DE69837726T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Realisieren einer nahtlosen Wiedergabe von kontinuierlichen Medien-Zuführungen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Realisieren einer nahtlosen Wiedergabe von kontinuierlichen Medien-Zuführungen Download PDF

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Description

  • Verwandte Anmeldungen
  • Die Anmeldung bezieht sich auf: das US-Patent Nr. 08/956,261 , betitelt mit „Method and Apparatus for Concurrently Encoding and Tagging Media", eingereicht von Daniel Weaver, Mark A. Porter und David J. Pawson am 22. Oktober 1997 und
    das US-Patent Nr. 08/956,263 , betitelt mit „Method and Apparatus for Non-Sequential Access To An In-Progress Video Feed", eingereicht von Daniel Weaver, Mark A. Porter und David J. Pawson am 22. Oktober 1997.
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verarbeiten audio-visueller Information und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines nicht-sequenziellen Zugriffs auf audio-visuelle Information, die in einem Live-Content-Strom dargestellt ist.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In den letzten Jahren hat die Medienindustrie ihre Horizonte über traditionelle analoge Technologien hinaus erweitert. Töne, Fotografien und selbst Spielfilme werden nun in digitale Formate aufgezeichnet oder umgewandelt. Um die Kompatibilität zwischen Produkten zu fördern, wurden in vielen der Medienkategorien Standardformate entwickelt.
  • Wie erwartet wurde, wünschen die Zuschauer eines digitalen Videos von den Herstellern digitaler Videos die gleiche Funktionalität, wie sie sie nun genießen, während sie sich analoge Videobänder in Video-Kassettenrekordern anschauen. Beispielsweise möchten Zuschauer befähigt sein, im Video vorwärts zu springen, zurück zu springen, schnell vorwärts, schnell zurückzuspulen, langsam vorwärts, langsam rückzuspulen und einen Rahmen einzufrieren.
  • Es wurden verschiedene Ansätze entwickelt, um eine nicht-sequenzielle Wiedergabe digitaler Videodaten bereitzustellen. In Bezug auf digitale Videodaten betrifft die nicht-sequenzielle Wiedergabe eine Wiedergabe-Operation, bei der nicht alle der kodierten Rahmen genau in der Reihenfolge in der Sequenz abgespielt werden, in der sie kodiert worden sind. Beispielsweise sind die Operationen des Vorwärtsspringens und des schnellen Vorspulens in der Hinsicht nicht-sequenziell, dass einige Rahmen übersprungen werden. Die Operationen des Zurückspulens mit irgendeiner Geschwindigkeit in der Hinsicht nicht-sequenziell, dass während einer Operation des Zurückspulens Rahmen nicht in der Reihenfolge abgespielt werden, in der sie kodiert sind.
  • Ein Ansatz zum Bereitstellen einer nicht-sequenziellen Wiedergabe digitaler Videodaten, an dieser Stelle bezeichnet als Tag-basierter Ansatz, ist im US-Patent Nr. 5,659,539 , betitelt mit „Method and Apparatus for Frame Accurate Access of Digital Audio-visual Information", das Porter et al am 19. August 1997 erteilt worden ist, beschrieben. Gemäß dem Tagbasierten Ansatz wird eine gespeicherte digitale Videodatei geparst, um „Tag-Information" über einzelne Rahmen innerhalb der Datei zu erzeugen.
  • Insbesondere enthält die Tag-Datei Informationen über den Zustand einer oder mehrerer Zustandsmaschinen, die verwendet werden, um die digitale Darstellung zu dekodieren. Die Zustandsinformation variiert abhängig von der spezifischen Technik, die verwendet wird, um die audio-visuelle Arbeit zu kodieren. Für MPEG 2-Dateien beispielsweise weist die Tag-Datei Informationen über den Zustand der Programm-Elementarstrom-Zustandsmaschine, der Video-Zustandsmaschine und der Transportschicht-Zustandsmaschine auf.
  • Während der Durchführung der audio-visuellen Arbeit werden Daten von der digitalen Darstellung von einer Videopumpe an einen Dekoder gesendet. Die Information in der Tag-Datei wird verwendet, um die Operationen des Suchens, des schnellen Vorspulens, des schnellen Zurückspulens, des langsamen Vorspulens und des langsamen Zurückspulens während der Durchführung der audio-visuellen Arbeit durchzuführen. Such-Operationen werden durchgeführt, indem die Videopumpe dazu gebracht wird, das Übertragen von Daten von der aktuellen Position in der digitalen Darstellung anzuhalten und das Übertragen von Daten von einer neuen Position in der digitalen Darstellung an zu starten. Die Information in der Tag-Datei wird untersucht, um die neue Position zu ermitteln, von der begonnen werden soll, die Daten zu übertragen. Um sicherzustellen, dass der Datenstrom, der mittels der Videopumpe übertragen wird, gemäß dem anwendbaren Videoformat verwaltet wird, werden Präfix-Daten, die eine geeignete Header-Information aufweisen, mittels der Videopumpe übertragen, bevor die Daten von der neuen Position an übertragen werden.
  • Die Operationen des schnellen Vorspulens, des schnellen Zurückspulens, des langsamen Vorspulens und des langsamen Zurückspulens werden durch Auswählen von Videorahmen basierend auf der Information, die in der Tag-Datei enthalten ist, und der gewünschten Darstellungsrate und mittels Erzeugens eines Datenstroms durchgeführt, der Daten enthält, die die ausgewählten Videorahmen darstellen. Bei dem Auswahlprozess wird eine Vielzahl von Faktoren beachtet, inklusive der Datentransferrate des Kanals, auf dem die Daten zu senden sind, dem Rahmen-Typ der Rahmen, einer minimalen Auffüllrate und der Möglichkeit eines Puffer-Überlaufs im Dekoder. Präfix- und Suffix-Daten werden in den übertragenen Datenstrom vor und nach den Daten für jeden Rahmen eingefügt, um die Einhaltung des Datenstrom-Formats aufrechtzuerhalten, das vom Dekoder erwartet wird.
  • Der Tag-basierte Ansatz funktioniert gut, wenn es genügend Zeit zwischen dem Erzeugen des ursprünglichen digitalen Videostroms und dem Anschauen des digitalen Videostroms gibt, sodass es möglich ist, dass der ursprüngliche digitale Videostrom geparst wird, um die Tag-Information zu erzeugen. Wenn jedoch der digitale Videostrom angeschaut wird, während er erzeugt wird, wird das Parsen des digitalen Videostroms unpraktikabel. Die Größe der Rechenkraft, die erforderlich ist, um den digitalen Videostrom zu parsen, sobald er ankommt, würde unerschwinglich teuer sein. Andererseits wird es als nicht akzeptabel betrachtet, die Latenzzeit zwischen dem Auftreten vieler Typen von Videozuführungen (beispielsweise Sportereignissen) und der Zeit zu erhöhen, zu der solche Zuführungen einem Publikum zum Anschauen verfügbar sind.
  • Wird ein Videostrom zum Anschauen verfügbar gemacht, bevor die Erzeugung des Streams abgeschlossen ist, ist der Videostrom eine so genannte „Live-Zufuhr". Auf professioneller Ebene können nichtlineare digitale Editoren verwendet werden, um Filmmaterial einer Live-Zufuhr für einen einzelnen Nutzer schnell zu überprüfen. Jedoch sind diese Systeme nicht ausgerichtet und können nicht einfach angepasst werden daran, vielen Nutzern zu dienen. Wenn beispielsweise hundert Nutzer die gleiche Live-Zufuhr sehen würden, aber zu unterschiedlichen Zeiten die Zufuhr zurückspulen, anhalten und schnell vorspulen möchten, würde jeder einen separaten nichtlinearen digitalen Editor benötigen.
  • Ein anderes Problem, das mit dem Bereitstellen eines nichtlinearen Zugriffs auf digitale Live-Videoströme verbunden ist, ist, dass Nutzer versuchen könnten, in Abschnitte des Videostroms schnell vorzuspulen, die noch nicht existieren. Beispielsweise kann ein Zuschauer versuchen, eine Live-Zufuhr schnell vorzuspulen, um den Endstand eines Spiels zu sehen, das in Wirklichkeit noch nicht beendet ist. Es ist wünschenswert, Techniken zum Behandeln dieser Typen von Situationen in einer Weise bereitzustellen, die sicherstellt, dass weder der Dekoder den Videostrom einfriert, noch dass der Videostrom zerstört wird.
  • Ein System und Verfahren, das ein graphisches Symbol, wie zum Beispiel einen Schiebereglerknopf, auf einer Fernseh- oder Anzeigeeinheit eines Teilnehmers zum Indizieren verschiedener Positionen in einem Videostrom in einem interaktiven Video-Zuführsystem anzeigt, ist in der WO 98/00973 A1 , die am 8 Januar 1998 veröffentlicht wurde, offenbart.
  • Basierend auf dem Vorangegangenen ist es klar wünschenswert, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum sequenziellen Anzeigen nicht-sequenzieller Rahmen eines digitalen Live-Videos bereitzustellen. Es ist ferner wünschenswert, einen nicht-sequenziellen Zugriff auf ein digitales Live-Video in einer Weise bereitzustellen, sodass es nicht erforderlich ist, dass jeder Zuschauer eine unerschwinglich teure Hardware betreibt. Es ist ferner wünschenswert, Vorkehrungen zu treffen gegen Versuche, auf Bereiche eines digitalen Live-Videostroms zuzugreifen, die noch nicht existieren.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein Verfahren zum Bereitstellen eines nichtsequentiellen Zugriffs auf Videos von einer kontinuierlichen Zufuhr ist in dem unabhängigen Anspruch offenbart. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
  • Gemäß der Erfindung wird Tag-Information, die Information über Rahmen anzeigt, die in dem digitalen Datenstrom enthalten sind, erzeugt. Die Tag-Information weist Zeitstempel auf, die die Zeitsteuerung von Rahmen relativ zu einem Anfang des digitalen Datenstroms anzeigen. Ein Anfangszeitwert zeigt eine Absolutzeit an, die dem Anfang des Datenstroms entspricht.
  • Wenn eine Anforderung von einem Lesegerät für eine Wiedergabe empfangen wird, die bei einer festgelegten Absolutzeit startet, wird der Anfangszeitwert von der festgelegten Absolutzeit subtrahiert, um eine Relativzeit zu bestimmen. Die Tag-Information wird verwendet, um eine Stelle in dem digitalen Datenstrom zu identifizieren, die zu der Relativzeit korrespondiert. Der digitale Datenstrom wird dann an das Lesegerät übertragen, wobei bei der Stelle in dem digitalen Datenstrom gestartet wird, die zu der Relativzeit korrespondiert.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Die vorliegende Erfindung ist im Wege eines Beispiels und nicht im Wege einer Beschränkung in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellt, bei denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Elemente beziehen und bei denen:
  • 1 ein Blockdiagramm ist, das ein Video-Zuführsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
  • 2A ein Blockdiagramm ist, das das Format einer MPEG-Datei zeigt;
  • 2B ein Blockdiagramm einer beispielhaften Tag-Datei ist;
  • 2C ein Blockdiagramm ist, das die Tag-Information darstellt, die für jeden Rahmen in einer MPEG 1-Datei erzeugt worden ist;
  • 3A ein Blockdiagramm ist, das ein Speichersystem darstellt, bei dem RAID-Fehlerkorrektur-Techniken angewendet werden;
  • 3B ein Blockdiagramm ist, das ein Speichersystem darstellt, bei dem eine RAID-Fehlerkorrektur und ein Platten-Striping kombiniert sind;
  • 4 ein Blockdiagramm ist, das eine Folge von Inhalts-Dateien darstellt, die verwendet werden, um den Inhalt einer kontinuierlichen Zufuhr zu speichern; und
  • 5 ein Blockdiagramm ist, das die Migration von Tag-Information von einer alten Tag-Datei in eine neue Tag-Datei als Antwort auf das Ablaufen der Tag-Daten innerhalb der alten Tag-Datei darstellt.
  • Ausführliche Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines nicht-sequenziellen Zugriffs auf einen digitalen Live-Videostrom werden beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Erfindung zu gewährleisten. Es wird jedoch einem Fachmann offenbar, dass die vorliegende Erfindung ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden kann. Bei anderen Beispielen sind wohlbekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagramm-Form gezeigt, um eine unnötige Verdunklung der vorliegenden Erfindung zu vermeiden.
  • Funktions-Übersicht
  • Der Schwierigkeit, die mit dem Anwenden des Tagbasierten Ansatzes auf Live-Digital-Videozuführungen verbunden ist, wird gemäß einem Aspekt des vorliegenden Systems durch das Beseitigen des Erfordernisses begegnet, einen eingehenden digitalen Videostrom in Echtzeit zu parsen. Anstelle des Erzeugens von Tag-Daten mittels Parsens des digitalen Videostroms behält die Einheit, die für das Kodieren der Live-Zufuhr zuständig ist, die Information darüber, wie die Daten kodiert worden sind, und überträgt diese Information zusammen mit den kodierten Daten zum Video-Server. Die Tag-Information kommt am Video-Server zusammen mit dem entsprechenden Inhalt an, so dass der Inhalt selbst nicht geparst werden muss.
  • Der Video-Server ist derart eingerichtet, dass sichergestellt ist, dass der Client nicht hinter dem Ende des empfangenen Inhalts suchen oder abtasten kann. Infolge der Tatsache, dass es eine gewisse Menge an Verzerrung zwischen der Ankunftszeit des Inhalts und der entsprechenden Tags geben kann, ist der Server eingerichtet sicherzustellen, dass die Tags nicht verfrüht verwendet werden, d. h., dass sie den Server dazu bringen würden, sich hinter das Ende des verfügbaren Inhalts zu bewegen.
  • Beispielhaftes System
  • 1 ist ein Blockdiagramm, das ein beispielhaftes audio-visuelles Informations-Zuführsystem 100 zum Zuführen und Bereitstellen eines nicht-sequenziellen Zugriffs auf digitale Live-Video-Zuführungen darstellt. Das audio-visuelle Informations-Zuführsystem 100 weist im Allgemeinen einen Koder 101, einen Video-Server 106, einen Medien-Datenspeicher (MDS) 112, eine Datenbank 116, einen Stream-Server 118, eine Videopumpe 120 und einen Client 122 auf.
  • Der Koder
  • Der Koder 101 empfängt eine audio-visuelle Eingabe und erzeugt einen digitalen Datenstrom, in dem die audio-visuelle Eingabe gemäß einem bestimmten Format kodiert ist. Es wurden verschiedene Video-Kodierformate entwickelt und sind in der Industrie wohlbekannt. Beispielsweise sind die MPEG-Formate ausführlich in den folgenden internationalen Standards beschrieben: ISO/IEC 13818-1, 2, 3 (MPEG 2) und ISO/IEC 11172-1, 2, 3 (MPEG 1). Dokumente, in denen diese Standards beschrieben sind, (weiterhin bezeichnet als „MPEG-Spezifikationen"), sind verfügbar bei ISO/IEC Copyright Office, Postfach 56, CH-1211 Genf 20, Schweiz. Während sich an dieser Stelle zum Zwecke der Erläuterung auf bestimmte Formate bezogen wird, ist die vorliegende Erfindung nicht auf irgendein spezielles digitales Stream-Format beschränkt.
  • Der Koder 101 weist einen Koder/Dekoder (CODEC) 102 und einen Multiplexer (MUX) 104 auf. Der CODEC 102 wandelt visuelle oder audio-visuelle Information von einer Eingabequelle in komprimierte digitale Daten um. Der CODEC 102 kann beispielsweise ein Fraktal-Kompressor oder ein MPEG-Kompressor sein. Zum Zwecke der Darstellung soll angenommen werden, dass die Videoquelle, die mittels des CODEC 102 abgefangen wird, eine Live-Quelle ist, und dass folglich der CODEC 102 das Video mit einfacher Rate (1X) in Bezug auf die Echtzeit kodiert. Jedoch kann die Video-Quelle alternativ eine gespeicherte Video-Quelle sein, die der CODEC 102 mit irgendeiner Rate in Bezug auf die Echtzeit kodiert.
  • Der MUX 104 multiplext die komprimierte Audio- und visuelle Information, die vom CODEC 102 erzeugt worden ist, um einen komprimierten Videostrom zu erzeugen. In dem komprimierten Videostrom werden die Daten, die Videorahmen und Töne darstellen, gemäß dem speziellen digitalen Format gemischt und formatiert, das vom Koder 101 unterstützt wird. Die spezifischen Operationen, die während des Mischprozesses durchgeführt werden, variieren basierend auf dem Typ des angewendeten Koders. Beispielsweise kann der Mischprozess das Ermitteln der Reihenfolge und der Anordnung von Abschnitten digitalisierter Töne und Videos im Strom sowie das Einfügen von Metadaten an verschiedenen Punkten innerhalb des Stroms beinhalten. Die Metadaten können beispielsweise die Form von Header-Information annehmen, die den Startpunkt und den Inhalt von „Paketen" innerhalb des Stroms identifiziert. Der Strom komprimierter audio-visueller Information, der mittels des MUX 104 aufgebaut worden ist, wird vom Koder 101 zum Video-Server 106 mittels eines Kommunikationskanals 128 übertragen.
  • Steuerinformation
  • Der Koder 101 sendet gemäß einem Aspekt des vorliegenden Systems Steuerinformation mittels eines Kommunikationskanals 130 an den Video-Server 106 parallel mit dem Videostrom. Die Steuerinformation, die mittels des Kanals 130 gesendet worden ist, weist spezifische Information darüber auf, wie der Koder 101 den Videostrom aufgebaut hat. Diese Steuerinformation weist Tag-Daten auf, die vom Stream-Server 188 verwendet werden, um einen nicht-sequenziellen Zugriff auf den Videostrom bereitzustellen. Insbesondere kann die Steuerinformation Informationen über den Typ, die Länge und die Grenzen der verschiedenen Rahmen, die in dem Videostrom kodiert sind, ebenso wie Header-Information aufweisen, die die Komprimierungsrate, die Bitrate und andere Typen von Information spezifiziert, die der Video-Server 106 benötigt, um zu ermitteln, wie der Videostrom zu verarbeiten ist.
  • Es ist bedeutsam, dass die Erzeugung der Steuerinformation eine minimale zusätzliche Rechenkraft einbezieht, da der MUX 104 das meiste der Information bereits während des Aufbaus des Content-Stroms erzeugt. Insbesondere ordnet der MUX 104 die digitalen Video- und Audiodaten von dem CODEC 102 an und kapselt sie ein. Da der MUX 104 den Inhalt paketiert, kennt der MUX 104 die Inhalte und die Grenzen zwischen den Paketen.
  • Kommunikation zwischen dem Koder und dem Video-Server
  • Während der CODEC 102 typischerweise in einer hartverdrahteten Schaltung implementiert ist, ist der MUX 104 bevorzugt mittels einer programmgesteuerten Schaltung, wie beispielsweise eines Prozessors, implementiert, der programmiert ist, um eine bestimmte Sequenz von Befehlen auszuführen, die in einem Speicher gespeichert sind. Folglich kann der MUX 104 einen Prozessor aufweisen, der ein herkömmliches Multiplex-Programm ausführt, das mit einer Software-Bibliothek gekoppelt worden ist und an diese Aufrufe durchführt, wobei mittels dieser Bibliothek die Kommunikation mit dem Video-Server 106 gesteuert wird.
  • Alle zwischen dem Koder 101 und dem Video-Server 106 übertragenen Daten werden bevorzugt unter Verwenden eines zuverlässigen Kommunikationsmechanismus' gesendet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Video-Inhalt auf dem Kommunikationskanal 128 als ein einfacher Byte-Strom behandelt und wird mittels eines Leichtgewicht (Light Weight)- sowie zuverlässigen Protokolls übertragen. Beispielsweise ist TOP bei gering belasteten Netzwerken ausreichend. Die Steuerinformation und Metadaten auf dem Kommunikationskanal 130 beinhalten kompliziertere Datentypen und werden mittels eines objektorientierten Protokolls übertragen, wie beispielsweise Common Object Request Broker Architecture Interface Definition Language („CORBA IDL").
  • Die Kommunikation zwischen dem Koder 101 und dem Video-Server 106 erfolgt in Sitzungen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Sitzung in 3 Phasen durchgeführt: Öffnen (OPEN), Senden (SEND) und Schließen (CLOSE). Die während jeder dieser Phasen durchgeführten Operationen sind wie folgt:
    • OPEN – jede Bereitstellung, die der Video-Server 106 für Netzwerk- oder Platten-Bandbreite- oder Plattenspeicher-Vorkommnisse durchführen muss. Eine Pipe für die Videostrom-Daten (den „Inhalt") wird erzeugt.
    • SEND TAGS und SEND DATA – diese Aufrufe werden so viele Male durchgeführt, wie der Inhalt kodiert wird. Der Video-Server 106 speichert den gesamten Inhalt unmittelbar auf eine Platte und aktualisiert eine Ende-der-Datei-Position. Tags werden im Speicher gehalten, bis die beigefügten Inhalts-Daten gespeichert sind. Tags werden für eine zusätzliche Zeitdauer gehalten, um zu garantieren, dass eine Suche nach solch einem Tag erfolgreich sein wird, d. h., dass die Videopumpe 120 nicht in Bezug auf die Daten stillstehen wird.
    • CLOSE – die Inhalts-Pipe wird abgeschnitten (torn down). Server-Ressourcen werden freigegeben, und inhaltsbezogene Dienste sowie Clients werden benachrichtigt, dass die Zufuhr zu einem normalen statischen Bestandteil des Inhalts geworden ist.
  • Der Koder 101 erzeugt parallel Inhalts-Daten und Steuerdaten. Jedoch werden die Steuerdaten, die einem bestimmten Abschnitt des Inhalts zugeordnet sind, nicht notwendigerweise vom Koder 101 zur gleichen Zeit erzeugt, wie der spezielle Inhalts-Abschnitt. Beispielsweise kann der Koder 101 tatsächlich ermitteln, wie das Aufreihen von Inhalts-Rahmen stattfindet, bevor der Koder 101 die Rahmen eigentlich aufreiht. Unter diesen Umständen können die Steuerdaten, die kennzeichnen, wie die Rahmen aufgereiht worden sind, vom Koder 101 vor den Inhalts-Daten übertragen werden, die die Rahmen enthalten.
  • Der Video-Server
  • Der Video-Server 106 empfängt den Videostrom und die Steuerdaten von dem Koder 101 und bewirkt, dass die Daten im MDS 112 gespeichert werden. Bei dem dargestellten System sendet der Video-Server 106 einen MPEG-Videostrom an den MDS-Server 110, und der MDS-Server 110 speichert den MPEG-Videostrom in einer MPEG-Datei 134. Parallel dazu sendet der Video-Server 106 Tag-Information an den MDS-Server 110, die aus den Steuerdaten extrahiert worden ist, die auf der Leitung 130 empfangen worden sind. Die Tag-Daten werden in einer Tag-Datei 132 auf Platten 114 gespeichert. Der Video-Server 106 kann ferner die Information über den Inhalt, der die Tag-Daten aufweist, senden, um sie in der Datenbank 116 zu speichern.
  • Sind die Daten einmal mittels des Video-Servers 106 übertragen, kann irgendein anderes Gerät in dem System, inklusive der Videopumpe 120, die Tag-Daten verwenden, um einen Zugriff auf den Inhalt zu versuchen, der den Tag-Daten zugeordnet ist. Folglich kann die unmittelbare Übertragung von Tag-Daten an den MDS-Server 110 zu Fehlern führen, wenn die Tag-Daten beispielsweise am Video-Server 106 vor den entsprechenden Inhalts-Daten ankommen. Daher puffert der Video-Server 106 vor dem Senden der Tag-Daten an den MDS-Server 110 jedes Tag-Daten-Item in einem Tag-Puffer 108, bis es für Geräte, wie beispielsweise eine Videopumpe 120, sicher ist, auf den Inhalt zuzugreifen, der dem Tag-Daten-Item zugeordnet ist. Die Verwendung des Tag-Puffers 108, um ein verfrühtes Lesen von Inhalts-Daten zu verhindern, ist ausführlicher weiter unten beschrieben.
  • Beispielhafte MPEG-Datei
  • Bei digitalen audio-visuellen Speicherformaten, ob komprimiert oder nicht, werden Zustandsmaschinen und Pakete verschiedener Strukturen verwendet. Die an dieser Stelle beschriebenen Techniken werden auf all diese Speicherformate angewendet. Während die vorliegende Erfindung nicht auf irgendein bestimmtes digitales audio-visuelles Format beschränkt ist, soll die MPEG 2-Transportdatei-Struktur zu Darstellungszwecken beschrieben werden.
  • Bezugnehmend auf 2A stellt diese die Struktur einer MPEG 2-Transportdatei 134 in größerem Detail dar. Die Daten innerhalb der MPEG-Datei 134 sind in drei Schichten paketiert: einer Programm-Elementarstrom („PES")-Schicht, einer Transportschicht und einer Videoschicht. Diese Schichten sind ausführlich in den MPEG 2-Spezifikationen beschrieben. In der PES-Schicht besteht die MPEG-Datei 134 aus einer Sequenz von PES-Paketen. In der Transportschicht besteht die MPEG-Datei 134 aus einer Sequenz von Transportpaketen. In der Videoschicht besteht die MPEG-Datei 134 aus einer Sequenz von Bildpaketen. Jedes Bildpaket enthält die Daten für einen Videorahmen.
  • Jedes PES-Paket weist einen Header auf, der die Länge und die Inhalte des PES-Paketes identifiziert. Bei dem dargestellten Beispiel enthält ein PES-Paket 250 einen Header 248, gefolgt von einer Sequenz von Transportpaketen 251-262. Die PES-Paket-Grenzen fallen mit gültigen Transportpaket-Grenzen zusammen. Jedes Transportpaket enthält ausschließlich einen Datentyp. Bei dem dargestellten Beispiel enthalten die Transportpakete 251, 256, 258, 259, 260 und 262 Videodaten. Die Transportpakete 252, 257 und 261 enthalten Audio-Daten. Das Transportpaket 253 enthält Steuer-Daten. Das Transportpaket 254 enthält Zeitsteuerungs-Daten. Das Transportpaket 255 ist ein Auffüll-Paket.
  • Jedes Transportpaket weist einen Header auf. Der Header weist einen Paket-ID („PID") für das Paket auf. Pakete, denen der PID 0 zugeordnet ist, sind Steuerpakete. Beispielsweise kann dem Paket 253 der PID 0 zugeordnet sein. Andere Pakete, inklusive andere Steuerpakete, werden in den PID 0-Paketen referenziert. Insbesondere weisen die PID 0-Steuerpakete Tabellen auf, die die Pakettypen der Pakete aufweisen, die den PID 0-Steuerpaketen unmittelbar folgen. Für alle Pakete, die keine PID 0-Steuerpakete sind, enthalten die Header PIDs, die als Zeiger auf die Tabelle dienen, die in dem PID 0-Steuerpaket enthalten ist, das den Paketen unmittelbar vorausgeht. Beispielsweise würde der Datentyp, der in einem Paket mit einem PID 100 enthalten ist, durch das Untersuchen des Eintrags, der dem PID 100 zugeordnet ist, in der Tabelle des PID 0-Steuerpaketes ermittelt, das dem Paket am nächsten vorgelagert ist.
  • In der Videoschicht wird die MPEG-Datei 134 gemäß den Grenzen der Rahmen-Daten aufgeteilt. Wie oben erwähnt, gibt es keine Korrelation zwischen den Grenzen der Daten, die Videorahmen repräsentieren, und den Transportpaket-Grenzen. Bei dem dargestellten Beispiel sind die Rahmen-Daten für einen Videorahmen "F" positioniert, wie mittels Klammern 270 gekennzeichnet. Insbesondere sind die Rahmen-Daten für den Rahmen „F" von einem Punkt 280 innerhalb des Video-Paketes 251 bis zum Ende des Video-Paketes 251, im Video-Paket 256 und vom Beginn des Video-Paketes 258 bis zu einem Punkt 282 innerhalb des Video-Paketes 258 positioniert. Daher stellen die Punkte 280 und 282 die Grenzen für das Bildpaket für den Rahmen „F" dar. Die Rahmen-Daten für einen zweiten Videorahmen „G" sind positioniert, wie mittels Klammern 272 gekennzeichnet. Die Grenzen für das Bildpaket für den Rahmen „G" sind mittels der Klammern 276 gekennzeichnet.
  • Strukturen, die analog denen sind, wie oben für die MPEG 2-Transport-Ströme beschrieben, gibt es auch bei anderen digitalen audio-visuellen Speicherformaten, inklusive MPEG 1, Quicktime, AVI, Proshare und H.261-Formaten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden Kennzeichner für Video-Zugreifpunkte, Zeitstempel, Datei-Positionen usw. derart gespeichert, dass auf die vielen digitalen audio-visuellen Speicherformate vom gleichen Server zugegriffen werden kann, um gleichzeitig unterschiedlichen Clients mit einer großen Vielfalt von Speicherformaten zu dienen. Bevorzugt sind all die formatspezifischen Informationen und Techniken im Tag-Generator und im Stream-Server integriert. All die anderen Elemente des Servers sind formatunabhängig.
  • Beispielhafte Tag-Datei
  • Die Inhalte einer beispielhaften Tag-Datei 132 sollen nun unter Bezugnahme auf 2B gezeigt werden. In 2B weist die Tag-Datei 132 einen Dateityp-Identifizierer 202, einen Längen-Kennzeichner 204, einen Bitraten-Kennzeichner 206, einen Spieldauer-Kennzeichner 208, einen Rahmennummer-Kennzeichner 210, eine Stream-Zugriffsinformation 212 und einen initialen MPEG-Zeit-Offset 213 auf. Der Dateityp-Identifizierer 202 kennzeichnet das physikalische Wrapping in der MPEG-Datei 134. Beispielsweise würde der Dateityp-Identifizierer 202 anzeigen, ob die MPEG-Datei 134 eine MPEG 2- oder eine MPEG 1-Datei ist.
  • Der Längen-Kennzeichner 204 zeigt die Länge der MPEG-Datei 134 an. Der Bitraten-Kennzeichner 206 zeigt die Bitrate an, mit der die Inhalte der MPEG-Datei 134 an einen Client während einer Wiedergabe zu senden sind. Der Spieldauer-Kennzeichner 208 spezifiziert die Zeitdauer in Millisekunden, die erforderlich ist, die gesamten Inhalte der MPEG-Datei 134 während eines normalen Wiedergabebetriebs wiederzugeben. Der Rahmennummer-Kennzeichner 210 zeigt die Gesamtanzahl der Rahmen an, die in der MPEG-Datei 134 dargestellt sind.
  • Die Stream-Zugriffsinformation 212 ist eine Information, die erforderlich ist, um auf die Video- und Audio-Ströme zuzugreifen, die in der MPEG-Datei 134 gespeichert sind. Die Stream-Zugriffsinformation 212 weist einen Video-Elementar-Stream-ID und einen Audio-Elementar-Stream-ID auf. Für MPEG 2-Dateien weist die Stream-Zugriffsinformation 212 ferner einen Video-PID und einen Audio-PID auf. Der Tag-Datei-Header kann ferner andere Information enthalten, die verwendet werden kann, um andere Merkmale zu implementieren.
  • Zusätzlich zu der oben beschriebenen eigenen Information enthält die Tag-Datei 132 einen Eintrag für jeden Rahmen innerhalb der MPEG-Datei 134. Der Eintrag für einen Videorahmen weist Informationen über den Zustand der verschiedenen MPEG-Schichten in Bezug auf die Position der Daten auf, die den Rahmen darstellen. Für eine MPEG 2-Datei weist jeder Eintrag den Zustand der MPEG 2-Transport-Zustandsmaschine, den Zustand der Programm-Elementarstrom-Zustandsmaschine und den Zustand der Video-Zustandsmaschine auf. Für eine MPEG 1-Datei weist jeder Eintrag den aktuellen Zustand des Pack-System-MPEG-Stroms und den Zustand der Video-Zustandsmaschine auf.
  • Der Tag-Datei-Eintrag 214 stellt in größerem Detail die Tag-Information dar, die für einen einzelnen MPEG 2-Videorahmen „F" gespeichert ist. Bezüglich des Zustands der Programm-Elementarstrom-Zustandsmaschine weist der Tag-Eintrag 214 die Information auf, wie in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
    Daten Bedeutung
    PES-Offset am Beginn des Bildes 217 der Offset des ersten Bytes für den ersten Rahmen „F" innerhalb des PES-Paketes, das die Rahmen-Daten für den Rahmen „F" enthält
    PES-Offset am Ende des Bildes 219 der Offset zwischen dem letzten Byte in den Rahmen-Daten für den Rahmen „F" und dem Ende des PES-Paketes, in dem sich die Rahmen-Daten für den Rahmen „F" befinden
  • Bezüglich des Zustands der Video-Zustandsmaschine weis der Tag-Eintrag 214 die Information auf, wie in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2
    Daten Bedeutung
    Bildgröße 220 die Größe des Paketes für den Rahmen „F"
    Start-Position 226 die Position des ersten Bytes der dem Rahmen „F" entsprechenden Daten innerhalb der MPEG-Datei
    Zeitwert 228 die Zeit in Bezug auf den Beginn des Films, in der der Rahmen „F" während einer normalen Wiedergabe der MPEG-Datei 134 angezeigt würde,
    Rahmen-Typ 232 die Technik, die verwendet wird, um den Rahmen zu kodieren (beispielsweise I-Rahmen, P-Rahmen oder B-Rahmen)
    Zeitsteuerungs-Puffer-Information 238 kennzeichnet, wie voll der Puffer des Dekoders ist (wird an den Dekoder gesendet, um zu ermitteln, wann die Information aus dem Puffer heraus transportiert werden soll, um neu ankommende Information zu empfangen)
  • Unter Bezugnahme auf den Zustand der Transportschicht-Zustandsmaschine weist der Tag-Eintrag 214 die Information auf, wie in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 3
    Daten Bedeutung
    Start-Offset 234 der Abstand zwischen dem ersten Byte in den Rahmen-Daten und dem Beginn des Transport-Paketes, in dem das erste Byte vorkommt
    # Nicht-Video-Pakete 222 die Anzahl der Nicht-Video-Pakete (d. h. Audio-Pakete, Auffüll-Pakete, Steuerpakete und Zeitsteuerungs-Pakete), die innerhalb des Bild-Paketes für den Rahmen „F" positioniert sind
    # Auffüll-Pakete 224 die Anzahl der Auffüll-Pakete, die innerhalb des Bild-Paketes für den Rahmen „F" positioniert sind
    Ende-Offset 236 der Abstand zwischen dem letzten Byte in den Rahmen-Daten und dem Ende des Paketes, in dem das letzte Byte vorkommt
    aktueller Kontinuitäts-Zähler 215 der Kontinuitäts-Wert, der dem Rahmen „F" zugeordnet ist
    Diskontinuitäts-Flag 230 kennzeichnet, ob es eine zeitliche Diskontinuität zwischen dem Rahmen „F" und dem Rahmen gibt, das in dem vorangegangenen Tag-Eintrag dargestellt ist
  • Angenommen, dass der Eintrag 214 beispielsweise für den Rahmen „F" von 2B ist. Die Größe 220, die dem Rahmen „F" zugeordnet ist, würden die Bits sein, die von Klammern 274 umgeben sind. Die Anzahl 222 von Nicht-Video-Paketen würde 5 sein (Pakete 252, 253, 254, 255 und 257). Die Anzahl 224 von Auffüll-Paketen würde 1 sein (Paket 255). Die Anfangsposition 226 würde der Abstand zwischen dem Start der MPEG-Datei 134 und dem Punkt 280 sein. Der Start-Offset 234 würde der Abstand zwischen dem Start des Paketes 251 und dem Punkt 280 sein. Der Ende-Offset 236 würde der Abstand zwischen dem Punkt 282 und dem Ende des Paketes 258 sein.
  • Die Tag-Information, die für jeden Rahmen in einer MPEG 1-Datei erzeugt wird, ist in 2C dargestellt. Bezugnehmend auf 2C weist der Eintrag 214 Daten auf, die den Zustand dreier Zustandsmaschinen anzeigen: einer System-Zustandsmaschine, einer Paketierungs-Zustandsmaschine und einer Video-Zustandsmaschine. Insbesondere weist der Tag-Eintrag 214 die Information auf, wie in Tabelle 4 gezeigt. Tabelle 4
    Daten Bedeutung
    Menge der Nicht-Video-Daten 221 die Menge der Nicht-Video-Daten (in Byte), die innerhalb der Grenzen des Starts und des Endes der Rahmen-Daten für den Rahmen „F" enthalten sind
    Menge der Auffüll-Daten 223 die Menge der Auffüll-Daten (in Byte), die innerhalb der Grenzen des Starts und des Endes der Rahmen-Daten für den Rahmen „F" enthalten sind
    PACK-Offset am Start 225 der Offset zwischen der Grenze des Starts der Rahmen-Daten für den Rahmen „F" und dem Start des Pack-Paketes, das die Grenze des Starts für den Rahmen enthält
    PACK, verbleibend am Beginn 227 der Abstand zwischen der Grenze des Starts für den Rahmen „F" und dem Ende des Pack-Paketes, das die Grenze des Starts des Rahmens „F" enthält
    PACK-Offset am Ende 229 der Offset zwischen der Grenze des Endes für den Rahmen „F" am Anfang des Pack-Paketes, das die Grenze des Endes für den Rahmen „F" enthält
    PACK, verbleibend am Ende 231 der Abstand zwischen der Grenze des Endes für den Rahmen „F" und dem Ende des Pack-Paketes, das die Grenze des Endes des Rahmens „F" enthält
    Bildgröße 233 der Abstand (in Byte) zwischen der Grenze des Beginns für den Rahmen „F" und der Grenze des Endes für den Rahmen „F"
    Bild-Start-Position 235 der Abstand zwischen dem Beginn der MPEG 1-Datei und der Grenze des Beginns für den Rahmen „F"
    Bild-Ende-Position 237 die Position der Grenze des Endes für den Rahmen „F" in Bezug auf den Beginn der MPEG 1-Datei
    Rahmen-Typ 239 die Technik, die verwendet worden ist, um die Daten zu kodieren, die den Rahmen „F" darstellen
    Zeitwert 241 die Zeit in Bezug auf den Beginn des Films, in der der Rahmen „F" während einer normalen Wiedergabe der MPEG-Datei 134 angezeigt würde
    Zeitsteuerungs-Puffer-Information 243 kennzeichnet, wie voll der Puffer des Dekoders ist (wird an den Dekoder gesendet, um zu ermitteln, wann die Information aus dem Puffer heraus transportiert werden soll, um neu ankommende Information zu empfangen)
  • Die Tag-Information weist Daten auf, die den Zustand der relevanten Zustandsmaschinen am Beginn von Videorahmen anzeigt. Jedoch unterscheiden sich die Zustandsmaschinen, die mit anderen digitalen audio-visuellen Formaten angewendet werden, von denen, wie oben beschrieben, ebenso wie sich die Zustandsmaschinen, die beim MPEG 1-Format angewendet werden, von denen bei MPEG 2 unterscheiden. Folglich wird die spezifische Tag-Information, die für jeden Rahmen des Videos gespeichert ist, basierend auf dem digitalen Audio-Videoformat der Datei variieren, der sie zugeordnet ist.
  • Der MDS
  • Der MDS 112 weist einen MDS-Server 110 und einen oder mehrere Nichtflüchtig-Speicher-Einrichtungen, wie beispielsweise Platten 114, auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die MPEG-Datei 134 über viele Platten 114 hinweg gespeichert, um die Fehlertoleranz des Systems zu erhöhen. Betrachtet wird beispielsweise ein Mehrfach-Plattensystem 300, wie in 3 dargestellt. Das System 300 weist N+1 Plattenlaufwerke auf. Eine MPEG-Datei wird auf N der N+1 Platten gespeichert. Die MPEG-Datei wird in Abschnitte 350, 352, 354 und 356 aufgeteilt. Jeder Abschnitt wird in N Blöcke aufgeteilt, wobei N die Anzahl der Platten ist, die verwendet werden, um die MPEG-Datei zu speichern. Jede Platte speichert einen Block eines gegebenen Abschnitts.
  • Bei dem dargestellten Beispiel weist der erste Abschnitt 350 der MPEG-Datei Blöcke 310, 312 und 314 auf, die auf Platten 302, 304 bzw. 306 gespeichert sind. Der zweite Abschnitt 352 weist Blöcke 316, 318 und 320 auf, die auf Platten 302, 304 bzw. 306 gespeichert sind. Der dritte Abschnitt 354 weist Blöcke 322, 324 und 326 auf, die auf Platten 302, 304 bzw. 306 gespeichert sind. Der vierte Abschnitt 356 weist Blöcke 328, 330 und 332 auf, die auf Platten 302, 304 bzw. 306 gespeichert sind.
  • Die Platte 308, die nicht verwendet wird, um die MPEG-Datei zu speichern, wird verwendet, um Prüf-Bits zu speichern. Jeder Satz von Prüf-Bits entspricht einem Abschnitt der MPEG-Datei und wird basierend auf den verschiedenen Blöcken aufgebaut, die zu dem entsprechenden Abschnitt gehören. Beispielsweise entsprechen die Prüfbits 334 dem Abschnitt 350 und werden mittels Durchführens einer Exklusiv-ODER (XOR)-Operation auf all den Blöcken im ersten Abschnitt 350 erzeugt. Auf die gleiche Weise sind die Prüf-Bits 336, 338 und 340 die Ergebnisse einer Exklusiv-ODER-Operation, die auf all den Blöcken im Abschnitt 352, 354 bzw. 356 durchgeführt worden ist.
  • Das System 300 weist eine höhere Fehlertoleranz als ein Einzel-Plattensystem in der Hinsicht auf, dass, wenn eine Platte im System aufhört, korrekt zu arbeiten, die Inhalte der kaputten Platte basierend auf den Inhalten der verbliebenen Platten rekonstruiert werden können. Wenn beispielsweise die Platte 304 aufhört zu funktionieren, können die Inhalte des Blocks 312 basierend auf den verbliebenen Blöcken im Abschnitt 350 und den Prüf-Bits 334, die dem Abschnitt 350 zugeordnet sind, rekonstruiert werden.
  • Auf die gleiche Weise kann der Block 318 basierend auf den verbliebenen Blöcken im Abschnitt 352 und den Prüf-Bits 336, die dem Abschnitt 352 zugeordnet sind, aufgebaut werden. Diese Fehlererfassung und -Korrekturtechnik ist allgemein bekannt als „redundantes Feld preisgünstiger Platten" (Redundant Array of Inexpensive Disk – RAID).
  • Während einer Echtzeit-Wiedergabe unter Verwenden von RAID liest eine Videopumpe 120 die MPEG-Datei auf einer Abschnitt-für-Abschnitt-Basis und verarbeitet sie, so dass all die Information verfügbar ist, um irgendwelche Daten, die von einer Platte fehlerhaft gelesen worden sind, zu rekonstruieren. Techniken zum Durchführen von RAID in Echtzeit sind beschrieben im US-Patent Nr. US-A-5,623,595 , betitelt mit „Method and Apparatus for Transparent, Real Time Reconstruction of Corrupted Data In A Redundant Array Data Storage System".
  • Während normaler Wiedergabe-Operationen ist genügend Zeit, um die Platten-Zugriffe durchzuführen, die erforderlich sind, um einen gesamten Abschnitt zu lesen, während die Daten vom vorherigen Abschnitt im MPEG-Datenstrom übertragen werden. Jedoch werden bei den Operationen des schnellen Vorspulens und des schnellen Zurückspulens weniger als all die Daten in jedem Abschnitt im MPEG-Datenstrom gesendet. Da weniger Daten gesendet werden, nimmt die Übertragungszeit der Daten weniger Zeit in Anspruch. Folglich ist weniger Zeit verfügbar, um den folgenden Abschnitt zu lesen und zu verarbeiten.
  • Beispielsweise wird angenommen, dass lediglich ein Rahmen X des Abschnitts 350 zur Anzeige während einer Operation des schnellen Vorspulens ausgewählt war. Während der Zeit, die in Anspruch genommen wird, das Segment für den Rahmen X zu übertragen, werden die Daten für den nächsten ausgewählten Rahmen Y gelesen und verarbeitet. Es wird angenommen, dass der nächste Rahmen Y in Abschnitt 352 positioniert ist. Wenn die MPEG-Datei auf einer Abschnitts-Basis gelesen und verarbeitet wird (erforderlich für RAID), dann werden all die Blöcke im Abschnitt 352 während der Übertragung des einzelnen Rahmens X gelesen und verarbeitet. Selbst wenn es möglich ist, all die Blöcke im Abschnitt 352 in der zugewiesenen Zeit zu lesen und zu verarbeiten, kann es nicht wünschenswert sein, dies wegen der Ressourcen, die beim Durchführen der erforderlichen Plattenzugriffe verbraucht würden, so durchzuführen.
  • Im Licht des Vorangegangenen nutzt die Videopumpe 120 nicht RAID während der Operationen des schnellen Vorspulens und des schnellen Zurückspulens. Stattdessen liest, verarbeitet und überträgt die Videopumpe 120 nur die Daten, die in den Befehlen gekennzeichnet sind, die sie vom Stream-Server 118 empfängt. Daher würden bei dem oben gegebenen Beispiel lediglich die Rahmen-Daten für den Rahmen Y während der Übertragung des Segments für den Rahmen X gelesen und verarbeitet. Unter Umgehung von RAID während der Operationen des schnellen Vorspulens und des schnellen Zurückspulens bleibt die Platten-Bandbreite auf der gleichen Stufe oder unter der Stufe, die während des normalen Wiedergabebetriebs verwendet wird.
  • Da RAID nicht während der Operationen des Echtzeit-Vorspulens und des Echtzeit-Zurückspulens verwendet wird, können fehlerhafte Daten während dieser Operationen nicht rekonstruiert werden. Folglich, wenn die Videopumpe 120 erfasst, dass die Daten für einen selektierten Rahmen zerstört oder nicht verfügbar sind, verwirft die Videopumpe 120 das gesamte Segment, das dem problematischen Rahmen zugeordnet ist. Deshalb werden die Präfix- und Suffix-Daten für den Rahmen ebenfalls nicht gesendet, wenn die dem Rahmen zugeordneten Daten nicht gesendet werden können. Jedoch werden einige Auffüll-Pakete, die mit den Präfix- oder Suffix-Daten zu senden sind, weiterhin gesendet.
  • Mittels des Sendens von Daten in Gesamt-„Segmenten" wird die Konformität mit dem digitalen Audio-Visuell-Format beibehalten. Bei einem Ausführungsbeispiel wird die Videopumpe 120 Auffüll-Pakete senden, um die Leitung aufzufüllen, um die korrekte Darstellungsrate beizubehalten. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dieses Verhalten vom Client auswählbar.
  • Data-Striping
  • Die oben beschriebenen RAID-Techniken verbessern sowohl den Durchsatz (da alle Daten von allen Platten in einem Feld parallel gelesen werden) als auch die Zuverlässigkeit (infolge der Fehlerkorrektur). Um den Durchsatz weiter zu erhöhen, kann RAID in Verbindung mit Data-Striping verwendet werden. Unter Verwenden von Data-Striping werden Segmente von logisch hintereinander liegenden Daten auf viele physikalische Geräte (oder Sätze von physikalischen Geräten) in einer Round-Robin-Weise geschrieben. Die Menge gespeicherter Daten auf jedem Speicherelement in der Round-Robin-Sequenz wird als ein „Stripe" bezeichnet. Wenn jedes Speicherelement in der Round-Robin-Sequenz ein Feld von RAID-Platten ist, wird jedes Datensegment als RAID-Stripe bezeichnet.
  • 3B stellt ein System dar, bei dem Data-Striping in Verbindung mit RAID verwendet wird. Das System in 3B ist gleich dem von 3A mit der Ausnahme, dass jede der Platten in 3A durch einen Folge von M Platten ersetzt ist. Daher ist die Platte 302 durch Platten 302-1 bis 302-M ersetzt worden. Die Segment-Abschnitte, die auf Platten 302 gespeichert worden sind, sind auf Platten 302-1 bis 302-M in einer sequenziellen Round-Robin-Weise gespeichert. Beispielsweise wird angenommen, dass die MPEG-Datei in 50 Segmente aufgeteilt ist und dass die Platte 302 durch 25 Platten ersetzt worden ist. Unter diesen Umständen würde die Platte 302-1 den ersten Abschnitt der Segmente 1 und 26 speichern. Die Platte 302-2 würde den ersten Abschnitt der Segmente 2 und 27 speichern usw.
  • Durch das Data-Striping wird der Durchsatz erhöht, da verschiedene Prozesse von verschiedenen Platten-Feldern parallel lesen können. Beispielsweise kann eine Datenpumpe das erste Segment einer MPEG-Datei aus dem RAID-Feld lesen, das die Platten Disk_1,1 bis Disk_1,N+1 aufweist, während eine andere Datenpumpe konkurrent das zweite Segment der gleichen MPEG-Datei aus dem RAID-Feld liest, das die Platten Disk_2,1 bis Disk_2,N+1 aufweist.
  • Aus Durchsatz-Leistungs-Gründen erfolgt das Lesen und das Schreiben in diskreten Blöcken, typischerweise in Platten-RAID-Stripes. Bei einem typischen digitalen Video-Zuführsystem ist jede Zugriffseinheit 256 kByte oder 2 Megabit, und der Inhalt ist ein 2 MB/s-MPEG. Folglich entspricht jedes RAID-Stripe ungefähr einer Sekunde eines Videos, obwohl diese leicht im Bereich von ungefähr 0,2 bis 10 Sekunde pro Stripe abhängig von der Inhalts-Bitrate und der Serverkonfiguration variieren kann.
  • Der Client
  • Das audio-visuelle Informations-Zuführsystem 100 enthält einen oder mehrere Clients, wie beispielsweise den Client 122. Der Client 122 repräsentiert im Allgemeinen Geräte, die eingerichtet sind, audio-visuelle Information zu dekodieren, die in einem Strom digitaler audio-visueller Daten enthalten ist. Beispielsweise kann der Client 122 eine Set-Top-Wandlerbox sein, die mit einer Ausgabe-Anzeige, wie beispielsweise einem Fernsehgerät, gekoppelt ist. Der Client 122 weist einen Dekoder 126 zum Dekodieren eines digitalen Datenstroms und eine Steuereinheit 124 zum Übertragen von Information zu dem Stream-Server 118 auf.
  • Der Stream-Server 118 ist befähigt, Informationen von Client 122 mittels eines Steuernetzwerks 140 zu empfangen. Das Steuernetzwerk 140 kann irgendein Netzwerk sein, das die Kommunikation zwischen zwei oder mehr Geräten ermöglicht. Beispielsweise kann das Steuernetzwerk 140 ein Netzwerk hoher Bandbreite, eine X.25-Schaltung oder eine Electronic Industry Association (EIA) 232 (RS-232) serielle Leitung sein.
  • Der Client 122 kommuniziert mit dem Stream-Server 188 und der Datenbank 116 mittels des Steuernetzwerks 140. Beispielsweise kann der Client 122 eine Anfrage an die Datenbank 116 senden, dabei eine Information abfragend, was zurzeit zum Anschauen verfügbar ist. Die Datenbank 116 antwortet auf das Senden der angeforderten Information zurück an den Client 122. Der Nutzer des Clients 122 kann dann eine Ansicht einer bestimmten audio-visuellen Arbeit auswählen, beginnend an einer bestimmten Position und mit einer bestimmten Geschwindigkeit. Der Client 122 überträgt Anforderungen, um die Übertragung von audio-visuellen Datenströmen und von Steuerinformation zu initiieren, um im Stream-Server 118 die Wiedergabe digitaler audio-visueller Übertragungen mittels des Netzwerks 140 zu bewirken.
  • Die Videopumpe und der Stream-Server
  • Die Videopumpe 120 ist mit dem Stream-Server 118 gekoppelt und empfängt Befehle von dem Stream-Server 118. Die Videopumpe 120 ist mit den Platten 114 derart gekoppelt, dass die Videopumpe 120 Daten speichert und von den Platten 114 abfragt.
  • Zusätzlich zum Kommunizieren mit dem Stream-Server 118 empfängt der Client 122 Informationen von der Videopumpe 120 mittels eines Netzwerks 150 hoher Bandbreite. Das Netzwerk 150 hoher Bandbreite kann irgendein Typ einer schaltungsartigen Netzwerkverbindung sein, die befähigt ist, große Datenmengen zu übertragen. Eine schaltungsartige Netzwerkverbindung ist derart konfiguriert, dass das Ziel der Daten durch das darunter liegende Netzwerk garantiert wird, und nicht durch das Übertragungsprotokoll. Beispielsweise kann das Netzwerk 150 hoher Bandbreite eine asynchrone Übertragungsmodus (ATM)-Schaltung oder ein physikalischer Typ einer Leitung sein, wie beispielsweise eine T1- oder E1-Leitung. Zusätzlich können bei dem Netzwerk 150 hoher Bandbreite ein faseroptisches Kabel, Twisted Pair-Leitungen, Koaxialkabel oder ein kabelloses Kommunikationssystem, wie beispielsweise ein Mikrowellen-Kommunikationssystem, verwendet werden.
  • Das Netzwerk 150 kann alternativ ein Netzwerk relativ geringer Bandbreite oder eine Kombination von Kommunikationsmedien hoher und geringer Bandbreite sein. Beispielsweise kann ein Abschnitt des Netzwerks 150 eine ATM-Schaltung relativ hoher Bandbreite aufweisen, während netzabwärts ein Gerät relativ niedriger Bandbreite, wie beispielsweise ein 28.8K-Modem, verwendet wird, um vom Netzwerk die Videoinformation dem Client 122 zuzuführen.
  • Das audio-visuelle Informations-Zuführsystem 100 erlaubt es einem Server, wie beispielsweise der Videopumpe 120, große Datenmengen von den Platten 114 mittels des Netzwerks 150 hoher Bandbreite an den Client 122 mit minimalem Overhead zu übertragen. Zusätzlich erlaubt das audio-visuelle Informations-Zuführsystem 100 dem Client 122, Anforderungen zu dem Stream-Server 118 unter Verwenden eines Standard-Netzwerkprotokolls mittels des Steuernetzwerks 140 zu übertragen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das darunter liegende Protokoll für das Netzwerk 150 hoher Bandbreite und für das Steuernetzwerk 140 das gleiche. Der Stream-Server 118 kann aus einem einzigen Computersystem oder aus einer Mehrzahl von Computergeräten bestehen, die als Server konfiguriert sind. Auf die gleiche Weise kann die Videopumpe 120 aus einer einzigen Server-Einrichtung bestehen oder kann eine Mehrzahl solcher Server aufweisen.
  • Um einen digitalen audio-visuellen Datenstrom aus einer bestimmten digitalen audio-visuellen Datei zu empfangen, überträgt der Client 122 eine Anforderung an den Stream-Server 118. Als Antwort auf die Anforderung überträgt der Stream-Server 118 Befehle an die Videopumpe 120, um die Videopumpe 120 dazu zu bringen, den angeforderten digitalen audio-visuellen Datenstrom an den Client zu übertragen, der den digitalen audio-visuellen Datenstrom angefordert hat. Für Live-Zuführungen wird der Videoserver 106 den Videostrom in die Videodatei zur gleichen Zeit speichern, zu der die Videopumpe 120 einen Videostrom von der Datei 134 an den Client 122 sendet.
  • Die von dem Stream-Server 118 an die Videopumpe 120 übertragenen Befehle weisen Steuerinformation auf, die für die Client-Anforderung spezifisch ist. Beispielsweise identifiziert die Steuerinformation die gewünschte digitale audio-visuelle Datei, den Start-Offset der gewünschten Daten innerhalb der digitalen audio-visuellen Datei und die Adresse des Client. Um einen gültigen digitalen audio-visuellen Strom an dem spezifizierten Offset zu erzeugen, sendet der Stream-Server 118 ferner „Präfix-Daten" an die Videopumpe 120 und fordert die Videopumpe 120 an, die Präfix-Daten an den Client zu senden. Wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, sind Präfix-Daten Daten, mit denen der Client vorbereitet wird, digitale audio-visuelle Daten von der spezifizierten Position in der digitalen audio-visuellen Datei zu empfangen.
  • Die Videopumpe 120 beginnt nach dem Empfangen der Befehle und der Steuerinformation von dem Stream-Server 118, digitale audio-visuelle Daten von der spezifizierten Position in der spezifizierten digitalen audio-visuellen Datei auf den Platten 114 abzufragen. Zum Zweck der Erläuterung soll angenommen werden, dass das audio-visuelle Informations-Zuführsystem 100 audio-visuelle Information gemäß einem oder mehrerer der MPEG-Formate liefert. Folglich wird die Videopumpe 120 die audio-visuellen Daten von einer MPEG-Datei 134 auf den Platten 114 abfragen.
  • Die Videopumpe 120 überträgt die Präfix-Daten an den Client und überträgt dann ruckfrei die MPEG-Daten zu dem Client, die von den Platten 114 abgefragt worden sind, beginnend an der spezifizierten Position. Die Präfix-Daten weisen einen Paket-Header auf, mittels dessen, wenn gefolgt von den MPEG-Daten, die an einer spezifizierten Position positioniert sind, ein MPEG-konformes Übertragungspaket erzeugt wird. Die Daten, die dem ersten Paket folgen, werden sequenziell von der MPEG-Datei 134 abgefragt und bilden deshalb eine Folge MPEG-konformer Pakete. Die Videopumpe 120 überträgt diese Pakete an den anfordernden Client mittels des Netzwerks 150 hoher Bandbreite.
  • Der anfordernde Client empfängt den MPEG-Datenstrom, beginnend mit den Präfix-Daten. Der Client dekodiert den MPEG-Datenstrom, um die audio-visuelle Sequenz wiederzugeben, die in dem MPEG-Datenstrom dargestellt ist.
  • Verhindern eines verfrühten Lesens
  • Wenn der Client 122 einen MPEG-Strom zur gleichen Zeit abspielt, zu der der MPEG-Strom vom Koder 101 erzeugt wird, sollten Vorkehrungen getroffen werden, um sicherzustellen, dass der Client 122 nicht stehen bleibt (da er das Ende der gültigen Inhalts-Daten erreicht hat) oder dass er ungültige Daten abspielt (weil er hinter das Ende der aktuell verfügbaren Inhalts-Daten gelesen hat). Wenn die Videopumpe 120 von den Platten 114 einen Stripe verfrüht liest, wird die Videopumpe 120 ungültige Daten an den Client 122 senden, was zu einer Anzeige von nicht erzieltem Inhalt oder von Müll (unsauberem Inhalt) führt. Solch ein verfrühtes Lesen tritt beispielsweise auf, wenn ein Nutzer die Anzeige eines Abschnitts des Videostroms anfordert, der noch nicht auf den Platten 114 gespeichert ist. Um dies zu verhindern, wird eine Ende-der-Datei-Information für die MPEG-Datei 134 verwaltet, um das aktuelle Ende der Datei 134 zu kennzeichnen. Wenn mehrere Inhalts-Daten zu der Datei 134 hinzugefügt worden sind, wird die Ende-der-Datei-Information so aktualisiert, dass auf die neuen Daten zugegriffen werden kann.
  • Ein Ansatz, verfrühtes Lesen zu verhindern, ist die wiederholte Aktualisierung einer Inhalts-Tabelle auf den Platten 114 mit einem neuen Ende-der-Datei-Wert, und dass die Videopumpe 120 diesen Wert prüft, bevor die Stripes von den Platten 114 gelesen werden. Der MDS-Server 110 aktualisiert das Ende der Datei, um zu kennzeichnen, dass die Inhalts-Datei 134 neuen Inhalt aufweist, nur, nachdem geprüft worden ist, dass der neue Inhalt erfolgreich auf den Platten 114 gespeichert ist. Unglücklicherweise führt diese Technik zu einer Schwankung in der Latenzzeit der Aktualisierungen, die schwer vorherzusagen ist, es sei denn, es wird garantiert, dass die Ende-der-Datei-Information in einem dynamischen Speicher gehalten wird.
  • Ein anderer Ansatz, um ein verfrühtes Lesen zu verhindern, ist für den MDS-Server 110, die neue Ende-der-Datei-Information aktiv an alle Prozesse zu übertragen, die den Inhalt lesen. Deshalb speichert der MDS-Server 110 die Inhalts-Daten in die Datei 134 auf den Platten 114, wartet auf eine Verifikation, dass der Inhalt gespeichert ist, und überträgt dann Nachrichten, die die Existenz des neuen gespeicherten Inhalts anzeigen, an alle Prozesse, die die Inhalts-Daten lesen (beispielsweise Videopumpe 120). Der MDS-Server 110 kann solche Ende-der-Datei-Benachrichtigungs-Nachrichten periodisch (beispielsweise alle 5 Sekunden) oder nach dem erfolgreichen Speichern einer vorbestimmten Menge von neuen Inhalts-Daten (beispielsweise jeweils nach 1 Megabyte) erstellen. Unglücklicherweise werden die Benachrichtigungs-Zeiten ebenfalls infolge der Variationen der Ankunftszeiten des Inhalts schwanken, die eine Funktion des Koders 101 und des Netzwerks zwischen dem Koder 101 und dem Videoserver 106 sind.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Tag-Information verwendet, um das aktuelle Ende der Datei zu kennzeichnen. Insbesondere aktualisiert der Video-Server 106 effektiv die Ende-der-Datei-Information der Datei 134 mittels Sendens von Tag-Information vom Tag-Puffer 108 zur Speicherung mittels des MDS 112. Sobald die Tag-Information, die einem bestimmten Abschnitt des Inhalts entspricht, vom Video-Server 106 übertragen worden ist, ist die Videopumpe 120 frei darin, eine Suche nach diesem bestimmten Abschnitt des Videos durchzuführen. Bis die Tag-Information, die einem bestimmten Abschnitt des Videos entspricht, freigegeben ist, darf die Videopumpe 120 keine Suche nach dem entsprechenden Abschnitt des Videos durchführen. Da die neueste Tag-Information das aktuelle Ende der Datei kennzeichnet, können neu angeschlossene Nutzer leicht den Inhalt suchen, der der neuesten Tag-Information zugeordnet ist, und das Abspielen der Zuführung mit einer Echtzeit-Rate starten.
  • Minimale Tag-Verzögerungszeit
  • Um den Client 122 daran zu hindern, stehenzubleiben oder ungültige Daten abzuspielen, wird die Übertragung von Tag-Daten vom Tag-Puffer 108 zum MDS 112 verzögert. Bevorzugt ist die Verzögerungsdauer lang genug, um sicherzustellen, dass auf die zugeordneten Inhalts-Daten nicht verfrüht zugegriffen wird. Andererseits erhöht die Verzögerung der Tag-Daten mehr als notwendig die Latenzzeit zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Inhalt kodiert ist, und dem Zeitpunkt, zu dem die Nutzer den Inhalt suchen oder abtasten können. Folglich ist es wünschenswert, eine minimale Tag-Verzögerungs-Zeitdauer zu ermitteln und die Puffer-Tag-Daten in dem Tag-Puffer 108 für eine minimale Tag-Verzögerungs-Zeitdauer zu Puffern. Die minimale Tag-Verzögerungs-Zeitdauer für ein Tag-Daten-Item wird mittels der maximalen Latenzzeit ermittelt, die mit dem Zuführen der entsprechenden Inhalts-Daten von dem Koder 101 der Videopumpe 120 verbunden ist.
  • Der Video-Server 106 weist einen Netzwerk-Puffer 152 und einen Schreib-Puffer 154 auf. Typischerweise wird der Videoserver 106 die Inhalts-Daten vom Kanal 128 in einen Netzwerk-Puffer 152 zur gleichen Zeit lesen, zu der der Video-Server 106 die Inhalts-Daten vom Schreib-Puffer 154 auf die Platten 114 schreibt. Bei Ausführungsbeispielen, bei denen Raid-Speichertechniken verwendet werden, werden Inhalts-Daten im Inneren des Video-Servers 106 in Einheiten empfangen und gepuffert, die einem Raid-Stripe entsprechen.
  • Die Videopumpe 120 weist eine Vorauslese-Einheit 146 und einen Puffer 144 auf. Die Videopumpe 120 liest die Inhalts-Daten asynchron von den Platten 114. Um die Inhalts-Daten zu lesen, fordert die Vorauslese-Einheit 146 die Übertragung eines bestimmten Abschnitts von Inhalts-Daten an, und die Platten 114 antworten entweder mittels Sendens der angeforderten Inhalts-Daten oder mittels Anzeigens, dass die angeforderten Daten nicht gesendet werden können. Einige Latenzzeit tritt zwischen der Zeit auf, zu der die Vorauslese-Einheit 146 die Daten anfordert, und der Zeit, zu der die Daten von der Videopumpe 120 empfangen werden.
  • Wenn die Inhalts-Daten von der Datei 134 bei der Videopumpe 120 ankommen, speichert die Videopumpe 120 die Inhalts-Daten von der Datei 134 in den Puffer 144. Sobald die Bandbreite auf dem Netzwerk 150 verfügbar wird, überträgt die Videopumpe 120 die Inhalts-Daten vom Puffer 144 über das Netzwerk 150 zu dem Client 122. Wie bei dem Video-Server 106 werden Inhalts-Daten im Voraus gelesen und in der Videopumpe 120 in Einheiten gepuffert, die einem Raid-Stripe entsprechen, wenn Raid-Speichertechniken verwendet werden.
  • Wie oben erläutert, kopiert die Videopumpe 120 typischerweise Daten von einem Raid-Stripe in Netzwerk-Puffer und liest den folgenden Stripe im Voraus. Auf ähnliche Weise schreibt der Videoserver 106 einen Inhalt-Raid-Stripe in den Datenspeicher und empfängt Daten vom Netzwerk in einen zweiten Speicherpuffer. Folglich sind typischerweise vier Raid-Stripes „in der Übertragung", so dass die Latenz zwischen dem Zeitpunkt, zu dem irgendwelche Inhalts-Daten erzeugt werden, und dem Zeitpunkt, zu dem sie verfügbar sind, um abgespielt zu werden, ungefähr die Zeit ist, die notwendig ist, um vier Raid-Stripes, gefüllt mit Daten, zuzuführen.
  • Raid-Stripes betragen gewöhnlicherweise 128 KBit oder 256 KBit pro Platte. Die kombinierte Gesamtgröße aller Platten in einem Raid-Stripe beträgt deshalb 1 bis 2 Megabit. Bei typischen MPEG-Dateien wird jeder Raid-Stripe ungefähr einer Sekunde des Videos entsprechen. Folglich führt dies mit vier Raid-Stripes auf dem Wege zu einer minimalen Latenzzeit von ungefähr 4 Sekunden.
  • Die Auswirkung auf Tag-Daten ist die, dass ein Tag von dem Video-Server 106 zur Verwendung durch andere Geräte freigegeben werden kann, wenn der entsprechende Inhalt verfügbar ist, abgespielt zu werden (d. h., der Inhalt für zwei Sekunden wurde erfolgreich auf der Platte gespeichert). Daher werden bei einem Video-Zuführsystem, bei dem die Inhalts-Zuführung vier Sekunden Latenzzeit benötigt, die Tag-Daten, die im Tag-Puffer 108 verblieben sind, nicht eher als vier Sekunden nach der Erzeugung des entsprechenden Inhalts übertragen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel werden die Schwankung und das Stehenbleiben beide durch das Übertragen eines Stapels von Tag-Daten vom Tag-Puffer 108 zum MDS 112 alle 12 Sekunden verhindert. Der Tag-Daten-Stapel, der in einem Intervall von jeweils 12 Sekunden übertragen wird, weist alle Tag-Informationen im Tag-Puffer 108 auf, die zumindest 12 Sekunden alt sind. Die Tag-Daten, die weniger als 12 Sekunden alt sind, bleiben im Tag-Puffer 108 erhalten und werden zum MDS 112 in einem Stapel am Ende des nächsten 12-Sekunden-Intervalls übertragen. Der MDS-Server 110 sendet die Tag-Daten an verschiedene. Geräte (beispielsweise die Videopumpe 120), die die Videodatei 134 lesen, und speichert dann die Tag-Information auf den Platten 114.
  • Digitale Kanäle
  • Videodateien, die für spezifische audio-visuelle Arbeiten, wie beispielsweise Sportereignisse, erzeugt worden sind, weisen eine endliche Länge auf. Folglich verbrauchen deren entsprechende Inhalts-Dateien ebenfalls eine endliche Menge an Speicher, was es praktikabel macht, die gesamte Inhalts-Datei für eine spätere Ansicht zu speichern. Jedoch ist ein herkömmlicher Fernseh-„Kanal" aus einer nicht endenden Sequenz von audio-visuellen Arbeiten zusammengesetzt. Das fortwährende Verbleiben des gesamten Inhalts des digitalen Kanals würde den kontinuierlichen Speicherverbrauch auf einen unakzeptabel hohen Wert treiben. Andererseits ist es wünschenswert, Nutzern zu ermöglichen, sich Programme anzusehen, die sie noch nicht befähigt waren, sich zu der Zeit anzuschauen, zu der die Programme ursprünglich gesendet worden sind. Beispielsweise wäre es für einen Zuschauer wünschenswert, einen Zugriff auf die letzten 24 Stunden des Programms zu haben, das über einen digitalen Kanal ausgesendet worden ist. Gemäß einem für das Verständnis der Erfindung wichtigen Beispiel wird das herkömmliche Anschauen für eine Endlos-Zuführung durch die Verwendung eines kontinuierlichen endlichen Puffers bereitgestellt, wobei ältere Daten „ablaufen" und mit neuen Daten überschrieben werden.
  • Inhalts-Ablauf
  • Um einen kontinuierlichen Daten-Puffer zu haben, beispielsweise die letzten 24 Stunden der Lebenszeit, Fernsehen für Frauen, muss älterer Inhalt mit den entsprechenden Tags gelöscht werden. Es können verschiedene Ansätze verwendet werden, um solch einen kontinuierlichen Puffer zu implementieren.
  • In Bezug auf die Inhalts-Daten ist der einfachste Ansatz, um einen kontinuierlichen Puffer zu implementieren, eine einzelne Datei zu erzeugen, die groß genug ist, Filmmaterial mit einer Länge von 24 Stunden zu halten. Die Datei wird dann als Ring-Puffer behandelt. Insbesondere würde der MDS-Server 110 nach der Erzeugung der initialen 24 Stunden-Datei den Beginn der Datei als den aktuellen „Einstiegspunkt" setzen. Der MDS-Server 110 würde dann die neuen Inhalts-Daten über die alten Daten am Einstiegspunkt speichern und den Einstiegspunkt an das Ende der neuen Daten bewegen. Wenn der Einstiegspunkt auf das Ende der Datei trifft, wird er umlaufend erneut auf den Beginn der Datei gesetzt.
  • Unglücklicherweise macht es dieser Einzel-Datei-Ringpuffer-Ansatz schwierig, die Zeitdauer der Datei zu vergrößern oder zu verkleinern. Beispielsweise wird angenommen, dass sich der Einstiegspunkt in der Mitte der Datei befindet, und eine Entscheidung wird getätigt, die Datei zu vergrößern, so dass sie 48 Stunden fasst. Unter diesen Umständen könnte der MDS-Server 110 nicht beginnen, die Zeit zu erhöhen, für die weitere 12 Stunden abgedeckt sind, wenn der Einstiegspunkt das Ende der Datei erreicht haben würde. Unter Verwenden des Einzel-Ringpuffer-Ansatzes ist es ebenso schwierig zu erfassen, wenn ein Client pausiert hat und sich der „Horizont" über ihre Position bewegt hat, so dass, wenn sie fortsetzen, der Inhalt, den sie sahen, überschrieben ist.
  • 4 stellt einen alternativen, flexibleren Ansatz zum Puffern einer vorbestimmten Menge einer Endlos-Videozufuhr dar. Bezugnehmend auf 4 werden die Inhalts-Daten in einer Gruppe kleinerer Dateien 402-414 gespeichert. Jede der kleineren Dateien speichert einen Teil (Sub)-Satz der gepufferten Inhalts-Daten. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel speichert jede der Dateien 402-412 zwei Stunden Nutzinhalt. Die Datei 414 speichert zurzeit eine Stunde Inhalt. Der aktuelle Einstiegspunkt befindet sich am Ende der Datei 414. Erreicht die Datei 414 zwei Stunden Inhalt, wird die Datei 414 geschlossen, und eine neue Inhalts-Datei wird erzeugt. Da Inhalts-Dateien altern, werden die älteren Inhalts-Dateien gelöscht, um Plattenspeicher für neue Dateien freizumachen. Während der Wiedergabe werden die Dateien von der Videopumpe nahtlos zusammengefügt, wie die Inhalts-Daten an den Client gesendet werden.
  • Wenn die Pufferungstechnik, die in 4 dargestellt ist, verwendet wird, kann eine nachsichtige Ablauf-Strategie eingestellt werden. Insbesondere kann eine Strategie aufgestellt werden, dass eine Datei nicht gelöscht wird, bis alle Clients die Datei abgeschlossen haben (die Datei und irgendwelche Dateien, die der Datei vorausgehen). Beispielsweise wird angenommen, dass es Nutzern ermöglicht wird, auf die letzten 12 Stunden einer Zuführung zuzugreifen. Ist die Datei 414 abgeschlossen, enthalten die Dateien 404-414 die letzten 12 Stunden, so dass die Datei 402 nicht länger erforderlich ist. Jedoch kann sich ein Client die Inhalte der Datei 402 zur Zeit anschauen. Folglich wird die Datei 402 nicht unmittelbar gelöscht. Stattdessen werden neue Clients daran gehindert, auf die Datei 402 zuzugreifen, aber dem Client, der zurzeit auf die Datei 402 zugreift, wird ermöglicht, das Abspielen der Datei 402 zu beenden. Wenn der letzte Client das Abspielen der Datei 402 beendet hat, wird die Datei 402 gelöscht.
  • Um einen Abschluss auf die Anzahl bestehender Dateien zu setzen, kann für Clients eine zeitliche Grenze aufgestellt werden, um das Abspielen alter Dateien zu beenden. Beispielsweise, wenn die Datei 414 abgeschlossen ist, werden nicht nur neue Clients daran gehindert, auf die Datei 402 zuzugreifen, sondern den Clients, die zurzeit auf die Datei 402 zugreifen, wird zwei Stunden gegeben, um das Abspielen der Datei 402 zu beenden. Am Ende der zwei Stunden wird dann die Datei 402 gelöscht, um Plattenspeicher freizumachen, unabhängig davon, ob irgendeiner der Clients immer noch die Datei 402 liest.
  • Tag-Ablauf
  • Wird eine Inhalts-Datei (beispielsweise Datei 402) gelöscht, werden die Tags, die der gelöschten Datei entsprechen, als „abgelaufen" betrachtet, und können deshalb gelöscht werden. Idealerweise sind Tags in einem Format gespeichert, wie beispielsweise einer Datenbank-Tabelle, was es ermöglicht, alte Tags leicht zu löschen ebenso wie neue hinzuzufügen. Unglücklicherweise kann der Overhead, der mit dem Speichern und Abfragen von Tags von einer Datenbank-Tabelle verbunden ist, zu teuer sein, um praktikabel unter Live-Zuführ-Bedingungen zu sein. Für einen einfachen und schnellen Zugriff werden Tags deshalb typischerweise in einer flachen Datei (Flat File) gespeichert.
  • Bezugnehmend auf 5 ist dort eine flache Tag-Datei 500 dargestellt. Die flache Tag-Datei 500 weist einen Header 502 auf, gefolgt von einem Satz von Tags 504. Der Header 502 kennzeichnet Informationen über den Inhalt der Tag-Datei 500 inklusive des Satzes von Inhalts-Dateien, denen die Tags innerhalb der Tag-Datei 500 entsprechen.
  • Kommen neue Tags hinzu, werden die Tags an die Tag-Datei 500 angehängt. Da die Tag-Datei 500 einer kontinuierlichen Zuführung zugeordnet ist, wird die Tag-Datei undefinierbar groß, wenn kein Mechanismus zum Löschen abgelaufener Tags vorgesehen ist. Jedoch sollte die Tag-Datei 500 selbst gültig bleiben, selbst nach dem Ablauf einiger Tags (beispielsweise der Tags 510) innerhalb der Tag-Datei 500, da Clients auf die Tags 512 innerhalb der Tag-Datei 500 zugreifen können und diese nutzen können, die noch nicht abgelaufen sind. Daher kann der Ablauf-Mechanismus nicht einfach die abgelaufenen Tags 510 aus der Tag-Datei 500 löschen.
  • Stattdessen wird eine temporäre Tag-Datei 514 mittels Erstellens eines neuen Headers 506 und Anhängens des neuen Headers 506 als Kopie der nicht abgelaufenen Tags 512 von der alten Tag-Datei 500 aufgebaut, als dass die abgelaufenen Tags innerhalb der Tag-Datei 500 direkt aus ihr gelöscht werden. Der neue Header 506 weist die gleiche Information auf wie der alte Header 502, abgesehen davon, dass die Daten innerhalb des Headers 502 kennzeichnen, dass die Tag-Datei 500 Tags für die gelöschte Inhalts-Datei aufweist, während die Daten innerhalb des Headers 506 dies nicht tun.
  • Während die neue Tag-Datei 514 erzeugt wird, werden neue Tag-Daten sowohl an die neue Tag-Datei 514 als auch an die alte Tag-Datei 500 angehängt. Nachdem die neue Tag-Datei 514 erzeugt worden ist, werden neue Tag-Daten an die neue Tag-Datei 514 angehängt, statt dass sie an die alte Tag-Datei 500 angehängt werden. Um sicherzustellen, dass die neuen Tag-Daten nach den Tag-Daten 512 angehängt werden, ist im Voraus ein Speicherbereich für die zu kopierenden Tags 512 in der neuen Tag-Datei 514 vorgesehen, und die neuen Tags werden nach dem vorgegebenen Speicherbereich angehängt, während die bestehenden Tags 512 in den vorgegebenen Speicherbereich kopiert werden.
  • Wenn alle der nicht abgelaufenen Tags 512 in die neue Tag-Datei 514 kopiert worden sind, wird die alte Tag-Datei 500 geschlossen, und die neue Tag-Datei 514 wird auf den Namen der alten Tag-Datei 500 umbenannt. Nachdem die neue Tag-Datei 514 umbenannt worden ist, werden die Tag-Datei-Lesevorrichtungen (beispielsweise der Stream-Server 118), die die alte Tag-Datei 500 verwendet haben, basierend auf der Information zurückgesetzt, die im Header der neuen Tag-Datei 514 enthalten ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel (dem „Push-Modell") werden Nachrichten an die Tag-Datei-Lesevorrichtungen gesendet, um sie ausdrücklich zu informieren, dass die Tag-Datei geändert worden ist, und dass sie sich selbst basierend auf der Header-Information in der neuen Tag-Datei 514 aktualisieren sollen.
  • Gemäß einem alternativen „Pull-Modell"-Ausführungsbeispiel werden die Tag-Datei-Lesevorrichtungen nicht ausdrücklich informiert. Stattdessen sind diese so konfiguriert, dass sie basierend auf der Header-Information der neuen Tag-Datei selbst lesen und sich aktualisieren, wann immer sie bei einem Versuch, ein Tag zu lesen, fehlschlagen. Der Pull-Modell-Ansatz hat den Vorteil, dass er die Übertragung von Nachrichten verhindert, die unter vielen Umständen nicht notwendig sind.
  • Wenn Tags, die einem bestimmten Inhaltsegment zugeordnet sind, gelöscht werden, können Clients fortsetzen, sich das Inhalts-Segment anzuschauen. Jedoch sind die Clients nicht befähigt, einen nicht-sequenziellen Zugriff auf Operationen durchzuführen, die die gelöschte Tag-Information erfordern, wie beispielsweise schnelles Vorspulen und Zurückspulen.
  • Zuweisung von Datum und Uhrzeit
  • Die Tag-Information weist eine Zeitstempel-Information für jedes der Rahmen in den entsprechenden Inhalts-Daten auf. Zum Zwecke des Dekodierens stellt die Zeitstempel-Information typischerweise die Zeit in Bezug zum Beginn einer Zuführung (d. h. die „Darstellungszeit") dar und wird auf den Byte-Offset in der Inhalts-Datei des Rahmens abgebildet, der dieser Darstellungszeit entspricht. Jedoch können für solche kontinuierlichen Zuführungen solche relativen Zeitwerte nicht bedeutsam sein. Beispielsweise würde ein Nutzer wollen, eine Wiedergabe, beginnend am 21. Januar 1997, 16:30:23 Uhr, anzufordern, statt dass er 5 345 789,76 Sekunden nach der Zeit startet, zu der eine Station begonnen hat zu senden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden absolute Zeitwerte mittels Speicherns eines absoluten Zeitwertes unterstützt, der dem relativen Zeitwert „0" entspricht. Deshalb wird der absolute Zeitwert, der „0" zugeordnet ist, wenn ein Client die Wiedergabe von einer absoluten Zeit bestimmt, vom bestimmten absoluten Zeitwert subtrahiert, um einen relativen Zeitwert zu erhalten. Der relative Zeitwert wird dann mittels des Stream-Servers 118 verwendet, um die geeignete Tag-Information zu identifizieren, und die Tag-Information wird vom Stream-Server 118 verwendet, eine Videopumpe 120 dazu zu bringen, das Senden von Inhalt von der geeigneten Position in der Inhalts-Datei 134 an zu senden.
  • Typischerweise stellen die Transportformate digitaler Videos eine feste Anzahl von Bits (beispielsweise 33 Bit) bereit, um Zeitstempel darzustellen. Für kontinuierliche Zuführ-Umgebungen werden die relativen Zeitstempelwerte unvermeidlich Zahlen erreichen, die nicht mit der Bit-Anzahl darstellbar sind, die im Transportformat verfügbar ist. Wenn dies geschieht, „laufen" die Zeitstempelwerte „um" und beginnen wieder bei 0.
  • Um dem Umlauf-Problem zu begegnen, wird ein Umlaufwert mit höherer Genauigkeit (beispielsweise 64 Bit) verwaltet. Beim Durchführen einer Suche oder eines anderen nicht sequenziellen Zugriffs verwendet der Stream-Server 118 die Zeitstempelwerte mit höherer Genauigkeit. Beim Übertragen von Inhalt an einen Client sendet die Videopumpe 120 die Zeitstempel mit geringerer Genauigkeit.
  • Die Video-Kodier- und Zuführ-Techniken, wie an dieser Stelle beschrieben, ermächtigen Nutzer mit Funktionssteuerungen, die sich vorher ausschließlich in der Domäne von Programm-Anbietern befanden. Beispielsweise bestimmen zurzeit Programm-Anbieter, welche Spiele der SuperBowl Zuschauern wiedergegeben werden, die Geschwindigkeit, mit der sie wiedergegeben werden, und wie oft sie wiedergegeben werden.
  • Jedoch haben Zuschauer meist stark unterschiedliche Meinungen darüber, wie die Leistungen des mehrfachen Zuschauens zu bewerten sind. Beispielsweise können zwei Zuschauer die Genauigkeit eines bestimmten Anrufs diskutieren. Jedoch kann der Programm-Anbieter das Spiel nicht beachten, das bewirkte, das der Anruf bedeutsam genug war, das Spiel zu wiederholen. Unter Verwenden der an dieser Stelle bereitgestellten Techniken können Zuschauer selbst entscheiden, welche Spiele unmittelbar wiederholt werden sollen, mit welcher Geschwindigkeit sie wiederholt werden sollen, und wie oft sie wiederholt werden sollen.
  • In der vorangegangenen Beschreibung wurde die Erfindung unter Bezugnahme auf deren spezifische Ausführungsbeispiele beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden können. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind demgemäß eher in einem erläuternden als in einem einschränkenden Sinne zu beachten.

Claims (18)

  1. Was beansprucht wird, ist: 1. Verfahren zum Bereitstellen eines nicht-sequentiellen Zugriffs auf Videos von einer kontinuierlichen Zufuhr, wobei das Verfahren aufweist das Empfangen eines digitalen Datenstroms, der mittels Kodierens der kontinuierlichen Zufuhr in ein digitales Videoformat erzeugt worden ist, bei einem Server (106), wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen von Tag-Information bei dem Server (106), die Information über Rahmen kennzeichnet, die in dem digitalen Datenstrom enthalten sind, wobei die Tag-Information Zeitstempel aufweist, die die Zeitsteuerung von Rahmen relativ zu einem Anfang des digitalen Datenstroms kennzeichnen; und wobei die Tag-Information ferner Information über eine oder mehrere Zustandsmaschinen aufweist, die verwendet werden, um den digitalen Datenstrom zu dekodieren; wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch: Speichern eines Anfangszeitwerts bei dem Server (106), der eine Absolutzeit anzeigt, die mit dem Anfang des digitalen Datenstroms korrespondiert; Empfangen einer Anforderung von einem Client (122) für die Wiedergabe, die bei einer vorgegebenen Absolutzeit beginnt; Subtrahieren des Anfangszeitwerts von der vorgegebenen Absolutzeit, um eine Relativzeit festzulegen; Verwenden der Tag-Information, um eine Stelle in dem digitalen Datenstrom zu identifizieren, die zu der Relativzeit korrespondiert; und Übertragen des digitalen Datenstroms an den Client (122), wobei an der Stelle in dem digitalen Datenstrom begonnen wird, die zu der Relativzeit korrespondiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei: der Server (106) einen ersten Präzisionszeitstempel verwendet, wenn eine Suche oder ein anderer nichtsequentieller Zugriff durchgeführt wird; und der Server (106) einen zweiten Präzisionszeitstempel verwendet, wenn Inhalt an einen Client (122) übertragen wird, wobei die erste Genauigkeit höher als die zweite Genauigkeit ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Information über eine oder mehrere Zustandsmaschinen Information über eine Programm-Elementarstrom-Zustandsmaschine oder eine Pack-Zustandsmaschine aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Information über eine oder mehrere Zustandsmaschinen Information über eine Video-Zustandsmaschine aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Information über eine oder mehrere Zustandsmaschinen Information über eine Transportschicht-Zustandsmaschine oder eine System-Zustandsmaschine aufweist.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Übertragen des digitalen Datenstroms verzögert wird zum Verhindern, dass der Client (122) stehen bleibt oder ungültige Daten abspielt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner aufweisend, bevor der digitale Datenstrom übertragen wird, Festlegen einer minimalen Tag-Zeitverzögerungszeitdauer, die zum Verzögern des Übertragens des digitalen Datenstroms verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die minimale Tag-Verzögerungszeitdauer mittels einer maximalen Latenzzeit festgelegt wird, die mit dem Zuführen des digitalen Datenstroms von einem entsprechenden Koder (101) an eine entsprechende Videopumpe (120) verbunden ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Tag-Information ferner einen Dateityp-Identifizierer (202), einen Längen-Kennzeichner (204), einen Bit-Raten-Kennzeichner (206), einen Spieldauer-Kennzeichner (208), einen Rahmennummer-Kennzeichner (210), Stromzugriffsinformation (212), eine Anfangszeit-Offset (213) und eine Vielzahl von Tag-Datei-Einträgen (214) aufweist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei jeder Tag-Datei-Eintrag (214) der Vielzahl von Tag-Datei-Einträgen (214) die Information über eine oder mehrere Zustandsmaschinen aufweist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Information über eine oder mehrere Zustandsmaschinen Information über eine Programm-Elementarstrom-Zustandsmaschine, Information über eine Video-Zustandsmaschine und Information über eine Transportschicht-Zustandsmaschine aufweist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Information über eine Programm-Elementarstrom-Zustandsmaschine ferner einen Programm-Elementarstrom-Offset bei einem Bildstart (217) und einen Programm-Elementarstrom-Offset bei einem Bildende (219) aufweist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Information über eine Video-Zustandsmaschine ferner eine Bildgröße (220), eine Bildstartposition (226), einen Zeitwert (228), einen Rahmen-Typ (232) und eine Zeitsteuerungs-Puffer-Information (238) aufweist.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Information über eine Transportschicht-Zustandsmaschine ferner einen Start-Offset (234), eine Anzahl von Nicht-Video-Paketen (222), eine Anzahl von Auffüllpaketen (224), einen End-Offset (236), einen Strom-Stetigkeits-Zähler (215) und einen Unterbrechungs-Bitschalter (230) aufweist.
  15. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die Information über eine oder mehrere Zustandsmaschinen Information über eine Paketierungs-Zustandsmaschine, Information über eine Video-Zustandsmaschine und Information über eine System-Zustandsmaschine aufweist.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Information über eine Paketierungs-Zustandsmaschine ferner einen Pack-Offset bei einem Bildanfang (225), einen Pack-Rest bei dem Bildanfang (227), einen Pack-Offset bei einem Bildende (229) und einen Pack-Rest bei dem Bildende (231) aufweist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Information über eine Video-Zustandsmaschine ferner eine Bildgröße (233), eine Bildanfangsposition (235), eine Bildendposition (237), einen Zeitwert (241), einen Rahmen-Typ (239) und eine Zeitsteuerungs-Puffer-Information (243) aufweist.
  18. Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Information über eine System-Zustandsmaschine ferner eine Menge von Nicht-Video-Daten (221) und eine Menge von Auffüll-Daten (223) aufweist.
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