過濾數字視訊廣播子頻道的控制器的製作方法
2023-10-24 06:00:27
專利名稱：過濾數字視訊廣播子頻道的控制器的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及廣播頻道控制器，尤其涉及一種根據數字視訊廣播子頻道的視頻序號值暫存，以決定數字視訊廣播封包資料丟棄、壓縮輸出或直接輸出的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器。
二背景技術：
隨著科技的進步，人類對於電視廣播的播送品質要求也提高，數字視訊廣播(digital video broadcast，簡稱DVB)及高解析數位電視(HDTV)可以播送比以往更佳的數字畫質與數字音質的節目，隨著各種著名大型比賽賽事轉播而廣受大眾注目，例如奧運比賽、世界盃足球賽或世界經典棒球賽等球類運動賽事。
又，現有的個人計算機中通用序列總線(universal serial bus，簡稱USB)埠可供連接許多種USB裝置，例如USB鍵盤、USB滑鼠、USB卡片閱讀機、USB隨身碟、外接式USB硬碟、USB印表機以及USB 掃描儀等等，提供使用者極為方便的外圍連接接口，從早期USB1.1支持12Mbps的數據傳輸，演進到目前USB2.0支持480Mbps的數據傳輸。
從USB的傳輸規格進行分類，USB1.1可以支持低速(low speed)外圍裝置，數據傳輸的規格為速率1.5M(1M＝106)bps(bit per second)、誤差容忍度為1.5％，以及全速(full speed)外圍裝置，數據傳輸速率為12Mbps、誤差容忍度為0.25％；USB2.0可支持高速(high speed)外圍裝置，數據傳輸速率則可高達480Mbps。低速外圍裝置，比如USB鍵盤、USB滑鼠以及USB搖杆等等，全速外圍裝置，比如USB隨身碟、USB印表機以及USB掃描儀等等。一般市面上的USB2.0可向下兼容USB1.1規格，也即可支持低速、全速、高速的外圍裝置。
參閱圖1所示，為現有典型的USB數字視訊廣播接收方塊結構圖，其包括天線200、射頻調諧器(tuner)210、解碼器(demodulator)220以及USB控制器230，由空氣媒介傳遞的數字視訊廣播訊號由天線200進入，包括有視頻訊號、音頻序號以及控制封包等等，數字視訊廣播接收裝置首先通過射頻調諧器210接收射頻訊號，經由解碼器220將其解碼後，送出MPEG2視頻訊號至USB控制器230，以利用USB2.0高速傳輸接口與主機端(host)溝通。
參閱圖2所示，數字視訊廣播的傳輸封包240，每個封包為188位元組，包括PID(program ID)，以表示封包類別。
根據上述圖1及圖2所示的現有USB數字視訊廣播接收裝置在接收數字視訊、音訊節目的過程中，由於需要考慮到有限的頻寬問題，例如USB1.1規格控制器的頻寬用於如高解析數位電視品質的節目播放，則受數字視訊廣播傳輸封包240資料流量的限制，而造成USB1.1規格無法配合高解析數位電視的收視與觀看。
除此之外，在相關的在先專利技術文獻方面，如申請人在前申請核准在案的中國臺灣專利公開案，第200608768號「過濾數字視訊廣播子頻道之方法及相關控制器」發明專利，初步揭示利用數字視訊廣播子頻道的視頻序號過濾選擇丟棄封包或通過封包的方法及控制器技術。
三、實用新型內容本實用新型的主要目的在於克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其利用一媒體存取控制單元通過視頻序號以過濾數字視訊廣播子頻道的封包資料，以決定資料封包是否丟棄、壓縮輸出或直接輸出，可大幅減少不必要的資料流量。
本實用新型的再一目的在於提供一種過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其具有一資料壓縮單元，該資料壓縮單元連接媒體存取控制器，以受媒體存取控制器控制而對某些數字視訊廣播子頻道的封包資料進行壓縮輸出，並可進一步節省控制器輸出的頻寬，進而讓USB1.1規格收視控制器可以配合播放高解析數位電視品質節目。
本實用新型的目的是由以下技術方案實現的。
本實用新型過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，包括一媒體存取控制單元，對外連接一總線以輸入數字視訊廣播封包資料，該媒體存取控制單元設有數個暫存器及一輸出端，該暫存器內分別暫存相對數字視訊廣播封包資料子頻道的視訊序號，以作為該媒體存取控制單元針對數字視訊廣播封包資料直接丟棄、直接輸出或壓縮處理的過濾判斷準則，使媒體存取控制單元直接丟棄數字視訊廣播封包資料或經由輸出端直接輸出數字視訊廣播封包資料或輸出數字視訊廣播封包資料作壓縮處理；
至少一資料壓縮單元，連接媒體存取控制單元的輸出端，接受媒體存取控制單元的激活壓縮控制，使媒體存取控制單元輸出端輸出的數字視訊廣播封包資料壓縮處理後通過一壓縮封包輸出；至少一實體界面電路，連接媒體存取控制單元的輸出端及資料壓縮單元，使媒體存取控制單元輸出端直接輸出的數字視訊廣播封包資料或經資料壓縮單元壓縮輸出的壓縮封包轉換成界面格式資料及訊號輸出。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中媒體存取控制單元為一微處理器。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中資料壓縮單元為一非失真壓縮模塊。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中資料壓縮單元為霍夫曼壓縮模塊。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中實體界面電路為USB實體界面電路。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中USB實體界面電路為USB1.1規格。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中實體界面電路為PCIEXPRESS實體界面控制電路。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中實體界面電路連接一計算機主機。
前述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其中實體界面電路連接一PCIEXPRESS界面數字視訊廣播播放器。
本實用新型過濾數字視訊廣播子頻道的控制器的有益效果是，其包括有一媒體存取控制單元、至少一資料壓縮單元及至少一實體界面電路；其中，媒體存取控制單元內設有數個暫存器，媒體存取控制單元經由一總線連接數字視訊廣播的封包資料，該暫存器內供暫存至少一數字視訊廣播子頻道封包資料的視頻序號資料，使媒體存取控制器可以根據視頻序號決定是否丟棄或輸出數字視訊廣播的封包資料，資料壓縮單元連接媒體存取控制單元，以由媒體存取控制單元決定輸出的數字視訊廣播的封包資料，經由資料壓縮單元壓縮後輸出壓縮封包或直接輸出，實體界面電路連接媒體存取控制單元及資料壓縮單元，以輸出媒體存取控制單元輸出未壓縮的數字視訊廣播的封包資料或經資料壓縮單元壓縮輸出的壓縮封包，達到本實用新型使收視控制器具有較高傳輸頻寬及高解析數位電視收視觀看品質的功效。
四
圖1為現有典型的USB數字視訊廣播接收裝置方塊結構圖。
圖2為現有數字視訊廣播傳輸封包結構示意圖。
圖3為本實用新型過濾數字視訊廣播子頻道的控制器的第一實施例實施電路方塊圖。
圖4為圖3所示資料壓縮單元進行數字視訊廣播封包數據壓縮處理流程圖。
圖5為本實用新型資料壓縮單元壓縮輸出的壓縮封包結構圖。
圖6為本實用新型過濾數字視訊廣播子頻道的控制器的第二實施例實施電路方塊圖。
圖中主要標號說明200天線、210)射頻調諧器、220解碼器、230為USB控制器、240數字視訊廣播的傳輸封包、100控制器、10媒體存取控制單元、11暫存器、12暫存器、13輸出端、14總線、20資料壓縮單元、21霍夫曼碼、22差值、23壓縮封包、30實體界面電路、30』實體界面電路、300數字視訊廣播封包資料、400開始、410壓縮運算產生霍夫曼碼、420差值運算產生差值、430將霍夫曼碼與差值進行最終運算、440輸出壓縮封包資料、500計算機主機、600為PCI__EXPRESS界面數字視訊廣播播放器、P1視頻序號、P2音頻序號。
五具體實施方式
首先，參閱圖3所示，為本實用新型過濾數字視訊廣播子頻道的控制器100的第一實施例，其中，該控制器100包括一媒體存取控制單元10、至少一資料壓縮單元20及至少一實體界面電路30，該媒體存取控制單元10設有數個暫存器11、12及一輸出端13，該暫存器11及12的數量不限，在本實用新型實施例中以二個暫存器11、12為其例說明，該媒體存取控制單元10對外連接一總線14，藉助該總線14連接輸入一數字視訊廣播封包資料300。
如表一顯示，目前國內播送的常用數字廣播頻道節目，作為說明例，其包括中視、公視、民視、臺視與華視，各電視臺佔住固定廣播頻道，但同時可以送出多個子頻道(SDTV)，舉例而言，臺視佔住中心頻率為581Mhz(百萬赫茲，1M＝106)的廣播頻道，而同時傳送三個子頻道節目供用戶選擇，各個子頻道分別有不同的視頻序號(PID)P1與音頻序號(PID)P2的值，並佔有6Mhz的頻寬，另外在各電視臺所佔用的頻率下，也會傳送各種視頻序號(PID)P1與音頻序號(PID)P2的控制封包。
表1
上述的媒體存取控制單元10根據數字視訊廣播封包資料300所對應的數位電視子頻道進行查表，以獲得在相同中心頻率下所有其它數位電視子頻道的視頻訊號P1及音頻序號P2；舉例而言，當使用者選擇臺視的第一個子頻道進行節目觀賞(如臺視1，臺視廣播的中心頻率為581MHZ，該媒體存取控制單元10可以得知正確的子頻道的視頻序號P1與音頻序號P2的值分別為「4001」以及「4002」，並再利用查表得知相同中心頻率下的所有其它視頻序號P1值為「4011」以及「4021」；該媒體存取控制單元10將這些視頻序號P1的值「4011」以及「4021」分別暫存於各暫存器11、12中，致使媒體存取控制單元10可通過檢查每個暫存器11、12的視頻序號P1的值，以將不屬於使用者所選擇的數位電視子頻道的數字視訊廣播封包資料300予以選擇丟棄、壓縮或直接輸出，從而可以節省線路傳輸頻寬。
上述媒體存取控制單元10的形式可為一微處理器，可以預先寫入控制程序，以作為針對內部暫存器11、12內視頻序號P1的值進行數字視訊廣播封包資料300丟棄、壓縮或直接輸出的過濾判斷準則，例如可以選擇暫存器11、12內的視頻序號P1值與預先設定者相同，則選擇性讓數字視訊廣播封包資料300壓縮輸出或直接輸出，也可以是選擇當視頻序號P1值與預先設定者相同時，選擇性讓數字視訊廣播封包資料300丟棄處理。
上述資料壓縮單元20連接媒體存取控制單元10的輸出端13，以接受媒體存取控制單元10的控制而激活數據壓縮功能及接收來自輸出端13輸出且欲作數據壓縮的數字視訊廣播封包資料300，該資料壓縮單元20的形式不限，在本實用新型中是以霍夫曼(Huffman)非失真壓縮模塊及非失真壓縮方式為說明例，其它等效的壓縮模塊與結構，也應當屬於本實用新型的技術範疇，本實用新型較佳實施方式採用霍夫曼非失真壓縮方式，是針對數字視訊廣播封包資料300的視訊格式，如破壞性的MPEG2格式資料進行非失真壓縮，使經壓縮的數字視訊廣播封包資料300資料可以精確還原出原始MPEG2格式視訊資料。
參閱圖4及圖5所示，為上述資料壓縮單元20的霍夫曼非失真壓縮模塊的對數字視訊廣播封包資料300進行非失真壓縮的流程，該步驟包括400至440；其中400為開始；410為壓縮運算產生霍夫曼碼，即針對該媒體存取控制單元10輸出的數字視訊廣播封包資料300，進行霍夫曼壓縮方法處理產生一霍夫曼碼21(如圖5所示)；420為差值運算產生差值，即針對該媒體存取控制單元10輸出的數字視訊廣播封包資料300的彩色(RGB)資料及灰階(GRAYSCALE)資料進行差值(DIFFERENCE VALUE)運算而產生一差值22(如圖5所示)；430為將霍夫曼碼與差值進行最終運算，即將步驟410所得的霍夫曼碼21與步驟420所得的差值22進行運算，即將該霍夫曼碼21作為高字節，差值22作為低字節，而使二者組合成單一壓縮封包23；440為輸出壓縮封包資料，即將步驟430運算完成的如圖5所示的壓縮封包23經由資料壓縮單元20予以輸出。
上述的實體界面電路30的形式不限，在本實用新型第一實施例中，是以USB1.1規格的實體界面控制電路為例，該實體界面電路30分別連接媒體存取控制單元10的輸出端13與資料壓縮單元20，以將媒體存取控制單元10的輸出端13直接輸出的數字視訊廣播封包資料300或經由資料壓縮單元20壓縮處理輸出的壓縮封包23轉換成USB資料格式的訊號輸出，該實體界面電路30對外連接一計算機主機500(如圖3所示)或其它的高解析數位電視播放裝置(圖中未顯示)，以播放該數字視訊廣播節目，該計算機主機500可通過數字視訊廣播播放應用程式，直接播放該數字視訊廣播封包資料300的數字視訊廣播節目，或將該壓縮封包23通過霍夫曼解壓縮還原程序予以還原後播放；該計算機主機500的數字視訊廣播播放應用程式並非為本實用新型技術特徵範疇，且為現有軟體程序，故不予詳述其內容。
參閱圖6所示，為本實用新型控制器100第二實施例，其中，顯示該實體界面電路30』為PCI EXPRESS實體界面控制電路，該實體界面電路30′對外連接PCI EXPRESS界面數字視訊廣播播放器600，以通過該實體界面電路30′將該媒體存取控制單元10的輸出端13直接輸出的數字視訊廣播封包資料300或經由資料壓縮單元20壓縮處理輸出的壓縮封包23轉換成PCI EXPRESS界面資料格式的訊號輸出給PCI EXPRESS界面數字視訊廣播播放器600進行數字視訊廣播節目的播放。
本實用新型的功效在於，針對每個數字視訊廣播子頻道主要包括視頻序號P1、音頻序號P2以及各種控制封包，其頻寬為6Mbps(mega bit persecond)，如經由上述圖3至圖6所示的控制器100實施的過程中，如USB界面傳輸速率可為全速或高速，其傳輸頻寬分別為12Mbps及480Mbps，對於USB2.0高速傳輸而言，480Mbps的頻寬對於數字視訊廣播而言已經足夠；但對於USB1.1規格全速傳輸而言，其頻寬只有12Mbps，同一中心頻率的數個子頻道的資料量總和便超過此頻寬，舉例而言，如在上列表1中的臺視廣播的中心頻率為581MHZ，目前共有三個子頻道，即臺視1、臺視2及臺視3，其資料量總和達到18Mbps，已經超過12Mbps的頻寬，如果是以現有的USB1.1界面直接輸出時，傳輸上便會有頻寬不夠的問題。
根據上述本實用新型控制器100，可以利用最精簡的硬體設計，例如目前的數字視訊廣播大多數為同一中心頻率下包括三個子頻道播送，當同一中心頻率下包括N(N＝3)個子頻道播送時，於媒體存取控制單元10內只需要中設置(N-1)＝2個暫存器供過濾不需要的視訊資料，因此可以較少的暫存器11及12過濾數字視訊廣播的子頻道，將不需要的視頻訊號選擇性丟棄、直接輸出或壓縮輸出，因此，當使用者選擇接收一個數字視訊廣播的子頻道，即使允許所有數字視訊廣播封包資料300而到達計算機主機500或PCI EXPRESS界面數字視訊廣播播放器600時，在控制器100與計算機主機500或PCI EXPRESS界面數字視訊廣播播放器600之間，實際總傳輸資料量也將只有本身6Mbps或者更小(如經資料壓縮單元20壓縮時)，再加上其它子頻道的數字視訊廣播封包資料300，USB1.1的12Mbps傳輸頻寬便可以流暢地接收一個數字視訊廣播的子頻道，而將所有數字視訊廣播封包資料300直接傳遞或經壓縮處理而送至計算機主機500或PCI_EXPRESS界面數字視訊廣播播放器600端。
上述圖3至圖6所示，本實用新型過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其揭示的具體實施例的說明及圖式，是為便於闡明本實用新型的技術內容及技術手段，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1.一種過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，包括一媒體存取控制單元，對外連接一總線以輸入數字視訊廣播封包資料，該媒體存取控制單元設有數個暫存器及一輸出端，該暫存器內分別暫存相對數字視訊廣播封包資料子頻道的視訊序號，過濾判斷該媒體存取控制單元針對數字視訊廣播封包資料直接丟棄、直接輸出或壓縮處理，使媒體存取控制單元直接丟棄數字視訊廣播封包資料或經由輸出端直接輸出數字視訊廣播封包資料或輸出數字視訊廣播封包資料作壓縮處理；至少一資料壓縮單元，連接媒體存取控制單元的輸出端；至少一實體界面電路，連接媒體存取控制單元的輸出端及資料壓縮單元。
2.根據權利要求1所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述媒體存取控制單元為一微處理器。
3.根據權利要求1所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述資料壓縮單元為一非失真壓縮模塊。
4.根據權利要求1所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述資料壓縮單元為霍夫曼壓縮模塊。
5.根據權利要求1所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述實體界面電路為USB實體界面電路。
6.根據權利要求5所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述USB實體界面電路為USB1.1規格。
7.根據權利要求1所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述實體界面電路為PCI_EXPRESS實體界面控制電路。
8.根據權利要求1所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述實體界面電路連接一計算機主機。
9.根據權利要求1所述的過濾數字視訊廣播子頻道的控制器，其特徵在於，所述實體界面電路連接一PCI_EXPRESS界面數字視訊廣播播放器。
專利摘要一種過濾數字廣播子頻道的控制器，包括媒體存取控制單元、至少一資料壓縮單元及至少一實體界面電路，該媒體存取控制單元內設有數個暫存器，媒體存取控制單元經由總線連接數字視訊廣播封包資料，暫存器內供暫存至少一數字視訊廣播子頻道封包資料的視頻序號資料，使媒體存取控制器可以根據該視頻序號而決定是否丟棄或輸出數字視訊廣播封包資料，資料壓縮單元連接媒體存取控制單元，由媒體存取控制單元決定輸出的數字視訊廣播封包資料，經由資料壓縮單元壓縮後輸出壓縮封包或直接輸出，實體界面電路連接媒體存取控制單元及資料壓縮單元，輸出媒體存取控制單元輸出未壓縮數字視訊廣播封包資料或經資料壓縮單元壓縮輸出的壓縮封包。
文檔編號H04N5/765GK2914525SQ20062011576
公開日2007年6月20日 申請日期2006年6月7日 優先權日2006年6月7日
發明者黃文明, 蕭啟偉, 蔡文福, 黃靖鈞, 殷欣靖, 王繼賢, 蔡慶來 申請人:創惟科技股份有限公司