[发明专利]带有视频程序的传输流再分多路复用器

说明书

技术领域

本发明属于通信系统。尤其是，本发明属于选择性地多路复用包含一个或多个程序(诸如实时音频-视频程序)的位流。调节程序专用信息和有关其它程序的信息，从而使得可在位流的接收端对程序进行识别、提取和实时再现。

背景技术

近来，已提出了有效地压缩音频-视频程序以便存储和发送的技术。例如，见ISO＼IEC IS 13818-1，2，3：信息技术-移动图像及相关的音频信息的通用编码：系统、视频和和音频(“MPEG-2”)；ISO＼IEC IS 11172-1，2，3：信息技术-用于高达约1．5兆位／秒的数字存储媒体的移动画面及相关视频的通用编码：系统、视频和音频(“MPEG-1”)；杜比AC-3；运动JPEG等。这里，按照MPEG-2的说法，术语程序指具有公共时间基准且打算同步呈现的有关音频-视频信号的集合。

MPEG-1和MPEG-2为分层流而设。即，音频-视频程序由一个或多个经编码的位流或“流元(elementary stream)”(“ES”)构成，流元诸如经编码的视频ES和经编码的音频ES、经第二语言编码的音频ES、闭路字幕文本(closed captiontext)ES等。对每个ES，尤其是对每个音频和视频ES分开地进行编码。然后，把经编码的ES组合成为诸如程序流“PS”或传输流“TS”等系统层流。PS或TS的目的在于使得可从一程序中提取经编码的ES，分离每个ES并对其进行分开的解码，并同步地呈现经编码的ES。可把TS或PS封装在一较高的通道层中或以为前向纠错而设的存储格式来封装。

流元

通常以例如384kbps的恒定位速率对音频ES进行编码。另一方面，以可变的位速率依据MPEG-1或MPEG-2对视频ES进行编码。这意味着，每一经压缩／编码的图像的位数依图像而不同(这些图像是以恒定的速率呈现或显示的)。视频编码包含从空间上和时间上对视频图像进行编码的步骤。空间编码包括亮度和色度象素数据的离散余弦变换、量化、(曲折)扫描、游程长度编码和可变长度编码块。时间编码涉及估计宏块(例如，由亮度块和覆盖在其上的每个色度块形成的4×4阵列)的运动来识别运动矢量，对宏块进行运动补偿来形成预测误差宏块，对预测误差宏块进行空间编码以及对运动矢量进行可变长度编码。仅对一些图像(叫做I图像)进行空间编码，而对诸如P和B图像等其它图像进行空间和运动补偿编码(即，从其它图像进行时间预测)。经编码的I图像所具有的位通常比经编码的P图像的位多，经编码的P图像所具有的位通常比经编码的B图像的位多。在任一种情况下，甚至同一类型的经编码图像可能具有不同的位数。

MPEG-2限定了对经编码的视频ES的缓冲器尺寸约束。尤其是，假定解码器的缓冲器具有预定的最大存储容量。经编码的视频ES不得使解码器的缓冲器上溢(在某些情况下，不得使解码器的缓冲器下溢)。为使能对预测图像(来自预测这些预测图像的基准图像)的解码，MPEG-2具体地限定了相对于视频ES的位速率从解码器的缓冲器中除去每个图像的压缩数据的时间、图像显示速率和某些图像重新排序的约束。如果给定这些约束，则可调节(与以宏块为基础对宏块进行调节一样频繁)在压缩图像时所产生的位数，以保证视频ES不引起视频ES编码器的缓冲器下溢或上溢。

传输流

这里以TS示出本发明。为了简洁，省略对PS的讨论。然而，本领域内的技术人员应理解本发明的某些方面对PS的可应用性。

每个ES的数据形成可变长度程序流元或“PES”包(packet)。PES包包含单个ES的数据，但也可包含不止一个解码单元的数据(例如，可包含不止一个压缩图像、不止一个压缩音频帧等)。在TS的情况下，首先把PES包分成许多有效负载(payload)单元，并把它们插入固定长度(188字节长)的传输包中。每个传输包可携带单一类型的有效负载数据，例如单一ES的PES包数据。每个TS设有包括包标识符或“PID”的四字节标头。此PID类似于唯一地指示传输包的内容的标签(tag)。因而，把一个PID指派给特定程序的视频ES，把另一个不同的PID指派给特定程序的音频ES等。