DE69608383T2 - Fernsehgerät und integrierter Schaltkreis zur Verarbeitung eines MPEG-2-Signals und zur Umwandlung eines MPEG-1-Signals in ein MPEG-2-Signal - Google Patents

Fernsehgerät und integrierter Schaltkreis zur Verarbeitung eines MPEG-2-Signals und zur Umwandlung eines MPEG-1-Signals in ein MPEG-2-Signal

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Fernsehgerät, mit Mitteln zum Erhalt eines numerischen Signals versehen, nach einer MPEG-2 benannten Norm komprimiert und formatiert, und um es so zu verarbeiten, um mit diesem numerischen Signal die Anzeige eines Bildes zu ermöglichen, mit, unter den besagten Mitteln, einem Ensemble an Schaltungen, das ein MPEG-2-TS benanntes Signal abgibt, wie in der "Transport"-Schicht der Norm MPEG-2 definiert, einem Demultiplexer, dem das MPEG-2-TS-Signal zugeführt wird, um gesondert mehrere Signale abzugeben, die Fernsehkanäle darstellen und in dem MPEG-2-TS-Signal verbunden werden, einem Mikroprozessor und einer MPEG-2-Bild- und Ton-Dekodierschaltung, der eines der Signale zugeführt wird, das aus dem Demultiplexer kommt.
  • Ein solches Fernsehgerät ist aus einem Artikel mit dem Titel "Empfänger-IC für digitales Fernsehen" von M. Bolton aus der Zeitschrift "Elektronikindustrie" Nr. 8, 1994 bekannt.
  • Ein Ziel der Erfindung ist die Erweiterung der Möglichkeitsspanne des Gerätes mit möglichst einfachen Mitteln.
  • Dazu wird das Gerät mit Mitteln versehen für den Empfang eines numerischen Signals, paketiert und komprimiert nach einer MPEG-1 benannten Norm, und es enthält ein logisches Element, verbunden mit einem Mikroprozessor, der die Transportschicht und die Paketierung der numerischen Daten wandelt, insbesondere bestimmte Signalisier- und Uhr-Rückgewinnungsdaten, um der Bild- und Ton- Dekodierschaltung das MPEG-1-Signal in der Form eines ein MPEG-2-Signal simulierenden Signals vorzuweisen.
  • Die Erfindung gründet folglich auf der Idee, in einer selben Schaltung eine numerische Fernsehempfangsfunktion und eine Verarbeitungsfunktion eines optischen Trägers, wie eine interaktive Compact Disc, z. B. vom sogenannten Typ CD-I oder CD-I FMV (für "Full Motion Video"), zu verbinden.
  • Vorzugsweise werden der Mikroprozessor, der Demultiplexer und das logische Element sowie eventuell ein Entzerrer in einem einzigen integrierten Schaltkreis verwirklicht.
  • Vorteilhafterweise ist der in den integriertem Schaltkreis gebrachte Mikroprozessor mit Mitteln versehen, um Dekodierberechnungen eines Signals vom Typ MPEG vorzunehmen.
  • So ist es möglich, mit einem einzigen Dekodierer zwei Bilder gleichzeitig zu dekodieren und ausgehend von einem vom Mikroprozessor des integrierten Schaltkreises dekodierten Bildes ein Bild im Bild anzuzeigen.
  • Die Erfindung betrifft auch einen integrierten Schaltkreis für das Fernsehen, mit einem Mikroprozessor und einem Demultiplexer zum Trennen voneinander von mehreren Fernsehkanälen, die in einem MPEG-2-TS-Signal verbunden sind, in der Norm MPEG-2 als "Transportschicht" definiert, der deshalb bemerkenswert ist, da er ein logisches Element enthält, verbunden mit dem Mikroprozessor, um ein MPEG-1-Signal in der Form eines ein MPEG-2-Signal simulierenden Signals vorzuweisen.
  • Diese sowie noch weitere, detailliertere Aspekte der Erfindung werden dank der folgenden Beschreibung einer ein nicht begrenzendes Beispiel bildenden Durchführungsform klarer verdeutlicht.
  • Fig. 1 zeigt schematisch ein Fernsehgerät nach der Erfindung.
  • Die Norm MPEG-2 definiert ein Ensemble Charakteristiken, wobei MPEG- 2-Video die Kodierung eines Bildes, MPEG-2-Audio die Kodierung des Tons und MPEG- 2-Systeme die Verwaltung von Programmsendungen betreffen, und insbesondere das Multiplexen des Audio-, Video-, Datenflusses und den Träger von Fehlerkorrektur- und Entzerrungstechniken.
  • Die Normen MPEG-2 und MPEG-1 gründen auf denselben
  • Grundalgorithmen, die insbesondere beinhalten:
  • - Die Teilung eines Bildes in Pixelblöcke,
  • - eine an jedem Block angewandte, sogenannte DCT-Umwandlung (für "Discrete Cosine Transform"),
  • - eine Kodierung variabler Länge,
  • - die Vorbestimmung: Die Bilder werden in zwei oder drei Kategorien eingestuft, die "intra" von den anderen, unabhängig kodierten Bilder, die "vorbestimmten", von anderen, vorhergehenden Bildern abgeleiteten Bilder, und eventuell die "Zweirichtungs "Bilder, von anderen, vorhergehenden oder nachfolgenden Bildern abgeleitet,
  • - die Bewegungsbestimmung, bestehend aus der Übertragung der Beschreibung von Bewegungsvektoren, die jeweils anzeigen, wie ein Block zwischen einem ersten Bild und einem zweiten Bild, das vom ersten abgeleitet wird, versetzt wurde,
  • - MPEG-2-Audio ist mit MPEG-1-Audio kompatibel.
  • Allerdings weist MPEG-2 mehrere zusätzliche Funktionen auf:
  • - Die Möglichkeit, zwischen einem "Teilbild-" und einem "Bild-"Modus zu wählen, wobei der erste pro Bild einem aus zwei Teilbildern verflochtenen Bild entspricht, mit insbesondere der Möglichkeit, die Bewegungsbestimmung auf der Ebene eines Teilbilds vorzunehmen, und die DCT auf der Ebene eines Teilbilds,
  • - die Definition von fünf verschiedenen Qualitätsebenen.
  • Eine sogenannte hauptsächliche, mit MP@ML bezeichnete Ebene wird vermutlich die meist verwendete.
  • Das auf der einzigen Figur dargestellte Gerät enthält ein Ensemble für den Satellitenempfang 1, 7-11, und ein Ensemble für den Kabelempfang 2-6.
  • Das Ensemble für den Satellitenempfang besteht aus einer Parabolantenne 1 und einem Tuner 7, gefolgt von einem Zwischenfrequenzverstärker 8. Auf dieser Ebene wird das Signal nach einem bekannten, sogenannten QPSK-Verfahren moduliert. Das Zwischenfrequenzsignal wird in einem Analog-Digital-Wandler 9 in numerische Werte gewandelt, dann vom Demodulator 10 vom Typ QPSK demoduliert. Schließlich werden bestimmte Fehler im Signal in einem Fehlerkorrektor 11 ("Forward Error Correction") korrigiert, auf der Grundlage der Tatsache, daß das Signal Redundanzbits nach einem bekannten Kodierprinzip enthält.
  • Das Ensemble für den Kabelempfang besteht, ausgehend von einem Eingangssignal, aus einem Tuner 2, gefolgt von einem Transponder 3. Auf dieser Ebene wird das Signal nach einem bekannten Verfahren mit der Bezeichnung 64 QAM moduliert. Das Zwischenfrequenzsignal wird in einem Analog-Digital-Wandler 4 in numerische Werte gewandelt, dann vom Demodulator 6 vom Typ 64 QAM demoduliert. Schließlich werden bestimmte Fehler im Signal in einem Fehlerkorrektor 6 korngiert, vom selben Typ wie der Korrektor 11.
  • Auf dieser Ebene wird das demodulierte Signal MPEG-2 TS bezeichnet (für "MPEG-2 Transport Stream"): Es ist ein Signal der allgemeinen Größenordnung von 36 Megabits pro Sekunde, das bis zu zwanzig Programme mit Ton und Daten enthält, von einem selben Signal getragen, und das gegebenenfalls verschlüsselt ist.
  • Ein Mikroprozessor 15 ist mit einem Speicher 22, einem Kartenleser 23, einer Steuertastatur und/oder einem Fernbedienungsempfänger, mit einem Daten- Anzeigedisplay 25 und eventuell mit einem Modem 24 verbunden.
  • Hier sind ein Ensemble für den Satellitenempfang und ein Ensemble für den Kabelempfang gemeinsam vorhanden, obwohl diese oft in zwei getrennten Geräten gefertigt sind. Ein Schalter 12 ermöglicht hier die Wahl zwischen dem Satellitensignal oder dem des Kabels. Das Signal wird dann in einer Entschlüsselungsschaltung 13 entschlüsselt, über einen Bus 27 mit einem Chipkartenleser 23 und einem Mikroprozessor 15 verbunden.
  • Das entschlüsselte Signal wird dann dem Verfahren eines Demultiplexers 16 unterzogen, mit dem Mikroprozessor verbunden, wobei der Demultiplexer die verschiedenen Programme des Signals MPEG-2 TS voneinander trennt, von denen eines mit einem Schalter 26 ausgewählt wird. Das aus diesem Demultiplexer kommende Signal ist noch in einer numerischen Form und muß in ein analoges Signal umgewandelt werden, um ein Bild auf einem Bildschirm anzuzeigen und den Ton an einen Lautsprecher abzugeben. Diese letztliche Umwandlung wird einerseits in einem Bilddekodierer 19 vorgenommen, der ein Signal bekannten Typs abgibt, z. B. 4-2-2, in der Form YUV, und andererseits in einem Tondekodierer 18. Diese Dekodierer werden hier von einer Verarbeitungsschaltung ("post-processing") des Tons 20 und des Bilds 21 gefolgt, in der Form einer Verbindung 28 zu Standard-Ton- und Bildschaltungen des Fernsehgeräts oder eines peripheren Fernsehgeräts, im Falle das hier beschriebene Gerät eine Dekodiervorrichtung zum Anschluß eines Eingangssignals eines herkömmlichen Fernsehgeräts vom Typ PAL, SECAM oder NTSC ist.
  • Ein Eingang 17 dient dem Erhalt eines Signals vom Typ MPEG-1, das z. B. aus einem an sich bekannten CD-I-Abspielgerät kommt. Ein solches Signal hat viele gemeinsame Punkte mit einem MPEG-2-Signal in bezug auf die eigentliche Kodierung, ist jedoch in bezug auf die Transportschicht mit Paketierung der numerischen Daten, insbesondere der Signalisier- und Uhr-Rückgewinnungsdaten, sehr unterschiedlich und kann in diesem Zustand nicht dem Bilddekodierer 19 und dem Tondekodierer 18 vorgewiesen werden.
  • Dieses MPEG-1-Signal wird in der Form eines ein MPEG-2-Bildsignal simulierendes Signal vorgewiesen, mit Hilfe einer Software, mit der der Mikroprozessor 15 ausgestattet ist. Dann wird es dem Dekodierer 18 und 19 vorgewiesen, als würde es aus dem Demultiplexer 16 kommen. Grundlegend sind die Normen MPEG-1 und MPEG-2 auf der Ebene der Dekodierer 18 und 19 kompatibel, und die Umwandlung besteht hauptsächlich in einer Neuformatierung, um den gesamten numerischen Daten die Anzahl Bits und die Position in einem Paket zu geben, die von den Dekodierern erwartet werden. Allerdings sind in MPEG-1 der Ton und das Bild etwas verschachtelt, und eine der Rollen der Software ist deren Trennung, um sie den Dekodierern vorzuweisen. Ein verkabeltes logisches Element 14, in dieselbe Schaltung wie der Prozessor integriert, ist mit diesem letzteren verbunden, der ihm bestimmte logische Berechnungen in Echtzeit abtritt.
  • Bestimmte der Schaltungen des Empfängers können gemeinsam in einen einzigen integrierten Schaltkreis integriert werden, insbesondere: 9 + 10 + 11, 4 + 5 + 6, 14 + 15 + 16, 18 + 19; sie sind jeweils in einem fettgedruckten Rahmen dargestellt. Der 14 + 15 + 16 enthaltende integrierte Schaltkreis könnte eventuell auch die Entschlüsselungsschaltung 13 enthalten.
  • Da der Mikroprozessor 15 leistungsstark genug ist, kann er zudem einen Teil der MPEG-Dekodierung vornehmen, z. B. die Berechnung der Bewegungsvektoren, d. h. die Vornahme der Bildverarbeitung anstelle oder zusätzlich zum Dekodierer 19, was entweder die Vereinfachung des Dekodierers oder die Anzeige eines Bildes im Bilde ermöglicht, ausgehend von den beiden jeweils vom Mikroprozessor 15 und dem Dekodierer 19 dekodierten Bildern.

Claims (6)

1. Fernsehgerät, versehen mit Mitteln zum Erhalt eines numerischen Signals, nach einer MPEG-2 benannten Norm komprimiert und formatiert, und um es so zu verarbeiten, um mit diesem numerischen Signal die Anzeige eines Bildes zu ermöglichen, mit, unter den besagten Mitteln, einem Ensemble an Schaltungen (1, 7-11; 2-6), das ein MPEG-2-TS benanntes Signal abgibt, wie in der "Transport"-Schicht der Norm MPEG-2 definiert, einem Demultiplexer (16), dem das MPEG-2-TS-Signal zugeführt wird, um gesondert mehrere Signale abzugeben, die Fernsehkanäle darstellen und in dem MPEG-2- TS-Signal verbunden werden, einem Mikroprozessor (15) und einer MPEG-2-Bild- und Ton-Dekodierschaltung (18, 19), der eines der Signale zugeführt wird, das aus dem Demultiplexer kommt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät mit Mitteln versehen ist für den Empfang eines numerischen Signals, paketiert und komprimiert nach einer MPEG-1 benannten Norm, und ein logisches Element (14) enthält, verbunden mit einem Mikroprozessor, der die Transportschicht und die Paketierung der numerischen Daten wandelt, insbesondere bestimmte Signalisier- und Uhr-Rückgewinnungsdaten, um der Bild- und Ton-Dekodierschaltung das MPEG-1-Signal in der Form eines ein MPEG-2-Signal simulierenden Signals vorzuweisen.
2. Fernsehgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor, der Demultiplexer und das logische Element in einem einzigen integrierten Schaltkreis verwirklicht sind.
3. Fernsehgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zudem ein Entzerrer (13) mit dem Mikroprozessor, dem Demultiplexer und dem logischen Element in einem einzigen integrierten Schaltkreis eingebaut ist.
4. Fernsehgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor des integrierten Schaltkreises mit Mitteln versehen ist, um Dekodierberechnungen eines Signals vom Typ MPEG vorzunehmen.
5. Fernsehgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mit Mitteln versehen ist, um ausgehend von einem vom Mikroprozessor des integrierten Schaltkreises dekodierten Bildes ein Bild im Bild anzuzeigen.
6. Integrierter Schaltkreis für das Fernsehen, mit einem Mikroprozessor (15) und einem Demultiplexer (16) zum Trennen voneinander von mehreren Fernsehkanälen, die in einem MPEG-2-TS-Signal verbunden sind, wie in der Norm MPEG-2 als "Transportschicht" definiert, dadurch gekennzeichnet, daß er ein logisches Element (14) enthält, verbunden mit dem Mikroprozessor, um ein MPEG-1-Signal in der Form eines ein MPEG-2-Signal simulierenden Signals vorzuweisen.
DE69608383T 1995-08-17 1996-08-12 Fernsehgerät und integrierter Schaltkreis zur Verarbeitung eines MPEG-2-Signals und zur Umwandlung eines MPEG-1-Signals in ein MPEG-2-Signal Expired - Fee Related DE69608383T2 (de)

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