DE69622410T2

DE69622410T2 - Umschalten zwischen bitratenreduzierten signalen

Info

Publication number: DE69622410T2
Application number: DE69622410T
Authority: DE
Inventors: Dominic Wells
Original assignee: British Broadcasting Corp
Current assignee: British Broadcasting Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-08-19
Publication date: 2003-04-03
Anticipated expiration: 2016-08-20
Also published as: EP0846396B1; GB9517782D0; DE69627041D1; GB2307613A; US6208759B1; ES2190622T3; EP0846396A1; GB2307613B; WO1997008898A1; EP0923249B1; DE69622410D1; ES2176482T3; EP0923249A1; AU6825896A; JPH11511605A; DE69627041T2

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf das Schalten von bitratenreduzierten Signalen und in dem wichtigsten Beispiel auf das Schalten von bitratenreduzierten Videos.
Um eine sinnvolle Höhe bzw. einen sinnvollen Level der Bitratenreduzierung - oder Komprimierung - in Videos zu erreichen, ist es im Allgemeinen nicht ausreichend, bloß die Anzahl der Bits, die zur Übertragung jedes Bildes oder Vollbildes benötigt sind, zu reduzieren. Eine zusätzliche Komprimierung wird durch die Übertragung einer reduzierten Anzahl von kompletten Vollbildern erreicht, die durch eine Vorhersageinformation (unter Verwendung einer Bewegungskompensation) begleitet ist, der es einem stromabwärts gelegenen Dekodierer ermöglicht, "fehlende" Vollbilder aus der Vorhersageinformation, das ein übertragenes Vollbild als eine Referenz benutzt, zu erzeugen. Dem komprimierten Signal fehlt entsprechend die reguläre Vollbildsequenz des herkömmlichen Videos und typischerweise hat es an seinem Platz eine Anordnung von relativ seltenen Bezugs-Vollbildern mit zwischengelagerten Vorhersage- Vollbildern. Abhängig von dem eingesetzten Komprimierungsschema können diese Vorhersage-Vollbilder alle von derselben Art sein, wobei nur Vorwärtsvorhersage verwendet wird, oder sie können sowohl die Vorwärts- als auch die Rückwärtsvorhersage-Vollbilder einschließen.
Es wird klar sein, dass herkömmliche Techniken des Schaltens zwischen Videosignalquellen bei einer geeigneten Vollbildgrenze, wenn sie mit einem komprimierten Signal, von dieser Art eingesetzt sind, die Vorhersage-Vollbilder meistens von den Referenz-Vollbildern, auf die sich beziehen, trennen bzw. absondern würden. Dies würde für eine signifikante Zeitperiode dauerhaft zu unsinnigen Ergebnissen bei dem stromabwärts liegenden Dekodierer rühren.
Ein älterer Vorschlag zur Behandlung dieser Schwierigkeit verlässt sich darauf, dass das Erzwingen des Schaltens bei einem Referenz-Vollbild erfolgt. Dies ist jedoch keine befriedigende Lösung, da das Zwingen bzw. Begrenzen der Schaltstellen im Allgemeinen nicht akzeptierbar sein wird, außer wenn es einzeln sichergestellt ist, dass die Referenz-Vollbilder nahe bzw. dicht zusammen sind. Dies kann nicht immer möglich sein und wird natürlich das Ausmaß bzw. den Grad der Bitratenreduzierung, das bzw. der erreicht werden kann, begrenzen.
Ein weiteres wesentliches Hindernis zum Schalten eines bitratenreduzierten Videos entsteht aus dem Einsatz eines typischen Komprimierungs-Kodierer/Dekodierer-Paar des Kodierer- und Dekodiererdatenpuffers. Ein typischer Kodierer betreffend die Art, der verwendeten Umwandlung bzw. Transformation und den Einsatz der variablen Längenkodierung wird Daten bei variablen Raten produzieren und wird einen Datenpuffer benötigen, um einen konstanten Bitratenübertragungskanal zu speisen. In ähnlicher Weise wird der stromabwärts gelegene Dekodierer einen Datenpuffer benötigen, um ihm zu ermöglichen, Daten von dem konstanten Bitratenkanal bei den variablen Raten zu gebrauchen bzw. einzusetzen, die benötigt werden, um das Videosignal zu dekomprimieren. Der stromaufwärts gelegene Kodierer ist fähig, die Rate, bei der die Daten ausgegeben werden, derart zu regulieren, um ein Überlaufen oder Unterlaufen der Daten in dem Puffer des Kodierers zu verhindern. Typischerweise wird dies durch Steuerung der Quantisierungslevel erfolgen.
In dem herkömmlichen Kodierer/Dekodierer-Paar dient diese Steuerung bzw. Kontrolle, die auf die Pufferbelegung in den Kodiererpuffer ausgeübt wird, automatisch dazu, ein Überlaufen oder Unterlaufen der Daten in dem stromabwärts gelegenen Dekodiererpuffer zu verhindern. Jedoch kann es leicht gesehen werden, dass, wenn der Eingang eines stromabwärts gelegenen Dekodierers von einem stromaufwärts gelege nen Kodierer zu einem anderen geschaltet bzw. gewechselt wird, diese Steuerung bzw. Kontrolle über die Pufferbelegung verloren bzw. wirkungslos ist und ein Überlaufen oder Unterlaufen von Daten in dem stromabwärts gelegenen Dekodierer erwartet werden würde.
Das Fehlen eines arbeitsfähigen Verfahrens zum Schalten eines bitratenreduzierten Videos hat eine Anzahl von unvorteilhaften Konsequenzen. Ein Beispiel liegt in Rundfunknetzwerken, wo bei einer Anzahl von lokalen Zentren eine Einrichtung zum Schalten zwischen einer komprimierten Netzwerkeinspeisung und eines regionalen wahlweisen Austrittsignals bzw. eines Signals, der regionalen wahlweisen Nicht- Teilnahme benötigt wird. Die Option der Komprimierung der lokal produzierten Signale und bloßem Schalten zwischen einem komprimierten Netzwerk und regionalen Signalen war auf Grund der Probleme, die beschrieben worden sind, nicht verfügbar. Bei derartigen Zentren müßte deshalb das Signal, das auf dem nationalen Netzwerk verteilt wird, in analoge Form oder in unkomprimierte digitale Form dekodiert werden, in einen herkömmlichen Mischer geleitet werden, um auf das und von dem regionalen Programm zu schalten, und die Ausgabe des Mischers dann in eine komprimierte Form neu kodiert werden, bevor es zu dem lokalen Sender befördert wird.
Bei solch einer Anordnung sind die digitalen Dekodierer und Kodierer ständig im Stromkreis bzw. in der Leitung; dies führt zu einer Anzahl von Problemen. Auf Grund des kaskadierten bzw. stufenförmigen Kodierungsverfahrens und Dekodierungsverfahrens, gibt es z. B. eine Reduzierung in der gesendeten Bildqualität. Überdies ist die Verlässlichkeit reduziert, da der Signalweg ständig zusätzliche und komplizierte Dekodierer und Neukodierer einschließt.
Auf seinem Weg entlang der Verteilungskette, kann das Signal zwei oder drei solcher regionalen wahlweisen Austrittszentraten bzw. Nicht-Teilnahme-Zentralen passieren müssen und der Verlust in der Bildqualität und der Verlust der Verlässlichkeit sind zwei Gründe, warum eine derartige Lösung unattraktiv sein würde.
Es sollte klar sein, dass dasselbe Problem beim Schalten zwischen zwei bitratenreduzierten Videodatenströmen entstehen wird.
Was in Bezug auf die bitratenreduzierten Videos gesagt worden ist, gilt für Bitströme, wie z. B. jene durch den ITU/R-721-Standard-Kodierer-Dekodierer erzeugten, aber noch wichtiger für Bitströme, die entsprechend nach den MPEG1- und MPEG2- Standards erzeugt sind. Die Erfindung wird sich auch auf andere bitratenreduzierte Signale, die Referenz-Vollbilder haben, die durch Vollbilder, die mit Bezug auf ein Referenz-Vollbild definiert sind, vereinzelt bzw. abgesondert werden und auf andere variable Längenkodierungsschemas beziehen.
Ein Verfahren, um fähig zu sein, um zwischen Bitströmen bei Vollbildgrenzen - nicht beschränkt auf Referenz-Vollbilder - zu schalten, würde auch die Basis zur Editierung von Funktionen bereitstellen, die mit dem komprimierten Bitstrom durchgerührt werden. Bisher ist es als nicht durchführbar betrachtet worden, komprimierte Sequenzen auf Vollbildgenauigkeit zu editieren, wenn das Komprimierungssystem eine bewegungskompensierte Zwischen-Vollbild-Vorhersage benutzt, da - wie erklärt worden ist - die Vollbilder nicht unabhängig sind. Um ein besonderes Vollbild zu dekodieren, müssen viele vorherige Vollbilder dekodiert werden, um eine "Vorhersage" unter Verwendung einer Bewegungskompensation aus vorherigen Vollbildern zu erzeugen. Gegenwärtige, nichtlineare Editierungssysteme, die rundum das Speichern auf Videodisk in komprimierter Form basieren bzw. die darauf aufbauen, benutzen Komprimierungsschemas, in denen jedes Vollbild unabhängig von den vorherigen Vollbildern kodiert ist (z. B. JPEG).
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Schalten eines bitratenreduzierten Signals, das das Schalten des Bitstroms bei Vollbildgrenzen erlaubt und das die Beeinträchtigungen, die durch die kaskadierte bzw. stufenförmige Dekodierung und Neukodierung eingeführt wird, minimiert.
Entsprechend besteht die vorliegende Erfindung in einer Hinsicht aus einem Verfahren zum Schalten eines bitratenreduzierten Signals, das die Schritte umfasst, wonach ein neu kodiertes Signal durch Hindurchleiten des bitratenreduzierten Signals durch ein Dekodierer- und Neukodiererpaar entwickelt wird; zwischen dem bitratenreduzierten Signal und dem neu kodierten Signal bei einer geeigneten Signalstelle bzw. bei einem geeigneten Signalpunkt geschaltet wird und nachfolgend der Eingang des Neukodierers zu einer alternativen Signalquelle geschaltet wird.
Vorzugsweise ist die alternative Signalquelle eine unkodierte Signalquelle.
In anderer Hinsicht besteht die vorliegende Erfindung in einer Vorrichtung, wie in dem Anspruch 11 beansprucht.
Bei dieser erfinderischen Art und Weise ist es sichergestellt, dass - von dem kritischen Gesichtspunkt bzw. Standpunkt des stromabwärts gelegenen Kodierers - das Schalten weg von dem aktuellen Signal, nicht zu einer unverbundenen komprimierten Signalquelle erfolgt, sondern zu einer dekodierten und neu kodierten Version desselben Signals. Dies ermöglicht dem Schalter, auf solche Weise angeordnet zu sein, um eine Störung bei dem stromabwärts gelegenen Dekodierer auf ein Minimum zu halten. In schneller Abfolge wird das dekodierte Originalsignal bei dem "Neukodierer" durch die neue Signalquelle ersetzt. Dies könnte ein analoges Signal in einer regionalen wahlweisen Austrittszentrale bzw. Nicht-Teilnahme-Zentrale, ein digitales Signal oder eine alternative Quelle des komprimierten Signals sein, das unmittelbar, bevor es dem Neukodierer vorgelegt bzw. überreicht wird, dekodiert wird.
Da das Dekodier/Neukodierer-Paar nicht permanent im Stromkreis bzw. in der Leitung bleiben muss und nur zur Ausführung bei einem Schaltpunkt bzw. bei einer Schaltstelle kommt, sind die Reduzierungen in der Bildqualität auf ein Minimum gehalten.
In vorteilhafter Weise wird das bitratenreduzierte Signal von einem stromaufwärts gelegenen Kodierer abgeleitet, der einen Datenpuffers verwendet, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, die Pufferverzögerung des Neukodierer-Datenpuffer zu zwingen, der Pufferverzögerung des stromaufwärts gelegenen Kodierers zu folgen.
In geeigneter Weise ist der stromaufwärts gelegene Kodierer angepasst, um bei einer festen Bitrate zu kodieren und wobei die Pufferbelegung des Neukodierers gezwungen wird, der Pufferbelegung des stromaufwärts gelegenen Kodierers zu folgen, die von der komplementären Pufferbelegung des Dekodierers abgeleitet wird.
In noch einer weiteren Hinsicht besteht die vorliegende Erfindung aus einem System, das zumindest einen stromaufwärts gelegenen Kodierer, der einen Datenpuffer benutzt, um ein bitratenreduziertes Signal zum Dekodieren in einem stromabwärts gelegenen Dekodierer abzuleiten, der einen Datenpuffer hat, dessen Variation in der Belegung durch die Variation der Belegung des stromaufwärts gelegenen Kodiererpuffers bestimmt ist, und zumindest einen Neukodierer in einem Weg bzw. Pfad zwischen dem stromaufwärts gelegenen Kodierer und dem stromabwärts gelegenen Dekodierer umfasst, wobei die Datenbelegung des Neukodierers gezwungen wird, der des stromaufwärts gelegenen Kodierers zu folgen, wodurch ein Schalten, das weg von dem bitratenreduzierten Signal erfolgen soll, ohne Unterbrechung bzw. Unstetigkeit in dem stromabwärts gelegenen Dekodiererpuffer ermöglicht wird.
Auf diese Art und Weise wird das Problem des Überlaufens oder Unterlaufens bei dem stromabwärts gelegenen Dekodiererpuffer bezwungen bzw. überwunden. Wieder von dem Standpunkt des stromabwärts gelegenen Kodierers aus gesehen, erfolgt ein Schalten bzw. Umschalten von einem stromaufwärts gelegenen Kodierer, der eine Pufferbelegung hat, über welche keine Steuerung bzw. Kontrolle bei diesem Level bzw. Niveau ausgeübt werden kann, zu einem Neukodierer, der künstlich angeordnet ist, um im Wesentlichen dieselbe Pufferbelegung zu haben.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 die Pufferzustände in einem System mit variabler Längenkodierung veranschaulicht, das bei (a) den Kodiererpuffer und bei (b) den Dekodiererpuffer zeigt;
Fig. 2 eine Anordnung von zwei ähnlichen Kodierer/Dekodierer-(Kodek)- Paaren in Kaskade bzw. stufenförmig veranschaulicht;
Fig. 3 eine Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung für einen lokalen wahlweisen Austrittsschalter bzw. Nicht-Teilnahme-Schalter zeigt; und
Fig. 4 eine Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung zum Schalten zwischen zwei bitratenreduzierten Signalen zeigt.
Es wird hilfreich sein, die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit einer genaueren Erklärung des oben erwähnten Problems einzuleiten. Es wird auch die neue Analyse des Problems dargelegt werden, von der man ausgeht, dass sie einen Teil dieser Erfindung bildet.
Die Kombination der DCT-Kodierung, Quantisierung der DCT-Koeffizienten und variable Längenkodierung der quantisierten Koeffizienten - gewöhnlich nach ITU/R 721 und MPEG-Kompressionsschemas - erzeugt Daten, bei einer variablen Rate innerhalb jeden Vollbildes. Auch der Typ der Vorhersage, die für jedes Vollbild ausgewählt ist, verursacht, dass die mittlere Datenrate auf einer Vollbild-für-Vollbild-Basis variiert. Bei dem Kodierer werden die Daten in einen Pufferspeicher geschrieben, damit die Datenrate für die Übertragung oder Speicherung geglättet bzw. ruhig gehalten werden kann. Die langfristige mittlere Datenrate am Eingang zu diesem Pufferspeicher wird durch die Anpassung der Quantisierung der DCT-Koeffizienten gesteuert.
Bei dem Dekodierer gibt es einen komplementären Puffer, der an seinem Eingang Daten hat, die mit einer konstanten Bitrate empfangen werden, während er an seinem Ausgang Daten mit der variablen Rate abgibt bzw. bereitstellt, die durch die erste Stufe des Dekodierungsprozesses benötigt werden.
Fig. 1 veranschaulicht, wie die Kodierer- und Dekodiererpuffer Lese- und Schreibadressen sich mit der Zeit ändern könnten. Die Kodierer-Leseadresse und die Dekodierer-Schreibadresse erhöht sich bei einer (typischen) konstanten Rate, die durch den Übertragungskanal bestimmt ist. Die Kodierer-Schreibadresse erhöht sich mit einer Rate, die von dem Umfang der Daten abhängt, die durch den Kodierer erzeugt worden sind. Bei dem Dekodierer erhöht sich die Puffer-Leseadresse mit einer Rate, die durch das nachfolgende Dekodierungsverfahren bestimmt ist.
Bei einem gegebenen Punkt in einem gegebenen Vollbild wird die unverzögerte bzw. unmittelbare Datenrate, die durch den Dekodierer benötigt wird, gleich der Datenrate sein, die durch den Kodierer für diesen Teil des Bildes erzeugt wird; (das heißt die Anzahl der Bits, die für einen gegebenen Bildblock erzeugt wird, ist gleich der Anzahl der Bits, die zum Dekodieren desselben Blocks benötigt werden) das heißt, wenn die Übertragungsrate fest ist:
d/dt(Bc(r, n)) = -d/dt(Bd(r, n) (1)
oder äquivalent Bc(r, n) + Bd(r, n) = konstant (2)
wo
r einen zweidimensionalen Punkt in einem Bild oder Vollbild n definiert
Bc(r, n) die Kodiererpufferbelegung zu der Zeit ist, wenn die Daten entsprechend zu dem Punkt r in den Kodiererpuffer geschrieben werden, und
Bd(r, n) die Dekodiererpufferbelegung zu einer etwas späteren Zeit ist, wenn dieselben Daten von dem Dekodiererpuffer gelesen werden.
Dieses Ergebnis ist fundamental. Die Summe der Kodiererpufferbelegung und der Dekodiererpufferbelegung ist konstant (für einen gegebenen Teil des Bildes, nicht zu einem gegebenen Zeitpunkt). Gleichermaßen, wenn der Kodiererpuffer bei einem bestimmten Bildpunkt leer ist, dann wird der Dekodiererpuffer bei diesem Bildpunkt voll sein, und umgekehrt. In Standard-Komprimierungssystemen ist der Dekodiererpuffer eine bekannte Größe. Deshalb kann der Kodierer den Dekodiererpufferunterlauf oder -überlauf, durch das Verhindern des Überlaufens oder Unterlaufens jeweils, in seinem eigenen Puffer verhindern.
Deshalb ist, wenn zwischen den Bitströmen geschalten wird, eine Anforderung bzw. Bedingung, die erfüllt werden muss, wenn das Risiko des Pufferunterlaufs oder -überlaufs auf Null reduziert werden muss, dass die Kodiererpufferbelegungen der zwei Bitströme (bei dem Punkt des Schaltens) gleich sein müssen. Es ist nicht möglich, von einem Bitstrom von einem Kodierer (A) mit einem leeren Kodiererpuffer zu einem Bitstrom von einem Kodierer (B) mit einem vollen Puffer zu schalten. Bei dem Schaltpunkt bzw. der Schaltstelle in dem Bild würde der Dekodiererpuffer voll sein (Bitstrom A). Jedoch nimmt der Kodierer (B), der nichts über einen stromabwärts gelegenen Schalter weiß an, dass der Dekodiererpuffer leer ist, und dass er, in einer Art und Weise, die den Dekodiererpuffer auffüllen wird, arbeiten kann. Jedoch wird dies verursachen, dass der Dekodiererpuffer einige Zeit nach dem Schalten überläuft.
Wenn zwischen zwei Bitströmen geschalten wird, müssen drei wichtige Kriterien erfüllt werden, um die Störung zu einem stromabwärts liegenden Dekodierer zu minimieren.
1. Die Bitströme müssen derart ausgerichtet bzw. synchronisiert sein, dass das Schalten bei demselben Platz bzw. der selben Stelle in Relation zu der synchronisierenden Information innerhalb beider Bitströme passiert bzw. erfolgt; z. B. unmittelbar nach einem Vollbild-Start-Kode.
2. Wenn vorangehende Vollbilder benutzt werden, um Vorhersagen für Vollbilder nach dem Schaltpunkt bzw. der Schaltstelle zu erzeugen, dann sollten diese vorangehenden Vollbilder (wenn dekodiert) in beiden Bitströmen so ähnlich wie möglich sein.
3. Die erwarteten Dekodiererpufferbelegungen bei dem Punkt des Schaltens müssen für beide Bitströme dieselben sein. (Beachte, dass die Dekodiererpufferbelegung sich hier auf die Zeit bezieht, bei der der Schaltpunkt bzw. die Schaltstelle von dem Dekodiererpuffer gelesen wird, und zwar wie in Gleichung (2).)
Bezieht man sich nun zurück auf Fig. 1, ist die Zeit Tc für Daten, in dem Kodiererpuffer zu sein, gegeben durch Tc = Bc(r, n)/R, wo R die Übertragungsrate ist. In ähn- licher Weise ist die Zeit für Daten, in dem Dekodiererpuffer zu sein, gegeben durch Td = Bd(r, n)/R
das heißt Tc + Td = (Bc(r, n) + Bd(r, n))/R = konstant (3)
Deshalb ist die Verzögerung durch das Kodierer/Dekodierer-Paar eine Konstante, auch wenn die Zeit, die die Daten in dem Kodiererpuffer verbringen, beträchtlich variieren kann. Die maximale Zeit, die die Daten in dem Kodiererpuffer verbringen können, ist Bc(max)/R und die minimale Zeit ist Null (für einen leeren Kodiererpuffer). Die Zeit, die in dem Dekodiererpuffer verbracht wird, ist das Komplement bzw. das Gegenstück der Zeit, die in dem Kodiererpuffer verbracht wird.
Man nehme an, dass wir zwei ähnliche Kodek-Paare in Kaskade haben, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Gesamtverzögerung durch jeden Kodek wird so festgelegt, dass sie gleich T ist. Dann ist
Tc1 + Td1 = T (4)
und
Tc2 + Td2 = T (5)
Jedoch gibt es keine Garantie, dass Tc1 = Tc2 ist, da die dekodierten analogen Bilder in gewissem Maße (z. B. Rauschen und Verzerrung) unterschiedlich von den Quellbildern sein werden.
Man kann sich ausdenken, dass der zweite Kodierer eine Verzögerung hat, die gleich ist mit der des ersten Kodierers, indem sichergestellt wird, dass die Kodierer- Pufferbelegung für den zweiten Kodierer gleich ist mit der des ersten Kodierers (wobei man annimmt, dass alle digitalen Übertragungsraten die gleichen sind). Durch Weiterleiten der Information über den Zustand des Puffers des ersten Kodierers zu dem zweiten Kodierer, sollte es möglich sein, den Ratensteuerungsalgorithmus des zweiten Kodierers derart einzustellen, dass die Pufferbelegungen bei spezifischen Punkten in der Sequenz gleich sind, derart wie bei dem Start von jedem Vollbild.
Dann sagen wir bei derartigen Punkten, dass:
Td1 + Tc2 = konstant = T (6)
das heißt, dass das Verfahren des Dekodierens gefolgt von der Neukodierung eine feste und bekannte Verzögerung hat.
Da für eine feste Bitrate die Pufferbelegung des Kodierers und Dekodierers komplementär sind, kann der Zustand des Puffers des ersten Kodierers auch von der Pufferbelegung des ersten Dekodierers abgeleitet werden.
Behält man das Obige im Gedächtnis, ist es nun möglich, eine Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung eines wahlweisen Austrittsschalters bzw. Nicht- Teilnahme-Schalters, der den Bedarf ein volles Dekodierungs- und Neukodierungsverfahren konstant bzw. andauernd in dem Verteilungsweg zu haben, bezwingt bzw. überwindet. Eine Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt.
Eine digitale Einspeisung wird von dem nationalen Verteilungsnetzwerk genommen und durch eine voreingestellte Verzögerung 32 zu einem digitalen Bitstromschalter 30 geleitet. Dieselbe Einspeisung wird zu dem Dekodierer 36 geleitet, wobei der Ausgang bzw. das Ausgangssignal dieses Dekodierers zu einem Mischschalter 34 geleitet wird. Der andere Eingang bzw. das andere Eingangssignal zu diesem Schalter 34 wird durch die lokale Programmquelle bereitgestellt, die schematisch bei 40 dargestellt ist. Eine Verbindung ist von dem Dekoder 36 zu der lokalen Quelle 40 bereitgestellt, wodurch es der lokalen Quelle ermöglicht wird, in Synchronisation gebracht zu werden.
Der Ausgang vom Schalter 34 wird zu einem Kodierer 38 genommen bzw. geleitet, der fähig ist, die Pufferbelegungsinformation des Dekodierers 36 zu empfangen. Der Ausgang des Kodierers 38 stellt einen zweiten Eingang zu dem Schalter 30 bereit.
Die Art und Weise der Durchführung des beschriebenen Kreislaufs wird nun erklärt werden.
Bei den Zeiten, wenn der wahlweise Ausgang bzw. Austritt nicht benötigt wird, würde der digitale Schalter 30 gesetzt sein, um das Netzwerksignal über die vorbestimmte Verzögerung 32 zu wählen. Dies würde das Vertrauen auf die Verlässlichkeit bzw. Sicherheit der komplizierten Dekodierungs- und Neukodierungsausrüstung bzw. -einrichtung reduzieren. Auch würde es den Bedarf für eine kaskadierte Dekodierung und Neukodierung vermeiden. Der Verzögerungswert würde auf die Kodierer- /Dekodierer-Verzögerung T plus einem Aufmaß bzw. einer Bearbeitungszugabe für die Verzögerung des Mischers/Schalters 34 voreingestellt sein.
Eine kurze Zeit, vor dem wahlweisen Austritt bzw. der wahlweisen Nichtteilnahme, würde das lokale Studio mit dem Ausgang bzw. Ausgangssignal des Dekodierers derart synchronisiert werden, dass die dekodierten (analogen) Signale und lokal entsprungenen Signale bei dem Mischschalter 34 in Synchronisation sind.
Auch der Schalter 34 würde eingerichtet bzw. eingestellt sein, um das dekodierte Netzwerksignal durch den Dekodierer 36 geeignet auszuwählen, derart dass der Kodierer 38 das Netzwerksignal neu kodiert. Da der Kodierer 38 Informationen von dem Dekoder 36 über den Zustand des stromaufwärts liegenden Kodiererpuffers empfängt, könnte dann die Dekodierung und Neukodierungsverzögerung mit der voreingestellten Verzögerung gleich gemacht werden (bei bekannten Punkten bzw. Stellen, wie z. B. bei dem Start von jedem Vollbild). Dann werden die Bitströme an dem Eingang zu dem Bitstromschalter 30 derart ausgerichtet bzw. synchronisiert sein, dass der Bitstromschalter 30 geschaltet werden kann, um den neu kodierten Pfad bzw. Weg bei einem geeigneten Punkt bzw. bei einer geeigneten Stelle in den ausgerichteten bzw. synchronisierten Bitströmen auszuwählen, wie z. B. bei einem Bild/Vollbild-Start- Wort.
In diesem Fall ist es möglich. Bitströme zu schalten, ohne dass der stromabwärts gelegene Dekodierer irgendeine signifikante Störung verursacht, da:
1. die Bitströme in Relation zu den Bitstromsynchronisationsinrormationen ausgerichtet sind, wie z. B. Vollbild-Start-Kodes.
2. die vorangehenden Vollbilder, die zur Kodierung (Quelle und lokal dekodiert) benutzt werden, ähnlich sein werden.
3. es keine Diskontinuität bzw. Unterbrechung in der erwarteten Pufferbelegung des stromabwärts gelegenen Dekodierers gibt.
Sobald der Ausgang des Kodierers 38 in dem Schalter 30 gewählt worden ist, dann kann der Eingang des Kodierers 38 zu dem Ausgang des lokalen Studios, das in der Figur mit 40 dargestellt ist, geschaltet sein. Da dies mit dem dekodierten Signal synchron ist, wird der Kodierer 38 dies einfach als einen Szenen- oder Einstellungswechsel der normalen Art behandeln, ohne eine signifikante Herabsetzung in der Kodierungsqualität zu verursachen.
Es wird erkannt worden sein, dass der Schalter 34 (der in der Figur auch als "Schalter A" bezeichnet ist) in der dekodierten, unkodierten oder Bilder-Domäne arbeitet, während der Schalter 30 ("Schalter B") in der kodierten Domäne arbeitet.
Man beachte, dass die kaskadierte Dekodierung und Neukodierung nur für die Periode, die dem wahlweisen Ausgang bzw. Austritt unmittelbar vorangeht im Schaltkreis war. Wenn der Schalter 34 fast unmittelbar nach dem Schalter 30 geschalten wird, dann korrespondiert der minimale Umfang bzw. die minimale Menge der dekodierten und neu kodierten Daten, die übertragen sind, nur denen, die in dem Puffer des Kodierers bei der Zeit des Schaltens gespeichert sind.
Das wahlweise Nichtteilnahme- bzw. Austritts verfahren kann wie folgt zusammengefasst werden:
Das Zurückschalten von dem lokalen Studio zu dem Netzwerk ist im Allgemeinen das umgekehrte des oben genannten Verfahrens. Ein Unterschied in dem umgekehrten Verfahren ist, dass nachdem der Mischschalter 34 von dem lokalen Studio zu dem dekodierten Netzwerk schaltet, dem Kodierer erlaubt sein muss, sich vor der Auswahl des verzögerten Netzwerkpfades bzw. -weges bei dem Schalter 30 einzuschwingen bzw. auszuregeln.
Ebenso wie das Leiten der Pufferbelegungsinformation von dem Dekodierer 36 zu dem Kodierer 38 ist es auch möglich, zusätzliche Informationen, wie z. B. Bewegungsvektorfelder bzw. Bewegungsvektorhalbbilder und Entscheidungen der Vorhersageart, zu leiten. Man erwartet, dass dies die Qualität des kaskadierten Kodierungsverfahrens verbessert, was davon abhängig ist, wie viel Information von dem Dekodierer zu dem Neukodierer geleitet wird.
Beim Schalten zu und von dem lokalen wahlweisen Austritt bzw. der wahlweisen Nichtteilnahme sollte ein Verfahren zur präzisen Ausrichtung bzw. Synchronisierung der zwei Bitströme beim Schalter 30, betrachtet werden. Ein Verfahren ist wie folgt.
Es ist sichergestellt, dass die Pufferbelegung des (Neu)Kodierers etwas weniger ist als jene des stromaufwärts gelegenen Kodiererpuffers bei vordefinierten Schaltpunkten bzw. Schaltstellen. (Beachte, dass dies die Pufferbelegung ist, wenn die Information für diesen Punkt in den Kodiererpuffer wie in Gleichung (2) geschrieben ist und nicht, wenn es ausgelesen wird). Dies stellt sicher, dass die Daten, die für den Schaltpunkt bzw. die Schaltstelle relevant sind, an dem Aus gang des (Neu)Kodiererpuffers, und zwar genau bevor sie den Schalter (B) über die vorbestimmte Verzögerung erreichen, zur Verfügung stehen sollten.
Zum Schalten vom Netzwerk auf den lokalen wahlweisen Austritt bzw. der wahlweisen Nichtteilnahme kann das Lesen des (Neu)Kodiererpuffers verschoben werden, bis sein Ausgang durch den Schalter (B) ausgewählt wird. Der Schalter (B) ist mit den Daten (wie z. B. Vollbild-Start-Kodes) in dem vorbestimmten Verzögerungspfad bzw. -weg synchronisiert.
Wenn von dem lokalen wahlweisen Austritt bzw. von der lokalen wahlweisen Nichtteilnahme zurück zum Netzwerk geschaltet wird, wählt der Schalter (A) zuerst das dekodierte Netzwerksignal. Wenn der (Neu) Kodierer das Netzwerksignal verlässlich neu kodiert, aber mit einer etwas kleineren Pufferbelegung des Kodierers, als der des stromaufwärts gelegene Kodierers (oder gleichwertiger mit einer klenieren Kodiererpufferverzögerung), werden die Daten, die dem Start von jedem Vollbild entsprechen, bei einem Schalter (B) eine kurze Zeit vor dem Ankommen über die vorbestimmte Verzögerung ankommen. Auffüllende Bytes können dann entsprechend zu den neu kodierten Daten (bei dem Ausgang des Neukodiererpuffers) addiert werden, bis der verzögerte Netzwerkpfad bei dem Schalter (B) ausgewählt wird, und zwar in Synchronisation mit dem verzögerten Datenpfad. Alternativ kann in Übertragungssystemen mit variablen Datenraten, wie z. B. ATM-Netzwerke, die Übertragungsrate reduziert sein, anstatt zu den übertragenen Daten auffüllenden Bytes zu addieren.
Für MPEG-Signale werden Dekodierer unter Verwendung eines Systems der Präsentationszeitstempel (PTS), Dekodierungszeitstempel (DTS), die mit einem Programmtaktreferenz-(PCR)-Signal verknüpft sind, synchronisiert. Diese Signale sollten kontinuierlich über den Bitstromschalter laufen, um nicht einen stromabwärts gelegenen Dekodierer durcheinander zu bringen bzw. zu verwirren. Deshalb sollten sie in dem (Neu)Kodierer mit den Netzwerksignalen, wie jeweils geeignet, synchronisiert werden.
Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung hat - es wird nun klar sein - ein schaltendes System zum lokalen wahlweisen Austritt bzw. zur wahlweisen Nichtteilnahme bereitgestellt, das auf den Prinzipien beruht, dass das verteilte Netzwerksignal nur eine kaskadierte Dekodierung und eine Neukodierung für eine kurze Zeit um den Moment des Schaltens aushaken bzw. erleiden sollte. Dies wird insgesamt durch das Folgende erreicht.
Eine Kombination eines Dekodierers, gefolgt durch einen Neukodierer, ist in einer Seitenkette mit einer Bypassverzögerung bzw. Umgehungsverzögerung in dem Hauptpfad bereitgestellt, die im Wesentlichen gleich ist mit der Verzögerung, die durch die Kombination des Kodierer- und Dekodiererpuffers eingeleitet bzw. eingeführt ist. Ein Bitstromschalter, Schalter (B), wählt zwischen dem Ausgang des verzögerten Netzwerkbitstroms in dem Hauptpfad und einem dekodierten und neu kodierten Netzwerksignal in der Seitenkette aus. Ein analoger (oder gleichwertig digitaler) Schalter (A) schaltet (am Eingang zum Neukodierer) zwischen dem lokalen Signal und dem dekodierten Netzwerksignal. Das lokale Studio wird mit dem dekodierten Netzwerksignal derart synchronisiert, dass der Schalter (A) zwischen den zwei Eingängen wählen kann, ohne eine Synchronisationsstörung an dem Neukodierer zu verursachen. Der Bitstromschalter (B) wählt zwischen Bitströmen bei geeigneten Punkten (wie z. B. bei Vollbildsynchronisationswörtern) aus. Die Auswahl beim Schalter (B) wird mit der Anwesenheit dieser Information in dem verzögerten Pfad des Netzwerkbitstroms synchronisiert. Der Bitstromschalter (B) schaltet nur, wenn der Bitstrom von dem Neukodierer im Wesentlichen ähnlich zu dem verzögerten Netzwerkbitstrom ist. Die Pufferbelegung des Neukodierers wird gesteuert, um etwas weniger als das des stromaufwärts gelegenen Kodierers zu sein, so oft der Neukodierer das dekodierte Netzwerksignal kodieren wird. Dies erfordert, dass geeignete Informationen von dem Dekodierer zu dem Neukodierer eingespeist werden, die Wissen bzw. Kenntnisse über die Pufferbelegung des stromaufwärts gelegenen Kodierers geben bzw. bereitstellen.
Der Ausgang des Neukodiererpuffers kann angehalten oder auffüllende Bytes können addiert bzw. hinzugefügt werden, um die zwei Bitströme exakt in Synchronisation bei dem Schaltpunkt bzw. der Schaltstelle zu bringen. Die Systeminformationen, wie z. B. Takt und Dekodierungssynchronisationsdaten, sollten kontinuierlich über den Schalter sein bzw. laufen und mit dem Netzwerksignal synchronisiert sein.
Die Herabsetzung bzw. die Verminderung in der Qualität des dekodierten und neu kodierten Signals kann minimiert werden, indem zusätzliche Informationen zu dem Neukodierer (von dem Dekodierer) über Kodierungsentscheidungen geleitet werden, die von dem stromaufwärts liegenden Kodierer gemacht werden. Diese Entscheidungen schließen Bewegungsvektorinformationen, Vorhersagearten, den DCT-Typ, die Quantisierungsschrittgröße und Frequenzgewichtung ein.
Die Prinzipien, die oben für den lokalen wahlweisen Austritt bzw. die lokale wahlweise Nichtteilnahme beschrieben sind, können auf ein Schalten zwischen zwei komprimierten Bitströmen erweitert werden. Ein Blockdiagramm einer möglichen Schaltungsanordnung ist in Fig. 4 gezeigt.
Der Zweck des allumfassenden bzw. Gesamtschalters ist es, ein Ausgangssignal bereitzustellen, das wie eine verzögerte Kopie des Bitstroms (A) startet bzw. beginnt. Einige Zeit später, nachdem der Schaltprozess komplettiert worden ist, ist der Ausgang gleich mit einer verzögerten Version des Bitstroms (B). Für eine kurze Zeitperiode um den Schaltpunkt bzw. die Schaltstelle besteht der Ausgang aus Signalen A, gefolgt von B, die derart dekodiert und neu kodiert worden sind, um die Störung, die von einem stromabwärts gelegenen Dekodierer verursacht werden, zu minimieren.
Vergleicht man diese Anordnung mit der lokalen wahlweisen Austrittsanordnung bzw. Nichtteilnahmeanordnung, die in Fig. 3 gezeigt ist, ist das lokale Studio durch einen Bitstrom-(B)-Dekodierer 56 ersetzt. Zusätzlich gibt es Dekodierer- Synchronisationsverzögerungen (DSD) 50 und 52, die bereitgestellt sind, um eine Vollbildsynchronisation der dekodierten Signale A und B am Eingang des Mischschalters 58 zu ermöglichen. (Es gibt keine Garantie, dass die Signale A und B bei ihren jeweiligen stromaufwärts gelegenen Kodierern miteinander synchronisiert und zeitlich angepasst waren. Die DSD in dem Bitstrom-(A)-Pfad ist anfänglich auf einen Nominalwert festgesetzt.)
Auch gibt es eine zweite voreingestellte Verzögerung 60 in dem Bitstrom-(B)-Pfad, analog zu der voreingestellten Verzögerung 62, um die abschließende verzögerte Auswahl dieses Bitstroms zu gewährleisten.
Nimmt man an, dass es bei diesem Level bzw. Niveau keine Steuerung über den stromaufwärts gelegenen Kodierer gibt, findet das Schalten vom Bitstrom (A) zu Bitstrom (B) in der folgenden Reihenfolge statt:
Das Zurückschalten zum Bitstrom (A) ist das dasselbe Verfahren mit A und B vertauscht. Da die stromaufwärts gelegenen Kodierer A und B in der Synchronisation auseinander gedriftet sind, kann die Dekodierersynchronisationsverzögerung 52 vor dem Dekodierer (A) 54 benötigen, ausgehend von ihrer nominalen Einstellung eingestellt zu werden.
Genau wie in dem Fall des lokalen wahlweisen Austrittschalters bzw. Nichtteilnahmeschalters, sollte, wenn das Dekodierer-(A)-Signal (neu) kodiert wird, die Pufferbelegung der (Neu)Kodierung so manipuliert werden, dass sie etwas weniger als die Pufferbelegung des stromaufwärts gelegen (A)-Kodierers ist. Dies sollte sicherstellen, dass die Verzögerung durch den Dekodierungs- und Neukodierungsprozess etwas weniger ist als jene durch den voreingestellten Verzögerungspfad (A). Dies ermöglicht dem Bitstrom, über den verzögerten Pfad (A) und den Neukodierungspfad bei einem geeigneten Schaltpunkt bzw. einer geeigneten Schaltstelle in dem Bitstrom durch das Anhalten des Ausgangs bzw. der Ausgabe des (Neu)Kodiererpuffers exakt in Synchronisation gebracht zu werden. Ein geeigneter Schaltpunkt bzw. eine geeignete Schaltstelle würde bei einer Vollbild-Start-Grenze sein.
Beachte, dass ohne Steuerung des stromaufwärts gelegenen Kodierers die exakte zeitliche Koordinierung bzw. Steuerung des Bitstromschalters durch die zeitliche Koordinierung bzw. Steuerung der Bits in dem verzögerten Pfad (A) gesetzt wird.
Sobald der (Neu)Kodierer das B-Signal verarbeitet, sollte die Pufferbelegung manipuliert sein, um etwas weniger als das des stromaufwärts gelegenen Kodierers (B) zu sein. Dann sollte ein gegebener (neu)kodierter-Vollbild-Start an dem Ausgang des Neukodiererpuffers, genau bevor der gleichwertige Vollbildstartkode den Bitstromschalter über die voreingestellte Verzögerung 60 erreicht, erscheinen. Die füllenden Bytes können dann in geeigneter Weise an dem Ausgang des (Neu)Kodiererpuffers addiert werden, derart dass die Bitströme exakt synchronisiert werden, wenn die vorgesehenen Schaltpunkte bzw. Schaltstellen über den verzögerten Pfad (B) ankommen. Beachte, dass für diesen Teil des Schaltprozesses die exakte zeitliche Koordinierung bzw. Steuerung des Bitstromschalters, durch die zeitliche Koordinierung bzw. Steuerung des Bitstroms in dem verzögerten Pfad (B) gesetzt wird.
Das Schalten vom Bitstrom (B) zurück zum Bitstrom (A) folgt exakt demselben Verfahren, wobei A und B vertauscht ist.
Im Falle, in dem ein MPEG-Bitstroms geschaltet wird, wird der Ratensteuerungsprozess durch den Bedarf, die verschiedenen Formen der Vorhersage von verschiedenen Bildern innerhalb einer "Gruppe von Bildern"-(GOP-)-Struktur in Betracht zu ziehen, kompliziert. Die GOP-Struktur deckt typischerweise ein Intervall von 0,5 Sekunden ab. Es ist wahrscheinlich, dass die Ratensteuerung Zeit in dieser Größenordnung brauchen wird, um die Pufferbelegung um den Schaltpunkt bzw. die Schaltstelle zu manipulieren.
Die GOP-Strukturen der zwei Bitströme werden wahrscheinlich nicht ausgerichtet sein und der Neukodierer wird es deshalb benötigen, Änderungen in seiner GOP-Struktur während des Schaltprozesses zu machen (z. B. durch Änderung eines I-Vollbildes zu einem P-Vollbild und ein oder zwei B-Vollbildern). Auch die Auffrischungsstrategien bzw. Bildwiederholstrategien der zwei Bitströme können unterschiedlich sein (z. B. I- Vollbilder/I-Anteile bzw. -Schnitte). Die Ratensteuerung des Neukodierers wird intelligent von einer Strategie in die andere übergehen müssen.
Die stromaufwärts gelegen Kodierer (A) und Kodierer (B) dürfen nicht in Synchronisation sein. Jedoch muss beim Schalten jede Takt-Rückgewinnungsinformation und Synchronisation, die an einen stromabwärts liegenden Dekodierer gesandt wird, kontinuierlich sein, um eine Störung dieses Dekoders zu vermeiden. Zum Beispiel in MPEG-Ausdrücken bedeutet dies, dass wenn vom Bitstrom A zum Bitstrom B geschaltet wird, das Programmtaktreferenzsignal (PCR) kontinuierlich sein muss, obwohl seine Änderungsrate auf beiden Seiten des Schaltpunktes bzw. der Schaltstellen nicht dieselbe zu sein braucht. Auch die Präsentationszeitstempel (PTS) und die Dekodierungszeitstempel (DTS) sollten in kontinuierlicher Art und Weise über dem Schalter variieren.
Beachte, dass diese Beschränkungen implizieren, dass nach dem Schalter, der geschaltete Bitstrom nicht exakt gleich dem einer verzögerten Version des Eingangsbit- Stroms (B) ist. Einige "Systemlevel"-Informationen, wie z. B. zeitlich koordinierende bzw. steuernde Referenz- und Synchronisationsinformationen bleiben durch den Schaltprozess geändert.
Auch beim Zurückschalten zum Bitstrom (A) werden die gleichwertigen Bitstrom-(A)- Parameter durch das Durchlaufen durch den Schaltprozesses geändert werden.
Wenn einer der Bitströme auf eine Scheibe bzw. Diskette gespeichert wird, wird die Dekodierungssynchronisations Verzögerung nicht benötigt. In diesem Fall kann der dekodierte (B)-Eingang zu dem digitalen Mischer "aufgerufen" werden und am Eingang zum Mischschalter zur Selektierung fertig sein.
Wenn alle Bitströme auf einer Scheibe bzw. Diskette gespeichert sind, kann der Schalter die Basis eines "nichtlinearen" Editors bilden. Die zwei Eingänge zu dem Schalter könnten von verschiedenen Teilen derselben Originalsequenz oder von verschiedenen Sequenzen, wobei die Editierung dem nächsten Vollbild zugeordnet wird. Der neu kodierte "editierte" Bitstrom kann, wie gefordert wiederhergestellt werden.
Der Qualitätsverlust während der Zeit der kaskadierten Dekodierung und Neukodierung kann minimiert werden, indem so viele Informationen wie möglich über den stromaufwärts liegenden Kodierungsprozess, zu dem Neukodierer geleitet werden. Bezüglich dem Beispiel der MPEG-Signale würden hilfreiche Informationen Folgendes einschließen:
1. Bewegungsvektoren,
2. Bildkodierungstyp (intra, nicht-intra, vorhergesagt, bidirektional),
3. für jeden Makroblock, eine Makroblock vorhersagende Kodierungsart (I, P, B übersprungen)
4. einen DCT-Typ (Vollbild/Halbbild),
5. Quantisierer-Wichtungs-Matrizen,
6. eine Quantisiererstufengröße.
Beachte, dass der Gebrauch dieser Information in dem (Neu)Kodierer die Anforderungen für anspruchsvolle Bewegungseinschätzung bzw. Bewegungsbewertung und die Art und Weise des Entscheidungskreislaufs bei dem Neukodierer reduzieren könnte. Dies würde die Kosten dieses Schaltertyps reduzieren.
Da der Schaltprozess die Dekodierung des Eingangssignal involviert bzw. einschließt, würde es möglich sein, einfache mischende Funktionen, wie z. B. Überblenden und Wischen zwischen den dekodierten Signalen an dem Mischschalter, sowie die "einfache" Schaltfunktion durchzuführen.
Da das Schalten zwischen Signalen tatsächlich bzw. widerum mit den dekodierten Signalen arbeitet bzw. funktioniert, ist es nicht absolut notwendig, dass die zwei Bitströme dieselbe Bitrate haben. Dies ist besonders wichtig, wenn MPEG-kodierte Signale bearbeitet werden, die einen Bereich von Bitraten oder sogar eine variable Bitrate innerhalb einer Sequenz haben können.
Vorausgesetzt, dass die voreingestellten Verzögerungen eingerichtet sind, um der geeigneten Bitrate zu entsprechen und dass die Pufferbelegungen und die zeitlichen Systemkoordinierungen bzw. -Steuerungen kontinuierlich über dem Schalter sind, sollte der Schaltvorgang bloß als ein variabler Bitratenmodus innerhalb des Kodierungsstandards vorkommen.
Beachte, dass eine elektrische Standardschnittstelle für MPEG-Signale zum Zeitpunkt der Antragstellung dieser Anwendung noch nicht bestimmt ist. Es wird hier angenommen, dass MPEG-Signale typischerweise durch teilweise Population bzw. Besetzung eines Containers mit hoher Datenrate befördert werden (z. B. ATM-Protokolle in einem SDH/STM1-Container mit 155 Megabit pro Sekunde). Die Bitrate wird dann einfach durch die Dichte der teilweisen Population bzw. Besetzung des Containers bestimmt.
Das Niveau bzw. die Level der Systeme bzw. Systemslevel stellt ein Mittel zum Transport und zur Synchronisierung der Trennsignale, die ein einzelnes Programm vervollständigen bzw. zusammensetzen, um verschiedene abgetrennte Programme zusammenzubündeln bzw. in multiplexweise zu verbinden, bereit.
Der Schaltprozess, der in den früheren Abschnitten beschrieben ist, zeigt wie ein einzelnes Element (z. B. Video) eines Programms geschaltet werden kann, ohne eine signifikante Störung oder einen Verlust der Qualität am stromabwärts gelegenen Dekodierer zu verursachen. Jedoch gibt es viele detaillierte System-Level-Ausgaben, die auch beim Schalten involviert bzw. beteiligt sind.
Im Zusammenhang mit MPEG2-Signalen kann es sein, dass man verschiedene Levelpunkte der Systeme bzw. System-Level-Punkte über dem Schalter ändern muss, wie z. B.:
1. Programmtaktreferenz-(PCR)-Felderbzw. -Halbbilder.
2. PTS- und DTS-Werte.
3. PES-Paketlängen.
4. Strom-IDs bzw. Stromkennzeichnungen.
5. Die Anordnung der PES-Pakete innerhalb der Transportpakete. 6. Eine Programmzuordnungstabelle.
7. Programmabbildungstabellen.
8. Transportpaketdurchgangszählungen bzw. Transportpaketkontinuitätszählungen.
Konsequenter Weise, kann der Schalter umgeben sein von Systemleveldemulitplexern an den Bitstromeingängen und von einem Remultiplexer bzw. Neubündeler an den Ausgängen des Schalters. Der Remultiplexer wird von den Systeminformationen, die von den Demultiplexern dekodiert werden, intelligenten Gebrauch machen bzw. einsetzen. Diese Funktionen der Systeme werden immer "im Kreislauf" bzw. "im Schaltkreis" bleiben.
Zusammenfassend ist ein Mechanismus zum Schalten zwischen komprimierten Bitströmen auf dem Prinzip vorgeschlagen worden, dass der Ausgangsbitstrom nur eine kaskadierte Dekodierung und Neukodierung für eine kurze Periode um den Moment des Schaltens herum aushalten sollte. Dies kann durch Folgendes erreicht sein.
Eine Kombination von zwei Dekodierern, gefolgt von einem Neukodierer, ist in einer Seitenkette mit Bypassverzögerungen in den Hauptpfaden A und B bereitgestellt, die im Wesentlichen gleich sind mit den Verzögerungen, die durch die Kombination der Kodierung und Dekodierung für jeden Signalpfad A und B eingeleitet werden. Ein Bitstromschalter wählt zwischen den Ausgängen dieser Verzögerungen und dem Ausgang des Neukodierers aus. Ein Mischschalter an dem Eingang zu dem Neukodierer wählt zwischen den dekodierten Versionen der A- und B-Signale aus. Die Dekodierersynchronisationsverzögerungen ermöglichen den dekodierten Signalen, an dem Eingang zu dem Mischschalter synchronisiert zu sein. Der Bitstromschalter wählt zwischen den Bitströmen bei geeigneten Punkten bzw. Stellen, wie z. B. bei Vollbildsynchronisationswörtern aus und wird mit der Präsenz dieser Information in dem Bitstrom über den voreingestellten Verzögerungspfad synchronisiert. Der Bitstromschalter schaltet nur, wenn der Bitstrom von dem Neukodierer im Wesentlichen mit dem Bitstrom über den entsprechenden verzögerten Pfad gleich ist. Die Pufferbelegung des Neukodierers wird über die Neukodiererratensteuerung manipuliert, um etwas weniger als das des stromaufwärts gelegenen Kodierers zu sein, dessen Signale es neu kodieren. Der Ausgang des Neukodiererpuffers kann angehalten oder füllende Bytes hinzu addiert werden, um den verzögerten Bitstrom und den neu kodierten Bitstrom exakt bei dem Schaltpunkt bzw. der Schaltstelle in Synchronisation zu bringen. Systeminformationen, wie z. B. Taktrückgewinnung und Synchronisationsdaten, sollten kontinuierlich über dem Schalter sein. Die Herabsetzung bzw. Verminderung in der Qualität des dekodierten und neu kodierten Signals kann durch das Durchleiten zusätzlicher Informationen zu dem Neukodierer (von dem Dekodierer) über Kodierungsentscheidungen, die durch den stromaufwärts gelegenen Kodierer gemacht werden, minimiert werden. Diese Informationen schließen Bewegungsvektoren, Vorhersagearten, einen DCT-Typ, eine Quantisierungsstufengröße und Frequenzgewichtung bzw. Frequenzbeurteilung ein.
Auf diese Weise ist es möglich, die Zeit, für die das Signal den kaskadierten Dekodierungs- und Neukodierungsprozessen unterworfen ist, minimiert werden. Jedoch können einige Levelentbündelungen und -neubündelungen der Systeme erforderlich sein, um kontinuierlich im Kreislauf bzw. "im Schaltkreis" zu sein.
Es ist erklärt worden, dass dieser Schalter die Basis eines nichtliniearen Vollbild- Editors zur Komprimierung der Schemas formen bzw. ausbilden kann, die eine bewegungskompensierte Inter-Vollbild-Vorhersage verwenden.
Die Erfindung kann in einer modifizierten Form ausgeführt sein, in der mit nicht realer Zeit bzw. nicht in Echtzeit geschaltet wird, wie z. B. zwischen Bitströmen, die auf Scheiben bzw. Disketten gespeichert sind. Der Betrieb der Schaltanordnung von Fig. 4 ist oben so zusammengefasst, dass er zur folgenden Zeitsequenz am Schalterausgang führt:
i) vor dem Schalten ist der Ausgang bzw. das Ausgangssignal eine verzögerte Version des Bitstroms A;
ii) für eine kurze Zeitperiode um den Schaltpunkt, besteht der Ausgang aus den Signalen A, gefolgt von B, die derartig dekodiert und neu kodiert worden sind, um die Störung, die bei einem stromabwärts gelegenen Dekodierer verursacht wird, zu minimieren;
iii) nach dem Schalten ist der Ausgang eine verzögerte Version des Bitstroms B.
Bei diesem modifizierten Lösungsansatz kann die Erzeugung des vorläufigen Bitstromabschnitts ii) nicht notwendigerweise durch bestimmte bzw. spezialisierte Hardware, sondern durch entsprechend programmierte Prozessoren durchgeführt werden. Die Erzeugung einer derartigen Software wird eine einfache bzw. direkte Art und Weise für den Fachmann sein, der der Lehre dieser Offenbarung folgt und keine weitere Ausarbeitung bzw. ausführliche Darstellung wird benötigt. Es wird erwartet, dass ohne eine bestimmte Hardware die Erzeugung des Bitstroms ii) mit der gegenwärtigen Ausrüstung bzw. Technik zu langsam für eine Realzeitanwendung sein wird. Dieser Lösungsansatz wird deshalb für Anwendungen, wie z. B. Offline-Editierung vorgeschlagen. In der Zukunft kann es sein, dass sich herausstellt, dass dieser Lösungsansatz eine weitere Anwendung hat.
Die vorliegende Erfindung ist nur beispielhaft beschrieben worden und eine breite Vielfalt von Modifikationen sind, ohne vom Umfang der anhängigen Ansprüche abzuweichen, möglich.

Claims

1. Verfahren zum Schalten eines bitratenreduzierten Signals, dass die Schritte umfasst, wonach ein neukodiertes Signal in Synchronisation mit dem bitratenreduzierten Signal entwickelt wird, indem das Bitraten reduzierte Signal durch ein Dekodierer- (36; 54) und Neukodierer- (38; 64) Paar geleitet wird; zwischen dem bitratenreduzierten Signal und dem neukodierten Signal bei einem geeigneten Signalpunkt geschaltet wird und darauffolgend der Eingang des Neukodierers zu einer alternativen Signalquelle geschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die alternative Signalquelle eine nicht kodierte Signalquelle (40) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dass weiter die darauffolgenden Schritte umfasst, wonach bei dem Eingang des Neukodierers von der unkodierten Signalquelle (40) zu dem Ausgang des Dekodierers (36; 54) zurückgeschaltet wird und darauffolgend von dem neukodierten Signal zu dem bitratenreduzierten Signal geschaltet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die alternative Signalquelle einen zweiten Dekodierer (56) umfasst, der mit einem zweiten bitratenreduzierten Signal arbeitet, um ein zweites dekodiertes Signal zu erzeugen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dass weiter den darauffolgenden Schritt umfasst, wonach von dem neukodierten Signal zu dem zweiten bitratenreduzierten Signal geschaltet wird.

6. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das bitratenreduzierte Signal oder jedes bitratenreduzierte Signal von einem stromaufwärts gelegenen Kodierer abgeleitet wird, der einen Datenpuffer verwendet, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, die Pufferverzögerung des Neukodierer-Datenpuffers zu zwingen, der Pufferverzögerung des stromaufwärtsgelegenen Kodierers zu folgen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei welchem der stromaufwärtsgelegene Kodierer angepasst ist, um bei einer festen Bitrate zu kodieren, und bei welchem die Pufferbelegung des Neukodierers gezwungen wird, der Pufferbelegung des stromaufwärtsgelegenen Kodierers zu folgen, die von der komplementären Pufferbelegung des Dekodierers (36; 54) abgeleitet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem die Pufferbelegung des stromaufwärtsgelegenen Kodierers von der Verzögerung des Dekodierers (36; 54) abgeleitet wird.

9. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das bitratenreduzierte Signal oder jedes bitratenreduzierte Signal ein kompressionskodiertes Videosignal ist.

10. Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das oder jedes bitratenreduzierte Signal ein MPEG-Signal ist.

11. Apparat zum Schalten eines bitratenreduzierten Signals bei einem Ausgangsterminal bzw. Ausgangsanschluss, das bzw. der folgendes umfasst: ein Eingangsterminal bzw. einen Eingangsanschluss, um ein bitratenreduziertes Signal zu empfangen; einen Ausgangsschalter (30; 66); einen direkten Pfad (32; 52, 62), um das bitratenreduzierte Signal zu dem Ausgangsschalter (30; 66) ohne dekodieren zu leiten; einen Dekodierer (36; 54) um das bitratenreduzierte Signal zu empfangen; einen Kodierer (38; 64), um ein dekodiertes Signal von dem Dekodierer (36; 54) zu empfangen und um ein neukodiertes Signal dem Ausgangsschalter (30; 66) zuzuführen, wobei der Ausgangsschalter angepasst ist, um bei dem Ausgangsterminal bzw. Ausgangsanschluss zwischen dem bitratenreduzierten Signal und dem neukodierten Signal zu schalten, wobei der direkte Pfad geeignet zur Synchronisation des bitratenreduzierten Signals und des neukodierten Signals bei dem Ausgangsschalter verzögert wird bzw. ist; und ein Neukodierer- Schaltungsmittel (34; 58), um ein alternatives Signal zu empfangen und es auf den Kodierer (38; 64) als Ersatz für das dekodierte Signal anzuwenden.

12. Apparat nach Anspruch 11, der weiter eine unkodierte Signalquelle (40) umfasst, die das alternative Signal bereitstellt.

13. Apparat nach Anspruch 11, der weiter folgendes umfasst: einen zweiten Eingangsanschluss beziehungsweise ein zweites Eingangsterminal, um ein zweites bitratenreduziertes Signal zu empfangen, einen zweiten geeignet verzögerten Pfad (50, 60) um das zweite bitratenreduzierte Signal zu dem Ausgangsschalter (66) ohne Dekodieren zu leiten; und einen zweiten Dekoder (56), um das zweite bitratenreduzierte Signal zu empfangen und um es zu dekodieren, um das alternative Signal dem Neukodierer-Schaltungsmittel (58) bereitzustellen, wobei der Ausgangsschalter (66) angepasst ist, um bei dem Ausgangsanschluss zwischen dem bitratenreduzierten Signal, dem neukodierten Signal und dem zweiten bitratenreduzierten Signal zu schalten.

14. Apparat nach irgendeinem der Ansprüche 11 bis 13, bei welchem der oder jeder Eingangsanschluss bzw. das oder jedes Eingangsterminal für eine Verbindung mit einem stromaufwärts gelegenen Kodierer angepasst ist, der einen Datenpuffer verwendet, wobei der Kodierer (38; 64) des Apparats ei nen Datenpuffer hat, dessen Belegung der Bedingung bzw. der Zwangsbedingung unterstellt ist, der Pufferbelegung des stromaufwärts gelegenen Kodierers zu folgen, der das ausgewählte Eingangssignal erzeugt.

15. Apparat nach Anspruch 14, bei welchem die Pufferbelegung des stromaufwärtsgelegenen Köders aus der komplementären Pufferbelegung des Dekodierers (36; 54) abgeleitet wird.

16. Apparat nach Anspruch 14, bei welchem die Pufferbelegung des stromaufwärtsgelegenen Kodierers aus der Verzögerung des Dekodierers (36; 54) abgeleitet wird.

17. Verfahren zum Schalten zwischen einem erstem kodierten Signal und einem zweiten kodierten Signal, das die folgenden Schritte umfasst: das erste Signal wird empfangen; das erste Signal wird dekodiert und neu kodiert um ein neukodiertes erstes Signal in Frame-Synchronisationen beziehungsweise Vollbild-Synchronisation mit dem ersten Signal bereitzustellen, und zwar geeignet verzögert; in dem kodierten Raum wird zwischen dem ersten Signal und dem neukodierten ersten Signal geschaltet; das zweite Signal wird empfangen; das zweite Signal wird dekodiert, um ein dekodiertes zweites Signal auszubilden; in dem unkodierten Raum beziehungsweise in der unkodierten Domäne wird zwischen dem dekodierten ersten Signal und dem dekodierten zweiten Signal geschaltet und neu kodiert, um ein neukodiertes zweites Signal in Frame-Synchronisation beziehungsweise Vollbild- Synchronisation mit dem zweiten Signal bereit zu stellen, und zwar geeignet verzögert; und in dem kodierten Raum beziehungsweise in der kodierten Domäne wird zwischen dem neukodierten zweiten Signal und dem zweiten Signal geschaltet.

18. Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem das erste und zweite kodierte Signal von jeweiligen ersten und zweiten stromaufwärts gelegenen Kodierern abgeleitet wird, die jeweils einen Datenpuffer verwenden, wobei das Verfahren den Schritt umfasst, wonach die Pufferbelegung des Neukodierer- Datenpuffers gezwungen wird, der Pufferbelegung des ersten stromaufwärts gelegenen Kodierers beim Neukodieren des ersten dekodierten Signals und der Pufferbelegung des zweiten stromaufwärts gelegenen Kodieres beim Neukodieren des zweiten dekodierten Signals zu folgen.

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, bei welchem der Schritt des Schaltens in dem unkodierten Raum beziehungsweise der unkodierten Domäne zwischen dem dekodierten ersten Signal und dem dekodierten zweiten Signal eine Mischfunktion mit umfasst, wie zum Beispiel ein Überblenden oder ein Wischen beziehungsweise "Wipen".

20. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 17 bis 19, bei welchem die Bitrate des ersten kodierten Signals nicht dieselbe ist, wie die Bitrate des zweiten kodierten Signals.

21. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 17 bis 20, bei welchem der Schritt des Dekodierens und Neukodierens jeweilig MPEG-Dekodier- und Neukodierschritte sind.