专利名称：使音频/视频信号与数据之间的视频索引同步的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及广播节目，并且特别是涉及在广播节目的记录和重放过程中，使音频/视频信号与数据之间的视频索引同步的方法和系统。
最近，如硬盘这样的高速存储设备，已经应用于数字电视(DTV)接收机中，来记录和重放广播节目，由此，发展了数字视频记录/播放机。这样的记录/播放机可以认为是个人TV接收机。
标题为“同步写入和重放装置”的美国专利US 5,930,444公开了一种方法，用于简单地写入/重放广播节目，但不能被认为是个人TV。同样，个人录像机(PVR)近来已经由Tivo和ReplayTV建议了。一般地，通过在TV或STB中采用硬盘，设计PVR来将不同广播台的广播节目同步写入，最长时间达到30小时。这样，PVR允许用户从不同的节目中选择并观看节目。
然而，如上所述，PVR被更多地用于模拟广播，并且只考虑广播节目的写入/重放。个人TV的实际功能是，例如使用指引信息如节目和系统信息协议(program and system information protocol,PSIP)，将电子节目指引(electronic program guide,EPG)上的节目定时记录，并且TV功能的应用方法涉及与标准相关的广播节目，这样的个人TV的实际功能与TV功能应用方法还没有设计出来。同样，在现有技术中，将PVR与同步写入/重放功能分离，是不合逻辑的，使数字广播的应用变得困难。
图1是现有技术中数字广播接收机的同步记录/重放设备，用于高清晰度电视(HDTV)或标准清晰度电视(SDTV)的多频道节目。
参考图1，传统接收机包括调谐器1，用于将通过广播网络接收的广播信号调谐；解调器2，用于将从调谐器1输出的数字广播信号解调，并输出实况流；编码器10，用于将从调谐器1输出的模拟广播信号编码，并输出传输流(TS)信号；数据PID滤波单元3，通过过滤解调器2输出的实况流，来检测将要存储的TS信号；时间标记头部单元4，通过估计TS信号，而不是数据PID滤波单元3检测的TS信号，并且计算NULL包的数目而构成头部，并将头部插入部分TS信号中；存储单元7，用于存储时间标记头部单元4产生的TS信号，和编码器10产生的TS信号；标记控制单元5，用于控制TS信号的编辑和读取，其中TS信号存储在存储单元7中；存储控制单元6，用于管理存储单元7中存储的信息；多路选择器(MUX)8，用于从标记控制单元5和解调器2输出的TS信号中，选择并输出一个；和解码单元9，用于将MUX8选择的信号解码。
图1所示的传统接收机也可以存储普通信号，如文本或多功能Internet邮件扩展(Multipurpose Internet Mail Extension,MIME)数据、图画/图像数据、超文本标记语言/扩展标记语言(Hypertext/Extension Markup Language,HTML/XML)数据和JAVA applet(JAVA小程序)数据。然而，当使用如上所述的传统广播节目接收/重放装置，来存储广播节目时，不能随机地访问视频中的特定点。这样，根据内容的视频索引不能提供给用户。
由此，本发明的目的是至少解决现有技术中的问题和缺点。
特别地，本发明的一个目的是提供更有效的系统和方法，在广播节目的记录/重放过程中，使音频/视频信号与数据之间的视频索引同步。
本发明的另一个目的是提供广播节目记录/重放装置和方法，来允许用户轻易地搜索广播节目的特定位置。
本发明进一步的目的是提供一种装置和方法，通过将同步信息，插入内容产生时刻的内容的特定位置，来改进个人TV的功能，由此允许用户通过使用同步信息的注释，轻易地搜索广播节目的特定位置。
本发明的其它优点、目的和特点，将部分地在后面的描述中被陈述，而未陈述的部分对那些在本领域具有基本技术的人士通过后面的教导而变得明显，或者可以从本发明的实践中了解到。正如在权利要求书中特别指出的，本发明的目的和优点可以被实现并获得。
为了实现本发明的目的，并根据本发明的目的，如在此概要并概括描述的，在广播节目的记录/重放过程中，使A/V信号与数据之间的视频索引同步的装置包括内容产生与同步单元，用于产生与广播节目同步的实时数据，或者产生将要广播的实况直播节目；和数据传输单元，用于将XMLTAG信息与广播节目连接，其中，XML TAG信息从内容产生与同步单元输出，并且将连接的数据以MPEG传输流的形式传输给广播网络。
在本发明的另一个实施例中，在广播节目的记录/重放过程中，使A/V信号与数据之间的视频索引同步的系统，包括接收系统，用于接收从广播网络传输的广播节目；同步执行广播信号的存储和重放；并通过分析XMLTAG，读取视频索引所需的信息，其中XML TAG与通过数据广播路径的特定部分同步接收。
在本发明的又一个实施例中，在广播节目的记录/重放过程中，使A/V信号与数据之间的视频索引同步的方法包括通过分析广播信息中的XML文件，检测XML TAG，其中广播信息存储在存储单元中；从检测的XML TAG中检测时间偏移量；将检测的时间偏移量转换成文件偏移量；从MPEG传输流中产生GOP索引文件；读取GOP索引文件，并将GOP索引文件与文件偏移量比较；如果文件偏移量等于GOP索引文件，则存储GOP索引文件和XML TAG，否则，读取下一个GOP索引文件，并与文件偏移量比较，直到找到与文件偏移量匹配的GOP索引文件，来与XML TAG一起存储。
本发明具有一个注释功能，通过将XML TAG与MPEG广播流的特定镜头/画面连接而同步。同样，本发明具有视频索引功能，用于在存储的流的重放过程中，从注释中选择地观赏特定的部分。
本发明将参考后面的图示具体描述，各附图中相似的标号指示相似的元件，其中图1是HDTV或SDTV类多频道节目的现有技术中，同步记录/重放设备的方框图；图2是根据本发明，在广播节目的记录/重放过程中，使A/V信号与数据之间的视频索引同步的系统的方块图；图3显示了根据本发明与XML TAG同步的MPEG-2流；图4A和4B显示了根据本发明的逻辑连接表；图5显示了根据本发明的逻辑存储单元与文件系统之间的关系；图6显示了根据本发明，通过各自XML TAG中定义的位置信息，检测MPEG流的位置；并且图7是方法流程图，用于通过使用图6的位置信息，检测MPEG流的特定位置。
现在具体参考
本发明的实施例。特别地，图2显示了根据本发明，在广播节目的记录/重放过程中，使A/V信号与数据之间的视频索引同步的系统的方块图，系统包括广播数据同步与传输系统和接收系统300。这里，广播数据同步与传输系统可以分成内容产生与同步(P/S)单元100和数据传输单元200。
参考图2，内容(P/S)单元100通常实时产生数据，这样的数据与广播节目同步，并且内容(P/S)单元100产生将要广播的实况直播节目。也就是，与广播节目同步的数据是XML TAG信息。数据传输单元200将内容P/S单元100的XML TAG信息，与产生的广播节目连接，并且将连接的数据以MPEG传输流，例如MPEG-2传输流的形式传输给广播网络。接收系统300接收从广播数据同步与传输系统的数据传输单元200传输的广播节目，接收系统300可以同步记录并重放广播信号，并通过分析XML TAG，读取用户视频索引所需的信息，其中XML TAG与通过数据广播路径的特定部分同步接收。
更特别地，内容(P/S)单元100包括流单元140，它检测GOP位置，用于与TV上广播的MPEG流同步；镜头/画面单元130，它根据流单元140检测的GOP位置，设置并标记XML TAG；XML单元120，它使标记的XMLTAG与将要广播的MPEG流同步；和产生单元110，它包括XML TAG发生器112，并且可以包括PSIP发生器111。
数据传输单元200包括数据编码器210，它将XML TAG信息与将要传输的广播节目连接；和MPEG-2流传输器220，它将传输流传输到广播网络，其中传输流被数据编码器210连接。
接收系统300包括同步接收/重放(R/P)单元360，它同步记录并播放数据传输单元200传输的广播信息；存储单元350，它存储的广播信息将要记录在同步R/F单元360中；XML分析程序单元333，它分析广播信息中的XML文件，其中广播信息存储在存储单元350中；媒介控制单元332，它使存储在存储单元350中的广播信息中的目标文件同步，并控制磁带录像机(VCR)的操作，在磁带录像机中，目标文件是MPEG文件和XML文件的连接；PSIP解码器331，它将存储在存储单元350中的广播信息解码；同步(sync)还原单元330，它根据XML分析程序单元333、媒介控制单元332和PSIP单元331的输出，搜索MPEG流特定部分的同步位置；和元数据索引单元340，它系统地存储同步还原单元330输出的信息。
在上面的系统中，参考图1所描述的传统同步记录/重放设备，可以用作同步记录/重放单元360。同样，接收系统300可以进一步包括EPG单元320，它控制元数据索引单元340，使用户可以搜索存储在元数据索引单元340中的信息；TV显示单元310，它显示存储在元数据索引单元340中的信息，和由同步R/P单元360读取的广播信息。
下面将更具体地解释内容R/P单元100的操作。
流单元140搜索的位置与数字TV上广播的MPEG流同步。也就是如图3所示，流单元140根据特定的镜头/画面，使用典型的MPEG解码器逻辑，搜索并定位GOP。然后镜头/画面单元130在流单元140定位的位置，设置并标记相应的XML TAG。然后，产生单元110计算GOP偏移量的位置信息，其中GOP偏移量与相应的MPEG流相关，并产生参考值，用于对MPEG流编制索引，来允许检测镜头/画面单元130标记的位置。这样，产生如图4A所示的逻辑连接表。
如图4A的逻辑连接表所示，每个TAG名与相应MPEG流同步，这样的TAG名被表示为XML标记，并且在时间顺序序列中，这样的TAG名作为运行时间，其中时间顺序相应于或者帧、或者GOP的单元。这里，如图4B所示，产生的连接表最好包括tag(标记)名和相应的时间信息。同样，可以很好地描述特定镜头/画面信息的文本信息，在XML中表示，并且在本发明中作为注释。此时，文本信息对元数据给出代表性的关键字。而且，XMLTAG根据节目的类型，包括图4B所示连接表的同步信息，及其它附加信息，用于进行有效的视频检索，其中连接表由XML单元120产生。
下面的表1代表包括上述信息的XML TAG，并且可以根据XML文件类型定义(document type definition,DTD)的内容规则，由普通用户确定。由此，可以得到注释，其中对存储的MPEG流的特定部分，使用XML TAG对这样的注释进行视频检索。<目的类型新闻，电影，记录片，演出，体育，……>
<开始时间00:00:00>
<传输位速MPPS>
<时间偏移量(即持续时间)00:00:00 >
<完成时间00:00:00>
<GOP偏移量 >
<关键字 >
下面将解释数据传输单元200的操作。
因为内容P/S单元100产生的XML TAG信息，当传输时具有时间信息，信息以MPEG传输流的形式，与广播节目一起传输。由此，当流单元140以188字节包的形式传输MPEG-2 TS时，数据编码器210搜索适当的空包，并将相应的XML TAG信息与MPEG-2流连接。然后，数据编码器210通过MPEG-2流传输器220，将XML TAG信息传输给广播网络。这里将不具体解释搜索空包，并将XML TAG插入传输的位流的操作。
现在将解释接收系统300与存储单元350的操作。
首先，如图2所示，同步R/P单元360接收的广播节目，以MPEG-2 TS的形式从数据传输单元200传输。接收系统300不仅执行同步记录/重放，而且再现一种信息，用户通过分析与特定部分同步的XML TAG，需要这种信息来进行视频索引。
图5显示了存储单元350，它包括的文件系统在本地存储单元600中存储XML数据，其中XML数据从MPEG-2 TP多路选择器700中接收，在MPEG-2 TP多路选择器700中，XML数据携带MPEG流和同步信息。此时，在数字TV中，文件系统包括的机制执行HD节目的同步记录/重放。特别地，XML分析程序单元333从本地存储单元600中读取并分析XML文件620。这里，XML分析程序单元333分析上表1所示的信息，并且分析的XML文件是用于视频检索的注释信息。
分析结果存储在单一目标文件500中。然后媒介控制单元332使MPEG流与单一目标文件中的数据同步，其中单一目标文件连接MPEG文件610和XML文件620，并且媒介控制单元332驱动VCR。同步还原单元330通过使用XML分析程序单元333的分析结果，搜索与MPEG流的特定部分同步的位置，将时间信息转换为位置信息。如图6A所示，MPEG流的位置可以使用相应XML TAG中的时间信息表示。
在图7中说明将时间信息转换为位置信息的过程。
参考图7，首先在输入流中读取XML TAG(S10)，并且从XML TAG中检测时间偏移量，即时间信息(S20)。然后，通过将时间偏移量与MPEG流的相应长度相乘，将检测的时间偏移量转换为位长度(S30)，并且得到的位长度转换为文件偏移量(S40)。同样，当流存储在存储单元350中时，从输入流中产生GOP索引文件(S50)。此后，读取GOP索引文件(S60)，并与文件偏移量比较(S70)。
如果文件偏移量等于GOP索引文件，存储GOP索引文件和在步骤(S10)中读取的XML TAG，并且读取下一个XML TAG。否则，读取下一个GOP文件，并且与文件偏移量比较(S80)。重复这个过程，直到找到与文件偏移量匹配的GOP索引文件，来与XML TAG一起存储。在读取最后一个XMLTAG，并且与相应的GOP索引文件一起存储后，过程结束。
在可选实施例中，也可以传输位置信息，即GOP偏移量。在这样的情况下，将检测时间偏移量的时间信息，和GOP偏移量的位置信息。此后，时间偏移量可以被转换为文件偏移量，并且与检测的GOP偏移量比较，并存储XML TAG与相应的GOP偏移量。
由此，用户可以检测位置信息，并在任何给定的时间点上使用相应位置的关键字，产生视频索引。这项功能使观众在任何适当的时间，使用TV的遥控器选择观看特定的部分，这是个人TV的一项重要功能。
而且，元数据索引单元340是一个数据库，这个数据库系统地存储同步还原单元330的结果，并且用户可以通过搜索单一的目标文件，轻易地访问交互信息。特别地，元数据索引单元340存储元数据，其中元数据是节目的属性，来允许用户搜索存储的节目的列表，或允许用户理解节目的属性。这样，用户可以在任何时间使用信息来搜索单一目标文件，并通过TV显示单元330观看搜索的信息，使用户访问交互信息不仅可能，而且容易，其中上述信息通过EPG单元320存储在元数据索引单元340中。
如上所述，根据本发明，在广播节目的记录和重放过程中，使A/V信号与数据之间的视频索引同步，用于简化对XML TAG进行视频检索的注释的使用，这样用户可以通过存储的MPEG流的注释，选择地控制VCR的操作。
前述实施例只是作为举例说明，并且不是为了限制本发明而构成的。上面讲授的技术可以容易地应用于其它类型的装置上。本发明的描述是为了说明的目的，并且不限制权利要求书的保护范围。对于本领域的专业人士来讲，明显可以基于对本发明的理解进行很多替换、修改和变化。
权利要求
1．一种用于将广播节目的A/V信号与数据之间的视频索引同步的系统，所述系统包括广播数据同步与传输系统，它产生将要广播的实况直播节目，和用于实况直播节目的XML信息，将所述XML TAG信息与所述产生的广播节目连接，并将MPEG传输流的所述连接数据传输给广播网络；和接收系统，它从所述广播网络接收所述MPEG传输流，同步记录并重放所述MPEG传输流，并通过分析所述XML TAG，读取用户视频索引所需的信息，其中所述XML TAG与所述MPEG传输流的特定部分同步接收。
2．根据权利要求1的系统，其中所述广播数据同步与传输系统包括内容产生与同步单元，它实时产生所述XML TAG信息，并且产生将要广播的实况直播节目；和数据传输单元，它将所述内容产生与同步单元的所述XML TAG信息，与所述产生的广播节目连接，并传输所述连接的数据，作为所述MPEG传输流。
3．根据权利要求2的系统，其中所述内容产生与同步单元包括流单元，它检测TV上广播的MPEG流的GOP位置；镜头/画面单元，它在相应由所述流单元检测的GOP位置设置并标记所述XML TAG；XML单元，它使所述标记的XML TAG与将要广播的所述MPEG流同步；和产生单元，它根据所述XML单元的结果，产生并输出所述XML TAG信息。
4．根据权利要求2的系统，其中所述数据传输单元包括数据编码器，它将所述XML TAG信息，与产生而被传输的所述广播节目连接；和MPEG流传输器，它将所述连接的数据从所述数据编码器传输到所述广播网络。
5．根据权利要求1的系统，其中所述接收系统包括同步记录/重放单元，它同步记录并重放从所述广播数据同步与传输系统接收的所述MPEG传输流；存储单元，它存储将要记录在所述同步记录/重放单元中的所述MPEG传输流；XML分析程序单元，它分析存储在所述存储单元中的所述MPEG传输流中的XML文件；媒介控制单元，它使存储在所述存储单元中的所述MPEG传输流中的目标文件同步，并且控制磁带录像机的操作，在所述磁带录像机中，所述目标文件是所述MPEG文件和所述XML文件的连接；同步还原单元，它根据所述XML分析程序单元和所述媒介控制单元的所述输出，搜索所述MPEG流的特定部分的同步位置；和元数据索引单元，它系统地存储所述同步还原单元输出的信息。
6．根据权利要求5的系统，其中所述同步记录/重放单元包括调谐器，它调谐通过广播网络接收的所述MPEG传输流；解调器，它将所述调谐器输出的数字广播信号解调，并输出实况流；编码器，它将所述调谐器输出的模拟广播信号编码，并输出传输流信号；数据PID滤波单元，通过过滤所述解调器输出的所述实况流，它检测将要存储的传输流信号；时间标记头部单元，它通过估计传输流信号，而不是所述数据PID滤波单元检测的所述传输流信号，并通过计算空包的数目而建立头部，并将所述头部插入所述估计的TS信号中；TS存储单元，它存储所述时间标记头部单元产生的所述传输流信号，和所述编码器产生的所述传输流信号；标记控制单元，它控制存储在所述TS存储单元中所述传输流信号的编辑和读取；存储控制单元，它管理存储在所述TS存储单元中的信息；MUX，它选择并输出从所述标记控制单元或所述解调器输出的所述TS信号之一；和解码器单元，它将所述MUX选择的信号解码。
7．根据权利要求5的系统，其中所述接收系统进一步包括EPG单元，它控制所述元数据索引单元，使用户可以搜索存储在所述元数据索引单元中的信息；和TV显示单元，它显示存储在所述元数据存储单元中的信息，并且显示所述同步R/P单元读取的所述广播信息。
8．一种用于使广播节目的A/V信号与数据之间的视频索引同步的系统，所述系统包括内容产生与同步单元，它产生将要广播的实况直播节目，并产生所述广播节目的XML TAG信息；和数据传输单元，它将所述内容产生与同步单元的所述XML TAG信息，与产生的所述广播节目连接，并将所述连接的数据作为MPEG传输流，传输到广播网络。
9．根据权利要求8的系统，其中所述内容产生与同步单元包括流单元，它检测在TV上广播的MPEG流的GOP位置；镜头/画面单元，它在相应由所述流单元检测的GOP位置设置并标记XML TAG；XML单元，它使所述标记的XML TAG与将要广播的所述MPEG流同步；和产生单元，它根据所述XML单元的所述结果，产生并输出所述XMLTAG信息。
10．根据权利要求8的系统，其中所述数据传输单元包括数据编码器，它将所述XML TAG信息，与产生而被传输的所述广播节目连接；和MPEG流传输器，它将所述连接的数据从所述数据编码器传输到广播网络。
11．根据权利要求8的系统，进一步包括接收系统，它从所述广播网络接收所述MPEG传输流，同步记录并重放所述MPEG传输流，并通过分析与所述MPEG传输流的特定部分同步接收的所述XML TAG，读取用户视频索引所需的信息。
12．根据权利要求11的系统，其中所述接收系统包括同步记录/重放单元，它同步记录并重放从所述广播数据同步与传输系统接收的所述MPEG传输流；存储单元，它存储将要记录在所述同步记录/重放单元中的所述MPEG传输流；XML分析程序单元，它分析存储在所述存储单元中所述MPEG传输流中的XML文件；媒介控制单元，它使存储在所述存储单元中所述MPEG传输流中的目标文件同步，并且控制磁带录像机的操作，在磁带录像机中，所述目标文件是MPEG文件和所述XML文件的连接；同步还原单元，它根据所述XML分析程序单元和所述媒介控制单元的所述输出，搜索所述MPEG流的特定部分的同步位置；和元数据索引单元，它系统地存储所述同步还原单元输出的信息。
13．根据权利要求12的系统，其中所述同步记录/重放单元同步记录并重放从所述广播数据同步与传输系统中接收的所述MPEG传输流；调谐器，它调谐通过广播网络接收到的所述MPEG传输流；解调器，它将所述调谐器输出的数字广播信号解调，并输出实况流；编码器，它将所述调谐器输出的模拟广播信号编码，并输出传输流信号；数据PID滤波单元，它通过过滤所述解调器输出的所述实况流，检测将要存储的传输流信号；时间标记头部单元，它通过估计传输流信号，而不是所述数据PID滤波单元检测的所述传输流信号，并通过计算空包的数目而构造头部，并将所述头部插入所述估计的传输流信号中；TS存储单元，它存储所述时间标记头部单元产生的所述传输流信号，和所述编码器产生的所述传输流信号；标记控制单元，它控制存储在所述TS存储单元中的所述传输流信号的编辑和读取；存储控制单元，它管理存储在所述TS存储单元中的信息；MUX，它选择并输出从所述标记控制单元或所述解调器输出的所述传输信号之一；和解码器单元，它将所述MUX选择的信号解码。
14．在使广播节目的A/V信号与数据之间的视频索引同步的系统中的一种接收系统，包括同步记录/重放单元，它同步记录并重放从广播网络接收的广播节目；存储单元，它存储将要记录在所述同步记录/重放单元中的所述广播节目；XML分析程序单元，它分析存储在所述存储单元中所述广播节目中的XML文件；媒介控制单元，它使存储在所述存储单元中所述广播节目中的目标文件同步，并且控制磁带录像机的操作，在磁带录像机中，所述目标文件是MPEG文件和所述XML文件的连接；同步还原单元，它根据所述XML分析程序单元和所述媒介控制单元的所述输出，搜索所述广播节目的特定部分的同步位置；和元数据索引单元，它系统地存储所述同步还原单元输出的信息。
15．根据权利要求14的系统，其中所述接收系统进一步包括EPG单元，它控制所述元数据索引单元，使用户可以搜索存储在所述元数据索引单元中的信息；和TV显示单元，它显示存储在所述元数据存储单元中的信息，和所述同步R/P单元读取的所述广播信息。
16．根据权利要求14的系统，其中所述存储单元包括MPEG文件单元，它从所述同步记录/重放单元，存储所述广播节目的相应MPEG流；和XML文件单元，它存储的所述XML数据携带所述同步记录/重放单元的同步信息。
17．根据权利要求16的系统，其中所述同步信息是时间信息。
18．一种用于使广播节目的A/V信号与数据之间的视频索引同步的方法，所述方法包括在传输单元中产生将要广播的实况直播节目，和用于所述实况直播节目的XML TAG信息；并且将所述XML TAG信息与产生的所述广播节目连接，并将MPEG-2传输流的所述连接的数据传输到广播网络。
19．根据权利要求18的方法，进一步包括在所述接收单元中，从所述广播网络接收所述MPEG传输流；并且同步记录并重放所述MPEG-2传输流，并通过分析与所述MPEG传输流的特定部分同步接收的所述XML TAG，读取用户视频索引所需的信息。
20．根据权利要求19的方法，其中同步记录并重放所述MPEG传输流包括从所述MPEG传输流中读取XML TAG，并从所述XML TAG中检测时间偏移量；将检测的所述时间偏移量转换为文件偏移量；从所述MPEG传输流中产生GOP索引文件；读取GOP索引文件，并将所述GOP索引文件与所述文件偏移量比较；如果所述文件偏移量等于所述GOP索引文件，则存储所述GOP索引文件和所述XML TAG，否则，读取下一个GOP索引文件，并与所述文件偏移量比较，直到找到与所述文件偏移量匹配的GOP索引文件，来与所述XML TAG一起存储。
全文摘要
本文描述了具有改进功能的个人TV,在本系统和方法中,在多媒体流的内容产生时刻的内容的特定位置,插入同步信息。这样,本发明允许用户通过注释,在特定位置轻易地搜索同步信息。结果,用户可以通过记录的MPEG流的注释,选择地控制磁带录像机的重放。
文档编号H04N5/04GK1312650SQ01108969
公开日2001年9月12日 申请日期2001年1月10日 优先权日2000年1月10日
发明者姜培根 申请人:Lg电子株式会社