节目接合方法和设备，节目发送、接收方法、设备和系统 【技术领域】
本发明涉及数字电视广播领域，尤其涉及将来自不同的信号源的节目进行结合的节目接合方法和设备，节目发送、接收方法、设备和系统。
背景技术
数字电视传输技术正在以迅猛的速度发展，随着数字机顶盒的功能的日益强大，有了将来自不同的信号源的节目进行接合从而向用户提供丰富的信息的要求。例如，将广告、新闻或者其他的短节目插入到正在播放的电视剧中来向用户提供及时的信息，对于电视台来说是提高经济收入地一个巨大来源。
对于传统的模拟电视系统来说，将一个短节目插入到另一个节目中是一项非常简单的技术。在节目发送端，一个被称为TV切换器的设备可以容易的将短节目的信号插入到另一个节目的某一个位置，而不会造成任何的质量下降。
但是，对于数字传输技术来说，例如采用MPEG-2技术标准的数据传输技术来说，将一个短节目插入到另一个节目中的时候却会遇到很多问题。
在采用MPEG-2技术标准的数据传输技术中，在数据发送端通常将构成一个节目的数据以MPEG-2传输流的形式向客户端进行传输，其中MPEG-2传输流由许多具有固定长度例如188字节的传输流分组构成。每个传输流分组又分为可变长度分组标题区域以及有效数据区域，可变长度分组标题区域存储关于传输流分组的控制信息，例如传输流分组的起始位置、传输流分组的标识符PID、传输流分组的时基PCR等等。属于相同的节目的传输流分组的时基PCR的时钟源是相同的。而有效数据部分存储构成视频和音频的基本流信息。
在将采用MPEG-2技术的数字节目进行接合的时候会产生下面的问题：
首先，由于每个数字广播节目具有自己的时基，在将具有不同的时基的节目接合到一起的时候，将会产生广播节目的时基不连续性，于是在客户端进行解码的时候将会产生缓冲器的上溢出或下溢出，从而呈现给客户的视频音频质量出现恶化。
其次，不同的节目可能具有不同的传输流比特速率。因此在把具有不同的传输流比特速率的节目接合起来进行传输之前，需要将待插入的节目进行转换编码，使之与所插入的节目的传输流比特速率一致，以保证客户端的正确解码。由于对传输信息又进行了转换编码，因此可能带来解码质量的降低。
进而，由于构成MPEG-2视频的视频帧通常采用的是帧内编码(I)帧或帧间编码(P编码或B编码)帧。因此构成一个节目的各视频帧之间具有较强的依赖关系。当把具有不同的帧问依赖关系的节目接合在一起时，需要考虑这种依赖关系。否则在客户端进行解码的时候将造成参照帧的混乱。
另外，在对视频或音频信息进行多路化的时候，视频帧之间的边界不一定与与其对应于音频帧之间的边界一致。因此基于视频帧进行传输流的接合将会使得有些音频帧之间的边界被断开，从而在进行解码的时候产生音频信息与视频信息的播放不一致。
为了解决上述问题，已经提出了多种解决方式。以下简要地对其进行介绍。
第一种方式是cascading方案，根据该方案，首先将作为被接合目标的MPEG-2节目进行译码，转换为模拟方式的信号，然后以模拟方式将待接合的短节目接合(插入或替换)到转换后的模拟信号中。最后将接合后的模拟信号再转换为数字信号进行传输。该方案由于进行了多次的模数、数模的转换，因此转换过程不可避免的要产生一些误差，从而导致画面质量的损失。另外，该转换工作将使得数据发送端的处理负荷和成本增加，占用发送端的处理资源。
第二种方式是简约MPEG-2方案，一种例子是索尼公司的SX系统。根据该系统，将通常采用的帧编码方式，即IBBPBBP...替换为IBIBIB...的帧编码方式。因此在进行节目的插入和替换的时候，由于视频帧的帧编码方式比较简单，从而减化了一些中间处理。但是该方案与MPEG-2编码标准不兼容，因此只能应用于特定的设备和应用。
还有一种方式是SMPTE所提出的比特流接合标准，但是该标准需要对比特流进行复杂的处理，并且在接合开始位置的选择方面缺乏灵活性。
【发明内容】
为了解决现有技术的上述问题，本发明的一个目的是提供一种将节目进行接合的方法和设备。
本发明的另一个目的是提供一种将节目进行接合之后进行数据发送和接收的设备和系统。
本发明的再一个目的是提供一种节目发送接收方法，包括上述节目发送方法和节目接收方法的组合。
本发明的又一个目的是提供一种节目发送接收系统，包括上述节目发送设备和节目接收设备的组合。
本发明公开一种节目发送方法，其特征在于：包括步骤，确定将要与第一节目接合的第二节目在所述第一节目中的接合开始位置，其中该第一节目和第二节目分别由单节目传输流构成，各单节目传输流包括至少一个单节目传输流分组，其中所述接合开始位置紧邻构成所述第一节目的一个单节目传输流分组的后面，其中该单节目传输流分组包含构成所述第一节目的一个视频画面帧的最后一部分基本流信息；在所述接合开始位置将第二节目与第一节目接合，形成一个第三节目； 将所述第三节目进行多路化，生成多路化的节目传输流；将多路化的节目传输流进行发送。
本发明公开一种节目接合方法，用于将两个节目的单节目传输数据流接合为一个单节目传输数据流，其特征在于：确定将要与第一节目接合的第二节目，其中该第一节目和第二节目分别由单节目传输流构成，各单节目传输流包括至少一个单节目传输流分组；确定所述第二节目在所述第一节目中的接合开始位置，所述接合开始位置紧邻构成所述第一节目的一个单节目传输流分组的后面，其中该单节目传输流分组包含构成所述第一节目的一个视频画面帧的最后一部分基本流信息；在所述接合开始位置将第二节目与第一节目接合，形成一个第三节目。
本发明公开一种节目发送设备，用于将接合后的第一节目与第二节目进行发送，其中该第一节目和第二节目分别由单节目传输流构成，各单节目传输流包括至少一个单节目传输流分组；包括：接合编辑器，用于确定所述第二节目在所述第一节目中的接合开始位置，所述接合开始位置紧邻构成所述第一节目的一个单节目传输流分组的后面，其中该单节目传输流分组包含构成所述第一节目的一个视频画面帧的最后一部分基本流信息，在所述接合开始位置将第二节目与第一节目接合，形成一个第三节目； 多路化器，将所述第三节目进行多路化，生成多路化的节目传输流；发送器，将多路化的节目传输流进行发送。
本发明公开一种将节目进行接合的设备，用于将第一节目与第二节目进行接合，其中该第一节目和第二节目分别由单节目传输流构成，各单节目传输流包括至少一个单节目传输流分组，包括：接合开始位置确定装置，确定所述第二节目在所述第一节目中的接合开始位置，所述接合开始位置紧邻构成所述第一节目的一个单节目传输流分组的后面，其中该单节目传输流分组包含构成所述第一节目的一个视频画面帧的最后一部分基本流信息；控制信息插入装置，用于在该接合开始位置后面插入接合控制信息，该接合控制信息包括该第二节目的节目PID，节目参考时钟PCR PID及标识其播放持续时间的信息，以及该第一节目的节目管理信息；节目接合装置，用于在接合控制信息之后插入第二节目的单节目传输流，从而形成接合后的单节目传输流；
输出装置，将接合后的单节目传输流输出。
本发明公开一种节目接收方法，其特征在于：包括步骤，接收一个多路化的节目传输流，将所接收的多路化的节目传输流逆多路化，生成逆多路化的节目传输流，所述逆多路化的节目传输流包括由第一节目以及与第一节目接合的第二节目构成的第三单节目传输流；使用第三单节目传输流，对第一节目进行播放，并且在对第一节目进行播放的过程中，检测所述第二节目在所述第一节目中的接合开始位置，所述位置紧邻构成所述第一节目的一个单节目传输流分组的后面，其中该单节目传输流分组包含构成第一节目的一个视频画面帧的最后一部分基本流信息；响应检测到的接合位置，将第一节目的该视频画面帧静止；对第二节目进行播放；第二节目播放完毕之后，从该被静止的视频画面帧开始继续进行第一节目的播放。
本发明公开一种节目接收设备，用于接收多路化的节目传输流，其特征在于：包括，接收器，接收一个多路化的节目传输流，逆多路化器，将所接收的多路化的节目传输流逆多路化，生成逆多路化的节目传输流，所述逆多路化的节目传输流包括第一节目以及与第一节目接合的第二节目构成的第三单节目传输流；播放装置，使用第三节目传输流，对第一节目进行播放；监视设备，用于在播放装置对第一节目进行播放的过程中，检测所述第二节目在所述第一节目中的接合开始位置，所述位置紧邻构成所述第一节目的一个单节目传输流分组的后面，其中该单节目传输流分组包含构成第一节目的一个视频画面帧的最后一部分基本流信息；响应检测到的接合位置，所述监视设备指示所述播放装置将第一节目的该视频画面帧静止，对第二节目进行播放；第二节目播放完毕之后，所述监视设备指示所述播放装置从该被静止的视频画面帧开始继续进行第一节目的播放。
本发明的一个优点在于，在选择接合开始位置的时候不需要考虑视频帧之间的依赖性。
本发明的又一个优点在于，在选择接合开始位置的时候不需要考虑原始节目流音频帧是否由于插入的节目流而被分离。
本发明的又一个优点在于在节目发送端不需对待插入的短节目进行转换编码。
本发明的又一个优点在于在于在发送端不需考虑接合的节目的时基不一致的问题。
本发明的又一个优点在于，能够向客户呈现高品质的接合节目，而使得用户意识不到接合的节目之间的停顿。
通过以下接合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。
【附图说明】
图1示出根据本发明的系统在数据发送端的概略构成。
图2示意性地示出插入前后的节目流信息的结构。
图3示出根据本发明的接合编辑器的方框图。
图4示出根据本发明的接合编辑器进行节目插入的处理的流程图。
图5示出根据本发明的系统在数据接收端的结构方框图。
图6示出在数据接收端进行节目接收和播放处理的流程图。
【具体实施方式】
现在将接合图1描述根据本发明的系统在数据发送端的概略构成。
假设将在节目3中插入短节目X。
如图所示，该系统在数据发送端包括一个接合编辑器101，一个多路化器105以及发送器110。
构成节目1的节目1 SPTS是，例如用MPEG-2标准编码的构成节目1的单独节目传输流，该节目1 SPTS由节目传输流分组构成。
构成节目2的节目2 SPTS是，例如用MPEG-2标准编码的构成节目2的单独节目传输流，该节目2 SPTS由节目传输流分组构成。
构成节目3的节目3 SPTS是，例如用MPEG-2标准编码的构成节目3的单独节目传输流，该节目3 SPTS由节目传输流分组构成。
构成短节目X的短节目X SPTS是，例如用MPEG-2标准编码的构成短节目X的单独节目传输流，该短节目X SPTS由节目传输流分组构成。
接合编辑器101将构成节目3的节目3 SPTS和构成短节目X的短节目X SPTS接合成一个节目传输流节目3’SPTS。接合编辑器101的详细操作将在后面进行详细描述。
多路化器105把节目1 SPTS、节目2 SPTS和节目3’SPTS多路化，由发送器110将多路化后的节目传输流MPTS发送出去。本领域的技术人员将能够理解，该多路化器105和发送器110可以采用已有的技术实现，因此其详细描述省略。
下面将详细介绍接合编辑器101的操作。
将节目进行接合操作通常在当需要在正在或者将要播放的节目中插入一段重要的新闻，或者应赞助商的要求在正在或者将要播放的节目中插入一则广告等的时候发生。如果需要，也可以用新闻或广告替换正在或者将要播放的节目的一部分。以后为了说明的方便，将以插入操作为例进行说明。但是本领域技术人员将能够理解，进行替换的操作可以采用与插入类似的操作来实现。
另外，还通过一个没有图示的转换装置将来自各种信号源的数字或者模拟信息转换为符合MPEG-2标准的单独节目传输流SPTS。该转换过程可以采用已知的设备进行。这里为了描述的方便，认为所有的节目都由单独节目传输流SPTS构成。
本领域的技术人员将能够理解，虽然本实施例是以MPEG-2标准的节目传输流为例进行说明的，但是本发明同样能够应用于采用其他的数字编码标准的技术。
在由接合编辑器101进行节目3和短节目X的接合编辑操作的时候，重要的一点是确定接合点，也即接合开始位置。
图2(a)和图2(b)示意性地示出插入前后的节目流的结构。
如图2(a)所示，设定A点为插入位置(接合开始位置)。
可以根据用户的要求由接合编辑器101确定接合开始位置。当用户没有要求的时候，由接合编辑器来随机的确定接合开始位置。但是所确定的接合开始位置至少满足如下限制。即接合开始位置位于插入前的节目3 SPTS中的两个分组Pi和Pi+1的边界处，并且分组Pi中的有效数据部分包含构成节目3的一个视频画面帧数据的最后一部分基本流信息。该视频画面帧数据例如为视频帧数据、构成视频帧的块数据等等。设该接合开始位置的标识符为A。
在确定完接合开始位置A之后，将短节目X SPTS插入节目3SPTS中，形成插入后的节目3’SPTS。插入后的节目3’SPTS如图2(b)所示。其中区域E和H中是插入后的节目3 SPTS，G是插入后的短节目X SPTS。
优选的，根据本发明，为了对接合进行控制，在接合开始位置A之后，紧邻插入后的短节目X SPTS之前插入一个接合控制信息。该接合控制信息包括短节目X SPTS的节目识别符PID及其节目时钟参考PCR PID、短节目X的持续时间(或者代替该持续时间在插入后的短节目X SPTS之后添加一个表示接合结束位置的标识符)以及与节目3 SPTS有关的节目管理信息，例如视频音频PID和PCR PID，以便在数据接收端，当短节目X被插播之后继续进行节目3的播放。
本领域的技术人员将能够理解，可以将上述接合开始位置和接合结束位置的标识符分别包含在符合MPEG-2标准的SPTS分组中来实现将它们插入接合后的传输流分组中。例如在该短节目X SPTS的最后一个视频画面帧的基本信息流后面插入标识该短节目X SPTS播放结束的接合结束位置信息分组。还可以将表示接合开始位置和接合结束位置的标识符用可以区分的标识符设定到短节目X SPTS的第一个分组和最后一个分组的标题信息中，例如私有数据域或私有服务信息表中。
因此，本发明在确定接合开始位置的时候，不用考虑短节目X和节目3之间的时基是否相同。而且也不用考虑节目3的视频帧之间的依赖关系以及其语音帧是否会被插入的短节目X打乱。
当多路化器105具有统计地进行多路化处理的功能时，不需考虑节目3和短节目X的目标码率是否相同。
即使多路化器105不具有统计地进行多路化处理的功能，根据本发明的接合编辑器也可以通过简单地对目标码率较低的节目的节目传输流分组进行哑数据填充，以将其目标码率补偿到与被插入对象的节目流的目标码率一致。从而也避免了对短节目的转换编码。
图3示出接合编辑器101进行节目插入的处理的方框图。
该接合编辑器101包括接合开始位置确定装置301，控制信息插入装置305，节目接合装置310以及输出装置315。
下面将结合图4描述接合编辑器101中的上述各部件进行节目插入的处理过程。
首先，在步骤S400，接合开始位置确定装置301根据用户需求，对节目3 SPTS的分组数据进行分析，确定符合上面所描述的接合开始位置的要求的接合开始位置。
例如，当用户要求在节目播放10分钟后插播一端广告的时候，可以通过对节目3 SPTS的分组数据进行计算，确定在节目播放10分钟左右的时候哪个分组中的有效数据部分的最后为构成节目3的一个视频画面帧数据的最后一部分基本流信息。并且将符合要求的分组Pi的结束位置确定为接合开始位置。
然后在步骤405，控制信息插入装置305将标识接合开始位置的标识符A插入到Pi分组之后，将短节目X SPTS的节目识别符PID及其节目时钟参考PCR PID、短节目X的持续时间以及与节目3 SPTS有关的节目管理信息作为接合控制信息插入到标识符A之后。
在步骤410，节目接合装置310将短节目X SPTS插入到接合控制信息之后。
在步骤420，输出装置315将通过插入所形成的节目3’SPTS输出到多路化器105中。
可选的，在步骤405，代替将短节目X的持续时间作为接合控制信息的一部分进行插入，还可以将一个表示接合结束位置的标识符插入到短节目X SPTS之后。
然后多路化器105可以按照常规的技术将各单节目传输流，例如节目1 SPTS、节目2 SPTS以及节目3’SPTS进行多路化。由发送器110将其发送广播出去。
虽然上面的例子是将一个节目接合到另一个节目中，单本领域的技术人员将能够理解，可以根据上面所描述的方法将多个短节目接合到一个节目中。
下面将描述在数据接收端，例如具有机顶盒电视的用户端的处理。
为了描述的方便，将播放装置设定为对一个单节目传输流进行播放的播放装置。但是本领域技术人员将能够理解，播放装置也可以对多个单节目传输流进行播放，监视装置对每个单节目传输流进行监视。
图5示出根据本发明在数据接收端的数据接收设备进行节目接收和播放处理的方框图。
该数据接收设备包括接收器501，逆多路化器505，播放装置510，监视装置515，以及切换装置520。
现在结合图6描述数据接收设备的各部件进行节目接收和播放处理的流程图。
首先，在步骤S601，由接收器501接收从数据发送端发送的多路化节目传输流MPTS。
接着，在步骤S605，逆多路化器505将多路化节目传输流MPTS进行逆多路化，形成各单节目传输流SPTS，例如形成节目1 SPTS、节目2 SPTS以及节目3’SPTS。
然后，在步骤S610，播放装置510接收节目3’SPTS，将其进行译码并进行播放，此时播放的将是位于节目3’SPTS的前部的节目3。
在步骤S615，在播放装置510进行节目3播放的过程中，监视装置515实时地监视进入播放装置510的将被译码和被播放的节目3’SPTS，检测节目3’SPTS中是否存在接合开始位置信息。
当检测到接合开始位置信息时，前进到步骤S620，监视装置515指示播放装置510将位于该接合开始位置之前的播放画面帧静止，并将与该播放画面帧对应的语音静音。否则，返回到步骤S610，继续进行节目3的播放。
在步骤S625，监视装置515从接着接合开始位置的接合控制信息获取插入的短节目X SPTS的节目识别符PID及其节目时钟参考PCR PID，短节目X的持续时间，与节目3 SPTS有关的节目管理信息，并指示切换装置520将播放装置510切换为播放该短节目X。
在步骤S630，切换装置520根据插入的短节目X SPTS的节目识别符PID及其节目时钟参考PCR PID指示播放装置510播放短节目X。
在步骤S635，播放装置510响应该指示，基于从切换装置520所接收的插入的短节目X SPTS的节目识别符PID及其节目时钟参考PCRPID将短节目X SPTS进行解码和播放。
在步骤S640，在播放装置510对短节目X SPTS进行解码和播放期间，监视装置515监视短节目X的持续时间是否已经届满或者是监视是否能够检测到接合结束位置信息，从而确定短节目X是否播放完毕。
当短节目X的持续时间没有届满或者是没有检测到接合结束位置信息时，返回到步骤S635，播放装置520继续进行短节目X的播放。
当短节目X的持续时间已经届满或者是检测到接合结束位置信息的时候，前进到步骤S645，监视装置515将与节目3 SPTS有关的节目管理信息传输给切换装置520，并指示切换装置520将播放装置510切换为，从静止的帧开始继续进行节目3的播放。
在步骤S650，切换装置520将播放装置510重新切换回对节目3进行继续播放。
在步骤S655，播放装置510根据与节目3 SPTS有关的节目管理信息继续进行节目3的播放。
因此，通过在数据接收端由监视装置进行接合开始位置和接合结束位置的检测和确定，来控制播放装置进行节目3或者节目X的播放，从而简单的实现了对接合的节目进行播放。
另外，由于在检测到接合开始位置的时候，对位于该接合开始位置之前的播放画面静止，并将与该播放画面对应的语音静音，从而不会对观看者的视觉和听觉造成画面不完整或者噪音，并进而使得节目之间的切换比较自然。
应该注意的是，上面所说明的实施例只是用于说明本发明，而不用于对其进行限制。可以对上述实施例进行种种改变。
例如，可以由播放装置将与被静止的播放画面和被静音的语音相关的中断控制信息记录下来，在以后继续播放时使用该记录的中断控制信息进行播放，而不必从监视装置515接收与节目3 SPTS有关的节目管理信息。
另外，可以将监视装置515和切换装置520的功能集成到一个功能模块例如监视设备中实现。或者将切换装置520的功能合并到由监视装置515来执行。
通过采用本发明，由于可以根据用户的要求，在符合本发明对接合开始位置的限定的情况下对接合开始位置进行任意设定，因此不用考虑视频帧之间的依赖性，也不用考虑所设定的接合开始位置是否会将音频信息断开，另外也不必考虑接合的节目之间的时基不一致的问题。
进而，当要进行接合的节目的流比特速率不一致的时候，本发明通过对流比特速率较低进行哑数据填充来使其与高流比特速率的节目一致，从而可以避免对其进行转换编码。
应该注意的是，上面所描述的实施方式只是用于说明本发明，并不构成对本发明的限制。
另外，上述各操作过程可以以存储在各种介质中的计算机可以执行的程序的方式实现。这些介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质。另外，上述程序还可以通过各种网络安装到相应的设备中，由具有执行能力的处理器进行执行，从而实现本发明。
虽然接合附图详细描述了本发明的实施例，但是对于本领域的技术人员来说，仍可以对上述实施方式作出各种修改和变更而不改变本发明的实质和范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求限定。