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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kommunikationssystem und ein
Verfahren zur Kommunikation von mit Komprimierung kodierten Bilddaten, Audiodaten
und zusätzlichen
Informationen über
einen Übertragungsweg,
so dass selbst nach Auftreten eines Fehlers auf dem Übertragungsweg
eine zeitliche Sequenz der Daten korrekt rekonstruiert werden kann.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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Die
Entwicklung von Kommunikationssystemen, die optische Fasern und
andere Hochgeschwindigkeitsübertragungswege
nutzen, hat in großem
Maße die Übertragungskapazität erhöht. Dies hat
die Entwicklung digitaler Übertragungssysteme angespornt,
die nun nicht nur für
digitale Computerdaten verwendet werden, sondern auch zum Übertragen
digitalisierter Bildsignale, Audiosignale und darauf bezogenen zusätzlichen
Informationen.
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Beispielsweise
können
Systeme mit asynchronem Transfermodus (ATM) bei Geschwindigkeiten
im Extremfall von 155 MB/S betrieben werden und brauchbare ATM-Systeme
zur Kommunikation digitaler Daten sind nun verfügbar.
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Formale
Standards für
ATM-Systeme wurden angepasst durch die International Telecommunication
Union – Bereich
für Standardisierung
der Telekommunikation (ITU-T) und beispielsweise dem ATM-Forum sowie
eine Vielzahl von einschlägigen Veröffentlichungen
wurden herausgegeben.
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Die
japanische Offenlegungsschrift JP-A-8-307,859 (im Weiteren als Stand
der Technik Beispiel 1 bezeichnet) lehrt beispielsweise ein Mittel zum Übertragen
von Bild-, Audio- und darauf bezogenen Daten, die zur kommerziellen
Verwendung digitaler VCR über
ein ATM-Netzwerk kodiert sind. Ein Verfahren zur Zuordnung der bewegten
Bilddaten dieses digitalen VCR-Datenstroms auf ATM-Zellen ist in diesem
Stand der Technik Beispiel 1 offenbart.
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Wie
in 10 etwas genauer
gezeigt ist, ist ein 80-Byte-DIF(digitaler Schnittstellen)-Block
in zwei 40-Byte-Teile aufgespaltet und der verbleibende 8-Byte-Teil
des 48-Byte-ATM-Zellennutzinhalts wird beispielsweise zur Paritätsfehlerkorrektur
verwendet. Alternativ wird ein 4-Byte-Abschnitt der verbleibenden
8 Bytes für
einen Fehlererkennungscode verwendet. In einem anderen Verfahren
des oben genannten Standes der Technik Beispiel 1 werden drei 80-Byte-DIF-Blöcke verbunden,
um einen einzigen 240-Byte-Datenblock zu bilden, der dann in fünf 48-Byte-ATM-Zellen aufgespaltet
wird.
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Ein
weiteres Verfahren zum Schreiben von bewegten Bilddaten in ATM-Zellen
ist ein so genanntes „MPEG über ATM"-Verfahren, dass
in der „Video-on-Demand
Spezifikation 1.0, af-saa-0049.00" gezeigt ist, welche im Dezember 1995
durch das „ATM-Forum
Technical Committee on Audiovisual Multimedia Services" (im Folgenden als
Stand der Technik Beispiel 2 bezeichnet) herausgegeben wurde. Auch
wurden zahlreiche Beschreibungen dieser Spezifikation veröffentlicht.
Grundsätzlich
ist MPEG über
ATM ein Verfahren zum Verbinden von zwei kontinuierlichen jeweils
188 Oktetts langen MPEG2-Einzeltransportströmen (STPS) zu einem 376 Oktettstrom,
zu dem ein 8-Byte-AAL-5-Nachsatz hinzugefügt wird und dann Zuordnen dieses
in acht ATM-Zellen aufzuspaltenden 384-Byte-Stroms zur Datenübertragung,
wobei zu jeder Zelle ein 48-Oktett-Nutzinhalt gehört.
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Ein
weiteres anderes Verfahren zum Schreiben bewegter Bilddaten in ATM-Zellen ist im US-Patent
5,533,021 (das im Folgenden als Stand der Technik Beispiel 3 bezeichnet
wird) offen gelegt. In diesem Stand der Technik Beispiel 3 wird
eine Paketstromsequenz eines Transportsystems (TS) in eine Vielzahl
von Paketen in der ATM-Anpassungsschicht aufgespaltet und in eine
Zellengröße von AAL-5
Protokolldateneinheiten (PDUs) abgebildet. In diesem Beispiel gibt
es jedoch keine Anregung oder Lehre für ein Merkmal, Zeitinformationen
an jedes Paket zur Identifikation seines Ortes anzuhängen.
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Diese
konventionellen Verfahren sind jedoch mit im Folgenden näher beschriebenen
Problemen oder Nachteilen behaftet.
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Insbesondere
sind in diesen konventionellen Verfahren Zeitinformationen oder
Zeitcodedaten, die anzeigen, wann jeder Nutzinhalt kodiert wurde,
nicht in jedem Nutzinhalt enthalten. Demzufolge kann der Empfänger, wenn
ein Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk auftritt, die Zeit der
Fehlerkorrektur nicht bestimmen, was zu einer Unterbrechung der Wiedergabe
von Bildern führt,
die dem Nutzinhalt, in dem der Fehler auftrat, zugeordnet sind.
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Dieses
Problem wird mit Bezug auf die begleitende 11 etwas genauer beschrieben.
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Die
obere Zeile 111 in 11 stellt
drei kontinuierliche zu übertragende
Datenrahmen dar, wobei die Rahmen als Rahmen n, Rahmen n + 1 und
Rahmen n + 2 bezeichnet sind. Die Stellen, an denen während der Übertragung über das
Kommunikationsnetzwerk ein Fehler auftritt, sind mit Schraffierungen in
den Zeilen 112, 113 und 114 angezeigt.
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Wenn
beispielsweise eine Übertragungslast bis
zu einen Punkt ansteigt, der die Verarbeitungskapazität eines
ATM-Switch in einem ATM-Kommunikationsnetzwerk überschreitet,
tritt ein Problem auf, dass Zellen verloren gehen. Wenn Zellen verloren gehen,
tritt, wie in 11 gezeigt,
ein Fehler in nachfolgenden Übertragungsblöcken auf.
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Der
Fehler steht im Zusammenhang mit dem Rahmen n + 1 in Zeile 112,
aber breitet sich auf den Rahmen n und n + 1 in Zeile 113 aus
und außerdem beginnt
er in Zeile 114 im Rahmen n, setzt sich durch Rahmen n
+ 1 fort und erstreckt sich bis in den Rahmen n + 2. Wenn ein Fehler,
wie in 11 gezeigt, auftritt
und der Fehler korrigiert wurde, sind keine Mittel verfügbar, um
anzuzeigen, an welcher Stelle in diesen aufeinander folgenden Rahmen
die Fehlerbehebung stattgefunden hat. Etwas genauer, falls eine Fehlerbehebung
stattfindet in Rahmen n + 1 in der Zeile 112, im Rahmen
n + 1 in der Zeile 113 oder im Rahmen n + 2 in der Zeile 114,
dann gibt es kein Verfahren zum Feststellen, zu welchem Rahmen die
unmittelbar nach der Fehlerbehebung empfangenen Daten gehören. Demzufolge
könnten
die Daten für die
Rahmen n und n + 1 in Zeile 113 in einen Rahmen von Daten
zusammengefügt
werden und könnten
die Daten für
die Rahmen n und n + 2 in Zeile 114 zusammengefügt werden.
Zusätzlich
könnte
eine Fehlerbehebung in demselben Rahmen auftreten, in welchem beispielsweise
der Fehler in Zeile 112 aufgetreten ist, aber es gibt keine
Mittel zum Feststellen, dass die Daten vor und nach der Fehlerbehebung
verarbeitet werden können,
als wenn sie von demselben Rahmen stammten, weil es keine Mittel
zum Erfassen dafür
gibt, dass der Fehler und die Fehlerbehebung im selben Rahmen auftraten.
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Wenn
der Abschnitt, in dem ein Fehler auftrat, wiederholt übertragen
wird, ist es notwendig zu bestimmen, wo der Fehler auftrat. Diese
Fehlerbestimmung ist jedoch mit dem Verfahren gemäß dem Stand
der Technik Beispiel 1 nicht möglich.
Daher ist es notwendig, den gesamten Datenblock wiederholt zu übertragen.
Es ist anzumerken, dass die oben beschriebenen Probleme mit dem
Stand der Technik Beispiel 1 unabhängig von der Länge des
Fehlers auftreten.
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Das
oben beschriebene Problem tritt auf in dem konventionellen Verfahren
in Ermangelung eines Zeitcodedatums oder einer Zeitinformation in
jedem Zellennutzinhalt zum Kennzeichnen, wo oder zu welcher Periode
in dem Bildsignalstrom die in einem gegebenen Zellennutzinhalt enthaltene
Bildinformation gehört.
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In
dem konventionellen Verfahren, das MPEG2-Kodierung, eine Kombination
von prädiktiver Zwischenrahmenbewegungskompensations-Kodierung
und diskreter Kosinustransformations(DCT)-Kodierung, verwendet,
breitet sich der Fehler bis zu einer Makroblockkodierungseinheit
aus, wenn in Folge eines Fehlers in dem Kommunikationsnetzwerk ein Fehler
in dem Datenstrom auftritt. Das bedeutet, dass der Fehler sich wegen
der prädiktiven
Zwischenrahmenkodierung entlang der Zeitbasis ausbreitet.
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Das
Problem tritt mit der MPEG2-Kodierung gleichermaßen deshalb auf, weil relative
große
Makroblöcke
als Kodierungseinheit verwendet werden und weil prädiktive
Zwischenrahmenkodierung verwendet wird.
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Im
Hinblick auf die vorstehend erwähnten Probleme
gibt es Bedarf für
eine Kommunikationsvorrichtung, die es erlaubt, selbst wenn ein
Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk auftritt, eine Zeitperiode
oder eine Rahmennummer in dem Bildsignalstrom zu bestimmen, zu dem
jedes erfolgreich empfangene Paket gehört. Es gibt weiter Bedarf für eine Kommunikationsvorrichtung,
die die Ausbreitung der Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk sicher
verhindert.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Um
den oben beschriebenen Bedarf zu befriedigen, ist es ein wesentliches
Ziel der vorliegenden Erfindung ein neues Kommunikationssystem und
Verfahren zum Übertragen
von einem digitalen Multimediadatenstrom über ein Verteilungskommunikationsnetzwerk über einen Übertragungsweg
mittels eines Senders entsprechend den beigefügten Ansprüchen bereitzustellen.
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Demzufolge
kann ein Empfänger
die zeitlichen Informationen von jedem übertragenen Paket erfassen,
welche üblicherweise
ein Zeitcode sind, und dadurch die Zeit bestimmen, zu der ein Paket
in dem Strom kodiert wurde. Daher sind die zeitlichen Informationen,
die nach der Behebung eines Fehlers empfangenen Daten zugeordnet
sind, dem Empfänger
sofort bekannt, selbst wenn ein Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk
auftritt, über
das ein Bilddaten, Audiodaten und andere Informationen enthaltender
Datenstrom übertragen
wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungsfiguren
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Diese
und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden
leicht verständlich anhand
der folgenden detaillierten Beschreibung, genommen in Verbindung
mit deren bevorzugten Ausführungsbeispielen,
unten Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen, in denen gleiche
Teile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind und in denen:
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1 ein typisches Blockdiagramm
einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 ein typisches Format einer
Untersequenz, die durch die in 1 gezeigte
Kommunikationsvorrichtung verarbeitet wird, zeigt;
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3 ein typischer DIF-Blockbezeichner (ID)
in der in 1 gezeigten
Kommunikationsvorrichtung ist;
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4 eine Ansicht einer Packkopftabelle
ist, zur Erläuterung
des Verfahrens zur Lokalisierung der Zeitinformationen;
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5 eine Ansicht einer Packanordnungstabelle
ist, zum Erläutern
des Verfahrens zur Anordnung der Zeitinformationen;
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6 eine erläuternde
Ansicht ist, die eine Abbildung des Zeitcodepackens in dem 525/60-System
ist;
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7 eine schematische Ansicht
ist, zum Erläutern
eines Verfahrens zur Bestimmung der Zeitinformationen in einem Rahmen;
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8A eine schematische Ansicht
ist, die einen typischen Aufbau zum Erzeugen von Übertragungspaketen
und ATM-Zellen zeigt;
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8B eine erläuternde
Ansicht ist, die einen Ablauf der üblichen Übertragungspaketerzeugung und
ATM-Zellenaufteilung zeigt;
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9 eine erläuternde
Ansicht ist, die ein Verfahren zum Erzeugen von DIF-Paketen aus den DV-Daten
für einen
einzelnen Rahmen zeigt;
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10 eine erläuternde
Ansicht ist, die eine Byte-Zuordnung der Nutzinhalte im Stand der
Technik zeigt; und
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11 eine konzeptionelle Ansicht
zum Erläutern
der Probleme im Stand der Technik ist.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsbeispiele
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Bezug
nehmend auf die begleitenden Zeichnungsfiguren wird im Folgenden
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung beschrieben.
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Ausführungsbeispiel
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Bevor
die Beschreibung fortgeführt
wird, soll angemerkt werden, dass eine Kommunikationsvorrichtung
gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
beschrieben wird, die angepasst ist an die ATM-Kommunikation von
Bild-, Audio- und
darauf bezogener, zusätzlicher
Informationen in Übereinstimmung
mit DVCPRO-Komprimierung und einem zum SMPTE(Society of Motion Picture & Television Engineers)-Standard
(einschließlich
einer sich unter Standardisierung befindlichen Version), im Folgenden
allgemein als „DVCPRO" bezeichnet, konformen Übertragungssystem.
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Ein
beispielhafter ATM-Standard entspricht irgendeinem der Folgenden,
aber soll nicht darauf beschränkt
werden: ITU-T, Q.2931; ITU-T, I.363 und der Spezifikati on der ATM-Anwendernetzwerkschnittstellen
in der Version 3.0 (UNI3.0), Version 3.1. (UNI3.1) oder Version
4.0 (UNI4.0) des ATM-Forums.
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Im
Hinblick auf den DVCPRO-Standard ist ein beispielhafter Standard
für die
Datenstruktur und Videokomprimierung offen gelegt in „Vorgeschlagener
SMPTE Standard SMPTE xx für
eine Fernsehdatenstruktur für
DV-basierendes Audio, Daten und komprimiertes Video, 25 Mb/s" (PT20.03A 4. Entwurf 31
Juli 1998; zur abschließenden Überarbeitung)
im Folgenden als „Referenz
1" bezeichnet. Ein
beispielhaftes Datenstromformat davon ist offen gelegt in „Vorgeschlagener
SMPTE-Standard SMPTE xxx für ein
Fernsehdatenstromformat für
den Austausch von DV-basierendes Audio, Daten und komprimiertes
Video über
eine serielle Datentransportschnittstelle (SDTI)" (PT20.04A 4. Entwurf 28. Februar 1998,
im Folgenden als „Referenz
2" bezeichnet).
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Gemäß dem DVCPRO-Standard
bestehen Daten für
eine Rahmenperiode aus einer Vielzahl von DIF-Sequenzen, wobei jede
komprimierte Bilddaten, Audiodaten und zugeordnete zusätzliche
Informationen wie beispielsweise Zeitcodedaten enthält. In diesem
Verfahren kann eine Technik zur Zwischenrahmenkomprimierung angewendet
werden derart, dass DCT-Verarbeitung auf kleine Bildkomprimierungsblöcke angewendet
wird, wodurch eine Fehlerfortpflanzung innerhalb eines Rahmens verhindert wird.
Weiter wird Bildkomprimierung innerhalb eines Rahmens abgeschlossen
und da es bei der Bildkomprimierung keine Abhängigkeit zwischen Rahmen gibt,
gibt es keine Zeitbasis-Fehlerfortpflanzung (Rahmen zu Rahmen-Fortpflanzung).
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1 zeigt einen typischen
Aufbau eines Kommunikationssystems, dass eine Kommunikationsvorrichtung 102 entsprechend
der vorliegenden Erfindung enthält,
wobei es zwischen einer Kodierungseinrichtung 101 und einem
Netzwerk 107 zur Datenkommunikation angeordnet ist.
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In
der Kodierungseinrichtung 101 wird ein Datenstrom in Rahmeneinheiten,
beispielsweise gemäß einem
DVCPRO-Standard kodiert, wobei die kodierten Daten der Kommunikationsvorrichtung 102 zugeführt werden.
Die Kommunikationsvorrichtung 102 enthält eine Paketierereinheit 103,
eine Paketkopfhinzufügeeinrichtung 104,
einen Zellengenerator 105 und einen Sender 106.
Die mittels der Kodierungseinrichtung 101 kodierten Daten
werden in die Kommunikationsvorrich tung 102 an dem Eingabepunkt
EINGANG eingegeben. Der Paketierer 103 empfängt den
kodierten Datenstrom und erzeugt basierend auf dem kodierten Datenstrom
Pakete und dann bringt die Paketkopfhinzufügeeinrichtung 104 an
jedem Paket einen Paketkopf an. Der Paketkopf enthält beispielsweise
Zeitcodeinformationen, die einen zeitlichen Ort eines zugeordneten
Pakets anzeigen.
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Der
Zellengenerator 105 empfängt dann die Pakete mit dem
hinzugefügten
Kopf und erzeugt basierend auf den Paketen ATM-Zellen. Der Sender 106 empfängt die
ATM-Zellen von dem Zellengenerator 105 und wendet dann
zur Übertragung
der ATM-Zellen über
das Netzwerk 107 die Verarbeitung der physikalischen Schicht
an. Als ein Beispiel für
ein Netzwerk 107 wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ein ATM-Netzwerk verwendet.
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2 zeigt das Format einer
typischen Untersequenz, die von der Kodierungseinrichtung 101 ausgegeben
wird, um durch die Kommunikationseinrichtung 102, gezeigt
in 1, bearbeitet zu
werden. Das Format der Untersequenz wird Bezug nehmend auf 2 im Folgenden kurz beschrieben.
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In
dem in der 2 gezeigten
Format enthält die
Untersequenz im Kopf einen DIF(digitalen Schnittstellen)-Block H0;
Untercode DIF-Blöcke
SC0 und SC1; Video-AUXDIF-Blöcke
(im Folgenden „VAUX" genannt) VA0, VA1
und VA2; und Audio-DIF-Blöcke
A0, A1, ... A8, die in die Video-DIF-Blocksequenz eingefügt sind.
Die Video-DIF-Blöcke
sind bezeichnet als V0, V1, ... V134. Jeder DIF besitzt eine Struktur,
die in der Größe 80 Bytes
lang ist, einschließlich
einem 3-Byte-Bezeichner
ID und einem 77-Byte-Datenblock.
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Der
Kopf-DIF-Block H0 enthält
auch Untersequenz-Kontrollinformationen; jeder der Audio-DIF-Blöcke A0–A8 enthält Audiodaten
und Hilfsdaten, die sich auf die Audiodaten beziehen; jeder der
Video-DIF-Blöcke
V0–V134
enthält
Videodaten; jeder der Video-AUXDIF-Blöcke VA0–VA2 enthält Hilfsdaten, die sich auf
die Videodaten beziehen und die Untercode-DIF-Blöcke SC0 und SC1 enthalten andere
zusätzliche
Informationen.
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Wie
aus 2 bekannt ist, enthält jede
Sequenz (im Folgenden als „Untersequenz" bezeichnet) 150
DIF-Blöcke,
die enthalten einen Kopf-DIF-Block H0, zwei Untercode-DIF-Blöcke SC0
und SC1, drei Video-AUXDIF-Blöcke
VA0–VA2,
neun Audio-DIF-Blöcke
A0–A4
und 135 Video-DIF-Blöcke V0–V134. Da
jeder DIF-Block 80 Bytes lang ist, enthält folglich eine Untersequenz
80 × 150
= 12.000 Bytes.
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In
einem 525/60-System (d. h. einem typischen NTSC-System) bestehen
die Daten jedes Rahmens aus 10 Untersequenzen. In einem 625/50-System
(d. h. einem typischen PAL-System) bestehen die Daten jedes Rahmens
aus 12 Untersequenzen. Es ist anzumerken, dass das Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung lediglich im Wege eines Beispiels in Übereinstimmung
mit einem 525/60-System beschrieben wird und daher nicht nur darauf
beschränkt
sein soll.
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3 zeigt einen beispielhaften
Inhalt des 3-Byte-Bezeichners ID, der in jedem DIF-Block in dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
enthalten ist. Wie in 3 gezeigt,
sind die ersten 3 Bytes ID0–ID2 in
jedem DIF-Block der Bezeichner ID-Teil, wobei SCT einen Abschnittstyp
anzeigt, Arb ein Hilfsbit repräsentiert,
dass eine Sequenznummer anzeigt, Dseq eine DIF-Sequenznummer anzeigt,
DBN eine DIF-Blocknummer anzeigt und Res ein reserviertes Datenbit
für eine
zukünftige
Verwendung darstellt. Ein bestimmtes Bit wird gekennzeichnet durch
die Nummer, die zu den vorhergehenden Einheiten SCT, Dseq und DBN
hinzugefügt
ist.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft insbesondere die DIF-Sequenznummer „Dseq" und die DIF-Blocknummer „DBN".
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Die
DIF-Sequenznummer „Dseq" kennzeichnet die
Nummer einer Untersequenz. Da in einem 525/60-System die Daten in
jedem Rahmen aus 10 Untersequenzen bestehen, können die Untersequenznummern
0–9 in
jedem Rahmen mittels 4 Bits der DIF-Sequenznummer Desq3 bis Desq0
gekennzeichnet werden.
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Die
DIF-Blocknummer „DBN" kennzeichnet die
Nummer eines bestimmten DIF-Blöcke in jeder Untersequenz
durch Verwendung der 8 Bits der DIF-Blocknummern DBN7–DBN0.
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Unter
Verwendung der DIF-Sequenznummer Dseq und der DIF-Blocknummer DBN
ist es möglich, einen
Ort eines bestimmten DIF-Block in einem Rahmen zu bestimmen. Allein
anhand dieser Definition ist es jedoch nicht möglich, die Zeitinformation
(zeitlicher Ort) eines zugeordneten Rahmens, der per se hierzu gehörende Untersequenzen
aufweist, zu bestimmen.
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In
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird jedem Übertragungspaket ein Zeitcode
als eine zeitliche Information hinzugefügt, die die chronologische
Sequenz des Übertragungspakets
anzeigt. Daher kann der Empfänger, basierend
auf der in jedem korrekt empfangenen Paket enthaltenen zeitlichen
Information, die übertragenen
Bildinformationen ohne Fehler in der Zeitbasis-Sequenz des Bildes
genau wieder herstellen. Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden
Erfindung liegt nämlich
in der Tatsache, zu erreichen, dass jedem Übertragungspaket eine Zeitsequenzinformation
hinzugefügt
wird.
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Um
die Zeitinformation (zeitlicher Ort) eines Rahmens festzustellen,
wird im Folgenden unter Bezug auf die 4 bis 6 ein Verfahren zur Lokalisierung
eines Zeitcodes beschrieben.
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4 zeigt eine Packkopftabelle
(PC0 Byteorganisation), wo ein Zeitcode einem durch obere 0001 und
untere 0100 definierten Blockabschnitt zugewiesen wird.
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5 zeigt eine Packanordnung
in SSYB-Daten für
jeden Kanal, wo TC ein Zeitcodepacken ist, BG ein binärer Gruppenpacken
ist und RESERVIERT anzeigt, dass ein voreingestellter Wert von allen
Bits auf „1" gesetzt werden sollte.
Die Daten des TC und BG sind innerhalb eines einzelnen Videorahmens
gleich und die Zeitcodedaten sind vom LCT-Typ.
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6 zeigt eine Abbildung eines
Zeitcodepackens in dem 525/60-System; wo CF ein Farbrahmen ist,
wobei 0 einen unsynchronisierten Modus anzeigt und 1 einen synchronisierten
Modus anzeigt, DF zeigt ein Rahmenverlust-Flag an, wobei 0 keinen Rahmenverlust-Zeitcode
anzeigt und 1 einen Rahmenverlust-Zeitcode anzeigt, PC zeigt eine
Zweiphasenpolaritätsmarkierungskorrektur
an, wobei 0 gerade anzeigt und 1 ungerade anzeigt und BGF gibt ein binäres Gruppen-Flag
an, deren detaillierte Informationen im SMPTE12M definiert ist.
Die Zeitcodedaten, die auf die Zeitcodepacken abgebildet sind, verbleiben
innerhalb jedes Videorahmens gleich.
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7 zeigt ein Verfahren zur
Ortsbestimmung in einem Rahmen, d. h. Zeitinformationen oder zeitlicher
Ort, zu dem innerhalb eines Rahmens ein zugeordneter DIF-Block gehört.
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In 7 bezeichnet 701 eine
DIF-Sequenz, d. h. eine Untersequenz, die einen Originalzeitcode TC
enthält,
der bezeichnend für
einen zugeordneten Rahmen ist. Der Zeitcode TC ist in dem Untercode DIF-Blöcke SC0
und SC1 enthalten (siehe 2).
In diesem Beispiel ist nur ein Zeitcode TC für 4 Bytes gezeigt.
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Die
Untersequenz 701 ist passend in eine Vielzahl von AAL-Blöcken aufgespaltet
zur Anwendung auf eine ATM-Anpassungsschicht zur Datenübertragung,
die später
beschrieben werden soll. Jeder AAL besteht aus einer Vielzahl DIF-Blöcke, aber nicht
alle der AAL-Blöcke
enthalten den Zeitcode TC. In diesem Beispiel enthält lediglich
einen ersten AAL-Block 1 den Zeitcode, die anderen AAL-Blöcke enthalten
den Zeitcode nicht. Daher werden die durch Kopieren des Originalzeitcodes
TC, die in der Untersequenz 701 enthalten sind, erhaltenen
Zeitcodedaten TC als ein Kopf zum beginnenden Teil jedes AAL-Blöcke hinzugefügt, um dadurch
eine Vielzahl von Übertragungsblöcken 702 (im
Folgenden als „Übertragungspaket(e)" bezeichnet) zu erzeugen. Daher
kann die Zeitinformation, die jedem der DIF-Blöcke in jedem AAL-Block zugeordnet
ist, bestimmt werden, es kann nämlich
ein zeitlicher Ort in einem Rahmen festgestellt werden.
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Als
Nächstes
wird im Folgenden ein Verfahren zum Erzeugen des Übertragungsblocks
unter Bezug auf die 8A und 8B beschrieben.
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Die 8A und 8B zeigen einen typischen Aufbau und
Ablauf zum Erzeugen von Übertragungspaketen
und ATM-Zellen. In der 8A zeigt
AAL eine ATM-Anpassungsschicht
an, die beinhaltet eine Konvergenzunterschicht CS und eine Segmentations-
und Reassemblierungs-Unterschicht SAR, und wobei ATM die ATM-Schicht
kennzeichnet.
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Es
ist anzumerken, dass im Folgenden das vorliegende Ausführungsbeispiel
beschrieben wird als Übertragungspakete
erzeugend, die jeweils 25 DIF-Blöcke
beinhalten, jedoch soll die vorliegende Erfindung auf diese Anzahl
von DIF-Blöcke nicht
beschränkt
sein.
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Unter
Bezugnahme auf die 8B sind
in Schritt 801 25 DIF-Blöcke sequenziell nummeriert
als DIF0 bis DIF24 für
ein Übertragungspaket,
wobei jeder DIF-Block 80 Bytes lang ist.
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In
Schritt 802 wird ein DIF-Paket (DIFP) erzeugt, das aus
25 DIF-Blöcken
besteht, d. h. 80 × 25 =
2000 Bytes lang ist und dann wird ein Zeitcode beispielsweise als
ein Paketkopf an den Anfang von jedem DIF-Paket (DIFP) hinzugefügt. Dieser
Zeitcode als der Paketkopf gewährleistet
die Zeitinformation, die benötigt
wird, um den Zeitbasis-Ort eines DIF-Pakets (DIFP) zu bestimmen,
dadurch wird ein Übertragungspaket
erzeugt, dass zu jedem in 7 gezeigten Übertragungsblock 702 korrespondiert.
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Ein
typischer Zeitcode ist 4 Bytes lang mit beispielsweise einem Format
HH:MM:SS:FF; wobei HH eine Stunde ist, MM eine Minute ist, SS eine
Sekunde ist und FF eine Rahmennummer ist. Falls daher z. B. der
Zeitcode für
den Rahmen n 01:02:03:00 ist, ist der Zeitcode für den Rahmen n + 1 01:02:03:01,
für Rahmen
n + 2 01:02:03:02 und so weiter. Es ist folglich möglich, den
Zeitbasisort jedes Übertragungspakets
durch Erhöhung
der Rahmennummer zu bestimmen. In diesem Format haben Übertragungspakete,
die zu demselben Rahmen gehören,
alle denselben Zeitcode.
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Es
soll weiter angemerkt werden, dass der 4-Byte-Kopf 1 Byte beinhaltet,
das die Stunde anzeigt, 1 Byte, das die Minute anzeigt, 1 Byte,
das die Sekunde anzeigt und 1 Byte, das die Rahmennummer anzeigt.
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In
Schritt 803 ist zu bemerken, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
für die
ATM-Kommunikation ein AAL-Protokoll 5 (AAL-5) als die ATM-Anpassungsschicht
verwendet wird. Die AAL-5-Protokolldateneinheit (PDU) in Schritt 803 enthält 4 Bytes
des Kopfs und 1 DIF-Paket (DIFP) von 2000 Bytes + 4 Bytes eines
Füll-Pads
zusammen mit 8 Bytes eine CRC-32 oder anderen zusätzlichen Informationen.
Die 4 Füll-Bytes
werden verwendet, um sicher zu stellen, dass die Bytegröße von jedem Übertragungspaket
ein ganzzahliges Vielfaches des 48-Bytes-Nutzinhalts in jeder ATM-Zelle
ist. Jedes AAL-5-PDU ist daher in der Größe insgesamt 2016 Bytes lang.
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In
Schritt 804 der Segmentations- und Reassemblierungs-Unterschicht
SAR wird jedes AAL-5-PDU mit 2016 Bytes in 42 ATM-Zellen-Nutzinhaltblöcke unterteilt
(gekennzeichnet durch Zelle 0–41),
wobei jede die feste Länge
von 48 Bytes besitzt.
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In
Schritt 805 der ATM-Schicht wird zu jedem ATM-Zellennutzinhalt
ein ATM-Zellenkopf
aus 5 Bytes hinzugefügt,
um die 42 ATM-Zellen zu vervollständigen (gekennzeichnet durch
ATM0–ATM41), wobei
jede ATM-Zelle 53 Bytes lang ist.
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9 zeigt ein Verfahren zu
Erzeugen von DIF-Paketen aus den DV-Daten für einen einzigen Rahmen in
der in 1 gezeigten Kommunikationsvorrichtung.
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Wie
in 9 gezeigt, besteht
ein Rahmen von DV-Daten aus 10 Untersequenzen DIFS-0 bis DIFS-9
in Schritt 901, wo die Nummer (0 bis 9) zu jeder Untersequenz
DIFS hinzugefügt
wird, die die Ordnung oder den Ort von jeder Untersequenz in den DV-Datenstrom
für jeden
Rahmen anzeigt.
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Jede
Untersequenz DIFS-0 bis DIFS-9 ist unterteilt in 6 DIF-Pakete in
Schritt 902 (gekennzeichnet durch DIFP-0 bis DIFP-5, ...,
DIFP-54 bis DIFP-59). Ein Rahmen von DV-Daten besteht folglich aus
60 DIF-Paketen DIFP-0 bis DIFP-59.
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Wie
oben beschrieben besteht jede Untersequenz aus 150 DIF-Blöcken während jedes
DIF-Paket, wie in 8B gezeigt,
aus 25 DIF-Blöcken
besteht. 6 DIF-Pakete
(DIFP) werden daher aus einer Unterfolge erzeugt.
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9 zeigt die Unterteilung
jeder Untersequenz DIFS in 6 DIF-Pakete (DIFP) (d. h. von DIFS-0 in
6 DIF-Pakete DIFP-0 bis DIFP-5). Jede der folgenden Untersequenzen
DIFS ist gleichermaßen
unterteilt in 6 aufeinander folgend nummerierten DIF-Pakete DIFP
und ein Rahmen der DV-Daten ist folglich in insgesamt 60 DIF-Pakete
(DIFP-0 bis DIFP-59) unterteilt.
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Jedes
DIF-Paket (DIFP) in Schritt 902 der 9 entspricht einem in Schritt 802 in
der 8B gezeigten DIF-Paket
(DIFP).
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Als
Nächstes
wird die Funktion der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen der Pakete
und Zellen im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bezogen auf die 8A und 8B und 9 beschrieben.
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Die
in 1 gezeigte Kodierungseinrichtung 101 kodiert
Bilddaten, Audiodaten und andere zusätzliche Informationen, um DV-Daten
zu erzeugen, die aus 10 Untersequenzen pro Rahmen bestehen. Diese
Untersequenzdaten werden dann nacheinander in den Eingabepunkt EINGANG
der Kommunikationsvorrichtung 102 eingegeben. Die 10 Untersequenzen
für jeden
Rahmen sind in Schritt 901 in der 9 (gekennzeichnet als DIFS-0 bis DIFS-9)
gezeigt.
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In
dem Paketierungsschritt 902 erzeugt der Paketierer 103 aus
jeder Untersequenz des Schritts 901 6 DIF-Pakete (DIFP).
Dieser Ablauf umfasst einfaches Erzeugen jedes DIF-Pakets (DIFP)
aus einer Assemblierung von 25 DIF-Blöcken, wobei die Operation mittels
einfacher Unterteilung der Daten einer Untersequenz (DIFS) in sechs
Abschnitte erreicht wird und kann daher mittels eines einfachen
Schaltkreises erreicht werden. Wie oben schon beschrieben, entspricht
jedes der in Schritt 902 erhaltenen DIF-Pakete (DIFP) den
in Schritt 802 der 8B erhaltenen
DIF-Pakete (DIFP).
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Ein
Kopf wie beispielsweise Zeitcodedaten wird dann zu jedem DIF-Paket
(DIFP) mittels der Paketkopfhinzufügeeinrichtung hinzugefügt, wodurch die Übertragungspakete,
wie in Schritt 802 in der 8B gezeigt,
erzeugt werden. Die Zeitcodedaten als die zeitlichen Informationen
werden regelmäßig basierend
auf einem Aktualisierungszyklus von beispielsweise einem Rahmen
der Bilddaten mittels eines Timers o. ä. (nicht gezeigt) aktualisiert.
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Es
ist anzumerken, dass, da der Zeitcode als der Kopf geschrieben ist,
dort beispielsweise ein Zeitcode verwendet werden kann, der die
chronologische Abfolge der Datenkodierungsoperation anzeigt, ausgeführt durch
die Kodierungseinrichtung 101, und das Schreiben des Zeitcodes
in jedes DIF-Paket (DIFP) kann erreicht werden durch Übertragung
des Zeitcodes zur Paketkopfhinzufügeeinrichtung 104 zum selben
Zeitpunkt wie dem der Übertragung
der DV-Daten.
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Der
Zellengenerator 105 leistet die Konvertierung der Übertragungspakete,
die die DIF-Pakete (DIFP) enthalten, in Schritt 802 bis 803,
wobei die AAL-5-PDU erhalten wird, die Konvertierung der AAL-5-PDU
in Schritt 803 zum Schritt 804, wobei die Zellen
(Zelle 0–Zelle
41) erhalten werden und Konvertierung von den Zellen (Zelle 0–Zelle 41)
in Schritt 804 zu 805, wobei die ATM-Zellen ATM0– ATM41
erhalten werden.
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Der
Sender 106 konvertiert dann die ATM0 bis ATM41, die in
Schritt 805 erhalten wurden in die physikalische Schicht
und gibt die physikalische Schicht an das Netzwerk 107 aus.
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Es
sei angemerkt, dass der Zellengenerator 105 zu AAL-5-Verarbeitung
und der Sender 106 zur Verarbeitung der physikalischen
Schicht und Ausgabe an das Netzwerk 107 leicht mittels
einer Vielzahl aktuell verfügbarer
dafür vorgesehener
LSI (ASIC) Vorrichtungen implementiert werden kann.
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Wie
auch vorhergehend in Schritt 802 der 8B beschrieben, wird derselbe Kopf (d.
h. der Zeitcode) zu allen Übertragungspaketen
in der Untersequenz für
einen einzelnen Rahmen hinzugefügt. Der
Zeitcode wird dann für
den nächsten
Rahmen erhöht
und derselbe Ablauf wird wiederholt.
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Es
wird somit verständlich,
dass es möglich ist,
mittels des bevorzugten Ausführungsbeispiels der
vorliegenden Erfindung zu jedem Übertragungspaket
zeitliche Informationen für
die gemeinsame Übertragung
hinzuzufügen,
die bezeichnend für
die zeitliche Sequenz des zugeordneten Übertragungspakets sind. Demzufolge
kann der Empfänger
basierend auf den in jedem korrekt empfangenen Paket enthaltenen
zeitlichen Informationen die übertragenen
Bildinformationen ohne einen Fehler in der Zeitbasis-Sequenz des
Bildes genau rekonstruieren.
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Es
sei angemerkt, dass ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung
in der Tatsache des Hinzufügens
einer Zeitsequenzinformation zu jedem Übertragungspaket liegt, wobei
jedes Paket als eine Datenstruktur mit variabler Größe definiert
werden kann. Somit kann, insofern diese Anforderung erfüllt ist,
die vorliegende Erfindung in vieler Weise abgeändert werden, ohne von dem
beabsichtigten Bereich der Erfindung abzuweichen.
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Darüber hinaus,
obgleich das obige bevorzugte Ausführungsbeispiel unter Bezug
auf ATM-Übertragungen
beschrieben worden ist, soll die Erfindung nicht darauf beschränkt werden
und kann insbesondere auf andere Kommunikationsverfahren und Protokolle
einschließlich
Ethernet angewendet werden.
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Zusätzlich,
obgleich AAL-5 als eine beispielhafte ATM-Anpassungsschicht für ATM-Kommunikation
verwendet worden ist, soll die ATM-Anpassungsschicht nicht hierauf
beschränkt
werden. Es ist auch möglich,
DIF-Pakete direkt in ATM-Zellen
zu konvertieren, ohne eine ATM-Anpassungsschicht zu verwenden.
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Ein
Standardverfahren zur DVCPRO-Komprimierung und -Übertragung wurde auch als ein
beispielhaftes Komprimierungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet,
jedoch können
auch andere Komprimierungsverfahren, die frei von Fehlerfortpflanzung
zwischen Komprimierungseinheiten sind, verwendet werden.
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In
einem modifizierten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung kann anstelle der ATM-Kommunikation von Bild,
Audio und darauf bezogenen zusätzlichen
Informationen ein anderes Komprimierungs- und Übertragungssystem, das dem kommerziellen
digitalen VCR-Standard entspricht, verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel kann
der DV-Standard, angepasst durch die HD digital VCR-Konferenz, als
ein beispielhafter kommerzieller digitaler VCR-Standard verwendet werden. Der DV-Standard
lehrt eine Zwischenrahmenkomprimierungstechnik, wobei eine DCT-Verarbeitung
auf kleine Bildkomprimierungsblöcke
angewendet wird, wodurch eine Fehlerfortpflanzung innerhalb eines
Rahmens verhindert wird. Weiter wird die Bildkomprimierung in einem
Rahmen abgeschlossen und weil es keine Abhängigkeit der Bildkomprimierung
zwischen Rahmen gibt, gibt es keine Fortpflanzung der Fehler in
der Zeitbasis (Rahmen zu Rahmen Fortpflanzung).
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Ein
Zeitcode wird auch als das Mittel zur Darstellung des zeitlichen
Orts eins Übertragungspaket in
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung verwendet. Die Erfindung betrifft jedoch insbesondere
das Hinzufügen
der gleichen zeitlichen Informationen zu allen Übertragungspaketen, die einer Kodierungseinheit
(Bildsignalperiode) zu einem diskreten Zeitpunkt zugeordnet sind,
derart, dass die Bildsequenz korrekt reproduziert werden kann, selbst wenn
Fehler in dem Kommunikationsnetzwerk auftreten. Demzufolge kann
auch beispielsweise eine einfache ansteigende Folge von Nummern
beginnend mit 0 als die Zeitcodedaten verwendet werden.
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Es
ist auch ersichtlich, dass obgleich Fehlerkorrektur-Kodierung und
Fehlerkorrektur der Daten oben nicht diskutiert wurde, diese leicht
in den Bereich der Erfindung implementiert werden können und
dass die Hinzufügung
solcher Kodierung und Korrektur folglich nicht von dem Bereich der
Erfindung abweichen soll.
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Weiter
ist ersichtlich, dass ein Füll-Bit
(Pad) während
der AAL-5-PDU-Erzeugung eingefügt
wird, um sicher zu stellen, dass die Länge der AAL-5-PDU in Schritt 803 in
der 8B ein ganzzahliges
Vielfaches der Größe des ATM-Zellennutzinhalts
ist. Es ist jedoch alternativ möglich,
andere Informationen an stelle der Füll-Bytes einzufügen, einschließlich Textinformationen
oder HTML(Hypertext Mark-up Language)-Code zur Übertragung mit den Bilddaten
und anderer kodierter Informationen. Dies kann durch Bereitstellung
eines Mittels zum Einfügen
dieser Informationen zwischen der Paketkopfhinzufügeeinrichtung 104 und
dem Zellengenerator 105, gezeigt in der 1, erreicht werden.
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Es
ist daher möglich,
mittels der vorliegenden Erfindung, Zeitinformationen, die die Zeit
angegeben, zu der das Übertragungspaket
kodiert worden ist, hinzuzufügen
und mit jedem Übertragungspaket zu übertragen.
Der Empfänger
kann folglich sofort die Zeitinformationen jedes Übertragungspakets
von jedem normal empfangenen Paket erfassen und dadurch Bilder ohne
Fehler in der Zeitsequenz der Bilder genau rekonstruieren. Es ist
daher möglich,
eine Kommunikationsvorrichtung bereitzustellen, durch die eine hohe
Bildqualität
aufrechterhalten wird.
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Weiter
werden Fehler nicht verbreitet und die hohe Bildqualität kann aufrechterhalten
werden, aufgrund einer Komprimierungstechnik in einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Kommunikationsvorrichtung, wodurch die Komprimierungskodierung
in einer in sich abgeschlossenen Dateneinheit abgeschlossen wird.
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Daher
können
in der vorliegenden Erfindung dem Empfänger zeitliche Informationen,
die bezogen sind auf die Daten, die nach einer Behebung eines Fehlers
empfangen werden, sofort bekannt sein, selbst wenn ein Fehler in
dem Kommunikationsnetzwerk auftritt, über das ein Datenstrom aus
Bilddaten, Audiodaten und andere Informationen enthält, übertragen
wird.
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Obwohl
die vorliegende Erfindung in Verbindung mit deren bevorzugten Ausführungsbeispielen mit
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungsfiguren beschrieben worden
ist, sollte angemerkt werden, dass verschiedene Abänderungen
und Modifikationen für
den Fachmann offensichtlich sind. Solche Abänderungen und Modifikationen
sind als in dem Bereich der vorliegenden Erfindung enthaltend zu
verstehen, wie er in den beigefügten
Ansprüchen definiert
ist, solange sie nicht davon abweichen.