的格式化。
音頻解碼器575用于，以如上參照圖11所述的方式，進行從當(dāng)前音頻流到第二音頻流的切換。一旦完成了上述切換，則第二音頻流將被轉(zhuǎn)發(fā)給顯示處理器576。從模擬信號到數(shù)字信號，或從數(shù)字信號到模擬信號的切換圖17所示為雙調(diào)諧器實施例590，用于從位于第一RF頻道上的模擬信號，到第二RF頻道中以數(shù)字方式進行壓縮的信號的切換或其反向切換。在此實施例中，觀眾正在收看某個特定頻率上的特定頻道(無論其是模擬還是數(shù)字信號)，而后其決定切換到另一RF頻率的另一個頻道上(無論其是模擬還是數(shù)字信號)。其中使用了兩個調(diào)諧器560A,560B，來進行從一個RF頻率到另一個不同RF頻率的轉(zhuǎn)換。
舉例假設(shè)該觀眾當(dāng)前正在收看某個具有模擬信號的頻道(頻道A)，而現(xiàn)在決定要切換到另一不同頻道(頻道B)中的以數(shù)字方式壓縮的信號上，則本實施例將以如下方式進行操作。對于模擬信號，其中的一個調(diào)諧器560A調(diào)諧到與頻道A相關(guān)的RF頻率上。因此該頻道傳送的是模擬信號，所以調(diào)諧器560A將把該信號送往模擬解調(diào)器569A和VBI解碼器570A。模擬解調(diào)器569A可以利用本技術(shù)領(lǐng)域中的任何常見的常規(guī)模擬解調(diào)方案，來對該模擬信號進行解調(diào)。而VBI解碼器570A則將剝離出嵌在垂直消隱間隔(VBI)中的任何信息(例如，交互命令，結(jié)束字幕(close captioning))。解調(diào)后的模擬信號隨后被轉(zhuǎn)發(fā)給模擬顯示處理器580，由其對該模擬信號進行格式化，隨后將其輸出給VBI開關(guān)588，再由其傳送給顯示裝置。
當(dāng)其決定要切換到包含有復(fù)用和壓縮數(shù)字信號的頻道上時，微處理器564將確定此頻道的RF頻率，并將其信息通過一條命令轉(zhuǎn)發(fā)給第二調(diào)諧器560B。第二調(diào)諧器560B一接收到此命令，其便預(yù)先調(diào)諧到所指明的第二RF頻率(頻道B)上。頻道B的輸出隨后被轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)字解調(diào)器568B的輸入上，由其利用本技術(shù)領(lǐng)域中任何常見的數(shù)字解調(diào)方案來進行解調(diào)處理。而后解調(diào)器568B輸出該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，并由數(shù)字信號分離器/解碼器572來接收。微處理器564向該信號分離572發(fā)送一條指明了所選數(shù)字信號的命令。數(shù)字信號分離器/解碼器572對多個數(shù)字信號進行信號分離，并對其進行解壓縮。隨后將以如上參照圖16所說明的方式，將處理所得的所選分信號(音頻，視頻和數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)發(fā)給合適的解碼器574,575(見圖16B)，由此視頻解碼器574將開始對該視頻信息進行解碼，并向微處理器564發(fā)送一個信號，以信號的方式通知該數(shù)據(jù)流已被正確地解碼，同時音頻與圖像正保持聲像同步。
上述視頻和音頻隨后被轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字顯示處理器584，其中將把各信號從數(shù)字形式轉(zhuǎn)換為模擬形式。所得到的與頻道B相對應(yīng)的模擬信號隨后被輸入到VBI開關(guān)588中。一旦微處理器564發(fā)命令要在兩個視頻之間進行切換時，則VBI開關(guān)588將在垂直消隱間隔的合適時段內(nèi)進行切換，從而實現(xiàn)從模擬頻道到數(shù)字頻道的切換。
如果其想要從數(shù)字頻道切換到模擬頻道，則只需簡單地將上述處理反過來執(zhí)行，同時第二調(diào)諧器560B預(yù)先調(diào)諧到模擬頻道上即可。另外，圖17所示的實施例也可以從模擬頻道切換到模擬頻道。
盡管上文中已參照某些實施例和實例對本發(fā)明進行了詳細(xì)地說明，但在如所附權(quán)利要求所定義地本發(fā)明的范圍內(nèi)，存在有多種形式的變型和修正。
權(quán)利要求
1．一種無縫切換單元，用于接收節(jié)目和從第一數(shù)字視頻信號無縫地切換到第二數(shù)字視頻信號，該無縫切換單元包括微處理器，該微處理器選擇信號以進行顯示；數(shù)字解調(diào)器，其與微處理器連接，用于接收節(jié)目信號并對其進行解調(diào)，所述節(jié)目信號包括第一和第二數(shù)字視頻信號；數(shù)字分離器/解碼器，其與第一數(shù)字解調(diào)器和微處理器連接，用于對節(jié)目信號進行分離，以獲得第一和第二數(shù)字視頻信號，并將第一數(shù)字視頻信號送到緩沖器，以及對所述第一數(shù)字視頻信號進行解壓縮；其中，在根據(jù)微處理器命令切換到第二數(shù)字節(jié)目信號時，所述數(shù)字分離器/解碼器即搜索第一數(shù)字視頻信號的拚接點，在確認(rèn)拚接點時，隨著第一視頻信號連續(xù)地從緩沖器中重放，將第二數(shù)字視頻信號裝入緩沖器中，并且其中從第一視頻信號切換到第二視頻信號流是無縫地進行的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述第一和第二視頻信號包括一個或多個常規(guī)的電視節(jié)目信號。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述第一和第二視頻信號包括交互式節(jié)目的一個或多個交互式節(jié)目信號。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述第一和第二視頻信號包括一個或多個廣告。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述無縫切換單元是在用戶接收單元中實現(xiàn)的，該用戶接收單元從用戶分配網(wǎng)接收節(jié)目，所述用戶分配網(wǎng)選自有線電視、廣播電話和直播衛(wèi)星所構(gòu)成的組。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述第一和第二數(shù)字視頻信號包括同一事件的不同的攝像機視角。
7．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述無縫切換單元是在用戶接收單元中實現(xiàn)的，該用戶接收單元包括用于顯示第一和第二數(shù)字視頻信號的電視機。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述數(shù)字視頻信號包括一事件的特寫鏡頭。
9．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述數(shù)字視頻信號是通過單個有線頻道傳送的。
10．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述數(shù)字視頻信號是通過一6MHZ NTSC頻道傳送的。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述無縫切換單元是在用戶接收單元中實現(xiàn)的，其中建立了個人檔案，并且所述用戶接收單元還包括一用于儲存?zhèn)€人檔案的存儲器，其中第一或第二視頻信號部分地根據(jù)該個人檔案來選擇。
12．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述無縫切換單元是在用戶接收單元中實現(xiàn)的，其中所述用戶接收單元包括一用戶接口，用于接收用戶的選擇，并且其中第一或第二視頻信號根據(jù)一個或多個用戶的選擇來選擇。
13．根據(jù)權(quán)利要求1所述的無縫切換單元，其特征在于所述無縫切換單元是在用戶接收單元中實現(xiàn)的，其中用戶接收單元包括數(shù)字顯示處理器，其與數(shù)字分離器/解碼器的輸出連接，用于接收所選擇的視頻信號并將其格式化以進行顯示。
14．一種無縫切換單元，用于接收節(jié)目和從在第一RF頻道上接收的第一節(jié)目信號中復(fù)用的第一數(shù)字視頻信號無縫地切換到在第二RF頻道上接收的第二節(jié)目信號中復(fù)用的第二數(shù)字視頻信號，該無縫切換單元包括微處理器，該微處理器選擇信號以進行顯示；第一調(diào)諧器，其與微處理器連接，用于調(diào)諧到第一RF頻道，其中第一調(diào)諧器根據(jù)微處理器的指令選擇第一RF頻道；第一數(shù)字解調(diào)器，其與第一調(diào)諧器連接，用于對第一節(jié)目信號進行解調(diào)；數(shù)字分離器/解碼器，其與第一數(shù)字解調(diào)器和微處理器連接，用于對第一節(jié)目信號進行分離，以獲得第一數(shù)字視頻信號，所述數(shù)字分離器/解碼器包括一緩沖器，用于將第一數(shù)字視頻信號緩存，并將第一數(shù)字視頻信號進行解壓縮；第二調(diào)諧器，其與微處理器連接，該第二調(diào)諧器預(yù)先調(diào)諧到第二RF頻道，其中第二調(diào)諧器根據(jù)微處理器的指令選擇第二RF頻道；第二數(shù)字解調(diào)器，其與第二調(diào)諧器連接，用于對第二節(jié)目信號進行解調(diào)；其中，在從微處理器命令切換到第二數(shù)字節(jié)目信號時，所述數(shù)字分離器/解碼器即搜索第一數(shù)字視頻信號的拚接點，而在確認(rèn)了拚接點時，在按照微處理器命令將第一視頻信號連續(xù)地重放時，將第二數(shù)字視頻信號裝入緩沖器中，并且其中從第一數(shù)字視頻信號切換到第二數(shù)字視頻信號流是無縫地進行的，即在視覺上感受不到視頻流的切換。
15．一種無縫切換單元，用于接收節(jié)目和從第一模擬信號無縫地切換到第二模擬信號，從模擬信號無縫地切換到數(shù)字信號，或從第一數(shù)字視頻信號無縫地切換到第二數(shù)字視頻信號，該無縫切換單元包括微處理器，該微處理器選擇視頻信號之一并直接無縫地切換至所選擇的視頻信號；一對調(diào)諧器，其與微處理器連接，用于調(diào)諧到RF頻道，其中所述調(diào)諧器對根據(jù)微處理器的指令選擇RF頻道；一對模擬解調(diào)器，各模擬解調(diào)器與調(diào)諧器之一連接，并能夠接收一個模擬信號；一對數(shù)字解調(diào)器，各數(shù)字解調(diào)器與調(diào)諧器之一連接，并能夠接收一個數(shù)字信號；數(shù)字分離器/解碼器，其與數(shù)字解調(diào)器對連接，用于對數(shù)字信號進行分離、解壓縮和從一數(shù)字視頻信號無縫地切換至另一數(shù)字視頻信號；數(shù)字顯示處理器，其與數(shù)字分離器/解碼器的輸出連接，用于將解壓縮的輸出數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；垂直消隱間隔開關(guān)，其可操作連接至數(shù)字分離器/解碼器的輸出和模擬解調(diào)器的輸出，以在模擬視頻信號間無縫地切換。
16．一種無縫切換單元，用于接收節(jié)目和從在第一RF頻道上接收的第一節(jié)目信號中復(fù)用的數(shù)字視頻信號無縫地切換到在第二RF頻道上接收的第二節(jié)目信號中復(fù)用的模擬視頻信號，該無縫切換單元包括微處理器，該微處理器控制數(shù)字視頻信號向模擬視頻信號的切換；第一調(diào)諧器，其與微處理器連接，用于調(diào)諧到第一RF頻道；數(shù)字解調(diào)器，其與第一調(diào)諧器連接，用于對第一節(jié)目信號進行解調(diào)；數(shù)字分離器/解碼器，其與第一數(shù)字解調(diào)器和微處理器連接，用于對第一節(jié)目信號進行分離，以獲得數(shù)字視頻信號，并將該數(shù)字信號進行解壓縮和解碼；數(shù)字顯示處理器，其與數(shù)字分離器/解碼器連接，用于將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換為模擬信號；第二調(diào)諧器，其與微處理器連接，該第二調(diào)諧器預(yù)先調(diào)諧到第二RF頻道；模擬解調(diào)器，其與第二調(diào)諧器連接，用于接收和解調(diào)模擬信號；垂直消隱間隔開關(guān)，其可操作連接至數(shù)字分離器/解碼器的輸出和模擬解調(diào)器的輸出，以在信號的垂直消隱間隔期間從轉(zhuǎn)換后的數(shù)字視頻信號無縫地切換至模擬視頻信號。
17．一種在數(shù)字接收單元中在兩個數(shù)字視頻流間進行無縫切換的方法，所述數(shù)字接收單元包括微處理器和視頻解碼器，該方法包括如下步驟接收第一和第二數(shù)字視頻流，各視頻流包括視頻拚接點和時隙；在視頻緩沖器中緩存第一數(shù)字視頻流；接收來自微處理器的指令，切換至第二數(shù)字視頻流；搜索第一數(shù)字視頻流的拚接點；在第一視頻信號流連續(xù)重放和顯示時，將第二數(shù)字視頻流的幀裝入緩沖器中；其中從第一數(shù)字視頻流切換至第二數(shù)字視頻流是無縫的，即在視覺上感受不到視頻流的切換。
18．一種在中央位置制備多個數(shù)字信號，以在用戶接收站進行無縫切換的方法，該方法包括如下步驟在中央位置接收多個視頻信號；將多個視頻信號進行同步鎖定，其中該同步鎖定產(chǎn)生時間同步的視頻信號；控制多個視頻信號至一個或多個視頻編碼器；將拚接點插入多個視頻信號中；使多個視頻編碼器在時間上同步，從而保證在視頻中插入的拚接點在正確的幀數(shù)上出現(xiàn)；對視頻編碼器中的多個數(shù)字視頻信號進行數(shù)字壓縮，形成數(shù)字節(jié)目流，其中數(shù)字視頻信號以比頻道容量低的比特率編碼，從而在各視頻信號中產(chǎn)生一定的時隙；其中在用戶接收站從一個視頻信號切換至另一個視頻信號的節(jié)目切換通過時隙的產(chǎn)生而成為無縫的，表示切換時間的時隙由此容許有從一個視頻信號切換至另一個視頻信號的無縫切換時間。
19．根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中產(chǎn)生了多個數(shù)字節(jié)目流，而且還包括將多個數(shù)字節(jié)目流復(fù)用的步驟。
20．根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中多個音頻信號與多個視頻信號相關(guān)，而且還包括接收多個音頻信號的步驟、對多個接收的音頻信號編碼的步驟和對多個音頻信號壓縮的步驟。
21．根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中編碼器接收多個數(shù)據(jù)計算機碼，并且還包括用多個視頻信號對接收的多個數(shù)據(jù)計算機碼編碼的步驟。
22．一種數(shù)字編碼系統(tǒng)，用于在中央位置制備多個數(shù)字信號，以在用戶接收站進行無縫地切換，包括至少一個視頻同步鎖定裝置，用于接收多個視頻信號，并產(chǎn)生時間同步的視頻信號；至少一個視頻編碼器，其與視頻同步鎖定裝置連接，用于將拚接點插入多個視頻信號中，并對多個視頻信號進行編碼和壓縮，以形成數(shù)字節(jié)目流，其中視頻編碼器是時間同步的；其中數(shù)字視頻信號以比頻道容量低的比特率編碼，從而在各視頻信號中產(chǎn)生一定的時隙，該時隙表示切換時間，由此容許有從一個視頻信號切換至另一個視頻信號的無縫切換時間。
23．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中產(chǎn)生有多個數(shù)字節(jié)目流，并且還包括用于對多個數(shù)字節(jié)目流復(fù)用的復(fù)用器。
24．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，還包括一發(fā)射機，用于傳送多個數(shù)字節(jié)目流到用戶分配網(wǎng)上，該用戶分配網(wǎng)是從有線電視、廣播電視和直播衛(wèi)星構(gòu)成的組中選出的。
25．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中多個音頻信號與多個視頻信號相關(guān)，而所述編碼器接收多個音頻信號并將多個視頻信號編碼和解壓縮。
26．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中所述編碼器接收多個計算機碼并用多個視頻信號對數(shù)據(jù)計算機碼進行編碼。
27．根據(jù)權(quán)利要求23所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中至少一個視頻信號包括常規(guī)的電視節(jié)目信號。
28．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中至少兩個視頻信號包括交互式節(jié)目的交互式節(jié)目信號。
29．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中多個視頻信號包括一個或多個廣告。
30．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，還包括一發(fā)射機，并且其中所述發(fā)射機將節(jié)目發(fā)送到用戶分配網(wǎng)上，該用戶分配網(wǎng)選自有線電視、廣播電視和直播衛(wèi)星構(gòu)成的組。
31．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中所述多個視頻信號中的至少兩個包括相同事件的不同攝像機視角。
32．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中至少一個數(shù)字視頻信號包括一事件的特寫。
33．根據(jù)權(quán)利要求22所述的數(shù)字編碼系統(tǒng)，其中所述數(shù)字節(jié)目流被發(fā)送到單個有線頻道上。
34．一種用于從第一組信號切換到第二組信號的系統(tǒng)，包括一指令終端，該指令端將一模擬聲音插入到第一組信號中；一實時編碼器，與所述指令終端通信，用于根據(jù)對模擬聲音的檢測將數(shù)字聲音插入第一組信號中；一服務(wù)器，其與實時編碼器通信，用于接收第一組信號和第二組信號；一控制終端，其與所述服務(wù)器通信，用于向所述服務(wù)器發(fā)送切換命令；和其中在收到切換命令時，服務(wù)器開始搜索數(shù)字式的聲音，在檢測到數(shù)字式的聲音后，所述服務(wù)器以無縫的方式從第一組信號切換到第二組信號。
35．根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述第一組信號表示來自現(xiàn)場事件的信號。
36．根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述第二組信號包括預(yù)先記錄的內(nèi)容，并且還包括用于儲存第二組信號的存儲器。
37．根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述第二組信號包括可選的廣告，并且還包括用于儲存第二組信號的存儲器。
38．根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述第一組和第二組信號是MPEG編碼的格式。
39．根據(jù)權(quán)利要求1、14或15所述的無縫切換單元，其特征在于，所述無縫切換單元位于廣播站，并且還包括用于向遠(yuǎn)程站發(fā)送信號的裝置。
40．根據(jù)權(quán)利要求1或14所述的無縫切換單元，其特征在于，所述第一和第二數(shù)字視頻信號包含不相關(guān)的節(jié)目。
41．根據(jù)權(quán)利要求16所述的無縫切換單元，其特征在于，所述數(shù)字視頻信號和模擬視頻信號包含不相關(guān)的節(jié)目。
42．根據(jù)權(quán)利要求1或14所述的無縫切換單元，其特征在于，所述第一和第二數(shù)字視頻信號包含在商品銷售或服務(wù)中直播的購物節(jié)目。
43．根據(jù)權(quán)利要求1或14所述的無縫切換單元，其中所述無縫切換單元集成在遠(yuǎn)程接收單元中，并且第一和第二數(shù)字視頻信號包含在商品銷售或服務(wù)中直播的購物節(jié)目，其中所述無縫切換單元還包括用于將用戶的購買選擇發(fā)回中央位置的裝置。
44．根據(jù)權(quán)利要求1、14或15所述的無縫切換單元，其中所述無縫切換單元位于中央位置，其中至少有一個信號表示的是廣告，并且還包括用于儲存含有廣告的信號的存儲器。
全文摘要
公開了一種交互式有線電視系統(tǒng),其利用標(biāo)準(zhǔn)有線電視分配網(wǎng)絡(luò)來同時向多個觀眾提供交互式的電視節(jié)目,這些節(jié)目包括多個在時間和內(nèi)容上相關(guān)的信號。視頻信號以數(shù)字格式發(fā)送,在單個信道上將多個信號復(fù)用到一個數(shù)據(jù)流中。該視頻信號可以被壓縮以提高效率。與信號選擇器相結(jié)合的接收機選擇特定的NTSC頻道以進行重放,然后從數(shù)據(jù)流中選擇特定的視頻信號,并將視頻信號解壓縮以進行重放。提供了不同頻道上視頻信號的無縫切換。還公開了另一實施例,其中包括交互式節(jié)目的各信號在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器而不是在接收機切換。多項選擇控制單元通過將用戶的多項選擇通過中繼箱返回到位于遠(yuǎn)端的交換臺,來選擇一所要的信號。該交換臺將正確的視頻信號下行擇路到適當(dāng)?shù)挠芯€頻道中以提供給特定的用戶。
文檔編號H04N5/44GK1310919SQ98811211
公開日2001年8月29日 申請日期1998年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月16日
發(fā)明者邁克爾J·弗里曼, 格雷戈里W·哈珀, 弗蘭克P·德奧 申請人:Actv公司