專利名稱：加速信道變換的制作方法
技術領域：
一般來說，本發(fā)明涉及數字電視系統(tǒng)領域。在一個示例實施例中，本發(fā)明提供在數字電視網絡中在用戶顯示器上增強信道變換的方法及設備。
背景技術：
在數字電視通信的中心是機頂盒(STB)，它接收廣播內容，以及連接到電視機并且通常放置在電視機之上。STB運行稱作中間件、由控制廣播節(jié)目和互聯網業(yè)務的流以及來自觀眾的數據的計算機程序組成的軟件。STB必須能夠處理雙向數據流。已經投入許多努力來擴充STB的功能，以便增強數字電視觀看體驗。
雖然數字電視格式具有優(yōu)于模擬電視的許多優(yōu)點，并且擴充了模擬電視格式的能力，但是出現數字格式中固有的某些困難。作為一個實例，采用模擬方法的信道之間的切換極快；但是，以數字電視格式的切換卻比較慢。對于模擬和數字電視中的切換速度的這個差異存在幾個原因。通常，數字電視信號包括大數據量，并且要求STB上的大量存儲空間。為了幫助傳送，存在用于壓縮數據的方法，其中之一稱作MPEG。但是，即使采用MPEG壓縮，在變換信道時的所選數字電視信道的第一個畫面的傳遞因與數字電視關聯的延遲而是費時的過程。
數字電視網絡中的信道之間進行切換的延遲的重要部分可歸因于包括對信息解密和解碼的數字數據的獲取以及新選擇信道的數據的處理。另一個延遲是因MPEG信號的性質引起的。MPEG視頻被分解為層的分級結構，以便幫助差錯處理、隨機搜索、編輯以及與其它信號、如音頻位流的同步。第一MPEG層稱作視頻序列層，并且包括例如幀大小、比特率和幀速率之類的信息。第二MPEG層是畫面組層，它包括一組或多組幀，一部分幀為內部幀(I幀)以及其它是預測幀(P幀)或者雙向幀(B幀)。第三層即畫面層包括幀和幀大小信息。
畫面組層的視頻序列在最近接收的I幀及其后續(xù)P和B幀上構建。I幀是視頻序列的關鍵的第一幀。如果觀眾在傳送I幀的時間之后的某個時間變換信道，則觀眾必須等到下一個I幀被傳送和接收以便對后來接收的面板B幀和P幀進行解碼。I幀以限制頻率、例如通常以一秒兩次甚至更低的頻率傳送。在許多應用中，還通過在傳送期間對壓縮位流加擾，來保護該序列免于未經授權觀看。為了對I幀(以及大多數情況中的B幀和P幀)進行解擾，還需要利用條件訪問系統(tǒng)所使用的控制字。這些控制字在解密過程期間從權利控制消息(ECM)中提取，并用于對于從給定信道接收的MPEG信號進行解擾。對于解擾和解密的需要進一步增加了信道切換延遲時間，因為控制字也以低頻率發(fā)送，并且解密是費時的操作。
最后，數字電視信號的數字接收和顯示包括使用STB中的一個或多個緩沖器，在其中在短時間段臨時存儲了壓縮信號。廣播信號從入局傳輸流中采集并發(fā)送到緩沖流。MPEG解碼器稍后從流緩沖器中采集已存儲廣播信號，以及在解碼之后，把所得信號發(fā)送給視頻顯示器。在一些情況中，解壓縮視頻幀還經過緩沖，以便可用于以后的解碼操作。緩沖器的使用允許許多新的可能性，例如在記錄的同時重放現場廣播。但是，緩沖器和解碼器均引起延遲，如等待對受保護視頻序列進行解碼和訪問所需的解密和控制字引起的延遲。

發(fā)明內容
描述減小電視環(huán)境中變換信道時的延遲的方法及設備。
本發(fā)明擴展到包括用于執(zhí)行本文所述的方法的任一個或多個的指令的機器可讀媒體。
通過附圖以及以下詳細描述，將會清楚地了解其它特征。


圖1是信號從廣播流到視頻顯示器所經過的路徑的簡圖；圖2是簡圖，表示在MPEG視頻序列的一部分中的MPEG壓縮視頻幀的依次排列；圖3是簡圖，表示機頂盒中使用的示例緩沖器裝入和刷新方案；圖4-6說明根據示例實施例、緩沖I幀以減小電視環(huán)境中選擇信道與顯示所選信道之間的延遲的設備；圖7-8說明根據示例實施例、緩沖控制字以減小電視環(huán)境中選擇信道與顯示所選信道之間的延遲的設備；圖9說明根據一個示例實施例的條件訪問卡；圖10說明根據一個示例實施例、用于減小電視環(huán)境中選擇信道與顯示所選信道之間的延遲的方法；以及圖11說明采取計算機系統(tǒng)的示例形式的機器的圖解表示，在其中可運行使機器執(zhí)行本文所述的方法的任何一個或多個的一組指令。
具體實施例方式
一個實施例針對數字電視環(huán)境中選擇數字電視信道的時刻與來自所選數字電視信道的第一個圖像在屏幕(如電視屏幕)上出現的時刻之間時間延遲的問題。一般來說，這個延遲可能是由于若干累計延遲因素，例如緩沖器訪問延遲、MPEG定序延遲、解密延遲和解碼延遲。但是要理解，本文所述的方法不限于廣播，而是同樣適用于單播。同樣，術語“電視信道”意在包括經由任何網絡傳遞給用戶的任何視頻或運動畫面，并且意在包括經由因特網的通信。
在一個實施例中，機頂盒(STB)和客戶機裝置中較大的存儲容量允許更多信號由客戶機/STB保持在緩沖器中。這些額外的信號可包括來自與當前觀看信道不同的TV信道的信號。通常僅具有一個調諧器和一個MPEG解碼器的現有STB可獲取多個信道并將其傳遞到單個緩沖器，只要這些信道處于相同頻率。例如，最流行的六個信道(例如CNN、ESPN、WB、ABC、NBC和CBS)可復用在一起。本發(fā)明的一個實施例利用STB(可選地具有大容量存儲器)，它具有多個前端調諧器，因而能夠同時獲取多個節(jié)目。多個數字信道可復用在單個頻率上。此外，新的MPEG芯片組可同時對多個流解碼。同樣，快速智能卡(或者等效安全裝置，如膠合在主板上的不可拆卸安全裝置)或者遠程鑒權服務器可加速控制字的獲取。一個示例實施例可利用所有這些新功能來減小數字電視或信息網絡(衛(wèi)星或電纜)上的信道切換時間的延遲。
一個示例實施例提供在環(huán)形緩沖器中用于非觀看信道的已接收MPEG信號的存儲。緩沖器定期被更新(例如刷新)，使得始終只有各數字電視信號的最近部分才被保留并存儲在緩沖器中。通過提供對最近的MPEG幀的持續(xù)訪問，可觀看已緩沖信道信號，而無需等待經過緩沖器延遲或MPEG定序延遲。具體來說，最近傳送的入口點(通常為I幀)一直存儲在緩沖器中。在變換信道(選擇新的信道)時，新信道(第二信道)的已存儲信號從已經在緩沖器中捕捉的入口點被訪問。在兩個入口點之間的最大時間為已知的一個實施例中，能夠確定緩沖器大小，使得它始終包含入口點。此外，除了I幀之外還可緩沖足夠的數據，以便包括作為按照幫助確保MPEG數據流決不會使MPEG解碼器上的緩沖器下溢或上溢的MPEG標準的構造的數據的完全視頻緩沖器檢驗器(VBV)。根據緩沖器中的入口點的位置，電視(或者任何顯示裝置)上顯示的圖像可能滯后于現場廣播。
在具有多個調諧器的一個備選實施例中，以與當前正觀看的信道的頻率不同的頻率廣播的信道被存儲。在具有多個解碼器的一個實施例中，解碼器不僅用于對觀看的信道進行解碼，而且還用于對來自未觀看的其它信道的信號進行解碼，由此消除信道切換時間中的解碼延遲。因此，在變換信道時，已解碼信號準備好供顯示。在一個示例實施例中，可能僅存在可比實時更快地進行解碼的單個解碼器，并且該解碼器可在多個解碼會話之間分為時間片。例如，解碼器可在信道A上的解碼會話A與信道B上的解碼會話B之間分為時間片(例如，對信道A的一幀解壓縮，然后對信道B的一幀解壓縮，等等)。在這些情況中，解碼器可緩沖信道B的已解壓縮輸出，但是僅顯示當前信道(例如信道A)的已解壓縮輸出。當用戶切換到信道B時，立即呈現已解碼幀。
由于現有信道的數量超過可存儲的信道的數量，一個實施例包括一組規(guī)則，它們被提供用于確定哪些信道信息將存儲在環(huán)形緩沖器中。這些規(guī)則其中還可基于信道使用的頻率、當前觀看的信道以及與當前觀看信道的相鄰性。
圖1說明信號從廣播流到用戶的視頻顯示器所經過的示例路徑的簡圖。例如，內容提供者所提供的MPEG流由頭端廣播并由調諧器101接收，然后被發(fā)送給耦合到客戶機裝置的解調器103。解調器103把信號存儲到環(huán)形緩沖器105，供以后訪問處理和顯示?？蛇x地，解調器103的輸出可經過可能拒絕MPEG流的一些包的解復用器(例如，解復用器可能僅保持與將被緩沖的信道相關的包)。在稍后某個時間，當采用數據把緩沖器105填充到MPEG流中指定的等級時，緩沖器的內容被發(fā)送給解碼器107。解碼器107讀取編碼位流，并且可向數字緩沖器109輸出已解碼畫面、音頻樣本或者數據對象。
圖2說明MPEG視頻幀序列的一部分。幀由頭端廣播，由客戶機接收，并且從左到右依次讀取，如圖2所示。I幀200、210是其編碼基于幀中的空間冗余度的幀。其它幀類型、如P幀202和B幀204采用I幀作為時間預測和編碼的基礎。P幀包括預測的并基于前一個I幀或P幀的元素。例如，在MPEG-2標準中，B幀包括來自直接后續(xù)幀以及來自直接前導幀的預測元素。預測B幀的內容的幀可能是P或I幀。B幀不用于其它任何幀類型的預測。但是大家會理解，本發(fā)明也適用于其它標準(例如MPEG-4、Windows Media、H.264等)。
要創(chuàng)建視頻序列，對于任何給定序列需要在I幀上進行同步并基于它來構建。在一個典型系統(tǒng)中，觀眾在例如當前正接收B幀206時切換到該信道。因此，觀眾無法觀看這個幀，因為基礎I幀200未被調諧器捕捉到。觀眾而是在能夠對來自新選擇信道的圖像進行解碼和觀看之前必須等到接收到下一個I幀210，這個第一圖像是I幀210的圖像。I幀到達的頻率平均是大約每秒兩次或者更低，因此來自等待I幀的總的可能延遲可能達到大約500毫秒及以上。I幀的到達的平均延遲時間由于MPEG定序而可能大約為250毫秒。
另一個典型切換延遲與環(huán)形緩沖器105(它可能包括VBV緩沖器)的操作關聯。圖3說明緩沖器裝入302(參見緩沖器105)對時間304的圖表。為了避免在解碼過程中的緩沖器上溢或下溢，環(huán)形數據緩沖器105進行填充，直至達到預期緩沖等級310，在這個時間它進行排放。第一排放在圖3中表示為在時間1(參見箭頭308)。幀作為實例表示為在時間2(參見箭頭312)、3(參見箭頭314)、4(參見箭頭316)和5(參見箭頭318)遞增地添加到緩沖器。在時間6(參見箭頭320)，新獲取的幀使比特負載超過預期緩沖等級，以及緩沖器再一次向解碼器107進行排放。這樣，只有最近的幀才存儲在緩沖器105中。緩沖器填充的等待時間為B/R，其中，B是預期緩沖等級，以及R是位流的速率。緩沖器填充的平均時間可能例如大約為400毫秒。在一個示例實施例中，緩沖器刷新所有在各I幀之前接收的數據。各I幀則可放置在緩沖器105的開始，隨后接收的數據在I幀之后被寫入。
MPEG流的解擾和解碼可能產生其它延遲。在解擾期間，MPEG流通過與條件訪問系統(tǒng)的控制字(在流中所接收的ECM的解密期間獲得)的交互來保護，交互添加了進一步延遲。但是，解碼可能實時或者更好地發(fā)生。因此，解碼速度對于NTSC可能不少于每秒30幀以及對于PAL可能不少于每秒25幀。所有這些延遲的累計導致至少3/4秒以及以上的整體延遲，并且往往從1.5秒到3秒。
這些延遲的一個實例如下表所示

在表中，采用以下縮略語NIT-網絡信息表。
SDT-服務描述表。
PSI-節(jié)目特定信息。
PAT-節(jié)目關聯表。
PMT-節(jié)目映射表。
CA-條件訪問。
ECM-權利控制消息。
SC-智能卡。
CW-控制字。
從示例表中可以看到，切換信道時的延遲的相當大的部分起因于對控制字解密(在上例中為0.4秒)以及等待I幀(在上例中為0.5秒)。因此，至少減小與控制字和I幀關聯的延遲可顯著減小延遲。
在一個實施例中，對于在選擇信道時的解密和訪問或者對于采用多個緩沖器和/或多個解碼器時的實時解密和訪問，存儲解密密鑰、如控制字以便立即訪問。
一個示例實施例可通過對于來自與當前觀看的信道不同的信道的MPEG流進行存儲、解碼和訪問，來減小(例如實質上消除)信道切換延遲。在一個示例實施例中，一旦觀眾選擇某個信道，STB(接收器)不再需要直接從廣播流中檢索流，而是STB最初從緩沖器中檢索已存儲信號，而無需等待附加數據、如I幀或控制字的到達。一個示例實施例預先處理緩沖器105，以便確保最近的I幀處于緩沖器105的開始或者至少處于指向緩沖器105中的某個位置的指針位置。
在一個示例實施例中，STB 400(參見圖4)可包括兩個或兩個以上調諧器401.1-401.l、兩個或兩個以上解調器403.1-403.m以及兩個或兩個以上環(huán)形緩沖器405.1-405.n。第二調諧器401.2為觀眾提供接收以獨立頻率傳送的信道的優(yōu)點。第一調諧器401.1可調諧到當前觀看的信道。第二調諧器401.2同時接收來自未觀看的獨立信道的信號。第二調諧器402.2將其數據發(fā)送給第二解調器403.2，然后再發(fā)送到第二環(huán)形緩沖器405.2。參照圖2和圖4，當觀眾例如在幀206由第二調諧器401.2接收的時刻切換到新信道時，至少包含幀200和206在內的幀200與206之間的所有幀當前存儲在緩沖器405.2中。來自新選擇信道的信號可立即從緩沖器405.2中、從緩沖器405.2中最近的I幀200的位置讀出。優(yōu)點在于，觀眾可更迅速觀看新選擇的信道，因為新選擇信道的最近的I幀200已經在與STB關聯的緩沖器405.2中，并且STB(以及因而觀眾)無需如先有技術STB所需的那樣等待下一個I幀210被接收。由于幀206之后的幀也放入緩沖器405.2中，因此，緊接幀206之后的幀可占據緩沖器405.2中與調諧器402.2的信道的當前存儲信號相鄰的位置。另外，假定I幀之后的足夠的數據已經被緩沖(在VBV緩沖器中)，能夠立即開始對I幀進行解密和解碼。因此，可在已存儲信號與所檢索信號之間以減小或者最小延遲來執(zhí)行完全無間斷轉變。任何一個或多個附加信道可采用其它調諧器401.l、解調器403.m和緩沖器405.n來處理。信道選擇器410可響應觀眾選擇而選擇信道。
一個示例實施例使到新信道的切換看起來是立即的；但是，在顯示裝置(例如TV、計算機屏幕等)上顯示的圖像可能滯后于實際廣播。這種滯后是由于對訪問已存儲序列的最近的I幀而不是廣播序列的最近的幀的需要引起的。因此，最后存儲的I幀與當前廣播幀之間的時間表示來自已存儲信號的顯示幀與當前廣播幀之間的滯后時間。這個滯后量取決于發(fā)生信道選擇時在緩沖器中的入口點的位置。
示例實施例減小信道切換延遲的能力隨緩沖器105的大小而增加。在圖5所示的一個實施例中，STB或接收器500還包括多個解碼器507.1-507.p，由此允許多個入局流在發(fā)送給視頻顯示器緩沖器之前被解碼。在這個實施例中，解碼在信道選擇之前發(fā)生以便進一步減小延遲，并且能夠讓觀眾完全切換到(參見開關510)已解碼信號的最近的I幀，因而立即開始觀看。因此，把附加解碼器用于非觀看信道可提供減小因信號解碼引起的延遲的優(yōu)點。大家會理解，信道選擇器510可對遙控裝置(例如觀眾可操行的手持遙控器)、計算機鍵盤等進行響應。在一個實施例中，信道切換可無需來自觀眾的輸入自動進行。例如，接收器可從即時信道無縫切換到另一個信道上傳送的目標商業(yè)廣告，然后在商業(yè)廣告結束時再無縫地返回到主要即時節(jié)目。例如，目標商業(yè)廣告可按照下列方式插入觀眾可能觀看信道A，以及在商業(yè)廣告插播期間，信道A可在其它4個信道(A、A1、A2、A3)上傳送4個不同的商業(yè)廣告，其中的每個可能針對4種不同簡檔。在這些環(huán)境中，接收器可檢測表明廣告插播的觸發(fā)(例如，觸發(fā)可在帶內傳送，與音頻/視頻復用)。接收器則可根據觀眾的簡檔來緩沖并調諧到適當的信道。在一個實施例中，為了使轉變是無縫的，觸發(fā)和廣告/商業(yè)廣告的傳送可在商業(yè)廣告插播之前不久被安排，以便確保充分的數據在接收器切換信道時存儲在緩沖器中。
此外，大家會理解，本文檔中所述的方法不限于調諧器1 401.1和調諧器2 401.2所接收的信道之間進行切換，而是可適用于任何兩個信道之間的切換。因此，在任何兩個緩沖信道之間進行切換時，該方法也可應用。此外，雖然參照定義處理電視信號以便向觀眾顯示所需的入口點的I幀來描述示例實施例，但是，在不同的部署或壓縮方法中可定義其它入口點。此外，存儲裝置可經過更新，以便保存已存儲信道的最近接收的入口點。
大家會理解，對于每個可用信道具有一個調諧器可能不實用。因此，示例實施例還確定哪些信道信號將存儲在存儲裝置或環(huán)形緩沖器中。如圖6所示，多個調諧器601.1-601.l連接到多個解調器603.1-603.m。緩沖器輸入選擇器612確定哪一個信道將被饋入特定緩沖器(例如緩沖器605)。大家會理解，可能存在不止一個緩沖器。可能存在各種策略或規(guī)則(參見輸入選擇規(guī)則614)用于確定哪些信道信號將存儲在環(huán)形緩沖器605(或者能夠接收多個信道之一的其它任何緩沖器)中。在一個示例實施例中，與當前觀看信道相鄰的信道被存儲，在其中，相鄰信道可表示其信道編號在給定模式(例如，喜愛信道模式、所有信道模式或者另外的模式或配置)中與當前信道相鄰的信道。另一個示例信道選擇規(guī)則或模式可根據觀眾的觀看習慣和歷史記錄包括只有觀眾的那些喜愛信道的列表。另一個示例選擇規(guī)則或模式可選擇和存儲以較高頻度(更有規(guī)律)觀看的信道的信號，在其中，頻度可能以長期整體為基礎或者以最近為基礎來確定。在又一個示例模式中，最后觀看的那些信道被存儲。在具有兩個緩沖器的一個實例中，當用戶最后一次按下向上或向下按鈕時，可提供選項來存儲向上或向下的后一個信道。這些示例策略的優(yōu)點在于，最可能是觀眾下一次選取的那些信道在選擇時將具有最小的顯示延遲量。
圖7說明根據一個示例實施例、緩沖控制字以減小電視環(huán)境中選擇信道與顯示所選信道之間的延遲的設備700。解調器703可對于在單個頻率上接收的來自內容提供者(例如內容提供者的轉發(fā)器)的多個電視信道進行解調。此后，權利控制消息(ECM)過濾器可提取與每個已解碼信道關聯的ECM，并把ECM傳遞給控制字管理器708(參見表示三個示例ECM的線條707)。與忽略當前未被用戶選擇和觀看的信道的ECM的先有技術系統(tǒng)不同，設備700根據選擇規(guī)則存儲或緩沖當前未選取的信道的控制字。
例如，控制字管理器708可接收來自多個信道的ECM，并根據選擇規(guī)則模塊710中提供的選擇規(guī)則或標準來選擇它將緩沖哪些控制字。選擇規(guī)則可能與可確定信道的哪一個的I幀應當被存儲的輸入選擇規(guī)則614相似。不同選擇規(guī)則或標準可適用于判定在任何時間點上要處理哪些信道。例如，STB可處理最頻繁觀看的信道、觀眾指定的喜愛信道的列表、運營者指定的最重要信道的列表、觀眾當前正觀看的信道的相鄰信道(例如，以綁定到遙控器上的節(jié)目按鍵的順序監(jiān)測當前信道以及先前的5個信道和隨后的5個信道)或者標準的組合。在一個實施例中，待處理的信道的數量可能是動態(tài)的。例如，STB或接收器可能發(fā)送列表中的下一個控制字(例如以信道的列表中的優(yōu)先級的順序向下進行)，直到需要較高優(yōu)先級控制字的解密。此外，在一個實施例中，優(yōu)先級列表可動態(tài)更新(例如在用戶變換信道時)。在一個實施例中，由于ECM定期改變，所以列表也定期改變。例如，新的ECM可能出現在高優(yōu)先級信道上，在這種情況中，新的ECM將被插入列表的頂部。另一方面，一些ECM將到期并且從列表中刪除。
一旦已經累計信道的ECM，則它們可被傳遞給條件訪問卡712(例如與STB關聯的智能卡)或者任何條件訪問裝置(例如安全的不可拆卸裝置或授權/鑒權服務器)。然后，條件訪問卡712可從所接收的ECM中提取控制字，并將其傳遞(參見線條714)給凈荷解擾模塊716。因此，當用戶變換信道并且已選取的新信道是已存儲或緩沖信道時，新選擇的信道的控制字在條件訪問卡712執(zhí)行了這個功能性時已經可用。因此，變換信道的延遲可減小。要注意，CW在由智能卡提取后可采取加密形式(例如采用接收器特定密鑰)傳送給接收器。因此，可禁止共享控制字并且最終未經授權地對影片解擾。重新加密的控制字則可發(fā)送給解碼器，解碼器是知道對重新加密的CW進行解密所需的接收器特定秘密的安全裝置。因此，在一個示例實施例中，CW緩沖器可緩沖重新加密的CW。在上述示例實施例中，ECM可經由被廣播的電視信號(例如經由衛(wèi)星信號)傳遞。但是，在其它實施例中，ECM可經由與所傳遞內容無關的路由傳遞(例如，ECM可經由因特網傳遞或者提前存儲在STB中)。在一個實施例中，信道信息(包含ECM)和視頻或電視內容經由因特網傳遞。如上所述，本文所述的實施例不限于智能卡，并且涉及任何安全裝置，例如不可拆卸電路、授權或鑒權服務器等。
在圖7所示的實施例中，選擇規(guī)則710和控制管理器708作為實例表示為STB的組成部分。但是，在一個實施例中，選擇規(guī)則和控制管理器包含在條件訪問卡712中，如模塊718所示。同樣，輸入選擇規(guī)則614可集成在條件訪問卡(例如智能卡)中。圖9說明一個示例條件訪問卡900，其中，控制字管理器908和選擇規(guī)則914集成在卡900中。此外，ECM和控制字可在條件訪問卡與STB之間串行或并行傳遞。
因此，在如上所述的一個實施例中，控制字在用戶決定變換到新信道的時候需要它們時未被解密，但是盡可能快地被解密，使得控制字到變換信道需要時已經被解密。在許多當前部署中，用于給定信道的控制字通常每5秒左右改變，并且可提前5秒發(fā)送。此外，智能卡可能需要不到0.5秒對控制字解密。因此，根據本發(fā)明的一個示例實施例的智能卡可同時處理多達10個信道的控制字，只要對控制字進行解密的請求可依次被處理。因此，STB(或者任何數字接收器)可在任何時間收集多個信道的加密控制字。接收器可向條件訪問卡依次發(fā)送對控制字進行解密的請求，或者條件訪問卡可在內部讓請求排隊。
在某些實施例中，不同的信道可處于不同的頻率，在這種情況中，可提供多個調諧器來獲取不同信道的加密控制字(參見圖5)。圖8說明根據一個示例實施例、緩沖控制字以減小電視環(huán)境中選擇信道與顯示所選信道之間的延遲的設備800。設備800包括連接到多個解調器803.1-803.m的多個調諧器801.1-801.l。ECM過濾器818.1-801.r從已接收信號中提取ECM，并將其傳遞給控制字管理器808。如上所述，控制字管理器808可根據選擇規(guī)則模塊810所提供的選擇規(guī)則來識別或選擇當前未觀看的一個或多個信道的一個或多個ECM。已識別ECM則被傳遞(參見箭頭820)給訪問控制卡812，它們在其中被解密，以及相應的控制字被發(fā)送給凈荷解擾模塊816.1-816.q(參見箭頭822)。大家會理解，各解調器818.1-818.r可對單個頻率上攜帶的多個信道進行解調。
在具有多個調諧器、并且STB或接收器具有充分存儲空間可用的一個實施例中，整個流可在STB中高速緩存，以便進一步加速信道變換。例如，如果I幀每2秒間隔開，則設備可能高速緩存當前未觀看的另一個信道的2秒的MPEG節(jié)目流。不同的標準可適用于如上所述判定要高速緩存哪些信道。因此，對于具有充分存儲空間(即使具有一個調諧器)的接收器，可高速緩存特定頻率上傳送的多個或者所有信道。判定要高速緩存哪一個(哪些)信道的一個示例策略可能是-如果僅可高速緩存一個信道，則根據是否最后按下向上/向下按鈕來高速緩存向上/向下的下一個信道，其中的下一個信道從所有信道或者信道的喜愛列表中提取，取決于用戶設置了哪一種模式；
-如果可高速緩存兩個信道，則高速緩存調諧列表中的下一個連續(xù)信道(上向和/或向下)；-如果可高速緩存n個信道，則根據最后按下向上還是向下按鈕來高速緩存下一組連續(xù)信道(向上和向下)以及向上或向下的n-2個信道，其中的下一個信道從所有信道或者信道的喜愛列表中提取，取決于用戶設置了哪一種模式；以及-如果n很大，則例如根據最頻繁觀看的信道和/或相同頻率中的信道開始按機會高速緩存信道。
應當注意，可能性的以上列舉不是詳盡的，并且各種規(guī)則可用來最好地利用STB的高速緩存能力。
圖10說明根據一個示例實施例、在電視環(huán)境中變換信道時減小延遲的方法1000。如框1002所示，多個電視信道例如可經由衛(wèi)星分發(fā)網絡、電纜分發(fā)網絡等從遠程內容提供者接收。各信道可包括顯示該信道所需的信道信息。在STB部署中，已接收信道中的一個或多個可被標識(參見框1004)為緩沖信道，以及緩沖信道的信道信息被存儲在存儲裝置或存儲器(例如環(huán)形緩沖器)中，如框1006所示。在一個示例實施例中，與當前觀看的不同的信道的用戶選擇被監(jiān)測(參見框1008)，以及如果所選新信道是緩沖信道之一，則在選擇至少一個緩沖信道時訪問用于顯示的存儲信道信息(參見框1010)。在一個示例實施例中，信道信息包括MPEG視頻I幀和訪問控制字中的至少一個。因此，在變換信道時，可能不需要等待下一個I幀和ECM顯示新選擇的信道。
存儲裝置可經過更新，以便保存緩沖信道的最近接收的I幀、ECM和后續(xù)MPEG信號。大家會理解，緩沖信道可能是通過分開的頻率廣播的第二信道信號，以及緩沖信道的I幀可放置在存儲裝置的開始處。
如以上參照圖5和圖6所述，存儲信道信號可在選擇用于顯示的存儲信道之前進行解調以及優(yōu)選地進行解碼。與當前觀看信道不同的多個信道的控制可被存儲或緩沖。在一個實施例中，可通過使所顯示圖像滯后于實際廣播，或者加速存儲信道的重放以便使重放與現場廣播同步，來減小顯示延遲。多個信道中的至少一個信道可標識為緩沖信道，以及該標識可基于信道輸入選擇規(guī)則。例如，選擇規(guī)則可包括選擇相鄰信道、喜愛信道和經常觀看信道其中至少一個。因此，STB可監(jiān)測使用行為，以及響應所監(jiān)測行為而緩沖用戶更可能觀看的信道。
作為實例在電視環(huán)境中描述了本發(fā)明。但是，本發(fā)明還可通過包括服務器和客戶機裝置的分布式計算機系統(tǒng)來體現?？蛻魴C裝置可能是手持計算機、蜂窩電話、個人數字助理或者能夠接收和/或傳送電子信號的任何裝置。在另一個實施例中，本發(fā)明作為包括ROM、RAM、CD ROM、閃存或者現在已知或未知的其它任何計算機可讀媒體在內的計算機可讀媒體上的指令集來實現，所述指令集在運行時使計算機實現本發(fā)明的方法。
在一個實施例中，解碼器107執(zhí)行訪問控制功能性，因而對入局電視信號進行解擾。如本領域的技術人員已知的那樣，廣播電視信號經過加擾以便限制對于信號攜帶的電視信道的訪問。在例如頭端的加擾器模塊可包括控制字(CW)生成器。STB需要控制字用于對電視信號解密?？刂谱稚善骺僧a生隨機數，以便對所傳送電視信號進行加擾。權利控制消息(ECM)生成器可對用于作為ECM進行廣播的控制字(及其它相關數據)進行加密。ECM是包含條件訪問卡(例如STB中的智能卡)需要用來確定對于它所接收的視頻內容進行解密的控制字的信息的訪問包。為了增強安全性，控制字可按照規(guī)則間隔改變，以及包含控制字的新ECM則被傳送或廣播。在STB接收到廣播信號時，解擾過程由STB的解碼器執(zhí)行，以及為了實現這個操作，需要控制字。大家會理解，從ECM中提取控制字在變換信道時也可能產生延遲，因為STB需要由用戶選擇觀看的信道的新CW。ECM消息可被插入廣播流，并且由收聽廣播流的所有STB接收。只有具有必要權利的那些STB才能夠對ECM解密，并檢索解擾所需的CW。如上所述，大家要理解，ECM可與音頻/視頻分開接收。
在某些實施例中，描述了緩沖ECM和CW的方法、設備及裝置。雖然這種機制可用來加速信道變換，但是，它也可用于其中多個信道需要同時被處理的其它情況。一個實例的情況是，個人錄像機(PVR)需要在用戶觀看另一個(其它)信道時記錄一個信道。PVR可在可選地采用另一種方法(例如，三元組DES或AES)對信道重新加密之前對其進行解擾。情況也可能是，用戶同時觀看兩個信道(畫中畫)。情況還可能是，接收器同時處理多個信道，以便在第一TV上顯示一個信道而在另一TV上顯示另一個信道。通過緩沖ECM/CW以及相關信道，可由智能卡(或者任何條件訪問裝置)處理的信道的數量可增加，因為ECM不需要經過實時處理。以后可被同時解擾或解碼或者顯示的信道的數量則成為用于解擾、解碼或顯示的接收器的能力的函數。
另一個實例的情況是，接收器需要顯示用戶定義嵌合體(例如可按照縮略圖大小出現在屏幕上的基于用戶偏好或網絡歸類的多個信道)。各信道可按照全屏幕傳送，在這種情況中，接收器需要對信道進行解碼和調整大小，或者除了全屏幕形式之外，網絡運營者可決定傳送各信道的縮略圖大小形式。在任一種情況中，接收器可能不得不顯示分開傳送的信道的組合，以及可能的是，各信道單獨被加擾(由于不同的權利可能與不同信道關聯)。通過緩沖ECM/CW以及音頻/視頻，智能卡可處理的信道的數量可增加，以便增加可在嵌合體中呈現的信道的數量。以后可被同時解擾或解碼或者顯示的信道的數量則成為用于解擾、解碼或顯示的接收器的能力的函數。
先有技術的條件訪問卡的處理限制可能在獲取控制字時產生延遲，因而例如阻止在各縮略圖需要解碼的情況下顯示多個縮略圖。此外，先有技術的條件訪問卡實時處理ECM以便提取控制字，以及大家會理解，與通過STB或接收器解碼和顯示相比，這可能嚴重限制信道或縮略圖的數量。為了增加可被解碼的信道的數量，在一個示例實施例中，控制字依次被解密(從ECM中提取)，并且在STB或接收器(或者條件訪問卡)中緩沖以便進行順序處理。因此，控制字的解密可能經過時間移位，以便增強到解碼器的控制字的吞吐量，只要音頻和視頻被緩沖，以及音頻和視頻的時間移位對應于控制字的時間移位。在這個示例實施例中，所有控制字不是實時提供的。
在一個實施例中，視頻流或電視信道還經過緩沖(例如緩沖5秒)，以及ECM被傳遞給條件訪問裝置，條件訪問裝置則以時間移位方式對它們進行解密。然后，已解密控制字被傳遞給解碼器，以便對已緩沖視頻流或電視信道進行解碼。例如，在某些廣播網絡中，給定信道的控制字通常每5秒改變，并且提前5秒發(fā)送。在需要不到0.5秒對控制字進行解密的一個示例智能卡中，在以時間移位序列處理對控制字進行解密的請求時，可同時處理多達10個信道。
因此，在一個示例實施例中，本文所述的方法擴展到對多個入局電視信道或視頻流進行解密。例如，該方法可在接收器上包括接收多個電視信道以及多個加密密鑰。此后，不止一個電視信道的加密密鑰被緩沖。關聯電視信道或視頻流的解密可能需要各加密密鑰。已緩沖加密密鑰可從多個已緩沖加密密鑰中選取，然后可對于與已緩沖加密密鑰關聯的入局電視信道進行解密。在一個示例實施例中，加密密鑰包含在電視或視頻信號中。因此，該方法可包括從各電視信道中提取加密密鑰。在一個不同的實施例中，與電視信道無關地接收加密密鑰。加密密鑰可能是控制字，因而該方法可包括緩沖權利控制消息，以及隨后提取控制字，或者從權利控制消息中提取控制字，然后再緩沖控制字。
在一個實施例中，加密密鑰(例如權利控制消息或控制字)被緩沖在條件訪問裝置(例如智能卡、嵌入接收器的不可拆卸安全裝置或者鑒權服務器)中。
圖11說明采取計算機系統(tǒng)1100的示例形式的機器的圖解表示，在其中可運行使機器執(zhí)行本文所述的方法的任何一個或多個的一組指令。在備選實施例中，機器作為獨立裝置工作，或者可連接(例如組網)到其它機器。在組網部署中，機器可在服務器-客戶機網絡環(huán)境中以服務器或客戶機的能力進行工作，或者在對等(或分布式)網絡環(huán)境中作為對等機器工作。機器可能是個人計算機(PC)、平板PC、機頂盒(STB)、個人數字助理(PDA)、蜂窩電話、萬維網設備、網絡路由器、交換機或橋接器或者能夠運行指定由那個機器采取的動作的指令集(順序或其它方式)的任何機器。此外，雖然僅說明單個機器，但是，術語“機器”還將理解為包括分別或共同運行一組(或多組)指令以便執(zhí)行本文所述方法的任何一個或多個的機器的任何集合。
示例計算機系統(tǒng)1100包括處理器1102(例如中央處理器(CPU)、圖形處理單元(GPU)和/或數字信號處理器(DSP))、主存儲器1104以及靜態(tài)存儲器1106，它們經由總線1108互相通信。計算機系統(tǒng)1100還可包括視頻顯示單元1110(例如液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT))。計算機系統(tǒng)1100還包括字母數字輸入裝置1112(例如鍵盤)、用戶界面(UI)導航裝置1114(例如鼠標)、盤驅動單元1116、信號生成裝置1118(例如喇叭)以及網絡接口裝置1120。
盤驅動單元1116包括機器可讀媒體1122，在其中存儲體現本文所述方法或功能的任何一個或多個或者由其使用的一組或多組指令和數據結構(例如軟件1124)。軟件1124也可在由計算機系統(tǒng)1100運行期間完全或者至少部分駐留在主存儲器1104中和/或處理器1102中，主存儲器1104和處理器1102還構成機器可讀媒體。
軟件1124還可利用多個眾所周知的傳輸協議的任一個(例如HTTP)經由網絡接口裝置1120通過網絡1126進行傳送或接收。
雖然機器可讀媒體1122在一個示范實施例中表示為單個媒體，但是術語“機器可讀媒體”應當被理解為包括存儲一組或多組指令的單個媒體或者多個媒體(例如集中式或分布式數據庫和/或關聯高速緩存及服務器)。術語“機器可讀媒體”也將被理解為包括能夠對于由機器運行的一組指令進行存儲、編碼或攜帶并使機器執(zhí)行本發(fā)明的方法的任何一個或多個、或者能夠對于由這樣一組指令使用或與其關聯的數據結構進行存儲、編碼或攜帶的任何媒體。因此，術語“機器可讀媒體”將被理解為包括但不限于固態(tài)存儲器、光和磁媒體以及載波信號。
本文所述的實施例僅為了舉例而說明，而不是意在限制以下權利要求定義的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種用于減小電視環(huán)境中變換信道時的延遲的方法，所述方法包括從遠程內容提供者接收多個電視信道，各信道包括顯示所述信道所需的信道信息；把所述多個信道中的至少一個信道標識為存儲信道；把所述至少一個存儲信道的信道信息存儲在存儲裝置中；以及在選擇所述至少一個存儲信道時訪問所述存儲信道信息以用于顯示。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道信息標識處理用于向觀眾顯示的電視信號所需的入口點。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，包括更新所述存儲裝置以保存所述存儲信道的最近接收的入口點。
4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述信道信息包括MPEG視頻I幀、權利控制消息和訪問控制字中的至少一個。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括存儲與當前觀看的信道不同的至少一個信道的入口點。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述入口點是I幀。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，包括更新所述存儲裝置以保存所述存儲信道的最近接收的入口點和后續(xù)信號。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括把用于所述存儲信道的入口點放置在所述存儲裝置中的預定義點。
9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括存儲與當前觀看的信道不同的至少一個信道的加密密鑰。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，權利控制消息和控制字其中之一被存儲。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述存儲信道是通過分開的頻率廣播的第二信道信號，所述方法包括在選擇所述第二信道時把所述已存儲第二信道信號提供給解調器。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括對第一信道信號進行解碼以用于顯示；對已存儲第二信道信號進行解碼，所述已存儲第二信道信號通過與所述第一信道信號分開的頻率廣播；以及在選擇所述第二信道時把所述解碼的已存儲第二信道信號提供給顯示緩沖器以用于顯示。
13.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括對第一信道信號進行解碼以用于顯示；對已存儲第二信道信號進行解碼，所述已存儲第二信道信號通過與所述第一信道信號相同的頻率廣播；以及在選擇所述第二信道時把所述解碼的已存儲第二信道信號提供給顯示緩沖器以用于顯示。
14.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括在選擇所述已存儲信道以用于顯示之前對所述已存儲信道信號進行解密。
15.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括在選擇所述已存儲信道以用于顯示之前對所述已存儲信道信號進行解碼。
16.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括下列步驟之一通過使所顯示圖像滯后于實際廣播來減小顯示延遲；以及加速所述已存儲信道的重放以使重放與現場廣播同步。
17.如權利要求1所述的方法，其特征在于，包括根據信道輸入選擇規(guī)則把所述多個信道中的至少一個信道標識為存儲信道。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于，所述選擇規(guī)則包括選擇與當前觀看的信道相鄰的信道、與用戶關聯的喜愛信道、經常觀看的信道以及運營者指定的信道列表其中的至少一個。
19.一種計算機可讀媒體，包含在由計算機運行時使所述計算機執(zhí)行權利要求1的方法的指令。
20.一種用于減小電視環(huán)境中變換信道時的延遲的設備，所述設備包括接收器，從遠程內容提供者接收多個電視信道，各信道包括顯示所述信道所需的信道信息；處理器，把所述多個信道中的至少一個信道標識為存儲信道，所述至少一個存儲信道的信道信息存儲在存儲裝置中；以及選擇器，在選擇所述至少一個存儲信道時訪問所述存儲信道信息以用于顯示。
21.如權利要求20所述的設備，其特征在于，所述信道信息標識處理用于向觀眾顯示的電視信號所需的入口點。
22.如權利要求21所述的設備，其特征在于，包括更新所述存儲裝置以保存所述存儲信道的最近接收的入口點。
23.如權利要求20所述的設備，其特征在于，所述信道信息包括MPEG視頻幀、權利控制消息和訪問控制字其中的至少一個。
24.如權利要求21所述的設備，其特征在于，存儲與當前觀看的信道不同的至少一個信道的入口點。
25.如權利要求24所述的設備，其特征在于，權利控制消息和控制字其中之一被存儲。
26.如權利要求20所述的設備，其特征在于，檢測用于所述存儲信道的入口點以便放置在所述存儲裝置中的預定義點。
27.如權利要求20所述的設備，其特征在于，存儲與當前觀看的信道不同的至少一個信道的加密密鑰。
28.如權利要求27所述的設備，其特征在于，權利控制消息和控制字其中之一被存儲。
29.如權利要求20所述的設備，其特征在于，所述存儲信道是通過分開的頻率廣播的第二信道信號，所述設備包括解調器，以及所述已存儲的第二信道信號在選擇所述第二信道時被提供給所述解調器。
30.如權利要求20所述的設備，其特征在于，包括對于通過分開的頻率廣播的第二信道信號進行解碼的解碼器，所述選擇器在選擇所述第二信道時把所述已解碼第二信道信號提供給顯示緩沖器以用于顯示。
31.如權利要求20所述的設備，其特征在于，包括對于通過相同頻率廣播的第二信道信號進行解碼的解碼器，所述選擇器在選擇所述第二信道時把所述已解碼第二信道信號提供給顯示緩沖器以用于顯示。
32.如權利要求20所述的設備，其特征在于，所述存儲信道信號在選擇所述存儲信道以用于顯示之前被解密。
33.如權利要求20所述的設備，其特征在于，還包括在選擇所述存儲信道以用于顯示之前對所述存儲信道信號進行解碼的解碼器。
34.如權利要求20所述的設備，其特征在于，顯示延遲通過下列步驟之一來減小使所顯示圖像滯后于實際廣播，以及加速所述存儲信道信號的重放以使重放與現場廣播同步。
35.如權利要求20所述的設備，其特征在于，根據信道輸入選擇規(guī)則把所述多個信道中的至少一個信道標識為存儲信道。
36.如權利要求35所述的設備，其特征在于，所述選擇規(guī)則包括選擇與當前觀看的信道相鄰的信道、與用戶關聯的喜愛信道、經常觀看的信道以及運營者指定的信道列表其中的至少一個。
37.一種控制對多個電視信道的訪問的條件訪問裝置，所述裝置包括處理器，處理顯示從內容分發(fā)者接收的多個信道中的一個信道所需的信道信息；以及控制字管理器，讓權利控制消息排隊，并且提供從所述權利控制消息中得出的控制字以便對視頻流進行解擾。
38.如權利要求33所述的條件訪問裝置，其特征在于，包括其中包含多個規(guī)則的規(guī)則模塊，其中，所述多個信道中的至少一個信道根據所述規(guī)則被標識為存儲信道，以便在用戶選擇所述至少一個存儲信道之前允許訪問所述存儲信道信息以用于顯示。
39.如權利要求37所述的裝置，其特征在于，所述信道信息包括與當前觀看的信道不同的至少一個信道的權利控制消息和控制字其中的至少一個。
40.如權利要求37所述的裝置，其特征在于，所述規(guī)則包括選擇與當前觀看的信道相鄰的信道、與用戶關聯的喜愛信道、經常觀看的信道以及運營者指定的信道列表其中的至少一個。
41.如權利要求37所述的裝置，其特征在于，所述裝置從包括智能卡、嵌入接收器的不可拆卸安全裝置和鑒權服務器的組中選取。
42.用于減小電視環(huán)境中變換信道時的延遲的設備，所述設備包括用于從遠程內容提供者接收多個電視信道的部件，各信道包括顯示所述信道所需的信道信息；用于把所述多個信道中的至少一個信道標識為存儲信道的部件；用于把所述至少一個存儲信道的信道信息存儲在存儲裝置中的部件；以及用于在選擇所述至少一個存儲信道時訪問所述存儲信道信息以用于顯示的部件。
43.一種對多個入局電視信道進行解密的方法，所述方法包括在接收器上接收所述多個電視信道；在所述接收器上接收多個加密密鑰，關聯電視信道的解密需要各加密密鑰；把所述加密密鑰傳遞給條件訪問裝置；對所述條件訪問裝置中的所述加密密鑰的解密進行時間移位；以及把所述已解密的加密密鑰傳遞給所述接收器。
44.如權利要求43所述的方法，其特征在于，包括緩沖不止一個電視信道的視頻；以及在所述條件訪問裝置中緩沖與所述不止一個電視信道關聯的加密密鑰。
45.如權利要求43所述的方法，其特征在于，包括緩沖不止一個電視信道的視頻；以及在所述條件訪問裝置中緩沖與所述不止一個電視信道關聯的加密密鑰。
46.如權利要求43所述的方法，其特征在于，包括在所述條件訪問裝置中緩沖權利控制消息和控制字其中之一。
47.如權利要求43所述的方法，其特征在于，包括接收所述加密密鑰以便獨立于所述電視信道進行解密。
48.如權利要求43所述的方法，其特征在于，所述條件訪問裝置從包括智能卡、嵌入接收器的不可拆卸安全裝置和鑒權服務器的組中選取。
全文摘要
描述了減小電視環(huán)境中變換信道時的延遲的方法及設備。該方法可包括從遠程內容提供者接收多個電視信道，其中各信道包括顯示信道所需的信道信息。多個信道中的至少一個信道可被標識為存儲信道，以及至少一個存儲信道的信道信息可存儲在存儲裝置(例如環(huán)形緩沖器)中。此后，在選擇存儲信道時，訪問存儲信道信息以用于顯示。在一個示例實施例中，存儲裝置可經過更新，以便保存存儲信道的最近接收的I幀和后續(xù)MPEG信號。因此，在變換信道時，可能不需要等待下一個I幀以顯示新選擇的信道。
文檔編號H04N7/167GK101077003SQ200580042391
公開日2007年11月21日 申請日期2005年10月14日 優(yōu)先權日2004年10月15日
發(fā)明者V·迪洛, J·奇德普斯基, P·金 申請人:開放電視公司