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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum drahtlosen Übermitteln von Videos, insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zum drahtlosen Übermitteln von Videos basierend auf einer Mehrfachträgertechnik.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Die gewöhnliche Videokommunikation betrifft allgemein Verfahren wie folgt: ein Videosignal wird in einen Videofluss komprimiert und der Videofluss wird direkt an einen drahtgebundenen oder einen drahtlosen Kommunikationskanal, d. h. über eine Reihe von Zwischenverfahren sowie Quellkodierung, Kanalkodierung, Modulation, Kanalsenden, Demodulation, Kanaldekodierung und Quelldekodierung usw. gesendet, so dass ein Videosenden und Empfangen vollendet wird. Gemäß dem Ressourcenzuordnungsverfahren in dem geläufigen drahtlosen Multimediasystem (bezugnehmend auf das
chinesische Patent 200510053159.0 mit der Veröffentlichungsnummer
CN 1829131 ), werden Video und Sprache über eine Unterträgerzuordnungsart gesendet. Die Videosendung basiert aber noch auf dem Videofluss. Drei verschiedenen Arten von Bildern (I-Bilder, B-Bilder und P-Bilder) und zugehörige Bildkopfinformation sind jedoch in der GOP (Group of Picture – Gruppe von Bildern) des Videoflusses enthalten (Bezug nehmend auf die
1 und
2).
3 ist ein Kodierungsstrukturdiagramm der GOP und wie gezeigt ist das I-Bild ein Startbild, auf welches sich andere Bilder beziehen, und dessen Qualität direkte Auswirkungen auf die Qualität der folgenden Bilder in derselben Gruppe hat. Das P-Bild ist ein Vorwärts-Vorhersehungsbild, welches durch Entfernen ähnlicher Daten mit einem vorrangegangenen Bild basierend auf einem Vergleich mit dem Abbild des vorangegangenen Bilds gebildet wird. Das B-Bild ist ein bidirektionales Bild, welches durch einen Vergleich mit Abbildern eines vorangegangenen und eines nächsten Bildes erhalten wird. Es ist ersichtlich, dass das P-Bild und das B-Bild beide von dem I-Bild abhängen. Zusätzlich ist auch die Bildkopfinformation wichtig. Der Verlust eines Pakets, welches solche Informationen enthält, wird direkt bewirken, dass ein solchen Informationen zugeordnetes Abbild nicht dekodieret werden kann. Bei dem gewöhnlichen Sendeverfahren basierend auf einem Videofluss werden jedoch die obigen drei Arten von Bildern mit unterschiedlichen Wichtigkeitsgraden und die zugehörigen Bildkopfinformation alle tatsächlich auf die selbe Weise und mit der selben Kanalbedingung gesendet, was folglich unpassend ist. Insbesondere in einem drahtlosen Kanal werden gewisse Bitfehler durch Faktoren wie Schwund und verschiedene Störungen usw. ausgelöst. Falls Bilder auf eine wie oben beschriebene Weise gesendet werden, wird, sobald ein Fehler des I-Bildes auftritt oder die Bildkopfinformation verloren geht, die Qualität des Videos bedeutsam verringert.
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In dem Dokument ISBN 3-540-60945-8 ist beschrieben, dass bei einer Codierung in zweckmäßigen Abständen immer wieder ein Bild ohne Einsatz der Prädiktion codiert wird (so genannte I-Bilder, Intra-Frame codiert), um einen Einstiegspunkt für die Decodierung zu finden. Zwischen den I-Bildern werden als Stützstellen unidirektional prädizierte Bilder (so genannte P-Bilder) eingefügt, die aus dem vorhergehenden I- bzw. P-Bild vorausgesagt werden. Die dazwischenliegenden bidirektional prädizierten Bilder (B-Bilder) gehen dann aus den sie einrahmenden P- bzw. I-/P-Bildern hervor. Die Festlegung der Abfolge von I-, P- und B-Bildern auf so genannte ”Group Of Pictures”-Struktur liegt ausschließlich in der Entscheidung des Encoders.
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Das Dokument DOI: 10.1109/TCE.2006.273127 beschreibt, dass ungleicher Fehlerschutz (Unequal Error Protection, UEP) auf der Idee basiert, dass die binären Bits in einem komprimierten Videobitstrom nicht gleich wichtig sind. Beispielsweise sind der Bildkopf und Bewegungsvektoren viel wichtiger als die Strukturdaten. Wichtige Bits sollten daher eine höhere Schutzordnung aufweisen als der Rest des Videobitstroms. Ein beispielhaftes UEP-Verfahren basiert auf dem Ansatz der hierarchischen Modulation, in der Daten hoher Priorität auf den bedeutsamsten Bits (Most Significant Bits, MSB) der Modulationskonstellationspunkte aufgezeichnet werden und die Daten niedriger Priorität auf den am wenigsten bedeutsamsten Bits (Least Significant Bits, LSB) der Quadraturamplitudenmodulationskonstellation aufgezeichnet werden.
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Ein System zum Übermitteln von Video über einen drahtlosen Kanal ist aus dem Dokument DOI 10.1109/49.848242 bekannt. Das Systemmodell umfasst einen Videocodierblock, der einen oder mehrere codierte Bitströme variabler Rate ausgibt, einen Priorisierungs- und Transportencoder, der im Anschluss an die Quellcodierung die Quellencodierungskomponenten einer Prioritätsklasse zuweist, einen Modulator als letzter Block in dem Encoder, der die Prioritätsklassen auf geeignete Träger zum Übertragen über den Kanal moduliert, einen Decoder, in dem der empfangene Schwingungsverlauf in die entsprechenden Prioritätsklassen demoduliert wird, die daraufhin in ihre entsprechenden Bitströme getrennt werden.
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Das Dokument
WO 2006/003232 A1 beschreibt ein Verfahren, in dem größere Nicht-Vorhersehungsbilder nur bei Bedarf bei Auftreten eines auslösenden Ereignisses gesendet werden. Andernfalls werden ausschließlich Vorhersehungsbilder geringerer Größe gesendet, um den Sendeverzug zu reduzieren. Das auslösende Ereignis kann eine Inbetriebnahme eines Dienstes sein, wenn ein Benutzer beginnt, Dienstdaten zu empfangen oder diverse Fehlerzustände, in denen der Empfänger die Daten am Empfangsende aufgrund eines Übertragungs- oder Pufferfehlers nicht ordentlich reproduzieren konnte. Der Empfänger analysiert den empfangenen Dienstdatenstrom und informiert bei Auftreten eines solchen Fehlerzustandes den Datenanbieter über einen Rückkanal über den Bedarf, ein neues Nicht-Vorhersehungsbild zu empfangen.
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Das Dokument
JP 2003-134077 A beschreibt ein Kommunikationsverfahren, welches einen Übertragungsdatenstrom vorübergehend speichert, Kopfinformation separiert, Videoinformationspakete extrahiert, die Videoinformationspakete entsprechend der Priorität an einen Puffer überträgt, Datenschreibepositionen der Puffer verwaltet und die Datenteile der Reihe nach ausgehend von einem Paket mit der höchsten Priorität basierend auf Verwaltungsinformationen über die Datenschreibeposition liest.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Entsprechend ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum drahtlosen Übermitteln von Videos basierend auf einer Mehrfachträgertechnik bereitzustellen, um ein technisches Problem bei der gegenwärtigen Videokommunikationstechnik zu lösen, bei der Sendeverfahrenbildinformation von unterschiedlichem Grad von Wichtigkeit nicht unterschiedlich verarbeitet werden kann, so dass es schwierig ist, die Qualität der Videosendung zu gewährleisten.
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Um die Aufgabe wie oben beschrieben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereit.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum drahtlosen Übermitteln von Videos basierend auf einer Mehrfachträgertechnik weist die folgenden Schritte auf:
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In einem Schritt 1 wird Bildinformation in einer Video GOP getrennt und ein sequentielles Verhältnis zwischen einzelner Bildinformation wird aufgezeichnet.
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In einem Schritt 2 werden in einem Videosendeverfahren allgemeine Bildinformation und wichtige Bildinformation unterschiedlich gemäß einem Grad der Wichtigkeit unterschiedlicher Bildinformation behandelt, um die Sendequalität der wichtigen Bildinformation zu verbessern.
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In einem Schritt 3 wird, nachdem die Bildinformation von einem Endempfänger empfangen wurde, die Bildinformation gemäß dem sequentiellen Verhältnis wieder in die Video GOP kombiniert.
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In dem Schritt 2 des obigen Verfahrens enthält die wichtige Bildinformation I-Bilder und die Bildkopfinformation
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Bei dem obigen Verfahren enthält die allgemeine Bildinformation B-Bilder und P-Bilder.
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In Schritt 2 des obigen Verfahrens werden ausreichend Unterträger zu I-Bildern und der Bildkopfinformation zugeordnet, um entsprechende Frequenzintervalle zwischen zugeordneten Unterträgern zu gewährleisten, wobei ein Kanal mit einem besseren Zustand von drahtlosen Kanälen, die zum Senden verwendet werden, ausgewählt wird.
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In Schritt 2 des obigen Verfahrens werden Unterträger, unter der Vorbedingung, dass I-Bilder und die Bildkopfinformation normal gesendet werden, B-Bildern und P-Bildern zugeordnet.
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In Schritt 3 des obigen Verfahrens wird die Kombination von GOP gemäß eines Synchronisationsverhältnisses zwischen einzelner Unterträger und dem sequentiellen Verhältnis zwischen der Bildkopfinformation und I-Bildern, B-Bildern und P-Bildern ausgeführt.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung des Weiteren eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 bereit.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum drahtlosen Übermitteln von Videos basierend auf einer Mehrfachträgertechnik weist auf: ein Bildtrennungsmodul zum Trennen von Bildinformation in einer Video GOP und zum Aufzeichnen eines sequentiellen Verhältnisses zwischen einzelnen Bildinformationen; ein Unterträgerzuordnungsmodul zum unterschiedlichen Behandeln in einem Videosendeverfahren von allgemeiner Bildinformation und wichtiger Bildinformation gemäß einem Grad der Wichtigkeit unterschiedlicher Bildinformation, um die Sendequalität der wichtigen Bildinformation zu verbessern; und ein Bildsynthese- und GOP-Kombinationsmodul zum Rekombinieren der Bildinformation gemäß dem sequentiellen Verhältnis in die Video GOP nachdem die Bildinformation von einem Endempfänger empfangen wurde.
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Bei der obigen Vorrichtung enthält die wichtige Bildinformation I-Bilder und die Bildkopfinformation, und die allgemeine Bildinformation enthält B-Bilder und P-Bilder.
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Bei der obigen Vorrichtung ordnet das Unterträgerzuordnungsmodul ausreichend Unterträger für I-Bilder und die Bildkopfinformation zu, um entsprechende Frequenzintervalle zwischen zugeordneten Unterträgern zu gewährleisten, und wählt einen Kanal mit einem besseren Zustand von drahtlosen Kanälen, die zum Senden benutzt werden, aus; und ordnet Unterträger für B-Bilder und P-Bilder, unter der Vorbedingung, dass I-Bilder und die Bildkopfinformation normal gesendet werden, zu.
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In dem Bildsynthese- und GOP-Kombinationsmodul der obigen Vorrichtung wird die Kombination von GOP von dem Bildsynthese- und GOP-Kombinationsmodul gemäß eines Synchronisationsverhältnisses zwischen einzelner Unterträger und dem sequentiellen Verhältnis zwischen der Bildkopfinformation und I-Bildern, B-Bildern und P-Bildern ausgeführt.
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Die vorliegende Erfindung hat die folgenden Vorteile:
Bei der vorliegenden Erfindung wird nicht nur die Wichtigkeit von I-Bildern analysiert, sondern auch die Wichtigkeit der Videobildkopfinformation wird analysiert. Es ist bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen, dass die Videobildkopfinformation, I-Bilder, B-Bilder und P-Bilder jeweils extrahiert werden, um indiziert, sortiert, gesendet und kombiniert zu werden. Die wichtige Information und die nicht wichtige Information werden mit Hilfe einer Unterträgerzuordnung und einer Auswahl unterschiedlicher Sendebedingungen für die extrahierten verschiedenen Teile unterschiedlich behandelt, um zu gewährleisten, dass wichtige Information im Hinblick auf die Verbesserung der Sendebedingungen gesendet wird, und dabei die Qualität des gesamten Videoflusses erhöht wird. Deshalb wird gemäß der vorliegenden Erfindung bei drahtlosem Video ein maximales Maß an Sendequalität gewährleistet.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Bildsequenzstrukturdiagramm eines Videoflusses;
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2 ist ein Bildgrößevergleichsdiagramm eines Videoflusses;
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3 ist ein Kodierungsstrukturdiagramm einer GOP;
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4 ist ein Flussdiagramm gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung; und
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5 ist ein ausführliches videosendeseitiges Flussdiagramm gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung;
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6 ist ein ausführliches videoempfangsseitiges Flussdiagramm gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung;
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7 ist ein Strukturdiagramm einer drahtlosen Videoübermittlungsvorrichtung basierend auf einer Mehrfachträgertechnik gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8 ist ein Vergleichsdiagramm eines experimentellen Ergebnisses gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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4 ist ein Flussdiagramm gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Wie in 4 gezeigt, weist ein drahtloses Verfahren zum Übermitteln von Videos basierend auf einer Mehrfachträgertechnik gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich die folgenden Schritte auf:
In einem Schritt 101 wird Bildinformation in einer Video GOP getrennt und ein sequentielles Verhältnis zwischen einzelner Bildinformation wird aufgezeichnet.
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In einem Schritt 102 werden in einem Videosendeverfahren allgemeine Bildinformation und wichtige Bildinformation unterschiedlich gemäß einem Grad der Wichtigkeit unterschiedlicher Bildinformation behandelt, um die Sendequalität der wichtigen Bildinformation zu verbessern.
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In einem Schritt 103 wird, nachdem die Bildinformation von einem Endempfänger empfangen wurde, die Bildinformation gemäß dem sequentiellen Verhältnis wieder in eine Video GOP kombiniert.
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Hinsichtlich des Verfahrens des Videosendens und Empfangens, können diese in ein sendeseitiges Verfahren und ein empfangsseitiges Verfahren in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung aufgeteilt werden. 5 ist ein ausführliches Flussdiagramm der Videosendeseite gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Wie in 5 gezeigt umfasst das sendeseitige Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte:
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In Schritt 501 wird der Prozess der Sendeseite gestartet.
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In Schritt 502 wird der Videofluss analysiert.
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In Schritt 503 wird die GOP von dem Videofluss extrahiert.
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In Schritt 504 wird Bildtrennung an der GOP, von der die Bildkopfinformation und I-, B-, P-Bilder getrennt werden, ausgeführt.
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In Schritt 505 werden I-, B-, P-Bilder indiziert.
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In Schritt 506 wird die Senderate angepasst, wobei eine passende Senderate basierend auf einer Datenmenge der Bildkopfinformation und I-, B-, P-Bildern bestimmt wird. Zuerst wird eine minimal benötigte Anzahl von Unterträgern der Bildkopfinforration und den I-Bildern zugeordnet, und schließlich wird eine minimal benötigte Anzahl von Unterträgern den B- und P-Bildern zugeordnet.
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In Schritt 507 wird eine Bitzuordnung und eine Leistungszuordnung gemäß der gewöhnlichen Mehrfachträgersendetechnik ausgeführt.
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In Schritt 508 werden Modulations- und Kanalkodierungsarten, die zu den Kanalzuständen passen, bestimmt.
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In Schritt 509 wird die Bildinformation gesendet.
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In Schritt 510 wird bestimmt, ob eine gesendete FER (Frame Error Rate – Bildfehlerrate) niedriger als eine FER ist. Wenn dies der Fall ist, so geht das Verfahren zu Schritt 511. Ansonsten kehrt das Verfahren zu Schritt 506 zurück.
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In Schritt 511 wird bestimmt, ob das Videosenden abgeschlossen ist. Wenn dies der Fall ist, so geht der Prozess zu Schritt 512. Ansonsten kehrt der Prozess zu Schritt 502 zurück.
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In Schritt 512 ist der sendeseitige Prozess beendet.
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6 ist ein ausführliches Flussdiagramm der Videoempfangsseite gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 gezeigt, weist das empfangsseitige Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung die folgenden Schritte auf:
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In Schritt 601 werden Mehrfachträgersignale gemäß der gewöhnlichen Mehrtachträgerempfangstechnik empfangen.
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In Schritt 602 werden Demodulation und Kanalkodierung ausgeführt.
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In Schritt 603 wird ein Synchronisationssignal extrahiert.
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In Schritt 604 werden Bildnummern von I-, B- und P-Bildern extrahiert.
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In Schritt 605 wird Bildsynthese gemäß dem Synchronisationsverhältnis zwischen einzelnen Unterträgern und der sequentiellen Reihenfolge der Nummern der Bildkopfinformation und der I-Bilder, B-Bilder und P-Bilder ausgeführt.
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In Schritt 606 wird GOP Kombination gemäß dem Verhältnis zwischen der Bildkopfinformation und den I-, B- und P-Bildern ausgeführt, und schließlich wird ein Videofluss bei dem Endempfänger gebildet.
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In Schritt 607 wird FER berechnet.
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In Schritt 608 wird Rückkopplungsinformation an den Sender gesendet.
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In Schritt 609 wird bestimmt, ob das Videosenden abgeschlossen ist. Wenn dies der Fall ist, so geht das Verfahren zu Schritt 610. Ansonsten kehrt das Verfahren zu Schritt 602 zurück;
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In Schritt 610 ist das empfangsseitige Verfahren beendet.
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7 ist ein Strukturdiagramm einer drahtlosen Videosendevorrichtung basierend auf einer Mehrfachträgertechnik gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in 7 gezeigt, weist die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hauptsächlich auf:
Ein GOP Extrahierungsmodul 701 zum Extrahieren von GOP aus dem Videofluss.
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Ein Bildtrennungsmodul 702 zum Trennen der Bildinformation in dem Video GOP und zum Aufzeichnen eines sequentiellen Verhältnisses zwischen einzelner Bildinformation.
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Ein Unterträgerzuordnungsmodul 703 zum unterschiedlichen Behandeln in einem Videosendeverfahren von allgemeiner Bildinformation und wichtiger Bildinformation gemäß einem Grad der Wichtigkeit unterschiedlicher Bildinformation, um eine Sendequalität der wichtigen Bildinformation zu verbessern.
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Ein Bildsynthesemodul 704 zum Ausführen von Bildsynthese gemäß dem Synchronisationsverhältnis zwischen einzelnen Unterträgern und der sequentiellen Reihenfolge der Nummern der Bildkopfinformation und den I-, B-, P-Bildern.
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Ein GOP Synthesemodul 705 zum Ausführen von GOP Kombination gemäß dem Verhältnis der Bildkopfinformation und den I-, B-, P-Bildern, und schließlich Bilden eines Videoflusses bei dem Endempfänger.
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Wie aus den obigen Ausführungen ersichtlich, weist die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile auf:
- 1) Während des Sendens werden I-, B-, P-Bilder und Bildkopfinformation jeweils aus der GOP extrahiert und getrennt. Während dem Empfang wird ein sequentielles Verhältnis zwischen I-, B-, P-Bildern und der Bildkopfinformation mit einem Synchronisationssignal zwischen Unterträgern extrahiert, und eine GOP Kombination wird an dem Endempfänger ausgeführt.
- 2) Mehr Unterträger werden I-Bildern und der Bildkopfinformation zugeordnet. Gewisse Frequenzintervalle zwischen diesen Unterträgern werden gewährleistet. Und ein drahtloser Kanal mit einem besseren Zustand wird ausgewählt, um zum Senden verwendet zu werden.
- 3) Weniger Unterträger werden B-Bildern und P-Bildern zugeordnet. Falls die Vorbedingung zum Senden von I-Bildern erfüllt ist, wird das Senden von B-Bildern und P-Bildern vollendet.
- 4) Videobilder werden unterschiedlich gemäß ihrer Wichtigkeit gesendet, was entweder eine Datenintegrität oder eine hohe Sendeeffizienz gewährleistet.
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8 ist ein Vergleichsdiagramm eines experimentellen Ergebnisses gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei A sich auf das geläufige Verfahren und B sich auf das Verfahren der vorliegenden Erfindung bezieht. Wie aus dem experimentellen Ergebnis ersichtlich ist, ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung, ob QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) oder 16QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation) verwendet wird, dem gewöhnlichen Verfahren überlegen.
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Wie oben diskutiert, hat die vorliegende Erfindung die folgenden technischen Wirkungen: nicht nur die Wichtigkeit von I-Bildern wird analysiert, sondern auch die Wichtigkeit der Videobildkopfinformation wird analysiert. Bei der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Bildkopfinformation, I-Bilder, B-Bilder und P-Bilder jeweils extrahiert werden, um indiziert, sortiert, gesendet und kombiniert zu werden. Und die wichtige Information und die nicht wichtige Information werden für die extrahierten unterschiedlichen Teile mit Hilfe einer Unterträgerzuordnung und einer Auswahl von unterschiedlichen Sendebedingungen unterschiedlich behandelt, um die Sendequalität wichtiger Information hinsichtlich der Verbesserung der Sendebedingung zu erhöhen. Dabei kann das höchste Maß an Sendequalität von drahtlosen Videos gewährleistet werden.
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Das obige sind nur die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Deshalb sind beliebige Modifikationen, Ersetzungen und Verbesserungen an der vorliegenden Erfindung möglich, ohne von dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
