通過廣播和網絡流傳送雙層hdtv信號的方法和系統的製作方法
2023-05-07 16:57:46
專利名稱：通過廣播和網絡流傳送雙層hdtv信號的方法和系統的製作方法
技術領域：
本發明主要涉及數字廣播技術，尤其是與標準清晰度電視(SDTV，standard definition TV)相兼容的高清晰度電視(HDTV，high definition TV)廣播技術。
通常，TV服務供應商通過人造衛星、電纜和地面同時廣播相同內容SDTV(如720×576i，50Hz)和HDTV(如1920×1080i，50Hz)節目。由於相關法規已在許多國家通過，要求若干年後將SDTV完全轉換到HDTV服務，TV服務供應商在為了向後兼容性而維持SDTV以便為觀眾提供平滑的轉換頻道的同時，將必須增加更多的HDTV頻道。為了增加更多的SDTV和HDTV頻道，TV服務供應商必須更有效地利用可用的帶寬。
在現有的MPEG2 HDTV/SDTV兼容的廣播技術中，含有相同節目的一個標準清晰度(SD)傳輸流(如4-6Mbps)和一個高清晰度(HD)傳輸流(如18Mbps)，在同一個標準模擬信道(6MHz，24Mbps)上被調製並同時被廣播。一個主要的缺陷在於SD及HD數據佔用了一個模擬信道中絕大部分帶寬而將極少的帶寬留給調製。並且即便是分配給SD傳輸流4Mbps和HD傳輸流18Mbps，也只能提供下限品質的SDTV和HDTV信號。如此，傳統的0在一個模擬信道中同時傳輸HDTV和SDTV信號的方法，會導致用於接收HDTV和SDTV信號的閾值較高，或者SDTV/HDTV信號的質量下降的情況。另外，還需要有兩套為HDTV和SDTV信號編碼的編碼器，而且也會由於重複傳輸SD部分而浪費帶寬。
現已提出一個方案，可以在維持與現有的SDTV廣播向後兼容性的同時，克服上述的缺陷。所提出的方案利用一種雙層壓縮技術(dual layer compression)，並通過廣播對該雙層流HD信號進行傳送。但是，由於該壓縮技術不能足夠顯著地節約帶寬，而且在現有的SDTV傳輸系統中要求很大的變化，所以TV服務供應商對應用該方案表示猶豫。還因為不能體現其重大的益處，也就不情願去投資相關的傳輸系統。
因此，這就需要提出一個用於傳輸SDTV/HDTV服務的改進方法和系統，以克服上述缺陷，並在保持現有SDTV傳輸不改變的情況下，能夠達到對傳統廣播帶寬的顯著的節約。
發明內容
本發明提出一種用於傳輸SDTV/HDTV服務的方法和系統，所述方法和系統可以克服現有廣播技術的缺陷，並且能夠在保持現有SDTV傳輸不改變的情況下，達到顯著的帶寬節約。
根據本發明的一個實施例，提供一個用於傳送HDTV信號的系統。該系統包括獲得包含HD增強型數據流的HD增強層的裝置，以及將HD增強層傳送給一個伺服器以使觀眾能夠通過一個機頂終端訪問該伺服器，並從網絡系統接收HD增強層的裝置。
根據本發明的另一實施例，該系統進一步包括將包含一個SD數據流的基本層傳送到機頂終端，使該終端能將HD增強層和SD基本層合併成為一個HDTV輸出的裝置。
其他的目的和成就以及對本發明較完整的理解，在參看以下結合附圖的說明和權利要求後，將更為明顯。
本發明通過實例的方式，參照附圖進行詳盡的解釋，其中圖1是本發明中雙層SDTV/HDTV數據流怎樣被傳送給TV觀眾的總的框圖；圖2是根據本發明的一個實施例的一個HDTV機頂盒(STB)的功能框圖；圖3是可用於產生雙層信號的雙層信號產生電路的功能示意圖。
在所有附圖中，相同的參照數字表示相似的或相應的特徵和功能。
具體實施例方式
圖1是本發明中雙層SDTV/HDTV數據流怎樣被傳送給TV觀眾的總的框圖。該雙層包括一個包含SD數據流的SD基本層和一個包含HD增強型數據流的HD增強層。該基本層直接並獨立地通過一個SDTV廣播系統12，通過傳統的媒體16，如地面、電纜、人造衛星等等進行廣播。SDTV的機頂盒(STB)18接收SD數據流並對其進行解碼，並將經解碼的信號傳輸給SDTV20。
另一方面，HD增強型數據流被提供給一個流伺服器32，以便通過網際網路36將其傳送給電視觀眾。該網際網路可以是一種先進的實現例如數字視頻廣播網際網路協議基礎結構(DVB-IPI)的寬帶IP網絡。該先進的IP網絡可以在保證服務質量(QoS)的同時在網際網路上傳輸音頻/視頻(A/V)數據。這樣就大大節省了傳統的廣播帶寬，同時維持了和傳統SDTV廣播的向後兼容性。
來自兩個層的數據流通過HDTV STB 38接收。該HDTV STB 38對接收信號進行解碼，將信號合併成一個HDTV輸出，然後將HDTV輸出給HDTV40。
在這種方法中，TV服務供應商可通過廣播和網絡流途徑，給那些願意付較高費用享受較好的A/V質量的用戶提供HDTV服務，同時也能夠對SDTV用戶保持SDTV廣播服務不變。其間，如果只有增強層通過網際網路被獲得，那麼將不會產生有任何意義的輸出。
信號的兩個層可用不同的方法保護，這樣對內容就有更高的安全性。例如，基本層可以用如同現有SDTV廣播中所用的方法保護。至於增強層，除了使用對收視者的用戶鑑定，還可以應用IP網絡上的內容保護技術來實現對內容的保護。
圖2是根據本發明的一個實施例的HDTV機頂盒(STB)38的功能框圖。HDTV STB 38包括一個乙太網卡42，一個硬碟44，一個HD解碼器46，一個調諧器52，一個SD解碼器56，一個解析度提升電路58和一個疊加器66。HD解碼器46接收通過乙太網卡42的增強層，並且對增強層中的數據流進行解碼。如果IP網絡的帶寬足夠，前述步驟可在電視觀眾觀看節目的同時完成。否則，增強層的內容也可以預先下載並儲存在硬碟44，以便電視觀眾後面的觀看。所下載的內容可以在被觀看以後通過伺服器刪除。
SD解碼器56通過調諧器52接收基本層，並對基本層的數據流進行解碼。SD解碼器56的輸出被提供給解析度提升電路58，並且被電路58提升到HD格式信號。然後來自HD解碼器46和解析度提升電路58的輸出被疊加器66合併在一起產生一個用於傳送給HDTV40的HDTV輸出。
圖3是一個雙層信號產生電路70的功能示意框圖，該電路可用於生成基本層和增強層。電路70包括一個解析度降低電路76，一個SD編碼器82，一個解析度提升電路86，一個疊加器92和一個HD編碼器96。在電路70中，原始HD信號被解析度降低電路76降級到SD格式信號，然後被SD編碼器82編碼而產生廣播給SDTV用戶的基本層。經編碼的SD信號還被解析度提升電路96升級到HD格式信號。經升級的HD格式信號和HD信號被疊加器92合併，並被編碼器96編碼而產生增強層。
在圖3中，MPEG2壓縮技術可以用於SD編碼器82和HD編碼器96，這樣使傳統的SD和HD編碼器可以被利用。另外，MPEG2壓縮技術可以僅用於SD編碼器82，而將ITU H.264壓縮技術用於HD編碼器96以實現更高的壓縮率。另外，如果和現有國際標準的兼容性不是必要的，那麼ITU H.264壓縮技術和其他壓縮技術就可以同時用於SD和HD編碼器以產生有更高的編碼效率的雙層信號。
雖然經過對本發明結合具體實施例進行描述，對於在本技術領域熟練的人士，根據上文的敘述作出許多替代、修改和變化將是顯而易見的。因此，當這樣的替代、修改和變化落入附後的權利要求的精神和範圍中時，應該被包括在本發明中。
權利要求
1.一種傳送高清晰度(HD)電視信號的系統，其特徵在於，所述系統包括用於獲得包含HD增強型數據流的HD增強層的裝置；用於將HD增強層傳送給伺服器，以使觀眾能夠訪問所述伺服器，並通過機頂終端從網絡系統上接收HD增強層的裝置。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，所述系統進一步包括用於將包含標準清晰度(SD)數據流的基本層傳送給所述機頂終端，使所述終端HD增強層和基本層合併成為一個HDTV輸出的裝置。
3.如權利要求2所述的系統，其特徵在於，其中所述獲得裝置包括用於產生基本層的裝置；一個解析度提升電路，所述電路用於提升基本層解析度以產生HD格式信號；一個疊加器，和解析度提升電路相連，用於從原始HD信號減去HD格式信號，以產生增強信號；一個HD編碼器，和疊加器相連，用於對增強信號進行編碼，以產生HD增強層。
4.如權利要求3所述的系統，其特徵在於，其中產生基本層的裝置包括一個解析度降低電路，用於降低HD信號解析度以產生SD格式信號；一個SD編碼器，和解析度降低電路相連，用於對SD格式信號進行編碼，以產生基本層。
5.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，其中HD編碼器使用ITU H.264壓縮技術對增強信號進行編碼。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，其中在SD編碼器使用MPEG2壓縮技術對SD格式信號進行編碼。
7.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，其中SD編碼器使用ITU H.264壓縮技術對SD格式信號進行編碼。
8.一個機頂終端，其特徵在於，所述終端包括對包含HD增強型數據流的高清晰度(HD)增強層進行解碼的裝置；對包含標準清晰度(SD)數據流的基本層進行解碼的裝置；一個解析度提升電路，和對基本層解碼的裝置相連，用於提升被解碼的基本層解析度以產生HD格式信號；一個將被解碼的HD增強層和HD格式信號合併成為一個HDTV輸出的裝置。
9.如權利要求8所述的終端，其特徵在於，其中對HD增強層進行解碼的裝置包括一個用於對HD增強層進行解碼的HD解碼器。
10.如權利要求9所述的終端，其特徵在於，其中對基本層進行解碼的裝置包括一個用於調諧接收到的基本層的調器；一個SD解碼器，和調諧器相連，用於對基本層進行解碼。
11.如權利要求10所述的終端，其特徵在於，其中所述合併裝置包括一個疊加器，所述疊加器和HD編碼器及解析度提升電路相連，用於將被解碼的HD增強層和HD格式信號合併成為HDTV輸出。
12.如權利要求8所述的終端，其特徵在於，所述終端進一步包括用以儲存HD增強層的裝置。
13.如權利要求12所述的終端，其特徵在於，所述儲存裝置包括一個硬碟。
14.一種傳輸高清晰度(HD)電視信號的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟獲得一個包含HD增強型數據流的HD增強層；將HD增強層傳送給伺服器，使用戶可以通過一個機頂終端訪問所述伺服器，並從網絡系統接收HD增強層。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括將包含一個SD數據流的基本層傳送到所述機頂終端，使所述終端將HD增強層和基本層合併成為一個HDTV輸出。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，其中所述獲得步驟包括產生基本層；使基本層解析度提升以產生HD格式信號；將HD格式信號從初始HD信號中減去，以生成增強信號；對增強信號進行編碼，以生成HD增強層。
17.如權利要求16所述的方法，其特徵在於，所述生成基本層的步驟包括使HD信號解析度降低以產生SD格式信號；對SD格式信號進行編碼，以生成基本層。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述增強信號應用ITU H.264壓縮技術進行編碼。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述SD格式信號應用MPEG2壓縮技術進行編碼。
20.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，所述SD格式信號應用ITU H.264壓縮技術進行編碼的。
21.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述基本層是經過廣播傳送的。
22.一種提供HD電視輸出的方法，其特徵在於，所述方法包含以下步驟對包含HD增強型數據流的HD增強層進行解碼；對包含SD數據流的基本層進行解碼；使被解碼的基本層解析度提升為HD格式信號；將解碼後的HD增強層和HD格式信號合併成為HDTV輸出。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述對基本層的解碼包含以下步驟對接收的基本層進行調諧；對基本層進行解碼。
24.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括一個儲存HD增強層的步驟。
25.如權利要求24所述的方法，其特徵在於，所述方法進一步包括在增強層被觀眾訪問後刪除已儲存的HD增強層的手段。
全文摘要
本發明提出了一種在保持現有SDTV傳輸不改變的同時，能顯著節約帶寬的傳送SDTV/HDTV服務的方法和系統。根據本發明的一個實施例，可實現一個用於提供HDTV信號的系統。該系統獲得一個包含HD增強數據流的增強層。並將該HD增強層傳送到一個伺服器。用戶能通過一個機頂終端訪問該伺服器，以通過網絡系統接收HD增強層。在本發明的另一個實施例中，一個包含SD數據流的基本層也被傳送到機頂終端，使所述終端將HD增強層和基本層合併成為一個HDTV輸出。
文檔編號H04N7/24GK1509081SQ0215746
公開日2004年6月30日 申請日期2002年12月20日 優先權日2002年12月20日
發明者曾勇勤, 芬恩斯·布魯斯, 陳寧江, 布魯斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司