數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法
2024-02-16 06:24:15
專利名稱：數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法
技術領域：
本發明涉及一種基於數字視頻廣播技術的數位電視系統中數位電視系統製作的方法，特別是一種數位電視系統製作、封裝、播放各自分離的方法。屬於計算機電子技術領域。
背景技術：
當前，國內基於數位電視的各種增值業務並不是很多，除了對電視節目進行加擾(CA)以外，用戶基本上還處於收看數位電視節目的階段，即目前的數位電視還只僅僅處在向用戶提供基本音視頻業務的階段。並且現有的這些業務系統從前端的製作、編排，數據的封裝，數據的發送到後端(STB)的接收一般均為一體方案。系統的數據封裝和播放系統沒有分離。這樣，當系統要封裝業務數據時，封裝程序幾乎會獨佔用於封裝數據的設備的CPU時間。即使發送線程仍在運行，該發送線程所得到的時間也不多，這就造成播放到DVB(數字視頻廣播)卡上的數據可能不連續，也就是說在復用器或調製器的入口處得到的是一段不連續(帶寬不穩定)的TS(傳輸流)流，這樣有可能由於入口數據量過小，造成復用器或調製器的報警(沒有信號)。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種數位電視系統製作與封裝以及播放各自分離的方法，將業務製作和資料庫為一獨立的軟硬體子系統；數據封裝和數據播出為另一個獨立的軟硬體子系統，使得數據率的調整與播出在一個子系統中完成，便於設備管理，同時兩子系統間的傳送數據量為有效數據，沒有空包產生，需傳送的數據量少，實現業務數據流的無縫發送。
本發明的次要目的在於提供一種數位電視系統製作與封裝以及播放各自分離的方法，在需要CPU處理資源時，保證能快速響應，解決數據封裝和數據輸出對CPU的競爭，且數據流結構更符合標準。
本發明的又一目的在於提供一種數位電視系統製作與封裝以及播放各自分離的方法，通過採用環形隊列(環形內存區)方式保證數據輸出的連續性。
本發明的再一目的在於提供一種數位電視系統製作與封裝以及播放各自分離的方法，對數據量佔用的帶寬和空包進行計算，實現固定的速率發送數據。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的一種數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，它包括數據製作、封裝以及播放步驟。在終端機上把製作好的業務信息存入業務資料庫系統裡，業務編排系統編排資料庫中的業務播出時間，並把編排信息作為索引信息存儲在資料庫中，業務數據封裝系統實時地根據業務資料庫系統裡的編排信息以及業務數據進行封裝，生成數據碼流，傳送到業務數據播放系統。
其中，編排數據包括從資料庫中提取已經存儲的編排信息重新修改、刪除。
進行封裝時包括不斷地查詢業務資料庫系統中的業務編排信息，根據編排時間，自動取出相應的業務信息，根據該業務類型，封裝符合標準的數據段，再封裝成數據流。數據段拆成一個個連續的數據包，再封裝成MPEG2的TS數據流。
進一步地，根據系統帶寬計算出各個數據段在TS數據流中實際所佔用的帶寬，按照均勻分布的原則把所有的數據段的數據包順序連接起來。
如果所有數據段的數據包的發送數據速率比由系統帶寬決定的傳輸速率小，則在連接所有的數據包時，均勻地插入空包，符合MPEG-2碼流規範。
播放系統接收業務封裝系統傳送過來的數據流，等到前一個碼流播放到末尾為止，然後再進行切換，把正在播放的數據切換到新的TS數據流上，保證數據流的連續性。
要在同一臺主機，單CPU條件下實現數據封裝和數據播出，體現如下矛盾數據封裝佔用CPU資源多；數據播出要保證輸出數據的連續性，必須在需要CPU處理資源時，保證能快速響應。
由於數據更新並不頻繁，使數據封裝對實時性要求較低，可以在較長的時間段完成。而數據輸出對實時性要求高，但處理時間很短。這構成解決兩任務對CPU競爭矛盾解決的實現基礎。
為協調兩任務的正常運行，保證數據更新的正確性以及數據輸出的連續性，需要採用環形隊列即環形內存區方式。播放系統由一線程控制讀出數據到緩衝內存，再發送讀入的數據流，讀出數據和發送數據採用異步操作，每次讀入和發送數據完成後，寫入當前的狀態，狀態值控制用於發送和讀入的同步。發送緩衝區為一環形內存區域，分別由指針指向存放讀入數據的地址和發送地址，指針到達內存單元序列的末尾時，重新指向內存單元序列的開始。
通過以上技術方案本發明具有如下技術效果1、它為一套從前端的業務製作、編排，到業務數據的封裝、分發以及業務數據的實時播放這樣整套系統的實現方案。
2、由於製作、封裝和播放各自分離，使得系統結構更加合理，並且主要對於業務數據的播放來說，能做到業務數據流(TS流)的無縫發送，保證了數據流的連續性，更符合實際運營的需求。
3、數據封裝和播放的分離，使得播放系統不再需要和資料庫系統進行交互和數據的讀取，只是接收傳送來的信息的TS碼流，切換並將其播出，這樣使得播放前後的碼流能夠無縫連接，不會造成碼流的中斷和帶寬的不穩定現象。
4、數據封裝系統在整個系統中起到了減輕數據播放系統負荷的作用，並且碼流的生成由於採用了插入空包和均勻分布的原則，起到了軟復用的作用，產生的TS碼流符合MPEG-2系統規範。
5、由於所有的數據均在內存中存儲，這樣對內存容量有一定的要求，但是速度比採用文件讀寫的形式更快，並且避免了文件讀寫方式造成的硬碟反覆讀寫而減少硬碟的使用壽命。
圖1為本發明前端業務製作系統圖；圖2為本發明前端業務編排系統圖；圖3為本發明業務資料庫系統圖；圖4為本發明業務數據封裝系統圖；圖5為本發明把DVB的數據段拆分成1 88位元組的數據包過程圖；圖6為本發明TS流的生成過程圖；圖7為本發明業務數據的實時傳送過程圖；圖8為本發明業務數據播放系統圖；圖9為本發明TS碼流的切換和播放過程圖；圖10為本發明中數據輸出發生時刻和數據發送發生時刻的時間流示意圖。
具體實施例方式
以下結合附圖和具體實施例詳細說明本發明。
本發明為一種數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，它包括數據製作、封裝以及播放步驟。在終端機上把製作好的業務信息存入業務資料庫系統裡，業務編排系統編排資料庫中的業務播出時間，並把編排信息作為索引信息存儲在資料庫中，業務數據封裝系統實時地根據業務資料庫系統裡的編排信息以及業務數據進行封裝，生成數據碼流，傳送到業務數據播放系統。
1、業務製作系統如圖1所示，在各個終端機上，製作人員運行業務製作程序，通過程序界面輸入業務的各項信息，確認後存入業務資料庫中，以供業務編排系統和業務數據封裝系統使用。由於和業務資料庫系統是雙向交互的，所以在製作過程中也可以業務資料庫裡調用業務的信息來重新修改，或把製作好的業務信息存入業務資料庫裡。
2、業務編排系統如圖2所示，運行在各個終端上，主要的任務是編排資料庫中的業務播出時間，並把這些編排信息作為索引信息存儲在資料庫中，同時也可以資料庫中提取已經存儲的編排信息重新修改、刪除等。所以該系統和業務資料庫系統之間也是雙向交互的。
3、業務資料庫系統如圖3所示，業務資料庫系統由企業級基於客戶-伺服器模式的大型資料庫系統構架而成，該系統主要包括業務信息資料庫和業務編排信息資料庫，並和業務製作系統、業務編排系統、業務數據封裝系統進行數據的交互。
4、業務數據封裝系統如圖4所示，業務數據封裝系統需要不停地查詢業務資料庫系統中的業務編排信息，根據業務的編排時間，自動取出相應的業務信息，然後根據相應的業務類型，遵從DVB和MPEG等標準，將業務信息封裝成DVB的數據段，並將這些數據段封裝成MPEG-2的碼流。
DVB數據段就是遵從DVB標準的PSI、SI或MPEG的私有分段等信息的表，這些表是由分段(SECTION)的形式構成的，這些表的語法結構在DVB標準中有明確的定義。在把這些數據段封裝成MPEG-2的碼流時，首先要將這些數據段拆成一個個連續的188(或204)字節的數據包。這個拆分的過程如圖5所示。
如圖6所示，當所有的數據段全部拆分成MPEG-2的小數據包(PACKET)後，再根據系統所給的帶寬計算出各個數據段在TS流中實際所佔用的帶寬，然後按照均勻分布的原則把所有數據段的MPEG-2的PACKET順序連接起來，如果所有的數據段的PACKET的數據量比系統所給的帶寬小，那麼在連接所有的PACKET時，需要均勻插入空包。
帶寬＝數據段的長度空包數＝(系統所給定的最大帶寬-所有數據段的總帶寬值)/1886、業務數據播放系統系統業務信息的實時刷新和發送流程參見圖7、圖8。
當MPEG-2的碼流生成後，此時就開始把生成的TS流數據傳送到業務數據播放系統上。業務數據封裝系統還有一個特性就是需要實時地封裝業務數據，並生成TS流，並把數據及時、快速地傳送給業務數據播放系統。對於制播分離系統的一種合理構成應為業務製作+資料庫為一臺主機，數據封裝系統+數據播放系統為一臺主機。
如圖8所示，業務數據播放系統只負責接收業務封裝系統傳送過來的TS流數據，並且把正在播放的數據切換到新的TS數據流上，切換碼流的時候，必須等到前一個碼流播放到末尾為止，然後再進行切換，這樣是保證TS流的所有PACKET的連續記數(coutinuty-counter)位段是連續的，也就保證了TS流的連續性，而不至於在調製器或復用器上出現報警的情況。
再有，為保證在較高的發送和寫入速度的情況下保持處理的連續性，本發明在讀入和發送數據時使用了內存區域。例如，電子節目指南(EPG)的讀入和發送過程實際上由一個線程控制，讀出EPG信息到緩衝區內存，然後利用播放系統的I/O(輸入/輸出)接口發送讀入的EPG信息TS流。讀出數據和發送數據均採用異步操作。在每次讀入和發送數據完成後都要寫入當前狀態，狀態值用於發送和讀入的同步。發送緩衝區是一個環形的內存區域。分別有一個指針指向存放讀入數據的地址和發送地址。當達到內存序列的末尾時便重新指向內存序列的開始，這樣便可實現使用較少的內存完成大量數據的發送並保證在較高的發送和寫入速度的情況下保持處理的連續性。線程的運行流程圖如圖9所示。
參見圖10，單CPU硬體系統在封裝數據時，由於數據播放系統頻繁佔用CPU資源，並且數據的播放優先級最高；而數據的封裝對實時性的要求並不高，所以要保證數據的連續性，可以在數據播放系統釋放CPU資源的時段再進行數據的封裝。當數據播放系統需要CPU進行處理時，再將CPU資源釋放，交給播放系統。同時，也可以將數據封裝系統和數據播放系統在兩套獨立的硬體系統(主機)上進行，這樣，就可以避免兩個系統對CPU的強佔情況。
最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，它包括數據製作、封裝以及播放步驟，其特徵在於在終端機上把製作好的業務信息存入業務資料庫系統裡，業務編排系統編排資料庫中的業務播出時間，並把編排信息作為索引信息存儲在資料庫中，業務數據封裝系統實時地根據業務資料庫系統裡的編排信息以及業務數據進行封裝，生成數據碼流，傳送到業務數據播放系統。
2.根據權利要求1所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於播放系統和數據封裝系統為一個系統。
3.根據權利要求1所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於編排數據包括從資料庫中提取已經存儲的編排信息重新修改、刪除。
4.根據權利要求1所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於進行封裝時包括不斷地查詢業務資料庫系統中的業務編排信息，根據編排時間，自動取出相應的業務信息，根據該業務類型，封裝符合標準的數據段，再封裝成數據流。
5.根據權利要求4所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於數據段拆成多個連續的數據包，再封裝成MPEG2的TS數據流。
6.根據權利要求5所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於根據系統帶寬計算出各個數據段在TS數據流中實際所佔用的帶寬，按照均勻分布的原則把所有的數據段的數據包順序連接起來；其中，帶寬的計算依照如下的公式帶寬＝將數據段封裝成MPEG2格式的數據包的數量*188(數據包的長度)
7.根據權利要求6所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於如果所有數據段的數據包的數據發送速率比系統帶寬確定的傳輸速率小，則在連接所有的數據包時，均勻地插入空包；其中，插入的空包數為系統所給定的最大帶寬與所有數據段的總帶寬值之差除以188。
8.根據權利要求1或2或3或4或5或6或7所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於播放系統接收業務封裝系統傳送過來的數據流，等到前一個碼流播放到末尾為止，然後再進行切換，把正在播放的數據切換到新的TS數據流上，保證數據流的連續性。
9.根據權利要求8所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於播放系統由一線程控制讀出數據到緩衝內存，再發送讀入的數據流，讀出數據和發送數據採用異步操作，每次讀入和發送數據完成後，寫入當前的狀態，狀態值控制用於發送和讀入的同步。
10.根據權利要求9所述的數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，其特徵在於發送緩衝區為一循環隊列，分別由指針指向存放讀入數據的地址和發送地址，指針到達內存單元序列的末尾時，重新指向內存單元序列的開始。
全文摘要
本發明公開了一種數位電視系統數據製作與封裝以及播放分離的方法，它包括數據製作、封裝以及播放步驟。在播出前端的終端機上把製作好的業務信息存入業務資料庫系統裡，業務編排系統編排資料庫中的業務播出時間，並把編排信息作為索引信息存儲在資料庫中，業務數據封裝系統實時地根據業務資料庫系統裡的編排信息以及業務數據進行封裝，生成數據碼流，傳送到業務數據播放系統。本發明能做到業務數據流的無縫發送，保證了數據流的連續性，使數據流結構更符合標準，速度快，而且可延長系統硬碟的使用壽命。
文檔編號H04N7/015GK1503565SQ0215328
公開日2004年6月9日 申請日期2002年11月26日 優先權日2002年11月26日
發明者楊磊, 田龍, 李新徵, 楊 磊 申請人:北京中視聯數字系統有限公司