DE19727542A1

DE19727542A1 - Verfahren zur Regenerierung der Originaldaten eines digital codierten Videofilms und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19727542A1
Application number: DE19727542A
Authority: DE
Inventors: Dirk Adolph; Ralf Ostermann
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 1997-06-28
Filing date: 1997-06-28
Publication date: 1999-01-07
Also published as: MY122104A; JP4468497B2; EP0888014A2; JPH1169363A; CA2241703A1; ID20747A; US6438318B2; US20010048805A1; SG67509A1; EP0888014A3; KR100535296B1; CN1146247C; CA2241703C; CN1206300A; HK1016394A1; KR19990006559A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regenerierung der Originaldaten eines digital codierten Videofilms und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Regenerierung der Originaldaten eines digital codierten Videofilms nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Derartige Vorrichtungen sind seit letzter Zeit z. B. durch die auf dem Markt befindlichen DVD (Digital Versatile Disk)-Abspiel geräte bekannt geworden. Diese Geräte sind nach dem sogenannten DVD-Standard (Version 1.0) ausgelegt. In diesem Standard ist bezüglich der Wiedergabe von Videofilmen auf die sogenannten MPEG-Standards MPEG1 und MPEG2 verwiesen. Der MPEG2-Standard ist auch unter der Referenz ISO/IEC 13818: 1994 "Information technology - generic coding of moving pictures and associated audio" bekannt. Der MPEG1- Standard ist auch unter der Bezeichnung ISO/IEC 11172: 1993 "Information Technology-coding of moving pictures and associated audio for digital storage media up to about 1.5 Mbit/s" bekannt. Die Videocodierungsart wird bei der DVD durch einen dieser beiden Standards festgelegt. Nach diesen Standards werden die einzelnen Bilder eines Videofilms in einen codierten, digitalen Datenstrom (Bitstrom) umgewandelt. Für jedes Bild ist eine Fülle von Informationen in dem Bitstrom vorgesehen. Alle Einzelheiten des digitalen Bitstroms können hier nicht detailliert beschrieben werden. Es wird diesbezüglich auf die erwähnten Standards verwiesen, aus denen die nötigen Einzelheiten erhalten werden können.

Bei den heutigen DVD-Abspielgeräten besteht das Problem, daß sie im täglichen Betrieb nicht immer fehlerfrei arbeiten können. Dies liegt schon darin begründet, daß auf Grund der drastischen Erhöhung der Speicherdichte auf der DVD selber nicht in jeder Situation fehlerfrei gelesen werden kann. Geringfügige Kratzer sowie auch Staub und Fettflecken können dann sehr leicht ein einwandfreies Lesen von Informationen verhindern. Die Aufzeichnungsart bedingt, daß auch bei einem relativ kleinen Kratzer/Flecken aufgrund der hohen Speicherdichte relativ große Bereiche betroffen sein können, und nicht korrekt ausgewertet werden. Dies wirkt sich trotz vorhandener Fehlerverdeckungsmaßnahmen mit unter in einer schlechten Bild- und Tonqualität aus. Bei der Erfindung wird auf ein spezielles Problem bezüglich der Bilddarstellung eingegangen, nicht jedoch auf die Decodierung von Audioinformationen.

Wie nachfolgend noch genauer erläutert wird, sind die Videoinformationen in sogenannten Sektoren auf der DVD abgespeichert. Ein solcher Sektor beinhaltet 2048 Bytes an digitaler Videoinformation. Da die Daten in einem solchen Sektor sehr stark komprimiert sind und entsprechend wenig Redundanz vorhanden ist, fällt trotz daß nur wenige Daten eines Sektors nicht korrekt gelesen werden konnten oftmals der ganze Sektor als Videoinformation aus, weil die Daten nicht mehr vollständig decodiert werden können, wenn ein Teil der Information verloren gegangen ist. Somit kann es vorkommen das ganze Sektoren bei der Wiedergabe eines Videofilms ausfallen. Nun gibt es nach den MPEG-Standards MPEG1 und MPEG2 quasi eine hierarchische Einteilung der Videodaten nach ihrer Wichtigkeit. Es gibt Daten, die für die Rückgewinnung der Videoinformationen einer ganzen Sequenz von Bildern wichtig sind, andere wiederum nur für die Rückgewinnung der Information eines einzelnen Bildes und wieder andere, die für die Rückgewinnung von Informationen von bestimmten Abschnitten in einem Bild unbedingt erforderlich sind.

Bei der vorliegenden Erfindung werden insbesondere diejenigen Daten näher betrachtet, die für eine sogenannte Gruppe von Bildern gültig sind. Im digitalen Datenstrom ist daher ein Abschnitt, genannt "Group of pictures headers" GOPH, vorgesehen, in dem auch wichtige Systemzeit referenzdaten enthalten sind. Eine Systemuhr wird mit diesen Daten gefüttert und synchronisiert praktisch alle Vorgänge innerhalb des DVD-Abspielgerätes. Durch diese Systemzeit referenzdaten wird die Systemuhr im DVD-Abspielgerät von Zeit zu Zeit nachgestellt, so daß ein synchrones Arbeiten zwischen dem Videodecodiervorgang und dem Videoenkodiervorgang gewährleistet wird. So, wie es für eine Gruppe von Bildern einen bestimmten GOP-Kopfteil gibt, gibt es für ein einzelnes Bild ebenfalls ein Kopfteil, genannt "Pictures Header". Hierin enthalten ist unter anderem ein sogenannter Zeitreferenzcode (temporal_reference_code). Dieser Code besteht aus einer 10 Bit-breiten Zahl und gibt praktisch an, welche Stellung dieses Bild innerhalb der Gruppe von Bildern aufweist. Danach richtet sich dann schließlich wann dieses Bild innerhalb der Gruppe von Bildern dargestellt wird, d. h. es wird dadurch die Reihenfolge der Darstellung der Bilder angegeben. Die einzelnen Bilder der Gruppe von Bildern sind also quasi durchnumeriert. Da die Bilder jedoch beim Enkodiervorgang in einer bestimmten Art und Weise miteinander verwürfelt werden, stimmt die Kodierreihenfolge nicht mehr mit der Darstellungsreihenfolge überein. Dieses liegt wiederum daran, daß nach dem MPEG1 und MPEG2 Standard drei verschiedene Bildtypen vorgesehen sind und die Bilder dementsprechend unterschiedlich kodiert werden. Bekannt sind die sogenannten I-Bilder entsprechend intrakodierten Bildern. Diese Bilder enthalten nur Informationen von einem Bild und können daher unabhängig von anderen Bildern dekodiert werden. Als weiterer Bildtyp sind die sogenannten P-Bilder vorgesehen entsprechend undirektional prädizierten Bildern. Diese Bilder sind ausgehend von einem vorhergehenden I- oder P-Bild prädiziert worden, so daß ihr Datenaufkommen verringert ist. Sie sind damit aber abhängig von einem vorhergehenden I- oder P-Bild. Als dritter Bildtyp sind die B-Bilder, entsprechend bidirektional prädizierte Bilder vorgesehen. Diese Bilder sind von zwei benachbarten I- oder P-Bildern abhängig. Sie werden aus dem benachbarten I- oder P-Bildern prädiziert. Es wird der Mittelwert gebildet und die Differenz zum Originalbild berechnet. Da bei der Differenz nur noch ein Bruchteil an Videoinformationen übrigbleibt, sind die B-Bilder in ihrem Datenaufkommen erheblich reduziert. Das Vorsehen solcher unterschiedlicher Bildtypen bedingt auch das Verwürfeln der Darstellungsreihenfolge für die Codierzwecke. Ein B-Bild kann nämlich erst dann codiert werden, wenn das vorhergehende und nachfolgende I- oder P-Bild in codierter Form vorliegt. Somit wird im Datenstrom immer erst das zeitlich nachfolgende I- oder P-Bild vor den eigentlich zeitlich früher darzustellenden B-Bildern erscheinen. Bei dem Decodiervorgang kann anhand der mitübertragenen Zeitreferenzcodes die ursprüngliche Darstellungsreihenfolge zurückgewonnen werden. Ein Problem ergibt sich immer dann, wenn aufgrund eines Fehlers ein GOP-Kopfteil ausfällt und plötzlich Bilder einer anderen Gruppe decodiert werden, die einen kleineren Zeitreferenz-Code aufweisen, als bereits decodierte und in einem Speicher befindliche Bilder. Es kann dann nämlich passieren, daß die eigentlich früher darzustellenden Bilder mit dem höheren Zeitreferenzcode erst nach den eigentlich später darzustellenden Bildern mit den niedrigeren Referenzcodes dargestellt werden. Dieses führt natürlich zu einer falschen Darstellung der Bilder was für den Betrachter deutlich erkennbar wird. Da das Bild mit dem höheren Zeitreferenzcode ständig in einem Bildspeicher verbleibt, kann weiterhin die Darstellungsreihenfolge innerhalb der neuen Bildgruppe verwürfelt sein. Dies führt dann zu einem unerwünschten "Zittern" des Bildes, was sehr stark störend ist. Der Effekt wird nachfolgend noch anhand von Bildern genauer erläutert.

Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung insbesondere die unerwünschte Verwürfelung der Darstellungsreihenfolge nach einem Ausfall eines GOP-Kopfteils zu verhindern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren gelöst. Erfindungsgemäß wird nämlich in dem DVD-Abspielgerät eine unabhängige Zeitbasis zur Rückgewinnung der Darstellungsreihenfolge verwendet. Hierbei werden einige Informationen des decodierten Datenstroms über einen bestimmten Zeitraum zwischengespeichert um die unabhängige Zeitbasis zu gewährleisten. Der Vorteil dieser Maßnahmen besteht insbesondere darin, daß keine Verwürfelung der Darstellungsreihenfolge nach Ausfall eines GOP-Kopfteils entsteht.

Anspruch 2 gibt vorteilhafte Informationen an, die für die korrekte Rückgewinnung der Darstellungsreihenfolge ausgewertet werden können.

Anspruch 3 gibt eine vorteilhafte Maßnahme an, die insbesondere dann vorteilhaft eingesetzt werden kann, wenn bei dem Codiervorgang variable Abfolgen von Bildtypen zugelassen sind und nicht stur eine definierte Abfolge von Bildtypen für die zu codierenden Bilder eingehalten werden muß.

Anspruch 4 gibt eine vorteilhafte Maßnahme für eine oft gewählte Abfolge von Bildtypen bei einem Codiervorgang an.

Für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es sehr vorteilhaft, wenn eine Tabelle abgespeichert ist, in der die Informationen zur Rückgewinnung der Darstellungsreihenfolge für eine Anzahl von decodierten Bildern abgelegt sind und die von einer Steuereinheit ausgewertet wird um die unabhängige Zeitbasis zu gewährleisten. Eine deartige Tabelle läßt sich auch einfach per Software realisieren, so daß der Schaltungsaufwand gering bleibt.

Die Maßnahmen in den Ansprüchen 6 bis 8 sind ebenfalls vorteilhaft, da anhand der Zählerstände der beanspruchten Zähler leicht festgestellt werden kann von welchem Bildtyp ein vorhergehendes Bild war. Da die Zählerstände einfache Zahlenwerte betreffen, können diese leicht miteinander verglichen werden um den Bildtyp schnell zu erhalten. Diese Information kombiniert mit der Information ob das Bild bereits zur Anzeige freigegeben worden ist oder nicht lassen bei gemeinsamer Betrachtung mehrerer vorhergehender Bilder leicht den Rückschluß zu, welches Bild nachfolgend zur Anzeige freigegeben werden muß. Entsprechend Anspruch 11 wird die Größe der Tabelle vorteilhaft so angepaßt, daß die Bildsequenz mit der größten Anzahl von aufeinanderfolgenden B-Bildern einschließlich der an diese B-Bilder angrenzenden I- oder P-Bilder noch gerade in der Tabelle abrufbar sind.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt von auf einer DVD abgespeicherten Daten und deren Einteilung auf die Sektoren der DVD;

Fig. 2 den Aufbau eines GOP-Kopfteils;

Fig. 3 den Aufbau eines Bild-Kopfteils;

Fig. 4 den zeitlichen Ablauf eines Decodiervorgangs einer Mustervideobildsequenz;

Fig. 5 den zeitlichen Ablauf der Abarbeitung einer Videobildsequenz nach dem herkömmlichen Verfahren bei Auftreten eines Fehlers;

Fig. 6 den zeitlichen Ablauf einer Abarbeitung einer Videosequenz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Auftreten eines Fehlers;

Fig. 7 ein grobes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 8 die Einträge in die Tabelle bei ausgewählten Zeitpunkten der in Fig. 6 dargestellten Videobildsequenz.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird am Beispiel einer Videobilddecodier einheit eines DVD-Abspielgerätes näher erläutert. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen SH ein Kopfteil für eine Videobildsequenz bezeichnet. Das Bezugszeichen GOPH bezeichnet einen GOP-Kopfteil. Mit 10 sind die Daten des ersten Videobildes bezeichnet. Es handelt sich um ein I- Bild. Mit P15 sind die Daten des sechzehnten Videobildes bezeichnet. Hierbei handelt es sich um ein P-Bild. B13 und B14 bezeichnen dementsprechend Bilddaten des 14. und 15. Videobildes. In beiden Fällen handelt es sich um B-Bilder. Mit P16 ist das 17. Videobild bezeichnet. Dementsprechend handelt es sich um ein P-Bild. Im unteren Teil der Fig. 1 sind Sektoren dargestellt die mit den Bezugszeichen VP_i bis VP_j bezeichnet sind. Alle Sektoren haben eine gleiche Länge von 2048 Bytes. Dementsprechend belegt das erste Videobild I0 eine größere Anzahl von Sektoren. Das Videobild P16 belegt die letzten drei dargestellten Sektoren VP_j-2 bis VP_j. In Fig. 2 ist der Kopfteil GOPH aus Fig. 1 näher dargestellt. Mit dem Bezugszeichen GSC ist der Startcode der Bildgruppe bezeichnet. Es handelt sich um einen unverwechselbaren Code innerhalb des Datenstroms. Mit der Bezugszahl TC ist eine Zeitcodeinformation (Systemzeitreferenz) bezeichnet. Wie beschrieben, dient diese Zeitcodeinformation TC zum Nachstellen der Systemuhr im DVD-Abspielgerät. Die Bezugszeichen CG und BL bezeichnen die im MPEG2-Standard vorgesehenen Informationen (closed_gop und brocken_link deren Bedeutung jedoch für das nähere Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind und deshalb hier nicht genauer erläutert werden.

In dem in Fig. 3 dargestellten Bild-Kopfteil bezeichnet das Bezugszeichen PSC den Bildstartcode. Auch dieser Bildstartcode ist im Bitstrom unverwechselbar erkennbar. Mit dem Bezugszeichen TR ist ein Zeitreferenzcode für das Bild bezeichnet. Dieser Zeitreferenzcode gibt, wie schon erläutert, die Stellung des Bildes innerhalb der Gruppe von Bildern an. Mit dieser Information wird bei herkömmlichen DVD-Abspielgeräten die Reihenfolge der Bilder bestimmt. Da es sich um 10 Bit-Datenwort handelt, können insgesamt 1024 Bilder durchnumeriert werden, die praktisch innerhalb einer einzelnen Bildgruppe auftreten könnten. Im DVD-Standard ist es jedoch empfohlen Bildgruppen mit maximal 15 bzw. 18 Bildern aufzustellen. Das Bezugszeichen PCT gibt den Bildtyp des Bildes an. Die weiteren Angaben in Fig. 3 betreffen die im MPEG2-Standard definierten Größen vbv_delay, full_pel_foward_vector, foward_f_code, full_pel_backword_vector, backword_f_code, extra_bit_picture und extra_information_picture. Auch diese Informationen sind für das weitere Verständnis der Erfindung nicht von größerer Bedeutung und werden deshalb hier nicht weiter erläutert.

In Fig. 4 ist der zeitliche Ablauf der Decodierung und Darstellung von Bildern einer Bildgruppe näher dargestellt. Die Abfolge der Bilder, wie sie letztendlich angezeigt werden soll, ist in der oberen Zeile in Fig. 4 angegeben. Diese Zeile ist mit dem Bezugszeichen DI0 bezeichnet. Es ist praktisch eine beliebige Abfolge von I-, B-, P-Bildern in Fig. 4 gewählt worden. Eine solche Abfolge von Bildern ist nach dem DVD-Standard zwar zugelassen, jedoch stellt sie nicht die optimale Abfolge dar, wie sie für DVD- Abspielgeräte empfohlen wird. Hierauf wird nachfolgend noch genauer eingegangen werden. In der mit dem Bezugszeichen DE0 bezeichneten Zeile von Fig. 4 ist die Decodierreihenfolge zu der in der Zeile darüber stehenden Abfolge von Bildern angegeben. Wie zuvor beschrieben, unterscheidet sich diese von der Darstellungsreihenfolge dadurch, daß die B-Bilder, die zeitlich vor einem P- oder I-Bild in der Darstellungsreihenfolge angeordnet sind, erst nach dem P- oder I-Bild decodiert werden. Die genaue zeitliche Abfolge, wann ein Bild dieser Sequenz decodiert wird und wann es für die Darstellung freigegeben wird bzw. dargestellt wird, ist in den weiteren beiden Teilen von Fig. 4 erkennbar. Dabei gibt das Bezugszeichen FM eine Abkürzung für einen Bildspeicher an. Es sind drei Bildspeicher A, B, C für das Beispiel vorgesehen. In den Bildspeicher A wird zuerst das I-Bild I0 nach dem Decodiervorgang eingeschrieben. Als nächstes wird das I-Bild I1 decodiert und in den Bildspeicher B eingeschrieben. Ein einzelnes Bild ist dabei zweigeteilt, was durch die Schraffierung der einen Hälfte des Bildes angedeutet ist. Die schraffierte Fläche steht für das erste Halbbild des jeweiligen Bildes während die nicht schraffierte Fläche das zweite Halbbild des jeweiligen Bildes angibt. Nach dem MPEG2-Standard gibt es zwei unterschiedliche Arten der Codierung von Bildern. In dem einem Fall wird ein Bild mit den beiden Halbbildern zusammen als ein einziges Bild codiert (frame-pictures). Im zweiten Fall werden die einzelnen Halbbilder jeweils separat codiert (field-picture). In Fig. 4 sind jeweils beide Arten der Bildcodierung dargestellt. Dabei ist die Besonderheit ausgenutzt worden, daß bei der Decodierung eines I-Bildes mit separat codierten Halbbildern die Möglichkeit besteht das erste Halbbild als I-Bild zu codieren und das zweite Halbbild als P-Bild zu codieren. Deshalb ist bei den I- Bildern jeweils ein Halbbild als I-Bild bezeichnet und das zweite Halbbild als P-Bild. Bei den B- und P-Bildern müssen jeweils beide Halbbilder gleich codiert werden.

In Fig. 4 ist deutlich erkennbar, daß zwischen der Decodierung des ersten I-Bildes die I0 und dessen Freigabe zur Darstellung eine Zeitverzögerung von 3 Halbbildern besteht. Das erste I-Bild die I0 wird mit Beginn der Decodierung des zweiten Halbbildes des I-Bildes I1 zur Anzeige freigegeben. Für die Einhaltung dieses Zeitversatzes, werden die vertikalen Synchronisations- Impulse benutzt. Die Zeitpunkte, zu denen die decodierten Bilder dargestellt werden, sind jeweils in dem Teil von Fig. 4 unterhalb der gestrichelten Zeitachse zu sehen. Eine Besonderheit besteht noch darin, daß bei B-Bildern Decodierzeitpunkt und Darstellungszeitpunkt jeweils nur um ein Halbbild miteinander versetzt sind. Die a-Bilder werden außerdem ausschließlich in den Bildspeicher C eingegeben. Der Bildspeicher C ist dann so organisiert, daß der erste Teil, d. h. der Teil, in dem das erste Halbbild steht, jeweils für die Anzeige des Bildes schon ausgelesen wird, während der zweite Teil des Speichers noch mit dem zweiten Halbbild beschrieben wird. Auch die anderen Bildspeicher A und B sind genauso ausgelegt.

In Fig. 5 ist eine häufig verwendete Abfolge von Bildern dargestellt, die auch bei der Aufzeichnung von Bilddaten auf einer DVD benutzt wird. Bei dieser Abfolge von Bildern folgen auf ein I- oder P-Bild jeweils zwei B-Bilder. Eine Gruppe von Bildern wird durch 13 Bilder I0-P12 gebildet. Danach folgt dann die nächste Gruppe von Bildern die genauso aufgebaut ist. In der mit DIO bezeichneten Zeile ist die Darstellungsreihenfolge der Bilder dargestellt. Die Zeile mit dem Bezugszeichen DEO zeigt wiederum die Decodierreihenfolge der Bilder, d. h. die Reihenfolge, wie die Bilder im Bitstrom auftreten. In der Zeile, die mit dem Bezugszeichen FM bezeichnet ist, ist jeweils angegeben, in welchen Bildspeicher das darunterstehende, decodierte Bild eingeschrieben wird. In der mit TR bezeichneten Zeile ist jeweils der Zeitreferenzcode des jeweiligen Bildes angegeben.

Fig. 5 zeigt jetzt die besondere Situation, daß zum Zeitpunkt t_E ein Lesefehler auftritt, d. h. daß sowohl das nachfolgende Bild B11 wie auch der nachfolgende GOP-Kopfteil und das Bild I0 der nächsten Bildgruppe nicht mehr korrekt gelesen werden können und daher auch nicht korrekt decodiert werden können. Statt dessen findet eine Detektionsschaltung als nächstes erst wieder den korrekten Bild-Kopfteil des Bildes p3 im Bitstrom auf und der Dekoder fängt dort an zu decodieren. Was in dem Fall bei der Wiederherstellung der Darstellungsreihenfolge basierend auf dem Zeitreferenz-Code passiert, zeigt sich im einzelnen im weiteren Teil von Fig. 5. Nach der Darstellung des Bildes B10 wird als nächstes das decodierte Bild p3 dargestellt. Dieses Bild bat nämlich einen Zeitreferenzcode von 3, was kleiner ist, als der Zeitreferenzcode des im Speicher A befindlichen Bildes P12. Somit wird das eigentlich später darzustellende Bild p3 einer folgenden Bildgruppe schon mal früher dargestellt als das zuvor decodierte Bild P12 der vorhergehenden Bildgruppe. Dieses Zurückbehalten des decodierten Bildes B12 pflanzt sich auch bei der Decodierung der weiteren Bilder der zweiten Bildgruppe fort. So werden zuerst sämtliche Bilder b1 und b2 sowie p6, b4, b5, b9, b7, b8 vor dem Bild P12 ausgegeben werden. Als besonders störend ist dabei auch anzusehen, daß die Bilder p6 und p9 jeweils vor den Bildern b4 und b5 bzw. b7 und b8 dargestellt werden, obwohl sie eigentlich erst nach diesen B-Bildern dargestellt werden müßten. Es kommt so zu einer Verwürfelung der Bildreihenfolge, was sich in einem "Zittern" des Bildes bei dem Betrachter stark bemerkbar macht. Dieses liegt daran, daß praktisch alle Bilder sofort ausgegeben werden müssen, weil das Bild P12 fest im Bildspeicher A verbleibt, und deshalb nur noch ein Bildspeicher B für die P- und I-Bilder zur Verfügung steht. Zum Zeitpunkt t_G wird ein neues GOP- Kopfteil korrekt ausgewertet und deshalb beruhigt sich die Abfolge von Bildern ab diesem Zeitpunkt, da nun die Zeitreferenz-Codes der neuen Bildgruppe gesondert behandelt werden. Als letztes Bild der vorhergehenden Bildgruppe würde das Bild p12 dargestellt werden. Zu erwähnen ist noch, daß nicht nur die Bildreihenfolge verwürfelt ist, wie beschrieben, sondern daß auch die decodierten Bilder p3 bis p12 fehlerbehaftet dargestellt werden, da sie ja eigentlich von anderen Bildern ausgehend prädiziert worden sind nämlich insbesondere von den ersten I-Bild i0, was aber ausgefallen ist. Die Prädiktion findet statt dessen basierend auf dem letzten Bild der vorhergehenden Bildgruppe I0-P12 statt. Es hängt dann sehr stark von dem jeweiligen Bildinhalt ab, ob dieser Fehler in den Bildern sehr stark erkennbar sind. Bei einem Szenenwechsel zwischen dem Bild P12 und i0 werden sicherlich große Bereiche des Bildes falsch dargestellt. Wenn es sich jedoch um eine Filmsequenz handelt, in der wenig Bewegung im Bild ist, kann es durchaus sein, daß diese Fehler dem Betrachter gar nicht deutlich auffallen würden.

In Fig. 6 ist das gleiche Beispiel wie in Fig. 5 dargestellt, jedoch sind hier die erfindungsgemäßen Maßnahmen getroffen, was durch die Zeilen mit den Bezugszeichen GOP, IP und B angedeutet ist. Die anderen Zeilen entsprechen den ersten drei Zeilen der Fig. 5. Mit dem Bezugszeichen GOP wird ein GOP-Fehler bezeichnet. Dieser wird immer dann inkrementiert, wenn ein GOP-Kopfteil korrekt ausgewertet wurde und im Bitstrom also aufgefunden wurde. Mit den Bezugszeichen IP ist ein IP-Zähler bezeichnet. Dieser wird jeweils dann inkrementiert, wenn im Bitstrom ein I- oder P-Bild erkannt worden ist. Dieser Zähler wird zurückgesetzt, nach dem ein GOP-Kopfteil korrekt aufgefunden wurde. Mit dem Bezugszeichen B ist ein B-Zähler bezeichnet. Dieser Zähler wird immer dann inkrementiert, wenn im Datenstrom ein B-Bild aufgefunden wurde. Auch dieser Zähler wird dann auf Null zurückgesetzt, wenn ein GOP-Kopfteil korrekt aufgefunden wurde. Nach Auftreten des Lesefehlers zum Zeitpunkt t_E wird in diesem Fall als nächstes das noch im Speicher befindliche P-Bild P12 ausgegeben. Auch die weiteren Bilder b1 bis b12 werden in der richten Reihenfolge dargestellt. Dies liegt daran, weil die Darstellungs reihenfolge nicht basierend auf dem in dem Bild-Kopfteil angegebenen Zeitreferenz-Code ermittelt wird, sondern weil eine unabhängige Zeitbasis basierend auf den Zählerständen der GOP-, IP- und B-Zähler verwendet wird. Wie diese Zählerstände jeweils ausgewertet werden, wird nachfolgend näher erläutert.

Dazu wird zunächst das Blockschaltbild gemäß Fig. 7 näher beschrieben. Das Bild zeigt die Funktionseinheiten und den Signalfluß in einem MPEG2-Decoder. Mit der Bezugszahl 10 ist dabei eine Detektionsschaltung für die Startcodes der verschiedenen Kopfteile GOP-Kopfteil, Bild-Kopfteil, etc. bezeichnet. Bezugszahl 11 bezeichnet einen Pufferspeicher für die gelesenen Daten des Datenstroms. Bezugszahl 12 bezeichnet eine Dekodiereinheit, die die variable Längencodierung der Bilddaten rückgängig macht. Mit der Bezugszahl 13 ist eine Verarbeitungsstufe bezeichnet, die eine inverse Quantisierung durchführt. Bezugszahl 14 bezeichnet eine Rechenschaltung, in der die DCT- Transformation rückgängig gemacht wird. Es findet also eine inverse, diskrete Kosinustransformation statt. Bezugszahl 15 bezeichnet eine Schaltung, in der die Bewegungskompensation für die einzelnen Bilder durchgeführt wird. Die so decodierten Daten werden schließlich in die Speichereinheit 16 eingeschrieben, die die drei genannten Bildspeicher A, B und C enthält. Mit der Bezugszahl 17 ist schließlich eine Nachbearbeitungsstufe bezeichnet. Hier werden dann eine Reihe von Parametern verarbeitet, die das codierte Signal charakterisieren und optional im Bitstrom übertragen werden können. Hierzu gehören z. B. Informationen zur Matrixierung der Chrominanz und zur PAL- oder NTSC-Farbmodulation. Am Ausgang der Stufe 17 erscheint das fertige Bildsignal im YCBCR-Format. Die Bezugszahl 19 bezeichnet eine Steuereinheit, die die diversen Komponenten des Decoders steuert. In ihr sind die schon erwähnten GOP-, Ip- und B- Zähler enthalten.

Die Funktionsweise der einzelnen Komponenten ist dem einschlägigen Fachmann aus diversen Veröffentlichungen bekannt und braucht daher hier nicht genauer erläutert zu werden. Wie jedoch die Steuereinheit 19 die Darstellungsreihenfolge ermittelt, auch wenn der Fall vorliegt, daß ein GOP-Kopfteil im Bitstrom ausfällt, wird nachfolgend in Verbindung mit der Fig. 8 näher erläutert.

Zu diesem Zweck ist in der Steuereinheit 19 eine Tabelle 20 vorgesehen. In dieser Tabelle werden ständig Informationen über die letzten vier decodierten Bilder des Bitstroms gehalten. In Fig. 8 sind die Einträge in die Tabelle für die Zeitpunkte t₁, t_2,t₃, t₄, t₅, und t₆, von Fig. 6 dargestellt. Die Tabelle 20 besteht praktisch aus fünf Schiebespeichern, in denen jeweils die Einträge nach Decodierung des ersten Halbbildes eines Bildes um eine Stelle weitergeschoben werden. Zu diesem Zeitpunkt muß dann jeweils auch entschieden werden, welches Bild als nächstes darzustellen ist. Diesbezüglich wird nochmals auf Fig. 4 verwiesen. Im ersten Beispiel für den Zeitpunkt t₁ geben die Einträge in der Zeile mit dem Bezugszeichen DI jeweils für vier aufeinanderfolgende Bilder an, ob das jeweilige Bild zum letzten Aktualisierungszeitpunkt der Tabelle bereits dargestellt worden ist oder nicht. Da beim Zeitpunkt t₁ erst drei Bilder decodiert wurden, ist an erster Stelle der Tabelle jeweils noch überall eine Null eingetragen. Aus der Tatsache, daß von den drei restlichen decodierten Bildern noch keines dargestellt worden ist, und ebenfalls aus der Tatsache, daß das erste und zweite decodierte Bild jeweils ein I- oder P-Bild betrifft, was an den Zählerständen einerseits und andererseits daran ablesbar ist, daß die Bilder in die Bildspeicher A oder B eingetragen wurden, folgt sofort, daß das dritte eingetroffene Bild zwischen diesen beiden Bildern darzustellen ist, weil es sich um einen B-Bild handelt. Zu diesem Zeitpunkt muß also das erste decodierte Bild aus dem Bildspeicher A angezeigt werden. Dies wird durch das Kommando DISP A unterhalb der Tabelle angegeben.

Die Einträge in die Tabelle zum Zeitpunkt t₂ sehen so aus, daß die beiden B-Bilder, die jeweils in den Bildspeicher C eingetragen wurden, bereits dargestellt worden sind und ein vorgehend decodiertes Bild im Bildspeicher A noch zur Verfügung steht und außerdem in den Bildspeicher C ein weiteres I- oder B-Bild neu eingeschrieben worden ist. Da die B-Bilder bereits ausgegeben worden sind, folgt, daß als nächstes das im Speicher A befindliche Bild ausgegeben werden muß. Es wird also als nächstes das P-Bild P6 ausgegeben, was zum Zeitpunkt t₂ noch im Bildspeicher A gehalten wird.

Zum Zeitpunkt t₃ ergibt sich folgende Konstellation in der Tabelle 20: Das älteste Bild ist ein B-Bild und wurde bereits angezeigt. Als nächstes ist ein Bild: eingetragen, das ein I- oder P-Bild sein muß, dieses wurde jedoch noch nicht angezeigt. Dann folgt schließlich ein B-Bild, das schon angezeigt worden ist gefolgt von einem I- oder P-Bild das noch nicht angezeigt worden ist. Aus dieser Konstellation ergibt sich, daß als nächstes das im Bildspeicher A befindliche Bild angezeigt werden muß, da dieses ja eine Basis für das zweite B-Bild darstellen muß, welches aber bereits schon angezeigt wurde. Im Zeitpunkt t₃ wird also das noch im Speicher A befindliche P-Bild P12 zur Darstellung freigegeben.

Die Konstellation in der Tabelle 20 zum Zeitpunkt t₄ ist so, daß im Speicher B ein I- oder P-Bild enthalten ist, welches noch nicht dargestellt wurde und als nächstes B-Bilder eingetragen sind, die bereits dargestellt wurden, gefolgt von einem I- oder P-Bild, das noch nicht dargestellt wurde. Hieraus folgt dann aus den gleichen Gründen wie zum Zeitpunkt t₂ vorher, daß als nächstes das Bild im Bildspeicher B darzustellen ist.

Aus der Konstellation der Tabelle 20 zum Zeitpunkt t₅ ergibt sich, daß zwei B-Bilder bereits dargestellt wurden und als nächstes in Bildspeicher A ein I- oder P-Bild eingetragen wurde gefolgt von einem weiteren B-Bild. Daraus ergibt sich, daß als nächstes das im Speicher C befindliche Bild ausgegeben werden muß, weil das im Speicher A befindliche Bild zwar Referenz zu diesem B-Bild im Speicher C sein muß, jedoch die frühere Referenz im Speicher B befindlich sein muß.

Als letztes Beispiel wird der Zeitpunkt t₆ betrachtet. Hier ist die Konstellation so, wie im Zeitpunkt t₂ so daß hier ebenfalls folgt, daß als nächstes das im Bildspeicher A befindliche Bild auszugeben ist. Zum Zeitpunkt t₆ handelt es sich dabei um das P-Bild p12. Alle weiteren Konstellationen für die Abfolge von Fig. 6 können aufgrund der erläuterten Beispiele vom Fachmann dementsprechend aufgestellt und ausgewertet werden.

Zu erwähnen ist noch, daß für ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel die Zähler GOP, IP und B auch entfallen können, wenn beim Dekodierprozeß sichergestellt ist, daß die I- und P-Bilder jeweils ausschließlich in den Bildspeicher A und B eingetragen werden und die B-Bilder ausschließlich in den Bildspeicher C eingetragen werden. Aus dieser Tatsache kann dann direkt gefolgert werden ob es sich um ein I- oder P-Bild handelt oder ob es sich um ein B-Bild handelt. Die Tabelle wäre dann natürlich deutlich vereinfacht. Alternativ zu den Einträgen in der Tabelle für die GOP-, IP- und B-Zählerstände kann es auch vorgesehen sein einen entsprechenden Code für den jeweiligen Bildtyp eines decodierten Bildes in die Tabelle einzutragen. Die Tabelle und das Auswerteverfahren wird vorzugsweise mit Hilfe eines entsprechenden Computerprogramms realisiert. Die einzuhaltenden Regeln wurden ausführlich erläutert, so daß dieses Computerprogramm vom Fachmann leicht zu realisieren ist.

Für den Fall, daß beliebige Bildsequenzen erlaubt sind und ausgewertet werden müssen, kann die Bildreihenfolge trotzdem leicht nach dem beschriebenen Verfahren festgestellt werden. Es müßte aber dann, wenn sich eine Konstellation ergibt, die mit den genannten Regeln nicht eindeutig entschieden werden kann, die Tabelle dementsprechend vergrößert sein, so daß noch weitere Informationen von vergangenen decodierten Bildern enthalten sind. Damit lassen sich dann auch beliebige Bildsequenzen auswerten und die Bildreihenfolge zurückgewinnen.

Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung kann nicht nur sinnvoll bei DVD-Abspielgeräten eingesetzt werden, sondern auch bei allen anderen Geräten, in denen "MPEG-ähnliche" Decoder eingesetzt werden, d. h. bei denen ebenfalls verschiedene Bildtypen zu decodieren sind und die Decodierreihenfolge nicht mit der Codierreihenfolge übereinstimmt. Zu erwähnen sind insbesondere Satellitenempfangsgeräte bzw. Set-Top-Boxen für einen terrestrischen oder kabelgebundenen Empfang von digitalem Fernsehen. Auch entsprechende Einsteckkarten für Computer sind zu erwähnen.

Claims

1. Verfahren zur Regenerierung der Originaldaten eines digital codierten Videofilms, wobei den einzelnen Bildern jeweils ein bestimmter von einer Anzahl von Bildtypen (I, B, P) bei der Codierung zugewiesen worden ist und die Codierreihenfolge (DEO) wenigstens zum Teil nicht mit der Darstellungsreihenfolge (DIO) übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückgewinnung der Darstellungsreihenfolge eine gegenüber einem Zeitreferenzcode des jeweiligen Bildes unabhängige Zeitbasis verwendet wird, die aus internen Informationen im Decoder (Fig. 7) gewonnen wird, die bei der vorhergehenden Decodierung einer Anzahl von Bildern abgespeichert wurden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei insbesondere die Informationen hinsichtlich des Speicherortes des Bildes in einem Bildspeicher (A, B, C) oder hinsichtlich des Bildtyps und ob das Bild bereits dargestellt worden ist oder nicht für die Rückgewinnung der Darstellungsreihenfolge ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Informationen solange rückwirkend ausgewertet werden, bis eine eindeutige Darstellungsreihenfolge (DIO) erkennbar wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bei einer Abfolge der Bilder der Art IBBPBBPBBPBB. . . die Informationen mindestens vier Bilder rückwirkend mit Bezug auf das nächste darzustellende Bild ausgewertet werden.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit Decodiermitteln (18), mit einer Anzahl von Bildspeichern (A, B, C), mit einer Steuereinheit (19), dadurch gekennzeichnet, daß eine Tabelle (20) vorgesehen ist, die die Steuereinheit (19) auswertet, in der die Informationen zur Rückgewinnung der Darstellungsreihenfolge für eine Anzahl von decodierten Bildern abgelegt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei ein GOP-Zähler (GOP) vorgesehen ist, der bei Erkennung des Anfangs (GOPH) einer Gruppe von Bildern inkrementiert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei ein IP-Zähler (IP) vorgesehen ist, der bei Erkennung eines I-Bildes oder P-Bildes inkrementiert wird und bei Erkennung des Anfangs (GOPH) einer Gruppe von Bildern zurückgesetzt wird.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein B-Zähler (B) vorgesehen ist, der bei Erkennung eines B- Bildes inkrementiert wird und bei Erkennung des Anfangs (GOPH) einer Gruppe von Bildern zurückgesetzt wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei in der Tabelle (20) für ein decodiertes Bild Zellen vorgesehen sind, in die die Informationen, in welchen Bildspeicher (A, B, C) das dekodierte Bild abgelegt ist und ob das Bild bereits zur Anzeige freigegeben worden ist oder nicht einschreibbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei in der Tabelle (20) für ein decodiertes Bild Zellen vorgesehen sind, in die Informationen hinsichtlich der Zählerstände der GOP-, IP- und B-Zähler bei Decodierung dieses Bildes einschreibbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Größe der Tabelle (20) so angepaßt ist, daß die Informationen der Bilder der Bildsequenz mit der größtmöglichen Anzahl von aufeinanderfolgenden B-Bildern einschließlich der an diese B-Bilder angrenzenden I- oder P-Bilder noch in der Tabelle (20) abrufbar sind.