本地处理/存取及再现大量数据的系统

摘要

一种用于处理/访问与再现大量数据的系统，包括一个或多个输入接口，在一个内部通信控制中心的控制下能与一个用于传输必须处理/访问的数据的外部中心连接。数据传输可在一个高传输容量的电讯网中或用可更换的存储介质进行。必须处理/访问的数据可以以编码的或压缩的形式存在。在后一情况中，设置在系统中的一个解码器将解码该数据并将它们向前传递供在适当的显示器或播放单元上显示或播放。该系统还包括一个用户控制接口及一个内部控制/混合装置用于控制系统的运转及与一个外部控制中心的可能通信。该系统适用于带有每观看一次付费的配置的要求即播映的系统中或带有定购时付费或按项目、单据或文件付费的通用信息系统中。

说明书

本发明涉及本地处理/存取与再现大量数据的系统，其中本系统包括至少一个用于若干相应的有限带宽的电讯网络的输入/输出接口以及至少一个用于将经过或未经处理的数据传送到至少一个播放装置供显示与/或播放该数据的输出接口。

本发明还涉及该系统的应用

本发明提供一种不采用从一个或多个外部源的有关的快速与大量数据传送的点播服务的系统。一种典型的应用便是视频点播或VOD，即用户能在要求时访问一个影片库的服务。用本发明便能实时访问一个VOD库，而无须通过高容量的电讯线路连机传送所选择的一部或多部电影。

按照本发明的系统利用带有组合的用户控制与外部控制的一个解码器箱中的本地大容量存储器单元。该存储器单元中的一个或多个存储介质可以或不可以更换均可。诸如电影等构成所请求的服务的信息可以是整个就地存储在该系统中并从该系统访问的，或者就地存储一部分信息，而其它部分则必须从一个或多个外部源检索的。在后一情况中，在诸如一台用户监视器或其它显示设备上或者以其它方式播放它们之前，随即将两个或两个以上的数据流混合以形成一个连续的位流。访问是有条件的，并且通常需要授权、开清单、访问正确的解码器等。

按照当前VOD技术水平，通常需要通过高容量电讯线路将电影传送给用户供立即显示。

已经提出并在某些情况中实现了直接的高容量系统的三种通用版本：具有本地服务器及高容量的电话传输系统

为了通过本地电话线路将信息从本地服务器传输给用户采用了高容量数据传输，并在这一连接中利用了简单的电话线路能在短距离上处理高传输率这一事实。因此所使用的本地服务器每个通常与50-100客户相连，从而只使用了网络的一小部分，假定本地服务器能处理足够数量的对不同电影的独立请求并且本地电话网具有足够的容量，在这一情况中便能达到用户交互性(例如，当在一用户的请求下开始播放电影时的随机访问)。然而这种系统对于本地服务器的容量具有很大的需求，尤其是如果存在着极大数量的客户，例如一千以上，可以寻址各服务器的话。如果服务器的容量是有限的，则服务器的数量必须相应增加，且通常这将大大地增加通信成本且会占用总成本的不相称的大部分。具有一台中央服务器及高容量的传输线路

这类系统除该服务器现在必须服务于整个网络或者其较大部分这一事实外，与第一类系统相似。理论上任何用户在要求时无论怎样都能从中央服务器上立即开始播放任何电影。实际上在最佳情况中，这一系统的响应时间也是可观的。通常该系统会很快达到饱和点而失灵。为了此类系统的实现，对线路容量的需求通常将也过高。并行连续传输系统

它们采用若干条高容量传输线路用于连续、并行传输若干电影。诸如通常每隔几分钟便开始播放一部电影，这时将用户对一个特定的节目的请求挂靠在最接近的开映上。然而这并不给出真正的用户交互性，并且用户或者必须等待一个相对地长的时间，如果现有的片名数量很大时尤其如此，或者只能从有限数目的片名中选择。如果要使这一系统高效，也需要可观数量的传输信道或具有高容量的线路。

于是已知的系统提供给用户非常有限的交互选择服务及确定如何与何时使用它的机会。因此，更精确地说，本发明的目的是降低系统响应时间；增加提供的服务，诸如提供的电影的数目；提供高度用户交互性；允许使用简单廉价的通信系统以及提供避免从一个或多个外部源的传输需求的选择余地。

按照本发明的系统的其它目的是使简易的商业控制能够得以实现、防止欺诈并最终提供简单的更新机制。

按照本发明的系统的上述与其它优点是通过下述事实得到的：本系统包括至少一个包含至少一个带有至少一个独立的可更换或不可更换的存储介质的本地大容量存储器单元的输入接口、一个解码器、一个内部通信控制器、一个控制/混合装置及一个用户控制接口；在该内部通信控制器的控制下，该本地大容量存储器单元能与该解码器相连接，该解码器适用于解码从一个或多个存储介质传输来的数据，以及用于通过控制/混合装置与分别通过输入/输出接口及用户控制接口的一个外部控制中心的双向通信，该控制/混合装置通过输出接口与一个用于显示与播放存储在本地大容量存储器单元中的数据的播放设备相连。

按照本发明的系统的应用分别由权利要求8与9说明。

下面结合一个实施例及附图更详细地说明本发明，附图中：

图1a展示用在按照本发明的系统中的带有用户控制的解码器箱；

图1b展示按照本发明的系统，以及

图2展示按照本发明的系统中的本地大容量存储器单元中的信息更新。

下面参照用在用户的电视机上显示用户选择的电影的一个系统来描述本系统，但限于传输系统的带宽是有限的或完全不能利用的情况。然而应当理解，按照本发明的系统能同样好地用在其它用户选择的大量数据的应用中，例如用户选择的但经过授权、开具发票或有条件地使用其它形式的图象数据或图象类数据，其中包含地理、辞典、及百科全书数据或市场数据的适应客户的或专业应用、医药或技术图象数据库的面向客户或专业利用，以及电视/计算机游戏的面向客户的应用。按照本发明的本系统也能用在非图象数据诸如包含语音与音乐的声音的大量数据的应用中。最后，按照本发明的本系统能够针对包含图象数据、图象类数据或非图象数据的大量数据的任何混合物的面向用户的应用。

图1示意性地示出按照本发明的解码器箱的使用。在这一意义上，解码器箱这一术语描述用户控制下的本地单元并包括一个或多个本地大容量存储器单元、一个内部通信控制器、调制解调器、解码器、接口等。解码器为解码所接收的编码数据的单元。本地大容量存储器单元为设置在解码器箱中的一个单元并能存储大量数据，通常从50兆位到100千兆位或更多。实际存储介质为大容量存储器单元中的物理介质，它在诸如VOD的情况中存储电影数据。在这一意义上，存储介质可以是盘、卡、磁带或它们的组合中的一种或多种。

编码数据是由为下述目的而以某种符号方式表示的数据组成的，例如为了保护给定的数据流的内容，或者减小其长度或以更高效的方式表示它，例如为了获得更快的随机存取、更快的读出等。编码的实例可以是如加密、压缩等。

如图1a中所示，编码器箱应能使用户应用用户控制来显示如各种电影，尽管与外部世界的电讯连接是有限带宽的，但在带有按照本发明系统的用户控制上能够得到快速的响应。

图1b示出按照本发明的系统的基本设计及以方框图形式的解码器箱的更详细的设计。此解码器箱具有一个输入接口，该接口能与某种形式的外部信号源接口，并从那里将信号传送给解码器。该解码器是通过一个内部通信控制器与一个本地大容量存储器单元连接的。这一大容量存储器单元可具有一个或多个可更换或不可更换的存储介质，并且如果存储介质是可更换的，实际上该输入接口相当于这一存储介质的一个输入装置。该解码器还与一个控制/混合装置相连，并通过它与一个用户控制接口与分别到达用于再生源信号的一个播放设备的输出接口相连，这些源信号是通过输入接口输入的。如果存储介质上的数据以编码的形式存在，则在用户控制接口的控制下将它们传送到播放设备之前首先从本地大容量存储器单元中检索出它们并在解码器中加以解码。再者，该解码器箱可具有分别在这里示出为宽带与有限带宽的接口的输入/输出接口，两者都导向一个外部控制中心。应能理解，可以有若干个这种接口且它们可导向不同的控制中心。通过用户控制接口，能经由这些输入/输出接口与外部控制中心进行通过通信控制器的双向通信，这些输入/输出接口是通过一个调制解调器与通信控制器相连的。从而用户控制接口控制用户与外部控制中心的通信，以及存储在解码器箱的大容量存储器单元中的信息的利用。利用用户控制接口，在用户的请求下，能够传输一个所想要的服务信息的项目，这些信息可以是例如存储在与外部控制中心相连的一个数据库中的信息。在VOD服务中，这一数据库将是一个影片库。服务信息是以编码或非编码形式通信接口传输的。如果必须通过有限带宽的接口传输大量数据，则通常要求将数据压缩，尤其是必须在一条有限带宽的线路上传输电影的情况中。服务信息也可有选择地在一个宽带网络上传输，诸如卫星线路或微波线路。因此图1b中的解码器箱为输入与更新服务信息给予用户多种选择。

对于本地存储数据及低容量传输，则采用双向有限带宽的I/O接口，在图1b中它们也表示对一个外部控制中心的传输线路。来自用户解码器箱的用户控制数据与用户标识数据是在该双向传输线路上以低容量传输给这一外部控制中心的。这些数据可用于授权、开发票、显示器控制等。进一步的控制数据与授权是在同一条有限带宽的传输线路上从该外部控制中心传输到解码器箱的。这些数据可用来启动与维持一部选择的影片的播映。

来自外部控制中心的附加控制数据中可包含钥信息、代码与数据，没有它们，控制/混合装置便不能利用来自本地大容量存储器单元的数据。这是为了防止假冒及各种形式的非法利用。附加控制数据中可包含诸如信息或电影的较小但重要的部分，以及对应于用户的标识的不同类型的密钥信息、本地存储器单元的一个标识符、本地大容量存储器单元的内容及外部控制中心等的专用标识符。

外部控制中心可以连接在一个数据库上，用于从一个在本例中构成用户的数据库的影片库中传输所要求的信息或数据，例如电影。网络可以是有选择地有限带宽的，并等价于具有低容量的电话网或有限网。在本例中它可对应于解码器箱与外部控制中心之间的通信线路。诸如影片库等数据库也能通过诸如卫星网络等宽带网络连接在解码器箱上，而用户与外部控制中心之间的控制信息则是在一条有限带宽的线路上传输的。

从图1b中的系统中的用户控制单元传输的数据中包含用户对外部控制中心的请求，连同一旦所要求的服务信息被授权与启动时立即用于控制本地显示器单元的用户控制数据。

按照本发明的系统也能用于带有本地存储器而无外部通信的VOD中。VOD概念实际上能在没有必要访问外部控制中心下实现。在本例中，所要求的服务信息，例如所有影片，将位于解码器箱中，即存储在本地大容量存储器单元中。可以通过诸如信用卡或类似的支付手段来启动用户访问与开清单，但在购买包含这些电影的一块介质时，也能用一次性付费来实现，此后便没有必要再开清单、授权等。利用这一概念，便有可能对使用加以限制，例如以限制放映一部电影的次数的方式。

可以用不同的方法更新本地大容量存储器单元，这示意性地示出在图2中。

可以通过物理地更换一个或多个单元而更新本地大容量存储器一个或多个单元。其中可包含更新整个存储器单元200或者局限于更换一个或多个存储介质。

也能通过电讯网并在外部控制中心的控制下利用电子方法实现的本地存储的数据的修改/更新来执行更新。电子修改/更新可以脱机进行，从而不会妨碍当前用户选择的服务信息的利用，并考虑存在于商业电讯网中的可能性，同时考虑用户的爱好。在外部控制中心的控制下，可以通过具有低容量的电话线路、具有高容量的电话线路、卫星线路、有线网络、无线线路等传输编码的或未经处理的数据在各种情况中进行电子更新。

根据更新的方便，用在本地大容量存储器单元中的一个或多个存储介质可以是永久性的，或者可写或可擦除的。

在这一意义下，本地大容量存储器单元可采用诸如磁带、旋转光盘、磁光盘、电光盘或磁盘、或者不旋转的光或磁卡与芯片等介质来存储服务信息，诸如电影。这些信息可以为了减少存储器需求而或多或少以压缩的形式存在，或者以原封不动的形式存在，即未压缩的但以优化搜索时间、读出速度等的格式存储。

这种存储介质特别适用于每看一次付费的配置的VOD服务，并且为了防止磨损及同时为了用诸如新影片等新的服务信息项目来更换而使存储介质能够更换的。

诸如存储的电影等服务信息可通过用新的介质更换存储介质或者通过诸如卫星线路、有线网络、电话线路及微波线路等现有的电讯网传输服务信息，即电影，而物理地更新，为了降低传输成本这些更新最好在低通信密度期间进行。按照本发明的实际系统可采用用户解码器箱与外部控制中心之间的低比特率普通电话连接线控制。

如已说明的，按照本发明的系统在用于VOD服务时提供许许多多的优点。

从用户的观点看，按照本发明的系统具有非常快的响应时间，因为从选择影片到开始播放电影的引导时间只有几秒钟，并且这与用于VOD的并行连续传输系统相比时是具有极大的重要性的。同时，按照本发明的系统给予用户对大量电影的访问，因为按照本发明的系统在几秒钟的过程中提供访问具有数百或更多影片名称的库的可能性，而当前已知的VOD服务通常只具有提供10-30部影片的容量。

按照本发明的系统允许高度的交互性，由于本地存储系统不仅使用户能在非常短的启动时间内开始播放一部所要求的电影，还能给予用户冻结影片的帧、快进及回绕以及现今的录象机系统通常能提供的所有其它功能的可能性。还能实现其它形式的交互性，从简单的色彩调整到整部电影的剪辑可能性或景色中当地特征的编辑与交互性游戏等一切事物的范围，这取决于所采用的编码技术。

由于不需要高容量的实时通信系统，所以按照本发明的系统需要简单与廉价的通信系统。它也不需要具有专用的调谐及中央或本地服务器技术，也不需要连续地链接在一个高容量的传输系统上。为了达到与按照本发明的系统所要求的通信，原则上全部所需只是3。4Khz上的一条普通的拔号模拟电话线路。服务于大量客户的外部控制中心中的计算机系统可以是简单与低成本的，因为只有少量的数据必须传输给各用户或客户。

如果选择无须从外部源传输的方案，原则上能够就地存储整个电影库，从而完全消除了从诸如电影库等外部源的昂贵的实时传输的需求。

对于按照本发明的系统的商业利用，通过诸如电话线路等的低容量传输方便用户识别与容许从外部控制中心自动开清单便是一种优点。同时，为了通过防止从诸如通过解码器非法拷贝节目或盗版等欺诈企图利用VOD服务和类似的行为来保护供应商的利益，按照本发明的系统提供了实现全面的安全措施的可能性。

最后，按照本发明的系统无须实时运转能被安装与重新编程，由于它可能采用多种更新技术，从廉价的只读介质到实际上可以通过所有现有的通信线路与网络用电子方法更新的可写介质。

虽然按照本发明的系统特别良好地适用于带有每观看一次付费的配置的VOD服务，并且是专门参照这种服务描述其设计的，但决不是局限于这种应用，相反，它能用来处理所有其它形式的服务信息，其中采用同时具有本地用户控制及可选用的外部授权与控制的本地大容量存储器单元来容许快速受控的访问与读出大量数据以及尤为恰当与合意，上述都是在传输带宽上存在着技术与/或商业限制的情况中进行的。同时，数据能够全部就地存储，虽然这并无必要，并且在各种情况中都能用钥与控制信息来补充，这又能有选择地包含欺诈保护、授权数据或诸如密钥节目信息等附加信息。

就地存储的数据可以以或多或少的编码格式存储，即系统能处理预处理过与未处理过的信息，并且编码格式可以诸如基于标准的视频码，根据基于模型的压缩系统等。同时，就地存储的数据的存储可以是针对达到正常搜索时间、读出速度、显示功能等的。带有永久性或可写与可擦涂的存储介质的本地大容量存储器单元可以用在为大量数据存储器的先有技术大多数实例中，再者，如已说明的，本地大容量存储器单元可以是物理地卸下或更换或者在不可更换的永久性基础上装入的。按照本发明的系统不限于采用现今已知的介质来存储大量数据，而能够适应将来的存储系统，这些系统与现有技术水平的大容量存储器技术相比，能提供更高的存储密度与更快的访问或两者兼而有之。

最后应当指出，如果在按照本发明的系统中所使用的是经过诸如压缩编码技术且尤其是基于模型的压缩预处理的服务信息，则可采用允许所存储的数据的不同形式的处理的解码器，例如结合解码进行插入、预测之类。这意味着以某种标准化格式存在的并用适当技术编码的服务信息能够转换成其它格式，这些格式能以比在源节目的原有标准的基础上再生出质量更高的质量进行显示与播放。这一点在未来几年的过程中如果采用比现在更高质量的电视与视频标准时尤为重要。