技术领域

本发明主要涉及通过数字信号向观众提供节目内容。通过将标准 的、全动态的、三十帧/秒的视频对静止帧视频、高质量音频和图像的 合成交替使用，来将额外带宽用于广告或其他节目。

本发明背景技术

电视广告已经成为一种大众市场销售的渠道。不管正在观看一个 节目的观众所处位置在哪，个人情况如何，他们都会看到在该节目中 断期间插播的广告。有些广告时间段被留给当地广播站或有线终端， 他们可以在一些地理区域进行广播，但并不是所有在该地理区域的观 众都是合适的市场。这意味着作广告的资金没有实现最大的效率，广 告所覆盖的范围与目标市场不一致。

传统的方法是提供更多具有针对性的广告，但这只限于假设特定 类型的观众将在某一时间段观看节目或者喜欢观看某一种节目，然后 选择该时间段或特定的节目。例如，婴儿产品主要在日间节目中播出， 从而针对留在家里陪着孩子的父母。但是，这些呆在家里的父母只占 日间节目市场的一小部分。退休人员之类的人占日间电视观众的大部 分，而且在暑假期间休息的儿童和十几岁的孩子也占很大比例，他们 都对尿布和婴儿食物不感兴趣。另外，在很多家庭中，父母在日间工 作，因此也不会看到这些日间广告。使用这种初级的目标针对技术的 电视广告提供的回报太少，相比之下实在太昂贵了。

电视传输技术的带宽限制对于不断增加的广告针对性是一个极大 的障碍。但是，随着用于带有伴音的运动视频，例如运动图像专家组 (MPEG)标准和音频和视频的国际互联网流的数字压缩和传输技术的 发展，可以向观众的电视或其他接收/显示装置提供更多的节目信号。 这些进步使广告者可以有更多的节目和传输选择机会以决定在哪个时 间播放他们的广告。例如，MPEG压缩标准可以通过电缆和直播卫星 (DBS)系统在相同的带宽中实现爆炸性数目的可用“频道”，这使得 广告者可以针对观看特定频道中的特别感兴趣的节目的目标用户，而 这些用户可能对其所广告的产品或服务最感兴趣。

第一MPEG标准，所谓的MPEG-1，主要用于对视频编码使其存储 在数字介质例如CD-ROM上。它在352×240像素的分辨率下对视频进 行处理，该分辨率是根据源输入格式(SIF)确定的。该SIF分辨率只 是要求720×480像素分辨率的广播电视标准(CCIR601)的分辨率的 大约四分之一。该MPEG-1标准编码和解码全运动视频数据的比特率大 约为1.5百万位/秒(Mbps)。

该分辨率和比特率不足以适应广播和付费电视工业对全运动视频 的高质量显示，因此发展了第二标准MPEG-2。MPEG-2提供了一种增强 的压缩方案，使全运动视频可以720×480像素分辨率的广播专业质量 进行传输。MPEG-2需要更高的数据编码和解码率，大约为6Mbps。很 多多系统运算器(MSO)以大于6Mbps来压缩视频。例如，使用可变位 率编码和统计多路复用的AT&THITS系统可产生平均比特率为 1.7Mbps的十二个视频频道。由于MPEG-2提供了更好的图像质量，支 持交织的视频格式而且可在多个分辨率之间缩放，因此它通常由有线 电视和直播卫星工业使用。

标准MPEG视频流包含不同类型的包含有全运动视频的编码帧。他 们是I-帧(内编码)、P-帧(预测)和B-帧(双向预测)。标准MPEG 结构是“图像组”(GOP)。GOP通常以I-帧开始，以P-或B-帧结束。 一个I-帧包括用于重建一个视频帧的初始、详细的图像信息。P-和B- 帧包括改变I-帧结构的图像的指令。P-帧包括指向GOP中的I-帧、其 他P-或B-帧或他们的组合的向量，从而指示该帧的图像的变化。相似 的B-帧指向相同GOP中的I-帧、其他P-或B帧、其他GOP中的帧或 他们的组合。向量指针是MPEG方案的一部分，用于减少传输数据中的 复制，从而实现压缩。MPEG是基于信息包的方案，因此每个GOP还可 被分为不均匀的数据包，用于在传输流中进行传输。可在下面文件中 找到关于MPEG编码标准的其他信息：ITU-T Rec：H.222.0/ISP/IEC 13818-1(1996-04)，信息技术-运动图像和相关音频信息的一般编 码：系统；和ITU-T Rec：H.222.O/ISO/IEC 13818-1(1996-04)，信 息技术-运动图像和相关音频信息的一般编码：视频。

MPEG压缩的两个主要要求是1)全运动视频显示的帧率为30帧/ 秒，和2)可以真CD质量音响来重建任何伴音。在MPEG-2的主要水 平、主要轮廓(MLMP)图像分辨率704×480象素的情况下，典型的I- 帧的大小约为256Kb。由于相关的B-帧和P-帧包含与相关I-帧和/或 彼此相关的变化，因此稍微小一点。平均说来，按照MPEG-2标准压缩 的一秒广播分辨率图像(即30帧/秒)大约为2Mb。相比较之下，SIF 分辨率下的一个I-帧大约为一MLMP I-帧大小的四分之一，或大约为 64Kb。CD质量音频以采样率为44.1KHz采样的16位立体声定义的。 在压缩前，数据率为1.411Mbps。MPEG-2压缩可实现大约256Kbps的 音频数据率。其它音频标准也可替换MPEG-2。例如，在美国(U.S.)， 美国先进电视系统委员会(ATSC)所选的音频标准为杜比数字。美国 大多数有线广播商都使用杜比数字，而不是MPEG音频。在数字电视 全球广播开始后的以后几年，杜比数字将同样用于这些广播中。

除了现在可用的扩展的节目，通过数字压缩和传输技术实现的额 外的带宽可实现在单独6MHz的国家电视标准委员会(NTSC)频道的带 宽中传输多种、同步的节目流。美国专利5155591和5231494详细公 开了通过在独立商业广告节目之间，或在相关的、可交互的广告片段 之间进行切换来实现针对目标的广告。这些广告节目或广告片段是通 过在相同频道带宽中复用的多个节目流来传输的。

当在NTSC频道之间切换以提供更多广告选择时，用户接收机中的 调谐器和解调器所需的时间间隔会在节目片断之间产生明显和引人注 意的间隙，就像转换频道时一样。这个问题可通过在一个接收机中提 供两个调谐器来克服。但是，这种解决方案会增加接收机的成本。甚 至会导致很难确保经过不同NTSC带宽的不同传输流之间的时间同步， 从而在节目中出现同时广告中断。

在实际中，即使通过压缩技术实现了盈余，但与一个广告商的特 定的商业广告所针对可能的观众情况的数目相比，可同时传输给用户 的商业广告的数目也仍然有限。因此，还需要其他一些东西来满足更 大的节目定制的需要，以及提高针对性广告的能力，从而使广告商的 广告成本更有价值。

本发明概述

通过本发明的技术可以显著的提高针对目标定制的广告的能力。 本发明的方法不是在用于广告或其他节目定制的范例的范围内的发 展，例如全运动的具有高质量伴音的30帧/秒视频，而是用其他形式 的高质量静态图像、文本、图片、动画、媒体目标和音频来替换全运 动视频。其他替换内容可包括：更低分辨率视频(例如30帧/秒、四 分之一分辨率(352×240像素))；更低帧率视频(例如，产生“音 乐视频”效果的15帧/秒)；更低质量音频(即任何在麦克风和CD质 量音频之间的音频)；以及新的压缩技术。

新一代的机顶盒包括非常强的处理器，可以对不同类型的压缩节 目内容进行解码和显示(例如，Sony正在开发的具有游戏站能力的机 顶盒)。这些新的机顶盒可支持多种动画、图片(例如JPEG和GIF) 以及音频格式。这些更强功能的机顶盒可以通过同时支持可比全运动 视频更有效的压缩的媒体目标的使用，来更有效的利用带宽。通过创 建同步的数字节目成分(例如静态帧视频、音频、图片、文本、动画、 和媒体目标)的组，可在数字传输流中实现更多数目的、可用的、可 区别的节目内容选择，其中这些节目成分复用的带宽小于或等于具有 CD质量音响的全运动视频的标准数字节目片断。

通过“可区别的节目内容”，这意味着通过从一组节目成分中选 择和合并多种节目成分子集以形成节目片断，可以产生内容彼此不同 的多种节目片断。这里使用的一个可区别的节目内容“单元”可以是 一标准节目片断(例如具有音频的全运动视频)或一包括一个节目成 分子集的节目片断，而不考虑该标准节目片断或包括该成分节目片断 的成分子集所使用的带宽。应当清楚一组节目成分的多个子集可以非 专用的，从而产生最大数目的子集，这样可区别的节目内容的单元等 于这些成分的所有可能的组合的总和。从实用性的角度，这意味着单 个音频成分可与多种图片成分单独的或分别的形成多种节目片断；或 者多种静态视频图像成分中的每一个可与多种图片成分中的每一个配 对，从而产生更多的节目片断(例如四个静态视频图像成分非专用的 与四个图片成分合并从而产生15个不同的节目片断子集)。

在只有环境音频的情况下，这种交替使用是用多个不同的音频轨 道来替换一个单独的CD质量音频信号。本发明同时考虑到对于数字节 目传输中心、有线终端、卫星广播中心、英特网服务器、或其他节目 传输源、以及用户接收机利用该带宽交替使用方法时所需的系统配 置，包括硬件和软件。

数字节目成分最好被分在多个子集中，从而可以产生更多数目的 节目片断，这些节目片断由多种节目成分组成。例如，分别具有音频 轨道的多个图片成分可与一个单独的静态帧视频图像合并，从而产生 多个可区别的广告。每个广告所使用的传输流的带宽最好小于分配给 标准数字全运动视频音频信号的给定片断的带宽。如果希望在给定带 宽中提供更多的广告，则最终图片分辨率的质量并不是最重要的，静 态帧视频成分可包括分辨率更低的、可缩放的、数据量更小的视频帧。 可将音频替换为不如CD质量的音频，从而增加可在数据流中提供的节 目片断选择的数目。

本发明还可利用数字交互节目技术成分的优点。由于利用本发明 的带宽替换技术可以实现更大数目的可区别广告或其他节目片断，因 此可以实现更清楚地将特定内容针对特定的用户。通过考虑存储在交 互式节目系统中的用户情况信息，可选择并向特定用户显示特定的广 告或其他节目片断、或一个中心广告或其他节目片断的特定变化，或 者将他们提供给用户选择，这些用户的情况与广告或节目内容所针对 的观众的情况非常匹配。这种替换技术并不局限于广告应用。这些技 术可以很容易应用在新闻、体育、娱乐、系列幽默剧、音乐视频、游 戏表演、电影、戏剧、教育节目、交互视频游戏甚至实况转播中。他 们还可用于提供个人信息服务，例如天气预报和股市情况。

附图说明

图1示出MPEG数据传输流的最佳结构。

图2a示出根据本发明用于在一个设定带宽中提供更多节目信号的 多种可能的MPEG数据传输流方案。

图2b示出根据本发明在一个设定带宽中提供更多节目信号的 MPEG数据传输流中的数据的带宽使用表示。

图3示出可实现本发明优点的数字交互节目系统的最佳实施例的 方块图。

图4a示出一流程图，说明根据本发明最佳实施例的技术创建用于 传输的针对性的广告和其他节目片断的步骤。

图4b示出一流程图，说明根据本发明最佳实施例的技术接收针对 性节目的步骤。

图5示出根据本发明最佳实施例的技术用于传输针对性的节目的 交互式节目传输中心的方块图。

图6示出根据本发明的最佳实施例的技术，用于接收针对性节目 的数字交互式节目接收机的成分的方块图。

本发明实施例

本发明可向广告商和广播商提供更大的适应性，使如图1所示的 标准MPEG传输流100中的指定广告或其他节目可以针对更多用户情 况。在利用64QAM(正交幅度调制)的单独6MHz的NTSC频道或“管 子”100中的典型的MPEG-2传输流的容量大约为27Mbps。数字有线电 视传输系统的最佳实际应用是将该频道管子100分为三个(3)更小的 服务管102a、102b和102c，他们每个大约为9Mbps，从而可提供交替 的、可能相关的节目选项(例如交替的广告)。这些节目选项可以是 观众可选择的虚拟的“频道”，或者是特定节目的替换实施例，甚至 是完全不同的节目片断，他们由节目系统根据统计或其他分类信息进 行选择并提供给观众。各9Mbps的服务管102a、b或c分别具有四个 成分对104a-d，这四个成分对每个大约为2.25Mbps的相对高质量的 30帧/秒视频和CD质量的音频。(见表1)     表1     标准服务管(4个成分对)     成分对     比特率     音频/视频1     2.25Mbps     音频/视频2     2.25Mbps     音频/视频3     2.25Mbps     音频/视频4     2.25Mbps     总和     9Mbps

一服务管102a、b或c通常可对应一个单独的网络(例如ESPN、 WTBS或Discovery)。四个成分对104a-d可同时提供四个不同的广 告从而支持每个网络。如果对这三个服务管102a、b或c中的每一个 提供相似的结构，则广告商并不仅限于十二个广告，而是在每个NTSC 频道中可提供十二个具有压缩光盘(CD)质量音频的全运动视频节目 信号，从而可向一个用户观众展示可能上千种产品。这十二个频道限 制是基于目前的压缩和传输标准的例子。新的传输标准(例如256QAM) 和今后的压缩标准可以增加在一个NTSC频道带宽中的虚拟频道的数 目。

本发明提供了一种可克服这种对备用节目选项的频道限制的方 法。如图2所示，通过将全运动视频和高质量音频成分对204a-d替换 为其它格式的高质量静态帧图像(例如I-帧)、文本、图片、动画和 音频轨道，可对一个普通广告或其他节目的创建多种版本，并将他们 同时传输以针对更加细化的限定的用户群。这种交替使用由图2a的服 务管202b中所示的多种节目成分206来表示。每个节目成分最好在 56Kbps(例如通常大小的图片图像)和500Kbps(例如具有CD质量音 频的I-帧)之间，但其数据大小可根据该成分的所需质量更大或更小。

或者或另外，可同时提供多种广告商所提供的多种信息并使其针 对适当的观众。而且，通过将替换成分置于相同的服务管202b中，或 者在相同传输流200中的多个服务管202a-c中，由于对应节目成分的 所有数据都在相同的NTSC频道带宽中，因此可实现在不同广告和节目 间的切换。这样，在传输流200的有限带宽中就可以实现最大化的备 用内容。

为了尽可能的利用6MHz NTSC频道的带宽并分割其中传输的多个 频道，图2a中的管子的图像是根据常用的传输流200的分割方法对实 际传输流的简化。图2a没有考虑数据的分配和超时带宽的使用。图2b 是在图2a的管子图像的基础上加入传输流200中的数据分配的更现实 的表示。下面将主要说明服务管202a和202b中所表示出的数据分 配。

服务管202a和202b的表现被分为两个部分A和B。部分A表示 在插入利用本发明的替换技术的节目成分之前，服务管202a和202b 中的数据。部分B表示在插入利用本发明的交替使用技术的节目成分 之后，服务管202a和202b中的数据。服务管202a包含四个成分对 204a-d，分别表示四个全运动视频/音频流。数据流208a-d表示包含 各成分对的实际数据。如图2b中所示，数据流208a-d并不经常使用 分配给他们的服务管202a的全部带宽。这在例如当传输的视频图像相 对静止时发生。因此，只有较小数据量的P-和B-帧被传输。多种数据 流208a-d使用的带宽小于所分配的带宽的情况由服务管202a中的可 用带宽218的空白区域来表示，示出数据流208a-d的带宽使用的降 低。必要的时候，数据流208a-d中带宽的降低可同时发生，如可用带 宽218的时间对应区域所示。

服务管202b与服务管202a相邻。为了简便起见，服务管202b中 的数据流210被表现为单一的均匀的内容。虽然数据流210可以是均 匀的流，但它也可以包括多种可区别的数据流，例如服务管202a中的 音频视频成分对数据流208a-d。在图2的服务管202b的部分A中， 数据流210也没有使用分配给服务管202b的全部带宽。没有使用全部 带宽的时间段也还是由可用带宽218的空白区域来表示。对于由A’表 示的特定的时间段，数据流208a-d中的每一个都没有节目数据，而此 时相关各频道中都出现了共有节目内容，例如从服务管202b的数据流 210中的数据中选择的。

在图2b的部分B中，示出本发明的技术的应用。在部分B中，数 据流208a-d与数据流210相似，被表示为捆绑的形式，从而描述了服 务管202a和202b的合成的可用带宽218。该可用带宽218可通过将 多种节目成分206或其他数据插入到可用带宽218中进行传输来利 用。作为该可用带宽利用的一个例子，在由B’指示的时间段中，对包 含四个视频/音频成分对204a-d的数据流208a-d进行直接交替使用。 例如在时间段B’中，将规则的节目替换或交替使用为多种带宽更小的 节目成分206。在其他例子中，可使用在某一时间段数据流208a-d使 用的带宽小于全部带宽时产生的可用带宽218来传输多种节目成分 206。可通过使用相邻服务管210中的可用带宽来提供用于更多节目成 分206的带宽。由于服务管202a和202b之间的划分是人为地虚拟的 传输和处理结构，因此这是可能的。

可插入多种节目成分206或其他数据的可用带宽218随时间而变 化，他们基于节目流208a-d和210所使用的带宽。其他数据可包括由 传输系统插入或接收到的机会数据，例如先进的电视增强论坛 (ATVEF)触发或有线调制解调数据。图2b的传输管220是根据本发 明发生在数据流中的带宽替换使用的一个示意性例子，该数据流可以 是一频道分配例如数据流208a、b、c或d；服务管202a、b或c；多 个服务管例如图2b中的服务管202a和202b；或者整个传输流200。 传输管220并不只是如图2a所示的服务管202c的样子。

在传输管220中，数据流216所使用的带宽中的变化受到传输节 目所需的带宽和由内容提供商所作的任何交替使用决定的影响。作为 交替使用物传输到数据流216的节目成分212数据也在传输管220中 示出。在数据流216中多种节目成分212的交替使用可能有多种不同 的形式。由节目成分212’所指示的时间段示出多种节目成分212’直接 交替使用数据流216的情况。在某些情况下，多种节目成分212”可 在其传输的时间期间使用恒定量的带宽。但是这不需要称为案例。或 者，多种节目成分212”’的带宽使用根据为显示所需结果而提供的交替 使用节目可用的或所需的带宽，随时间波动。

上面所述的带宽交替使用技术将在下面详细描述，它最好通过如 图3所示的数字节目系统300来实现。该节目系统通常包括一传输系 统302，该传输系统将节目和广告内容传输到一个或更多用户接收系统 304。该传输最好通过图2所示的数字传输流来实现。该数字传输流可 通过电缆、直播卫星、微波、电话、无线电话或其他通信网络或连接、 公共或私人例如英特网(例如流动媒体)、局域网、广域网或在线信 息提供商来传输。该传输系统302存取节目内容，例如视频数据310、 音频数据312和图片数据314，并将节目内容传输到使用新的带宽交替 使用技术的接收系统304中。节目成分还包括MPEG-4标准的媒体目 标，他们是通过例如媒体目标发生器308根据视频数据310、音频数据 312和图片/文本数据314生成的。

该接收系统304最好是任何可以解码并向用户输出用于显示的数 字音频/视频信号的装置。该接收系统304最好与一显示装置318连接 从而向用户显示输出的节目和广告内容。任何可以向用户显示节目和 广告内容的装置都可用作显示装置318。这些装置包括，但不局限于电 视接收机、家庭影院系统、音频系统、食品监视器、计算机工作站、 台式机、个人数据助理、机顶盒、电话和用于失聪人士的电话装置、 无线通信系统(例如，寻呼机和无线电话)、视频游戏控制器、虚拟 现实系统、打印机、平视显示器、触觉或感觉信号发生器(例如，振 动或运动)，以及多种其他装置或这些装置的组合。在一些实施例中， 接收系统504和显示装置512可集成在上述装置中。简单地说，显示 装置318并不局限于任何特定的系统、装置、部件或他们的组合。

用户接口装置320最好与接收系统304连接，从而使用户可以控 制或与显示装置318交互。用户可以使用无数接口装置320来识别自 身，选择节目信号、输入信息、并相应交互请求。这些接口装置320 包括射频或红外遥控器、键盘、扫描器(例如视网膜和指纹)、鼠标、 跟踪球、虚拟现实传感器、声音识别系统、声音验证系统、按钮、触 摸屏、操纵杆、和其它类似装置，所有这些装置都是本领域所共知的。

节目系统300最好包括一用户情况系统306。该用户情况系统306 搜集关于从传输系统302接收节目的各用户或用户组的信息。用户情 况系统306中的信息可直接从用户接收系统304中收集，或者如果该 信息经过接收系统304则间接通过传输系统302收集。用户情况系统 306所收集的信息包括统计信息、地理信息、观看习惯、用户接口选择 或习惯(例如通过跟踪用户利用接口装置320(用户点击)在广告选项 之间的选择)，并根据例如用户的选择和对通过交互节目信号提供的 询问的响应，指定用户的偏好。用户情况系统306可作为接收系统304 或传输系统302的一部分，它也可是一与节目系统300的其他部分连 接的单独的系统，或者可以是跨接节目系统300的不同子系统的分配 系统。另外，用户情况系统可以包含本领域技术人员公知的用于选择、 总计、滤除、通信、相关、和报告关于用户组的统计的算法。

另外，节目系统300中最好使用数据存储装置316来临时或永久 的存储视频成分数据310、音频成分数据312、图片成分数据514、媒 体目标、在媒体目标中提供的内容、传输信号(例如解压缩和/或解复 用后的格式)、用户情况信息、操作路径、和/或其他任何由节目系统 300所使用的信息。该数据存储装置316可与接收系统304结合，或 者是一与接收系统304协同定位的独立装置，它支持远程存取(例如 通过英特网连接)，它与传输系统302、用户情况系统306、媒体目标 发生器308或节目系统300中的其他任何位置一起提供。为了提供交 互节目系统300所需的特征和功能，该数据存储装置316还可利用本 地和远程存储装置的组合。多种数据存储装置316、算法、程序和系统 可与交互式节目系统300结合使用。这种数据存储装置316的例子包 括，但不局限于硬盘驱动器、软盘驱动器、磁带驱动器、和其他磁存 储介质、CD-ROM、数字视频光盘和其他光学存储媒介、存储棒、文件 服务器和其他数字存储媒介，包括远程数据库和本地数据库。

图4a和4b示出了实现带宽交替使用技术的最佳方法的流程图。 图4a示出生成并从传输中心302传输节目的过程。首先，在步骤400， 节目内容生成器确定它希望节目所针对的观众情况的类型。然后在步 骤402该生成器发展一全面的节目概念，该概念用于提供针对各观众 情况的内容。这种概念的发展可转变为针对特定观众的选项内容片 断。例如，汽车的广告可以将一个单独的汽车视频片断与针对不同观 众的多个音频轨道相联系。针对有小孩的家庭的情况，音频画外音可 以重点介绍该车的安全特性。在另一片段中，画外音轨道可以重点介 绍发动机的马力以吸引年轻人、男性观众。

当已经计划好吸引所需的类型和数目的观众的概念后，在步骤404 内容发生器必须确定选项节目内容的哪些片断可被替换为其它格式的 内容，那些片断可以以低质量级别来传输。例如，一个静止帧视频图 像可替换上述例子中的汽车的全运动视频。在另一种方案中，也可提 供多个车模的多个静态帧视频图像。在步骤406中，结合对可用带宽 的鉴定和可用于该可用带宽的备选节目内容的类型和数目的计算，必 须确定合适的替换。当这种计算完成后，在步骤408，节目生成器真正 的生成所需的多种节目内容，这些节目内容将在不超过已知的带宽限 制的情况下，提供针对不同需要的观众的节目。这些节目成分可包括 前面以例子形式说明的音频、视频、图片、动画、文本、媒体目标成 分的任何不同组合。

当生成节目内容后，必须将他们集中传输给用户。这种集中首先 包括在步骤410将节目成分分组为多个子集，每个子集包括一个完整 的节目片断。这些节目片断可由接收系统304自动选择提供给特定的 用户情况，或者可将任何或所有的节目片断提供给单独用户，使他们 通过接口装置320进行选择。仍然以汽车广告为例子，这意味着将汽 车的全运动视频多次与不同的音轨配对；或者这意味着多个汽车的静 态帧视频图像与相关的音轨进行多种配对。这不意味着对任何一个成 分，例如全运动汽车视频进行多个备份或者最终传输。在步骤412向 各节目成分指定识别标记从而编码子集。然后创建一识别标记的数据 表，从而指示节目成分分组为多个子集。然后将该数据表与节目成分 一起进行传输，这些节目成分在用户接收系统所进行的目标成分的选 择中被使用。节目成分最好被创建为包括并与用于确定显示给各特定 用户的成分子集的正确选择的数据命令一起传输。

当节目成分子集被创建并被编码后，在步骤414中必须将他们彼 此和子集之间同步。同步确保多个针对不同用户的节目片断可以同时 开始和结束。例如，将电视广告分配给非常不连续的时间段，在这些 时间段例如30秒中出现广告，在下一广告开始显示或返回主节目之前 结束。为了保持传输计划的严格执行，针对性的节目片断必须在设定 的时间段中开始和结束。

在同步之后，在步骤416中，最好将节目成分编码为相同的传输 流。通过将节目成分编码为相同的传输流，可便于接收系统在不同成 分之间选择和切换用于显示的成分。MPEG-2编码是最好的，但在本发 明范围内也可以使用其他可用于创建压缩传输流的任何形式的数字编 码。生成和传输过程中的最后步骤是在步骤418中实际将传输流与节 目成分一起传输给一个或更多用户。可以通过在模拟载波信号上发送 数字数据来实现这种传输(例如有线和DBS电视系统)或者该传输也 可以是全数字的(例如在数字用户线上通过英特网传输媒体)。如果 一组节目内容自己不能用完全部的可用带宽，则该传输系统302还可 在相同的传输流中传输一组以上的节目内容(例如，独立的广告商提 供的独立的广告)，每组节目与多个节目内容相关。

图4b示出当在传输中接收到具有多个成分的节目内容时，用户接 收系统304执行的处理。当在步骤420中，传输流200到达用户接收 系统304时，在步骤422中接收系统304首先确定该传输流200是否 被编码以指示存在利用带宽交替使用技术传输的成分组。如果节目不 包括成分，则在步骤436中接收系统304马上根据向用户显示的正常 的协议处理节目。如果传输流200包含所针对的成分组，则在步骤424 中接收系统304处理数据命令从而确定该节目所针对的正确的观众情 况。然后在步骤426中接收系统304向用户情况系统306查询关于存 储在交互节目系统300中的用户的信息。在步骤428中匹配一成分组 合，从而从适用于用户情况的传输流200中提取出所针对的节目片断。

除了通过匹配用户情况来选择节目片断，接收系统304中的处理 还用于提供交互式节目成分。此后，在步骤430中确定成分组合是否 是交互式的(即需要用户响应)。如果该节目不是交互式的，则继续 执行步骤434，接收系统304将传输流200中的主要节目内容切换到 在步骤428中从节目成分组中选择出的一个或更多个合适的所针对的 节目成分。然后在步骤436中将该所针对的节目提供给用户并显示在 显示装置318上。

如果节目是交互式的，则在步骤432请求用户发出选择响应。该 对响应的请求可以是前面节目片断的形式，该节目片断通过例如用户 接口320向用户提供了一个选择指示。当用户作出选择后，继续执行 步骤434，接收系统304将传输流200中的主要节目内容切换到用户 选择的节目片断，该节目片断包括合适的成分。然后在步骤436中将 该选择的节目提供给用户并显示在显示装置318上。例如，如果提供 了一个包括一小型货车的I-帧图像的广告，则用户可选择与个人更相 关的节目片断。关心安全的用户可以选择观看该货车的安全特征。此 时，用于生成对应于用户选择的片断的节目成分可以是表示汽车中安 全气袋系统的图片和音轨。或者，关心可靠性的用户希望看到该汽车 的额定功率。在该情况下包括节目片断的成分可包括表示该小型货车 可靠性的图片集和音轨，该图片可能是条纹格式。

在提供节目后，在步骤434接收系统304执行检查以确定所选择 的节目是否是所针对的或选择的成分组。如果是，则在步骤436接收 系统304确定必须切换回包含主节目内容的数据流。如果该节目不包 括一组针对的成分片断，则接收系统304不需要进行任何数据流切换， 并在传输流200中不进行任何切换的情况下结束处理。

下面说明节目成分结构的几个例子，这些结构都是在图4a和4b 的步骤中的传输和接收中生成的。这些例子包括音频、视频和图形节 目成分；但是，也可以使用其他成分，例如文本、动画和媒体目标。 这些结构仅仅是示例性的他们并不是对可能的成分结构的数目和类型 的限制。这些结构如图2中所示，包括在以9Mbps服务管202中的多 种成分对206。在这些例子中使用的平均图像文件大小为56Kb。

在表2中，示出了多个静态帧视频(例如1帧/秒的256Kb I-帧) 流和多个音轨的特定配对结构。在每个特定音频/视频对的合成比特率 仅为大约500Kbps时，在相同的服务管102中仅可以传输18个不同的 商业广告，或者在整个传输流100中传输54个广告。如果发展该音频 /视频成分的内容从而采用非特定的子集配对，则在数学上可能由 289275个可能的成分组合，等于可区别的节目内容的单独单元的数 目。     表2     1I-帧/秒+音频     (18个特定成分对；289275个可能的组合)     成分对     比特率     音频1+I-帧1     512Kbps     音频2+I-帧2     512Kbps     音频3+I-帧3     512Kbps     …     …     音频18+I-帧18     512Kbps     总和     9.216Mbps

如果使用SIF I-帧，则可以接受比CD质量差的音频，例如64Kb 音频，可以在相同的服务管102中提供70种不同的广告，或者在传输 流100中提供210种广告。

在另一个例子中，表3，多个静态帧视频成分与相关的图片合并成 对。在每个合成对的总比特率为290Kbps的情况下，可以通过相同的 服务管102将30种不同的特定成对的针对性的广告，上千万潜在的非 特定的成分子集传输给多种用户。     表3     1I-帧/秒+图片     (30个特定成分对；上千万个可能的组合)     成分对     比特率     图片1+I-帧1     312Kbps     图片2+I-帧2     312Kbps     图片3+I-帧3     312Kbps     …     …     图片30+I-帧30     312Kbps     总和     9.36Mbps

表4示出第三种可能的结构，其中音频信号与静态帧视频配对， 其他的音轨与图片图像配对。这种结构也可提供30个节目成分对，上 千万的非特定节目成分子集，从而在广告中实现更大量的情况针对 性。该图片还可与静态帧视频合成，从而生成具有特定音轨的多个合 成广告。     表4     具有音频的1I-帧/秒成分+很多音频/图片成分对     (30种特定成分对；289275个可能的组合)     成分对     比特率     音频1+I-帧1     500Kbps     图片1+音频2     290Kbps     图片2+音频3     290Kbps     …     …     图片29+音频30     290Kbps     总和     8.91Mbps

表4中的示例成分还可以其他组合的形式混合，例如10音频/视 频静态对和13音频/图片对或任何不超过各服务管202的9Mpbs的总 比特率的组合。成分混合的数目也可增加从而适应整个传输流200。

在表5中，示出同时传输的一个视频静态帧和150个独立的图片 的组合。显示与被选择的图片组合的视频静态帧将转换为将150种可 能的广告变化信息传输给目标特定用户。如果所有的三个服务管102 都可使用，则意味着将变为450种广告信息。如果另外合并多个图片， 则除了与视频静态帧的单独配对外，非特定子集在数学上几乎有无数 多的潜在组合。     表5     1I-帧/秒成分+很多图片成分     (150种特定成分对；无数种非特定成分子集)     成分对     比特率     I-帧1     256Kbps     图片1     56Kbps     图片2     56Kbps     …     …     图片150     56Kbps     总和     8.656Mbps

表2-5仅仅作为可在服务管204中传输的视频、音频和图像的组 合的例子。相同的MPEG-2传输流200中的视频、音频、视频静态、图 片或文本的任何组合只要不超过大约27Mbps(对64QAM)的带宽，就 都可以用来根据多种用户情况来提供所针对的广告选项。除了广告 外，还可根据内容生成器的需要，将这种成分交替使用技术应用于任 何节目、例如新闻、体育、娱乐、音乐电视、游戏表演、电影、戏剧、 教育节目和实况转播。

如果需要或希望更多各节目内容选项，则还可以使用其他用于替 换的选项，例如不适用于电视质量显示的视频格式。如上所述，在 MPEG-1SIF的情况下，图片的分辨率仅为30帧/秒时352×240，小于 广播质量。MPEG-1适用于小屏幕显示装置的小画面格式的视频显示。 如果在电视或计算机显示器上显示，则仅能占据显示屏的四分之一。 但利用随后的分辨率的替换，MPEG-1 SIF可缩放并填充更大的屏幕。 它通常以低分辨率的方式在计算机显示器上显示计算机视频游戏，此 时用户不需要或许希望高分辨率的图像。如果视频解码器可以不对其 上采样而将SIF图像显示并覆盖整个屏幕，则可示的物品就将减少。 例如SIF图像可以显示在电视显示器的四分之一面积上。显示器的其 余面积由图像填充。在这种情况下，可使用较低分辨率的图片或I-帧 作其他图片图像的稳定基础以便于进一步的加强。

由于MPEG-2是一种反向兼容的标准，MPEG-1是一种可缩放的标 准，因此大多数MPEG-2解码器可通过插入其他像素填充整个显示屏幕 来示显对MPEG-1编码的视频帧的处理和缩放。(但是，并不是所有的 机顶盒都支持解码MPEG-1视频，例如MotorolaDCT2000就不支持 MPEG-1视频。但是，它支持更低分辨率例如352×480像素的视频)。 当将一以MPEG-1格式编码的I-帧压缩为大约64Kb，即一MPEG-2 I- 帧的四分之一大小时，此时在该MPEG-1 I-帧的应用中对图片的分辨 率和细节要求并不高，但如表2中所示，每个服务管中广告的容量可 以从18增加到28。如果在特定的应用中可以允许进行分辨率的交替使 用，则利用任何其他结构，上述例子都可以实现容量的显著增加。

目前符合MPEG标准的视频解码器中的缩放都是基于宏块单元 (16×16像素)。因此，视频帧和其他图像可以从任何原始的宏决尺寸 分辨率(例如528×360像素分辨率的半个屏幕)进行压缩，当用户设 备在显示时进行解压缩时，被压缩的视频帧和其他图像放大(或缩小) 以适应当前的显示装置。例如，可根据可用带宽、显示分辨率需要以 及视频解码器功能来使用分辨率在SIF(或更低)和全分辨率MPEG-2 之间的视频或其他图像。通过与相似缩放比例的音频信号合成，可以 实现带宽最优化、图像/音频质量以及传输给多种用户情况的广告定制 之间的理想平衡。

虽然前面的例子都是关于MPEG压缩标准和电视传输系统的例子， 但本发明的技术是完全独立的标准、平台和传输系统。例如，很明显， 其他压缩格式例如微波和碎片也可以用来进行压缩。本发明的技术可 用于任何可执行数字视频或音频解码和显示的装置。例如，虽然向用 户传输的DBS信号的传输流不在NTSC带宽中，但卫星传输将节目分为 独立的具有相似的限定带宽的传输流管道。这里所述的处理也可以在 有限的卫星带宽中实现提供更多数目的针对性的片断，这些片断由节 目成分构成。

作为另一个例子，可以在视频电话会议中使用352×288像素的公 用中分辨率图象格式(CIF)分辨率和H.263传输标准，通过电话或其 他网络传输节目。如果希望得到更多的不同节目成分，则可以使用分 辨率为144×176像素的四分之一CIF(QCIF)分辨率视频以节约带宽。 这些视频节目图像缩放性相似，且可以在任何适当的显示装置上显示 给用户。也可使用交换数字视频和DSL或VDSL传输系统。虽然各用户 位置可能只有一个从头端或中心办公室接入的“管道”，但可以实现 根据各用户情况的不同，为处于相同位置的使用不同解码装置的多个 用户显示不同的节目。

通常情况，带宽交替使用技术可以应用于任何形式的数字压缩方 法，只要他们可以传输或播放压缩后的信号即可。节目成分关系设计， 例如MPEG-4格式也可与本发明的带宽交替使用技术结合。为了标准化 基于音频、视频和图像成分以及多种其他格式的数据和信息的“媒体 目标”生成、传输、分配和接收，已经将该MPEG-4标准公布。这里所 述的“媒体目标”是根据国际标准化组织提供的“MPEG-4标准综述”， ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N3444，2000年5月/6月/GENEVA，来限 定的，并参照应用他们的内容。特别是，媒体目标通常表现为音频、 视频或音频-视频内容，他们可以是自然的或合成的内容(即，记录或 计算机生成的目标)。

这些媒体目标通常以原始目标(例如静态图像、视频目标和音频 目标)和这些目标的编码后的表现形式(例如文本、图片、合成项目、 以及合成声音)的分层结构来进行管理。利用这些不同的目标来说明 怎样以音频、视频或音频-视频流的形式来使用这些目标，以及使各目 标可以与其他目标独立和/或相关的显示。例如，一种汽车的电视商业 广告可包括一汽车、该汽车行进的情景或路线、以及一音频信号(例 如，表现汽车特性的解说或者为表现真实而加入的其他背景声音，以 及背景音乐)。如果内容创造者需要，这些目标中的每一个都可与其 他目标交换(例如轿车替换卡车，或者摇滚背景音轨替换为轻音乐音 轨)，但不会影响其他目标物的表现。在带宽交替使用的情况下，可 以通过将静态帧视频、图片、音频和MPEG-4目标合成来生成广告，从 而可以向多种观众提供更多有针对性的广告选择。参见2001年4月12 日申请的、名称为向用户提供针对性目标音频视频的系统和方法的美 国专利NO.##/###，###，本文对其进行了引用，从而对广告和其他节 目创建中的媒体目标和MPEG-4的使用进一步进行解释。

图5和6中示出利用带宽交替使用技术提供针对性节目的交互式 电视节目系统的最佳实施例。图5示出一个传输系统530，例如有线头 端或DBS上行线路中心，其中组成节目成分的多种视频信号500、音频 信号508、图片信号506、和其他节目信号(未示出)例如媒体目标、 文本信号、静态帧图像信号、多媒体、视频流、或可执行目标或应用 代码(统称为“节目信号”)同时被传输给多个用户。图6示出交互 式电视节目系统中的一接收机650的部件，该节目系统为特定用户选 择适当的节目内容并显示他们。

最好将根据上述方法生成的针对性节目成分提供给有线电缆头 端、DBS上行线路、或预数字化和/或预压缩格式的其他分布网络。但 是，传输系统530并不总是具有可执行这些步骤的最佳能力。如图5 所示，将视频信号500、音频信号508、图片信号506或其他节目信号 输入到传输系统530中的模数(A/D)转换器502中。视频信号500的 原始信号可以是从例如视频服务器、视频盒带、数字视频光盘(DVD)、 卫星输入以及摄像机的实时图像输入。传输中组成针对性广告的一部 分的该视频信号500可能已经是数字格式，例如MPEG-2标准、高清晰 度电视(HDTV)以及欧洲逐行倒相制(PAL)标准，因此可以不经过 A/D转换器502。如果音频信号508不是数字格式，则也可将多个音频 信号508也输入A/D转换器502中，这些音频信号作为视频信号500 的对应部分，其原始信号包括压缩数字光盘(CD)、磁带、麦克风。 最好的情况下，利用DolbyAC-3格式对音频信号508数字化，但是其 他任何传统的音频A/D编码方案也是可行的。相似的，如果需要也可 以将任何所需的图片信号506输入到A/D转换器502中，这些图片信 号可存储在服务器中或者可通过计算机或其他图像生成装置或系统产 生。

如本领域技术人员所公知，A/D转换器502将多种节目信号转换为 数字格式。A/D转换器502也可以是任何可将模拟信号转换为数字格式 的传统类型。不是每种节目信号都需要一个A/D转换器502，但是在数 字化多种节目信号中可能需要较少的A/D转换器502或者甚至一个单 独的A/D转换器502。

从图5中的数据码发生器516中生成的数据码可以是例如传输系 统530和/或接收机650(见图6)使用的用于控制对针对性节目成分 处理的命令，接收机650的系统软件的更新、用于使特定节目对应用 户的对应地址数据(例如按次计费事件)。最好的，在数据码发生器 516中产生的数据码是交互式电视脚本语言的一部分，例如本文中引用 结合的ACTV编码语言、教育命令组第1.1版、和ACTV编码语言、娱 乐命令扩展第2.0版。这些数据码促进实现了多种节目选项，包括针 对性节目成分交替使用以及主节目和传输流532中传输到接收机650 的所需的针对性节目成分之间的同步、无缝切换。传输流532中的数 据码提供了将不同针对性节目成分链接在一起所需的信息，这些节目 成分由相关的节目信号组成。数据码最好包括用于接收机650的指令， 从而使接收机650根据用户情况结构526进行节目成分子集选择，该 用户情况结构基于对各接收机650的用户进行编辑的用户情况系统 306(图3)中的信息。数据码还可根据用户输入、反馈或选择来按键 选择节目成分子集。

然后将数字化的、时序同步的节目信号输入到音频/视频编码器/ 压缩器(下称编码器)512中。正常执行不同信号的压缩从而使多个信 号通过一个单独的NTSC传输信道来传输。最好的，编码器512使用标 准的MPEG-2压缩格式。但是，也可使用MPEG-1和其他压缩格式，例 如JPEG和GIF来编码图像，但前提是假设接收机650可以对这些图像 类型进行解码和显示。这些技术与现有的用于数字视频系统的ATSC和 数字视频广播(DVB)标准兼容。

由于压缩技术可以在一个NTSC信道中实现一个以上的节目“频 道”，因此接收器650将在一个信道中的多个节目流之间执行切换。 在正常MPEG协议下，当向用户显示时，这些切换会导致节目中显著的 间隙，与在通常的MPEG频道之间进行切换时的调谐延迟相似。但是， 可以在MPEG流传输之前对其进行特定的修改，从而实现节目流之间的 最佳的“无缝”切换，此时在节目显示之间不会出现用户可以感觉到 的延迟。这些对MPEG编码方案的修改在美国专利 NO.5724091；6181334；6204843；6215484以及美国专利申请 NO.09/154,069；09/335,372以及09/429,850中进行了描述，他们 的名称都为“压缩后的数字数据无缝视频切换系统”，这里将他们参 考引用。

简单地说，为了实现在独立节目流中的视频包之间的无缝切换， 主节目流和所需的目标节目成分子集之间的接合利用了在传输流532 的传输过程中MPEG数据的非实时特性。由于接收机650的音频/视频 解复用器/解码器/解压缩器672(下称解码器672)可以在前一GOP显 示在显示装置318之前，对最复杂的视频GOP进行解压缩和解码，因 此，可以在多个GOP中插入包括时间间隙包的切换包，从而实现显示 的节目和目标广告之间没有任何视觉间隙。这样，可将多个独立的视 频信号500合并以创建一个单独的合成的MPEG数据流532，并将其传 输提供给用户。

另外，特别是利用通常的交互式节目系统实施本发明带宽交替使 用方案，如果使用多个编码器512来创建多种目标节目成分，则最好 将编码器512同步为相同的视频时钟。同步后的开始可以确保MPEG数 据包中的接合点指示节目成分之间的切换，特别是从或到视频信号 500，从而使它在正确的视频帧数目处出现。可使用SMPTE时间码或垂 直时间码信息来同步编码器512。同步的水平在MPEG-2说明书提供的 范围内。这种同步使节目制片人可以在帧分界处，在GOP的分辨率范 围内的独立编码和目标节目成分之间设计视频切换。

在编码器512中，最好根据MPEG说明书对所有包括目标节目成分 的数字化后的节目信号进行分包和交织。该MPEG压缩和编码处理为所 创建的各数据信息包分配信息包识别编号(PID)。在其他信息中，该 PID识别信息包中的节目信号的类型(例如音频、视频、图片和数据) 从而当接收机650接收时，解复用器/解码器672(下称解复用/解码 器672)可以直接将信息包提供给适当的数模转换器，PID编号可以从 MPEG-2节目指定信息(PSI)；节目相关表(PAT)和节目映射表(PMT) 文件中获得。

MPEG编码还包括各数据信息包中的一片断，该片断称为适应域， 它携带有指示视频信号500的再现的信息。该节目时钟参考(PCR)是 该适应域的一部分，该域中存储了在压缩之前输入的视频信号500的 帧率。该PCR包括解码标记和显示时间标记。它能够确保接收机650 中的解复用/解码器672可以按照与视频信号500被输入进行解码时相 同的帧率输出解码后的视频信号500并将其显示，从而避免丢失或重 复帧。

当根据本发明使用静态帧图像时，GOP可以只包括I-帧。为了保 持解码装置中适当的缓冲水平，对这些I-帧进行帧率控制。例如，如 果基于节目片断的I-帧以一个I-帧/秒的帧率显示，则为了将接收系 统304中的解码器的缓冲保持为适当的水平，以低于30帧/秒的帧率 对I-帧进行编码。然后可以调节静态帧图像显示的解码时间标记和显 示时间标记，从而以适当的时间解码和显示一个一帧/秒帧率的视频 流。相似的，对基于JPEG、GIF和其他图片文件格式的静态图像进行 编码从而以适当的帧率对其显示。为了影响其他图像的显示帧率，最 好利用软件脚本对接收系统304中的解码器进行控制，这些软件脚本 包括：ACTV编码语言、教育命令组第1.1版、和ACTV编码语言、娱 乐命令扩展第2.0版，他们都在本文中引用结合。

与视频信号500的编码相似，最好在帧分界处进行音频信号508 的切换。与视频接合点相似，编码器512在数据信息包的适应域中插 入音频接合点。最好的，编码器512在特定音频帧的适应域中的接合 倒计数时间段中插入一个合适的值。当接收机650(见图6)的解复用 /解码器672检测到编码器512插入的接合点时，它在不同节目流中提 供的音频频道之间进行切换。该音频接合点最好被设计为在视频接合 点信息包之后的信息包，但在前一节目流的下一GOP的第一信息包之 前。当从一个频道切换到另一频道时，可能丢失一个帧从而导致音频 的短暂缺失，音频从新的频道的当前帧开始继续。虽然音频接合并不 是无缝的，但切换对用户来说几乎是感觉不到的。

数据码发生器516产生的数据码在数字实施例中是时间敏感的， 必须在对目标节目成分进行创建和编码的时候将其与视频GOP同步， 就像音频和图片信息包。最好通过将两个六位长控制命令串在一起来 形成数据码，但是他们也可只包括两位，远比MPEG数据信息的标准大 小要小。MPEG协议通常在构成一个数据包并将其输出传输之前，要等 待累积足够多的数据来填满该数据包。为了确保传输到接收机650的 数据码的时间同步，编码器512必须将单独的数据码命令作为一个完 整信息包输出，即使他们还没有达到足够的大小。如果一个数目码命 令只创建一个局部信息包，则编码器512的默认处理是延迟数据码作 为一个信息包的输出，直到下面的数据码填满该数据包的剩余空间。 一种可以确保数据码的适时传输的技术是使数据码发生器516产生多 个占位符位，从而填充一信息包的剩余位。当编码器512接收到该具 有作为一个完整信息包所应当包括的足够数据的数据码时，编码器512 将尽快输出该信息包使其传输，从而确保接收机650处数据码与对应 的目标节目成分的同步接收。

在将多种数字化后的节目信号压缩和编码后，缓冲器522还对他 们进行帧率控制以便于传输。该缓冲器522控制数据信息包传输到接 收机650的输出帧率，从而实现在处理中不会溢出或未满。缓冲器522 的物理大小是由MPEG标准来限定的。在传输处理开始时必须要由足够 的时间来利用压缩后的数据对该缓冲器522进行填充，从而确保数据 可以适应均匀的传输率。

复用器524将包括目标节目成分的编码和压缩后的数字信号与其 他节目和数据合并从而产生一个可通过NTSC频道传输的传输流200 (图2)。通过对多个不同信号的复用，传输通信所携带的传输流200 的数目可以降低。然后调制器520对该传输流200进行调制以进行传 输。调制器520可利用多个不同的可能调制方案中的一种。最好的， 选择64-QAM或256-QAM(正交幅度调制)作为调制方案；但是也可使 用其他常用的调制方案，例如QPSK(四相移键控)，n-PSK(相移键 控)，FSK(频移键控)，和VSB(残留边带)。利用64-QAM，调制器 520的输出的数据率大约为27Mbps，利用256-QAM，数据率大约为 38Mbps。在表1-5和图2中，选择大约27Mbps的数据率从而在对无内 容数据例如数据码的传输流200中提供头部空间。本发明可以使用的 具有各数据率的其他调制方案的例子包括：64-QAM-PAL(42Mbps)， 256-QAM-PAL(56Mbps)，以及8-VSB(19.3Mbps)。对于通过电话 系统的传输，最好以数字信号3(DS-3)格式、数字高速扩展接口(DHEI) 格式或其他任何常用格式来输出压缩和编码后的信号。在一些传输系 统中，例如光纤传输中，由于传输是纯数字的，因此这些RF调制方案 就不需要了。

一旦调制后，可将传输流输出到传输器528，从而通过传输广播 532中的很多NTSC信道中的一个来进行传输。传输器528可将通过目 前用于传输数字数据信息包的任何传统媒介来传输传输广播532，这些 传统媒介包括但不局限于广播电视、有线电视、卫星、DBS、光纤、微 波(例如多点多信道分配系统(MMDS))、射频、电话、无线电话、 数字用户线(DSL)、个人通信系统(PCS)网络、英特网、公共网、 专用网、或其他传输途径。通过通信网络的传输必须通过使用已知的 协议，例如PTP、UDP、TCP/IP以及ATM来实现。因此，可以将一包含 多个频道的复用后的数据流通过一个电话线直接发送到用户接收系统 304，这些频道都包括目标节目成分以及相关的节目信号。前述的数字 传输系统可包括并利用传输模拟信号的系统。不同系统、媒介、协议 和波形都可以与本发明的系统和方法结合使用。在最佳实施例中，通 过有线、DBS、或其他可寻址的传输媒介将传输广播532分配给远程用 户地址。

在窄带传输系统中，例如，蜂窝/无线电话和个人通信网络中，静 态帧图片和图形，例如以JPEG格式压缩的，可包括目标广告成分。这 种静态图片或图形可在通信装置上显示，这些通信装置例如个人数字 助理(例如Palm Pilot)、电话、无线电话、失聪人士的电话装置、 或其他具有液晶显示器或相似的低分辨率显示器的装置。文本信息或 音频消息可以伴随静态帧图像。相似的，可以通过数字射频传输系统 来提供具有CD质量音乐或更差的所有的音频目标节目选项。

最好包括图6所示部件的接收器650最好位于各用户接收地。通 过调谐器/解调器662接收传输广播532。该调谐器/解调器662在卫 星发布的情况下可以是宽带调谐器，对于标准NTSC信号可以是窄带调 谐器，或者可以是用于在处于不同频率频道的不同信号之间进行切换 的两个或更多调谐器。调谐器/解调器662在处理器660的指导下调谐 到特定的NTSC频道。该处理器660可以是Motorola 68331处理器， 或任何常用的处理器，包括PowerpC、Intel Pentium、MIPS、以及 SPARC处理器。然后利用调谐器/解调器662对调谐后的频道进行解 调，从而从传输广播532中的所需频道的载波频率中提取出传输流200 (如图2所示)。

然后将解调后的传输流200输出到解复用/解码器672。在解复用 /解码器672，进行数字节目信号的解复用和解压缩。最好的，传输流 200中的各输入数据信息包具有自己的PID。该解复用/解码器672提 取各信息包的PID，并将PID信息发送到处理器660。处理器660在存 储在存储器552中的系统软件的指令下，通过将PID与选择信息或其 他标准进行比较，识别下一个适当的信息包，并将其选择显示给用户。 解复用/解码器672将所选择的数字节目信号从他们的信息包形式恢复 出来，并将他们提供给适当的数/模解码器，例如视频、音频、图片或 其他。

最好利用在美国专利NO.5724091；6181334；6204843；6215484以 及美国专利申请NO.09/154,069；09/335,372以及09/429,850中所 述的编码后的视频接合点来实现规则节目和目标节目成分之间或之中 的无缝切换。解复用/解码器672通过切换到传输流200中包括不同目 标节目成分的一个或更多信息包来执行切换。当从处理器660接收到 切换程序指令时，解复用/解码器672利用它的PID来搜索指定的MPEG 信息包。解复用/解码器672不是在当前服务管中选择由下一PID所识 别的数据信息包(例如包括图2服务管202a中的节目成分对204a的 信息包)，而是通过它的PID，从传输流200中的任何服务管中选择一 同步信息包(例如图2的服务管202b中的一个或更多节目成分206)。 在替换实施例中，根据所使用的硬件，如果例如解复用/解码器672由 存储用于切换的PID信息的寄存器构成，则该切换可完全由解复用/解 码器672控制。

处理器660的选择是基于用户情况系统306(图3)所提供的用户 信息，作为传输流200中的数据码的传输系统发送的制片人指令或其 他命令，和/或通过接收器650的用户接口658输入的用户输入作出 的。用户输入、指令和命令、以及用户信息可存储在存储器652中， 由处理器660根据同样存储在存储器652中的系统软件中的程序来对 他们进行处理。在用户没有其他输入或响应的情况下，所存储的用户 信息、之前用户输入、以及当被处理时接收到的数据命令指令解复用/ 解码器672在包括目标节目成分的数据信号之间或之中进行切换。

存储器652最好是ROM，它可以保存用于接收机650的操作系统 软件，且该存储器最好由闪存-ROM进行补充，从而可以对可下载的码 和修改进行接收和存储。在最佳实施例中，可通过传输流200或备用 通信线路670从传输系统530中为接收机650下载新的软件程序。这 些程序可控制接收机650并在硬件许可的范围内重新定义它的功能 性。这种控制是相当广泛的，包括面板显示、屏幕显示、输入和输出 部分、解复用/解码器672、调谐器/解调器662、图形芯片676以及用 户接口658功能的映射的控制。

最好采用一个交互式节目系统，从而可提供用于目标节目片断提 供的其他功能。该系统最好作为一个软件程序在接收机650执行，它 最好位于ROM或闪存-ROM存储器652中。但是该交互式系统软件可以 选择性的位于任何类型的存储装置中，例如RAM、EPROM、EEPROM以及 PROM。该交互式节目系统最好通过显示交互式节目片断来请求用户提 供信息，这些交互式节目片断可进行询问、疑问、节目选择选项、或 其他用户响应对话。所收集的用户信息654可马上使用，从而影响显 示给用户的节目选择，并且可将该用户信息存储在存储器652中以便 于以后其他节目选择需要时使用，包括本发明的目标节目成分选择， 或者可以将用户信息集中在用户情况系统506中。

接收器650最好包括一备用信道编码器/调制器668(下称备用信 道68)，用于通过备用信道通信线路670将数据传输到传输系统530 或传输到用户情况系统306。通过备用信道通信线路670传输的数据可 包括在接收机650收集到的用户信息654或直接用户输入，包括通过 用户接口658所作的交互式选择。如前面所述，备用信道668还可以 通过备用信道通信线路670接收传输系统输出的数据，包括软件升级； 还可以接收用户情况系统306输出的用户信息。备用信道通信线路670 可以是适当的通信系统，例如双线电缆电视、个人卫星通信、电话、 T-1上行、数字用户线、无线电话、或FM传输。

解复用/解码器672输出恢复后的视频成分并将其输出到视频数/ 模(D/A)转换器688，从而进行数模信号转换以便于向显示装置318 提供最终输入信号。如果显示装置318是数字装置，则这种D/A转换 器不是必需的。显示装置318可以包括电视，其中包括高清晰度电视， 监视器可包括阴极射线管、等离子、液晶、以及其他显示系统。在本 发明的其他实施例中，显示装置318可以是例如个人计算机系统、个 人数字助理、蜂窝或无线PCS手机、电话、电话回答装置、失聪人士 的电话装置、网页浏览、视频游戏控制台、收音机。

解复用/解码器672最好将图片成分输出到图片芯片676中从而将 该图片转换为视频格式。然后准备将图片成分输出到视频D/A转换器 688中的显示装置318。视频和图片成分(以及音频和其他成分)也可 以临时存储在存储器652中，或者缓冲器(未示出)中，用于在视频 D/A进行模数转换之前，控制显示或其他延迟所需的帧率(例如存储图 片集以进行重复显示)。

解复用/解码器672最好对相关的数字音频节目成分进行解码，然 后将这些音频节目成分发送到数字音频处理器680。利用D/A转换器 675可将数字音频节目成分最终被转换为模拟音频信号以便于输出到 显示装置318。该数字音频处理器680最好为包括音频D/A转换器675 的Dolby数字处理集成芯片，用于例如提供环绕音响。通过解复用/ 解码器672也可将数据码从传输流200中分离出来并将其传送给用于 数据命令处理的处理器660。

为了提供使用本发明所述的带宽交替使用技术的目标节目，最好 将该技术与提供与用户相关信息的系统结合使用，从而可更精确的针 对广告或其他节目。这种信息简单的可以是图片位置，它也可提供一 些人口口音。但是，为了尽可能的实现针对性节目，应当得到尽可能 多的关于用户的信息。在广告领域，针对性精确度的提高就意味着所 花的每一分钱的利用率的提高，以及回报率的增加。可寻址的传输系 统，例如数字有线和数字广播卫星电视可识别、交互并直接向单独用 户提供特定的节目(付费观看节目)，同时收集了关于他们的非常广 泛的信息。这种信息可包括电视观看优先选择、特别的图片和统计数 据。如果传输系统是交互的，则可以向用户显示问题来请求其他用户 信息，将这些信息编译并分析从而提供更加集中的节目内容。另外， 如果用户参与到任何电视/网络集中的节目供应中，则可使用其他关于 用户的网络使用的信息来确定用户的情况，或者用户组的情况，从而 可以显示更有针对性的广告或其他节目。

在图3所示的最佳实施例中，用户情况系统306在交互式节目系 统300中收集并跟踪用户信息(图5中传输系统530中的附图标记526 和图6中接收机650中的附图标记654)。最好的，用户情况系统包含 用于对用户组进行选择、合计、过滤、消息、相关、以及报告统计的 算法。最佳用户情况系统306的详细描述可以参照美国专利申请 No.09/409,035，名称为“利用用户情况信息的改进的视频节目系统和 方法”，本发明中参考了该文献。但是总的来说，传输系统302、接收 系统304和用户情况系统306都可通过通信系统，最好为英特网322 来相互连接。

用户的情况可包含在确定提供给用户的内容中使用的关于用户特 征的非常广泛的信息。下面进一步说明，内容可包括任何类型的信息， 例如视频、音频、图片、文本、和多媒体内容。根据用户情况信息526、 654选择性的提供给用户的内容的例子包括但不局限于：目标广告(如 本文所述)、体育事件中的球员信息、音乐或其他音频信息、表示特 定服务的图标、调查、新闻股市、节目介绍。通过交互式调查，例如 通过使用用户接口装置320，交互式节目系统300可以动态的修改和更 新用户的情况，从而根据用户的情况更好的实现选择特定内容提供给 用户。在目标广告中，在提供给特定用户的广告中所进行的对调查问 题的回答可提供第二级别的信息。该交互式节目系统300可使用用户 情况中的统计数据，例如确定在传输流中的多个相关广告中哪个广告 是针对用户的。用户对调查中的问题的回答可用于将其他针对性广告 提供给用户或者与前面提供的广告相关的其他内容提供给用户。

为了动态的更新用户的情况，接收系统304和/或传输系统302还 监视用户的行为。用户的行为可包括与用户和网络或提供给用户的节 目内容交互相关的任何类型的信息。例如，接收系统304可检测下面 的情况：观众所看的节目、用户观看习惯、看的广告和不看的广告、 用户选择或点击URL以请求特定内容的速率、用户上网的时间、用户 参与的聊天室讨论的内容、对交互片断的响应、用户的其他输入以及 任何这类信息。

判断是否升级用户的情况应当基于与用户行为相关的特定原则。 例如，接收系统304可存储特定类型的行为或用于对用户被监视行为 进行比较的行为极限值，当用户的行为与特定类型的行为极限值匹配 或超过该极限值，则进行更新。也可以根据调查问题来更新。如果根 据该标准确定用户的情况需要被更新，则接收系统304可根据用户的 行为动态更新用户的情况，保存更新并选择性的将更新发送到传输系 统302或其他用户情况系统506的存储位置。

虽然本发明描述了特定的多个实施例，或者参照一个或多个实施 例进行了说明，但本领域技术人员可以在不脱离本发明精神和实质的 情况下对所述实施例进行无数变化。所有在说明书和附图中所公开的 内容都是示意性的，并不进行限定。任何不脱离本发明精神和范围的 细节或结构变化都将落入本发明权利要求范围内。