[发明专利]在电视频道之间快速切换的方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及数字电视(TV)环境中电视频道间的转变或切换。特别地，本发明解决快速频道转变的问题，即从一个电视频道或视频流转变到另一个，本发明用缩短了的等待时间多播或广播电视频道，以便改善观众的体验。

背景技术

数字电视或视频流可以用例如MPEG2或MPEG4的MPEG格式进行编码，在这种情况下，它们被转变成(以单播或多播方式)帧序列。这些帧是I帧(内部帧，或不受制约的独立帧，所述独立帧能独立于之前或之后的帧而被解码)、P帧(预测帧，它的解码需要访问之前的帧)或B帧(双向帧，它的解码需要涉及之前和之后的帧)。新MPEG流的解码必须从I帧开始，因为这是能被独立解码的唯一帧类型并且可以用作参考帧，所述新MPEG流例如观众切换到的TV频道。然而，假设MPEG流作为IPTV通过宽带连接传递，这些I帧每1.5秒甚至2秒才出现一次。在例如移动视频和DivX压缩的情况下，独立帧之间的距离甚至会更大，长达10秒或更多。在没有手段加速编码的情况下，当IPTV终端用户向新频道切换时，他会体验到长达2秒的延迟。由于缓冲器填充的约束，即在解码开始之前就已经被超出的缓冲器填充限制，造成频道的解码和成像甚至进一步延迟。然而，观众期待选择频道后，该频道尽量快地出现。可接受的范围是500毫秒或甚至更短，以便体验瞬间切换。对于观众体验而言，使新频道非常快速地出现比以完整质量接收新频道重要得多。

减少切换时延的一个现有技术解决方案在于：以单播模式向切换到新TV频道的观众的机顶盒发送最近的I帧和随后的非I帧。该解决方案例如在题为“Seamless Digital Channel Changing”的美国专利申请2004/0034864中进行了描述。假设将最近的I帧和随后的非I帧在视频服务器或中间网络节点内进行缓冲，这些帧将从所述视频服务器或中间网络节点被单播至终端用户。这样，机顶盒能立即开始对新TV频道进行解码，稍后，当解码器已经接收和缓冲了足够的帧时，机顶盒切换到相应的多播TV频道。在该解决方案中，单播流关于多播TV频道被延迟。因此，单播流以这样的比特率发送：该比特率大于TV频道被多播的标称比特率，例如是标称比特率的1.3倍，以便单播流能追上多播流(见US 2004/0034864第6页第0070段落)。

由单播流临时消耗的超额带宽是不可忽略的，并且在用于其它服务的最后一英里和迂回路程网络(backhaul networks)中可能影响资源的可用性。特别是当观众切换到例如需要9Mbps(兆比特每秒)的HDTV(高分辨率电视)H.264流的高分辨率TV频道时，30％的比特率增长可能对应于39Mbps级的超额带宽量，该超额带宽在至观众的网络中是得不到的，或者当对于单播TV流能得到时，会影响其它服务的质量，例如由观众同时使用的因特网接入，或影响例如在共享介质的环境下与正在切换的观众部分共享网络连接的其他用户，所述共享介质例如电缆、PON(无源光网络)、WiMAX等。

US 2004/0034864提出从相同频道上的其他用户或从数字频道借用瞬间额外性能，需要所述性能来实施该现有技术解决方案。变化的解决方案可以撤消例如B帧的部分非I帧，以便加速新TV频道的单播流送。B帧可以从单播流中丢弃而对观众不会有明显的视觉影响，因为不存在取决于丢弃的B帧以及会直接受到丢弃操作影响的其他帧。将B帧丢弃减少了要作为单播流的一部分向观众的机顶盒发送的总数据量，因此用于超额带宽的补偿需要从比特率的增长而产生。尽管如此，为了获得快速切换，I帧仍然需要以较高的比特率被单播，导致了超出标称广播TV频道带宽的临时带宽的增加。

基于以增加的比特率单播供应请求的TV频道的公知现有技术解决方案的另一个缺点是视频服务器或中间节点上的存储器需求，所述视频服务器或中间节点必须高速缓存所有的TV频道至少直到最近的多播I帧。