DE19528889A1

DE19528889A1 - Personal computer based video signal encoding method - having video sequence which is entered into buffer memory with output to hard disc and also to communication network

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Publication number: DE19528889A1
Application number: DE1995128889
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Dipl Ing Jurmann; Bernd Dr Ing Boelike; Helmut Dipl Ing Ptacek
Original assignee: APE PTACEK ENGINEERING GmbH; NOVENTA KONZEPT und KOMMUNIKAT
Current assignee: APE PTACEK ENGINEERING GmbH; NOVENTA KONZEPT und KOMMUNIKAT
Priority date: 1995-08-05
Filing date: 1995-08-05
Publication date: 1997-02-06

Abstract

The method involves a video and audio signal source which transmits to the PC based MPEG signal coding system. This has an encoder which is coupled to a buffer memory, e.g. a dynamic RAM. The memory operates in a multi-user mode and allows the contents to be transmitted to a hard disc memory. At the same time the data can be transmitted to a communication network at a different bit rate, allowing live transmissions to proceed.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbe griff des Patentanspruchs 1 und auf eine Vorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 2 näher bezeichneten Art auf dem Gebiet der PC-Verwendung für Multimediazwecke. Solche Verfahren und Vorrichtungen sind aus Firmenschriften der Fir men Optibase Advanced Sytems, Israel und Optivision INC., USA bekannt.The invention relates to a method of the Oberbe handle of claim 1 and on a device in the The preamble of claim 2 specified type the field of PC use for multimedia purposes. Such Processes and devices are from Fir company documents men Optibase Advanced Systems, Israel and Optivision INC., USA known.

Mit der Codierung von Videosequenzen nach dem MPEG-Standard ist die Möglichkeit gegeben, die zu übertragende Datenrate bei digitaler Übertragung für solche Sequenzen um Größenord nungen gegenüber herkömmlicher Digitalisierung zu vermindern. (Etwa 1% der ursprünglichen Datenrate). Die damit zu errei chende Bildqualität entspricht dabei etwa der, welche heute mit der allgemein bekannten SVHS-Technik erreicht wird. Bei höheren Datenraten, etwa (5 . . . 10%) der ursprünglichen, kann eine Bildqualität erreicht werden, die der PAL-Qualität der kommerziellen Fernsehübertragung entspricht. Besonderes Au genmerk für eine breitgefächerte Anwendung solcher Verfahren ist dabei der PC-gestützten Codierung zu widmen, da durch den Einsatz von PC-Zusatzbaugruppen erhebliche Preisvorteile gegenüber eigenständigen Codiereinrichtungen erreichbar sind.With the coding of video sequences according to the MPEG standard the possibility is given of the data rate to be transmitted in digital transmission for such sequences by orders of magnitude Reduce compared to conventional digitization. (About 1% of the original data rate). To achieve that The appropriate image quality corresponds approximately to that which is used today is achieved with the well-known SVHS technology. At higher data rates, approximately (5... 10%) of the original an image quality can be achieved that the PAL quality of the corresponds to commercial television broadcasting. Special Au note for a broad application of such procedures is to be dedicated to the PC-supported coding, because by the Use of additional PC modules offers considerable price advantages compared to independent coding devices.

Bei den PC-gestützten MPEG-Codern wird ein erheblicher Teil der Organisation und die aufwendige Bildspeicherung vom PC übernommen, wodurch der Coder wesentlich vereinfacht und preisgünstiger wird. Damit wird auch mittelständischen Anwen dern die Möglichkeit der Nutzung dieser Technik geschaffen.With the PC-supported MPEG encoders, a significant part the organization and the complex image storage from the PC taken over, which makes the coder much easier and becomes cheaper. This also applies to medium-sized companies created the possibility of using this technology.

Die PC-gestützten MPEG-Codierverfahren beruhen prinzipiell immer auf folgender in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Die, von der Video- und Audioquelle (Kamera, Videorecorder usw. gelieferten Sequenzen werden nach der Digitalisierung dem PC- gestützten MPEG-Encoder zugeführt und dort, entsprechend den vorgegebenen Parametern zu einem MPEG-Datenstrom kodiert.In principle, the PC-supported MPEG coding methods are always based on the following arrangement shown in FIG. 1. The sequences supplied by the video and audio source (camera, video recorder, etc.) are fed to the PC-supported MPEG encoder after digitization and coded there according to the specified parameters to form an MPEG data stream.

Über den Datenbus des PC (EISA oder ISA) und dem Festplatten- Controller (üblicherweise ein SCSI-Controller) wird dieser Datenstrom zur im PC installierten Festplatte übertragen und dort abgespeichert. Dieses Codieren geschieht mit bekannten Zusatzboards in Echtzeit. Ein Beispiel hierfür ist der MPEGLab-Pro der Firma Optibase. Nach der Codierung der gesam ten Videosequenz ist dann die Übertragung über Datenkanäle mit niedriger Bitrate, z. B. 2 MBit/s, die Decodieren in Echtzeit und letztlich die Wiedergabe über TV-Geräte möglich.Via the data bus of the PC (EISA or ISA) and the hard disk This becomes the controller (usually a SCSI controller) Transfer data stream to the hard disk installed in the PC and stored there. This coding is done with known ones Additional boards in real time. An example of this is the MPEGLab-Pro from Optibase. After coding the total The video sequence is then the transmission via data channels with low bit rate, e.g. B. 2 Mbit / s, the decoding in Real-time and ultimately playback on TV sets possible.

Als Nachteil ist hierbei anzusehen, daß eine gleichzeitige Live-Übertragung der in Echtzeit kodierten Sequenz während der Codierung nicht möglich ist. Mit heute gebräuchlichen Festplatten ist zwar ein quasi-zeitgleiches Schreiben und Lesen von Datenströmen allgemeiner Computeranwendungen mög lich, die Zeitbedingungen erfüllen dabei jedoch, selbst mit Festplatten des z.Zt. höchsten Entwicklungsstandes bei weitem nicht die Bedingungen, die bei einem wirklich gleichzeitigen kontinuierlichen Aufzeichnen und Lesen kodierter Videosequen zen zu stellen sind. Der in der PC-Technik übliche Multitas kingbetrieb erlaubt keine echte Gleichzeitigkeit beider Vor gänge. Der wiedergegebene Datenstrom hat Lücken, so daß nur Einzelbilder oder einige zusammenhängende Bilder, aber keine Beiträge größerer Länge mit der Aufzeichnung gleichzeitig abgegeben werden können.The disadvantage here is that a simultaneous Live transmission of the sequence encoded in real time during coding is not possible. With common today Hard drives is a quasi-simultaneous writing and Read data streams of general computer applications possible Lich, but meet the time requirements, even with Hard drives of the current highest level of development by far not the conditions in a really simultaneous continuous recording and reading of coded video sequences zen are to be asked. The multitas common in PC technology kingbetrieb does not allow real simultaneity of both before gears. The reproduced data stream has gaps, so that only Single images or some related images, but none Posts of greater length with the recording at the same time can be delivered.

Ein weiterer Nachteil der gegenwärtigen PC-gestützten Codierung ist die durch die Kapazität der Festplatten gegebene zeitliche Begrenzung des Datenstromes.Another disadvantage of the current PC-based Coding is based on the capacity of the hard drives given time limit of the data stream.

Mit der Erfindung soll eine preisgünstige MPEG-Codierung mit der Aufzeichnung auf die Festplatte des PC bei gleichzeitiger lückenloser Ausgabe des Datenstromes erreicht werden. Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, die vereinfachte PC-gestützte Codierung für diesen Zweck zu nutzen.The invention aims to provide inexpensive MPEG coding the recording on the hard disk of the PC while simultaneously seamless output of the data stream can be achieved. The The object of the invention is therefore the simplified Use PC-based coding for this purpose.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch das im Kennzeichen des Patentanspruch 1 beschriebene Verfahren.This object is achieved by the invention in the characteristic of Claim 1 described method.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens ist im Kennzeichen des Patentanspruch 2 beschrie ben.A suitable device for carrying out such The method is described in the characterizing part of claim 2 ben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Kennzeichen der Patentansprüche 3 und 4 beschrieben.Advantageous embodiments of the device are in the Characteristics of claims 3 and 4 described.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei spielen näher beschrieben. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen dieThe invention is explained below with reference to exemplary embodiments play described in more detail. In the accompanying drawings show the

Fig. 1 den Stand der Technik, die Fig. 1 shows the prior art

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit gleichzeitig nutz baren zwei Ausgängen, und die Fig. 2 shows an embodiment with simultaneous use ble two outputs, and

Fig. 3 eine vereinfachte Ausführung mit zusammenge faßten Ausgängen. Fig. 3 shows a simplified version with summarized outputs.

Unter Beibehaltung der PC-Steuerfunktion für MPEG-Encoder und Festplatten-Controller gelingt es mit der Erfindung überra schend einfach, durch Echtzeitcodierung nach MPEG-Standard unter Zusammenfassung der Encoderfunktion mit dem Zwischen speicher zu einem Signalverarbeitungsprozeß, eine gleichzei tige Wiedergabe mit Live-Übertragung auszuführen und dabei die Notwendigkeit eines erweiterten Multitasking zu vermei den.Maintaining the PC control function for MPEG encoders and Hard drive controllers succeed with the invention very easy, thanks to real-time coding according to the MPEG standard summarizing the encoder function with the intermediate memory for a signal processing process, a simultaneous playback with live broadcast while doing it avoid the need for advanced multitasking the.

Es ist damit, wie bisher, eine Codierung von Videosequenzen in Echtzeit, eine Abspeicherung der kodierten Sequenzen auf der Festplatte des PC, und eine Übertragung der kodierten Sequenzen über Übertragungsstrecken mit niedriger Bitrate möglich. Dabei ist die Übertragungsdauer der Live-Übertragung nicht eingeschränkt. Der ausgangsseitige Videodatenstrom kann aber auch dem bekannten Videodatenstrom in einem Übertra gungsnetzwerk entsprechen.It is, as before, a coding of video sequences in real time, a storage of the coded sequences the hard drive of the PC, and a transfer of the encoded Sequences over low bit rate links possible. The transmission duration is the live transmission not limited. The output video stream can but also the well-known video data stream in a transfer network.

Die zu kodierenden Video- und Audiosequenzen werden nach der Digitalisierung im PC-gestützten Encoder zu einem zur MPEG- Übertragung vorbereiteten Datenstrom formiert. Dieser Daten strom wird aber nicht wie bisher über den PC-Bus zum Festplatten-Controller geleitet, sondern zunächst einem zwischengeschalteten Speichermodul (z. B. einem dynamischen RAM) zugeführt.The video and audio sequences to be encoded are after the Digitization in the PC-supported encoder to a MPEG Transfer prepared data stream is formed. This data However, electricity is not transferred to the PC bus as before Hard drive controller, but first one intermediate memory module (e.g. a dynamic RAM) supplied.

Im Multi-User-Betrieb kann dieser RAM einesteils beschrieben, andererseits mehrfach ausgelesen werden. Im Gegensatz zur bekannten PC-gestützten MPEG-Codierung werden nicht nur wesentliche Teile der Organisation der Codierung und Auf zeichnug vom PC übernommen, sondern auch die Zwischenspei cherverwaltung. Gegenüber der Verwendung von Einzelgeräten ergibt sich eine erhebliche Aufwandsersparnis. In multi-user mode, this RAM can be partially described, on the other hand can be read out several times. In contrast to well-known PC-based MPEG coding are not only essential parts of the organization of coding and on drawing taken from the PC, but also the clipboard management. Compared to the use of single devices this results in a considerable saving of effort.

Über entsprechende Netzwerk-Interfaces ist nach vollständigem Kodieren einer Sequenz die Übertragung über Datenkanäle wie bisher möglich. Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Speichers ist die zusätzliche Möglichkeit der Live-Übertra gung während der Codierung der Videosequenzen gegeben. Ein zweckentsprechend konzipierter Netzwerk-Controller liest die codierte Sequenz quasi-zeitgleich mit dem Festplatten- Controller aus dem Zwischenspeicher und liefert sie dem Netzwerk-Interface. Dieses wiederum realisiert die Übertragung über entsprechende Netze mit vorgegebener Datenrate.Via appropriate network interfaces is after complete Encoding a sequence of transmission over data channels such as previously possible. Due to the arrangement of the Storage is the additional option of live transmission Given during the coding of the video sequences. On appropriately designed network controller reads the coded sequence almost simultaneously with the hard disk Controller from the buffer and delivers them to the Network interface. This in turn realizes the Transmission over corresponding networks with a given Data rate.

Die Übertragung der kodierten Sequenz ist mit der vorgeschla genen Anordnung gleichzeitig, also als Live-Übertragung und nach Abruf der gespeicherten Sequenz möglich. Die Schnitt stellen zu den Übertragungsnetzen sind entsprechend den spezifischen Netzparametern zu konzipieren.The transmission of the encoded sequence is suggested with the arrangement at the same time, i.e. as a live broadcast and possible after calling up the saved sequence. The cut are to the transmission networks according to the to design specific network parameters.

Die PC-Konfiguration nach Fig. 1 stellt die bekannte, den Signalfluß beschreibende, PC-gestützte Video-Codier-Station für die Video-Codierung in Echtzeit nach dem MPEG-Standard dar.The PC configuration according to FIG. 1 represents the well-known, PC-based video coding station that describes the signal flow for video coding in real time according to the MPEG standard.

Die Eingangssignale von der Video- bzw. Audioquelle werden im MPEG-Encoder zum MPEG-Datenstrom komprimiert und über den Festplatten-Controller auf der Festplatte des PC abgespei chert. Erst nach Abschluß der gesamten Codierung einschließ lich Abspeicherung kann der MPEG-Datenstrom dann von der Festplatte abgerufen und an Übertragungsnetzwerke abgegeben werden. The input signals from the video or audio source are in the MPEG encoder compressed to MPEG data stream and over the Hard disk controller saved on the hard disk of the PC chert. Include only after complete coding The MPEG data stream can then be saved from the Hard disk retrieved and delivered to transmission networks will.

Die PC-Konfiguration nach Fig. 2 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung bezüglich des Signalflusses für eine PC-gestützte Codierstation, die zusätzlich zu den Funktionen der Fig. 1 noch die gleichzeitige Live-Übertragung der kodierten Video sequenzen während laufender Codierung ermöglicht.The PC configuration according to FIG. 2 shows the device according to the invention with regard to the signal flow for a PC-based coding station, which, in addition to the functions of FIG. 1, also enables the live transmission of the coded video sequences during coding.

Vom MPEG-Encoder wird der kodierte Datenstrom nicht sofort zur Festplatte übertragen, sondern zunächst in einem Zwi schenspeicher (z. B. dyn. RAM) abgespeichert. Dieser Zwischen speicher stellt gegenüber der Eingangsseite ein virtuelles Laufwerk dar. Die Übertragung und Abspeicherung der Daten ströme erfolgt mit üblicher SCSI-Geschwindigkeit. Der Zwi schenspeicher arbeitet im Multi-User-Betrieb. Damit ist es möglich, den Datenstrom in herkömmlicher Weise zur Festplatte zu übertragen (Weg a).The encoded data stream from the MPEG encoder is not immediate transferred to the hard disk, but first in a tw memory (e.g. dynamic RAM) saved. This in between storage represents a virtual one opposite the entrance side Drive represents. The transfer and storage of the data streams occur at the usual SCSI speed. The two schenspeicher works in multi-user mode. So that's it possible to transfer the data stream to the hard disk in a conventional manner to be transferred (route a).

Der Datenstrom kann nach Abschluß der gesamten Codierung über entsprechende Schnittstellen zum Übertragungsnetzwerk gegeben werden (Weg c).The data stream can be completed after the entire coding appropriate interfaces to the transmission network become (path c).

Der zweite Ausgangsdatenstrom vom Zwischenspeicher fließt über den Weg b. Hier ist es möglich den kodierten Datenstrom mit definierter Bitrate auszulesen und bereits während lau fender Codierung zu übertragen. Damit ist die anzustrebende Live-Übertragung zu realisieren. Beide Übertragungswege sind gleichzeitig nutzbar.The second output data stream flows from the buffer about the path b. Here it is possible to use the encoded data stream Read out with a defined bit rate and already while lukewarm fender coding to transmit. This is the target Realize live broadcast. Both transmission paths are usable at the same time.

In Fig. 3 ist die gleiche Vorrichtung dargestellt, wie in Fig. 2, jedoch mit dem Unterschied, daß aus Aufwandsgründen beide Ausgangsschnittstellen zusammengefaßt sind. Diese Ein sparung an Aufwand wird mit dem Verzicht auf die gleichzei tige mögliche Nutzung von zwei Ausgangsdatenströmen erkauft.In Fig. 3 the same device is shown as in Fig. 2, but with the difference that both output interfaces are combined for reasons of effort. This saving in effort is paid for by not using two output data streams at the same time.

Claims

1. A method for video coding for PC, in which the data streams of the video and audio source via a PC-MPEG encoding leads to a controller-controlled storage and then read out again by the same controller, characterized in that the data streams be temporarily stored and, for undelayed reading, additionally controlled by a network controller.

2. Video coding device for PC, using a PC-MPEG encoder, a hard disk controller and a hard drive of a PC, characterized thereby records that a cache, in particular a D-RAM, between PC-MPEG encoder and hard disk Controller switched and additionally with a network Controller is connected and that, in addition to Hard drive, even the network controller with one Output interface is provided.

3. Device according to claim 2, characterized in that at the output interfaces of hard drive and Network controller connected networks separate Transmission networks or video data connections are.

4. The device according to claim 2, characterized in that the output interfaces together to form an assembly are summarized.