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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Wiedergabe von Bildinformation (Video). Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das allgemeine Problem
der Wiedergabe der aufgezeichneten Bildinformation mit einer Geschwindigkeit anders
als die normale Geschwindigkeit.
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Bekanntlich werden Videobilder (Frames) entsprechend
einem vorbestimmten Format an eine Standard-Bildwiedergabeanordnung,
wie einem Fernseher, wiedergegeben, wobei die Pixel des Frames nicht
simultan sondern sequentiell wiedergegeben werden. Insbesondere
werden benachbarte Pixel konsekutiv geschrieben um eine horizontale
Zeile zu schreiben und die horizontalen Zeilen des Frames werden
konsekutiv (im Zeilensprungverfahren) geschrieben. Die auf diese
Weise erforderliche Zeit zum Wiedergeben eines Frames, d. h. die
Zeit, erforderlich zum Schreiben aller Bildzeilen, die das Frame
bilden, beträgt
1/25 Sekunde in dem PAL-Format. Folglich entspricht eine Szene,
deren wirkliche Spielzeit 100 Sekunden beträgt, einer
Sequenz von 2500 aufeinander folgenden Frames.
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Zum Aufzeichnen von Videobildern
auf einem Träger,
wie beispielsweise einem Magnetband, ist eine analoge Methode bekannt,
wobei die konsekutiven Pixel aneinander grenzend in Aufzeichnungsspuren
aufgezeichnet werden, die gegenüber
der Spielrichtung des Trägers
schräg
liegen. Bei Aufzeichnungen dieser Art sind die Möglichkeiten für Wiedergabe
in Zeitlupe oder in Zeitraffung begrenzt. Wenn es beispielsweise
erwünscht
ist, eine Szene mit fünffacher
normaler Geschwindigkeit wiederzugeben, wird der Träger mit
einer fünffachen
normalen Geschwindigkeit an einem Lesekopf entlang verlagert. Dies
bedeutet, dass mit der Bildwiedergabeanordnung fünf aufeinander folgende Bilder
in der Zeit, erforderlich zur Wiedergabe eines einzigen Bildes, an
dem Lesekopf entlang bewegt werden. Ein an dem Wiedergabeschirm
wiedergegebenes Bild nimmt dann die Form von fünf Fragmenten dieser fünf aufeinander
folgenden Bilder an, wobei diese Fragmente eins über dem anderen wiedergegeben werden
und durch verzerrte Bildteil voneinander getrennt sind.
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Neulich ist ein digitales Aufzeichnungsverfahren,
als MPEG bezeichnet, entwickelt worden, Bei diesem Verfahren wird
die Information in Bezug auf ein Bild digi tal codiert und komprimiert
und wird linear auf einem Träger
gespeichert, womit gemeint wird, dass die konsekutiven Bits fluchtend
zueinander in der Schreib- und Leserichtung des Trägers vorgesehen
werden.
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Wenn eine derartige Aufzeichnung
wiedergegeben wird, entsprechen die ausgelesenen Bits nicht den
Pixeln eines konsekutiv wiederzugebenden Frames. Eine Anzahl Bits
muss gesammelt werden um decodiert zu werden und um den Bildinhalt
eines oder mehrerer konsekutiver Frames zu rekonstruieren. Die Pufferspeicher
und die Rechenanordnungen, die dazu erforderlich sind, können in
der Wiedergabeanordnung vorgesehen werden. Es sei bemerkt, dass
im Schnitt die Anzahl ausgelesener Bits 25 Frames in der
Sekunde entspricht, und zwar bei einer normalen Wiedergabegeschwindigkeit
des Trägers. Im
Grunde ist es möglich,
den träger
schneller oder langsamer an dem Lesekopf entlang zu verlagern. Das
Problem ist aber, dass eine Standard-Wiedergabeanordnung, wie ein
Fernseher, nicht imstande ist, die dann empfangenen Signale in normale
Frames umzuwandeln.
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In dem US Patent 5.305.113 wird die
Hochgeschwindigkeitswiedergabe von Film-codierten Daten beschrieben.
Nach Spalte 2, Zeile 64 – Spalte 3, Zeile 10 werden
die Daten aus dem Aufzeichnungsmedium mit einer erhöhten Geschwindigkeit
ausgelesen und Demultiplexierung verteilt diese Daten in Bilddaten
(I, P) der zu decodierenden Frames und Bilddaten (B) des zu vorbestimmten
konstanten Frameintervallen aufzugebenden Frames. Das Ergebnis ist
eine Hochgeschwindigkeitswiedergabe auf einer nicht einstellbaren
Geschwindigkeit, die einige Male höher ist als die der normalen
Wiedergabe.
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Es ist nun u. a. eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Anordnung zu schaffen,
die es ermöglicht,
dass eine Videoaufzeichnung, hergestellt entsprechend einem MPEG-Verfahren,
mit einer Wiedergabegeschwindigkeit wiedergegeben wird, die innerhalb
geräumigen
Grenzen mit einer Standard-Wiedergabeanordnung, wie einem Fernseher,
wiedergegeben werden kann.
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Insbesondere ist es eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, dass dem Benutzer einer derartigen Anordnung
die Möglichkeit
geboten wird, die Wiedergabegeschwindigkeit nahezu kontinuierlich
zu variieren, und zwar zwischen einer Wiedergabe in Zeitlupe und
einer Wiedergabe in Zeitraffung.
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Die vorliegende Erfindung schafft
Verfahren und eine Anordnung nach den beiliegenden Patentansprüchen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall
näher beschrieben.
Es zeigen:
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1A–1E eine Darstellung der Menge
an Information, gespeichert durch MPEG-Codierung,
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2A ein
Beispiel einer MPEG-Sequenz,
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2B ein
Beispiel einer Sequenz zur Wiedergabe in Zeitlupe, hergeleitet von
der Sequenz in 2A,
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2C ein
Beispiel einer Sequenz zur Wiedergabe in Zeitraffung, hergeleitet
von der Sequenz in 2A,
und
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3 ein
Blockschaltbild einer Anordnung nach der vorliegenden Erfindung.
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Da MPEG-Codierung an sich bekannt
ist, wird an dieser Stelle nur eine kurze Beschreibung einiger wesentlicher
Aspekte einer MPEG-Aufzeichnungsprozedur anhand der 1 beschrieben.
Insbesondere wird eine kurze Beschreibung von drei verschiedenen
Typen MPEG-Codierung für
ein Frame gegeben, wobei diese Codierungstypen als I-Codierung, P-Codierung
und B-Codierung bezeichnet werden und eine abnehmende Anzahl Bits
je Frame in der aufgereihten Reihenfolge haben.
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1A zeigt
eine Sequenz konsekutiver Frames, die auf einem Träger, wie
einem Magnetband, aufgezeichnet werden sollen, wobei die einzelnen
Frames Sequenznummern N, N + 1, N + 2 usw. haben. In dem PAL-Format
entspricht jedes Frame einer Spielzeit von 1/25 Sekunde.
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1B zeigt
schematisch ein Magnetband 10, auf dem konsekutive Aufzeichnungsgebiete
R, R + 1, R + 2 usw. angegeben worden sind, wobei diese Gebiete
eine gleiche Länge
haben, d. h. jedes dieser Aufzeichnungsgebiete R, R + 1, R + 2 usw.
enthält die
gleiche Anzahl Bits. Wenn jedes Frame N, N + 1, N + 2 usw. einzeln
in digital codierter Form aufgezeichnet wäre, würde die Aufzeichnung der in 1A dargestellten Sequenz
die Form annehmen, wie in 1B dargestellt.
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Um die Menge an Information, ausgedrückt in Bits/Sekunde
beim Auslesen der digitalen Information und bei der Übertragung
der auf diese Art und Weise ausgelesenen Information zu einer Wiedergabeanordnung
zu reduzieren, wird die Bildinformation vor der Aufzeichnung komprimiert.
In 1C ist dies dadurch schematisch
dargestellt, dass der Träger 10 konsekutiver
Aufzeichnungsgebiete C, C + 1, C + 2 usw. hat, die je eine Länge haben,
die kleiner ist als die der entsprechenden Aufzeichnungsgebiete
R, R + 1, R + 2 usw. in 1B. 1C bezieht sich insbesondere
auf eine Situation, die entsteht, wenn die Information jedes einzelnen
Frames N, N + 1, N + 2 usw. vor der Aufzeichnung zu einem komprimierten Frame
komprimiert werden würde.
In einem derartigen Fall kann das zugehörige ursprüngliche Frame N, N + 1, N +
2 usw. von jedem komprimierten Frame C, C + 1, C + 2 usw. durch
Dekomprimierung und Decodierung hergeleitet werden. Codierte und
komprimierte Frames mit diesem Merkmal werden als Intrinsikframes
oder I-Frames bezeichnet.
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Eine weitere Reduktion der Menge
an Information ist möglich
als Ergebnis der Tatsache, dass normalerweise die konsekutiven Frames
einer Sequenz viel Übereinstimmung
miteinander haben. Wenn für
ein Frame nur die Differenzen gegenüber dem Vorgänger aufgezeichnet
werden, ist weniger Information erforderlich zum Aufzeichnen dieses
Frames. Ein derartiges Frame wird als ein Prädiktionsframe oder P-Frame
bezeichnet und enthält
Bewegungsinformation von Frameteilen. Die 1D zeigt schematisch eine Situation,
worin das Frame N als ein I-Frame aufgezeichnet wird und worin die
nächsten
zwei Frames N + 1 und N + 2 als P-Frames aufgezeichnet werden. Es
dürfte
einleuchten, dass es nicht möglich
ist, beispielsweise das Frame N + 1 durch Dekomprimierung und Decodierung
der aufgezeichneten Information aus nur dem P-Frame entsprechend
dem Frame N + 1 zu rekonstruieren, sondern dass es dazu erforderlich
ist, die aufgezeichnete Information des P-Frames entsprechend dem
Frame N + 1 mit dem I-Frame entsprechend dem Frame N zu kombinieren.
Es dürfte
ebenfalls einleuchten, dass eine relativ geringe Anzahl Bits erforderlich
ist um die zwei konsekutiven Frames N und N + 1 aufzuzeichnen.
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MPEG umfasst weiterhin ein codiertes
und komprimiertes Frame eines dritten Typs, das als ein bidirektionelles
oder B-Frame bezeichnet wird. Zum Aufzeichnen eines B-Frames sind
noch weniger Bits erforderlich als zum Aufzeichnen eines P-Frames, wie
in 1E schematisch dargestellt.
Das Original entsprechend einem B-Frame wird aus der Information
von drei codierten und komprimierten Frames, d. h. dem genannten
B-Frame, dem letzten
I-Frame oder P-Frame, das demselben vorhergeht, und dem ersten I-Frame oder P-Frame,
das dem genannten B-Frame folgt.
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Es sei bemerkt, dass die Menge an
aufzuzeichnender Information abhängig
ist von dem Bildinhalt der konsekutiven Frames. So würde beispielsweise
die Wiedergabe einer eine Stunde dauernden Bildsequenz etwa 540
GBit (667,5 GByte) erfordern, aber diese Menge an Information kann
mit Hilfe von MPEG-Aufzeichnung auf etwa 10,8 GBit (1,35 GByte)
komprimiert werden.
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Die Wiedergabe auf diese Art und
Weise codierter Video-Aufzeichnungen wird nun anhand der 2 beschrieben.
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2A zeigt
schematisch ein Beispiel einer Sequenz gespeicherter Video-Frames. Die Frames tragen
nacheinander die Nummern 1, 2, 3,...,
wie in dem oberen Teil der 2A angegeben
und der Typ jedes betreffenden Frames ist in dem unteren Teil der 2A angegeben. Der Einfachheit
halber sind die Frames I, P und B dargestellt, als hätten sie
eine gleiche Größe. Die
Codierungsstruktur IBBPBBPBB kann wiederkehrend sein; in dem Fall
wird eine Gruppe von neun konsekutiven Frames als "Group Of Pictures" oder GOP bezeichnet.
Es sei bemerkt, dass in MPEG die Länge einer GOP (d. h. 9 Frames
in dem vorliegenden Fall) variabel ist. Weiterhin ist die Struktur
einer GOP, insbesondere die Anzahl aufeinander folgender B-Frames
variabel und abhängig
von dem Bildinhalt der aufzuzeichnenden Frames. Es sei ebenfalls
bemerkt, dass, ob ein Frame als ein I-Frame, ein P-Frame oder als ein
B-Frame aufgezeichnet werden soll, während der Aufzeichnung einer
Sequenz durch eine Aufzeichnungsanordnung (Videorecorder) entschieden
wird; die Art und Weise aber, wie diese Entscheidung getroffen wird,
ist für
die vorliegende Erfindung nicht relevant. Im Rahmen der vorliegenden
Erfindung sei vorausgesetzt, dass eine aufgezeichnete Sequenz I-Frames,
P-Frames und B-Frames einer mehr oder weniger regelmäßigen Codierungsstruktur
enthält.
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Wenn diese aufgezeichnete Sequenz
mit Hilfe einer Wiedergabeanordnung, wie eines Fernsehers, auf eine
normale Weise (d. h. in Echtzeit) wiedergegeben werden soll, werden
die codierten Frames nacheinander von einer Wiedergabeanordnung ausgelesen
und werden der genannten Wiedergabeanordnung in codierter Form zugeführt. Jedes
codierte Frame umfasst ebenfalls Information in Bezug auf den Codierungstyp.
Wie oben bereits erwähnt,
erfordert die Aufzeichnung eines I-Frames mehr Information als ein
P-Frame und ein
B-Frame, wodurch das Auslesen und die Übertragung eines P-Frames zu der
Wiedergabeanordnung weniger Zeit beansprucht als das Auslesen und
die Übertragung
eines I-Frames; das Auslesen und die Übertragung eines B-Frames beansprucht
noch weniger Zeit. Im Schnitt aber beträgt die Anzahl PAL-Format-Frames
(I, P und B zusammen) ausgelesen und übertragen, 25 in der Sekunde.
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In der Wiedergabeanordnung werden
die empfangenen Frames dekomprimiert und decodiert, wonach die decodierten
Frames in einem Pufferspeicher gespeichert werden. Die gespeicherten
Frames werden aus diesem Pufferspeicher ausgelesen und wiedergegeben
werden, wobei die Wiedergabe jedes Frames in PAL-Format 1/25 Sekunde
dauert, ungeachtet, ob es als I-Frame, P-Frame oder B-Frame codiert
ist.
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Wenn es erwünscht ist, der aufgezeichneten Sequenz
mit einer Geschwindigkeit, anders als die normale Geschwindigkeit
(Zeitraffung oder Zeitlupe) zuzuschauen, ist es nicht ausreichend,
den Träger mit
einer höheren
oder niedrigeren Geschwindigkeit bloß an dem Lesekopf entlang zu
führen.
Tatsächlich würde in dem
Fall die Anzahl Frames, die in dem genannten Pufferspeicher gespeichert
sind, größer oder
kleiner sein als die Nennanzahl, während in der Standard-Wiedergabeanordnung
die Frames mit der Nennrate (25 je Sekunde in dem PAL-Format)
aus diesem Pufferspeicher ausgelesen werden. Die vorliegende Erfindung
schafft nun ein Verfahren, das gewährleistet, dass die mittlere
Anzahl codierter Frames, die der Wiedergabeanordnung je Zeiteinheit
angeboten werden, nach wie vor der Nennanzahl entspricht, sogar
wenn der Träger
mit einer höheren oder
niedrigeren Geschwindigkeit (Wiedergabe mit Zeitraffung bzw. Zeitlupe)
an dem Lesekopf entlang geführt
wird, wie nachstehend noch näher
beschrieben wird.
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3 zeigt
schematisch eine Wiedergabeanordnung 100 nach der vorliegenden
Erfindung, vorgesehen zum Auslesen von Information, die auf dem Träger 10 aufgezeichnet
worden ist. Die Wiedergabeanordnung 100 hat einen Lesekopf 20 zum
Verlagern des Trägers 10 an
dem Lesekopf 30 entlang. In dem Fall, dass der Träger 10 ein
Magnetband ist, umfassen die Verlagerungsmitte 120 einen
Motor zum Antreiben einer Aufwickelspule für das Band. In dem Fall, dass
der Träger 10 eine
magnetische oder optische Platte ist, umfassen die Verlagerungsmittel 20 einen
Motor zum Drehen der Platte.
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Die Wiedergabeanordnung 10 umfasst
eine Steueranordnung 40, die beispielsweise einen auf geeignete
Art und Weise programmierten (hardware-orientierten oder software-orientierten)
Mikroprozessor aufweisen kann. Die Steueranordnung 40 ist
mit den Verlagerungsmitteln 20 gekoppelt zur Steuerung
der Geschwindigkeit, mit der die Verlagerungsmittel 20 den
träger 10 an
dem Lesekopf entlang verlagern.
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Weiterhin ist die Steueranordnung 40 mit dem
Lesekopf 30 gekoppelt zum Empfangen mit Hilfe des Lesekopfes 30 ausgelesener
Information, wobei diese Information, wie erwähnt, codierte Information über Video-Frames
ist. Die Steueranordnung 40 ist weiterhin mit einem Ausgang 101 der
Wiedergabeanordnung 100 gekoppelt zur selektiven Zuführung mit Hilfe
des Lesekopfes 30 ausgelesener Information zu dem genannten
Ausgang 101, wie dies nachher noch detailliert beschrieben
wird.
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Die Wiedergabeanordnung 100 hat
einen Wiedergabegeschwindigkeitswahlschalter 50, der mit
der Steueranordnung 40 gekoppelt ist, wobei dieser Schalter
von einem Benutzer betätigt
werden kann. Der Wahlschalter 50 kann verschiedenartig ausgebildet
sein. In einer Konfiguration kann der Wahlschalter 50 als
Zeiger ausgebildet sein, der längs
einer Skaleneinteilung verlagert werden kann, wobei dieser Zeiger
beispielsweise einen Läufer
aktiviert, der über
eine Widerstandsbahn verlagerbar ist. Bei einer anderen Konfiguration
kann der Wahlschalter 50 ein alphanumerisches Tastenfeld
sein. Es ist ebenfalls möglich,
diese Konfigurationen miteinander zu kombinieren, wie dem Fachmann
einleuchten dürfte.
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Mit Hilfe des Wahlschalters 50 kann
der Benutzer der Steueranordnung 40 einen Befehl geben, die
gewünschte
Wiedergabegeschwindigkeit zu wählen.
Normalerweise wird der Benutzer eine normale Wiedergabegeschwindigkeit,
angegeben durch "N" in 3, wählen.
Die Steueranordnung 40 steuert die Verlagerungsmittel 20 derart,
dass der Träger 10 mit
einer im Wesentlichen konstanten, vorbestimmten Geschwindigkeit
verlagert wird, nachstehend als Nenngeschwindigkeit bezeichnet.
Die von dem Lesekopf 30 empfangenen Videosignale werden
danach integral dem Ausgang 101 zugeführt.
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Die Steueranordnung 40 überwacht
auch den Strom an Daten, empfangen von dem Lesekopf 30 und
misst die mittlere Anzahl Frames je Zeiteinheit in diesem Datenstrom.
Die Steueranordnung 40 vergleicht den gemessenen Mittelwert
mit einem vorbestimmten Festwert, nachstehend als Nennwert bezeichnet,
wobei dieser Nennwert im Falle des PAL-Formats 25 in der
Sekunde beträgt.
Wenn der gemessene Mittelwert größer ist
als dieser Nennwert, steuert die Steueranordnung 40 die
Verlagerungsmittel 20 derart, dass diese den Träger langsamer
an dem Lesekopf 30 entlang führen, und wenn der gemessene
Mittelwert kleiner ist als dieser Nennwert, steuert die Steueranordnung 40 die
Verlagerungsmittel 20 derart, dass sie den Träger schneller
an dem Lesekopf 30 entlang führen um zu gewährleisten, dass
die Anzahl dem Ausgang 101 je Zeiteinheit zugeführter Frames
dem genannten Nennwert entspricht.
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Wenn der Benutzer eine Wiedergabegeschwindigkeit
wählt,
anders als die Nenngeschwindigkeit, betätigt er den Wahlschalter 50 um
einen Geschwindigkeitsfaktor ∞ einzuführen. Nachstehend wird
der Geschwindigkeitsfaktor ∞ als
ein Faktor definiert, mit dem die Nenn-Wiedergabegeschwindigkeitmultipliziert
werden soll, so dass ein Geschwindigkeitsfaktor ∞ größer als Eins einer Wiedergabe
in Zeitraffung entspricht, und ein Geschwindigkeitsfaktor ∞ zwischen
Null und Eins Wiedergabe in Zeitlupe entspricht.
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Nach einem wichtigen Aspekt der vorliegenden
Erfindung kann der Geschwindigkeitsfaktor ∞ innerhalb bestimmter Grenzen
kontinuierlich eingestellt werden. In einer Abwandlung kann es möglich sein,
dass der Benutzer nur aus einer (relativ großen) Anzahl vorbestimmter Werte
für den
Geschwindigkeitsfaktor ∞ wählen kann.
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Nachstehend wird ein Beispiel von
Wiedergabe in Zeitlupe nach der vorliegenden Erfindung anhand der 2B näher erläutert, um das Prinzip der vorliegenden
Erfindung zu illustrieren. 2B zeigt eine
Sequenz von Frames, hergeleitet von der Sequenz aus 2A mit Hilfe der Steueranordnung 40, indem
jedes 8 Frame einmal wiederholt wird. Auch die Frames in
der neuen Sequenz tragen nacheinander die Nummern 1, 2, 3,...,
wie in dem oberen Teil der 2B angegeben
und der Typ jedes betreffenden Frames ist in dem unteren Teil der 2B spezifiziert, wobei die
ursprüngliche
Sequenznummer dieses Frames (2A)
eingeklammert ist.
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Auf diese Weise wird in dem vorliegenden Beispiel
eine neue Sequenz von 15 Frames von einer ursprünglichen
Sequenz mit 9 Frames hergeleitet. Ein wesentliches Merkmal
ist, dass die neue Sequenz dem MPEG-Format völlig entspricht, wodurch die
Steueranordnung 40 diese modifizierte Sequenz unmittelbar
einer Standard-Wiedergabeanordnung zuführen kann, die dann unmittelbar
diese modifizierte Sequenz decodieren und wiedergeben kann. Die Spielzeit
dieser modifizierten Sequenz (15 Frames) ist länger als
die der ursprünglichen
Sequenz (9 Frames), so dass Wiedergabe in Zeitlupe erhalten
wird: der Geschwindigkeitsfaktor ∞ in dem betreffenden Fall
folglich gleich 9/15 oder 0,6 beträgt.
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Es dürfte einleuchten, dass es eine
Vielzahl "reiner" Geschwindigkeitsfaktoren
a kleiner als Eins gibt. In der Sequenz einer beispielsweise in 2A dargestellten GOP ist
es ebenfalls auf einfache weise möglich, Faktoren 9/10, 9/11,
9/12, 9/13 und 9/14 zu erzielen, und zwar dadurch, dass 1 Frame, 2, 3, 4 oder 5 Frames
der B-Frames in der GOP wiederholt werden. Andere Brüche können dadurch
verwirklicht werden, dass mehr konsekutive GOPen berücksichtigt
werden: wenn zwei konsekutive GOPen berücksichtigt werden, ist es möglich, beispielsweise,
einen Geschwindigkeitsfaktor von 18/23 zu erhal ten, und zwar dadurch,
dass 2 und 3 Frames in der ersten bzw. zweiten
GOP wiederholt werden.
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Es sei bemerkt, dass sehr kleine
Zeitlupenfaktoren erzielt werden können, indem die B-Frames mehr
als nur einmal wiederholt werden. So werden beispielsweise die B-Frames
der GOP nach 2A je viermal
hintereinander wiederholt: in diesem Fall beträgt der resultierende Zeitlupenfaktor
9/27 = 0,33. Im Falle aber noch kleinerer Zeitlupenfaktoren ist
es nicht unwahrscheinlich, dass das wiedergegebene Bild auf den
Zuschauer einen ruckartigen Eindruck macht.
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In der Praxis ist die Länge der
GOPen nicht unbedingt konstant, wodurch es nicht sicher ist, ob ein
bestimmter gewünschter
Geschwindigkeitsfaktor in jeder GOP verwirklicht werden kann. Dies
ist aber nicht wichtig, wobei ein wichtiges Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist, dass es in dem Fall einer verzögerten Auslesung von Frames
möglich
ist, im Schnitt die Nenn-Anzahl Frames an dem Ausgang 101 durch
Wiederholung von B-Frames zu erhalten.
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Nun wird 3 näher
beschrieben. Die Steueranordnung 40 betreibt die Verlagerungsmittel in
der Wiedergabemode in Zeitlupe an, und zwar mit einer Geschwindigkeit,
die im Wesentlichen der ∞-fachen
Nenngeschwindigkeit entspricht. Folglich entspricht die mittlere
Anzahl je Zeiteinheit mit Hilfe des Lesekopfes 30 ausgelesener
Frames im Wesentlichen der ∞-fachen
Nennanzahl. Wie bereits erwähnt, überwacht
die Steueranordnung 40 den Datenstrom von dem Lesekopf 30 und
zählt die
Anzahl je Zeiteinheit übertragener
Frames. Jeweils, wenn gefunden wird, dass die gezählte Anzahl
kleiner ist als die Nennanzahl, wird die Steueranordnung 40 die B-Framedaten
X-fach an dem Ausgang 101 liefern. Dazu umfasst die Steueranordnung 40 einen
Speicher 41 zum Speichern der B-Framedaten.
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Im Grunde wird X gleich 2 gewählt. Wenn aber
der gewählte
Geschwindigkeitsfaktor so klein ist, dass zweifache Zuführung der
B-Framedaten nicht ausreichend ist um die Nenn-Framerate beizubehalten,
wird die Steueranordnung 40 X zu 3 oder sogar 4 zunehmen.
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Dies gewährleistet, dass die mittlere
Anzahl Frames, die dem Ausgang 101 je Zeiteinheit zugeführt werden,
im Wesentlichen dem genannten Nennwert entspricht. Es sei bemerkt,
dass keine Modifikationen erforderlich sind zum Empfangen der modifizierten
Sequenz an der Seite der Wiedergabeanordnung, weil die mittlere
Anzahl Frames in der modifizierten Sequenz immer der Nennanzahl
Frames entspricht und die modifizierte Sequenz dem MPEG-Format entspricht.
Die Wiedergabeanordnung kann jedes empfangene Frame auf eine "normale" Art und Weise decodieren
und es am Schirm in der Nennzeit (1/25 Sekunde in dem PAL-Format) wiedergeben,
ungeachtet der Quelle, d. h. ungeachtet, ob es ein "normales" oder ein "wiederholtes" Frame ist.
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Weiterhin sei bemerkt, dass es im
Grunde möglich
ist, jeden gewünschten
Zeitlupenfaktor zu erhalten, offenbar innerhalb angemessener Grenzen, weil
es nicht notwendig ist, die gleiche Anzahl B-Frames in jeder GOP
zu wiederholen. Es ist lediglich wichtig, dass für jede beliebige Lesegeschwindigkeit (Wiedergabegeschwindigkeit
des Mediums) zu bestimmten Zeitpunkten ein B-Frame wiederholt wird, und
zwar derart, dass die gesamte Anzahl übertragener Frames, im Schnitt über eine
längere
Zeit, immer im Wesentlichen der Nennanzahl entspricht. Die wirkliche
Länge der
GOPen ist dann nicht relevant.
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Nachstehend wird ein Beispiel einer
Wiedergabe in Zeitraffung näher
erläutert,
und zwar anhand der 2C,
zur Erläuterung
des Prinzips der vorliegenden Erfindung. 2C zeigt eine Sequenz von Frames, hergeleitet
von der Sequenz aus 1A mit Hilfe
der Steueranordnung 40, indem jedes zweite B-Frame übersprungen
wird. Auch hier tragen die Frames in der neuen Sequenz die Nummern 1, 2, 3 ...,
wie in dem oberen Teil der 2C angegeben, und
der Typ jedes betreffenden Frames ist in dem unteren Teil der 2C angegeben, wobei die
ursprüngliche
Sequenznummer dieses Frames (2A)
eingeklammert ist.
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Auf diese Weise wird in dem vorliegenden Beispiel
eine neue Sequenz von 6 Frames von einer ursprünglichen
Sequenz mit 9 Frames hergeleitet. Ein wesentliches Merkmal ist,
dass die neue Sequenz dein MPEG-Format völlig entspricht, wodurch die
Steueranordnung 40 diese modifizierte Sequenz unmittelbar
einer Standard-Wiedergabeanordnung zuführen kann, die diese modifizierte
Sequenz unmittelbar decodieren und wiedergeben kann. Die Spielzeit
dieser modifizierten Sequenz (6 Frames) ist kürzer als
die der ursprünglichen
Sequenz (9 Frames), so dass Wiedergabe in Zeitraffung erhalten
wird: wobei der Geschwindigkeitsfaktor ∞ in dem vorliegenden Fall
folglich gleich 9/6 oder 1,5 ist.
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Es dürfte einleuchten, dass es eine
Vielzahl "reiner" Geschwindigkeitsfaktoren
a größer als
Eins gibt. In der Sequenz einer GOP, beispielsweise dargestellt
in 2A, ist es ebenfalls
auf einfache Art und Weise möglich,
Faktoren von 9/8, 9/7, 9/4 und 9/3 zu erhalten, und zwar dadurch,
dass 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 B-Frames
in der GOP übersprungen werden. Andere
Brüche
können
dadurch verwirklicht werden, dass mehr aufeinander folgende GOPen
berücksichtigt
werden; wenn zwei aufeinander folgende GOPen berücksichtigt werden, ist es möglich, beispielsweise einen
Geschwindigkeitsfaktor von 18/13 zu erhalten, und zwar dadurch,
dass 2 und 3 B-Frames in der ersten bzw. zweiten
GOP übersprangen
werden.
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Es dürfte einleuchten, dass ein
maximaler Zeitraffungsfaktor, der auf diese Weise erzielbar ist, abhängig ist
von der Anzahl Frames in der GOP. Größere Zeitraffungsfaktoren sind
dadurch möglich,
dass ebenfalls P-Frames übersprungen
werden, aber dies ist nur dann erlaubt, wenn alle B-Frames, die
mit diesem P-Frame assoziiert sind, auf gleiche Weise übersprungen
werden. Wenn alle P-Frames übersprungen
werden, wird nur ein einziges Frame einer GOP in dem vorliegenden
Beispiel wiedergegeben: der resultierende Zeitraffungsfaktor ist
dann 9/1.
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Nun wird 3 näher
betrachtet. Die Steueranordnung 40 betreibt die Verlagerungsmittel
in der Wiedergabemode in Zeitraffung mit einer Geschwindigkeit,
die im Wesentlichen der ∞-fachen
Nenngeschwindigkeit entspricht. Folglich entspricht die mittlere
Anzahl von dem Lesekopf 30 je Zeiteinheit ausgelesener
Frames im Wesentlichen der ∞-fachen Nennanzahl.
Wie bereits erwähnt, überwacht
die Steueranordnung 40 den Datenstrom von dem Lesekopf 30 und
zählt die
Anzahl je Zeiteinheit übertragener
Frames. Jeweils, wenn es sich herausstellt, dass die gezählte Anzahl
größer ist
als die Nennanzahl, wird die Steueranordnung 40 die Daten
eines B-Frames sperren (und gewünschtenfalls
sogar die eines P-Frames), wodurch diese Daten den Ausgang 101 nicht
erreichen können.
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Dies gewährleistet wieder, dass die
mittlere Anzahl Frames, die dem Ausgang 101 je Zeiteinheit zugeführt werden,
im Wesentlichen dem genannten Nennwert entspricht. Es sei bemerkt,
dass keine Modifikationen erforderlich sind um die modifizierte
Sequenz an der Seite der Wiedergabeanordnung zu empfangen, weil
die mittlere Anzahl Frames in der modifizierten Sequenz immer der
Nennanzahl Frames entspricht und, außerdem, die modifizierte Sequenz
dem MPEG-Format entspricht. Die Wiedergabeanordnung kann jedes empfangene
Frame auf eine "normale" Art und Weise decodieren
und es an einem Schirm in der Nennzeit (1/25 Sekunde in dem PAL-Format)
wiedergeben.
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Weiterhin sei es bemerkt, dass es
im Grunde möglich
ist, jeden gewünschten
Zeitraffungsfaktor zu erhalten, offensichtlich innerhalb angemessener Grenzen,
weil es nicht notwendig ist, in jeder GOP die gleiche Anzahl B-Frames
zu überspringen.
Es ist le diglich erforderlich, dass für jede beliebige Lesegeschwindigkeit
(Wiedergabegeschwindigkeit des Mediums) zu bestimmten Zeitpunkten
ein B-Frame übersprungen
wird, und zwar derart, dass die gesamte Anzahl übertragener Frames, gemittelt über eine längere Zeitperiode,
immer im Wesentlichen der Nennanzahl entspricht. Die wirkliche Länge der
GOPen ist dann nicht relevant.
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Ein wichtiger Vorteil des vorgeschlagenen Verfahrens
nach der vorliegenden Erfindung ist, dass die wiedergegebenen Bilder
keine Störungen
aufweisen und dass die Verlagerungselemente eines Bildes auch wirklich
schnellere Bewegungen enthalten. Wie bereits erwähnt, ist der mit dem Verfahren
nach der vorliegenden Erfindung maximal erzielbare Zeitraffungsfaktor
von der Anzahl B-Frames (und P-Frames, falls erforderlich) in einer
GOP abhängig.
Offensichtlich sind noch größere Zeitraffungsfaktoren
möglich,
indem I Frames übersprungen
werden. Bei einer derart hohen Wiedergabegeschwindigkeit (Zeitraffungsfaktoren
von 9 und höher)
kann ein Zuschauer einem Bild, das entsprechend schneller bewegt,
nicht länger
folgen, so dass diese Möglichkeit
nach der vorliegenden Erfindung kaum praktische Vorteile hat.
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Die vorliegende Erfindung schlägt eine
alternative Möglichkeit
vor, die zu einem ruhigeren Bild für den Zuschauer führt. Nach
dieser Alternativen Ausführungsform
wird eine erste vorbestimmte Anzahl aufeinander folgender Frames
zunächst
zu der Wiedergabeanordnung übertragen,
wonach eine zweite vorbestimmte Anzahl aufeinander folgender Frames übersprungen
wird. Die genannte erste und zweite Anzahl Frames entspricht vorzugsweise
einer ganzen Zahl GOPen. In einem Beispiel, wobei eine GOP übertragen
und danach neun aufeinander folgende GOPen übersprungen werden, beträgt der resultierende
Zeitraffungsfaktor 10/1.
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Ein Vorteil dieses Wiedergabeverfahrens
in Zeitraffung, vorgeschlagen durch die vorliegende Erfindung ist,
dass der Zuschauer immer kurze Zeit eine normal bewegende Bildszene
erfährt,
wobei aufeinander folgende Bildszenen durch einen Sprung in der
Zeit voneinander getrennt sind. Die Länge des Zeitsprunges kann kaum
oder nicht geschätzt
werden, so dass in dieser Hinsicht das Zuschauen einer Wiedergabe
mit einem Zeitraffungsfaktor 5 dem Zuschauen einer Wiedergabe
mit einem Zeitraffungsfaktor 50 ähnlich ist.
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Es dürfte einem Fachmann einleuchten, dass
der Schutzrahmen der vorliegenden Erfindung, definiert in den Patentansprüchen, sich
nicht auf die in der Zeichnung dargestellten und in dem Text beschriebenen
Ausführungsbeispiele
beschränkt,
sondern dass es möglich
ist, im Rahmen der vorliegenden Erfindung die beschriebenen Ausführungsformen
des Verfahrens und der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung
zu ändern.