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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verbesserung von Informationsübertragungssystemen
und im besonderen auf solche Systeme, wo es wünschenswert ist, eine hohe
Breitbandinformation an Daten, beispielsweise von komprimierten
oder Echtzeit Videodaten zu übertragen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
elektronische Speicherungstechnik hat ein Stadium erreicht, in dem
große
Volumen an Informationen relativ billig und mit Zugang vom Speicher aus,
auch relativ schnell abgespeichert werden können.
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Es
bestehen jedoch Probleme bei der ausreichend schnellen und ausreichend
geeigneten Übertragung
von großen
Informationsvolumen über Übertragungskanäle oder
Netzwerke, um ohne weiteres von einem Konsumenten verwendet werden
zu können.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, dieses Problem anzusprechen oder
im wesentlichem zu verbessern.
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Die
WO 92/12599 offenbart ein System zur Verteilung von Video und/oder
Audioinformationen mittels digitaler Verarbeitung der Informationen,
die komprimiert werden und dann die komprimierten Informationen über ein
Standardtelefonsystem, Kabel- oder Satellitenrundfunkkanäle oder
ISDN, Mikrowelle oder Hochgeschwindigkeits-Modem-Kanäle übertragen
werden. In allen Fällen
wird eine einzige Übertragung
verwendet, und die Information ist komprimiert, um in die vorhandene
Bandbreite zu passen.
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Die
US 4,704,716 offenbart ein
Telekommunikationssystem, wobei die Kundenterminals via Digitalverbindungen
und Schaltersysteme der PSTN verbunden sind. Um die Bandbreite des
Systems für
die Übertragung
von Stimmen, Video, Fax oder andere Daten zu erhöhen, werden die Daten mannigfach
auf eine Vielzahl von digitalen Verbindungen zwischen den Kundenterminals
und dem Schaltsystem zwischenverbunden. Beispielsweise werden multiple
64 Kbps-Verbindungen kombiniert, um ein größeren Breitbandkanal zu erhalten.
Derartige Schaltsysteme verursachen Synchronisationsprobleme, die
Korrekturmessungen bedürfen.
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Die
EP 0571104 A2 (relevant
gemäß Artikel 54
(3) EPÜ – keine ältere Publikation)
offenbart ein zelluläres
Telefonsystem, das aus einen mehrfachen Stimmenkanal bei unterschiedlichen
Frequenzen und einem Ausgleichskanal zwischen dem Stimmenkanal besteht,
um die Interferenzen zwischen nebeneinander liegenden Stimmenkanälen zu minimieren.
In diesem System wird der Ausgleichskanal zur Übertragung von Daten benutzt.
Datenpakete werden in sequentiell alternierenden, nebeneinander liegenden
Ausgleichskanälen
durch umschalten von einem Ausgleichskanal zu einem anderen in vorbestimmter
wiederholter Reihenfolge so verteilt, dass ein Strom von Datenpaketen über mehrfache
Ausgleichskanäle
läuft.
Weil die durchschnittliche Kraft und Bandbreite in jedem Ausgleichskanal
gering ist, im Vergleich mit dem in einem Stimmenkanal, sind die
Interferenzen zwischen dem Ausgleichskanal und den benachbarten
Stimmenkanälen
minimiert. Auf diese Weise ist ein zusätzlicher Datenkanal als mehrfacher
Ausgleichskanal vorgesehen. Aber die Bandbreite von diesem zusätzlichen
Kanal ist durch das sequentielle Zuführen von Datenpaketen zu dem Ausgleichskanal
eingeschränkt,
um die notwendige Minimierung der Interferenz zu erhalten.
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Beschreibung
der Erfindung
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Ein
Gesichtspunkt der Erfindung ist, dass sie aus einem Informationsübertragungssystem
besteht; zur Übertragung
von Breitbandinformationen von einem ersten an einen zweiten in
einem CDMA- oder TDMA- Zellularnetz mit: einer Basisstation am ersten Ort;
einer Mobilstation am zweiten Ort und einem Übertragungskanal, auf dem die
Informationen zwischen dem ersten und dem zweiten Ort übertragbar sind;
wobei der Übertragungskanal
als Breitbanddatenweg realisiert ist, indem eine Vielzahl einzelner Kanäle vorbestimmter
Bandbreite zusammenwirkend angelegt sind, um die Basisstation mit
der Mobilstation zu verbinden, wobei der Datenweg eine größere Bandbreite
hat als die vorbestimmte Bandbreite irgendeines der Einzelkanäle.
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Die
Informationen können
in digitaler Form oder in analoger Form am ersten Ort gespeichert sein.
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Die
Informationen können über Übertragungskanäle in digitaler
Form oder in analoger Form übertragen
werden.
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Der
erste Ort kann eine Speichermöglichkeit enthalten,
die eine Zwischenspeicherung für
Informationen aufweist und einen zweiten Ort, der einen Nutzungsort
umfasst, einschließlich
Informationsausgang-, Anzeigen-, Präsentations- oder Wiedergabemittel.
Der zweite Ort kann auch einen Zwischenspeicher enthalten.
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Die
Daten können
vorher komprimiert werden, bevor diese über die Kanäle übertragen werden.
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Die
Informationen können über die Übertragungskanäle in Echt-Zeit übertragen
werden. Die Informationen können
aber auch in komprimierter Form in weniger als Echt-Zeit übertragen
werden.
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Das
erste Informationsverarbeitungsmittel kann ein Informationsspeichermittel
enthalten, und die Daten können
das Informationsspeichermittel passieren, um vor dem Informationskomprimierungsmittel
zur Komprimierung von Daten zu dem Speichermittel zurück zu gelangen.
Durch adaptives und selektives Aufrufen der Komprimierungsmittel
können
die Information wiederholt komprimiert werden.
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Das
zweite Informationsverarbeitungsmittel kann eine Audio-, Text-,
Graphik- oder Videodarstellung, Abspiel-, Ausgang- und Anzeigemittel
sein, wobei die Informationen auch solche übertragenen Daten enthalten, die über den Übertragungskanal
von einem Anwender am zweiten Ort angeboten werden.
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Die
Anzeigenmittel können
ein Personal-Computersystem umfassen, einen Fernsehempfänger, einen
Videotelefonanschlußpunkt
oder ein Mobilfunktelefon (Handy) mit integrierter Videodatenanzeige.
Ein derartiges Mobiltelefon kann eine relativ hohe elektromagnetische
Strahlungsmenge abgeben und eine relativ geringe elektromagnetische
Strahlungsmenge abgeben. Die geringe Strahlungsmenge ist geeignet,
um in der Nähe
des Kopfes eines Anwenders platziert zu werden. Die hohe freigesetzte Strahlungsmenge
ist geeignet, irgendwo anders am Anwender angebracht zu sein und
ist für
die Übertragung
in einem Zellularnetz geeignet.
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Ein
anderer Gesichtspunkt der Erfindung betrifft ein Informationsübertragungssystem
für die Übertragung
von Breitbandinformationen von einem ersten Ort zu einen zweiten
in einem CDMA- oder TDMA Zellularnetz mit: einer ersten Mobilstation
am ersten Ort; einer zweiten Mobilstation am zweiten Ort; und einem Übertragungskanal
im Zellularnetz, auf dem die Informationen vom ersten an den zweiten
Ort übertragbar
sind; wobei der Übertragungskanal
als Breitband-Datenweg realisiert ist, indem eine Vielzahl von einzelnen
Kanälen
vorbestimmter Bandbreite zusammenwirkend angelegt sind, um die erste mit
der zweiten Mobilstation zu verbinden, wobei der Datenweg eine größere Bandbreite
hat als die vorbestimmte Bandbreite irgendeines der Einzelkanäle.
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Der
Breitband-Übertragungskanal
kann groß genug
sein, um in Echt-Zeit Videoinformationen zwischen der Videotelefonverbindung
eines Teilnehmers, die zu diesem Zweck eingerichtet ist, und dem Zellularnetz
zu sein.
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Die
mobile Station kann so angepasst sein, dass sie die Höhe der abgegebenen
Strahlung in der Nähe
des Kopfes eines Anwenders minimiert.
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Insbesondere
ist eine mobile Übertragungsvorrichtung
mit einer hohen Strahlungsintensität und einer geringen Strahlungsintensität vorgesehen,
wobei der Anteil mit der geringeren Strahlungsintensität physikalisch
von dem Anteil mit der hohen Strahlungsintensität getrennt ist. Bei der Übertragung
mit der hohen Strahlungsintensität
und auch mit der geringen Strahlungsintensität ist der Stärkeanteil
in der kabellosen Übertragung
mit der Basisstation eines mobilen Netzwerks und der Übertragungsvorrichtung so
angepasst und verbunden, dass der stark strahlende Anteil der Übertragungsvorrichtung
von der vorbestimmten niedrigen Strahlungsintensität getrennt
sind.
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Weitere
Gesichtspunkte sind, dass die Erfindung aus einer Basisstation in
einem Zellularnetz besteht; einer zellularen Basisstation und einem
Verfahren zur Übertragung
von Breitbandinformationen, wobei diese in den folgenden Ansprüchen genauer beschrieben
sind.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen, zum besseren Verständnis der
praktischen Effekte, dargestellt und wird nun genauer beschreiben:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines Informationsübertragungssystems für einen
Videofilm nach dem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 ist
ein Blockdiagramm nach dem zweiten Ausführungsbeispiel, das als ein
Pay-TV-Liefersystem
ausgebildet ist;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines typisch arrangierten mobilen Telefonsystems;
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4 ist
ein Blockdiagramm, das den typischen Datenweg eines einzelnen Kanals
in einem mobilen Telefonnetz veranschaulicht;
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5 veranschaulicht
eine Breitband-Zwischen-Übertragung
zwischen einem Mobiltelefonnetz mit dem Übertragungsmedium für ein System nach 1 oder 2;
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6 ist
ein Blockdiagramm einer mobilen Telefonübertragungsvorrichtung, die
ein stark strahlendes Modul und ein gering strahlendes Modul aufweist;
und
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7 ist
ein Diagramm, das die bevorzugte Ausführungsform zum Gebrauch einer
mobilen Telefonübertragungsvorrichtung
nach 6 veranschaulicht.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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Das
Informationsübertragungssystem,
wie in 1 dargestellt, umfasst eine Einrichtung, die sich bei
einem Speicher am ersten Ort (Speicherort) 10 befindet
und eine zusätzliche
Einrichtung bei einer Verwertung am zweiten Ort (Verwertungsort) 11.
Die Übertragung
von Informationen geschieht kreuzweise zwischen dem Übertragungsmedium 12 und
dem zweiten Ort.
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Die
Einrichtung am Speicherort 10 umfasst in erster Linie eine
erste Informationsverarbeitungsvorrichtung, die eine Speicherbank 13 und
eine Komprimierungsvorrichtung 14 umfasst, und einen Transmitter/Receiver 15,
die alle von einem System-Steuergerät 16 reguliert werden.
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In
diesem Beispiel speichert die Speicherbank Videofilme in ihrer Gesamtheit
oder in teilweiser oder ganz komprimierter digitale Form. Ist ein
bestimmter Film ausgesucht worden, so umfassen die digitalen Informationen,
dass der Film zum Komprimierer 14 gelangt, wenn eine Komprimierung
notwendig ist, und werden dann zu dem Transmitter/Receiver 15 über das
Medium 12 zu der Einrichtung des Verwertungsortes 11 übertragen.
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Die
Einrichtung an dem zweiten Ort oder Verwertungsort 11 umfasst
eine zweite Informationsverarbeitungsvorrichtung, die einen korrespondierenden Receiver/Transmitter 17,
eine Dekomprimierungsvorrichtung 18, eine lokale Digitalspeicherung 19,
einen Kreditkartenleser oder eine Benutzeridentifikationsvorrichtung 20 und
ein Videoabspielregler/Modulator 21 umfasst. Diese Vorrichtungen
werden von dem Systemregler 22 in der Weise geregelt, dass
ein ausgesuchter Videofilm von der digitalen Speicherbank 13 empfangen
werden kann und auf dem digitalen Lokalspeicher 19 lokal
zwischengespeichert ist und auf ein Fernsehbildschirm 23 über den
Videoabspielreglers/RF Modulator 21 zurück gespielt wird.
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Die
digitale Speicherbank 13 kann ein großvolumiges Speichermedium,
beispielsweise ein WORM-Laufwerk oder ein CD-ROM-System umfassen,
entsprechend der zu speichernden Informationen an Videofilmen. Der
Kompressor 14 kann einen speziell zum komprimieren von
digitalen Informationen angepassten Digitalprozessor umfassen, bevor diese übertragen
und vom Dekompressor 18 auf den Bildschirm dekomprimiert
erscheinen. Die Transmitter/Receiver 15, 17 enthalten
Modems, auf denen das öffentliche
Telefonnetz gewöhnlich
auf Kanal 12 geschaltet ist. Vergleichbare Modulations/Demodulations-Ausführungen
können
von dem Übertragungsmedium 12 verwendet
werden, wenn es einen unbenutzten oder einen Ersatzbreitband-Fernsehkanal umfasst.
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Die
Systemregler 16, 22 können eine auf einem Mikroprozessor
basierende Reglervorrichtung umfassen, die so angepasst ist, um
die Informationsübertragung
zwischen den unterschiedlichen Komponenten des Speicherortes und
des Verwertungsortes zu instrumentieren. Die lokale Speicherung 19 kann
ein großvolumiges
Magnetscheibenlaufwerk umfassen, während der Videoabspielregler
und der RF-Modulator 21 ein modifiziertes Videogerät, das an den
Empfang von Videobildereingaben von der lokalen Speicherung 19 angepasst
ist, umfassen kann – anstelle
eines auf Bandkassetten basierenden Lesekopfes eines Videogerätes.
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Der
Kreditkartenleser 20 kann ein beliebiges, auf dem Markt
kommerziell erhältliches
Lesegerät sein,
wie es beispielsweise für
die EFTPOS-Terminals verwendet wird.
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Der
Kunde leitet an dem Verwertungsort 11 bei der Anwendung
seine Handlungen ein. Er durchblättert
das Menü und
wählt einen
Vorgang über
den Systemregler 22 aus. Um eine angemessene Zusammenfassung
von Informationen bereitstellen zu können, überträgt der Systemregler 22 die
Informationen über
das Übertragungsmedium 12 aus
der digitalen Speicherbank 13. Um eine Auswahl anzustoßen und
den Vorgang zu senden, muss der Kunde eine angepasste Zahlung vornehmen,
etwa durch eine entspre chende Kredit- oder Zahlungskarte, die in
das Lesegerät 20 eingeführt wird.
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Ist
die erfolgreiche Zahlung gemeldet worden, so wird der ausgewählte Film
in digitalisierter Form aus der Speicherbank 13 über den
Kompressor 14 und über
das Kommunikationsmedium 12 zu dem lokalen Speicher 19 gelangen,
wo er für
einen Kunden zugänglich
ist, der ein Videogerät
mit einem Videogerätregler 21 benutzt.
Die Regler beinhalten solche, wie sie typischer Weise auch in Videogeräten mit
Bandkassetten zu finden sind.
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Das
Speicherkontrollsystem 16 verfügt über die folgenden Funktionen:
- (a) Annehmen von Vorgangskommandos eines Anwenders,
Benachrichtigung erwidern;
- (b) Endgegennahme und Vorgangsüberwachung, Interaktionen einschließlich zusätzlicher
Funktionen;
- (c) Pflegen der Rechnungen, Guthaben, Verwendung, Bestandsverzeichnis
und Zugangsberechtigung (Sicherheit), Informationen zur Unterstützung bei
der Anwendung auf der Benutzerseite;
- (d) Regelung und Übertragung
der Daten zwischen 13, 14, 15;
- (e) wieder Hochfahren bei fehlerhaften Befehlen, Fehlern und
Katastrophen-Ereignissen (beispielsweise Stromausfall);
- (f) Leiten von Komprimierungsaktivitäten und Datenformaten;
- (g) Leiten der Datenspeicherung und Layout, Registrierung und
Wiederherstellung;
- (h) Schnittstelle zu anderen möglichen assoziierten Systemen
zur Daten- und Interaktionskontrolle, beispielsweise Computer, Peripheriegeräte, Drucker,
lernfähige
Abbildungen oder videogenerierte Vorrichtungen, Empfangsstationen
etc.
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Die
Systemverwertungskontrolle 22 beinhaltet die folgenden
Funktionen:
- (a) Annehmen von Vorgangskommandos
eines Anwenders, Benachrichtigung erwidern;
- (b) Bereitstellen von Rechnungen, Zahlungen, Gebrauch von Informationen
auf Verlangen;
- (c) Benutzerzugang erlauben, zum Bestandsverzeichnis und Zahlungsinformationen
auf der Speicherseite;
- (d) Regelung des Datentransfers zwischen 17, 18, 19 und 20;
- (e) wieder Hochfahren bei fehlerhaften Befehlen, Fehlern und
Katastrophen-Ereignissen;
- (f) Leiten von Dekopressionsaktivitäten für örtliche Formate;
- (g) Leiten der örtlichen
Datenspeicher und Wiederherstellung;
- (h) Schnittstelle zu anderen möglichen assoziierten Systemen
zur Daten- und Interaktionskontrolle;
- (i) Integrationsmöglichkeiten
für das
Teilhaben am Gebrauch des Übertragungslinks 12;
- (j) Betrieb von bewährten
Komponenten des Verwertungssystems in Abwesenheit des Übertragungs links 12,
nämlich 18, 19, 21,
z. B. Erlauben einer Aufnahme zur örtlichen Speicherübertragung.
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Die
Video-Komprimierungs-Technik kann so beschaffen sein, dass sie an
die Erfordernisse des Anwenders angepasst ist, etwa wie unterschiedliche Bandbreiten
zum Übertragungsglied 12,
verschiedene Bildschirmeigenschaften und deren Qualität auf einem
Fernsehbildschirm 23, unterschiedliche Speicherarten oder
Kapazitäten
am örtlichen
Speicher 19 oder Speicherbank/Datenquelle 13 für unterschiedliche
Anwendungen.
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Die
Video-Komprimierungs-Technik umfasst mehrere eigenständige Komprimierungsmethoden, wobei
nur eine für
die Hauptanwendung verwendet werden soll, es können während der Benutzung aber auch
mehrere adaptiv gemischt werden. Die unten beschriebenen Methoden
können
wahlweise verwendet werden, eine Aufzeichnungswahl wird geschaffen,
die dann zusammen mit den komprimierten Daten an den Dekomprimierer übertragen
werden, so dass immer die gleiche Auswahl während der Dekomprimierung bestehen
bleibt. Einige dieser Auswahlen können vom Decoder hergeleitet
werden, wenn die Bedingungen für
eine Wahlumschaltung ausdrücklich
im Dekomprimierungs-Algorithmus enthalten ist, welche identisch
mit den Kriterien, die von dem Komprimierungs-Algorithmus verwendet
wird, ist, nämlich
nur basierend auf Daten, die schon vom Algorithmus verarbeitet worden,
keine zukünftigen ungesehenen
Daten.
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Verschiedenartige
Komprimierungsmethoden können
verwendet werden, einschließlich
Strukturanalyse-Stellen, Subsampling/Quantisierung, Koprimierungsstandards
theoretische Informationscodierung.
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In
dieser Beschreibung bedeutet „Pixel" ein einzelnes anzeigbares
Muster, nämlich
Punkt, einer digitalen Informationsabbildung; „Frame" ist eine einzelne vollständige digitale
Abbildung in einer Videosequenz; „Scene" bedeutet eine Serie von angrenzenden
Rahmen mit genau wiedergegebenen Daten; „Region" bedeutet einen Satz von angrenzenden
Pixeln in einem Rahmen, mit dichten Wiedergabeinformationen beinhaltend; „Boundary" bedeutet einen Satz
von angrenzenden Pixeln, wobei jedes Pixel an zwei, oder Regionen
an ein anderes Pixel angrenzt; „Block" bedeutet ein rechtwinkliges Anliegen
von Pixeln; „Line" bedeutet einen Block
einzelner Pixelbreiten; Texture" bedeutet
die Muster der Beziehungen, die zwischen den angrenzenden Gruppen
von Pixeln bestehen, entweder in gleichmäßiger Form oder in ungleichmäßiger Form,
und „Neighbourhood" bedeutet einen Satz
von angrenzenden relativen zu spezifischen Einzelpixeln.
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Mit
der Szenen-Struktur-Analyse werden die nacheinander folgenden Rahmen
der Videosequenz in digitaler Form mit einem Computer-Algorithmus analysiert,
zum identifizieren von:
- (i) Szenen-Aufsicht,
auf der Basis von mehr als einer vorgeschriebenen Fehlertoleranz
zwischen den Pixeln und dem Wert der angrenzenden Rahmen;
- (ii) Bewegungen und Wechsel, die die Größe beeinflussen, Positionsorientierung,
Details (schärfe),
Klarheit, Farbe/Intensität,
Textur- und Grenzform in Regionen über Paaren und Sätzen von
angrenzenden Rahmen, inklusive Bewegungskompensation und optischen
Fluss;
- (iii) gegenseitige Interaktion von Regionen, inklusive einer Überlappung,
Transparenz, Verkrümmung; Überlagerung.
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Die
Identifikation der Frames wird von der Intensität/Farbe und der Textur-/Segmentations-Methode übernommen.
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Durch
Subsampling/Quantisierung, Reduzierung in der Anzahl der Pixelinformation
pro Region oder Frames wird übernommen
von allen oder einigen:
- (i) räumliche
Auflösungsreduzierung
durch Subsampling oder Resampling von Gruppenpixeln in Blocks, Lines,
Boundaries, Regions, die eine reguläre (gleiche) oder andere (ungleichmäßig) Größe der Input-
und Output-Muster benutzen und Satzwerte davon, bei gleichartigen
oder ungleichartigen Positionen von Region zu Region, von Frame
zu Frame oder von Scene zu Scene, oder innerhalb von leicht abwechselnden Half-Frame-Verflechtungen;
- (ii) visuelle Qualitätsreduzierung
durch Subsampling oder Resampling der Farbintensität und Textur,
typische Definition von diesen Subsets; Modelle der regionalen Änderungen
und Bedeutung dieser für
die Wiederanpassung dieser Spezifikationen Pixel für Pixel
und Erhöhung
der visuellen Effekte in Verbindung mit schnellen Bewegungen (so
wie Bewegungsschleiern); gleichmäßige/wiederholte
Bewegung (Bewegungskreisläufe
und Kinephantom) und die Beachtung, dass unterschiedliche Regionen
ein unterschiedliches Szenenbildverständnis haben (z. B. Focus, Verschwommenheit,
wahrgenommene, relative Intensi tät
von Farbe im Gegenteil zur genau gemessenen und angezeigten);
- (iii) temporale Auflösung
durch Subsampling oder Resampling-Framesing einer Sequenz durch
zur Verfügungstellen
der Beschreibung von Pixel zu Pixel, Veränderungen Region zu Region
und Frame zu Frame, durch die Separierung von verschiedenen Jetztzeit-Frames
und durch Quantisierung der Anzahl und Arten der Wechsel, wie in (a)
ii) veranschaulicht beschrieben.
- (iv) Frequenz-Auflösung
die durch das Transformieren von willkürlichen Gruppen von Pixeln
entstehen, inklusive Blocks, Regions, Frames und Scenes, zur alternativen
Darstellung und Verfügungstellen
von Frequenzbeschreibungen für Gruppen,
für etwa
Fourier und verstärkte
Umwandlungen, Wellenaufspaltung, Subbandverschlüsselung oder Erlaubnis in den
Daten für
ausgewählte
signierte Frequenzbandbreiten. Quantisierungstechnik zur Verwendung
von Nachschlagetabellen, Vektorquantisierung, Wahrscheinlichkeits-Clustern,
Dezimierung, interaktive Verbesserung und Auswahl.
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Im
Fall von Komprimierungsstandards, die durch das Vorhandensein von
ISO- und CCITT-Standards gegeben sind, werden die vorhandenen Formate
verwendet (zur einfachen Inbetriebnahme und Gebrauch von Hardware
und Kompatibilitäten
für unterschiedliche
Dekomprimierungen). Diese Formate können folgende sein:
- (i) JPEG
- (ii) MPEG, MPEG-2 und MPEG-4
- (iii) H.261
- (iv) FAX GROUP 3 und 4
- (v) JBIG
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Mit
der theoretischen Informationscodierung sind die verwendeten Methoden,
in Verbindung mit den og. Techniken, erreicht man eine optimale,
kompakte Wiedergabe von komprimierten Datenströmen oder vor verarbeiteten
Daten, um komprimierte Datenströme
zu erhalten durch:
- (i) Entropie (Wahrscheinlichkeit)
Codierung;
- (ii) Codebuch oder Lexikon Konstruktion;
- (iii) unterschiedliches Codieren (Reste oder Fehler);
- (iv) zukünftiges
Codieren;
- (v) Kontext oder Nachbarschaft basiertes Codieren;
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Zusätzlich zu
den og. Methoden, ist die Informationsbeschreibung, welche Auswahl
getroffen wurde, und jeder andere variable Parameter, der mit dieser
Auswahl in Verbindung steht, kann für spezifizierte Übertragung
zu dem Decoder gebraucht werden. Das würde durch eine scharfe Abgrenzung
von implementierten Symbolsätzen
jeder unterschiedlichen Auswahl und deren vorheriger Zwischenschaltung
in den komprimierten Datenstrom oder in einer separaten Sequenz
des komprimierten Datenstroms, ausgeführt werden. Diese Symbole können der
weiteren Komprimierung, durch die unmittelbaren oben genannten Methoden,
unterworfen sein.
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Der
Decoder rekonstruiert Pixel, Regions, Frames und Bilder durch eine
erste Decodierung des komprimierten Datenstroms und Auswahl der
Symbole, um eine initiale rekonstruierte Version eines Frames zur
Verfügung
zu stellen; anschließend
Interpolieren oder Bewerten von Verlusten oder wahrscheinlichen
Datenwerten, um die ganze Auflösung für eine Wiedergabe
oder Zurschaustellung zu erreichen, inklusive der Systematik oder
zufälligen Schwankungen,
Eintrübungen,
Bildschärfe
oder Resampling, um visuelle Artfakte zu verbergen.
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Obgleich
die Erfindung nach der ersten Verkörperung beschrieben worden
ist, sollen einige Spezifikationen im Zusammenhang mit der Verteilung von
Videosignalen aus einem konzeptionalen Speicherort zu einem konzeptionalen
Verwertungsort, soll das Verhalten des ganzen Systems allgemein
und funktionell beschrieben werden.
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Beispielsweise
kann das Übertragungsmedium 12 durch
die Verwendung von analogen und digitalen Techniken realisiert werden
und kann einen Teil eines öffentlichen,
privaten oder eines gemeinsamen Netzwerks bilden. Beispielsweise
kann das Übertragungsmedium 12 durch
die folgenden Vorrichtungen gebildet werden:
Twisted Pair oder
andere PSTN-Medien, inklusive ISDN/B-ISDN Leitungen, ADSL;
optische
Fiberglas oder andere Telecom Datenserviceinfrastruktur-Leitungen;
Bündelfunk
(Richtfunk);
Einzel- oder Mehrfachkanal im zellularen Netzwerk;
Mikrowellen-Verbindungen;
Satelliten-Verbindungen;
überschüssiger Kanalraum
im Fernsehrundfunk.
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Bei
gewissen Ausführungen
des Übertragungsmediums 12 kann
eine zweiseitige Kommunikation unterstützt werden. Eine der vielleicht
am meist bevorzugte Verwendung der zweiseitigen Fähigkeit,
ist das System nach 1; die spiegelbildliche Wiedergabe,
angenommen über
sich selbst, so dass jeder Ort als Speicher- und Verwertungsmöglichkeit
fungiert. Dieser Aspekt wird später,
weiter unten in der Beschreibung im Zusammenhang mit der personenbezogenen
Kommunikationsvorrichtung über
mobile Telefonnetze und der gleichen beschrieben.
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Eine
weniger wichtige Ausführungsform
des zweiseitigen Übertragungsmediums 12 verlangt
bloß einen
Austausch von Kommandos; Bestätigungen, Daten
und Video wären
notwendig und ausreichend.
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Die
Speicherbank 13 kann für
den Gebrauch entweder von digitalen oder analogen Mitteln implementiert
sein. Die analoge Form der Speicherung kann eine Videodisc oder
ein Videoband umfassen. Auch ist die Speicherung für die Situationen,
in denen die Informationen in Echtzeit hergestellt werden und von
der Speicherbank 13 zudem Übertragungsmedium 12 gelangen,
beispielsweise Vermittlung von Informationen, hergestellt durch
Dritte. Zusammengesetzte oder Jukebox-Einrichtungen sind auch ins Auge
zu fassen. Überall
wo Informationen zu dem Übertragungsmedium 12 passieren,
sind Ableitungen von mehr als einer solchen Quelle in Übereinstimmung
mit den Erfordernissen eines Anwenders an dem Verwendungsort 11.
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Die
gespeicherten Daten in der Speicherbank 13 können vollständig oder
teilweise komprimiert sein. Ferner kann eine interaktive Komprimierung
durchgeführt
werden, indem die Daten, die von der Speicherbank kommen, in die
Komprimierungsvorrichtung 14 gelangen, von da zu der Speicherbank 13 in
komprimierter Form zurückkehren.
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Die
derartig komprimierten Daten können
ein weiteres mal in die Komprimierungsvorrichtung 14 geführt werden,
um diese ein weiteres mal zu komprimieren, und um sie dann wieder
in die Speicherbank 13 zurückzusenden. Ähnliche
Aktivitäten
können während der
Komprimierung mit 18 und 19 vorkommen. Weiterhin
ist die Form, in denen diese vorliegen oder gespeichert können, während jeder
Wiederholung z. B. bei Rundfunk-Komprimierung-Analog, Rundfunk-Komprimierung-Digital,
Digital-Komprimierung-Digital,
Analog-Komprimierung-Digital abgewandelt sein.
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In
besonderen Formen der Erfindung werden der Grad der Komprimierung,
die Art der Komprimierung und die Weise der Speicherung der komprimierten
Daten, in Verbindung der spezifischen Art der Anforderungen eines
Anwenders an dem Verarbeitungsort 11 bestimmt. Das Übertragungsmedium 12 kann
die Informationen in einer Vielzahl von Formen, unkomprimiert, Echtzeit-Video
zu einem komprimierten, Echtzeitdaten in Pakete oder geschaltete
Daten in zweiseitig kontrollierten Datenfluss übertragen. In Anbetracht der
zur Verfügung
stehenden Komprimierungstechniken, hängt die Wahl der Übertragung
von den Übertragungen
der Informationen und von der Art des Übertragungsmediums 12 ab
(im besonderen, aber nicht ausschließlich, die Bandbreite, es sei denn,
es ist zweiseitig oder nicht), aber auch von den Erwartungen und
Anforderungen des Benutzers an dem Verwertungsort 11.
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Demgemäß stellt
das System einen gewissen Grad an Flexibilität zur Verfügung, wodurch unterschiedliche
Kombinationen von Komprimierungsarten und Übertragungsmedien ausgewählt werden können. Dies
stellt die unterschiedlichen Leistungsansprüche und Kontrollanforderungen
und Zeit-Charakteristika bei unterschiedlichen Anwendungen zufrieden.
Die in der 1 beschriebene artgemäße Anwendung
von spezifisch festgelegten Anforderungen an die Übertragung
der Videoinformation über das Übertragungsmedium 12,
geschieht in kürzerer Zeit
als diese normalerweise benötigen,
um bei normalen Videoraten an den Verwertungsort 11 zu
gelangen.
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Das
Auflösungsvermögen (Trennschärfe) im Verhältnis zu
der Dekomprimierung ist ebenfalls am Verwertungsort 11 möglich. Zum
Beispiel die Dekomprimierungsvorrichtung 18; es können nur
teilweise dekomprimierte Daten über
das Übertragungsmedium 12 ankommen,
wobei der örtliche
Speicher 19 gänzlich
dekomprimierte, teilweise dekomprimierte und unkomprimierte Daten
enthalten kann.
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Des
Weiteren kann ein wiederholter Dekomprimierungsvorgang unternommen
werden, wodurch die komprimierten Daten oder teilweise komprimierten
Daten aus dem örtlichen
Speicher 19 entfernt werden, um durch die Dekomprimierungsvorrichtung 18 nachträglich dekomprimiert
zu werden. Dieser Vorgang kann in Echtzeit oder aber auch langsamerer
als in Echtzeit geschehen.
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Im
Besonderen da wo die wiederholte Dekomprimierung verwendet wird,
ist der örtliche
Speicher 19 so angepasst, dass er mehr als eine Dateneinheit
speichern kann, wodurch eine Zeit lang eine Dateneinheit durch das
Abspielen des Contollers 21 verarbeitet wird, während eine
andere Dateneinheit sich der wiederholten Dekomprimierung unterzieht. Ferner
kann der Videoabspiel-Controller 21 im
begrenzten Umfang die endgültig
letzte Dekomprimierung der Daten während des Abspielens in Echtzeit übernehmen.
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Der
Abspiel-Controller 21 kann andere Erfassungsmöglichkeiten
zum Kopieren und Speichern von Videoinformationen umfassen (z. B.
Videoband, Video-Disc oder -CD).
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Der
Link 24 kann direkt mit einer RF-Antennenverbindung mit
einem Standardfernsehgerät
verbunden sein. Andere alternative Verbindungstechnologien können verwendet
werden, insbesondere bei der visuellen Wiedergabe, die nicht durch
ein Fernsehgerät 23 ausgeführt wird.
Beispielsweise kann die Wiedergabe mittels eines Computerterminalbildschirms,
Wiedergabefläche,
Projektionsvorrichtung, Videotelefon, Multimediaterminal, Telefonkonferenzstationen,
HDTV-Vorrichtungen, zellulare Mobilvideotelefone und der gleichen
erfolgen. Eine Mobiltelefonausführung
wird später
in der Patentbeschreibung weiter unten diskutiert.
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Dem
Abspiel-Controller 21 können
Einrichtungen für
die Benutzerkontrolle für
den Abspielprozess, entweder durch örtliche Kontrollen oder über Anweisungen,
die durch die Systemkontrolle 22 ausgestellt werden, zugeordnet
sein. Die typische Steuerung besteht in der selben Art und Weise,
wie für
einen typischen VCR, umfassenden Schnellbildsuchlauf, erhöhten Schnellbildsuchlauf,
Schnellbildrücklauf,
erhöhten
Schnellbildrücklauf,
Bildsuchlauf oder Zeitlupe, Vor- und Zurückspringen, Standbild, Split-Screen,
Mehrfach-Videowiedergabe, reduzierte simultane mehrfache Bildwiedergabe,
Einschaltung/Überlagerung
von Mehrfach-Videowiedergaben oder Fernsehrundfunk.
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Die
Einrichtungen werden mit dem Kartenleser 20 versehen oder
mit durch andere Ausführungsmöglichkeiten.
Beispielsweise können
Rechnunginformationen mittels der In-Built-Identifikationsinformation
an den Verwertungsort eingegeben werden, oder der Benutzer kann
sich einwählen über ein
Keypad, das mit der Systemkontrolle 22 verbunden ist. Bei
einigen Anwendungen kann die Verrechnung weggelassen werden, nämlich dann,
wenn bei spielsweise das gesamte System einer Einheit gehört und betrieben
wird. Wo Rechnungssysteme und Abrechnungen ortsüblich sind, werden die folgenden
Implementierungen verwendet, Management/Logging von Informationen
und Zugang und Autorisierung von Informationen. Diese werden gebraucht,
um in jedem Verzeichnis innerhalb des Kommunikationsmediums 12 entlang
der Systemkontrolle 16 und der Systemkontrolle 22 passieren
zu können
und die Verfügbarkeit
der Systemeinrichtungen orchestrieren, wenn notwendig auch mit weiteren
Verbindungen mit externen Netzen oder Datenbasen.
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Die
Systemkontrollen 16, 22 beinhalten jeweils ein
Benutzerinterface 25, 26. Dort wo die Systemkontrolle 16 oder 22 ein
Teil eines Computersystems bildet, kann der Computerbildschirm und
das Keyboard derartiger Systeme das Benutzerinterface 25, 26 zur
Verfügung
stellen. Andere alternative Formen von einem Interface können Keypad,
Touchpad/Screen, Mouse und LED- oder LCD-Wiedergabe sein.
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Gemäß der Aufgabe,
die Flexibilität
in der Anwendung dieses Systems zu gewährleisten, ist das System in
der Lage, Daten von mehr als einem Videostandardformat zu verarbeiten,
und auch ist es in der Lage, zwischen den Formaten, z. B. zwischen PAL,
NTSC, Videotelefon, Teleconferencing, Multimedia und HDTV Formaten,
umzuwandeln.
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Zur
Unterstützung
kann dieses System seine eigenen internen Videodatenformate für die interne Übertragung
zwischen den einzelnen Komponenten definieren. Bei einem derartigen
Ereignis werden die eingehenden Daten, in einem der oben spezifizierten Formate
beim ersten Eintritt in das System konvertiert und als interner
Systemstandard beibehalten. Diese Konvertierung kann übernommen
werden und ist im Inneren der Systemkontrolle 16 implementiert, entweder
in Form von einer Hardware oder einer Software. Alternativ dazu
kann der Konvertierungsvorgang der Speicherbank 14 und
dem Transmitter/Receiver 15 angelagert sein.
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Obgleich
es schon vorgesehen ist, dass die Daten gemäß der verschiedenen Möglichkeiten
der Erfindung verarbeitet und übermittelt
werden, ist es möglich,
auch andere Formen des Outsputs von dem System beliefern zu lassen.
Typischerweise, wie auch immer, werden derartige andere Daten (beispielsweise
Steuerdaten oder Audiodaten) einen relativ kleinen Anteil an der übermittelten
Datenmenge pro Zeiteinheit ausmachen.
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Weitere
Ausführungsformen
und Beispiele der Erfindung werden nun beschrieben. In den nun folgenden
Beispielen ist das Kommunikationsmedium 12 durch die Bestandteile
eines zellulären,
mobilen Telefonübertragungssystems
ausgeführt.
In den weiteren Beispielen ist das Fernsehgerät 23 durch eine Videotelefonvorrichtung,
entweder in handgehaltener Form oder in anderer Weise, ausgetauscht worden.
Viele dieser Videotelefonausführungen
können
sich als eine übergeordnete örtliche
Speicher- und Verwertungsvorrichtung gedacht werden, wie sie in 1 dargestellt
ist. In dieser Ausführungsform wird
weniger Gewicht auf die Speicherung und die Abspielfähigkeit
der Videodaten gelegt. Die Mehrheit der in Echtzeit von einem Videotelefon
für die Übertragung
generierten Daten werden augenblicklich (und zurück gespielt) von einem anderen
Videotelefonteilnehmer empfangen.
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2 veranschaulicht
ein passendes System für
die Bereitstellung eines Pay-TV-Signals, welches als Teil des Übertragungswegs
zwischen dem Satelliten und dem zellu laren Netz verwendet wird. Der
Satellit erlaubt eine breite Abdeckung eines großen geographischen Gebiets
(beispielsweise ein Land), während
das zellulare Telefonnetz die örtlichen
Informationslieferungen und die Kontrolle dieser Informationslieferungen
kombiniert und zur Verfügung
stellt.
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In 2 ist
ein weites Breitbandinformationsliefersystem 210 so angeordnet
ist, dass der Pay-TV-Service zu einem örtlichen Teilnehmer und dessen
Fernsehgerät 211 geliefert
wird.
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In
dieser besonderen Anordnung ist ein Satellit 212 so ausgerichtet,
dass er eine weite Wirkungsfläche
(wie im oberen Bildeinsatz für
Australien dargestellt) abdecken kann. Der Satellit überträgt die komprimierten
digitalen Signale zu einer bodengestützten Parabolantenne 213.
Idealerweise ist je eine Satelliten-Parabolantenne ein STP-Telefongebiet
zugeordnet, oder Gruppierungen von Anwendervorrichtungen.
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Die
digitalisierten und komprimierten Signale passieren die Satelliten-Parabolantenne
und leiten sie in ein Kontroll- und Editierraum 214 (hier
können die
komprimierten digitalen Signale für den Pay-TV-Service angemessen
aufgearbeitet werden). Das editierte Signal passiert den Kontrollraum 14 und wird
auf das öffentliche
Telefonnetz 215 geschaltet, wo es weiter zu dem digitalen
zellularen, mobilen Telefonnetz 216 geleitet wird, wo es
von einem designierten zellularen Receiver 217 empfangen
wird. Das digitale zellulare, mobile Telefonnetz kann beispielsweise
vom Typ GSM oder CDM oder TDM sein. Das Senden von Informationen über dieses
Netz geschieht entweder in komprimierten oder dekomprimierten Formaten
und entweder über
einen Kanal oder einen Mehrbereichskanal von bis zu 16 Kanälen.
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Der
zellulare Receiver 217 ist so ausgelegt, dass er das Pay-TV-Signal
empfangen kann, das über
das digitale zellulare Telefonnetz 216 übertragen wurde, und um die
Informationen angemessen zu vergrößern und zu verstärken.
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Die
daraus resultierenden Daten werden für den direkten Empfang über den
Antenneneingang des Fernsehgerätes 211 dann
für das
RF konvertiert.
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Der
zellulare Receiver 217 beinhaltet Kontrollen, die es dem
Fernsehseher ermöglichen,
zwischen einem Fernsehkanal des Fernsehgerätes 211 zu wählen und
zahlungspflichtigen Empfang von Video Informationen berechnet zu
bekommen. In einer besonderen Form kann das Lastschriftverfahren
mittels einer Smart-Card oder einer Debit-Card für die empfangenen Informationen
durch den zellularen Receiver 217 durchgeführt werden.
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Der
zellulare Receiver 217 kann mittels seiner elektronischen
Seriennummer, wie sie im allgemeinem von den zellularen Standardnetzen
für die Identifikation
verwendet werden, identifiziert werden. Bei einer derartigen Anordnung
kann die Rechnungsschreibung und die Identifikation von Informationen innerhalb
des zellularen Receivers 217 beides aufgezeichnet werden
und in angemessener Art und Weise an den Kontrollraum 214 zurück übertragen
werden.
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3 veranschaulicht
eine typische Gruppierung eines mobilen, zellularen Systems (analog oder
digital) mit einer großen
Anzahl von Zellen, innerhalb der die mobilen Telefonstationen untereinander
kommunizieren können.
Die Zellen übermitteln und
empfangen Seiten, die in einem Netzwerk von Örtlichkeiten, typischerweise
in Entfernungen zwischen fünf
Kilometern und einigen hun dert Metern, abhängig von der Dichte des zu
erwatenden Telefonverkehrs, aufgeteilt sind.
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Es
hat sich gezeigt, dass eine typische Telefonverbindung zwischen
einer ersten mobilen Station 311 und einer zweiten Station 312 über eine
Transmitter/Receiver-Basisstationen 313, 314,
welche in direkter Kommunikation mit jeweils der ersten und der
zweiten mobilen Stationen 311, 312 besteht. Umgekehrt
stehen diese Basisstationen 313, 314 mit der Hauptstation,
so wie die Hauptstation 315, 316, entweder über eine Überlandleitung
oder mittels einer Funk-/Mikrowellen Verbindung in Verbindung. Diese Hauptstationen 315, 316 können mit
dem öffentlichen aufgeschalteten
Netz (nicht dargestellt) kommunizieren (in der Regel landgestützt).
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4 veranschaulicht
den Kommunikationsweg zwischen einer ersten mobilen Station 311 und einer
zweiten mobilen Station 312. Die Verbindung oder der individuelle
Kanal 317 kann als ein etablierter Datenweg mit vorbestimmter
Bandbreite B zwischen der mobilen Stationen 311, 312 ausgearbeitet sein.
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Ein
kleiner Teil der Bandbreite B wird als Kontrolllage 318 empfangen.
Der größte Teil
der Bandbreite wird aber für
die Anwender-zu-Anwender-Kommunikation der Signalschicht 319 verwendet.
Datenkomprimierungstechniken die ausgewählt und modifiziert wurden,
wie eingangs beschrieben, können
für die
Optimalisierung/Maximierung des erhältlichen Bandbreite B verwendeten
werden.
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Eine
besondere Methode, die erhältliche Bandbreite
zwischen zwei mobilen Stationen eines zellularen Telefonnetzes zu
vergrößern, ist
in der 5 veranschaulicht.
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In
dieser Anordnung sind zwei Videotelefone 320, 321,
für eine
Breitbanddatenkommunikation mittels vier individuellen Kanälen 317A, 317B, 317C, 317D simultan
verbunden. Mit dieser Anordnung ist die effektive erhältliche
Bandbreite zur Datenübertragung
zwischen zwei Videotelefonen 320, 321 ungefähr viermal
B.
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Die
simultane Aufstellung, in diesem Fall mit vier individuellen Kanälen 317,
sind so untereinander verbunden, dass sie wie ein einziger Datenweg
agieren und durch die Lagen 319 der respektiven individuellen
Kanälen 317A, 317B, 317C, 317D orchestriert
werden.
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Mit
Bezug auf 6, die eine mobile Telekommunikationsvorrichtung 410 umfasst,
mit einem stark strahlenden zellularen Telefonmodul 411,
welches physikalisch von dem niedrig strahlenden Handteilmodul 412 getrennt
ist.
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Das
Telefonmodul 411 beinhaltet die elektronischen Standards
derartiger Mobiltelefone, inklusive der Receiver/Transmitter Einheit
die an die Kommunikation mit der Basisstation 413 mittels
High Power Signal 414 angepasst ist.
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Das
Handteilmodul 412 weist ein niedrig energetischen Receiver/Transmitter,
der für
die Kommunikation mit dem Handteilmodul mittels eines niedrig energetischen
Signals 415 verbunden ist. Das Handteilmodul 412 enthält ein korrespondierenden
niedrig energetischen Transmitter/Receiver, der an für eine geringe
Reichweite an eine schnurlose Kommunikation angepasst ist.
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Die
schnurlose Kommunikation zwischen dem Handteilmodul 412 und
dem Telefonmodul 411 kann bevorzugt aus einem von vierzig
Kanälen
mit einer Frequenz von 800–900
MHz oder 30–46
MHz ausgesucht werden.
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Das
Handteilmodul umfasst ein gewöhnliches
Telefontastenbedienfeld 416 und ein digitales Display 417.
Die abgestrahlten Signale durch das Handteilmodul 412 liegen
in der Größenordnung
von 1 mW bis 4 mW.
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Im
Gebrauch, wie in 7 dargestellt, kann ein Verwender 418 das
Mobiltelefon an einen Gürtel oder
anderweitig, dort wo die relativ hohe Übertragungsleistung von dem
Telefonmodul 411 zu der Basisstation 413 vom Kopfbereich 419 des
Verwenders 418 ferngehalten wird, anbringen. Das Handteilmodul 412,
für die
niedrig energetische Kommunikation mit dem Telefonmodul 411 kann,
in der Nähe
oder gegen die Kopfregion 419 eines Verwenders 418,
mit einem reduzierten Risiko von gefährlicher elektromagnetischer
Strahlung gehalten werden.
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Das
mobile Telefon 410 kann als zellulares Telefon analog als
GSM-Typ, CDMA-Typ, TDMA-Typ oder als digital Typ betreiben werden.
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Die
modulare Anordnung des Telefons 410 erlaubt den Einbau
von zusätzlichen
Merkmalen, beispielsweise einer Smart-Card, Pager, Bürokalender und
Taschenrechner in das Telefonmodul 411 oder das Handteilmodul 412.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
Erfindung für
die Übertragung
von Informationen, insbesondere Video-Informationen, mittels kommerziell
erhältlichen Übertragungskanälen, wobei
zweckmäßiger Weise
die erhältlich
relative Bandbreite an Informationen vom Kunden bestimmt wird.