專利名稱：交互式視頻節(jié)目的存儲的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在接收站提供交互式節(jié)目的方法和系統(tǒng)。
US-A-3，947，972號美國專利公開了使用時間同步多跡音頻磁帶存儲教學對話。一個磁跡可以用來轉(zhuǎn)播對用戶的教學提問，而一個切換機構可選擇地用剩余磁跡傳送響應消息。這種系統(tǒng)發(fā)展成為交互式電視，其中響應用戶的選擇在多個廣播或有線頻道之間切換，以提供交互式操作。US-A-4，847，700說明了一種交互式電視系統(tǒng)，其中把一個共用視頻信號同步到多個音頻頻道，以提供有關用戶可選響應的內(nèi)容。
US-A-4，264，925說明了使用現(xiàn)有有線電視系統(tǒng)開發(fā)交互式系統(tǒng)。US-A-4，602，279說明了使用存儲器存儲電視觀眾的人數(shù)統(tǒng)計分布。存儲這種信息以便將來調(diào)用，例如，提供特定目標的廣告。
現(xiàn)有技術的交互式電視系統(tǒng)一般涉及提供每頻道一個信號(即，一個視頻信號)，無論該頻道是有線電視的，廣播電視的，還是VCR的。由于隨越來越多的有線頻道被用于現(xiàn)有節(jié)目，并且上述類型的交互式系統(tǒng)需要多個頻道，有線和廣播電視頻道容量變得有限，因而希望減少這種系統(tǒng)所需的頻道容量，同時仍舊能提供至少相同水平的交互性。
US-A-5，724，091說明了在觀看第一視頻信號的同時在視頻信號之間無縫地切換，即使切換到的視頻信號是在不同的廣播頻道上，或是在與當前觀看的視頻信號多路復用的相同的頻道上。但是，現(xiàn)在已經(jīng)認識到，需要有一種在數(shù)字視頻信號之間無縫切換的簡單的方法和系統(tǒng)，例如，一種低價的數(shù)字頂置盒環(huán)境。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種在一個接收站提供數(shù)字節(jié)目的方法，在接收站中多個視頻信號存儲在一個光盤中，該方法包括步驟顯示第一視頻信號；從光盤選擇一個第二、存儲的視頻信號；和響應該選擇，接收和顯示第二存儲的視頻信號，其中第一和第二視頻信號之間的過渡是無縫的。
第一視頻信號最好是存儲在該光盤中。
在一個優(yōu)選實施例中，視頻信號與數(shù)據(jù)代碼一同存儲在光盤上，該數(shù)據(jù)代碼用于使從該光盤接收的第一和第二視頻信號之間能夠無縫地切換。
例如，視頻信號以數(shù)字節(jié)目流存儲在所述光盤中，并且在每個存儲的視頻信號中建立時隙，時隙代表切換時間，并提供從一個視頻信號切換到另一個視頻信號的無縫切換的時間。
以這種方式，可以使觀眾能夠在從光盤取出的不同視頻信號之間無縫地切換。
在一個實施例中，光盤在遠離接收站的位置，并且該方法進一步包括把存儲在所述光盤上的視頻信號發(fā)送到接收站的步驟。
作為選擇，光盤可以在接收站，并且該方法進一步包括讀取光盤以取出其上存儲的視頻信號的步驟。
本發(fā)明也擴展到一種用于在接收站提供數(shù)字節(jié)目的系統(tǒng)，接收站包括
用于接收視頻信號并轉(zhuǎn)換所接收的視頻信號以便顯示的接收裝置；用于指示要顯示的選定視頻信號的選擇裝置；和用于顯示選定的并且轉(zhuǎn)換的視頻信號的顯示裝置；其中該系統(tǒng)進一步包括用于讀出存儲多個視頻信號的光盤的光盤播放器，一旦所述選擇裝置選定時，安排接收站接收和顯示來自光盤的視頻信號，并且其中系統(tǒng)的安排使得所述顯示裝置顯示的第一和第二視頻信號之間的過渡是無縫的。
最好每個從光盤接收的視頻信號中都具有時隙，時隙代表切換時間并且提供從一個視頻信號到另一個視頻信號的無縫切換時間。
在一個實施例中，所述選擇裝置包括連接到接收裝置的處理器，并且所述接收站進一步包括可操作地連接到處理器、用于解壓縮接收的壓縮視頻信號的數(shù)字解壓縮器，其中所述顯示裝置可操作地連接到數(shù)字解壓縮器。
光盤播放器可以位于遠離接收站的位置，并且提供了用于向接收站的所述接收裝置發(fā)送從光盤讀出的視頻信號的傳輸裝置。也就是說，可以在一個中心位置，或前端，取出光盤上的視頻信號，然后發(fā)送到多個觀眾。
作為選擇，光盤可以位于接收站。
本發(fā)明的實施例使實況或預先錄制的節(jié)目可以在生產(chǎn)時或后繼的編輯過程中存儲在光盤上，例如存儲在DVD上。所存儲的實況或預先錄制的節(jié)目可以在以后重放。一旦把節(jié)目存儲在一個或多個DVD上，那么可以在中心位置(例如，一個電纜前端)重放DVD，并且通過適當?shù)膫鬏斞b置把結合在節(jié)目中的多個音頻，視頻，Html／web鏈接，控制代碼和／或圖像信號發(fā)送到任何一個這里披露的接收站。作為選擇，可以制作帶有嵌入節(jié)目的DVD，以便顧客可以在家中使用。存儲在DVD上的材料可以包含ACTV控制代碼，從而使任何類型的具有交互軟件的接收站(例如這里所述的接收站)能夠?qū)碜訢VD的節(jié)目連同其交互能力進行本地重放。
本發(fā)明的實施例允許改進切換期間的性能，例如，使得節(jié)目之間的切換透明。這可以包括輕微的感覺不到的延遲，在該延遲期間，在顯示以前獲得的視頻信息的同時，該交互式系統(tǒng)定位、接收、去多路復用、解壓縮、解碼和處理新視頻信號。這使得交互式系統(tǒng)能夠切換到新視頻信號，而TV屏幕上不會出現(xiàn)閃爍或變形，即，實現(xiàn)無縫切換。
本發(fā)明說明了完成無縫切換的不同方法。一種方法涉及一個模擬視頻幀緩沖器，而一種替代方法使用兩個調(diào)諧器。其它替代方法包括(a)使用兩個數(shù)字視頻緩沖器；(b)使用一個大存儲器；(c)在一個與(b)類似的實施例中使用一個大緩沖器；和(d)在電纜前端切換。
本發(fā)明還說明了一種用于在數(shù)字頂置盒，HDTV，或個人計算機環(huán)境中在MPEG壓縮數(shù)字信號之間無縫切換的改進方法和系統(tǒng)。盡管MPEG標準討論了拼接點(splice point)的使用，但這種點難于嵌入到來自不同源的視頻流中，而來自不同源的視頻流是典型的有線電視環(huán)境。這是因為已經(jīng)在分離的時間壓縮的視頻流可以具有不同的時鐘，因而有不同的定時信息。通過對虛擬頻道應用的編碼處理的一些修改，可以使拼接增強。這種增強包括鎖定多個頻道編碼器的時基，同步鎖定視頻源，時間同步編碼處理的開始，和在GOP中的適當位置嵌入拼接點。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于準備在用戶接收地點無縫切換的多個視頻信號的方法，該方法包括步驟接收和同步鎖定多個視頻信號以建立時間同步的視頻信號；將所述多個視頻信號發(fā)送到一個或更多的視頻編碼器中；在多個視頻信號中嵌入拼接點；時間同步多個視頻編碼器，從而保證嵌入到視頻信號中的拼接點在正確的幀數(shù)出現(xiàn)；和以適當方式從視頻信號形成一個數(shù)字節(jié)目流，使得在每個視頻信號中建立時隙，以便能夠以無縫方式從一個視頻信號切換到另一個視頻信號，該時隙代表切換時間和提供從一個視頻信號到另一個視頻信號的無縫切換時間，并且該方法進一步包括把所述數(shù)字節(jié)目流存儲在至少一個光盤上。
形成數(shù)字節(jié)目流的步驟最好包括以低于頻道容量的位速率編碼視頻信號，以建立時隙。
本發(fā)明也擴展到一種用于準備在用戶接收地點無縫切換的多個視頻信號的編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個視頻同步鎖定裝置，用于接收和同步鎖定多個視頻信號，以建立時間同步的視頻信號；至少一個連接到視頻同步鎖定裝置的視頻編碼器，用于把拼接點嵌入到多個視頻信號中，和編碼多個視頻信號以形成一個數(shù)字節(jié)目流，其中視頻編碼器被時間同步；其中編碼數(shù)字視頻信號以在每個視頻信號中建立時隙，該時隙代表切換時間因而允許有從一個視頻信號到另一個視頻信號的無縫切換時間；和用于準備用于存儲在光盤上的數(shù)字節(jié)目流的裝置。
例如，系統(tǒng)可以具有可操作地連接到光盤播放器的傳輸裝置，用于把從光盤讀出的多個數(shù)字節(jié)目流發(fā)送到一個從由有線電視、廣播電視和直接廣播衛(wèi)星組成的組中選擇的一個用戶分配網(wǎng)。
下面通過舉例方式，參考附圖對本發(fā)明的實施例進行說明，附圖中

圖1是一個交互式電視系統(tǒng)的方框圖；圖2是在一雙向傳輸構造中的交互式電視系統(tǒng)的方框圖；圖3是一種完成視頻信號間無縫切換的裝置的方框圖；圖4是一種完成視頻信號間無縫切換的替代裝置的方框圖；圖5是顯示一中心節(jié)目位置的方框圖；圖6是顯示視頻節(jié)目流中視頻拼接點和時隙的方框圖；圖7是接收方框的方框圖；圖8是替代音頻幀的方框圖；圖9是TV廣播站切換臺的方框圖；圖10是說明無關節(jié)目切換的方框圖；圖11是說明在多事件節(jié)目內(nèi)切換的方框圖；圖12是一個無縫畫中畫節(jié)目切換的實施例的方框圖；圖13是說明在多交易／購物節(jié)目內(nèi)切換的方框圖；圖14是說明數(shù)字節(jié)目可定址嵌入廣告的方框圖；圖15是說明在服務器從一組信號到其它信號的無縫切換的方框圖；圖16a和16b是一個替代雙調(diào)諧器配置的方框圖；圖17是一個替代雙調(diào)諧器配置的方框圖；圖18是一個用于在DVD上存儲實況或預先錄制的節(jié)目的實施例的方框圖；和圖19是結合一個DVD播放器的接收站的方框圖。
在上述交互式電視系統(tǒng)中，同時向多個觀眾提供多個不同的節(jié)目信息性消息信號。提供多個視頻信號1。視頻信號1可以是，例如，體育事件的各種實況和／或音頻同步的攝像角度，或具有響應于用戶選擇而進行的內(nèi)容和主持的競賽表演。作為選擇，視頻信號1可以是如第4，847，700，3，947，972，4，602，279，4，264，925或4，264，924號美國專利中所述的適合于交互式對話的任何視頻信號。存在著適用于交互式操作的各種類型的與時間和內(nèi)容有關的視頻信號。
在上述系統(tǒng)中，這些不同信號將通過獨立的廣播或有線頻道發(fā)送到一個接收機，每個視頻信號需要一個獨立的6MHZ NTSC頻道。在圖1中所示的實施例中，視頻信號1被導向模數(shù)(“A／D”)轉(zhuǎn)換器2，模數(shù)轉(zhuǎn)換器2把各種視頻信號轉(zhuǎn)換為用于發(fā)送的數(shù)字格式。A／D轉(zhuǎn)換器2可以是適合于把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式的任何類型的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。不需要為每個視頻信號1配備一個A／D轉(zhuǎn)換器，但相當少的轉(zhuǎn)換器，或甚至一個單一轉(zhuǎn)換器能夠數(shù)字化多個視頻信號1。也可以把交互式視頻節(jié)目以預數(shù)字化和／或預壓縮格式輸送到有線或其它分配網(wǎng)。
數(shù)字轉(zhuǎn)換導致大量的數(shù)據(jù)。因此希望減少要發(fā)送的數(shù)據(jù)量，以允許通過一個單一傳輸頻道發(fā)送更多的信號。例如，一個單一數(shù)字化NTSC視頻幀代表350千字節(jié)以上的數(shù)據(jù)。因此，兩個小時的標準視頻是大約80千兆字節(jié)。由于在這種視頻中有30幀／秒，因此數(shù)據(jù)傳輸速率是22兆字節(jié)／秒。最好是通過數(shù)字壓縮來減少這么大量的數(shù)據(jù)。
因此，為了減少數(shù)據(jù)傳送需求，在傳輸前最好壓縮各種數(shù)字視頻信號?？梢杂萌魏涡枰膲嚎s算法壓縮視頻信號。當前已知的兩種最常用的壓縮算法類型是“處理器集約(processor intensive)”和“存儲器集約(memory intensive)”。
處理器集約方法通過在信息的逐幀傳送中從處理中刪除圖像的未變化部分，和通過包括確定人類眼睛對一圖像中給定運動的可感覺程度的算術計算的圖像信息的其它操作來執(zhí)行壓縮。這種方法取決于傳輸點的高速處理能力。
存儲器集約方法涉及把一個圖像幀劃分為數(shù)百個微小的像素塊，其中給予每個像素塊一個代表它顏色集和亮度變化的代碼。把代碼發(fā)送到接收機，該代碼是一個遠小于描述一給定圖像塊的全部信息的信息增量。在接收機，它從存儲在接收機存儲器中的像素塊庫中調(diào)用同樣編碼的像素塊。
因此，在該方法中比特流代表了圖像信息的極小部分。這種系統(tǒng)一般受到可以存儲在接收機中的圖像塊的種類的限制，這直接與存儲器容量和處理器能力有關。
可以用于本發(fā)明實施例的公知壓縮技術的例子是JPEG，MPEG1和MPEG2。
數(shù)據(jù)壓縮器3接收來自A／D轉(zhuǎn)換器2的數(shù)字數(shù)據(jù)，并減小要發(fā)送的每個視頻信號的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)壓縮器3可以是任何適當類型，例如，可以是用于通過上述已知技術壓縮視頻圖像的現(xiàn)有數(shù)據(jù)壓縮器。各種視頻信號的壓縮可以用少于每個視頻信號一個壓縮器的數(shù)據(jù)壓縮器3完成。例如，在一個現(xiàn)有模擬NTSC系統(tǒng)中，一般每6MHZ頻道發(fā)送一個視頻信號。通過數(shù)字化視頻信號，可以在一個頻道中發(fā)送包含一個以上的視頻信號的數(shù)據(jù)流。壓縮數(shù)字化信號使得能夠通過一個單一傳輸頻道發(fā)送更多的視頻信號?？梢酝ㄟ^一個單一頻道發(fā)送的信號數(shù)量一般與下面幾項有關a)要發(fā)送的視頻信號的類型；b)使用的視頻壓縮方案；c)使用的處理器和存儲器能力；和d)傳輸頻道的帶寬。
壓縮技術利用了運動圖像中一幀到一幀的變化極小的事實。編輯時刪除幀之間的冗余部分，并且僅對變化部分進行編碼，可以取得很高的壓縮率。因此，一般包含大量高速運動的視頻類型(例如在實況轉(zhuǎn)播體育事件產(chǎn)生的視頻信號)會具有最低的壓縮率。另一方面，一般具有較低幀頻和比實況體育事件較少幀至幀變化的電影，將取得較高的壓縮率。當前公知壓縮方案具有的壓縮率是對于衛(wèi)星系統(tǒng)是從2∶1到10∶1，對于有線電視系統(tǒng)是從2∶1到5∶1，這取決于運動的激烈程度。
一旦將各種視頻信號1數(shù)字化和壓縮后，多路復用器4把各種視頻信號組合成用于傳輸?shù)臏p少數(shù)量的傳輸數(shù)據(jù)流。例如，如果有68個NTSC頻道可用，并且每個頻道能夠發(fā)送4個數(shù)字化壓縮慢速運動視頻信號(例如，電影)，或2個數(shù)字化壓縮高速視頻信號(例如，體育)，那么應當以一種預定的方式分配各NTSC頻道，以便可以同時發(fā)送最大數(shù)量的信號。
例如，對應于一個第一NTSC頻道的廣播頻率可以包含一個獨立的數(shù)字壓縮的非交互式電影的數(shù)據(jù)流。在該頻率上，數(shù)據(jù)流將包含代表大量電影的視頻信號。但是，與交互式節(jié)目的那些視頻信號不同，該視頻信號在時間和內(nèi)容上是無關的。對應于一個第二頻道的頻率可以包含一個交互式體育運動節(jié)目的數(shù)字數(shù)據(jù)流，該數(shù)據(jù)流是由兩個最好是在時間和內(nèi)容上有關的多路復用壓縮高速視頻信號組成的。對應于一個第三頻道的頻率可以包含一個由四個在時間和內(nèi)容上有關的多路復用壓縮視頻信號組成的交互式電影的數(shù)字數(shù)據(jù)流。對應于一個第四頻道的頻率可以包含一個有關本地節(jié)目的模擬NTSC信號。因此，四個NTSC頻道可以包含一個多路復用電影，一個交互式體育運動節(jié)目，一個交互式電影，和一個本地節(jié)目的頻道。
多路復用器4接收輸入的壓縮數(shù)字化視頻信號，并且以一種預定方式協(xié)同發(fā)射機5在希望的頻道上多路復用希望的視頻信號，并發(fā)送這些信號。在上述實施例中，通過NTSC頻道傳輸，并且某些NTSC頻道可能僅包含一個模擬或數(shù)字形式的視頻信號或其它信號。
應當理解，可以根據(jù)需要選擇視頻頻道符合的系統(tǒng)，并且不限于NTSC系統(tǒng)。但是，為了便于說明，在這里參考NTSC系統(tǒng)說明本發(fā)明。
如前面指出的，可以多路復用到一個單一傳輸頻道上的一個數(shù)據(jù)流中的視頻信號的數(shù)量是可變的。并且使用數(shù)據(jù)流的頻道的數(shù)量也是可變的。發(fā)射機5經(jīng)過傳輸介質(zhì)6把傳輸數(shù)據(jù)流發(fā)送到具有接收機7的接收站11。發(fā)射機5，傳輸介質(zhì)6，和接收機7可以是用于傳送數(shù)字視頻信號的任何適當?shù)难b置，包括廣播電視，有線電視，直接廣播衛(wèi)星，光纖，或任何其它傳輸裝置。
傳輸裝置也可以是一個發(fā)射數(shù)字視頻數(shù)據(jù)流的電話系統(tǒng)。因此，包含數(shù)個廣播頻道或帶有有關視頻信號的一個交互式節(jié)目的一個多路復用數(shù)據(jù)流可以通過一個單一電話線路直接發(fā)送到一個用戶。數(shù)字傳輸裝置也可以包括用于發(fā)射模擬信號的裝置。
在一個實施例中，利用一個有線電視系統(tǒng)發(fā)送數(shù)字傳輸信號。接收機7接收各個NTSC頻道，NTSC頻道中的一些或全部包含多路復用的或非多路復用的數(shù)字視頻信號。如在普通有線電視系統(tǒng)中那樣，一個以上的頻道將由發(fā)射機5發(fā)送，并由接收機7接收。但是，每個不同頻道上可以具有一個包含數(shù)個數(shù)字化視頻信號的數(shù)據(jù)流。因此，接收機7最好是協(xié)同一個信號選擇器8操作，以選擇一個用于重放的特定NTSC頻道，然后從數(shù)據(jù)流的多路復用信號中選擇一個特定視頻信號，最后，如果需要的話，解壓縮或擴展所壓縮的視頻信號，并通過監(jiān)視器10重放。
操作一個多選擇控制器9，以控制接收機7和信號選擇器8，選擇一個用于重放的特定視頻信號。實際上，用戶不需要知道使用中的每個頻道的多信號。例如，如果使用了帶有每頻道4信號的68個頻道，那么控制器9協(xié)同接收機7和信號選擇器8可以被編程，以把這些頻道作為頻道12至72提供給用戶。監(jiān)視器10可以是，例如，一個電視接收機。信號選擇器8最好包括一個去多路復用器，用于從當前接收機7正在接收的頻道上的數(shù)據(jù)流中選擇一個特定視頻信號。信號選擇器8還包括與壓縮器3使用的壓縮方案對應的必要的解壓縮或擴展裝置。
實際上，可以用一種壓縮-多路復用方案在6MHZ有線電視信號上發(fā)送交互式體育運動事件節(jié)目，該壓縮-多路復用方案允許通過一個單一NTSC頻道(例如，頻道34)發(fā)送兩個體育運動視頻信號(例如，A和B)。對于特殊交互式體育運動事件可能希望有四個視頻信號(例如，A-D)。第一視頻信號(信號A)可以包含比賽的標準廣播信號；第二視頻信號(信號B)可以包含比賽動作的特寫鏡頭；第三視頻信號(信號C)可以包含比賽的最精彩場面的連續(xù)更新的重放；第四視頻信號(信號D)可以包含統(tǒng)計信息。例如，可以如下多路復用這四個視頻信號(A-D)把視頻信號A和B多路復用到有線頻道34上發(fā)送的數(shù)據(jù)流中；把視頻信號C和D多路復用到有線頻道35上發(fā)送的數(shù)據(jù)流中。作為選擇，可以把所有四個視頻信號(A-D)多路復用到一個頻道上攜帶的一個數(shù)據(jù)流中。但是，可以通過控制器9或信號選擇器8映射這四個信號，以便作為獨立頻道顯示對用戶播放，這將在觀眾在多選擇控制器上進行選擇時，在這四個視頻信號之間產(chǎn)生無縫切換。這種交互式節(jié)目的每個視頻信號可以包括一個標記，例如，該標記是“滿屏動作-按A；特寫動作-按B；重放-按C；統(tǒng)計-按D”。
如果對于一個交互式節(jié)目需要有比可映射到一個單一頻道上的一個數(shù)據(jù)流的更多的信號時，可以將協(xié)同接收機7的信號選擇器8進行編程，以在各種視頻信號1以及各廣播頻道之間切換，提供交互性的必要等級。但是，最好把與一特定交互式節(jié)目相關的所有各種視頻信號都多路復用到一個單一的頻道。
此外，信號選擇器8可以存儲有關當前和以前用戶響應的信息。例如，可以把觀眾的個人檔案(personal profile)或觀眾的以前的響應圖形存儲在存儲器中。這種信息可以與在視頻信號內(nèi)發(fā)送的命令一同使用，例如，像第4，602，279號美國專利中所討論的那樣。存儲的個人檔案信息和接收的命令可以用于在數(shù)據(jù)流和視頻信號之間交互地切換，而無需來自用戶的任何額外響應。
如果希望的話，可以通過一個單一的電話線路發(fā)送多路復用的交互式節(jié)目。在本實施例中，多選擇控制器9被編程以在單一電話線路上的各種信號之間切換。如果希望有附加的頻道，那么使用下面將說明的雙向構造。
可以在一個教育實施例中使用本發(fā)明的實施例。例如，可以把信息存儲在每個數(shù)據(jù)流上的多個可重放信息段中，每個信息段包括一個完整的消息，該完整消息可由接收機直接響應信號選擇器8對應于用戶在多選擇控制器9上的選擇進行的視頻信號選擇而重放。各數(shù)據(jù)流中的每個信息段包含與多選擇響應相關的詢問消息，響應消息，信息性消息，或它們的組合。
各數(shù)據(jù)流中的各個信息段最好是實時和內(nèi)容有關的，從而當顯示視頻信號并且用戶對包含在視頻信號中的各種詢問作出回答時，能夠產(chǎn)生交互式對話。在用戶用一多選擇響應回答一特定詢問時，信號選擇器8將與該特定選擇相關的視頻信號中的信息顯示出來。各種詢問，響應消息和信息性消息一般可以包含在各視頻信號中的任何一個，多個，或全部中。
包含每廣播頻道多視頻信號的數(shù)據(jù)流的使用，可以用于許多類型的交互式節(jié)目，例如，在上述美國專利中描述的交互式節(jié)目。也可以開發(fā)其它的交互式節(jié)目。
可以替代地提供一種不需要傳輸裝置的獨立系統(tǒng)。在本實施例中，構成交互式節(jié)目的數(shù)字化視頻信號存儲在諸如視頻磁帶、視頻盤、存儲器(例如，RAM，ROM，EPROM，等)之類的本地存儲裝置中，或存儲在計算機中。最好把數(shù)字視頻信號多路復用到像NTSC信號這樣的一個標準格式信號上?？梢园烟囟ǖ拇鎯ρb置連接到圖3至5中公開并且將在下面說明的任何交互盒(interactive box)。然后可以把交互盒連接到電視接收機。作為選擇，可以在一個板卡上實現(xiàn)圖3至5中的電路，并插入到標準個人計算機(PC)中。由于標準PC的處理器執(zhí)行圖3至5中所示的處理器108的功能，因此這種構造不需要交互板卡上的獨立處理器。
如圖2中所示，交互式電視系統(tǒng)可以操作在一種雙向構造中。在這種模式下，如前面所述的那樣處理各種視頻信號1，用A／D轉(zhuǎn)換器2數(shù)字化，并且用視頻壓縮器3壓縮。然后把信號路由到一個中央交換臺14。在本實施例中，各視頻信號之間的切換是在前端而不是在接收機完成的。多選擇控制單元9，它可以是一個無線控制器，通過一個中繼方框17把用戶的多選擇選定轉(zhuǎn)接回到位于遠端的交換臺14。可以用諸如雙向有線電視、電話、或FM傳輸之類的任何現(xiàn)有裝置通過中繼方框17把多選擇選定轉(zhuǎn)接到交換臺。交換臺14接收用戶的多選擇選定，并把希望的信號傳送到發(fā)射機5，發(fā)射機5將希望的視頻信號通過適當?shù)挠芯€頻道發(fā)送到特定用戶。如果希望，發(fā)射機5也在不是用于交互式節(jié)目的有線電視頻道上傳送節(jié)目。作為選擇，交換臺14可以包括上述多路復用設備，因而在一個單一電視頻道上操作多個交互或非交互節(jié)目。
例如，如果希望實現(xiàn)上述的交互式足球比賽節(jié)目，可以將一個單一NTSC有線頻道分配給該節(jié)目。但是，此刻視頻信號必須存在于發(fā)射端。響應來自控制器9的信號，中繼方框17把一個信號發(fā)送到有線TV交換臺，有線TV交換臺把希望的視頻信號路由到請求的觀眾。這樣的系統(tǒng)需要非常快速的交換設備，但可以用數(shù)字成像法實現(xiàn)。
作為選擇，可以通過一個單一電話線路發(fā)送交互式體育運動事件。當用戶輸入了控制器9上的選擇時，信號經(jīng)過電話線路傳送到中央交換臺，中央交換臺通過用戶的電話線路路由希望的交互式節(jié)目的信號，從而一個單一鏈路能夠處理在接收機作出的交互式選擇和從前端發(fā)送該得自多個選擇的選擇，在該前端響應在接收機作出的交互式選擇進行了實際切換。
用戶與交換臺之間的雙向鏈路可以用于其它目的。例如，可以把人數(shù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)從用戶傳送到廣播網(wǎng)，用于商業(yè)目的，例如定向廣告，記賬，給競賽獲勝者傳送用于領取獎品的獲勝號碼，或其它商業(yè)或非商業(yè)目的。
在幀到幀內(nèi)容包括許多像素內(nèi)容上的變化時(例如在快速運動或場景變化期間)，壓縮系統(tǒng)一般效率較低?？梢杂欣貙ο到y(tǒng)進行編程，以減輕解壓縮程序的處理負擔。當按動控制器9上的鍵以選擇一個希望的信號時，如果希望的話，可以實現(xiàn)一個輕微的不可察覺的延遲。該延遲使解壓縮或擴展算法能有一個短的時間周期適應于從一個視頻信號到另一個視頻信號的快速變化，這種變化通常會造成算法效率的降低，使視頻閃爍出現(xiàn)在屏幕顯示上。
圖3，4，7，16和17示出了能夠?qū)崿F(xiàn)相同頻道或不同頻道上數(shù)字視頻信號之間的無縫無閃爍透明切換的接收站的實施例。所示的接收站可以連接到任何傳輸介質(zhì)，或只是連接到數(shù)字化多路復用交互式節(jié)目的任何獨立存儲裝置的輸出端。例如，如圖1中所示，接收站可以結合在一個交互式節(jié)目框11中，交互式節(jié)目框11連接到一個電視或其它顯示監(jiān)視器，并且包括接收機7和信號選擇器8。作為選擇，可以把接收機7，信號選擇器8和監(jiān)視器所需的功能組合在一個個人計算機中。例如，為了提供這種功能，可以把RF解調(diào)器板，數(shù)字去多路復用器，解壓縮器，幀緩沖器，和同步組件添加到個人計算機中。如圖3，4，7，16和17中所示，可以把這些項目，和任何其它組件連接到PC處理器和存儲元件。在這種情況下，用戶可以通過計算機鍵盤進行選擇。
如下面將要說明的，圖3示出了一個具有一單一模擬幀緩沖器的接收站11的實施例，而圖4示出了一個帶有成對的RF解調(diào)器，糾錯器，和去多路復用器，和／或一對數(shù)字視頻緩沖器的配置。
圖3中所示實施例提供了在兩個或更多的獨立數(shù)字視頻信號之間的無縫視頻切換，并且包括一個連接到一個RF解調(diào)器102和一個去多路復用器106的微處理器108。微處理器108指導適當頻道和數(shù)據(jù)流的解調(diào)和去多路復用，以獲得正確的視頻信號。適當頻道是通過檢查來自用戶接口130和／或來自存儲在存儲器120中的任何其它信息或標準(例如，個人檔案信息)的用戶輸入而確定的。例如，存儲器，它最好是RAM／ROM 120，可以存儲提供在視頻信號內(nèi)的命令，如第4，602，279號美國專利中所述。用戶接口130可以是一個從多選擇控制單元9接收信息的紅外線、無線或有線接收機。
RF解調(diào)器102是接收機7的一部分，并且在微處理器108的指導下解調(diào)來自廣播頻道的數(shù)據(jù)。在解調(diào)了數(shù)據(jù)流之后，數(shù)據(jù)流通過一個前向糾錯電路104進入數(shù)字去多路復用器106。微處理器108控制去多路復用器106，以便從位于數(shù)據(jù)流中的大量視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號中提供特定視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號，并把特定信號導向系統(tǒng)內(nèi)使用的適當?shù)难b置。為了從一個視頻流無縫地拼接到其它視頻流，最好是在數(shù)字壓縮域中執(zhí)行切換，因而消除了同時解碼兩個視頻、音頻和數(shù)據(jù)流的需要。
當把壓縮的數(shù)字視頻信號輸送到視頻解碼功能設備時，首先將其存儲在一個緩沖器160中，直到緩沖存儲了保證視頻流的連續(xù)重放的足夠信息。由于視頻信息的壓縮特性，一個相對小的緩沖器160可以保持相當數(shù)量的視頻信息(平均5到6幀)。這意味著從壓縮視頻接收時間到它解壓縮并播放的時間之間有顯著延遲。因此，在頂置盒中切換的優(yōu)選方法應當是在連續(xù)向監(jiān)視器播出舊視頻的同時在進入視頻緩沖器的途中選擇新視頻。由于已經(jīng)通過產(chǎn)生語法正確的可分割MPEG片段建立了輸入流，所以該方法可以容易地完成。通過這種方法接收機中不需要有額外的硬件。視頻總是以沒有重復或丟失幀的單一視頻流出現(xiàn)在觀眾眼前。
MPEG允許在接收站11通過利用一個稱為PCR(節(jié)目時鐘參考(Program Clock Reference))的數(shù)據(jù)字段重新建立視頻時鐘。這對于保證解碼器能夠以視頻輸入時相同的速率播放解碼的視頻從而避免丟失或重復幀是必要的。MPEG流中的附加嵌入信息包括PTS(演示時間標記(presentation time stamp))，和DTS(顯示時間標記，DisplayTime Stamp)。這些信號可以用于保持與音頻的聲像吻合，也可用于通知接收機何時把視頻和音頻提供到顯示器。
圖4示出了提供獨立視頻信號之間無縫切換的接收站11的一種雙調(diào)諧器替代實施例。在這個實施例中，微處理器108控制由RF解調(diào)器102A和102B解調(diào)的RF頻道的選擇。解調(diào)的數(shù)據(jù)流進入前向糾錯器104A，104B。在前向糾錯器的輸出端，數(shù)據(jù)流被發(fā)送到數(shù)字去多路復用器106A和106B的輸入端。
如同RF解調(diào)器102A和102B一樣，數(shù)字去多路復用器106A和106B受微處理器108的控制。這種構造使微處理器108能夠獨立地選擇在不同頻道和數(shù)據(jù)流上的兩個不同的獨立的時間多路復用視頻信號。如果一個交互式節(jié)目的所有視頻信號都包含在一個單一頻道或數(shù)據(jù)流上，那么僅需要串聯(lián)連接的一個單一RF解調(diào)器、前向糾錯器和數(shù)字去多路復用器，并且輸入到兩個數(shù)字視頻緩沖器中。
從數(shù)字去多路復用器106A和106B提供兩個數(shù)據(jù)流。去多路復用器的輸出包含多種視頻、音頻和數(shù)據(jù)，這些視頻、音頻和數(shù)據(jù)現(xiàn)在在微處理器108的控制下可以被導向適當?shù)难b置。以這種方式，不再需要使所有信息都包含在一個RF頻道中。而是可以在RF頻譜中的不同頻率上發(fā)現(xiàn)信息，并且仍然可以在數(shù)據(jù)流之間拼接。通過在兩個去多路復用器的輸出端設置一個簡單的數(shù)字開關，可以避免雙重設置整個解碼鏈。但是，應當指出，這僅是一種節(jié)省造價的措施，并且還是要雙重設置解碼鏈的其它部分。
一個標準MPEG流包含不同類型的編碼幀。有I幀(幀間編碼)(intercoded)，P幀(預測的)，和B幀(雙向預測的)。一個標準MPEG結構叫作GOP(圖像組group of pictures)。GOP經(jīng)常以I幀開始，并且可以以P或B幀結束。每個GOP一般只有一個I幀，但是有許多P和B幀。盡管不必有任何I幀，但有許多原因它們是有用的。
以B幀結束的GOP被認為是開放的。以P幀結束的GOP認為是封閉的。說明的實施例中優(yōu)選使用封閉GOP，以保證不存在指向當前GOP外部的幀的運動矢量。
MPEG也在編碼期間將視頻幀從它們的原始顯示次序重新排序，以便更有效地對視頻幀進行編碼。為了適當?shù)仫@現(xiàn)視頻幀，在解碼器中必須取消重新排序。幀排序1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20幀類型I B B P B B P B B P I B B P B B P B B P典型的幀重排序 1 4 2 3 7 5 6 10 8 9 11 14 12 13 17 15 16 20 18 19傳輸順序幀類型 I P B B P B B P B B I P B B P B B P BBGOP1 GOP2拼接發(fā)生在GOP2的I幀之前的GOP1的終點的B幀的結尾處。應當著重指出，通過適當?shù)目刂?，編碼器可以用可變GOP長度編碼，并且精確地排列拼接幀，以取得希望的交互效果。如果內(nèi)容是不相關的，那么編碼器可以在每個GOP結尾處拼接，以便允許有多種切換機會。由于GOP在一個P幀結束，因而產(chǎn)生了一個封閉GOP。
應當清楚，上述的接收單元執(zhí)行無縫切換。但是，在接收單元的無縫視頻切換可以通過改進編碼處理而加強。
如上所述，在數(shù)字視頻信號之間需要無縫切換，無論它們代表獨立的電視節(jié)目還是一個交互式節(jié)目內(nèi)的不同的有關信號。無縫切換定義為不會產(chǎn)生可見的非自然信號的視頻流切換。編碼處理的效果是要簡化和增強無縫切換處理。
如圖5中所示，可以在一個中心位置執(zhí)行編碼處理。如圖5中所示，顯示了多個視頻信號300，它們可以包括實況或預先錄制的視頻流。視頻信號可以從用于實況視頻轉(zhuǎn)播的攝像機、視頻服務器、視頻磁帶機，DVD、衛(wèi)星輸入等始發(fā)。視頻信號可以是MPEG格式，HDTV，PAL，等等。多個音頻信號308可以從CD，磁帶，話筒等等始發(fā)。
從圖5中的一個數(shù)據(jù)代碼計算機316發(fā)出的數(shù)據(jù)代碼是用于交互處理的交互式命令，它們可能被上述的頂置盒轉(zhuǎn)換器使用。數(shù)據(jù)代碼最好是一種在編碼計算機316中始發(fā)的交互式腳本編制言語的一部分，例如ACTV腳本編制語言。也把數(shù)據(jù)代碼向前輸送到編碼器312。這些數(shù)據(jù)代碼有助于在接收單元的多交互式節(jié)目選項。在本實施例中，提供了一個數(shù)據(jù)頻道，以便能夠進行一個第一視頻流與一個第二視頻流之間的同步切換。這個數(shù)據(jù)頻道包括將不同節(jié)目要素和不同視頻信號上的信息片段鏈接在一起的代碼。
在視頻同步鎖定裝置304中同步鎖定多個視頻信號300，因而使其時間同步化。將時間同步化的視頻信號傳送到視頻和音頻編碼器312中。在這個優(yōu)選實施例中，在電纜前端需要兼容編碼器312，以便與遠端的數(shù)字接收單元一同工作。最好是通過在該前端把命令同步化于一個特定視頻幀和一個特定音頻幀，以便于交互式應用?？梢栽贛PEG-2，4或7規(guī)范的語法內(nèi)達到這種同步水平。
為了便利在接收地點的無縫切換，視頻編碼器312最好是時間同步的。這種同步化的開始對于保證已經(jīng)放置在視頻內(nèi)容中的拼接點在正確的幀數(shù)發(fā)生是必要的。盡管并不是所有節(jié)目類型都需要獲得這樣的精度水平，但它可以用這種方式取得。這給內(nèi)容的制造者提供了在圖像組(GOP)的解析度內(nèi)計劃在幀邊界上發(fā)生視頻切換的能力。SMPTE時間碼或垂直時間碼(VTC)信息可以用于同步化編碼器312。此外，通過利用可變長度GOP可以將一個拼接精確地設置在任何幀。當一旦接收到來自諸如ACTV命令代碼計算機316之類的外部控制裝置的命令，可以指導編碼器312在一個幀數(shù)嵌入一個拼接。在該前端進行編碼器修改，保證了在頂置轉(zhuǎn)換器更有效的無縫切換。
如圖5中所示，多個視頻信號300，數(shù)據(jù)代碼316和音頻信號308被輸入到編碼器312中。在一個實施例中，四個視頻頻道被輸入到編碼器312中。但是，根據(jù)要傳送的內(nèi)容，可以輸入更多或更少的視頻流。在當前環(huán)境下，視頻數(shù)量的實際限度取決于圖像質(zhì)量。但是，可以包含在一個單一頻道中的視頻和音頻數(shù)量最終是沒有限度的。另外，通過使用一個利用雙調(diào)諧器實現(xiàn)的替代實施例可以消除所有當前限制。
編碼器312最好使用標準MPEG-2壓縮格式。但是，也可以利用MPEG-4和MPEG-7，以及wavletts和fractles之類的其它壓縮格式進行壓縮。這些技術與數(shù)字視頻系統(tǒng)的現(xiàn)有ATSC和DVB標準兼容。但是為了便利在頂置盒的優(yōu)選無縫切換，對MPEG流進行了某些修改。下面參考圖6中所示的視頻幀結構332說明對編碼方案所作的修改。
在遠端接收地點的切換將在視頻拼接點336發(fā)生。通過提供拼接點可以便利節(jié)目切換。節(jié)目流內(nèi)的拼接點是經(jīng)過自適應實況數(shù)據(jù)識別的。根據(jù)用戶輸入，存儲在頂置轉(zhuǎn)換器或前端存儲器中的個人檔案信息，和來自節(jié)目源的命令在這些點發(fā)生節(jié)目切換。
根據(jù)視頻拼接點336的產(chǎn)生，視頻編碼器把拼接點嵌入每個圖像組(GOP)，如圖6中所示。根據(jù)MPEG方案內(nèi)設定的參數(shù)，一個GOP一般包括一個I幀和一系列P和B幀。最好將GOP編碼為“封閉”GOP結構，這意味著GOP終止在一個P幀。因此，不存在指向下一個GOP的運動矢量。如果，運動矢量從一個GOP跨越到下一個GOP，那么將產(chǎn)生在切換屏幕時可見的非自然信號。因此，封閉GOP結構對于遵從MPEG語法和保證拼接執(zhí)行后不出現(xiàn)可見非自然信號是必要的。
GOP長度是可編程的，并且可以在1到無限視頻幀范圍內(nèi)。但是，GOP優(yōu)選包括10-15視頻幀。參考圖6，示出了四個視頻信號。希望進行從任何一個視頻信號到任何其它視頻信號的無縫切換。
如圖6中所示，無縫視頻切換發(fā)生在一個GOP視頻幀邊界。對于預先錄制的材料，需要為切換點識別拼接點。對于要求“自由”頻道選擇的節(jié)目(例如，體育節(jié)目)，將所有GOP邊界編碼為分割點。盡管切換必須表現(xiàn)為無縫的，但它無須立即發(fā)生。例如，一個命令或鍵輸入需要一段有限時間進行處理。因此，可以將一視頻切換最多延遲1．5 GOP。
如圖6中所示，拼接利用了通過數(shù)字頻道傳輸期間的MPEG數(shù)據(jù)的非實時特性來建立時隙340，在這個時隙340中，可以將解碼器從解碼一個視頻流切換到解碼其它視頻流。因此，圖6中所示時隙340代表切換時間。關鍵在于要在下一個GOP的第一分組通過頻道之前完成最復雜的視頻并通過頻道。通過以比頻道容量低的位速率編碼，在GOP的終點產(chǎn)生一些額外時間，以便切換。用這種方式，合并兩個MPEG流，以建立一個單一的語法正確的MPEG數(shù)據(jù)流。如圖5中所示，可以利用任何壓縮方案在編碼器312建立這些時隙。
最好是利用AC3格式編碼音頻信號。但是，本發(fā)明包括任何適當?shù)囊纛l編碼方案。
在圖5中，在編碼器312中數(shù)字化和組合所有各種視頻、音頻和數(shù)據(jù)信號。最好是以DS3，數(shù)字高速擴展接口(DHEI)或任何其它格式輸出壓縮并編碼的信號。數(shù)據(jù)類型并不重要，它只不過是數(shù)據(jù)。然后，編碼處理以目標頻道的適當位速率輸出數(shù)字數(shù)據(jù)流。
調(diào)制器320可以利用多種不同可能的調(diào)制方案中的一種。最好是選擇64-QAM作為調(diào)制方案。如果這樣，在調(diào)制器320輸出端的數(shù)據(jù)率大約為29．26 Mbps(兆字節(jié)秒)。但是，可以使用以下的具有各自的近似數(shù)據(jù)率的調(diào)制方案，或任何其它適當?shù)恼{(diào)制方案(例如，F(xiàn)SK，n-PSK，等等)。
調(diào)制方案 數(shù)據(jù)率64-QAM 29．96Mbps256-QAM40Mbps8 VSB 19．3Mbps64 QAM PAL 42Mbps256 QAM PAL56Mbps然后，在一個現(xiàn)有的組合器中組合獨立的NTSC頻道，最好是使用頻率調(diào)制。因此，如下面將討論的，在頂置轉(zhuǎn)換器可以發(fā)生在一個NTSC頻道內(nèi)的從一個信號至另一個信號的，或從一個NTSC頻道到另一個NTSC頻道的無縫切換。
總之，如下面定義的，通過時間同步化信號，時間鎖定編碼器，和對GOP的每個數(shù)字視頻流建立時隙340(代表編碼速率與頻道容量之間的差)，在編碼器312便利了在解碼器的無縫切換。
在編碼，調(diào)制和多路復用之后，信號可以經(jīng)過衛(wèi)星、無線、陸線、廣播，或任何適當?shù)膫鬏斚到y(tǒng)發(fā)送到接收地點。在本優(yōu)選實施例中，信號是經(jīng)過電纜或其它傳輸介質(zhì)分配到遠端地點的。
圖7示出了一個接收單元342的實施例，在接收單元342經(jīng)過一調(diào)諧機構344接收信號。調(diào)諧器344可以是一個寬帶調(diào)諧器，在衛(wèi)星分配的情況下，可以是一個用于標準MPEG信號的窄帶調(diào)諧器，或用于在不同頻道中的不同信號之間無縫切換的兩個或更多的調(diào)諧器，如下面將說明的。在MPEG信號的情況下，調(diào)諧器344調(diào)諧到由主處理器306命令指出的特定NTSC頻道。主處理器360最好是一個Motorola68331處理器，但也可以是包括PowerPC，Intel Pentium等在內(nèi)的任何適當處理器。
然后將信號向前輸送到解調(diào)器364。解調(diào)器364解調(diào)組合的信號，去除FEC，并把數(shù)字信號向前輸送到視頻和音頻解碼器372。在數(shù)字解碼器372，分離并解壓縮信號。解碼器372分離出節(jié)目標識號(PID)，并把這些PID路由到適當?shù)慕獯a器，無論是視頻，數(shù)據(jù)，音頻還是圖形的。音頻最好傳送到杜比數(shù)字處理IC 380。然后，解碼所選定的視頻和音頻信號，如下面將說明的，并把視頻輸送到視頻數(shù)模(D／A)轉(zhuǎn)換器388，D／A轉(zhuǎn)換器388準備用于顯示的選定視頻信號。
鎖相環(huán)(PLL)恢復編碼時鐘，編碼時鐘在MPEG適應字段的PCR部分中編碼。ROM最好保存接收單元342的操作系統(tǒng)，并且用快速擦寫ROM作后備，以供可下載代碼使用。此外，還有連接到解碼器372，380和圖形芯片376的存儲器件，它們用于存儲，例如，圖形覆蓋。另外，各家庭用戶的檔案數(shù)據(jù)可以存儲在RAM／ROM，或快速擦寫ROM之類的非易失性存儲器中。
提供了一個反向頻道(backchannel)編碼器和調(diào)制器368，用于把數(shù)據(jù)送回到前端。這種數(shù)據(jù)可以包括個人檔案信息，交互選擇，用于定向廣告目的的人數(shù)統(tǒng)計，競賽表演計分，等等。
此外，接收單元342允許把新軟件應用程序下載到接收單元。這些應用程序可以控制接收單元，和在硬件限度內(nèi)重新定義各單元的功能。這種控制可以十分廣泛，包括前面板顯示，屏幕顯示，所有輸入和輸出端口，MPEG解碼器，RF調(diào)諧器，圖形芯片和IR遙控功能的映射的控制。
最好把包括提供多種攝像機角度，個體化廣告等的交互式節(jié)目技術作為一種接收單元342內(nèi)的軟件應用程序來實現(xiàn)。這種技術最好是存儲在接收單元的存儲器352中。但是，交互技術可以替代地存儲在任何類型的存儲器件中，包括RAM，EPROM，PROM，等等。這樣，軟件應當具有對器件的硬件元件的存取和控制。最好在接收單元342中不需要有額外的硬件來充分利用交互節(jié)目技術，而取得上述性能。
接收單元342可以使用任何類型的控制裝置348?？刂蒲b置348最好是遙控操作的，并且可以是具有四個或更多選擇按鈕和結合它們的相關IR代碼的紅外線(IR)裝置。
下面說明在接收單元342的無縫視頻切換。圖7中所示接收單元342最好能夠?qū)崟rMPEG-2，MPEG-4或MPEG-7解碼。接收單元342監(jiān)視從節(jié)目源發(fā)射的用戶交互作用和信息，并適時地無縫切換視頻和音頻流。
根據(jù)觀眾的響應和請求，接收單元在反映觀眾早先響應的視頻，圖形和音頻節(jié)目序列之間自動無縫地切換。交互技術允許高層的交互性，而不需要頂置單元342發(fā)送任何返回節(jié)目源的信息。
在圖7中所示的視頻解碼器372中，從MPEG流分離出標題數(shù)據(jù)。然后，根據(jù)來自主處理器360的命令選擇特定視頻。把相關的音頻輸送到音頻解碼器部分380。把選定的視頻緩沖存儲在一個標準視頻緩沖器中，然后輸出用于解碼。MPEG標準定義了緩沖器的物理容量。在解碼的最初開始必須有足夠的時間能夠用I-幀和其它數(shù)據(jù)填滿緩沖器。
在緩沖之后，所選定視頻通過MPEG解碼處理的各個步驟，MPEG解碼處理最好是利用可變長度解碼(VLD)?？勺冮L度解碼一般轉(zhuǎn)換游程長度編碼的數(shù)據(jù)流，并把它轉(zhuǎn)換成其更長的比特流格式。將比特流解碼為它的組成部分，即，移動矢量，dct系數(shù)，等等，從而可以再建視頻。接下來，利用一個反向離散碼變換DCT濾波器，把數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為頻域信息。如果幀是幀間編碼的，那么產(chǎn)生像素數(shù)據(jù)并存儲在緩沖器中。
參考圖7，說明從一個MPEG視頻流至另一個的無縫切換。切換將在視頻拼接點發(fā)生，如圖6中所示。當圖7中的去多路復用器／解碼器372發(fā)現(xiàn)拼接點時，它切換到被發(fā)送到緩沖器的選定視頻信號。因此，在切換之前，第一視頻信號幀仍然被緩沖存儲。把下一個信號PID從主處理器360裝載到解碼器372中。為了完成對四個視頻流中的一個的切換，圖7中所示的視頻解碼器372必須識別新視頻流的PID號。此外，最好是每個輸入視頻和音頻流應當有其自己的PID，以便便利獨立的視頻和音頻流之間的無縫切換，所述PID對于存儲在頂置轉(zhuǎn)換器342的存儲器中的交互式應用程序是已知的。然后，必須調(diào)用執(zhí)行切換的例程?？梢愿鶕?jù)用戶選擇，或通過交互控制碼，或通過二者，裝載標識下一個選定視頻信號的下一個PID。一旦裝載了下一個PID，解碼器372開始尋找選定的視頻流，并且由于在視頻數(shù)據(jù)流中建立的時隙340，解碼器372將總是發(fā)現(xiàn)下一個視頻的標題信息。一旦解碼器372看到第一視頻的拼接點指示符，并且解碼器372識別出第二視頻信號時，隨第一視頻信號的連續(xù)播出，第二壓縮視頻信號開始裝載到緩沖器中。根據(jù)用戶選擇或根據(jù)一個交互控制代碼，選擇新視頻信號。
把拼接點計數(shù)器和一個拼接點標志放置在MPEG視頻流的適應字段中。拼接點計數(shù)器指示拼接點之前的視頻分組數(shù)。拼接點標志指示拼接計數(shù)存在于視頻流中。一旦解碼器372確定了拼接點，它可以開始緩沖下一個視頻流，并且仿佛它是一個MPEG流一樣，連續(xù)解壓縮信號。
如同視頻流一樣，最好每次服務存在四個AC-3音頻流，每個用一個唯一的PID標識。PID號是從交互式服務調(diào)用的諸如SI，PG和PM之類的MPEG-2傳輸表獲得的。選擇這些PID中的一個作為默認音頻頻道，并且是在獲取一次服務時選擇。剩余的三個頻道是任選的，并且是根據(jù)控制消息和／或用戶輸入由控制程序選擇的。盡管音頻頻道一般同相關的視頻頻道一起切換，但它們也可以獨立地切換。
切換最好是發(fā)生在幀邊界，如圖8的四個音頻流的數(shù)字幀代表392中所示。當從一個頻道切換到另一個時，可能丟失一幀(在本例中是幀5)，音頻從新頻道的幀6恢復。音頻解碼器380能夠通過在編碼312提供音頻拼接點的嵌入進行音頻切換，如圖5中所示。編碼器312最好在當前音頻幀的適應字段的拼接倒數(shù)間隙(splice countdown slot)中嵌入一個適當值。
當音頻解碼器380檢測到這個拼接點時，解碼器380可以切換音頻頻道。盡管音頻拼接不是無縫的，但切換對于用戶是幾乎不可察覺的。
因為在本數(shù)字實施例中數(shù)據(jù)命令是時間敏感的，它們經(jīng)過一個命令數(shù)據(jù)PID(分組標識)從前端送出。在編碼器端必須使命令與視頻GOP同步。為了完成同步化，圖5中所示數(shù)據(jù)代碼計算機316把各個命令作為一個完整的分組發(fā)送。每個命令可能由最少兩個字節(jié)組成。因此，分組發(fā)生器用代碼FF(十六進制)字節(jié)填充分組的其余部分。當整個分組發(fā)送到編碼器312時，編碼器312將在其最早可能時發(fā)送它。如果只有部分分組發(fā)送到編碼器312，編碼器312在后續(xù)命令填滿分組的其余部分之前并不發(fā)送命令。
如(1)ACTV編碼語言，教育命令集，第1．1版，和(2)ACTV編碼語言，娛樂命令擴充，第2．0版中指出的，命令是通過把兩至六字節(jié)的長命令串在一起形成的。命令數(shù)據(jù)被提供到編碼器的ISO接口，并填充分組，以保證適時地發(fā)送命令數(shù)據(jù)。
最好把控制程序存儲在RAM 352中。處理器360接收來自控制程序的指令。此外，處理器360在進行切換決策時使用用戶響應之類的鍵輸入，個人檔案信息，以及控制消息等。
控制程序最好是以接收的交互命令消息確定的五種模式操作。這五種模式如下·根據(jù)用戶輸入切換音頻和／或視頻·根據(jù)用戶輸入和存儲的數(shù)據(jù)切換音頻·根據(jù)用戶輸入和存儲的數(shù)據(jù)切換音頻和／或視頻·根據(jù)控制消息切換音頻和／或視頻·根據(jù)控制消息和存儲的以前的輸入切換音頻和／或視頻。
程序可以同時使用多個模式。
上述第一種模式，切換音頻和視頻頻道，是最簡單的操作模式。微處理器360命令控制程序接收四個遙控輸入鍵碼中的一個，并且切換到相應的音頻／視頻頻道。程序在當前GOP的終點的視頻幀邊界上執(zhí)行切換。一旦顯示了新頻道，控制程序能夠用從來自前端的數(shù)據(jù)流中接收的或本地存儲的新文本和／或圖形消息來更新屏幕顯示。
上述第二種模式，顯示一個視頻頻道和切換音頻頻道，連續(xù)地顯示一個單一的視頻頻道。當接收到遙控輸入鍵碼時，繼續(xù)顯示視頻頻道，但在適當?shù)囊纛l幀邊界上切換音頻頻道。如上所述，適當音頻幀邊界是通過檢查適應字段中的拼接點計數(shù)器值確定的。將用戶所做的選擇存儲在一個RAM寄存器中。每當用戶進行一個選擇，控制程序查看鍵碼和以前存儲的選擇，以確定下一個音頻頻道。
上述第三種模式，根據(jù)用戶和以前的選擇切換音頻／視頻頻道，顯示一個最初的音頻／視頻頻道。當接收到控制消息流的命令時，在屏幕顯示上顯示文本。然后，控制程序等待用戶的輸入。當接收到用戶輸入時，把它與以前的用戶選擇一同存儲在一個RAM寄存器中?？刂瞥绦驒z查該寄存器，然后根據(jù)存儲的邏輯，確定要顯示的下一個音頻／視頻頻道。
上述第四種模式，根據(jù)控制消息切換音頻／視頻頻道，也是顯示一個最初的音頻／視頻頻道。然后，控制程序等待來自控制消息流的控制輸入。當接收到控制消息輸入時，把它與以前的用戶和控制消息選擇存儲在一個RAM寄存器中。然后，控制程序檢查該寄存器，以確定要顯示的下一個音頻／視頻頻道。
現(xiàn)在說明前面參考圖1至8說明的數(shù)字實施例和下面要參考圖16和17說明的雙調(diào)諧器實施例的幾種應用。參考圖9至14說明這些應用。
圖9示出了一個TV廣播站的交換臺412，如圖9中指出的，從一個信號到另一個信號的無縫切換是在TV廣播控制中心進行的，并且向前傳送到用戶數(shù)字接收地點408。在前端396，根據(jù)前面所述的任何一種方法把幾個數(shù)字節(jié)目組合在一起。
廣播站一旦接收到節(jié)目，將信號提供到一個數(shù)字流選擇器400。選擇器包括上述執(zhí)行無縫切換的任何一個替代實施例(圖1-4，7，15-17)中的元件，只是這個單元實際上沒有位于遠端地點。該單元以上述的相同方式工作。在圖9中所示實施例中，無論數(shù)字流選擇器400是在集中在某個頻率的一個頻道上的一個數(shù)據(jù)流中的多路復用信號中，或在不同數(shù)據(jù)流中的信號之間，還是從一個接收信號到本地嵌入的廣告中選擇，所有這些切換都是無縫的?？梢允惯x擇成為站特性、遠端用戶選擇和／或個人檔案信息(經(jīng)過反向頻道發(fā)送到TV站)、或定向廣告的函數(shù)。
一旦進行了選擇，通過任何需要的裝置404把節(jié)目信號發(fā)送到遠端地點408，用于顯示。
圖10示出了用于無關節(jié)目之間切換的無關節(jié)目切換403。也就是說，從一個TV頻道到下一個TV頻道的簡單切換。當前，在數(shù)字環(huán)境下不能實現(xiàn)無閃爍的從一個信號到另一個信號的切換。
利用本發(fā)明，觀眾可以從一個節(jié)目切換到另一個節(jié)目，無論是有關的還是無關的，并且過渡將是無縫的。也就是說，從一個節(jié)目到另一個節(jié)目的切換中不存在可見的非自然信號。
如果節(jié)目在一個MPEG流中壓縮并多路復用，那么這里所述的任何一個實施例都能夠進行無縫切換。如果節(jié)目是在各分離的NTSC頻道中，那么可以使用一個數(shù)字“雙調(diào)諧器”實施例(圖4，16和17)，以供頻移使用。
圖10中示出了用于無關節(jié)目切換的系統(tǒng)430的高層部件。最好在視頻編碼器底盤416用MPEG流把無關節(jié)目壓縮和多路復用到一個使用一個NTSC頻道的數(shù)據(jù)流。無關節(jié)目可以組合成一個MPEG流，或可以導入不同的NTSC頻道。例如，節(jié)目可以包括體育，新聞，情景喜劇和兒童節(jié)目。在一個調(diào)制器／上變頻器420調(diào)制這些節(jié)目，并通過前面所述的任何適當?shù)膫鬏斞b置429發(fā)送。
終端用戶可以在數(shù)字監(jiān)視器／調(diào)諧器，個人計算機或通過一個連接到一個模擬電視接收機的外部轉(zhuǎn)換器428觀看數(shù)字節(jié)目，在使用外部轉(zhuǎn)換器的場合，無縫切換在轉(zhuǎn)換器上進行。這些各種組件的任何一個都能使用戶根據(jù)其喜好在各頻道間“沖浪”。接收單元也可以是圖1-4，7，15-17中說明的替代實施例中選擇的任何一種。
圖11中示出了多事件節(jié)目450內(nèi)的無縫切換。在這個應用中，系統(tǒng)450允許用戶在一個單一的節(jié)目內(nèi)的各獨立事件之間切換。例如，奧林匹克廣播可以同時包括對應于不同事件的幾個節(jié)目，例如，滑雪，速度滑冰，花樣滑冰，滑雪跳躍，等等。最好在視頻編碼器底盤434把這些獨立事件節(jié)目壓縮并多路復用到一個MPEG數(shù)字流中，通過調(diào)制器／上變頻器438，并經(jīng)過傳輸裝置442作為一個單一NTSC信號發(fā)送。但是，這些事件節(jié)目也可以在廣播中心編碼到各獨立的NTSC頻道中。
在調(diào)制和后續(xù)的傳輸之后，在遠端地點446接收這些節(jié)目。遠端地點446包括一個接收單元，該接收單元包含一個數(shù)字監(jiān)視器／調(diào)諧器，一個個人計算機，或一個連接到一監(jiān)視器的外部數(shù)字轉(zhuǎn)換器。用戶可以經(jīng)過遙控裝置在不同的節(jié)目事件之間進行選擇。當用戶希望切換到另一個事件節(jié)目時，可以通過上述任何一種方法和系統(tǒng)(圖1-4，7，15-17)無縫地進行切換。
圖12中示出了無縫畫中畫節(jié)目切換470，并提供了使用“畫中畫”在無關或有關節(jié)目之間的切換。無論用戶是在小幀顯示的節(jié)目還是在大幀顯示的節(jié)目之間切換，所有的切換都是無縫的。
在兩種顯示窗口的任何一種中，觀眾都可以從一個節(jié)目切換到另一個節(jié)目。也就是說，在從一個節(jié)目切換到另一個節(jié)目時不存在可見的非自然信號。
圖12中示出了用于畫中畫節(jié)目切換470的系統(tǒng)的高層部件。最好在視頻解碼器底盤454上把四到七個節(jié)目壓縮并多路復用到一個MPEG流成為一個NTSC頻道上的一個數(shù)據(jù)流。在視頻解碼器底盤454上將其它節(jié)目組合成其它MPEG流。例如，節(jié)目可以包括體育，新聞，情景喜劇或兒童節(jié)目。如前面說明的那樣，調(diào)制這些節(jié)目并通過任何適當?shù)膫鬏斞b置462發(fā)送。
終端用戶可以在數(shù)字監(jiān)視器／調(diào)諧器，個人計算機或通過連接到一個模擬電視接收機的一個外部轉(zhuǎn)換器466觀看數(shù)字節(jié)目，在使用外部轉(zhuǎn)換器的場合，無縫切換在轉(zhuǎn)換器上進行。圖12中所示實施例和流程使用戶可以調(diào)用畫中畫特征，并且在一單一MPEG流內(nèi)的不同節(jié)目之間無縫切換。如果希望從一個MPEG多路復用流切換到另一個，那么轉(zhuǎn)換器，PC或數(shù)字監(jiān)視器／調(diào)諧器466將需要使用一個多調(diào)諧器／解碼器，圖4，16和17中示出了它的實例。
在多交易／購物節(jié)目494內(nèi)的切換涉及一個帶有返回路徑的基于交易的系統(tǒng)，并在圖13指出。如前面說明的其它實施例一樣，視頻編碼器474壓縮和多路復用幾個不同節(jié)目到一個或多個NTSC頻道，用于向遠端地點發(fā)送。
最好把幾個不同類型的購物節(jié)目壓縮和多路復用到一個單一NTSC頻道上。例如，各獨立的節(jié)目可以分別指向服裝，珠寶，家用物品，等等。如果需要有比一個單一NTSC頻道所能容納的更多的節(jié)目，那么可以利用一個以上的NTSC頻道。
如圖13中所示，通過任何適當?shù)膫鬏斞b置482把節(jié)目發(fā)送到終端用戶接收單元486。在接收單元486，用戶可以無縫地在不同的產(chǎn)品種類之間切換。作為選擇，接收單元486可以根據(jù)個人檔案或人數(shù)統(tǒng)計信息切換到特定的產(chǎn)品節(jié)目。以這種方式，僅將那些最接近或適合于一個特定個人興趣和要求的產(chǎn)品呈現(xiàn)給用戶。這種數(shù)據(jù)可以存儲在接收單元486或前端的存儲器中。
如果用戶決定購買或要接收有關一個產(chǎn)品的附加信息，那么可以使用圖10中所示的返回頻道490把這種要求發(fā)送回中心位置。
圖14示出了一種數(shù)字節(jié)目嵌入--提供數(shù)字節(jié)目嵌入的可尋址廣告應用526。在節(jié)目中的某些預定時間，將向觀眾顯示特定的廣告。最好根據(jù)個人檔案信息或人數(shù)統(tǒng)計信息把這些廣告有針對性地提供給特定觀眾。在下面的幾段中說明這種定向廣告。
在中心位置，把多個廣告嵌入節(jié)目流中。中心位置最好使用一種混合式數(shù)字嵌入系統(tǒng)把廣告嵌入到節(jié)目中。如 CableLabs CableAdvertising White Paper中提出的，混合式數(shù)字設備用計算機，盤驅(qū)動器和解碼器卡代替模擬系統(tǒng)的磁帶機。廣告內(nèi)容506可以從多種可能的來源中的任何一個始發(fā)，多種來源包括，但不限于，服務器，磁帶機，衛(wèi)星饋送。為了存儲，最好用MPEG1，MPEG1．5，MPEG2或一種適當?shù)姆椒ㄔ谝幻摍C處理中數(shù)字編碼和壓縮嵌入廣告?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡或盤或磁帶進行從編碼器到服務器和重放系統(tǒng)的分配工作。
在編碼后，把各嵌入廣告分配到服務器存儲，直到需要重放。最好能夠把一個嵌入廣告從服務器直接播放到一個解碼卡，以便轉(zhuǎn)換回到模擬形式。把嵌入廣告轉(zhuǎn)換成模擬形式，然后以現(xiàn)有方式通過嵌入交換臺發(fā)送。然后可以把輸出視頻和音頻向前輸送到圖5中的中心地點構造中所示的音頻和視頻編碼器，此后，像前面參考圖5說明的那樣對各嵌入廣告進行數(shù)字編碼和壓縮。
盡管不如數(shù)字廣告嵌入那么有效，但把廣告切換到節(jié)目中實際上也可以用基于模擬或磁帶系統(tǒng)的已知廣告嵌入系統(tǒng)完成。
將廣告置于節(jié)目流中并在節(jié)目流中顯示是用信令和可尋址命令嵌入498控制的。個人化的廣告可以通過為特定觀眾編址特定廣告而實現(xiàn)。例如，某汽車公司要個人化其商業(yè)活動以最好地滿足觀眾的需要和要求。如果知道一個特定用戶是男性并喜愛戶外活動，那么節(jié)目制作人可以想要顯示對應于汽車公司的運動用車輛的廣告，而不是小的經(jīng)濟型汽車?？梢愿鶕?jù)存儲在遠端用戶單元中的，或經(jīng)過提供者前端中的頂置控制器編址到終端用戶裝置的數(shù)據(jù)流中的數(shù)據(jù)，將廣告?zhèn)魉偷浇K端用戶。
最好如前面所述的那樣，把幾個廣告選擇編碼。由于在編碼器510同步鎖定和時間同步化了廣告嵌入視頻(advertising spot video)，因而從主節(jié)目到一個廣告的切換將無縫地出現(xiàn)在觀眾面前。
與在遠端接收單元從一個單一數(shù)字信號切換到另一個單一數(shù)字信號相反，提供了從一組信號到另一組信號的無縫過渡。該過渡應當這樣發(fā)生，使得輸出的比特流是連續(xù)的并且是MPEG語法正確的。適當?shù)那袚Q保證了任何標準MPEG解碼器像播放一個沒有錯誤的數(shù)據(jù)流一樣地播放產(chǎn)生的比特流。
圖15中示出了執(zhí)行這種切換的系統(tǒng)530。圖15的各部件位于電纜前端，或作為替代，在衛(wèi)星分配網(wǎng)的集中式操作中心。為了說明，把一組實況信號稱為A組信號，而B組信號是存儲的預錄制信號，例如，存儲在服務器550中的。例如，A組信號可以包括幾個表現(xiàn)體育運動事件的不同攝像機角度的視頻信號。B組信號可以代表一系列的商業(yè)信號。但是，應當懂得，A組和／或B組信號都可以代表預錄制或?qū)崨r信號。
在本實施例中，希望從A組信號切換到B組信號。在服務器550從一個實時編碼器546接收A組信號，實時編碼器546可以在本地或遠端地點。把一個專用的MPEG數(shù)字分組嵌入到一個特定頻道上的A組內(nèi)容流中。在模數(shù)轉(zhuǎn)換之前，命令和控制終端534在視頻信號中提供一個模擬音調(diào)。一旦信號從命令和控制終端534到達實時編碼器546，實時編碼器546在檢測到模擬音調(diào)時在A組數(shù)字流中的適當點嵌入一個數(shù)字音調(diào)。在嵌入了音調(diào)之后，把A組數(shù)字流從實時編碼器546輸出，并向前輸送到在前端的服務器550。一旦在服務器接收到數(shù)字流，把A組流向前輸送到服務器550中的一個MPEG傳輸切換裝置?？刂平K端538向MPEG傳輸服務器切換裝置發(fā)送一個命令，引起切換裝置開始搜索嵌入的數(shù)字音調(diào)。
為了重放B組內(nèi)容，服務器切換裝置必須解碼來自A組數(shù)字流的定時信息，并隨后用來自A組的適當定時信號重新標記B組內(nèi)容。這可以通過同步鎖定于PCR視頻流完成，最好是嵌入數(shù)字音調(diào)的同一個流，并且從視頻流分離出節(jié)目時鐘參考(PCR)，以重新建立原始A組內(nèi)容的編碼時鐘。在這點，切換裝置具有把定時信息再嵌入B組內(nèi)容以準備它用于播放的能力。
一旦檢測到數(shù)字音調(diào)，服務器切換裝置啟動到B組數(shù)字流的過渡，B組數(shù)字流是由B組預錄制信號組成的。服務器切換裝置最好預先了解B組內(nèi)容的長度，因此，當服務器切換裝置感測到B組內(nèi)容的終點時，它切換回到A組內(nèi)容。所得的從服務器輸出到發(fā)射機的數(shù)字流包括A組和B組的內(nèi)容。如前面說明的那樣，發(fā)射機554將數(shù)字數(shù)據(jù)流發(fā)送到遠端接收地點。
以這種方式，在播送體育事件期間的特定時間，由多個實況數(shù)字視頻信號(即，A組內(nèi)容)代表的，例如，在接收轉(zhuǎn)換器單元接收的視頻流將根據(jù)，例如，服務器切換裝置的動作，自動地過渡到B組預錄制內(nèi)容。然后，如上所述，接收地點的解碼器在B組中選擇一個廣告。在廣告終點，如前所述，解碼器自動開始再次接收A組內(nèi)容，并且選擇一個實況信號。以這種方式，在服務器實現(xiàn)了從實況編碼視頻內(nèi)容到預錄制內(nèi)容的無縫切換。
圖16a和16b中示出了提供從位于一個頻道(此后稱為“頻道A”)中的數(shù)字信號到位于另一個頻道(此后稱為“頻道B”)中的另一個數(shù)字信號的無縫切換的雙調(diào)諧器裝置558。
如圖16a和16b中所示，裝置558包括兩個用于調(diào)諧到各獨立頻道的調(diào)諧器560A，560B，一個用于選擇頻道和嵌在其中的數(shù)字信號的處理器564，兩個用于解調(diào)來自載波的信號的數(shù)字解調(diào)器568A，568B，一個用于從復合數(shù)字流中分離出選定內(nèi)容的選定音頻、視頻和數(shù)據(jù)的數(shù)字去多路復用器／解碼器572，和一個用于格式化用于顯示的視頻信號的顯示處理器576。
裝置558如下操作，以便從頻道A中的一個數(shù)字數(shù)據(jù)流切換到頻道B中的另一個數(shù)字數(shù)據(jù)流。將第一調(diào)諧器560A調(diào)諧到頻道A，并接收包括相關頻道中的多個數(shù)字視頻、音頻和／或數(shù)據(jù)信號的復合數(shù)字流。將復合數(shù)字流從第一調(diào)諧器560A通過到相關的數(shù)字調(diào)制器568A。解調(diào)的類型可以是上述已知技術的任何類型。
然后，把復合數(shù)字流導向圖16b中所示數(shù)字去多路復用器／解碼器572的輸入端，其中在去多路復用器573中從復合數(shù)字流中分離出選定音頻和視頻信號，并分別輸送到音頻和視頻解碼器575和574。然后，根據(jù)信號編碼方案給這些信號解壓縮和解碼，編碼方案最好是MPEG方案中的一種。解碼之后，將音頻和視頻(和／或數(shù)據(jù)，如果適當?shù)脑?輸送到顯示處理器576，并接著送到監(jiān)視器。
一旦決定切換到頻道B中的另一數(shù)字信號，處理器564將一個命令發(fā)送到第二調(diào)諧器560B，以便預調(diào)諧到頻道B頻率。使頻道B中的復合數(shù)字流通過相關的數(shù)字解調(diào)器568B，并前進到數(shù)字去多路復用器／解碼器572。此時，數(shù)字去多路復用器572接收位于頻道A和頻道B中的數(shù)字流。因此，如果頻道A和頻道B都載有四個數(shù)字信號，去多路復用器572接收了八個數(shù)字信號。數(shù)字去多路復用器572從處理器564接收一個命令，該命令指示要從來自頻道B的復合數(shù)字流分離出哪些數(shù)字信號。數(shù)字去多路復用器572獨立地從來自頻道A和B的復合數(shù)字流分離出選定的視頻和音頻(和／或數(shù)據(jù))信號。將選定的信號輸送到視頻和音頻解碼器574，575。如參考圖6和7說明的那樣，視頻解碼器574從當前顯示的視頻信號切換到新選定的視頻信號。因此，解碼器574識別出當前流中的拼接點。一旦解碼器574檢測到拼接點，它確定這是切換到第二流的適當時間。解碼器574開始把第二流裝載到緩沖器中，并且由于第一流中的時隙，實現(xiàn)了無縫切換。一旦從解碼器輸出了第二流，它前進到顯示處理器576，在顯示處理器中格式化視頻信號以用于顯示。
音頻解碼器575以前面參考圖11所述的相同方式從當前音頻流切換到第二音頻流。一旦完成切換，將第二音頻流輸送到顯示處理器576。
圖17中示出了一個用于從位于一個第一RF頻道中的模擬信號切換到一個第二RF頻道中的數(shù)字壓縮信號或反方向切換的雙調(diào)諧器裝置590。在本實施例中，一個正在觀看一個特定RF頻率(無論是模擬還是數(shù)字)的特定頻道的觀眾決定切換到一個不同RF頻率的另一個模擬或數(shù)字頻道。利用兩個調(diào)諧器560A，560B從一個RF頻率過渡到一個不同的RF頻率。
例如，假設該觀眾正在觀看一個帶有模擬信號的頻道(頻道A)，并決定切換到一個不同頻道中(頻道B)中的數(shù)字壓縮信號，裝置590如下操作。對于模擬信號，一個調(diào)諧器560A調(diào)諧到與頻道A相關的RF頻率。由于頻道攜帶模擬信號，調(diào)諧器560A將信號提供到模擬解調(diào)器569A和VBI解碼器570A。模擬解調(diào)器569A使用任何適當?shù)哪M解調(diào)方案解調(diào)模擬信號。VBI解碼器570A分離出嵌在垂直消隱間隔(VBI)中的任何信息(例如，交互式命令，關閉字幕)。然后把解調(diào)的模擬信號向前輸送到模擬顯示處理器580，模擬顯示處理器580格式化模擬信號，并輸出到VBI開關588和顯示裝置。
如果決定切換到一個包含多路復用和壓縮數(shù)字信號的頻道，微處理器564確定這個頻道的RF頻率位置，并把信息在一個命令中輸送到第二調(diào)諧器560B。一旦接收到命令，第二調(diào)諧器560B預調(diào)諧到指定的第二RF頻率(頻道B)。將頻道B的輸出向前輸送到數(shù)字解調(diào)器568B的輸入端，數(shù)字解調(diào)器568B利用一種適當?shù)臄?shù)字解調(diào)方案解調(diào)信號。從解調(diào)器568B輸出數(shù)字數(shù)據(jù)流，并在數(shù)字去多路復用器／解碼器572接收。微處理器564向數(shù)字去多路復用器／解碼器572發(fā)送一個指示所選定數(shù)字信號的命令。數(shù)字去多路復用器／解碼器572去多路復用多個數(shù)字信號，并解壓縮這些信號。然后，將得到的選定組成部分(音頻，視頻和數(shù)據(jù))向前輸送到適當?shù)慕獯a器574，575(見圖16b)，如前面參考圖16所述的那樣，在此視頻解碼器574開始解碼視頻信息，并向微處理器564發(fā)送信號，通知該數(shù)據(jù)流已經(jīng)適當?shù)亟獯a，并且音頻是聲像吻合的。
然后，將視頻和音頻信號向前輸送到數(shù)字顯示處理器584，在那里把信號從數(shù)字的轉(zhuǎn)換為模擬的。接著，將產(chǎn)生的對應于頻道B的模擬信號輸入到VBI開關588。一旦從微處理器564發(fā)出切換兩個視頻信號的命令，VBI開關588在垂直消隱間隔中的適當時間進行切換，導致從模擬頻道切換到數(shù)字頻道。
如果希望從數(shù)字頻道切換到模擬頻道，反向進行上述相同的處理過程，并把第二調(diào)諧器560B調(diào)諧到模擬頻道。此外，圖17中所示實施例可以從模擬頻道切換到模擬頻道。
圖18示出了本發(fā)明的一個實施例，在這個實施中，例如，在產(chǎn)生時或在后續(xù)編輯時在中心位置把實況或預錄制節(jié)目轉(zhuǎn)換為DVD，用于以后重放。銷售商可以把帶有嵌入節(jié)目的DVD出售給顧客，作為家庭使用。由于DVD最好是包含ACTV控制代碼，任何類型具有上述交互式嵌入軟件的接收站可以本地重放DVD中的節(jié)目。
壓制實況或預錄制節(jié)目的處理最好在一個中心位置進行，如圖18中所示。制作節(jié)目的要素和過程實際上與參考圖5說明的相同，不同之處是把節(jié)目壓制到DVD上。
圖18示出了可以包括實況或預錄制的視頻流的多個視頻信號300。視頻信號可以是從攝像機(對于實況視頻)，視頻服務器，視頻磁帶機，DVD，衛(wèi)星饋送等始發(fā)的。視頻信號可以是MPEG格式，HDTV，PAL，等等。多個音頻信號308可以是從CD，磁帶，話筒等始發(fā)的。此外，包括圖形信號和／或html／web站點鏈接地址的數(shù)據(jù)可以輸入到視頻和音頻編碼器312中。
在圖18中顯示為從數(shù)據(jù)代碼計算機316發(fā)出的數(shù)據(jù)代碼是上述頂置轉(zhuǎn)換器使用的交互式處理的交互式命令。數(shù)據(jù)代碼最好是在編碼計算機316中產(chǎn)生的ACTV腳本語言之類的交互式腳本語言的一部分。數(shù)據(jù)代碼也被傳送到編碼器312。這些數(shù)據(jù)代碼有助于在接收單元的多交互式節(jié)目選擇。提供數(shù)據(jù)頻道以便能夠在第一視頻流和第二視頻流之間同步切換。這種數(shù)據(jù)頻道包括把不同節(jié)目要素和不同視頻信號上的信息片段鏈接在一起的代碼。
在視頻同步鎖定裝置304中同步鎖定多個視頻信號300，因而使時間同步。將時間同步的視頻信號傳送到視頻和音頻編碼器312中。在本優(yōu)選實施例中，在電纜前端需要兼容編碼器312，以便與遠端地點的數(shù)字接收單元協(xié)同工作。如前面參考圖5中所述的，通過在前端把命令同步于特定視頻幀和特定音頻幀便利了交互式應用。這個同步化可以在MPEG-2，4或7規(guī)定的語法內(nèi)完成。此外，如前面參考圖5說明的，視頻編碼器312最好是時間同步的。
如參考圖5說明的，將多個視頻信號300，數(shù)據(jù)代碼316和音頻信號308輸入到編碼器312中。在本優(yōu)選實施例中，有四個視頻頻道輸入到編碼器312中。但是，根據(jù)要傳送的內(nèi)容，可以輸入更多或更少的視頻流。編碼器312最好使用標準MPEG-2壓縮格式。但是，也可以利用MPEG-4和MPEG-7，以及wavletts和fractles之類的其它壓縮格式壓縮。這些技術與現(xiàn)有的用于數(shù)字視頻系統(tǒng)的ATSC和DVB標準兼容。但是，為了便利在頂置盒優(yōu)選地無縫切換，針對MPEG流進行了某些修改。在前面參考圖5和6對這些編碼方案的修改進行了說明。
在編碼器312的輸出端，把復合信號傳送到傳輸設備325以發(fā)送到接收站，和／或傳送到一個DVD生產(chǎn)機組。在DVD生產(chǎn)之前，可以將壓縮的節(jié)目存儲在磁帶或其它介質(zhì)313上，然后發(fā)送到DVD產(chǎn)生設備314，以便通過適當標準的適當裝置將節(jié)目壓制到DVD介質(zhì)上。
一旦把節(jié)目轉(zhuǎn)換并存儲在一個或多個DVD上，可以在中心位置(例如，電纜前端)重放DVD，并且可以通過任何傳輸裝置把存儲在其上的包括多個音頻、視頻、Html／web鏈接、控制代碼和／或圖形信號的壓縮交互式節(jié)目發(fā)送到任何這里所述的接收站。將DVD上復合交互式信號從DVD播放器315輸出，并通過任何適當傳輸裝置經(jīng)過傳輸設備325發(fā)送。
DVD攜帶的交互式節(jié)目可以是上述任何類型的節(jié)目，包括錄制的實況體育事件(帶有交替的攝像機角度，特寫，中繼，慢動作視頻，帶有運動員統(tǒng)計的圖形，等等)，交互式電影，游戲，等等。
作為附加和／或替代，可以將攜帶節(jié)目的DVD送到用戶，并本地重放，如圖19中所示。在本實施例中，移植(port)ACTV控制命令以自動轉(zhuǎn)換成DVD規(guī)定的那些命令?？梢园讯螖?shù)據(jù)／命令流送到DVD產(chǎn)生設備，以便以后用作數(shù)字文件原版，送到DVD出版社用于配送。以這種方式，所得的銷售給或用其它方式配送給顧客的DVD將防止ACTV方法通過分配網(wǎng)播放。
在圖19所示的系統(tǒng)中，交互式接收站可以是前面參考圖3，4，7，16和17描述的任何接收站。但是，在本實施例中，交互式節(jié)目存儲在DVD上。接收站628可以是一個數(shù)字電視，連接于電視的數(shù)字有線電視頂置盒，計算機，等等。接收站628可操作地連接于一個DVD播放機624。在本實施例中，最好在存儲在DVD上的不同MPEG編碼的視頻信號之間提供無縫分支處理。此外，可以把附加交互式要素存儲在DVD上，包括圖形，靜止圖像，到Web頁的鏈接，音頻片段。接收站628的控制器通過向DVD播放機624發(fā)送命令啟動交互式節(jié)目。DVD播放機624最好把MPEG編碼的節(jié)目輸送到接收站628，接收站628如前面參考圖7所述的那樣分離視頻、音頻和數(shù)據(jù)頻道。作為選擇，DVD播放機624可以進行用于顯示的適當視頻／音頻／圖形的選擇，和僅把選定的流輸送到數(shù)字接收站628。
控制器讀出ACTV命令，并如前面所述的，根據(jù)它接收的交互式命令和用戶輸入和／或存儲在數(shù)字接收站或包括在中心位置的數(shù)字接收站之外的個人檔案，選擇用于顯示和音頻播放的交互式片段。根據(jù)命令，它播放來自DVD播放機624和／或其它指定來源，例如因特網(wǎng)的適當輸入。一個或多個命令可以指導控制器存取來自因特網(wǎng)來源的信息片段。這種因特網(wǎng)信息片段可以包括圖形，文本，音頻和視頻剪輯。以這種方式，可以把來自因特網(wǎng)的信息片段與交互式節(jié)目結合，例如，如第5，778，181和5，774，664號美國專利中所述。
應當理解，盡管數(shù)字多用途盤DVD是當前用于存儲視頻、音頻和數(shù)據(jù)內(nèi)容以提供交互式節(jié)目的光盤的優(yōu)選格式，但也可以用CD-ROM之類的其它光盤格式。
還應當理解，可以在附屬權利要求中定義的本發(fā)明的應用范圍內(nèi)對所述和所示實施例進行其它的修改和改變。
權利要求
1．一種在一接收站提供數(shù)字節(jié)目的方法，在該接收站多個視頻信號存儲在光盤上，該方法包括步驟顯示第一視頻信號；從光盤選擇第二個存儲的視頻信號；和響應該選擇，接收和顯示第二個存儲的視頻信號，其中第一和第二視頻信號之間的過渡是無縫的。
2．一種根據(jù)權利要求1所述的方法，其中第一視頻信號存儲在光盤上。
3．一種根據(jù)權利要求2所述的方法，其中視頻信號與能夠使從光盤接收的第一和第二視頻信號之間無縫切換的數(shù)據(jù)代碼一同存儲在光盤上。
4．一種根據(jù)上述任何一個權利要求所述的方法，其中視頻信號存儲在所述光盤上的數(shù)字節(jié)目流中，并且在每個存儲的視頻信號中建立時隙，該時隙代表切換時間，并且提供了從一個視頻信號到另一個的無縫切換時間。
5．一種根據(jù)上述任何一個權利要求所述的方法，其中光盤在遠離接收站的位置，并且該方法進一步包括把存儲在所述光盤上的視頻信號發(fā)送到接收站的步驟。
6．一種根據(jù)權利要求1至4中任何一個所述的方法，其中光盤位于接收站，并且該方法進一步包括讀取光盤以取出存儲在其上的視頻信號的步驟。
7．一種根據(jù)上述任何一個權利要求所述的方法，進一步包括步驟向用戶指示可用的節(jié)目選項；和響應用戶的選擇選定一節(jié)目選項。
8．一種根據(jù)上述任何一個權利要求所述的方法，其中存儲在光盤上的多個視頻信號包括至少一個特寫視頻和至少一個重放視頻。
9．一種根據(jù)上述任何一個權利要求所述的方法，進一步包括步驟建立一觀眾檔案；和至少部分地根據(jù)建立的觀眾檔案選擇所述第二個存儲的視頻信號。
10．一種根據(jù)上述任何一個權利要求所述的方法，進一步包括步驟從多個圖形片段中選擇至少一個圖形片段；和接收并顯示選定的圖形片段。
11．一種根據(jù)權利要求10所述的方法，其中把圖形片段中的至少一個存儲在光盤上。
12．一種根據(jù)上述任何一個權利要求所述的方法，進一步包括接收一個或更多音頻信號的步驟。
13．一種根據(jù)權利要求12所述的方法，其中音頻信號存儲在光盤上。
14．一種用于在一接收站提供數(shù)字節(jié)目的系統(tǒng)，接收站包括用于接收視頻信號和轉(zhuǎn)換接收的視頻信號以便顯示的接收裝置；用于指示一個要顯示的選定視頻信號的選擇裝置；和用于顯示該選定和轉(zhuǎn)換的視頻信號的顯示裝置；其中該系統(tǒng)進一步包括用于讀取其中存儲多個視頻信號的光盤的光盤播放器，安排接收站在所述選擇裝置選定時接收和顯示來自光盤的視頻信號，和其中安排該系統(tǒng)使得所述顯示裝置顯示的第一和第二視頻信號之間的過渡是無縫的。
15．一種根據(jù)權利要求14所述的系統(tǒng)，其中每個從光盤接收的視頻信號中具有時隙，該時隙代表切換時間并且提供了從一個視頻信號到另一個的無縫切換的時間。
16．一種根據(jù)權利要求14或15所述的系統(tǒng)，其中所述選擇裝置包括連接到接收裝置的處理器，并且所述接收站進一步包括可操作地連接于處理器、用于解壓縮接收的壓縮視頻信號的數(shù)字解壓縮器，其中所述顯示裝置可操作地連接于數(shù)字解壓縮器。
17．一種根據(jù)權利要求14至16中任何一個所述的系統(tǒng)，其中所述光盤播放器在遠離接收站的位置，并且進一步包括用于把從光盤讀出的視頻信號發(fā)送到接收站的所述接收裝置的傳輸裝置。
18．一種根據(jù)權利要求14至17中任何一個所述的系統(tǒng)，其中所述光盤播放器位于接收站。
19．一種根據(jù)權利要求14至18中任何一個所述的系統(tǒng)，其中接收站包括一電視接收機。
20．一種根據(jù)權利要求14至18中任何一個所述的系統(tǒng)，其中接收站包括一帶有電視卡的個人計算機。
21．一種根據(jù)權利要求14至18中任何一個所述的系統(tǒng)，其中接收站包括一數(shù)字有線電視頂置盒，和一可操作地連接于數(shù)字有線電視頂置盒的電視機。
22．一種根據(jù)權利要求14至21中任何一個所述的系統(tǒng)，其中安排所述接收裝置接收和轉(zhuǎn)換用于由所述顯示裝置顯示的圖形片段。
23．一種根據(jù)權利要求14至22中任何一個所述的系統(tǒng)，進一步包括用于存儲觀眾檔案的存儲裝置，和其中所述選擇裝置可至少部分地響應存儲的觀眾檔案而操作。
24．一種根據(jù)權利要求14至23中任何一個所述的系統(tǒng)，其中安排所述接收裝置接收音頻信號并處理它們，以便在接收站用揚聲裝置重放。
25．一種根據(jù)權利要求24所述的系統(tǒng)，進一步包括將顯示的視頻信號與相關的音頻信號的聲音同步化的裝置。
26．一種用于準備多個視頻信號以在用戶接收地點無縫切換的方法，該方法包括步驟接收和同步鎖定多個視頻信號以建立時間同步的視頻信號；將多個視頻信號導入一個或更多的視頻編碼器；把拼接點嵌入多個視頻信號；時間同步化多個視頻編碼器，因而保證了嵌入視頻信號的拼接點發(fā)生在正確的幀數(shù)；和從視頻信號形成一數(shù)字節(jié)目流，從而在每個視頻信號中建立時隙，以能夠以無縫的方式從一個視頻信號切換到另一個視頻信號，該時隙代表切換時間并提供了從一個視頻信號到另一個的無縫切換時間，該方法進一步包括把所述數(shù)字節(jié)目流存儲在至少一個光盤上。
27．一種根據(jù)權利要求26所述的方法，其中形成數(shù)字節(jié)目流的步驟包括用比頻道容量低的位速率編碼視頻信號，以建立時隙。
28．一種根據(jù)權利要求26或27所述的方法，其中多個音頻信號與多個視頻信號相關聯(lián)，該方法進一步包括接收和編碼多個音頻信號的步驟。
29．一種根據(jù)權利要求26至28中任何一個所述的方法，其中編碼器接收多個數(shù)據(jù)計算機代碼，并且該方法進一步包括把接收到多個數(shù)據(jù)計算機代碼與多個視頻信號一同編碼的步驟。
30．一種用于準備多個視頻信號以在用戶接收地點無縫切換的編碼系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個視頻同步鎖定裝置，用于接收和同步鎖定多個視頻信號以建立時間同步視頻信號；至少一個連接到視頻同步鎖定裝置的視頻編碼器，用于把拼接點嵌入多個視頻信號，和用于編碼多個視頻信號以形成一數(shù)字節(jié)目流，其中視頻編碼器是時間同步的；其中編碼數(shù)字視頻信號以在每個視頻信號中建立時隙，該時隙代表切換時間，因而提供了從一個視頻信號到另一個的無縫切換時間；和用于準備存儲在光盤上的數(shù)字節(jié)目流的裝置。
31．一種根據(jù)權利要求30所述的系統(tǒng)，進一步包括可操作地連接于一光盤播放機的傳輸裝置，用于把從光盤讀出的多個數(shù)字節(jié)目流發(fā)送到一用戶分配網(wǎng)上，該用戶分配網(wǎng)是從由有線電視、廣播電視和直接廣播衛(wèi)星組成的組中選擇的。
32．一種根據(jù)權利要求30或31所述的系統(tǒng)，其中使多個音頻信號與多個視頻信號相關聯(lián)，并且編碼器接收和編碼多個音頻信號。
33．一種根據(jù)權利要求30至32中任何一個所述的系統(tǒng)，其中編碼器接收多個數(shù)據(jù)計算機代碼，并且把數(shù)據(jù)計算機代碼與多個視頻信號一同編碼。
34．一種根據(jù)權利要求30至33中任何一個所述的系統(tǒng)，其中視頻信號中的至少一個包括正規(guī)電視節(jié)目信號。
35．一種根據(jù)權利要求30至34中任何一個所述的系統(tǒng)，其中視頻信號中的至少兩個包括一交互式節(jié)目的交互式節(jié)目信號。
36．一種根據(jù)權利要求30至35中任何一個所述的系統(tǒng)，其中多個視頻信號中的視頻信號包括一個或更多的廣告。
37．一種根據(jù)權利要求30至36中任何一個所述的系統(tǒng)，其中多個視頻信號中的至少兩個包括同一事件的不同攝像機角度。
38．一種根據(jù)權利要求30至37中任何一個所述的系統(tǒng)，其中視頻信號中的至少一個包括一個事件的特寫鏡頭。
全文摘要
一種交互式電視系統(tǒng)能夠提供具有時間和內(nèi)容相關的多個視頻信號的交互式電視節(jié)目。視頻信號為數(shù)字格式。在接收站,選擇第一視頻信號用于顯示。當觀眾從第一視頻信號切換到第二視頻信號時,系統(tǒng)能夠提供無縫過渡。把實況或預錄制節(jié)目與控制代碼一同存儲在光盤上,從而在從光盤讀出視頻信號時,能夠在來自光盤的視頻信號之間,或在來自光盤的視頻信號與從其它來源接收的視頻信號之間無縫切換。
文檔編號H04N7/10GK1278691SQ00109658
公開日2001年1月3日 申請日期2000年6月19日 優(yōu)先權日1999年6月17日
發(fā)明者邁克爾J·弗里曼, 凱文M·利格, 弗蘭克P·德奧 申請人:Actv公司