DE69702756T3

DE69702756T3 - Verfahren und vorrichtung zur endloswiedergabe von komprimierten videobitströmen

Info

Publication number: DE69702756T3
Application number: DE69702756T
Authority: DE
Inventors: Andrew Cotton
Original assignee: Snell and Wilcox Ltd
Current assignee: OL Security LLC
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: AU2301497A; CA2251654A1; EP0893030A1; DK0893030T3; US6229851B1; AU715613B2; EP0893030B1; DE69702756T2; EP0893030B2; JP2000508495A; DE69702756D1; WO1997039587A1; GB9607667D0

Description

Diese Erfindung betrifft die Verknüpfung von komprimierten Videobitströmen.
Über viele Jahre sind es Videoingenieure gewöhnt gewesen, den Beginn und das Ende einer Abfolge von Bildern zusammenzuspleißen bzw. zusammenzukleben, um eine verknüpfte Abfolge auszubilden. Häufig mussten ein paar grundsätzliche Regeln befolgt werden, um sicherzustellen, dass der Spleißbereich nahtlos ist. Zum Beispiel sollte ein verknüpfter, verbundener Videoclip eine gerade Anzahl von Feldern enthalten; falls keine Tricks für eine PAL-kodierte Abfolge bzw. Bildabfolge eingesetzt werden, sollte sie ein Vielfaches von acht Feldern in der Länge sein, um die mathematische PAL-Abfolge beizubehalten.
Jedoch sind in dem Fall von Videos mit reduzierter Bitrate, insbesondere MPEG-Kodierung, vielmehr Einschränkungen zu beachten. Tatsächlich haben einige Leute beansprucht, dass es allgemein ganz einfach nicht möglich sei, einen MPEG-Videobitstrom zu verknüpfen.
Es sind bereits Techniken entwickelt worden, die es ermöglichen, speziell vorbereitete Abfolgen bzw. Bildabfolgen zu verknüpfen. Jedoch erfordern es diese Techniken allgemein, dass die exakten Bildrahmen, die zu verknüpfen sind, zu der Zeit der Kodierung bekannt sind.
Es ist hier erkannt worden, dass das Problem der Verknüpfung in zwei Teile aufgeteilt werden kann.
Der erste Teil ist mit der Auswahl von passenden Bildern beschäftigt, um die Verknüpfung aufzuweisen. Der zweite Teil des Problems betrifft die schwierigere Aufgabe, nämlich sicherzustellen, dass ein Zwischenspeicher eines Dekoders nicht über- oder unterbelastet bzw. -beladen wird, während eine verknüpfte Abfolge bzw. Bildabfolge wiedergegeben wird. Dies kann als eine Folge des Prozesses der Kodierung mit variabler Länge aufscheinen.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, eine neue Technologie zur Verfügung zu stellen, die es einem Segment irgendeiner komprimierten Abfolge ermöglicht, herausgenommen zu werden und durch einen Bitstromabspieler verknüpft zu werden, wobei eine Über-/Unterbelastung (over-/underflow) eines Zwischenspeichers bzw. -puffers eines Dekoders vermieden wird und keine Kenntnis des Abspielens an der Kodierungsstufe bzw. in dem Kodierungsstadium erforderlich ist.
Folglich besteht die vorliegende Erfindung in einem Verfahren zum Verknüpfen einer Abfolge eines komprimierten Videobitstromes, wobei Start- und Endpunkte ausgewählt sind, wobei die Abfolge eine Dekodierungszeit hat, die durch die Anzahl von Bildrahmen bzw. Rahmen in der Abfolge und der Videorahmengeschwindigkeit bestimmt wird, wobei die Bitrate, mit der die Abfolge abgespielt wird, so modifiziert wird, dass die Zeit, die zum Spielen der Abfolge genommen wird, der Dekodierungszeit für die Abfolge angeglichen wird.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Darstellungen beschrieben, in denen:
1 eine Darstellung ist, die die Belegung eines Zwischenspeichers bzw. -puffers zum Kodieren und Dekodieren für eine Kodierung mit konstanter Bitrate zeigt.
2 eine Darstellung ist, die die Auswahl eines Bereiches eines Bitstromes zur Verknüpfung darstellt.
3 eine Darstellung ist, die das Problem der Unterbelegung eines Dekoderpuffers bzw. -zwischenspeichers darstellt.
4 eine Darstellung ist, die das wieder Abspielen eines verknüpften Bitstromes durch Einstellung der Bitrate darstellt.
5, 6, 7 und 8 Tabellen sind, die die Neuordnung von Bildern in dem komprimierten Bitstrom und die Auswahl eines Endpunktes einer Abfolge zur Verknüpfung darstellt.
9 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung ist, die die vorliegende Erfindung einsetzt.
Um MPEG-Elementarströme zu verknüpfen, brauchen vier Merkmale des Kompressionsalgorithmus eine besondere Beachtung:

• Bildneuordnung zur Übertragung
• Abfolge und Gruppe von Bild(GOP)-Überschriften
• Belegung des Dekoderpuffers
• Verzögerung des Dekoderpuffers (VBV_Verzögerung)

Ein Überblick über die MPEG-Schaltung einschließlich Betrachtungen zu der Puffer- bzw. Zwischenspeicherbelegung wird gegeben in: SMPTE Journal, Dez. 95, Nr. 12, S. Merrill Weiss: "Switching Facilities in MPEG-2: Necessary But Not Sufficient".
Diese werden in Folge in Betracht gezogen, obwohl die wesentlichen Elemente der vorliegenden Erfindung in der Lösung des Problems der Belegung des Dekoderpuffers liegen.
Wird zuerst auf die Bildneuordnung geblickt, wird es zu verstehen sein, dass sowohl die MPEG1- als auch die MPEG2-Videokompressionsstandards drei Bildkodierungsarten unterstützen: I, P und B. I-Bilder sind intra-kodiert, das heißt, sie benutzen keine Informationen von anderen Bildern, um rekonstruiert zu werden. P- Bilder werden unter Verwendung einer um Bewegung kompensierten Vorhersage auf der Grundlage eines vorherigen Bildes kodiert. B-Bilder werden bidirektional unter Verwendung von Informationen sowohl von einem vorherigen als auch einem zukünftigen I- oder P-Bild vorhergesagt.
Ein Dekoder muss, um B-Bilder rekonstruieren zu können, Zugriff sowohl auf vorherige als auch auf zukünftige I- oder P-Bilder haben. Um das Dekodierungsverfahren zu vereinfachen, werden diese beide vor dem B-Bild zu dem Dekoder gesandt, wobei folglich sowohl an dem Kodierer als auch an dem Dekodierer eine Bildneuordnungstätigkeit erforderlich ist. Dies wird in 5 gezeigt, wo die Indizes die zeitliche Ordnung der Bilder anzeigen.
Wegen der Bildneuordnung muss Sorgfalt angewandt werden, wenn die Start- und Stopppunkte gewählt werden, um eine verknüpfte Bitstromabfolge auszubilden. Offensichtlich muss das erste Bild in dem Bitstrom ein I-Bild sein, da jedes andere auf Informationen basieren würde, die von vorherigen Bildern genommen sind, die ausrangiert worden sind. Bei MPEG wird üblicherweise auf eine Reihe von Bildern, die mit einem I-Bild beginnen, als einer GOP (Group Of Pictures: Gruppe von Bildern) Bezug genommen. Folglich könnten Bilder I₀ bis zu B₈ in einer Bitstromordnung bzw. -reihenfolge die erste GOP einer Abfolge bilden.
Das letzte Bild muss auf eine derartige Weise ausgewählt werden, dass keine fehlenden Bilder auftreten, wenn zur Wiedergabe in dem Dekoder neu geordnet wird. Die 6 demonstriert, was geschieht, falls der falsche Endpunkt gewählt wird. Die schattierten Bilder sind die, die aus dem Bitstrom zur Verknüpfung ausgewählt worden sind.
Indem eine schlechte Auswahl des Abfolgenendpunktes gemacht wird, fehlt das Bild B₅ von der dekodierten verknüpften Abfolge. Tatsächlich ist der korrekte Endpunkt immer direkt vor einem I- oder einem P-Bild, wie in 7 dargestellt.
In 7 ist ersichtlich, dass sieben aufeinander folgende Rahmen bzw. Bildrahmen aus dem Bitstrom ausgewählt worden sind, um verknüpft zu werden, und sieben aufeinander folgende Rahmen sind auch nach der Neuordnung zur Wiedergabe verfügbar.
Für die Abfolge von Bildrahmen, die oben gezeigt ist, ist es demonstriert worden, dass es durch eine sorgfältige Auswahl des Start- und des Endpunktes möglich ist, die wieder angeordneten bzw. neu geordneten Bitstromrahmen bzw. -bildrahmen zu verknüpfen.
Unglücklicherweise ist die Abfolge von I-, P- und B-Bildrahmen, die bei dem früheren Beispiel gezeigt worden ist, keine typische GOP. Dieses Beispiel ist als eine "geschlossene GOP" bekannt, da sie ohne Kenntnis der Bilder, die in vorherigen GOPs gesandt wurden, dekodiert werden kann. Im Allgemeinen ist dies nicht der Fall. Eine derartige geschlossene GOP ist leicht gepunktet, weil das erste Bild der GOP ein I-Bild ist, und das zweite Bild ist ein P-Bild. Zusätzlich kann ein Flag, das in dem Bitstrom getragen wird, auch das Vorhandensein einer geschlossenen GOP anzeigen.
Geschlossene GOPs werden durch Software-Kodierer bei dem Beginn einer Abfolge erzeugt. Für Hardware-Kodierer, die die ganze Zeit laufen, gibt es kein wirkliches Konzept für den Beginn einer Abfolge und so können geschlossene GOPs niemals kodiert werden.
Die 8 zeigt den Bildneuordnungsmechanismus für eine normale GOP. Die Schattierung zeigt die Bilder, die das GOP in der Eingangs-/Ausgangs- und der Bitstromordnung bzw. -reihenfolge aufweisen.
Aus der 8 kann klar erkannt werden, dass, obwohl die Bilder B_–2 und B_–1 einen Teil des hervorgehobenen GOP bilden, sie typischerweise von P₉ in der vorherigen GOP und I₀ in dem gegenwärtigen GOP vorhergesagt werden. Das hervorgehobene GOP kann deshalb üblicherweise nicht in Alleinstellung dekodiert werden.
Falls jedoch B_–2 und B_–1 so kodiert werden, dass sie nur die rückwärtigen Vorhersagemodi basierend auf I₀ verwenden, kann das GOP nun ohne Kenntnis von dem was zuvor kam, dekodiert werden. Unter diesen räumlichen Umständen kann die GOP nach 8 auch als eine geschlossene GOP gezählt werden und sollte als solche in dem Bitstrom angezeigt werden. Es wird gemäß der vorliegenden Erfindung avisiert, dass Bilder B_–2 und B_–1 studiert werden, um zu bestimmen, ob sie nur rückwärts vorhergesagte Modi verwenden oder nicht.
Obwohl die Verknüpfung eine Abfolge, die mit einem nicht geschlossenen GOP beginnt, immer einen legalen Bitstrom ohne Syntaxfehler ergeben wird, haben Computersimulationen gezeigt, dass der visuelle Eindruck nicht akzeptabel ist. B-Rahmen an dem Beginn der Abfolge sind von einem I- oder einem P-Bildrahmen unkorrekt eher an dem Ende der Abfolge als eines vor ihm vorhergesagt. Es wäre jedoch möglich, eine konventionelle GOP zu editieren, um es in eine geschlossene GOP zu konvertieren, um eine nahtlose Verknüpfung von einem beliebigen MPEG2-Bitstrom zu ermöglichen. Folglich würde, wenn das obige Beispiel genommen wird, falls es bestimmt werden würde, dass die Bilder B_–2 und B_–1 nach vorne gerichtete Vorhersagemodi einsetzen, so dass die GOP nicht als eine geschlossene GOP behandelt werden könnte, das Editieren zum Entfernen der Bilder B_–2 und B_–1 die GOP zu einer geschlossenen GOP wandeln.
Zusammenfassung der Regeln der Neuordnung

1. Das erste Bild einer verknüpften Abfolge in einer Bitstromreihenfolge sollte ein I-Bild sein.
2. Das letzte Bild einer verknüpften Abfolge in einer Bitstromreihenfolge sollte ein B-Bild vor einem I- oder einem P-Bild sein.
3. Um unkorrekte Vorhersagen in den ersten B-Bildern der verknüpften Abfolge zu vermeiden, sollte die Abfolge mit einer geschlossenen GOP beginnen.

Es wird nun die Aufmerksamkeit auf die Abfolge und die Überschriften der Gruppen von Bildern (GOP) gerichtet.
Um einen Dekoder einen verknüpften Bitstrom dekodieren zu lassen, muss er die Wiedergaberahmenrate bzw. -geschwindigkeit und die Bildabmessungen bzw. -dimensionen kennen. Diese Informationen werden in die MPEG-Abfolgeüberschrift bzw. -Kopfzeile gebracht und in dem Fall von MPEG2 zusätzlich in seine Erstreckung. Eine verknüpfte Abfolge muss deshalb mit einer Abfolgeüberschrift (und einer Erstreckung bzw. Extension) bei der Wiedergabe beginnen, obwohl diese von jedem Teil des Bitstromes extrahiert werden kann, wenn sie erfasst und einfach an den Beginn der Daten gespleißt wird, die zu verknüpfen sind.
Falls die verknüpfte Abfolge mit einer Abfolgeüberschrift bzw. einer Abfolgekopfzeile und einer Extension bzw. Erstreckung beginnt, spezifiziert die MPEG2-Syntax, dass dieses von einer Kopfzeile bzw. einem Header einer Gruppe von Bilder (GOP) gefolgt werden sollte. Deshalb sollte das erste Bild in dem Bitstrom nicht nur ein I-Bild sein, sondern das erste I-Bild einer GOP. Zusätzlich stellt der Beginn der verknüpften Abfolge mit einer GOP-Kopfzeile sicher, dass der zeitliche Bezug konsistent bleibt, der in die MPEG-Bildkopfzeilen gebracht ist.
Zusammenfassung der Regeln für Abfolge- & GOP-Kopfzeilen

1. Eine verknüpfte Abfolge sollte mit einer Abfolgekopfzeile beginnen, obwohl diese aus einem früheren Teil des Bitstromes und nicht not wendiger Weise dem zur Verknüpfung herausgewählten Teil herausgenommen worden sein kann.
2. Das erste Bild des verknüpften Bitstromes sollte das I-Bild an dem Beginn einer GOP sein und eine GOP-Kopfzeile sollte vorangehen.

Von der Besetzung des Dekoderpuffers wird angenommen, dass dies die größten Probleme verursacht, wenn eine komprimierte Abfolge zu verknüpfen ist. Wenn eine Abfolge spezifisch zur Verknüpfung kodiert wird, kann eine besondere Sorgfalt aufgebracht werden, um die Verknüpfung möglich zu machen. Der Kodierer braucht nur sicherzustellen, dass die Besetzung des Dekoderpuffers an dem Ende der Abfolge identisch zu der Pufferbesetzung an dem Start der Abfolge ist. Jedoch werden noch allgemeiner die Start- und Endpunkte zu der Zeit der Kodierung nicht bekannt sein und es ist aus diesem Grund, dass viele gesagt haben, dass die Verknüpfung komprimierter Abfolgen im Allgemeinen einfach nicht möglich ist.
Die vorliegende Erfindung löst das Problem der Pufferbesetzung für beliebige Bitstromsegmente. Die Erfindung kann am einfachsten unter Verwendung einer grafischen Darstellung des Betriebs der Kodierungs- und Dekodierungspuffer verstanden werden.
Es wird nun auf die Darstellungen Bezug genommen, wobei der Graph bzw. die Kurve nach 1 die Kodierer- und Dekodiererpuffer darstellt. Die Y-Achse stellt die Pufferadresse dar und die X-Achse repräsentiert die Zeit. Zur Vereinfachung ist anzunehmen, dass der Speicher unendlich ist und dass die Adresse immer hochgezählt wird. In der Praxis wird ein "zirkularer Speicher" verwendet werden und die Adresse wird periodisch auf Null gesetzt.
So kann für den Fall eines Betriebes mit konstanter Bitrate der Lesezeiger des Kodierungspuffers durch eine diagonale Linie dargestellt werden, die durch den Ursprung geht. Der Gradient der Linie zeigt die Bits pro Sekunde an, die aus dem Puffer gelesen werden, das heißt, die Bitrate. Je höher die Bitrate ist, desto steiler ist der Gradient.
Auf eine ähnliche Weise ist es möglich, den Lesezeiger des Dekoderpuffers darzustellen. Da angenommen wird, dass keine Verzögerung zwischen dem Lesen von Daten aus dem Kodierungspuffer und dem Schreiben davon in den Dekoderpuffer besteht und die Bitraten natürlich die gleichen sind, kann der Schreibadresszeiger des Dekoders durch die gleiche Zeile wie der Leseadresszeiger des Kodierers dargestellt werden. Als Folge werden Daten, die in eine Adresse in den Kodierungspuffer geschrieben werden, zu der gleichen Adresse in dem Dekodierungspuffer übertragen werden.
Zusätzlich ist die Schreibadresse des Kodierungspuffers zu der Darstellung hinzugefügt worden. Diese Kurve hat einen variablen Gradienten, der von der Ausgangsbitrate des Kodierers VLC (Kodierer für variable Längen) abhängt. Für den Dekodierer und den Kodierer muss, um synchronisiert zu bleiben, die Verzögerung durch den Kodierer- und den Dekodiererpuffer T konstant bleiben.
Da der VLD-Dekoder (Variabel-Längendekoder) die inverse Funktion des Kodierers VLC durchführt, ist es möglich, den Leseadressenzeiger des Dekoders zu ziehen, indem die Kurve der Kodierschreibadresse genommen wird und ihn nach rechts um einen Betrag zu versetzen, der gleich der gesamten Verzögerung T ist.
Es ist auch zweckmäßig, die maximale Pufferschreibadresse des Kodierers und die minimalen Pufferleseadressen des Dekodierers aufzutragen. Der gemessene Abstand auf der Y-Achse zwischen der Leseadresse des Kodierers und der maximalen Schreibadresse stellt die physikalische Puffergröße dar.
Es ist die übliche Praxis, dem Kodierer- und Dekodiererpuffer die gleiche Größe zu geben und die gesamte Kodierungs-Dekodierungs-Verzögerung so festzulegen, dass sie gleich ist:
Wenn dies der Fall ist, stellt die gestrichelte Linie in 1 grafisch dar, dass die Besetzung des Dekoderpuffers das Komplementäre der Besetzung des Kodierungspuffers ist, das heißt: Puffergröße = Kodierungspufferbesetzung1 + Besetzung des Dekodierungspufferbesetzung1+T
Es folgt auch, dass in dem Fall einer konstanten Bitrate, falls die Ratensteuerungstechnik sicherstellt, dass der Kodierungspuffer nicht überläuft oder weiter entleert wird, dies auch der Dekodierungspuffer nicht tun wird.
Werden die gleichen grafischen Analysetechniken eingesetzt, ist es möglich, die Wirkung zu erkunden, einen Abschnitt des komprimierten Bitstromes zu nehmen und ihn für eine Verknüpfung zu wiederholen. Die 2 zeigt die Auswahl eines zweckmäßigen Abschnittes des Bitstromes in der durchgezogenen Linie. Das Segment wurde gemäß den Regeln 1 bis 5, die oben angegeben sind, ausgewählt.
Die 3 zeigt die Wirkung auf die Besetzung des Dekoderpuffers bei der Verknüpfung des gewählten Bitstromsegmentes.
Es kann aus der 3 erkannt werden, dass zur Zeit = τ der Dekoderpuffer zu wenig belegt ist, was dazu führt, dass der Dekoder zusammenbricht.
Die Minderbelegung des Dekoderpuffers kann auf eine Anzahl von Arten verstanden werden, wobei vielleicht die deutlichste Erläuterung durch die Rückkehr zu der 2 gegeben ist.
Eine einfache Erklärung, die bereits für den Zusammenbruch des Dekoderpuffers gegeben ist, ist, dass die Pufferbelegung an dem Ende der Abfolge nicht identisch zu der Pufferbelegung bei dem Beginn der Abfolge war. Jedoch stellt die 2 eine noch "zweckmäßige" Erklärung dar:
Die Zeit, die für das Wiederabspielen des Bitstromsegmentes (AB) genommen wird und die Zeit, die genommen wird, um die verknüpfte Sequenz (CD) zu dekodieren und anzuzeigen, sind unterschiedlich. Wenn diese Zeiten nicht identisch sind, sind die Bitstromwiedergabe und der Dekodierungsprozess dazu verurteilt, aus dem Tritt zu geraten.
Nun ist es nicht möglich, die Dekodierungs- und Wiedergabezeit zu ändern, da dies direkt mit der Anzahl der Rahmen bzw. Bildrahmen in der verknüpften Abfolge und der Bildrahmenrate in Bezug steht, die nicht geändert werden sollten. So ist es die Lösung, die Wiedergabezeit für den Bitstrom zu indem, indem die Bitrate eingestellt wird. 4 zeigt, wie durch die Auswahl einer zweckmäßigen Bitrate das gleiche Bitstromsegment unbestimmt verknüpft werden kann, wobei ein Überlauf und eine Unterbelegung des Dekoderpuffers vermieden werden.
Der Gradient der modifizierten Kodiererlese- und Dekodiererschreibadresszeile stellen die neue Wiedergabenbitrate dar.
Die korrekte Wiedergabebitrate kann wie folgt berechnet werden:
Für unbestimmte Verknüpfung Abfolgedekodierungszeit = Bitstromwiedergabezeit
Folglich
Sobald die zutreffende Wiedergabebitrate bestimmt worden ist, müssen, um die MPEG-Übereinstimmung der verknüpften Bitströme aufrechtzuerhalten, zwei Felder, die innerhalb der komprimierten Datenströme genommen worden sind, modifiziert werden, um die Änderung der Bitrate zu berücksichtigen.
Diese sind:

1. die Bitrate und in dem Fall von MPEG2, die Bitraten_Erstreckung bzw. Extension
2. die VBV_Verzögerung

Die Bitrate und die Bitratenerstreckung sind sehr geradeaus, weil der korrekte Wert einfach die oben berechnete Bitrate ist, die in die passenden Einheiten umgewandelt ist. Die VBV_Verzögerung ist nicht so einfach. Verschiedene Techniken zur Berechnung von neuen Werten der VBV_Verzögerung können vorgestellt werden. Eine derartige Technik wird in dem folgenden Unterabschnitt beschrieben.
Die VBV_Verzögerung ist ein Wert, der in die Bildkopfzeilen der elementaren MPEG1- & MPEG2-Videoströme aufgenommen wird. Sein Zweck ist es, die Dekoderpuffer unter Berücksichtigung ihrer Pufferbelegung mit dem Kodierungspuffer zu synchronisieren. Die Einzelheiten sind in der Anlage C der ISO/IEC 13918-2: 1995(E).Empfehlung ITU-T H.262 (1195 E), Information Technology-Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information: Video, gut beschrieben.
Für einen Dekoderpuffer, der zu der Zeit t = 0 leer ist, können wir schreiben:
wobei BO_t die Dekoderpufferbelegung zu der Zeit t und r die Bitrate ist.
Nun spezifiziert die VBV_Verzögerung die Zeit, die Daten in dem Dekodierungspuffer verbleiben sollten, bevor sie dekodiert werden. So können wir unter Verwendung der obigen Gleichung eine Pufferbelegung zu der Zeit der Dekodierung erhalten, folglich:
oder in dem Fall der konstanten Bitratenkodierung: BOdekodiert = r × VBV_Verzögerung (1) wobei r nun die konstante Bitrate ist.
Der Grund zur Einstellung der Wiedergabebitrate war es, den Überlauf oder die Unterbelegung des Dekoderpuffers zu vermeiden. So erbringt der Start der verknüpften Abfolge mit der gleichen Pufferbelegung wie zu der gleichen Zeit in dem ursprünglichen urverknüpften Bitstrom eine gute Chance, diese zu erzielen. (Es gibt eine entfernte Möglichkeit, dass einige sehr kurze außergewöhnliche Abfolgen unter Verwendung dieser Technik VBV_Pufferverletzungen verursachen könnten. Die Editierung eines GOP, um eine geschlossene GOP zu erzeugen, kann auch zu einer VBV_Pufferverletzung führen, falls die mittlere Bitrate über die gelöschten Bilder weithin von der mittleren Bitrate über die Abfolge, die zu verknüpfen ist, differiert. Jedoch können diese durch eine Off-Line-Analyse des Bitstromes und einen zweckmäßigen Versatz bzw. Offset, der zu der anfänglichen VBV_Verzögerung gemacht wird, identifiziert werden.)
So kann für den ersten Rahmen bzw. Bildrahmen eines Segmentes geschrieben werden: BOalt = BOneu
Aus der Gleichung (1) können wir sagen:
Für aufeinander folgende Rahmen bzw. Bildrahmen kann die gleiche Berechnung eingesetzt werden, jedoch muss eine Erlaubnis für die Divergenz der Pufferbeset zungen, die durch die verschiedenen Bitraten verursacht werden, erteilt werden. In dem Fall der konventionellen Bildrahmenkodierung kann angezeigt werden, dass:
wobei nRahmen die Anzahl der Rahmen bzw. Bildrahmen in der verknüpften Abfolge beginnend bei Null ist und die Rahmen Rate in Rahmen bzw. Bildrahmen pro Sekunde gemessen ist.
Die Konstante von 90000 ist als VBV_Verzögerung erforderlich und ist in Einheiten von Augenblicken von 90 kHz gemessen.
Ähnliche Gleichungen können für die Feldbildkodierung und die 3:2-Pull-down-Abfolgen entwickelt werden, wo die Dekodierungsbildrate nicht konstant ist.
Ein Verfahren ist vorgeführt worden, das, vorausgesetzt eine Reihe von grundsätzlichen Regeln wird befolgt, es möglich macht, ein Segment eines komprimierten Videobitstromes zu nehmen und ihn abzuspielen, wobei eine verknüpfte Sequenz bzw. Abfolge gebildet wird. Sorgfalt muss erst aufgebracht werden, wenn die Rahmen bzw. Bildrahmen ausgewählt werden, die das Verknüpfungssegment aufweisen, und dann wird eine Einstellung für die Wiedergabebitrate vorgenommen, um einen Überlauf oder eine Unterbelegung des Dekoderpuffers zu vermeiden.
Die Beispiele sind von MPEG I (siehe: ISO/IEC 11172-2 1993, Information Technology-Coding of Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media at Up to About 1,5 Mbit/s – Part 2: Video) und MPEG2 (siehe: ISO/IEC 13918-2 1995(E). Recommendation ITU-T H.262 (1195 E), Information Technol ogy-Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information-Part 2: Video)-Videoelementarbitströmen genommen worden.
Diese Techniken in Verbindung mit einigen zusätzlichen benötigten Schritten, um die Übereinstimmung mit der ISO/IEC 13918-1 1995(E). (Recommendation ITU-T H.222.0 (1195 E), Information Technology-Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio Information: Systems) aufrechtzuerhalten, machen es auch möglich, MPEG2-Transportströme, die Videoelementarströme tragen, zu verknüpfen.
Mit angemessenen Modifikationen wird die Erfindung auch Anwendung bei anderen Videokompressionsschemata finden.
Eine wichtige Anwendung der hier beschriebenen Techniken liegt auf dem Bereich von Tests und Messungen. Künstlich erzeugte Bitströme sind bereits für den Zweck der Prüfung erzeugt worden, z.B. MPEG2-Dekoder. Es ist jedoch wichtig und wird zunehmend wichtiger, dazu in der Lage zu sein, Abfolgen von "real" komprimierten Videos zur Messung und Fehleraufdeckung zu spielen. Es wird insbesondere nützlich sein, dazu in der Lage zu sein, eine Abfolge von Bitströmen einzufangen, von der herausgefunden wurde, dass sie ein Problem für einen Dekoder erbringen könnte und diese Abfolge bzw. Sequenz für weitere Erkundungen abzuspielen bzw. wiederzugeben. Die Fähigkeit zur Verknüpfung, die durch die vorliegende Erfindung zur Verfügung gestellt wird, wird solche Bemühungen merklich unterstützen.
Beispielhaft ist in 9 ein Bitstromabspieler 10 gezeigt, der eine Fähigkeit zur Verknüpfung gemäß der vorliegenden Erfindung hat. Verknüpfte Abfolgen werden zur Beobachtung eines Dekoders 12 ausgespielt, der mit einer Anzeige bzw. Wiedergabe 14 verknüpft ist. Der Abspieler ist angeordnet, um Sequenzen bzw. Abfolgen zur Verknüpfung von einer Quelle 16 zu erringen, die eine Satellitensen dung oder eine terrestrische Sendung sein könnte. Der Abspieler kann auf einen internen Speicher oder einen externen Speicher 18 zugreifen.

Claims

Verfahren zum Bilden einer Schleife für eine Abfolge komprimierter Videobitströme mit ausgewählten Start- und Endpunkten, wobei die Abfolge eine Decodierungsdauer hat, die durch die Anzahl von Videobildern in der Abfolge und durch die Videobildrate bestimmt ist, wobei die Bitrate, mit der die Abfolge abgespielt wird, in der Weise modifiziert wird, dass die Dauer, die zum Spielen der Abfolge benötigt wird, gleich der Decodierungsdauer für die Abfolge gemacht wird, um eine Schleifenbildung für die komprimierte Videobitstrom-Abfolge zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Abspielbitrate gegeben ist durch
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem der komprimierte Videobitstrom intracodierte I-Bilder, vorwärtsprädiktionscodierte P-Bilder und sowohl vorwärts- als auch rückwärtsprädiktionscodierte B-Bilder umfasst.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Abfolge mit einem I-Bild, I₀, beginnt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem B-Bilder, die in dem Bitstrom nach I₀ auftreten, jedoch in der Eingangsbild-Reihenfolge vor I₀ stehen, geprüft werden, um zu bestimmen, ob sie eine Vorwärtsprädiktionscodierung verwenden, und in die Abfolge aufgenommen werden, falls sie keine Vorwärtsprädiktionscodierung verwenden, und durch Editieren entfernt werden, falls sie eine Vorwärtsprädiktionscodierung verwenden.
Abspieleinrichtung (10) für komprimierten Videobitstrom, die umfasst: einen Bitstromeingang, um eine Abfolge eines komprimierten Videobitstroms, für den eine Schleife gebildet werden soll, zu empfangen, wobei die Abfolge ausgewählte Start- und Endpunkte besitzt und eine Decodierungsdauer besitzt, die durch die Anzahl von Videobildern in der Abfolge und durch die Videobildrate bestimmt ist, und Mittel (10, 12) zum kontinuierlichen Abspielen der Abfolge mit einer abgewandelten Abspielbitrate, derart, dass die Dauer, die zum Abspielen der Abfolge benötigt wird, gleich der Decodierungsdauer gemacht wird.
Abspieleinrichtung nach Anspruch 6, bei der die Abspielbitrate gegeben ist durch: