DE69416678T2

DE69416678T2 - Multiplex-ubertragungssystem fur komprimierte fernsehsignale und zusatz-datensignale

Info

Publication number: DE69416678T2
Application number: DE69416678T
Authority: DE
Inventors: Richard Citta; Mark Fimoff; Raymond Hauge
Original assignee: Zenith Electronics LLC
Current assignee: Zenith Electronics LLC
Priority date: 1993-07-06
Filing date: 1994-06-21
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2014-06-22
Also published as: EP0707772A1; CN1052366C; TW278300B; WO1995002301A3; CA2166387C; DE69416678D1; WO1995002301A2; JPH08512442A; KR960704439A; US5461619A; KR100290074B1; MX9405113A; EP0707772B1; CN1126535A; JP3401007B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Systeme zur Übertragung von Fernsehsignalen, und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur gebündelten Übertragung eines komprimierten Fernsehsignals sowie eines oder mehrerer Zusatz-Datensignale.
In letzter Zeit wurden eine Mehrzahl von Systemen für die digitale Übertragung komprimierter Fernsehsignale vorgeschlagen. Zum Beispiel verwenden das hochauflösende Fernsehen (HDTV für High Definition Television) und komprimiertes NTSC diese Technologie. In der Abbildung aus Fig. 1 ist eine dem Stand der Technik entsprechende kennzeichnende Anordnung eines derartigen Systems dargestellt. Bei diesem System wird ein digitales Videosignal einer diskreten Kosinustransformationsschaltung (DCT) 10 sowie einer Video-Komprimierungseinrichtung 12 zugeführt. Die durch die DCT 10 entwickelten Transformationskoeffizienten werden einer Wahrnehmungsmodellschaltung (PM) 14 zugeführt, die ein Ausgangssignal erzeugt, das das Wahrnehmungsmerkmal des Eingangssignals darstellt. In dem U. S. Patent US-A-5.113.256 wird ein Ausführungsbeispiel dieser Schaltung offenbart. Die Video-Komprimierungseinrichtung 12 umfaßt vorzugsweise einen Bewegungsvoraussagecodierer der im Fach allgemein bekannten Art (z. B. mit MPEG-ausführung), der ein komprimiertes Videoausgangssignal mit veränderlicher Frequenz vorsieht. Das komprimierte Videosignal wird einem Puffer 16 zugeführt, der als Regler funktioniert, um das komprimierte Videosignal mit einer festen Frequenz einem Paketierer 18 zuzuführen. Im Besonderen wird ein Steuersignal, das die Fülle des Puffers darstellt, zurück zu der Komprimierungseinrichtung 12 geführt, und in Verbindung mit einer Ausgabe der PM-Schaltung 14 steuert es die Funktionsweise der Komprimierungseinrichtung, so daß der Puffer einen nominalen Füllwert aufrechterhält, der erforderlich ist, um das Ausgangssignal mit fester Frequenz zu unterstützen, das dadurch vorgesehen wird. Bei abnehmender Fülle des Puffers wird die Komprimierungseinrichtung 12 somit so betrieben, daß sie ein geringeres Ausmaß der Komprimierung bewirkt, so daß mehr Videodaten erzeugt werden, um die Fülle des Puffers zu erhöhen. Bei zunehmender Fülle des Puffers wird im Gegensatz dazu das Ausmaß der Komprimierung erhöht, so daß dem Puffer weniger Videodaten zugeführt werden. Schließlich wird das im Paket vorgesehene, komprimierte Videosignal mit fester Frequenz einem Sender 20 für die Übertragung über einen geeigneten Kanal zugeführt.
Bei der HDTV-Anwendung des vorstehenden Systems, auf die das System nicht unbedingt beschränkt ist, wird erwartet, daß terrestrische HDTV-Übertragungen über entsprechende Fernsehkanäle mit 6 MHz bewirkt werden, und wobei zusätzlich zu den komprimierten Videoinformationen bei den Sendern der große Wunsch besteht, das Übermittlungssystem ferner auch für Zusatz-Datenleistungen verwendet zu können, wie zum Beispiel für Pager-Systeme (Personenrufsysteme), um etwa Börsenkurse und dergleichen übermitteln zu können. Die eingehenden Mittel, die sich aus dem Verkauf bzw. der Vermietung von Bandbreiten innerhalb des Fernsehkanals für diese Zusatzleistungen erzielen lassen, können von den Sendern dafür eingesetzt werden, die hohen Kosten der Installation und des Betriebs der HDTV-Sendeeinrichtungen zumindest teilweise auszugleichen. Für die Maximierung dieses Einnahmestroms ist es wünschenswert, einen so großen Teil der Kanalbandbreite zu nutzen, wie dies für Zusatz-Datenleistungen möglich ist, ohne dabei gleichzeitig die Qualität bzw. die Güte des reproduzierten HDTV-Signals negativ zu beeinflussen. Die dem Stand der Technik entsprechenden Systeme gemäß der in der Abbildung aus Fig. 1 dargestellten Art eignen sich nicht besonders gut für diesen Zweck, und zwar aufgrund der mangelnden Flexibiliät durch die Übertragung der Videoinformationen mit fester Frequenz.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Hauptaufgabe zugrunde, ein System zur Übertragung von Fernsehsignalen vorzusehen, das in der Lage ist, das Ausmaß der über einen Fernsehkanal übertragbaren Zusatzdaten zu maximieren, ohne dabei die wahrgenommene Güte des Videobilds zu verschlechtern, das als Reaktion auf den Empfang der über den Kanal empfangenen komprimierten Videodaten reproduziert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die speziellere Aufgabe zugrunde, die Zeitmultiplex-Übertragung eines komprimierten Videosignals und eines oder mehrerer Zusatz-Datensignale vorzusehen, wobei das Ausmaß der komprimierten Videoinformationen adaptiv geregelt wird, um eine zufriedenstellende Qualität des reproduzierten Videobilds zu gewährleisten.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein System zur Übertragung von Fernsehsignalen, wobei das System eine Einrichtung zur Entwicklung eines komprimierten digitalen Videodatensignals mit veränderlicher Frequenz aufweist, das ein Ursprungsvideosignal darstellt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals, das die Differenz der reproduzierbaren Bildqualität zwischen dem genannten Ursprungs- und dem komprimierten Videosignal darstellt; mit einer Einrichtung zur Entwicklung mindestens eines Zusatz-Datensignals, das Zusatzdaten für einen oder mehrere Zusatz-Datendienste darstellt; mit einer Einrichtung zur Bündelung des genannten Zusatz-Datensignals und des genannten komprimierten Videodatensignals zur Erzeugung eines gebündelten Ausgangssignals; und mit einer Steuerungseinrichtung, die auf das genannte Steuersignal anspricht, um den relativen Anteil des genannten komprimierten Videodatensignals in dem genannten gebündelten Signal zu erhöhen oder zu verringern, wenn sich die genannte Differenz entsprechen erhöht bzw. verringert.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner ein Verfahren zur Gestaltung eines Systems zur Übertragung eines Fernsehsignals, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfaßt: Entwickeln eines komprimierten digitalen Videodatensignals mit veränderlicher Frequenz, das ein Ursprungsvideosignal darstellt, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines Steuersignal, das die Differenz in der reproduzierbaren Bildqualität zwischen dem genannten Ursprungs- und dem genannten komprimierten Videosignal darstellt, wobei mindestens ein Zusatz-Datensignal entwickelt wird, das Zusatzdaten für einen oder mehrere Zusatz- Datendienste darstellt; wobei Pakete aus dem genannten Zusatz- Datensignal und dem genannten komprimierten Videodatensignal zur Erzeugung eines gebündelten Ausgangssignals gebündelt werden; und wobei die relativen Häufigkeiten der genannten komprimierten Video- und Zusatz-Datensignalpakete in dem genannten gebündelten Signal angepaßt werden, wenn sich die genannte Differenz entsprechend erhöht bzw. verringert.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich.
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines dem Stand der Technik entsprechenden Systems für die Komprimierung und die Übertragung eines Videosignals;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Systems zur Übertragung eines komprimierten Videosignals und eines oder mehrerer Zusatz- Datensignale über einen ausgewählten Kanal gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Reihe von Beispielen für Abbidungsfunktionen als Teil der Wahrnehmungsgütesschaltung aus Fig. 2;
Fig. 4 ein Beispiel für eine Speicher-Verweistabelle in der Multiplexer-Steuerschaltung aus Fig. 2;
Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der Paketierer 36 und 38 und des Multiplexers 34 aus Fig. 2;
Fig. 6 ein Beispiel für einen Datenblock gemäß der vorliegenden Erfindung; und
die Abbildungen aus den Fig. 7 A und 7B die Überschriftstruktur des Datenblocks aus Fig. 6.
In der Abbildung aus Fig. 2 wird ebenso wie bei dem dem Stand der Technik entsprechenden System aus Fig. 1 ein digitales Videosignal einer DCT-Schaltung 20 und einer Video- Komprimierungseinrichtung 22 zugeführt, die beide jeweils mit den entsprechenden Schaltungen 10 und 12 aus Fig. 1 identisch sein können. Wie in dem System aus der Abbildung aus Fig. 1 werden ebenfalls die durch die DCT-Schaltung 20 erzeugten Transformationskoeffizienten einer PM-Schaltung 24 zugeführt (die im wesentlichen mit der PM-Schaltung 14 aus Fig. 1 identisch sein kann), deren Ausgang die Komprimierungseinrichtung 22 steuert. Die Ausgabe mit veränderlicher Frequenz der Komprimierungseinrichtung 22 wird einem Puffer 26 zugeführt.
Das digitale Eingangs-Videosignal wird ferner einem Eingang einer Subtraktionsschaltung 28 zugeführt, die an ihrem anderen Eingang das komprimierte Videosignal von der Komprimierungseinrichtung 22 empfängt. Die Subtraktionseinrichtung 28 weist die erforderliche Schaltkreisanordnung auf, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Differenz zwischen dem Eingangs-Videosignal und der entsprechenden komprimierten Version des Eingangs-Videosignals darstellt, die von der Komprimierungseinrichtung 22 vorgesehen wird. Dieses Ausgangssignal kann zum Beispiel einen RMS-Fehler zwischen dem Eingangs-Videosignal und dem entsprechenden dekomprimierten Signal umfassen, der als Reaktion auf die komprimierte Ausgabe der Komprimierungseinrichtung 22 in dem Subtrahierglied 28 erzeugt wird. Hiermit wird festgestellt, daß dieses dekomprimierte Signal das Videosignal darstellt, das in einem Fernsehempfänger als Reaktion auf das empfangene komprimierte Videosignal reproduziert werden würde.
Das durch das Subtrahierglied 28 erzeugte Fehlersignal wird einem Eingang einer Wahrnehmungsgüteschaltung 30 zugeführt, wobei einem weiteren Eingang das Ausgangssignal der PM- Schaltung 24 zugeführt wird. Wie dies in dem U. S. Patent US-A- 5.113.256 erläutert wird, identifiziert das durch die PM- Schaltung 24 erzeugte Ausgangssignal das Wahrnehmungsmerkmal des Eingangs-Videosignals, um die Funktionsweise der Komprimierungseinrichtung 22 zu erleichtern. Gemäß einem bevorzugten Merkmal der vorliegenden Erfindung wird das in der Ausgabe der PM-Schaltung 24 reflektierte Wahrnehmungsmerkmal des Videosignals von der Wahrnehmungsgüteschaltung 30 auch dazu verwendet, das durch das Subtrahierglied 28 erzeugte RMS- Fehlersignal entsprechend zu gewichten. Im Besonderen weist die Wahrnehmungsgüteschaltung 30 in Bezug auf die Abbildung aus Fig. 3 eine Mehrzahl von Abbildungsfunktionen PC auf, die jeweils einem anderen Ausgang der PM-Schaltung 24 entsprechen. Jede Abbildungsfunktion PC kann zum Beispiel in Form einer Speicher-Verweistabelle implementiert werden. In der Abbildung aus Fig. 3 sind drei derartige Funktionen PC&sub0; bis PC&sub2; dargestellt, die jeweils einem anderen Wahrnehmungsmerkmal des Videosignals entsprechen (z. B. Flanke, Struktur, usw.). Hiermit wird festgestellt, daß PC&sub0; bis PC&sub2; zwar so dargestellt sind, daß sie entsprechende lineare Abbildungsfunktionen umfassen, wobei jedoch auch Funktionen mit verschiedenen anderen Formen ebenso verwendet werden können.
In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 3 wird das von dem Subtrahierglied 28 erzeugte Fehlersignal ferner durch eine der Abbildungsfunktionen PC&sub0; bis PC&sub2;, die durch den Ausgang der PM- Schaltung 24 ausgewählt wird, in ein gewichtetes Wahrnehmungs- Fehlersignal WPE umgewandelt. Die Gewichtung des durch das Subtrahierglied 28 erzeugten Fehlersignals ist somit eine Funktion des Wahrnehmungsmerkmals des entsprechenden Abschnitts des Videosignals. Das Ausgangssignal WPE der Schaltung 30, das die wahrnehmbare Güte des als Reaktion auf das durch die Komprimierungseinrichtung 22 erzeugten Videobilds darstellt, wird einem Eingang einer Multiplexer- Steuerschaltung 32 zugeführt. Einem zweiten Eingang der Multiplexer-Steuerschaltung 32 wird ein die Fülle des Puffers 26 darstellendes Signal zugeführt.
In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 4 kann die Multiplexer- Steuerschaltung 32 eine Speicher-Verweistabelle für die Umwandlung der Fülle des Puffers und der WPE-Eingangssignale in einen Ausgabewert umfassen, der für die Erzeugung eines Multiplexer-Steuersignals VDA verwendet wird. Das Multiplexer- Steuersignal wird dem Auswahleingang S eines Multiplexers 34 zugeführt, der an seinen Eingängen A und B die entsprechenden Ausgaben eines Paketiererpaares 36 und 38 empfängt. Der Eingang des Paketierers 36 ist mit dem Ausgang des Puffers 26 gekoppelt, während dem Eingang des Paketierers 38 ein Zusatz- Datensignal von einer Quelle 40 zugeführt wird. Die Zusatz- Datenquelle 40 wird als Reaktion auf das Komplement des Multiplexer-Steuersignals VDA freigegeben. Die Datenquelle 40 ist zwar als eine einzelne Datenquelle dargestellt, jedoch wird hiermit festgestellt, daß die Datenquelle 40 tatsächlich eine Mehrzahl verschiedener unterbrechbarer Quellen von Zusatzdaten umfassen kann. Alternativ oder in Kombination damit kann die Datenquelle 40 eine oder mehrere Quellen von Zusatzdaten der Art umfassen, für die es lediglich erforderlich ist, daß eine bestimmte mittlere Datenfrequenz über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten werden muß, wie etwa ein Audio-Signal, welches das komprimierte Videosignal begleitet. Die Ausgabe des Multiplexers 34, die entweder das dem Multiplexer-Eingang A oder B zugeführte Paketsignal gemäß der Bestimmung durch das Multiplexer- Steuersignal VDA, das dem Auswahleingang S zugeführt wird, umfaßt, wird an einen Sender 42 zur Übertragung über einen ausgewählten Kanal vorgesehen. Ein weiterer Ausgang des Multiplexer-Steuerkreises 32 wird als Steuereingabe der Video- Komprimierungseinrichtung 22 zugeführt.
In der Praxis kann die Zusatz-Datenquelle 40 jede beliebige Anzahl von Datendienstleistungen bzw. Datenleistungen umfassen, die sich für die Übertragung bzw. für die Übermittlung über einen Fernsehkanal eignen, wie zum Beispiel in Zeitmultiplex-Form mit dem komprimierten Videosignal. Die Paketierer 36 und 38 sehen diesbezüglich die Zusatzdaten und die komprimierten Videoinformationen in einem gleichen Format in Paketen vor, jedoch mit unterschiedlichen Zwischenüberschriften, so daß unterschiedliche Empfänger auf die zwei oder mehr unterschiedlichen Datenströme ansprechen können. Die Menge jeder Datenart, die während eines beliebigen Zeitraums übertragen wird, die vorzugsweise in den Zwischenüberschriften codiert sind, wird durch die Multiplexer-Steuerschaltung 32 bestimmt, die den Multiplexer 34 selektiv betreibt, um die Daten entweder von dem Paketierer 36 oder 38 an den Sender 42 zu übertragen.
In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 4 stellt jeder Wert in der Verweistabelle den prozentualen Anteil eines bestimmten Zeitintervalls dar, z. B. einen Datenblock, während dem der Multiplexer 34 betrieben wird, um die gepackten komprimierten Videoinformationen von dem Eingang A zu dem Sender 42 zu übertragen. Während dem Rest des gegebenen Zeitintervalls wird die Zusatz-Datenquelle 40 freigegeben und gepackte Zusatzdaten werden von dem Multiplexer-Eingang B zu dem Sender 42 übertragen.
Gemäß einem wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Übertragung der Videoinformationen Vorrang vor der Übertragung von Zusatzdaten. Die Verweistabelle aus Fig. 4 wird somit so programmiert, daß die Übertragung ausreichender Videoinformationen vorgesehen wird, um zu gewährleisten, daß ein Fernsehempfänger als Reaktion darauf ein Videobild mit zulässiger Wahrnehmungsgüte reproduzieren kann. Die für die Erfüllung dieser Aufgabe erforderliche Datenmenge ist dabei natürlich von der Art bzw. den Merkmalen des Videosignals abhängig. Die Verweistabelle ist ferner so programmiert, daß ein Überlauf des Puffers 26 verhindert wird. Innerhalb dieser Beschränkungen kann jede überschüssige Kapazität des Übertragungssystems für die Übertragung von Zusatzdaten genutzt werden.
Die Wahrnehmungsgüte des reproduzierbaren Videobilds wird durch das durch die Schaltung 30 erzeugte Signal WPE dargestellt, und die Fülle des Puffers 26 wird durch das Steuersignal BF dargestellt. Wie dies in der Tabelle aus Fig. 4 dargestellt ist, nehmen die programmierten Werte mit ansteigenden Werten der beiden Steuersignale WPE und BF zu. Wenn somit das Signal WPE ansteigt, so wird ein größerer Teil des Kanals für die Übertragung von Videodaten vorgesehen und ein geringer Teil für die Zusatzdaten. Bei diesen Bedingungen wird von der Multiplexer-Steuerschaltung 32 ein Steuersignal der Komprimierungseinrichtung 22 zugeführt, um das Ausmaß der bewirkten Komprimierung zu verringern und um dadurch das Ausmaß der dem Puffer 26 zugeführten komprimierten Videodaten zu erhöhen. Wenn angenommen wird, daß das Signal WPE nun anfängt kleiner zu werden, so tritt das entgegengesetzte Szenario ein. Das heißt, ein geringerer Teil des Kanals wird für die Übermittlung von Videodaten vorgesehen und ein größerer Teil steht den Zusatzdaten zur Verfügung. Bei ansteigender Pufferfüllung nimmt bei jedem beliebigen Wert von WPE der vorgesehene Anteil des Kanals für die Übermittlung von Videodaten zu. Ferner kann durch die Multiplexer- Steuerschaltung 32 ein Steuersignal der Komprimierungseinrichtung 22 zugeführt werden, um das Ausmaß der bewirkten Komprimierung zu erhöhen.
Als Beispiel wird angenommen, daß Daten durch den Sender 42 als aufeinanderfolgende Blöcke von jeweils N-Paketen übertragen werden, wobei jedes Paket entweder komprimierte Videodaten (durch die Zwischenüberschrift CV gekennzeichnet) oder Zusatzdaten (durch die Zwischenüberschrift Aux gekennzeichnet) umfaßt. Es wird angenommen, daß der Puffer 26 zu 50% voll ist und daß WPE = WPE&sub1; gilt, wobei jeder Block 0,7 N komprimierte Videopakete und 0,3 N Zusatzdatenpakete umfaßt. Wenn WPE etwa auf WPE&sub2; ansteigt, ändert sich das Verhältnis zu 0,9 N komprimierte Videopakete und 0,1 N Zusatzdatenpakete, wobei dies einen Versuch darstellt, die Wahrnehmungsgüte des reproduzierbaren Videobilds schnell zu steigern. Wenn WPE andererseits auf WPE&sub0; zurückgeht, werden weniger Videodaten (0,5 N Pakete) und mehr Zusatzdaten (0,5 N Pakete) übertragen. Es ist erkennbar, daß ähnliche Änderungen des Betriebs des Systems als Reaktion auf Veränderungen der Fülle des Puffers bewirkt werden. Im Extremzustand (überschüssige Werte von WPE oder BF) kann der ganze Kanal der Übertragung von Videodaten vorbehalten sein.
In der Abbildung aus Fig. 5 sind Ausführungsbeispiele des Multiplexers 34 und der Paketierer 36 und 38 aus der Abbildung aus Fig. 2 veranschaulicht. Wie dies später im Text genauer beschrieben wird, kann die Schaltung aus Fig. 5 so betrieben werden, daß das an dem Ausgang des Puffers 26 vorgesehene komprimierte Videodatensignal mit veränderlicher Frequenz mit einem oder mehreren Zusatz-Datenströmen auf bevorrechtigter Basis gebündelt wird, so daß ein Datenblock gemäß der Abbildung aus Fig. 6 erzeugt wird. Die Schaltung kann ferner so betrieben werden, daß an einer vorbestimmten Position jedes Datenblocks eine Überschrift 44 eingefügt wird, wobei die Überschrift 44 eine Mehrzahl von Zwischenüberschriften 46 und ein oder mehrere Datenbytes 48 umfaßt, welche die Anzahl der Zwischenüberschriften 46 in der entsprechenden Überschrift 44 kennzeichnen (siehe Fig. 7 A). Jede Zwischenüberschrift 46 (siehe Fig. 7B), die einen entsprechenden der gebündelten Datenströme identifiziert, die der Datenblock umfaßt, weist eine erste Komponente 50 auf, welche die Art der Daten des entsprechenden Datenstroms identifiziert (z. B. Video-, Audio-, Zusatz-Daten, usw.), und eine zweite Komponente 52, die die Anzahl der Bytes des Datenstroms identifiziert, die der Datenblock umfaßt.
In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 5 wird das komprimierte Videodatensignal von dem Puffer 26 dem Dateneingang eines Doppelblock-Verzögerungspuffers 60a zugeführt. Der Puffer 60a empfängt an einem Schreibeingang (WR) ferner ein Taktsignal (CLK), und an seinem Schreibfreigabeeingang (WREN) empfängt der Puffer das Ausgangssignal VDA (Videodaten aktiv) der Multiplexer-Steuerschaltung 32. Die Signale CLK und VDA werden ferner entsprechend den Takt- und Freigabeeingängen eines Zählers 62a zugeführt. Der Ausgang des Zählers 62a ist mit dem Eingang des Signalspeichers 64a gekoppelt, wobei ein am Anfang jedes Datenblocks auftretendes Blocksynchronisationssignal zugeführt wird, um den Signalspeicher zu takten und danach den Zähler zurückzusetzen. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben wird, werden die Ausgangs-Videodaten des Puffers 60a einem Multiplex-Knoten 66 zugeführt, während die Ausgabe des Signalspeichers 64a, welche die Anzahl der Bytes in dem gepufferten Videodatenstrom für den aktuellen Datenblock darstellt, über einen Bus 70 zu einem Mikroprozessor 68 übertragen wird, um die Konstruktion der Video- Zwischenüberschrift zu erleichtern (siehe Fig. 7 A und 7B).
Eine ähnliche Anordnung wird für jeden Zusatz-Datenstrom vorgesehen, von denen mehrere, einschließlich eines Audio- Datenstroms, die Videodaten begleiten können. Somit ist jeder Zusatz-Datenstrom AUX1-AUXN, die durch die Zusatz-Datenquelle 40 vorgesehen werden, mit dem Dateneingang eines entsprechenden Puffers 60b-60n gekoppelt, deren Ausgaben jeweils dem Multiplex-Knoten 66 zugeführt werden. Jeder Puffer 60b-60n wird durch den Ausgang eines entsprechenden UND- Gatters 72b-72n freigegeben und empfängt das Signal CLK an dem Schreibeingang WR. Einem invertierenden Eingang jedes UND- Gatters 72b-72n wird das Aktivitätssignal zugeführt, das den Status jedes entsprechenden vorherigen Datenstroms darstellt, während einem nicht-invertierenden Eingang jedes Gatters das Aktivitätssignal (ADIA...ADNA) des zugeordneten Datenstroms zugeführt wird. Der Ausgang jedes UND-Gatters 72b-72n wird ferner einem Eingang eines entsprechenden zweiten UND-Gatters 74b-74n zugeführt, die jeweils auch an ihrem zweiten Eingang das Signal CLK empfangen. Die Ausgaben AUXIRCLK-AUXNRCLK der UND-Gatter 74b-74n werden zu den entsprechenden Quellen der Zusatz-Datensignale AUX1-AUXN zurückgeführt, so daß jedes derartige Signal aus dessen Quelle gleichzeitig mit dem Signal CLK gelesen wird.
Jeder Puffer 60b-60n weist ferner einen zugeordneten Zähler 62b-62n auf, deren Ausgaben entsprechenden Signalspeichern 64b-64n zugeführt werden. Die Ausgabe jedes Signalspeichers ist über den Bus 70 mit dem Mikroprozessor 68 gekoppelt, um die Konstruktion der zugeordneten Zwischenüberschrift zu erleichtern. Jeder Zähler 62b-62n wird durch das Taktsignal CLK getaktet und als Reaktion auf die Ausgabe des zugeordneten UND-Gatters 72b-72n freigegeben. Ebenso wie bei dem Videodatenkanal taktet das Blocksynchronisationssignal die Signalspeicher 64b-64n und setzt danach die Zähler 62b-62n zurück. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben wird, sieht die vorstehende Anordnung eine hierarchische Struktur vor, so daß verschiedene Datenströme mit Bevorrechtigung von oben nach unten versehen werden, wobei Videodaten die höchste Priorität aufweisen, wobei die Daten AUSI die nächste Priorität aufweisen, usw. Bei der Gestaltung eines Datenblocks werden somit zuerst alle verfügbaren Videodaten verwendet, danach alle verfügbaren AUXI-Daten, usw., bis der Block vollständig zusammengesetzt ist.
In Bezug auf die Abbildung aus Fig. 5 wird das Blocksynchronisationssignal ferner einem Unterbrechungseingang des Mikroprozessors 68, einem Eingang einer E/A-Logikeinheit 76 und dem Eingang eines zweistufigen Mehrwort-FIFOs 78 zugeführt. Das FIFO 78 ist zwischen den Bus 70 und einen zweiten Eingang der E/A-Logik 76 gekoppelt. Die E/A-Logik 76 weist einen Ausgang auf, der die in der Ausgangsstufe jedes entsprechenden Datenpuffers 60a - 60n gespeicherten Datenbytes zum Lesen in den Multiplex-Knoten 66 freigeben kann, und mit einem weiteren Ausgang zur Betätigung eines Schalters SW1, der zwischen den Multiplex-Knoten 66 und ein Paar von Datenpuffern 80 und 82 geschaltet ist. Die Ausgaben der Puffer 80 und 82 werden durch einen zweiten Schalter SW2, dessen Zustand durch eine Ausgabe des Mikroprozessors 68 gesteuert wird, einem ersten Eingang eines Ausgangs-Multiplexers 84 zugeführt. Der Multiplexer 84 weist einen zweiten Eingang auf, der mit dem Bus 70 verbunden ist, und mit einem Auswahleingang (SEL), der durch einen Ausgang des Mikroprozessors 68 gesteuert wird.
Bei einem Beispiel der Funktionsweise der Schaltung aus Fig. 5 wird angenommen, daß ein erstes Blocksynchronisationssignal die Zähler 62a-62n gelöscht hat, und daß bestimmte komprimierte Videodaten (d. h. Daten mit der höchsten Priorität) zum Einfügen in den folgenden Datenblock zur Verfügung stehen. Das Videoaktivitätssignal VDA wird somit aktiv, wodurch der Puffer 60a und der Zähler 62a freigeben und die anderen Puffer 60b-60n und die Zähler 62b-62n deaktiviert bzw. gesperrt werden. Die verfügbaren Videodatenbytes für diesen Block, der als Block A bezeichnet wird, werden somit als Reaktion auf das Taktsignal CLK in den Puffer 60a geladen. Gleichzeitig wird der Zähler 62a durch das Taktsignal CLK getaktet, um einen laufenden Zählwert der Anzahl der in dem Puffer 60a gespeicherten Videodatenbytes beizubehalten.
An einem bestimmten Punkt vor dem Ende des Blocks A wird angenommen, daß keine weiteren Videodaten für die Übertragung zur Verfügung stehen und das Signal VDA wird somit inaktiv. Wenn das Aktivitätssignal ADIA zu diesem Zeitpunkt aktiv ist, was bedeutet, daß Daten aus der ersten Zusatz-Datenquelle (d. h. Daten mit der zweithöchsten Priorität) zur Verfügung stehen, gibt das UND-Gatter 72b den Puffer 60b frei, um die ersten Zusatzdaten zu laden, und ferner wird der Zähler 62b zum Zählen der Anzahl der in den Puffer geladenen Datenbytes freigegeben. Wenn alle verfügbaren ersten Zusatzdaten (falls vorhanden) in den Puffer 60b geladen worden sind, wird das Aktivitätssignal ADIA inaktiv und der gleiche Prozeß wird für jede folgende Zusatz-Datenquelle wiederholt. Hiermit wird festgestellt, daß wenn von einer oder mehreren beliebigen Quellen keine Daten verfügbar sind, d. h. das entsprechende Aktivitätssignal ist inaktiv, so wird diese Quelle übersprungen und es werden keine Daten in den entsprechenden Puffer geladen.
Wenn alle Daten für den Block A in den Puffern 60a-60n gespeichert worden sind, speichert das nächste Blocksynchronisationssignal die durch die Zähler 62a-62n gesammelten Byte-Zählwerte in entsprechenden Signalspeichern 64a-64n und setzt die Zähler 62a-62n zurück. Danach werden die Puffer 60a-60n auf der gleichen Bevorrechtigungsbasis mit den Daten für den nächsten Block geladen, d. h. den Block B, und zwar mit dem Byte-Zählwert für jeden Puffer, der durch die entsprechenden Zähler 62a-62n gesammelt worden ist. Gleichzeitig werden die Byte-Zählwerte, die den Daten des Blocks A entsprechen, die in den Signalspeichern 64a-64n gespeichert sind, über den Bus 70 zu dem Mikroprozessor 68 übertragen, der die Zählwerte für die Zusammensetzung und zum Speichern einer Überschrift für den Block A nutzt, wie dies in den Abbildungen aus den Fig. 7 A und 7B dargestellt ist. Ferner werden die Zählwerte des Blocks A in die Eingangsstufe des zweistufigen Mehrwort-FIFOs 78 geschrieben.
Das nächste Blocksynchronisationssignal speichert die durch die Zähler 62a-62n für den Block B akkumulierten Byte- Zählwerte in den Signalspeichern 64a-64n und setzt erneut die Zähler 62a-62n zurück. Der Mikroprozessor 68 verwendet diese Zählwerte für die Zusammensetzung und zum Speichern der Überschrift für den Block B, wobei die Zählwerte des Blocks B ferner in die Eingangsstufe des FIFO 79 geschrieben werden, wobei die Zählerwerte des Blocks A zu der Ausgangsstufe des FIFO übertragen werden. Nach diesem Blocksynchronisationssignal beginnen die Puffer 60a-60n damit, das Datum für den nächsten Block zu laden, d. h. für den Block C. Gleichzeitig betätigt die E/A-Logik 76 den Schalter SW1, um den Multiplex-Knoten 66 mit dem Puffer 80 zu verbinden, und wobei die Puffer 60a-60n nacheinander zum Lesen der Daten des Blocks A in den Puffer 80 freigegeben werden. Hiermit wird festgestellt, daß jeder Puffer 60a-60n durch die E/A-Logik 76 freigegeben wird, und zwar als Reaktion auf das Speichern des entsprechenden Zählwerts des Blocks A in der Ausgangsstufe des FIFO 78.
Der vorstehende Prozeß wird für den nächsten Block wiederholt, wobei jedoch der Schalter SW1 mit dem Puffer 82 verbunden ist, so daß die Daten für den Block B in diesem Puffer gespeichert werden. Während dies erfolgt werden die Daten des Blocks A aus dem Puffer 80 ausgelesen und dem Schalter SW2 zugeführt, der durch den Mikroprozessor 68 betätigt wird, um den Ausgang des Puffers 80 mit dem Eingang des Multiplexers 84 zu koppeln. Während dem ersten Segment des Datenblocks führt der Mikroprozessor 68 dem SEL-Eingang des Ausgangs-Multiplexers 84 ein Signal zu, um die gespeicherte Überschrift des Blocks A über den Bus 70 dem Ausgang des Multiplexers zuzuführen. Während dem Rest des Blocks wird der Multiplexer 84 so betrieben, daß die Daten des Blocks A aus dem Puffer 80 und dem Schalter SW2 zu dem Ausgang übertragen werden. Während dem folgenden Block, d. h. während der Block E in den Eingangsstufen der Puffer 60a-60n gespeichert wird, wird der Schalter SW1 so betrieben, daß die Daten des Blocks C aus den Ausgangsstufen der Puffer 60a-60n in dem Puffer 80 gespeichert werden, während die in dem Puffer 82 gespeicherten Daten des Blocks B an dem Ausgang des Multiplexers 84 mit der entsprechenden Überschrift des Blocks B entwickelt werden. Der vorstehende Prozeß wird für alle folgenden Datenblöcke wiederholt, um an dem Ausgang des Multiplexers 84 eine Mehrzahl aufeinanderfolgender Datenblöcke vorzusehen, die jeweils eine entsprechende Überschrift aufweisen und eine veränderliche Menge komprimierter Videodaten und Zusatzdaten von den verschiedenen Zusatz-Datenquellen umfassen.
Dargestellt wurde somit ein verbessertes System für die adaptive Bündelung komprimierter Videodaten und Zusatzdaten für die Übertragung über einen ausgesuchten Fernsehkanal, wobei das System so gesteuert wird, daß es zu einem bestimmten Zeitpunkt nur so viel Videodaten übertragt, wie dies erforderlich ist, um eine zufriedenstellende wahrnehmbare Güte des reproduzierbaren Videobilds zu gewährleisten.

Claims

1. System zur Übertragung von Fernsehsignalen, wobei das System eine Einrichtung (22) zur Entwicklung eines komprimierten digitalen Videodatensignals mit veränderlicher Frequenz aufweist, da s ein Ursprungsvideosignal darstellt, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (28) zur Erzeugung eines Steuersignals, das die Differenz der reproduzierbaren Bildqualität zwischen dem genannten Ursprungs- und dem komprimierten Videosignal darstellt; mit einer Einrichtung (40) zur Entwicklung mindestens eines Zusatz-Datensignals, das Zusatzdaten für einen oder mehrere Zusatz-Datendienste darstellt; mit einer Einrichtung (34) zur Bündelung des genannten Zusatz-Datensignals und des genannten komprimierten Videodatensignals zur Erzeugung eines gebündelten Ausgangssignals; und mit einer Steuerungseinrichtung (32), die auf das genannte Steuersignal anspricht, um den relativen Anteil des genannten komprimierten Videodatensignals in dem genannten gebündelten Signal zu erhöhen oder zu verringern, wenn sich die genannte Differenz entsprechen erhöht bzw. verringert.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (26) zum Puffern des genannten komprimierten Videodatensignals und zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals, das die Fülle des komprimierten Signals darstellt, wobei die genannte Steuerungseinrichtung (32) ferner auf das genannte zweite Steuersignal anspricht, um den relativen Anteil des genannten komprimierten Videodatensignals in dem genannten gebündelten Signal als eine Umkehrfunktion des genannten zweiten Steuersignals zu steuern.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung (28) zur Erzeugung eines Steuersignals eine Einrichtung (30) zur Erzeugung eines Steuersignals gemäß der Differenz in der wahrnehmbaren Qualität eines als Reaktion auf die genannten Ursprungs- und komprimierten Videosignale reproduzierbaren Bilds erzeugt.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals eine Einrichtung (28) zur Entwicklung eines Fehlersignals umfaßt, das die Differenz zwischen dem genannten Ursprungsvideosignal und einer dekomprimierten Darstellung des genannten komprimierten Videodatensignals darstellt; und mit einer Einrichtung (30) zur Gewichtung des genannten Fehlersignals gemäß einem Wahrnehmungsmerkmal des Ursprungsvideosignals zur Erzeugung des genannten Steuersignals.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Bündelungseinrichtung (34) ein bei Ausgabe gebündeltes Signal vorsieht, das eine Reihe aufeinanderfolgender Datenblöcke aufweist, wobei jeder der genannten Datenblöcke eine feste Gesamtanzahl von Datenpaketen aufweist, wobei eine variable Anzahl dieser das genannte komprimierte digitale Videosignal aufweist, und wobei die anderen dieser Datenpakete das genannte eine oder die genannten mehreren Zusatz-Datensignale aufweisen.

6. System nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (34, 36, 38) zum Einfügen einer Überschrift (44) in jeden der genannten Datenblöcke, wobei die genannte Überschrift (44) eine Mehrzahl von Zwischenüberschriften (46) aufweist, die jeweils entweder das genannte komprimierte digitale Videosignal oder eines des einen oder der mehreren Zusatz-Datensignale sowie die Datenmenge in dem zugeordneten Datenblock jedes entsprechenden Signals kennzeichnen.

7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (22, 40) zur Erzeugung einer Mehrzahl von Aktivitätssignalen, die jeweils die Verfügbarkeit eines entsprechenden komprimierten Videosignals oder Zusatz-Datensignals darstellen; wobei die genannte Bündelungseinrichtung (34) eine Mehrzahl von Puffern (60a-60n) umfaßt, die jeweils für die Speicherung eines entsprechenden der genannten Datensignale freigegeben werden können, wobei jedem der genannten Puffer (60a-60n) eine entsprechende Ebene bzw. Stufe der Speicherung eines entsprechenden der genannten Datensignale zugewiesen ist, wobei jedem der genannten Puffer (60a-60n) eine relative Prioritätsstufe zugewiesen ist, und wobei jeder der Puffer so betrieben wird, daß der Puffer (60a- 60n) mit der höchsten relativen Prioritätsstufe für die Speicherung des genannten komprimierten Videodatensignals als Reaktion auf das Vorhandensein des zugeordneten Aktivitätssignals freigegeben wird, und wobei jeder der verbleibenden Puffer (60a-60n) für die Speicherung eines entsprechenden der genannten Zusatz-Datensignale als Reaktion auf das Vorhandensein des jeweils entsprechenden Aktivitätssignals und des Fehlens des den Puffern (60a-60n) mit höheren relativen Prioritätsstufen zugeordneten Aktivitätssignals freigegeben wird; und mit einer Einrichtung (68, 78) zum Lesen der in den genannten Puffern (60a-60n) gespeicherten Datensignale zur Gestaltung des genannten Datenblocks.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Datensignale ein oder mehrere Datenbytes aufweisen sowie mit einer Einrichtung (62a-62n) zum Zählen der Anzahl der Datenbytes jedes der genannten Datensignale, die in einem entsprechenden der genannten Puffer (60a-60n) gespeichert sind, und ferner mit einer Leseeinrichtung (68, 76) zum Einfügen der genannten Zahlen in einen vorbestimmten Abschnitt des genannten Datenblocks.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Leseeinrichtung (68, 78) eine Einrichtung aufweist, die auf die genannten Zahlen zur Freigabe jedes der genannten Puffer (60a-60n) anspricht, um wiederum das entsprechende darin gespeicherte Datensignal auszugeben.

10. System nach Anspruch 7, 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (CLK, 64a-64n) zur synchronen Bereitstellung der genannten Datensignale zur Speicherung in den genannten Puffern (60a-60n)

11. Verfahren zur Gestaltung eines Systems zur Übertragung eines Fernsehsignals, wobei das Verfahren den folgenden Schritt umfaßt: Entwickeln eines komprimierten digitalen Videodatensignals mit veränderlicher Frequenz, das ein Ursprungsvideosignal darstellt, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines Steuersignal, das die Differenz in der reproduzierbaren Bildqualität zwischen dem genannten Ursprungs- und dem genannten komprimierten Videosignal darstellt, wobei mindestens ein Zusatz-Datensignal entwickelt wird, das Zusatzdaten für einen oder mehrere Zusatz- Datendienste darstellt; wobei Pakete aus dem genannten Zusatz- Datensignal und dem genannten komprimierten Videodatensignal zur Erzeugung eines gebündelten Ausgangssignals gebündelt werden; und wobei die relativen Häufigkeiten der genannten komprimierten Video- und Zusatz-Datensignalpakete in dem genannten gebündelten Signal angepaßt werden, wenn sich die genannte Differenz entsprechend erhöht bzw. verringert.

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Zufuhr des genannten komprimierten Videosignals zu einem Puffer sowie ferner durch die Steuerung der Anzahl der Zusatzdaten- und komprimierten Videodatenpakete in dem genannten Datenblock als Reaktion auf die Fülle des genannten Puffers.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Bestimmungsschritt die Bestimmung der Differenz der wahrnehmbaren Qualität eines als Reaktion auf die genannten Ursprungs- und komprimierten Videosignale reproduzierbaren Bilds aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schritt der Bestimmung die Entwicklung eines Fehlersignals aufweist, das die Differenz zwischen dem genannten Ursprungsvideosignal und einer dekomprimierten Darstellung des genannten komprimierten Videosignals darstellt, und wobei das genannte Fehlersignal gemäß einem Wahrnehmungsmerkmal des Ursprungsvideosignals für die Bestimmung der genannten Differenz gewichtet wird.