DE10101750A1 - Verfahren zur Übertragung von Daten mit einem Fernsehsignal - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Übertragung von Daten zusammen mit einem Fernsehsignal, welches ein Bildsignal und ein Austastsignal aufweist, ergibt sich auf einfache und kostengünstige Art und Weise eine Datenübertragung zusammen mit dem Fernsehsignal an ein Fernseh-Empfangsgerät dadurch, daß die Daten in einem Bereich übertragen werden, welcher zwischen der letzten durch Prüf- oder Datensignale belegten Zeile oder Spalte und einer vorgegebenen Zeile oder Spalte des Bildsignals liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Daten mit einem Fernsehsignal gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Fernsehnormen bekannt. Ganz allgemein setzt sich ein Fernsehsignal insbesondere aus einem eigentlichen Bildsignal (B), dem Austastsignal (A) und dem Synchronsignal (S) zusammen. Das Bildsignal weist dabei die zeilenweise gewonnene Information über die Helligkeitsverteilung einer zu übertra­ genden Bildvorlage auf. Während des horizontalen und vertikalen Strahlrücklaufs wird das Bildsignal in seinem zeitlichen Verlauf unterbrochen, es wird sozusagen "ausgeta­ stet". Das Austastsignal wird durch zeilenfrequente Horizontal-Austastimpulse und von im Rhythmus des Halbbildwechsels erscheinenden Vertikal-Austastimpulsen, welche eine kürzere Dauer als die Horizontal-Austastimpulse besitzen, gebildet. Um empfangs­ seitig das auf der Fernsehbildröhre geschriebene Zeilenraster synchron mit dem sende­ seitigen Zeilenraster ablaufen zu lassen, ist das Synchronsignal vorgesehen. Es steuert gleichermaßen die Ablenkeinrichtungen beim Aufnahme- und Wiedergabewandler. Daneben wird auch ein Farbartsignal, um eine kompatible Farbbildübertragung zu ge­ statten, übertragen. Zur Übertragung des Begleittons wird beim Fernseh-Rundfunk zu­ meist eine Frequenzmodulation einer hochfrequenten Tonträgerschwingung eingesetzt.

Die gemäß dem Stand der Technik bekannte Fernbildübertragung beansprucht einen breiten und aufwendigen Nachrichtenkanal, welcher aber nicht vollständig ausgenutzt wird. Etwa während eines Viertels der Übertragungszeit wird keine eigentliche Bildin­ formation, entsprechend dem oben definierten Bildsignal, gesendet. In den periodisch wiederkehrenden Austastintervallen wird die Synchronisierinformation für die horizon­ tale und vertikale Strahlablenkung übertragen. Dennoch verbleiben, z. B. nach der CIR- 625-Zeilen-Norm, je Halbbild noch volle 17 Zeilen, die mit zusätzlicher Information belegt werden könnten. Allerdings werden gemäß dem Stand der Technik lediglich je Halbbild etwa 12 Zeilen mit Prüf- und Datensignalen belegt. Diese Übertragung zusätz­ licher Prüf- und/oder Datensignale tritt für den Fernsehzuschauer nicht störend in Er­ scheinung, weil sie innerhalb der vertikalen Austastung liegen.

Ein Beispiel für ein derartiges Datensignal stellt der Videotext dar. Durch den Videotext hat ein Fernsehteilnehmer die Möglichkeit, zusätzlich zu dem angebotenen Fernsehpro­ gramm Informationen aus bestimmten Gebieten durch Schriftzeichen und Grafiken auf dem Bildschirm wahrzunehmen. Die redaktionelle Aufbereitung erfolgt bei den Rund­ funkanstalten und von ihnen betrauten Institutionen. Angeboten werden, z. B. aktuelle Nachrichten, Verkehrshinweise, Wetterberichte, Sportinformation und dergleichen. Ebenso können aber auch Einblendungen zum laufenden Programm, wie z. B. Untertitel bei fremdsprachigen Sendungen, vorgenommen werden.

Der Stand der Technik weist zum einen den Nachteil auf, daß die zu übertragende mög­ liche Datenmenge begrenzt ist. Es wäre daher wünschenswert, falls weitere Möglich­ keiten vorhanden wären, weitere Information an den Fernsehempfänger zu übertragen.

Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik besteht darin, daß zur Übertragung der bekannten, zusätzlichen Prüf- oder Datensignale diese aufwendiger Hard- und Software im Sendestudio mit dem Bildsignal zu dem eigentlichen Sendesignal verbunden werden muß. Deshalb ist das Verfahren zur Erzeugung des Sendesignals relativ aufwendig, da bei der Verbindung der Datensignale mit dem eigentlichen "Contents" eine aufwendige Synchronisierung, teilweise auch manuell, sichergestellt werden muß.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Verfahren anzugeben, welches auf eine einfache und kostengünstige Art und Weise ermöglicht, Daten zusammen mit dem Fernsehsignal an ein Fernsehempfangsgerät zu liefern.

Diese erfindungsgemäße Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst.

Der Erfindung liegt der Kerngedanke zugrunde, daß eine Vielzahl von Zeilen je Halb­ bild aus Gründen der Toleranzreserve nicht mit Datensignalen belegt werden. Dies be­ ruht darauf, daß jedes Fernsehempfangsgerät einen sogenannten "Cache" aufweist und damit nur einen Teil des aktiven Bildsignales für den Anwender sichtbar macht. Da die Größe des Cache je nach Bauart des verwendeten Fernsehgerätes verschieden ist, wer­ den diese Intervalle nicht zur Datenübertragung genutzt, um den Betrachtungskomfort des Fernsehzuschauers nicht zu beeinträchtigen. Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht aber darin, gerade dieses Vorurteil zu überwinden und eben diese bisher nicht genutzten Intervalle zur Datenübertragung einzusetzen. Dem Fall, in wel­ chem die Bildwiedergabe bei einem Fernsehempfangsgerät mit entsprechend großem Cache verschlechtert ist, wird dadurch Rechnung getragen, daß die übertragenen Daten minimal invasiv für das Fernsehbild ausgebildet sind.

Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die zu übertragenden Daten nicht in der Austastlücke übertragen werden, sondern zusammen mit dem Bildsignal, also dem eigentlichen Content. Damit vereinfacht sich die stu­ dioseitige Aufbereitung des Fernsehsignals, da keine gesonderte Synchronisation durch­ geführt werden muß. Ebenso können auf diese Weise die Daten senderunabhängig übertragen werden. Beispielsweise ein Werbespot, in bzw. zusammen mit welchem nach der Erfindung Daten übertragen werden, kann unabhängig von dem ausstrahlenden Sender dieselbe Information an ein Fernsehempfangsgerät liefern.

Vorteilhafterweise werden die Daten in dem eigentlichen Bildsignal übertragen. Auf diese Weise werden die Daten bei jeglicher Art von Aufzeichnung des Bildsignales, z. B. durch einen herkömmlichen Videorecorder, mitaufgezeichnet und stehen somit ins­ besondere auch bei der Wiedergabe der Aufzeichnung zur Verfügung.

Zum besseren "Verstecken" werden die Daten vorzugsweise in einem Randbereich des Bildsignals übertragen werden. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, neben der minimalen Störung des übertragenen Fernsehbildes, daß durch den Cache des Fernsehempfangsge­ räts verursachten "Abschneide-Effekt" die Daten für einen, insbesondere normalerwei­ se, Fernsehzuschauer vollständig unsichtbar sind.

Ferner ist bevorzugt, daß die Einbindung der Daten in das Bildsignal nach Art eines Strichcodes im Randbereich des Bildsignales erfolgt. Ein linearer Strich- oder Punkt­ code, d. h. insbesondere ein Signal mit mehreren Helligkeits- oder Farbstufen, entlang einem Rand oder beiden (rechten und linken) Rändern des Fernsehbildes ist dabei in der Lage, ausreichend Information für bestimmte Anwendungen zu codieren und greift nur minimal störend in das Fernsehbild ein.

Vorteilhafterweise ist bzw. sind die Zeile(n) oder Spalte(n), in welcher die Daten über­ tragen werden, fest vorgegeben. Dadurch kann eine in dem Fernsehempfangsgerät aus­ gebildete Einrichtung die Daten, deren Position im Sendesignal bekannt, einfach deco­ dieren. Ein besonderer Vorteil der Anordnung des Zusatzsignals in einer vertikalen Spalte am rechten und linken Bildrand besteht darin, daß der an sich "ovale" Cache da­ bei in seiner Form unbeachtlich ist, solange dieser nur an seinen Seitenrändern die ent­ sprechenden Teile des Zusatzsignales abdeckt.

Vorteilhafterweise ist das Signal ein ternäres Signal. Ein derartiges Signal mit drei Zu­ ständen besitzt die nötige Einfachheit der Implementierung und erlaubt dabei aber eine ausreichende Datenübertragungsrate.

Vorzugsweise wird das Fernsehsendesignal durch Verknüpfung eines des die zu über­ tragenden Daten enthaltenden Datensignales, welcher das Bildsignal aufweist, und eines separaten Austastsignales gebildet. Somit sind die Daten unmittelbar mit dem Content verbunden, und die Bildung des Fernsehsignales wird durch die zusätzlichen Daten nicht erschwert.

Bevorzugt werden die Daten in einem Internet-Standard codiert. Vorzugsweise ist das Internet-Standard, wie z. B. SGML, oder Derivate wie beispielsweise HTML, XML usw. Neben der einfachen Codierung und Decodierung kann insbesondere bei der Übertragung von Daten auf bereits erstellte Inhalte des Internets rückgegriffen werden.

Ferner ist bevorzugt, daß die Daten Text, Grafiken, Bilder oder Programme und derglei­ chen aufweisen. Alle über das Internet zugängliche Datenformen, auch Programme, wie z. B. Java-Applets, welche auf einem eigenen Rechner ausgeführt werden, sind dabei als Datenformen möglich.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentan­ sprüchen offenbart.

Die Erfindung sowie weitere Merkmale, Ziele, Vorteile und Anwendungsmöglichkei­ ten desselben wird bzw. werden nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Elemente für sich und/oder in beliebig sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und zwar unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbe­ ziehung. Dabei bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben oder entsprechende Elemente. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der durch die Austastung reduzierten Rasterfläche des sichtbaren Bildes;

Fig. 2a die erfindungsgemäße Belegung der Vertikal-Austastlücke mit Prüfzeilen- und Videotext-Signalen im ersten Halbbild;

Fig. 2b die erfindungsgemäße Belegung der Vertikal-Austastlücke mit Prüfzeilen- und Videotext-Signalen im zweiten Halbbild;

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens; und

Fig. 4 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Bildung des Sen­ designals gemäß der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist schematisch eine Darstellung angegeben, welche die reduzierte Rasterfläche des sichtbaren Bildes 2 veranschaulicht. Das sichtbare Bild, dessen Seitenverhältnis B zu H, z. B. 4 zu 3 ist, weist, z. B. nach der CCIR-Norm Standard B und G 576 Zeilen und 720 Bildpunkte je Zeile auf. Die Erfindung ist aber gleichermaßen auf alle be­ kannten Fernsehsysteme, wie z. B. PAL, NTSC usw., anwendbar. In der Zeichnung ist der Teil des dem gesamten Rasterdurchlauf entsprechenden Bildes 1, welcher das sicht­ bare Bild überragt, schraffiert gekennzeichnet. Demgegenüber weist der gesamte Ra­ sterdurchlauf 625 Zeilen auf. Für den Fernsehzuschauer ist jedoch nur ein Teilbereich 3 des "sichtbaren Bildes" 2 wahrnehmbar, da abhängig von dem Typ des Fernsehgeräts dieses einen sogenannten Cache aufweist und damit den Randbereich des Bildsignals nicht wahrnehmbar darstellt. Die Größe des Cache ist typenspezifisch und besitzt daher eine statistische Verteilung entsprechend den auf dem Markt befindlichen Fernsehgerä­ ten. Es ist ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, gerade diesen durch den Cache verdeckten Bereich für die Übertragung zusätzlicher Daten und Informationen zu nut­ zen.

In den Fig. 2a und 2b ist die Belegung der Vertikal-Austastlücke mit Prüfzeilen (PZ)- und Videotext(VT)-Signalen dargestellt. Ebenfalls werden in der Austastlücke Synchronsignalpulse übertragen. Darüber hinaus dient eine sogenannten Datenzeile (DZ) zur Übertragung von Programm- und Steuerinformation zu den Sendern, aber auch für den Fernsehteilnehmer mit den Daten im VPS-System. Ferner werden in der Austastlücke gegebenenfalls spezielle Meßsignale, z. B. in der Zeile 10 ein schmaler Impuls für Reflexionsmessungen, übertragen. Die Zeilen 22 bzw. 335 sind für Rauschmessungen vorgesehen. Es ist nun ein entscheidender Gedanke der vorliegenden Erfindung Daten in dem Bildsignal, d. h. den Zeilen 23 ff und 336 ff. zu übertragen. Bei einer Vielzahl von Fernsehgeräten wird, wie oben dargelegt wurde, dieser Teil durch den Cache des jeweiligen Typs von Fernsehempfangsgerät nicht sichtbar sein.

In Fig. 3 ist schematisch das (die) ternäre(n) Signal(e) dargestellt, welche(s) erfindungs­ gemäß zur Datenübertragung eingesetzt wird bzw. werden. Im Ausführungsbeispiel ist das ternäre Signal zeilenweise am linken und rechten Rand des Bildsignales, innerhalb des Cache, also für den Betrachter unsichtbar, vorgesehen. Durch die beiden ternären Signale am linken und rechten Rand des Bildes werden neun Zustände definiert, welche es gestatten, in etwa drei Bit pro Zeile zu übertragen. Da pro Sekunde 25 Bilder zu je 576 Zeilen übertragen werden ergibt sich hier somit eine Übertragungsrate von etwa 43.200 Bit pro Sekunde, d. h. 5,4 Kilobyte pro Sekunde. Die an der Bildinformation anhaftende Datenmenge läßt sich beispielsweise für einen 30sekündigen Werbespot somit zu etwa 160 Kilobyte abschätzen. Selbst wenn nach dieser überschlagsmäßigen Rechnung durch die Verwendung von Techniken zur stabileren Übertragung, z. B. zur Fehlerkorrektur, verwendet werden, stellt dies einen ausreichenden Wert dar, um bei­ spielsweise eine Datenmenge in einem Internetstandard, d. h. eine Website, an das Fernsehempfangsgerät zusammen mit dem Werbespot zu übertragen. Man entnimmt der Fig. 3 ebenfalls einen weiteren bevorzugten Gedanken der Erfindung, welcher darin besteht, daß die Art des Anbringens der zusätzlichen Daten an den Content durch Ein­ binden eines Strichcodes erfolgt. Dieser Strichcode ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da er für den Anwender relativ unsichtbar bleibt. Die als Strichcode übertragenen Daten können, da sie dem Bildsignal zugehörig sind, auch z. B. von einer herkömmlichen Aufzeichnungseinrichtung, wie z. B. einem Videorecorder, mitaufgezeichnet werden und eröffnen daher besondere Anwendungsmöglichkeiten.

Schließlich ist in Fig. 4 schematisch die Bildung des Sendesignals aus Anwenderdaten und Programmdaten gezeigt. Beispielsweise bei der Ausstrahlung eines Werbespots wird der Werbespot von dem Anwender als Programm geliefert. Die sogenannten VBI- Daten (vertical blanking interval), wie z. B. Videotext und dergleichen, werden dem vom Playout-Server gelieferten Programm hinzugefügt, wobei insbesondere die zeitli­ che Synchronisation eine technisch nicht einfach zu bewältigende Aufgabe darstellt. Insbesondere, wenn das Programm an sich variabel ist, wie es z. B. bei Programmen mit nicht vorhersehbarer Laufzeit, wie z. B. einer Live-Sendung, der Fall ist, ist das Pro­ blem der zeitlichen Synchronisation besonders gravierend. Durch die vorliegende Er­ findung wird aber gerade dieser Nachteil des Standes der Technik vermieden, indem die zu übertragenden Daten den Bildsignalen zugerechnet werden und somit bereits im Pro­ gramm enthalten sind und daher für den Sender keine zusätzlichen Arbeitsaufwand be­ deuten. Dazu wird die erfindungsgemäße übertragende Zusatzinformation auch im Hin­ blick auf ihre Art und ihre Qualität von dem ausstrahlenden Sender unabhängig. An­ schaulich gesprochen erhält derjenige, welcher einen Sender mit der Ausstrahlung eines Programmes beansprucht sozusagen kostenlos einen zusätzlichen Informationskanal, welcher insbesondere dem herkömmlichen Videotext überlegen ist. Letzeres gilt nicht nur in Bezug auf die Qualität der Bildwiedergabe, sondern auch im Hinblick auf den Bedienungskomfort.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eine bevorzugten Ausführungsbeispiels näher er­ läutert. Für einen Fachmann ist jedoch offensichtlich, daß unterschiedliche Abwandlun­ gen und Modifikationen gemacht werden können, ohne den der Erfindung zugrundelie­ genden Gedanken zu verlassen.

Claims (12)

1. Verfahren zur Übertragung von Daten zusammen mit einem Fernsehsignal, welches ein Bildsignal und ein Austastsignal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in einem Bereich übertragen werden, welcher zwischen der letzten durch Prüf- oder Datensignale belegten Zeile oder Spalte und einer vorgegebenen Zeile oder Spalte des Bildsignals liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in dem Bildsi­ gnal übertragen werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in einem Randbereich oder beiden vertikalen Randbereichen des Bildsignals, insbesondere in der räumlichen Anordnung nach Art wenigstens einer Spalte, übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, daß die Einbindung der Daten in das Bildsignal nach Art eines Strichcodes im Randbereich des Bildsignales erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeile(n) oder Spalte(n), in welcher die Daten übertragen werden, fest vorgegeben ist oder sind.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal ein ternäres Signal ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fernsehsendesignal durch Verknüpfung eines des die zu übertragenden Daten enthaltenden Signales, welcher das Bildsignal aufweist, und eines separaten Austastsi­ gnales gebildet wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in einem Internet-Standard codiert sind.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Internet-Standard SGML oder ein Derivat davon, insbesondere HTML oder XML, ist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten Text, Grafiken, Bilder oder Programme und dergleichen aufweisen.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in einem Bereich des Bildsignals übertragen werden, welcher dem Cache eines Fernsehempfangsgeräts im wesentlichen entspricht oder in diesem im wesentli­ chen enthalten ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in einem Bereich des Bildsignals inkorporiert sind, welcher von einem oder beiden vertikalen Randbereichen des ovalen Cache des Fernsehempfangsgeräts unterdrückt wird.