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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Kommunikation von digitalen
Fernsehsignalen, und insbesondere auf ein bandbreiteneffizientes
Schema, um es einem Digitalfernsehdatenstrom zu ermöglichen,
die meisten Typen von Daten, die herkömmlich in der Vertikalaustastlücke (VBI)
eines analogen Fernsehsignals befördert werden, zu befördern. Beispiele
solcher Daten, auf die nachstehend als „Benutzerdaten" Bezug genommen wird,
umfassen Closed-Caption-Daten (Untertitel für Hörbehinderte) (CC), Vertical
Interval Time Code (VITC), Non-Realtime-Videodaten
(z. B. Prüfzeilen
Meßsignal
(VITS)), abgetastete Videodaten, North American Basic Teletext Specification
(NABTS), World System Teletext (WST), European Broadcast Union (EBU)-Daten und Nielsen
Automated, Measurement, and Lineup (AMOL)-Daten.
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Die
digitale Übertragung
von Fernsehsignalen kann Video- und Audiodienste überbringen,
die eine viel höhere
Qualität
als analoge Techniken aufweisen. Digitale Übertragungsschemata eignen
sich insbesondere für
Signale, die über
ein Kabelfernsehnetz oder über
Satelliten zu Kabelfernsehgesellschaften und/oder direkt zu Heimsatellitenfernsehempfängern rundgesendet
werden. Es wird erwartet, dass digitale Fernsehsendersysteme und
Fernsehempfängersysteme
existierende analoge Systeme ersetzen werden, so wie digitale Compact
Discs analoge Schallplatten in der Audioindustrie ersetzt haben.
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Ein
Weg zur Übertragung
der komprimierten Videodaten an einen Empfänger ist in der Form von Paketen,
die in einem paketierten Datenstrom enthalten sind. Typischerweise
werden die komprimierte Videodaten befördernden Pakete mit anderen
Paketen, welche z. B. entsprechende Audiodaten und Steuerinformationen
befördern,
die zur Rekonstruktion eines Fernsehsignals notwendig sind, gemultiplext.
Ein Standard zum Transportieren von digitalen Fernsehsignalen auf
diese Weise ist der MPEG-2-Standard, Details zu diesem finden sich
bei der Internationalen Organisation für Normung, ISO/IEC 13818-1,
Internationale Norm, 13. November 1994 mit dem Titel „Generic
Coding of Moving Pictures and Associated Audio: Systems", Empfehlung H.222.0.
Weitere Details der Videosyntax und Semantik für MPEG-2-Video können in
ISO/IEC 13818-2, Internationale Norm, 1995, der Internationalen
Organisation for Normung mit dem Titel „Generic Coding of Moving Pictures
and Associated Audio Information: Video", Empfehlung H.262, gefunden werden.
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Ein
weiterer Standard zum Transportieren von digitalen Fernsehdaten
in einem Paketstrom ist der Advanced Television Systems Committee
(ATSC) Digital Television Standard A/53, bewilligt am 12. April
und 15. September 1995. Der digitale Fernsehstandard ATSC basiert
auf dem ISO/IEC MPEG 2-Videostandard,
dem digitalen Audiokompressionsstandard (AC-3) und dem ISO/IEC-MPEG-2-System-Standard.
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Bei
dem ATSC- und dem MPEG-2-System (und dem ähnlichen DigiCipher® II-System,
gesetzlich geschützt
für General
Instrument Corporation, dem Zessionar hiervon) ist ein Transportstrom
oder Transportmultiplex aus einem angrenzenden Satz von Paketen
fester Länge
zusammengesetzt. Die Videosequenz wird unter Verwendung einer Baumstruktur
transportiert, bei der ein Sequenzanfangsblock von verschiedenen
Erweiterungen, Benutzerdaten, einem Bildsequenz(„GOP")-Anfangsblock, optionalen Benutzerdaten,
einem Bildanfangsblock etc. gefolgt wird. Der Sequenzanfangsblock
stellt Informationen für
eine Sequenz von Bildern, die im Allgemeinen mehr als eine GOP umfasst,
bereit. Diese Informationen umfassen zum Beispiel horizontale und
vertikale Größenwerte,
Seitenverhältnis,
Rahmenfrequenz und Bitrate und Quantisierungsparameter für die Videodaten.
Eine Erweiterung der Benutzerdaten kann ebenfalls eingeschlossen
werden, die neben anderen Dingen zusätzliche Daten zur Verwendung
durch Decodierer bereitstellt. Der DigiCipher® II-Standard
sorgt für
den Transport von zusätzlichen
Benutzerdaten nach dem Sequenzanfangsblock, um ein DigiCipher® II-Signal
und die Verwendung von jeglichen speziellen Videokompressionstechniken,
die innerhalb einer Sequenz verwendet werden, einschließlich von
DigiCipher® spezieller
Prädiktions-
und Blockbewegungsschätzung,
zu identifizieren.
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In
sowohl den MPEG-2- als auch den DigiCipher® II-Syntaxen
wird eine Sequenzanzeigeerweiterung, die z. B. Informationen über Videoformat
und Farbbeschreibung enthält,
zusätzlich
zu der Sequenzerweiterung und den Benutzerdaten bereitgestellt.
Ein nachfolgender Bildsequenzanfangsblock stellt neben anderen Informationen
einen Zeitcode bereit. Danach wird ein Bildanfangsblock bereitgestellt,
der verschiedene Informationen umfasst, die ein entsprechendes Bild
in einer Sequenz von anzuzeigenden Bildern betrifft. Eine Bilderweiterung
und schließlich
die aktuellen Bilddaten, die zum Ansehen decodiert und reproduziert
werden sollen, werden dann bereitgestellt. Es sei beachtet, dass MPEG
nicht die Ordnung spezifiziert, in der verschiedene Erweiterungen
(wie etwa die Sequenzanzeigeerweiterung) oder die Benutzerdaten übertragen
werden müssen, über die
Tatsache hinaus, dass sie nach der Sequenzerweiterung und vor dem
GOP-Anfangsblock
(falls bereitgestellt) oder dem Bildanfangsblock sein müssen. MPEG
erfordert nicht das Senden von GOP-Anfangsblöcken, und solche Anfangsblöcke können in
bestimmten Implementierungen umgangen werden.
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Bei
einem praktischen Übertragungssystem
kann es notwendig sein, zusätzliche
Daten zu unterschiedlichen Zeiten für spezifische Zwecke einzuschließen, wie
etwa das Bereitstellen von Untertiteln für Hörbehinderte, VITS, Hilfs-Echtzeitvideo,
Teletext und AMOL-Daten. Derartige zusätzliche Daten können in
den Vertikalaustastlückenabschnitten
(VBI-Abschnitten) eines analogen Fernsehsignals befördert werden,
und auf diese wird hier als „VBI-Benutzerinformationen", „Benutzerdaten" oder „Benutzerinformationen" Bezug genommen.
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Zahlreiche
Standards sind für
Dienste entwickelt worden, die über
Wellenformen, die in den VBI-Leitungen von analogem Video und Mischsignal-Video
befördert
werden, bereitgestellt werden. Digitale Videokompressionssysteme
neigen dazu, Algorithmen einzusetzen, die für die Charakteristiken von
zweidimensionaler Bewegtbild-Kommunikation
optimiert werden. Diese Algorithmen sind im Allgemeinen nicht ideal
für die Kompression
von Videowellenformen, die in den VBI-Leitungen von analogem Video
vorliegen.
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Der
Charakter von VBI-Wellenformen ist im Vergleich zu aktivem Video
sehr unterschiedlich. Der Mangel an Kompression für diese Zeilen
ist sehr bandbreitenintensiv, wie etwa das Senden von 8 oder 10
Bitproben von 704 oder 720 Luminanz- und Chrominanzpixeln. 720 Luminanz-
und Chrominanzwerte bei 8 Bit Auflösung und 30 Hz erfordert zum
Beispiel 345,600 bps, während
die durch diese Zeilen übermittelten
Informationen nur 480 bps für
Untertitel für
Hörbehinderte
und 6720 bps für
North America Basic Teletext Specification darstellen. Während der Übergang
zu digitalem Video fortschreitet, besteht der Bedarf an Beförderung
und Rekonstruktion von VBI-Diensten weiter. Von digitalen Videoverteilungssystemen
wird erwartet, dass sie VBI sowie auch aktives Video rekonstruieren,
selbst wenn digitale Videokompressionstechniken eingesetzt werden.
Folglich besteht ein Bedarf an Algorithmen, Syntax und Semantik
spezifisch für
die Kompression von VBI-Videozeilen, die eine effiziente und flexible
Alternative zum Entwickeln von VBI-Wellenform spezifischer Benutzerdatensyntax
und Semantik ermöglicht.
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Es
wäre von
Vorteil, eine generische Transportsyntax und Semantik für digitale
Fernsehdaten, die verschiedene Typen von VBI-Benutzerinformationen unterbringen können, die
zu jeder beliebigen Zeit verwendet oder nicht verwendet werden können, bereitzustellen.
Ein derartiges Schema würde
die ökonomische
Verwaltung von Bandbreite ermöglichen,
während
für den
Transport von VBI-Benutzerinformationen
Flexibilität
bereitgestellt wird. Die vorliegende Erfindung stellt ein Transportverfahren
und ein Gerät
bereit, die die zuvor erwähnten
Vorteile genießen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Verfahren zum Kommunizieren, in einem Digitalfernsehdatenstrom,
von Benutzerinformationen einer Art, die herkömmlich als Non-Return-to-Zero-Daten (NRZ-Daten)
in einer Vertikalaustastlücken-Wellenform
(VBI-Wellenform) eines analogen Fernsehsignals befördert werden,
bereitgestellt. Für
den Zweck dieser Offenbarung soll der Begriff „NRZ-Daten" andere Typen Daten umfassen, die als
NRZ-Daten dargestellt werden können,
wie etwa Manchester codierte Daten. Der Digitalfernsehdatenstrom
transportiert Daten gemäß einer
Konvention, die eine Benutzerdatensyntax umfasst. Derartige Konventionen
umfassen ohne Begrenzung die digitalen MPEG-2-, ATSC- und DigiCipher
II-Fernsehstandards. Gemäß dem Verfahren
wird die herkömmliche
Benutzerdatensyntax durch einen Zeilenindikatorwert ergänzt, der
die horizontale(n) Fernsehzeile(n) relativ zu einer Basis-VBI-Rahmenzeile,
in welcher die Benutzerinformationen als NRZ-Daten in einem Ensprechungs-Fernsehsignal befördert werden,
spezifiziert. Die Benutzerdatensyntax wird durch zumindest einen
Zeitnormalwert, der eine Beziehung zwischen einer Symbolrate der
NRZ-Daten und einem Referenztaktgeber des Digitalfernsehdatenstroms
definiert, ergänzt.
Die Benutzerdatensyntax wird ferner durch zumindest einen Zählwert,
der eine Menge an in dem Digitalfernsehdatenstrom beförderten
Benutzerinformationen indiziert, ergänzt. Die Benutzerdatensyntax
wird dann durch zumindest ein Benutzerinformationsfeld, das ausreicht,
um die Menge an von dem zumindest einen Zählwert indizierten Benutzerinformationen
zu befördern,
ergänzt.
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Die
Benutzerdatensyntax kann ferner durch einen Startabtastwert ergänzt werden.
Der Startabtastwert ist für
einen Abtastpunkt indikativ, an dem ein Übergang in ein erstes Luminanz(Luma)-NRZ- Symbol darin besteht,
in einem Entsprechungs-Fernsehsignal zu beginnen, das aus dem Digitalfernsehdatenstrom
rekonstruiert wird.
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Die
Benutzerdatensyntax kann ferner durch einen ersten Amplitudenwert,
der für
eine Amplitude indikativ ist, bei der Luma-NRZ-Symbole in dem Entsprechungs-Fernsehsignal,
das aus dem Digitalfernsehdatenstrom rekonstruiert wird, erscheinen
sollen, ergänzt
werden.
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Die
Benutzerdatensyntax kann ferner durch einen Impulsformwert, der
für eine
Impulsform indikativ ist, welche den Luma-NRZ-Symbolen in dem Entsprechungs-Fernsehsignal,
das aus dem Digitalfernsehdatenstrom rekonstruiert wird, bereitgestellt
werden soll, ergänzt
werden. Die Benutzerdatensyntax kann des Weiteren durch eine Feldnummer,
die für
ein Fernsehfeld indikativ ist, in dem entsprechende VBI-Daten in
das Entsprechungs-Fernsehsignal, das aus dem Digitalfernsehdatenstrom
rekonstruiert wird, eingefügt
werden sollen, ergänzt
werden.
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Die
Benutzerdatensyntax kann vorteilhafterweise eine Vielzahl von Luma-NRZ-Konstruktionen überbringen.
Jede Konstruktion befördert
zugehörige
Benutzerinformationen. In einer derartigen Ausführungsform wird die Benutzerdatensyntax
durch einen Luma-NRZ-Zählwert,
der für
die Anzahl der Luma-NRZ-Kontruktionen, die auf den Luma-NRZ-Zählwert folgen,
indikativ ist, ergänzt.
Die Benutzerdatensyntax kann ebenfalls durch ein Datentypfeld, das
spezifiziert, dass Luma-NRZ-Daten folgen, ergänzt werden.
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Die
Benutzerdatensyntax kann durch einen zweiten Amplitudenwert, der
für einen
zweiten Amplitudenpegel der Luma-NRZ-Symbole indikativ ist, ergänzt werden.
Ein Prioritätswert
kann in der Syntax bereitgestellt werden, um eine Priorität der Luma-NRZ-Konstruktionen zur
Verwendung bei der Rekonstruktion des Entsprechungs-Fernsehsignals
aus dem Digitalfernsehdatenstrom zu kennzeichnen.
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Wie
oben indiziert, wird die Benutzerdatensyntax durch einen Zeitnormalwert
ergänzt.
Dieser Wert kann einen Luma-NRZ-Symbol-Taktzunahmewert und einen Luma-NRZ-Modulwert
beinhalten. Der Symbol-Taktgeberzunahme- und Modulwert stehen mit
der NRZ-Symbolrate
und dem Referenztaktgeber wie folgt in Beziehung:
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Der
Zählwert
kann eine Wortzählung
beinhalten, die eine ganze Zahl von darauf folgenden Luma-NRZ-Wörtern indiziert,
und eine restliche Zählung,
die eine Zahl von darauf folgenden Luma-NRZ-Bits, die insgesamt
weniger als ein vollständiges
NRZ-Wort betragen, indiziert. Die Syntax stellt dadurch eine effiziente Verwendung
von Bandbreite bereit, indem sie ermöglicht, dass Reste von weniger
als einem vollständigen NRZ-Wort
kommuniziert werden können.
Bei einer spezifischen Ausführungsform
wie etwa einer MPEG-2- oder einer ATSC-Implementierung weisen die
Luma-NRZ-Wörter
jeweils eine Länge
von 22 Bit auf, und das Verfahren beinhaltet den folgenden weiteren
Schritt des Einfügens
eines Markierungsbits nach jedem Luma-NRZ-Wort, um einem falschen
MPEG-Startcode vorzubeugen.
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Die
Benutzerinformationen können
gemäß der Benutzerdatensyntax
als Luma-NRZ-Wörter
und Luma-NRZ-Bits befördert
werden. Jedes Luma-NRZ-Wort beinhaltet eine Reihung von Luma-NRZ-Symbolen, wobei
das erste Bit einem ersten Luma-NRZ-Symbol entspricht, das auf einer
Videozeile, von links nach rechts angezeigt, rekonstruiert werden
soll. Jedes Luma-NRZ-Bit stellt ein Luma-NRZ-Symbol dar, das auf
der Videozeile rekonstruiert werden soll. Die Luma-NRZ-Bits werden
in der Reihenfolge bereitgestellt, in der ihre Symbole auf der Videozeile
im Anschluss an aus beliebigen Luma-NRZ-Wörtern rekonstruierten Symbolen,
von links nach rechts angezeigt, rekonstruiert werden sollen.
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Ein
Empfängergerät wird zum
Decodieren aus einem Digitalfernsehdatenstrom von Benutzerinformationen
einer Art, die herkömmlich
als NRZ-Daten in einer Vertikalaustastlücken-Wellenform eines analogen Fernsehsignals
befördert
werden, bereitgestellt. Der Digitalfernsehdatenstrom transportiert
Daten gemäß einer
Konvention, die eine Benutzerdatensyntax umfasst. Ein Syntaxprozessor
erfasst Informationen, die gemäß der Benutzerdatensyntax
befördert
werden. Derartige Informationen umfassen einen ersten Wert, der
zumindest eine horizontale Fernsehzeile relativ zu der Basis-VBI-Rahmenzeile
identifiziert, in der bestimmte Benutzerinformationen in einem Entsprechungs-Fernsehsignal befördert werden.
Ein zweiter Wert identifiziert eine Beziehung zwischen einer NRZ-Symbolrate
des Entsprechungs-Fernsehsignals
und einem Digitalfernsehdaten-Referenztaktgeber. Ein dritter Wert
indiziert eine Menge von Benutzerinformationen, die in dem Digitalfernsehdatenstrom
befördert
werden.
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Die
gemäß der Benutzerdatensyntax
beförderten
Informationen umfassen ebenfalls die zu übermittelnden aktuellen Benutzerinformationen.
Ein Rekonstruktionsprozessor reagiert auf den ersten, zweiten und dritten
Wert zum Formatieren der Benutzerinformationen zu VBI-NRZ-Daten.
Ein VBI-Inserter zum Einfügen der
VBI-NRZ-Daten in zum Beispiel ein digitales Fernsehsignal, von dem
ein analoges Fernsehsignal rekonstruiert werden kann, wird bereitgestellt.
Ein solches digitales Fernsehsignal kann alternativ direkt aufgezeichnet
oder durch eine digitale Fernseheinrichtung wie etwa einen Videorecorder
oder digitales Fernsehen reproduziert werden.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
erfasst der Syntaxprozessor einen Startabtastwert, der für einen
Abtastpunkt, an dem ein Übergang
in ein erstes NRZ-Symbol in dem rekonstruierten Fernsehsignal beginnen
soll, indikativ ist. Der VBI-Inserter reagiert auf den Startabtastwert
zum Einfügen
der NRZ-Daten in das rekonstruierte Fernsehsignal. Der Syntaxprozessor
erfasst einen ersten Amplitudenwert, der für eine Amplitude indikativ
ist, bei der NRZ-Symbole in dem rekonstruierten Fernsehsignal auftreten
sollen. Der Rekonstruktionsprozessor reagiert auf den ersten Amplitudenwert,
um die VBI-NRZ-Daten bei der durch den ersten Amplitudenwert indizierten
Amplitude bereitzustellen.
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Der
Syntaxprozessor der dargestellten Ausführungsform erfasst einen Impulsformwert,
der für
eine Impulsform indikativ ist, die den NRZ-Symbolen in dem rekonstruierten
Fernsehsignal bereitgestellt werden soll. Der Rekonstruktionsprozessor
reagiert auf den Impulsformwert, um den VBI-NRZ-Daten diese indizierte Impulsform
bereitzustellen.
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Der
Syntaxprozessor kann ferner eine Feldnummer erfassen, die für ein Fernsehfeld
indikativ ist, in dem entsprechende VBI-Daten in das rekonstruierte
Fernsehsignal eingefügt
werden sollen. Der VBI-Inserter reagiert
auf die Feldnummer, um die entsprechenden VBI-Daten in ein richtiges Feld einzufügen. Der
Syntaxprozessor kann des Weiteren einen NRZ-Zählwert erfassen, der für eine Anzahl
von zu verarbeitenden NRZ-Konstruktionen indikativ ist. Als Reaktion
auf den NRZ-Zählwert
werden die nachfolgenden NRZ-Konstruktionen verarbeitet.
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Der
Syntaxprozessor kann ferner ein Datentypfeld zum Orten von NRZ-Daten
in dem Digitalfernsehdatenstrom erfassen. Ein Datenlängenfeld
kann ebenfalls bereitgestellt werden, um ungestützten Datentypen zu ermöglichen,
durch das Überspringen
einer Menge von durch das Datenlängenfeld
spezifizierten Daten übergangen
zu werden.
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Ein
zweiter Amplitudenwert kann zur Erfassung durch den Syntaxprozessor
bereitgestellt werden. Der zweite Amplitudenwert ist indikativ für eine zweite
Amplitude, bei der NRZ-Symbole in dem rekonstruierten Fernsehsignal
erscheinen sollen. Der Zweck des ersten und zweiten Amplitudenwertes
ist es, den Luminanzpegel für
die „0"- und „1"-Symbole zu steuern.
Bei einer solchen Ausführungsform
reagiert der Rekonstruktionsprozessor auf die ersten und zweiten
Amplitudenwerte, um die VBI-NRZ-Daten an der ersten und zweiten Amplitude
bereitzustellen.
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Der
Syntaxprozessor kann ebenfalls einen Prioritätswert erfassen, der eine Priorität der NRZ-Konstruktionen
kennzeichnet. Die durch den Prioritätswert festgelegte Priorität ermöglicht das
Unterbringen von Decodierern mit unterschiedlichen Fähigkeiten,
wobei die individuellen Decodierer entscheiden, welche Zeilen auf
der Basis einer zugeteilten Priorität rekonstruiert werden sollen,
wenn sie nicht alle mit dem Bild gelieferten Zeilen rekonstruieren
können.
Der Rekonstruktionsprozessor reagiert auf den Prioritätswert zum
Rekonstruieren der ausgewählten
Zeilen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Blockdiagramm eines digitalen Videocodierers, der die vorliegende
Erfindung inkorporiert;
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Videodekompressionsprozessors, der die vorliegende
Erfindung inkorporiert;
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3 ist
ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform eines Pixelgenerators
zum Erzeugen einer digitalen VBI-Wellenform aus Benutzerdaten, die
in einem digitalen Videodatenstrom gemäß der vorliegenden Erfindung
befördert
werden;
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4 ist
ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Pixelgenerators
zum Erzeugen einer digitalen VBI-Wellenform aus Benutzerdaten, die
in einem digitalen Videodatenstrom befördert werden, wenn die Impulsreaktionszeit
des VBI-Übertragungsstandards
größer ist
als eine Symbolzeit; und
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5 ist
eine graphische Darstellung, die das Frequenzverhalten des Interpolators
aus 4 darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein bandbreiteneffizientes Verfahren
und ein Gerät
zur Verwendung eines Digitalfernsehdatenstroms zum Transportieren
variabler Mengen unterschiedlicher Typen an Informationen bereit,
die herkömmlich
in dem VBI-Abschnitt eines analogen Fernsehsignals befördert werden.
Die Informationen von Belang sind eine Teilmenge einer Art von Benutzerdaten,
auf die als „Bildbenutzerdaten" Bezug genommen wird,
um sie von „Sequenzbenutzerdaten" in einem MPEG-,
ATSC- oder DigiCipher® II-Transportstrom zu unterscheiden. Diese
Teilmenge, auf die hier als VBI-Benutzerinformationen Bezug genommen
wird, beinhaltet Informationen wie etwa Closed-Caption-Daten (Untertitel
für Hörbehinderte),
abgetastete Videodaten, NABTS-, WST-, EBU-Daten und Nielsen AMOL-Daten.
Jede dieser Kategorien von Bildbenutzerdaten wird jeden Tag aktualisiert.
Die Bildbenutzerdaten werden in Abschnitten von aufeinander folgenden
Videobildern transportiert, die VBI-Zeilen entsprechen. Jede VBI-Zeile
wird durch 720 Acht-Bit-Luminanzproben und 720 Acht-Bit-Chrominanzproben
vor dem Verarbeiten gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt.
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Die
vorliegende Erfindung resultierte aus einer Realisierung, dass die
meisten der Standard-VBI-Wellenformen als Non-Return-to-Zero-Daten (NRZ-Daten)
dargestellt werden können,
die auf den Luminanzabschnitt eines Videosignals moduliert werden
können.
Derartige Wellenformen können
durch ihre Impulsform, die Anzahl an Pixeln pro Symbol, das Symbol-Anstiegzeit-Verhältnis, die
Startzeit der Wellenform innerhalb der Videozeile und ein anwendbares
Videosystem (d. h. Videostandard) klassifiziert werden. Da keiner
der Standards eine signifikante Zeile-zu-Zeile- oder Rahmen-zu-Rahmen- Korrelation von Daten
spezifiziert, kann jede VBI-Zeile unabhängig von jeder anderen VBI-Zeile
verarbeitet werden.
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Die
Spezifikationen der Impulsform ermöglichen des Weiteren die Kategorisierung
der unterschiedlichen VBI-Wellenformen in Wellenformen, die eine
Impulsform von weniger als einer Symbolzeit in der Dauer erfordern
(wie etwa Nicht-Teletext-Wellenformen) und Wellenformen, die eine
Impulsform von mehr als einer Symbolzeit erfordern (wie etwa Teletext-Wellenformen).
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Die
vorliegende Erfindung konzentriert sich auf die oben dargelegten
Realisierungen bezüglich
der verschiedenen unterschiedlichen VBI-Wellenformenformate, um eine Syntax
für die
Kommunikation von VBI-Daten in einem Digitalfernsehdatenstrom bereitzustellen.
Die Erfindung konzentriert sich ferner auf diese Realisierungen,
um eine einzelne Zustandsmaschine, die dazu fähig ist, die meisten der verschiedenen VBI-Wellenformen
zu rekonstruieren, bereitzustellen. Die Zustandsmaschine ermöglicht den
folgenden Parametern, programmierbar zu sein: der Feldnummer der
bestimmten VBI-Leitung,
der Zeilennummer der bestimmten VBI-Leitung, der durch den bestimmten
VBI-Wellenform-Standard verwendeten Symbolrate, der Startabtastnummer
des Standard-CCIR-601, der Anstiegzeit des Standards (Verhältnis des
Symbols zur Übergangsdauer),
dem CCIR-601-Wert
des Standards für
NRZ „0"- und „1"-Symbole, der Anzahl
von Symbolen in der Wellenform des Standards, und dem Vektor von
Werten der Symbole in der Wellenform der bestimmten VBI-Zeile. Wie
vom Fachmann verstanden werden wird, ist „CCIR-601" ein Standard, der durch den internationalen
beratenden Ausschuss für
den Funkdienst zur Codierung und zur Filterung von digitalen Komponenten veröffentlicht
wird.
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Tabelle
1 fasst die Schlüsselattribute
der bekannten VBI-Wellenform-Standards
zusammen. Die aufgeführten
Standards treffen entweder auf Videosysteme mit 525 Zeilen (NTSC
und PAL/M) oder Videosysteme mit 625 Zeilen (PAL außer PAL/M)
zu. Jeder Standard stellt irgendeinen Abschnitt der Wellenform als
ein Zeitnormal und ein Syncmuster zum Zweck der Symbolsynchronisation
bereit.
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Außerdem stellt
jeder eine feste Anzahl von Datenbits pro Videozeile bereit, wobei
einige von diesen zum Zweck der Fehlererfassung bereitgestellt werden
können.
Jeder moduliert die Datenbits über
eine Modulationstechnik auf die Videozeile und setzt verschiedene
Amplituden ein, um unterschiedliche Datenbitwerte darzustellen.
Schließlich
setzt jede Wellenform eine nominale Symbolrate (manchmal mit Verweis
auf die Videozeilenrate [fh]) und die Impuls(Symbol)Form (oft mit
einer Anstiegzeit [tr] oder überhöhte Kosinusimpulsform
mit einem bestimmten Wert von Alpha) ein. Die einzelnen Attribute
bestimmter Standards werden in fetter Schrift hervorgehoben.
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Tabelle
1: Zusammenfassung von VBI-Wellenform-Standards.
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Indem
die in Tabelle 1 dargelegten verschiedenen VBI-Wellenform-Standards verglichen
werden, können
verschiedene Schlüsse
gezogen werden. Diese umfassen Folgendes:
- 1.
Alle der Wellenformen können
als auf die Luminanz des Videosignals modulierte NRZ-Daten dargestellt werden,
selbst EBU 3211 modulierte Bi-Phase-Symbole, die nominalen Luminanzwerte,
die NRZ „0"- und „1"-Symbole darstellen,
unterscheiden sich jedoch von Wellenform zu Wellenform.
- 2. Die Spezifikationen der Impulsform polarisieren die Wellenformen
in die, die eine Impulsform von weniger als einer Symbolzeit in
der Dauer für
die nicht-Teletext-Wellenformen und das Gegenteil für die Teletext-Wellenformen
erfordern.
- 3. Keiner der Standards spezifiziert eine signifikante Zeile-zu-Zeile- oder Rahmen-zu-Rahmen-Korrelation; folglich
ist es vorteilhaft, jede VBI-Zeile unabhängig von jeder anderen VBI-Zeile zu handhaben.
- 4. Die VITC-Synchronisierungsbits werden am besten als Datenbits
gehandhabt.
- 5. Die Anzahl von CCIR-601-Proben pro Symbol rangiert um einen
Faktor von 13 über
alle Wellenformen.
- 6. Das Symbol-Anstiegzeit-Verhältnis rangiert von 1,5 bis
8,5 über
alle Nicht-Teletext-Wellenformen.
- 7. Die Symbolrate der Wellenformen rangiert um einen Faktor
von 21.
- 8. Die erforderliche Startprobe der Wellenformen relativ zu
der ersten CCIR-601-Probe rangiert von 27 Proben vor der CCIR-601-Probe null zu
80 Proben nach der Probe null, mit einem Nennwert von 26 Proben nach
der Probe null.
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Hinsichtlich
der obigen Schlussfolgerungen ist bestimmt worden, dass eine einzelne
Zustandsmaschine kreiert werden kann, um alle dieser VBI-Wellenformen
zu rekonstruieren, wenn die folgenden Parameter in der Zustandsmaschine
programmierbar sind:
- 1. Die Feldnummer der
bestimmten VBI-Leitung,
- 2. Die Zeilennummer der bestimmten VBI-Leitung,
- 3. Die Symbolrate des Standards,
- 4. Die CCIR-601-Startabtastnummer des Standards,
- 5. Die Anstiegzeit des Standards (Symbol Übergangsdauer),
- 6. Der CCIR-601-Wert des Standards für NRZ „0"- und „1"-Symbole,
- 7. Die Anzahl der Symbole in der Wellenform des Standards,
- 8. Der Vektor von Werten der Symbole in der bestimmten Wellenform
der VBI-Zeile.
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Eine
Zustandsmaschine, die Programmierbarkeit der obigen Parameter zur
Verwendung bei der Rekonstruktion von jeder der verschiedenen VBI-Wellenformen
bereitstellt, wird unten in Verbindung mit 3 offenbart.
Vor dem Erörtern
der Zustandsmaschine wird die neuartige Syntax der vorliegenden
Erfindung zusammen mit einer beispielhaften Ausführungsform einer Codier- und
Decodierstruktur offenbart.
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1 stellt
in Form eines Blockdiagramms einen Codierer zum Verarbeiten roher
digitaler Videodaten in einer Benutzerdatensyntax, auf die hier
als „Luma-NRZ" Bezug genommen wird,
bei der variable Mengen verschiedener Arten von VBI-Benutzerinformationen
in einem Digitalfernsehdatenstrom kommuniziert werden, dar. Das
rohe digitale Video, wie etwa Video, das dem Standard der Society
of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) entspricht, wird über das
Terminal 10 in einen seriellen Empfänger 12 eingegeben.
Der serielle Empfänger
bringt die Daten, die in einem parallelen Format eingegeben werden,
in serielle Form. Die in serielle Form gebrachten Daten werden in
einem Puffer 14, der ein herkömmliches FIFO-Register beinhalten kann,
zwischengespeichert. Ein Videoanalysealgorithmus 16 interpretiert
die Syntax der in serielle Form gebrachten Daten und extrahiert
verschiedene Informationen, wie etwa das Identifizieren des Starts
einer neuen Zeile, den Start eines neuen Rahmens und die rohen Luminanz-
und Chrominanzdaten. Die Luminanz- und Chrominanzdaten werden in
einen Demultiplexer 18 eingegeben, wo sie in Datenabschnitte
getrennt werden, die Vertikalaustastlücken aufeinander folgender
Videobilder (z. B. Zeilen 1–21
eines analogen Entsprechungs-NTSC-Fernsehsignals) und den aktiven Videoabschnitten
dieser Rahmen entsprechen. Der Demultiplexer 18 bestimmt
ebenfalls, ob die Synchronisierung des erlangten Datenstroms verloren
worden ist, und wenn ja, gibt er ein „Synchronisationsverlust"-Signal an einen
Videokompressionsprozessor 22 aus, der ebenfalls das zu
komprimierende aktive Video empfängt.
Der Videokompressionsprozessor ist ein im Fach wohl bekannter Typ,
wie etwa in den U.S. Patenten 5,376,968; 5,235,419; 5,091,782 oder
5,068,724 beschrieben.
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Es
sei beachtet, dass einige Arten von Benutzerdaten, die als VBI-Daten klassifiziert
werden, nicht in dem aktuellen VBI residieren. Das Programmieren
von Lineup-Informationen, die von der A. C. Nielsen Company zur
Marktforschung verwendet werden und auf die als „Automated Measurement of
Lineup" (AMOL) Bezug
genommen wird, werden zum Beispiel in die Zeile 22 von
Feld 2 jedes Fernsehrahmens in dem National Television Systems Committee
(NTSC)-Rundfunkstandard eingefügt.
Die Zeile 22 ist eine aktive Videozeile, und folglich kann
ein Decodierer mit der Verarbeitung von aktivem Video mit Zeile 23 anstatt
Zeile 22 für
NTSC-Signale beginnen. Innerhalb einer 30-Rahmen-Sequenz ist die
AMOL-Zeile für
jeden Rahmen typischerweise vorhanden, aber die Daten für die meisten
Rahmen sind im Allgemeinen null. Um AMOL-Daten unterzubringen, wird
angenommen, dass sich VBI zu Zeile 22 anstatt Zeile 21 erstreckt.
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Die
in den VBI-Abschnitten des Digitalvideoeingabesignals enthaltenen
Daten werden von dem Demultiplexer 18 an Direktzugriffsspeicher
(RAM) 20, die sowohl einen Luminanz-RAM als auch einen
Chrominanz-RAM umfassen, ausgegeben. Die RAM speichern die Daten,
bis sie durch einen Syntaxprozessor 24 benötigt werden,
der die VBI-Benutzerinformationen extrahiert und eine Syntax baut,
die das effiziente Transportieren der Informationen in den VBI-Abschnitten
eines Digitalfernsehdatenstroms, der zu einem entsprechenden Decodierer,
z. B. an einer Endbenutzerstelle kommuniziert werden soll, ermöglicht.
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Die
durch den Syntaxprozessor bereitgestellte Syntax wird in einem Anfangsblock-FIFO 28 gespeichert,
das verwendet wird, um Transportanfangsblöcke für z. B. eine MPEG- oder DigiCipher® II-Implementierung des
Digitalfernsehdatenstroms zu assemblieren. Das Anfangsblock-FIFO
stellt die Syntaxinformationen einem Bitstellenverschieber 30 bereit,
der den Anfangsblock mit dem komprimierten aktiven Video aus einem Videocodierer 26 kombiniert.
Der Videocodierer 26 codiert das komprimierte Video aus
dem Videokompressionsprozessor 22 auf eine wohl bekannte
Weise unter Verwendung von zum Beispiel Huffman-Codierung, um Codewörter (CW),
Codewortlängen
(CL) und Datentags, die die codierten Informationen identifizieren,
bereitzustellen. Die Ausgabe des Bitstellenverschiebers 30 ist
ein Datenstrom, der das durch Anfangsblöcke, die die notwendigen Informationen
enthalten, um das aktive Video zu decodieren, getrennte aktive Video
enthält.
Dieser Datenstrom ist in einem Videopuffer 32 gespeichert,
der die Daten auf einer Bedarfsbasis einem Paketierer 34 bereitstellt.
Der Paketierer ist eine herkömmliche
Komponente, die die Daten in Transportpaketen gemäß einem
Transportstromstandard wie etwa dem ATSC-, MPEG-2- oder DigiCipher®II-Digitalfernseh-Standard
assembliert.
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Die
Funktionen des Syntaxprozessors 24, so weit sie für die vorliegende
Erfindung relevant sind, werden unten unter Verwendung der formalen
Grammatik, die durch die ATSC- und MPEG-Transportstandards verwendet
wird, beschrieben. Diese Grammatik ist eine der C-Sprache ähnliche
Syntax und ist ein Verfahren, das Bitfolgen, die eine kontinuierliche
und möglicherweise
eine variable Rate aufweisen, beschreibt, anstatt ein prozedurales
Programm und seine Funktionen zu spezifizieren, wie in der Computersprache
C. Die erste Spalte der Syntax enthält das Syntaxelement. Die zweite
Spalte gibt die Länge
des Syntaxelements in Bit an, und die dritte Spalte identifiziert
den Syntaxtyp. Die Typen sind bslbf (bit string left-most bit first
= zuerst das am weitesten links stehende Bit der Bitfolge) und uimsbf
(unsigned integer most significant bit first = zuerst das höchstwertige
Bit einer vorzeichenlosen Ganzzahl). Der Anfangsblock „user_data()
{...}" indiziert,
dass die Syntaxelemente innerhalb der geschweiften Klammern eine
benannte Menge sind und irgendwo anders in der Syntax durch einfaches
Verwenden der Kennzeichnung „user_data()" aufgerufen werden
können.
Ein bedingtes Auftreten von Bit-Strukturen
kann mit den gewöhnlichen „wenn"-Tests indiziert
werden. Die üblichen,
in der C-Sprache wohl bekannten Vergleichsoperatoren sind auch verfügbar. Schleifenstrukturen
sind möglich
und verwenden die Standard-C-Schleifenanfangsblockkopfsyntax.
Die Syntaxtabelle wird von einem Satz Semantik begleitet, der Definitionen
für jedes
vorher undefinierte Syntaxfeld bereitstellt und hinsichtlich ihrer
Verwendung Beschränkungen
auferlegt. Die folgende Bildbenutzerdatenbitstromsyntax (in der
die schattierten Bereiche die Standard-ATSC-Benutzerdatensyntax
darstellen und die nicht schattierten Bereiche die Syntax der vorliegenden
Erfindung darstellen) und Bitstrom-Semantik stellen eine bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar.
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Semantische Erweiterungen der Bildbenutzerdaten:
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- additional_data_type – Eine
8-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [1:255]), die die Art der zusätzlichen
Datenkonstruktionen, die auf das Feld folgen, indiziert. Dieses
Feld soll den Wert 01 in Hexadezimal aufweisen, um zu indizieren,
dass die zusätzlichen
Daten Luma-NRZ-Daten
sind.
- additional_data_length – Eine
vorzeichenlose 16-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [0:65535]), die
die Länge
in Byte von zusätzlichen
Datenkonstruktionen, die auf das Feld folgen, indiziert. Die Länge umfasst
nicht das additional_data_length-Feld selbst, sondern umfasst das
folgende additional_data für
das gegebene additional_data_type, bis zu aber nicht einschließlich nachfolgenden
additional_data eines beliebigen anderen additional_data_type.
- luma_nrz_count – Eine
Fünf-Bit-Ganzzahl
(Werte im Bereich [0:31]), die die Anzahl von Luma-NRZ-Konstruktionen
indiziert, die auf das Feld folgen. Alle derartigen Konstruktionen
müssen
in der vorgesehenen Zeilen- und Feld-Anzeigeordnung auftreten.
- luma_nrz_priority – Eine
Anzahl zwischen 0 und 3, die die Priorität von Konstruktionen bei der
Rekonstruktion von Bildern indiziert, wobei unterschiedliche Pegel
an Hardwaretauglichkeit existieren. Für Luma-NRZ-Konstruktionen kann
eine fixierte Anzahl von Zeilen pro Anzeigefeld als Priorität Null gekennzeichnet
werden.
- field_number – Die
Nummer des Felds, in Anzeigeordnung, von dem die VBI-Daten ursprünglich stammten, interpretiert
in Tabelle 2.
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Tabelle
2. Feldnummer für
Bildbenutzerdaten.
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- line_offset – Eine
Fünf-Bit-Ganzzahl
(Werte im Bereich [1:31]), die den Versatz in Zeilen nennt, von
dem die Luma-NRZ-Daten relativ zu der Basis-VBI-Rahmenzeile (Zeile
9 des {NTSC and PAL/M}-Felds 1 mit 525 Zeilen, Zeile 272 des Felds
2 mit 525 Zeilen, Zeile 5 des {All PAL außer PAL/M}-Felds 1 mit 625
Zeilen und Zeile 318 des Felds 2 mit 625 Zeilen entsprang, wie im
CCIR Report 624-4 spezifiziert.
- start_sample – Eine
vorzeichenlose 9-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [0:511]), was die
Probe der rekonstruierten Luminanzzeile indiziert, an der der Übergang
in das erste Luma-NRZ-Symbol starten soll. start_sample soll in
den gleichen Einheiten sein wie CCIR 601- Proben und soll zu der ersten Probe
der CCIR 601 rekonstruierten Rahmen relativ sein.
- nrz_increment – Eine
vorzeichenlose 6-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [1:63]), die den
Luma-NRZ-Symbol-Taktzunahmewert indiziert und Werte aufgreift, die
zusammen mit dem nrz_modulus die Beziehung des Luma-NRZ-Symbol-Taktzunahmewerts
zu einer 27 MHz-Referenz beschreibt. Siehe die Semantik des nrz_modulus
für mehr
Details.
- nrz_modulus – Eine
vorzeichenlose 10-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [2:1023]), die
den Luma-NRZ-Symbol-Taktzunahmewert indiziert und Werte aufgreift,
die zusammen mit dem nrz_increment die Beziehung des Luma-NRZ-Symbol-Takts
zu einer 27 MHz-Referenz
beschreibt. Spezifischerweise stehen nrz_increment und nrz_modulus
mit der Luma-NRZ-Symbolrate wie folgt in Beziehung:
nrz_increment/nrz_modulus
= Luma-NRZ-Symbolrate/system_clock_frequency
wobei
- system_clock_frequency in ISO/IEC 13818-1 als 27 MHz ±30 ppm
spezifiziert wird, und der Wert von nrz_increment darf nrz_modulus_1
nicht übersteigen.
- 0_amplitude – Eine
vorzeichenlose 8-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [1:254}), die die
Amplitude indiziert, bei der Luma-NRZ-Symbole des Werts 0 in Einheiten
einer Amplitude von CCIR 601 rekonstruierten Rahmen rekonstruiert
werden sollen.
- 1_amplitude – Eine
vorzeichenlose 8-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [1:254}), die die
Amplitude indiziert, bei der Luma-NRZ-Symbole des Werts 1 in Einheiten
einer Amplitude von CCIR 601 rekonstruierten Rahmen rekonstruiert
werden sollen.
- pulse_shape – Eine
vorzeichenlose 2-Bit-Ganzzahl, die die Form der Impulse indiziert,
die verwendet werden sollen, um diese Zeile von Luma-NRZ zu rekonstruieren.
Die Bedeutung von pulse_shape wird in Tabelle 3 definiert.
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- symbol_to_transition_ratio – Eine vorzeichenlose 8-Bit-Ganzzahl
(Werte im Bereich [16:255]), die das Verhältnis der Dauer jedes Luma-NRZ-Symbols zu der Übergangsdauer
jedes Symbols zwischen den durch 0_amplitude und 1_amplitude spezifizierten
Amplituden indiziert und Einheiten von 2–4 (0,0625)
aufweist. Dieses Feld beschreibt Symbole mit einem Symbol-zu-Übergang-Verhältnis im
Bereich von 1,0 bis 15,9375.
- nrz_alpha – Eine
vorzeichenlose 5-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [0:31]), die den
Wert von Alpha für
den Filter mit überhöhtem Kosinus
indiziert, dessen Impulsform jedes Luma-NRZ-Symbol mit Einheiten
von 2–5 (0,03125)
beschreibt. Dieses Feld beschreibt Werte von Alpha von 0,03125 bis
1,0. Die Bedeutung von nrz_alpha wird in Tabelle 4 definiert.
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- word_count – Eine
vorzeichenlose 5-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [0:31]), die die
Anzahl von marker_bit- und luma_nrz_word-Paaren, die diesem Feld
folgen, indiziert.
- luma_nrz_word – Eine
22-Bit-Reihung von Luma-NRZ-Symbolen, so dass das erste empfangene
Bit der Wert des ersten Luma-NRZ-Symbols
ist, das auf der Videozeile wie von links nach rechts angezeigt
rekonstruiert wird. luma_nrz_words sollen in der Ordnung empfangen
werden, dass ihre Symbole auf der Videozeile wie von links nach
rechts angezeigt rekonstruiert werden.
- remainder_count – Eine
vorzeichenlose 5-Bit-Ganzzahl (Werte im Bereich [0:21]), die die
Anzahl von luma_nrz_bits, die diesem Feld folgen, indiziert.
- luma_nrz_bit – Ein
einzelnes Bit, dass das Luma-NRZ-Symbol darstellt, das auf der Videozeile
rekonstruiert werden soll. luma_nrz_bits sollen in der Ordnung empfangen
werden, dass ihre Symbole auf der Videozeile im Anschluss an Symbole,
die aus beliebigen luma_nrz_words, wie von links nach rechts angezeigt,
rekonstruiert werden, rekonstruiert werden.
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Die
obige Syntax wird durch den in 1 dargestellten
Syntaxprozessor 24 assembliert. Bei der bevorzugten Ausführungsform
wird der Syntaxprozessor in Firmware implementiert. Nachdem die
Syntax zu den digitalen Videodaten hinzugefügt worden ist, wird der resultierende
Datenstrom paketiert und von dem Paketierer 34 ausgegeben,
um den endgültigen
Transportstrom zur Kommunikation einer Gesamtheit von Decodierern
bereitzustellen.
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Videodekompressionsprozessors (d. h. Decodierers)
zum Verarbeiten eines empfangenen Datenstroms, der die oben detailliert
beschriebene VBI-Benutzerdatensyntax enthält. Der Videodekompressionsprozessor
(VDP) inkorporiert ein Verwaltungsprogramm des Speichers 130, das
einen DRAM 122 adressiert, um Videodaten, die zur Rekonstruktion
eines Fernsehprogramms an einem Empfänger notwendig sind, zu speichern
und abzurufen. Der Prozessor mit der allgemeinen Kennzeichnung 120 ist
ein Pipeline-Prozessor, der dafür
ausgelegt ist, sowohl die Transportschicht (d. h. Steuer- und andere Nicht-Video-Informationen)
als auch die Videoschicht des über
das Terminal 110 eingegebenen komprimierten Bitstroms,
die manchmal als die „Transportpaketschnittstelle" des Videoprozessors
bezeichnet werden, zu decodieren.
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Eine
Benutzerprozessorschnittstelle, die zum Beispiel eine M-Bus-Steuerung 150 beinhalten
kann, wird an dem Terminal 114 zur Steuerung des Videodatenprozessors
bereitgestellt. Diese Schnittstelle konfiguriert verschiedene Register
in Prozessor 120, wie im Fach wohl bekannt ist.
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Über die
Adressenleitungen 124 und die Datenleitungen 126 wird
eine Schnittstelle zu dem DRAM 122 bereitgestellt. Bei
dem in 2 dargestellten Beispiel weist der DRAM 122 einen
Neun-Bit-Adressenport
und einen Zweiunddreißig-Bit-Datenport
auf.
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Eine
Videoausgabeschnittstelle 138 wird für das dekomprimierte rekonstruierte
Video bereitgestellt, das zum Beispiel als gemultiplextes Luminanz-(Y-)
und Chrominanz-(Cr-, Cb-)Signal gemäß dem Standard CCIR 656 mit
acht Bit und siebenundzwanzig MHz ausgegeben werden kann.
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Über das
Terminal 162 kann eine Prüfschnittstelle einer herkömmlichen
JTAG-Steuerung (Joint Test Action Group) 160 bereitgestellt
werden. JTAG ist eine standardisierte Boundary-Scan-Methodologie, die
für das
Prüfen
auf Leiterplattenebene zur Erfassung von Fehlern bei Gehäuse- und
Leiterplattenverbindungen sowie internen Schaltungsanordnungen verwendet
wird.
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Über das
Terminal 112 empfängt
der Videodekompressionsprozessor 120 ein Taktsignal. Der
Takt liefert Zeitsteuerungsinformationen, die z. B. verwendet werden,
um einem Transportsyntaxanalysealgorithmus 132 zu ermöglichen,
aus Transportpaketen, die in einem über das Terminal 110 eingegebenen
paketierten Datenstrom enthalten sind, Zeitsteuerungsinformationen
und Videoinformationen wiederherzustellen. Eine Erfassungs- und
Fehlermanagementschaltung 134 benutzt eine Programmtaktreferenz
(PCR) und einen Decodierungszeitstempel (DTS), der von einem Videosyntaxanalysealgorithmus 140 erfasst
wird, um den Start der Bilddecodierung zu synchronisieren. Diese
Schaltung stellt die Vertikalsynchronisation ein und liefert globale Synchronisation
für alle
Videodecodierungs- und Anzeigefunktionen.
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Die
Videoschicht wird in einem von dem Verwaltungsprogramm des Speichers 130 in
dem DRAM 122 konfigurierten Eingabepuffer (FIFO) zwischengespeichert.
Der Videosyntaxanalysealgorithmus 140 empfängt die
aus dem DRAM-FIFO ausgegebenen komprimierten Videodaten über das
Verwaltungsprogramm des Speichers 130 und trennt die Bewegungsvektorinformationen
von den Koeffizienten, die die Videoinformationen beschreiben. Die
Koeffizienten werden durch einen Huffman-Decodierer 152,
einen inversen Quantisierer 154 und einen IDCT-Prozessor 156 (IDCT
= inverse diskrete Cosinus-Transformation)
verarbeitet.
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Bewegungsvektoren
werden wiederhergestellt und zum Adressieren zuvor decodierter Videobilder verwendet,
die zum Rekonstruieren eines aktuellen Videobilds erforderlich sind.
Insbesondere decodiert ein Bewegungsvektordecodierer 142 die
von dem Videosyntaxanalysealgorithmus 140 empfangenen Bewegungsvektoren
und leitet sie zu einem Prädiktionsadressengenerator 144 weiter.
Der Prädiktionsadressengenerator
stellt die Adresseninformationen bereit, die notwendig sind, um über das
Verwaltungsprogramm des Speichers 130 die notwendigen Ankereinzelbilddaten
(d. h. Innenbild (I = intraframe)-Daten oder Prädiktions (P)-Einzelbilddaten)
abzurufen, um es dem Prädiktionsrechenprogramm 146 zu
ermöglichen,
ein Prädiktionssignal
bereitzustellen, das zur Rekonstruktion eines aktuellen Bildblocks
notwendig ist. Der Differenzdecodierer 148 kombiniert die
Prädiktionsdaten
mit den decodierten Koeffizientendaten, um dekomprimierte Videodaten
bereitzustellen. Die dekomprimierten Daten werden über das Verwaltungsprogramm
des Speichers 130 in angemessenen Puffern des DRAMs 122 gespeichert.
Es versteht sich, dass die von dem Bewegungsvektordecodierer 142,
dem Prädiktionsadressengenerator 144,
dem Prädiktionsrechenprogramm 146,
dem Differenzdecodierer 148, dem Huffman-Decodierer 152,
dem inversen Quantisierer 154 und dem IDCT 156 ausgeführten Videodekompressionsprozesse
im Allgemeinen herkömmlich
sind und vom Fachmann gut verstanden werden.
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Das
Verwaltungsprogramm des Speichers 130 plant alle Aktivitäten an der
DRAM-Adresse und den Datenbussen 124, 126 ein
und adressiert den DRAM 122 effizient. Das Verwaltungsprogramm
des Speichers stellt sicher, dass den Datenübertragungsanforderungen des
Eingabe-FIFO-Abschnitts des DRAM 122, des Videosyntaxanalysealgorithmus 140 und
der Videorekonstruktionsschaltung 136 (sowie des Prädiktionsrechenprogramms 146 und
des Differenzdecodierers 148) genügt wird. Die Videorekonstruktionsschaltung 136 kalkuliert
ein aktuelles Bild und verarbeitet die VBI-Benutzerdaten, um beliebige
Benutzerdaten zur Ausgabe auf der Videoausgabeleitung 138 einzufügen. Die
Videoausgabe 138 enthält
alle der übertragenen
VBI-Benutzerinformationen
zusammen mit dem dekomprimierten aktiven Video in dem Originalformat,
das dem in 1 dargestellten seriellen Empfänger 12 präsentiert
wird.
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Der
DRAM 122 wird als ein externer Speicher dargestellt. Es
versteht sich, dass bei zukünftigen
Implementierungen und mit fortschreitender Speichertechnologie der
DRAM 122 als interner Speicher in dem Videodekompressionsprozessor
bereitgestellt werden kann. Der DRAM wird so abgebildet, dass er
verschiedene Decodier- und Ausgabevideopuffer sowie einen Umlauf-FIFO-Puffer
für den
komprimierten eingegebenen Videobitstrom bereitstellt. Der DRAM
kann ebenfalls zur Bereitstellung eines Testmusterpuffers, eines VITS-Puffers
und eines Closed-Caption-Anzeigeumordnungspuffers
sowie zur Speicherung verschiedener Bildstrukturdaten, die zur ordnungsgemäßen Anzeige
der decodierten Videobilds notwendig sind, verwendet werden. Der
DRAM kann über
das Verwaltungsprogramm des Speichers 130 neu initialisiert
werden, um nach Bedarf verschiedene Speicherabbilder bereitzustellen,
wenn Variablen modifiziert werden, wie etwa PAL- oder NTSC-Video, acht- oder sechzehn-Mbit-Speicherkonfiguration,
und ob B-Rahmen vorliegen.
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Wie
oben indiziert, teilt das Verwaltungsprogramm des Speichers 130 alle
Aktivität
auf den DRAM-Bussen ein, einschließlich der Datenübertragungsanforderungen
des Eingabe-FIFO, des Videoanalysealgorithmus und der Videorekonstruktionsschaltung.
Das Verwaltungsprogramm des Speichers führt außerdem auf herkömmliche
Weise die erforderliche DRAM-Auffrischung durch. Zum Beispiel kann
gleichzeitig dieselbe Reihe in jedem von zwei oder vier DRAMs aufgefrischt
werden.
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Wird
ein paketierter Bitstrom, der komprimierte Videodaten enthält, in das
Terminal 110 des Videodekompressionsprozessors 120 eingegeben,
werden von den komprimierten Daten dargestellte Videobilder jeweils
einzeln rekonstruiert. Zu Anfang muss ein vollständiger Rahmen Videodaten empfangen
und in dem DRAM 122 gespeichert worden sein. Informationen
für nachfolgende
Videobilder können
eine Teilmenge des vollständigen
Videobilds beinhalten, die, wenn sie zu Prädiktionsdaten aus dem vorherigen
Videobild (das in DRAM 122 gespeichert ist) hinzugefügt wird,
zu der Rekonstruktion eines vollständigen Rahmens führt.
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Pixelgenerators zum Erzeugen einer digitalen
VBI-Wellenform aus Benutzerdaten, die in einem digitalen Videodatenstrom
gemäß der vorliegenden
Erfindung befördert
werden. Der Wellenformgenerator ist Teil der Videorekonstruktionsschaltung 136 aus 2,
und kann die verschiedenen Parameter für die in Tabelle 1 dargelegten
AMOL-, VITC- und EBU VBI-Standards unterbringen. Jeder dieser VBI-Dienste
weist eine entsprechende Anzahl von Pixeln pro Symbol auf. Die Untertitel
für Hörbehinderte-, AMOL,
VITC- und EBU-Dienste weisen Impulse mit einer Impulsreaktionszeit
auf, die weniger als eine Symbolzeit ist, auf die hier als Einzelsymbolimpulsreaktion
Bezug genommen wird. Die Teletext-Dienste weisen eine Multisymbolimpulsreaktion
auf, wobei die Impulsreaktionszeit mehrere Symbole beträgt. Ein
Wellenformgenerator für
Dienste mit einer Multisymbolimpulsreaktion wird in 4 beschrieben.
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Die
Dienste mit Einzelsymbolimpulsreaktion weisen jeder eine entsprechende
Anstiegzeit, Gesamtübergangszeit
und Anzahl von Pixeln pro Übergang
auf. Diese Informationen werden für jeden Diensttyp in Tabelle
5 zusammengefasst.
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Tabelle
5. Charakteristiken des VBI-Diensts
-
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Die
Einzelsymbolimpulsreaktionkategorie des Diensts weist das Charakteristikum
auf, dass es vier oder mehr Pixel bei CCIR 601 Abtastrate pro Symbol
gibt. Wie aus Tabelle 5 ersichtlich ist, weisen Untertitel für Hörbehinderte
die größte Anzahl
an Pixeln pro Symbol, nämlich
27, auf. Für
Einzelsymbolimpulsreaktionsdienste gibt es keine Überlappung
von einem Symbol zu dem nächsten.
Das Zeitverhalten des Symbols wird durch seinen Übergang und den vollständigen Amplitudenabschnitt
charakterisiert.
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Der Übergangsabschnitt
eines Symbols kann als Teil des Dienstes heruntergeladen werden
oder in einem Übergangsspeicher
(ROM oder RAM), wie er im Übergangsgenerator 218 in 3 bereitgestellt
wird, resident sein. Die Verwendung von ROM ist hinsichtlich Hardwarekomplexität und Kanaleffizienz
effizienter. Ein Sin-Übergang
funktioniert für
alle verschiedenen VBI-Dienste.
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An
einem Decodierer in eine VBI-Wellenform einzufügende Daten werden über eine
Symboleingabe 200 eingefügt und in ein FIFO 202 eingereiht.
Die Daten werden in das VBI durch das Rückspielen der Symbole durch
einen Pixelgenerator eingefügt.
Der Pixelgenerator wird mit den hohen und niedrigen Pegeln versehen,
um (0_amplitude und 1_amplitude) über das Terminal 201 einzufügen, die
Rahmenzeilennummer, auf der die Daten (abgeleitet von field_number
und line_offset) über
Terminal 203 eingefügt
werden, der Übergangstyp
(abgeleitet von pulse_shape) über
das Terminal 205, die Anzahl von einzufügenden Symbolen (abgeleitet
von word_count und remainder_count) über das Terminal 207,
nrz_modulus und nrz_increment über Terminal 209 bzw. 211,
symbol_to_transition_ratio über
Terminal 213 und die Startzeit des ersten Symbols (start_sample) über Terminal 215.
All diese Informationen sind für
den bestimmten Typ von einzufügenden VBI-Daten spezifisch,
und werden über
die oben definierte Syntax bereitgestellt. Die Videodaten, in die
die VBI-Daten eingefügt
werden sollen, werden über
das Terminal 217 in den Wellenformgenerator eingegeben.
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Die
Videodaten werden zum Beispiel in einem herkömmlichen CCIR 656-Format bereitgestellt
und sind an einen Multiplexer 254 gekoppelt. Der Multiplexer
empfängt
ebenfalls ein Ansteuerungssignal von einem Einfügungsfenstergenerator 248,
der dem Multiplexer ermöglicht,
VBI-Daten während
eines Zeitfensters, das zum Beispiel 704 Pixel in der Länge beträgt, auszugeben.
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Um
VBI-Daten in das Video an der richtigen Stelle einzufügen, wird
eine Zählung
der Zeilen der Videodaten aufrecht erhalten und mit der gewünschten
Zeile der Einfügung
verglichen. Diese Funktion wird durch einen Zeilendetektor 244 und
den Zeilenzeitgenerator 246, der die aktuellen Zeileninformationen
von den Videodaten über
das Terminal 217 empfängt,
bereitgestellt. Der Zeilenzeitgenerator 246 wird durch
den Zeilendetektor 244 ermöglicht, wenn die Zeile, in
die VBI-Daten eingefügt
werden sollen, durch den Zeilendetektor erfasst wird. Der Zeilenzeitgenerator
hält dann
die Übersicht über die
Pixel für
diese Videozeile, und stellt die Pixelzählung der Videozeile dem Einfügungsfenstergenerator 248 bereit,
um das richtige Einfügungsfenster von
z. B. 704 aktiven Pixeln bereitzustellen.
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Bei
Ankunft eines Nulldatums der korrekten Zeile signalisiert der Zeilenzeitgenerator 246 ebenfalls
einen Startzeitdetektor (Zählvorrichtung) 214,
der eine Rückwärtszählung für die Startpixelzeit,
die durch die von der Syntax erhaltenen start_sample-Informationen diktiert
wird, beginnt. Die Startpixelrückwärtszählvorrichtung 214 gibt
einen Symboltaktgenerator 210 frei, der wiederum eine Symbolzählvorrichtung 212 frei
macht.
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Der
Symboltaktgenerator 210 empfängt nrz_modulus und nrz_increment
von der Syntax. Sobald der Symboltaktgenerator als Reaktion auf
den Detektor 214 gestartet wird, wird die Symbolzeit durch
das Zunehmen einer Zählvorrichtung
durch die Zähler
der Bruchsymbolzeit über
der Pixelzeit erlangt. Das Modul der Zählvorrichtung ist der Nenner
des Bruchs. Falls gewünscht,
können
der Zähler
und der Nenner mit einer Konstante multipliziert werden, um die
Implementierung der Hardware zu vereinfachen.
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Der
Symboltaktgenerator 210 gibt einen Symboltakt an das FIFO
zum Takten der VBI-Daten heraus aus dem FIFO 202 aus. Es
stellt ebenfalls den Bruch an Symbolzeit, den eine aktuelle Probe
für einen
unten beschriebenen Festwertmultiplikator der Übergangszeit 216 darstellt,
bereit. Der Symboltaktgeber läuft,
bis die Symbolzählvorrichtung 212 die
Anzahl von Symbolen, spezifiziert durch word_count und remainder_count
von der Syntax, zählt,
wobei zu dieser Zeit ein Stopsignal erzeugt wird. Das Stopsignal
macht ebenfalls das Schieberegister 206 in dem VBI-Datenpfad
frei.
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Die
durch das Register 206 verschobenen VBI-Daten werden durch
eine Übergangszeichenerfassungsschaltung 208 überwacht.
Die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Übergangs wird durch das Vergleichen
des vorher übertragenen
Symbols mit dem aktuellen zu übertragenden
Symbol erfasst. Wenn sie gleich sind, wird der gleiche Wert erzeugt
und übertragen.
Wenn zwischen den zwei Symbolen ein Unterschied besteht, dann wird
der Übergangsgenerator 218 ausgewählt, der
zum Beispiel Festwertspeicher (ROM) oder Direktzugriffsspeicher
(RAM) beinhalten kann.
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Der Übergangsgenerator
speichert Daten zum Erzeugen von mehreren Rampen, eine für jeden Übergangstyp,
der gestützt
wird. Die Rampen stellen die Übergänge für die VBI-Datenimpulse
für die
unterschiedlichen VBI-Standards dar. Die bestimmte für die aktuellen
VBI-Daten ausgewählte
Rampe wird durch den Übergangstyp
bestimmt, der durch den pulse_value der Syntax ausgewählt wird
und in den Übergangsgenerator 218 über das
Terminal 205 eingegeben wird. Der Anfang und das Ende des Übergangs
werden durch die Adressen diktiert, die von dem Festwertmultiplikator
der Übergangszeit 216 in
den Übergangsgenerator
eingegeben werden, diese skaliert den Bruch an Symbolzeit gemäß des Verhältnisses
des Symbols zur Übergangsdauer
von Terminal 213 und dem nrz_modulus von Terminal 209.
Der skalierte Bruch der Symbolzeit stellt die Position der Probe
rechtzeitig innerhalb der Anstiegzeit des VBI-Datenimpulses dar.
Der Übergangsprozess
wird wiederholt, bis die Erfassungsschaltung 220 bestimmt,
dass die Adresse den Bereich des Übergangsgenerators ROM oder
RAM übersteigt,
zu welcher Zeit das Symbol 100 Prozent seines Endwerts
erreicht hat. Ein Ausgabemultiplexer (Selektor) 242 wählt dann
den Endwert für
den Strom und den Rest der Pixel des Symbols aus. Die Auswahllogik 222 steuert
den Multiplexer 242 auf der Basis der ursprünglichen
Erfassung eines Übergangs
durch die Übergangserfassungsschaltung 224 und
die Vervollständigung
des Übergangs
wie durch die Schaltung 220 bestimmt.
-
Eine
Verweistabelle (LUT) 236 (z. B. in ROM gespeichert) konvertiert
jedes Bit Datenausgabe von dem Schieberegister 206 in einen
Acht-Bit-Pegel,
der letztlich auf den richtigen Luminanzpegel für den bestimmten Typ von Benutzerdaten,
die verarbeitet werden, skaliert wird. LUT 236 kann zum
Beispiel eine binäre „0" in das Acht-Bit-Wort
00001111 und eine binäre „1" in das Acht-Bit-Wort
1110000 konvertieren. Dieses Abbilden ist willkürlich, und beliebige andere
gewünschte
Acht-Bit-Pegel können
für die
binäre „1" und „0" gewählt werden. Der
Acht-Bit-Pegel von der Ausgabe von LUT 236 wird dem Multiplexer 242 bereitgestellt,
der diesen Pegel zur Ausgabe auswählt, bis ein Übergang
wie durch Auswahllogik 222 indiziert im Gang ist, in welchem
Fall der Übergang
von dem Übergangsgenerator 218 ausgegeben
wird.
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Die
Datenstromausgabe von dem Multiplexer 242 wird dann als
Reaktion auf die 0_amplitude- und 1_amplitude-Werte, die durch die
Benutzerdatensyntax über
das Terminal 201 überbracht
werden, auf die erforderlichen Ausgabepegel skaliert. Ein Ausgabemultiplexer 254 fügt die resultierenden
VBI-Daten auf dem Videostrom von Terminal 217 für das durch
den Generator 248 bereitgestellte Einfügungsfenster ein. Das Einfügungsfenster
entspricht der Dauer des aktiven Videos.
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Mehrere
VBI-Dienste können
mit dem Generator aus 3 eingefügt werden. Eine zusätzliche
Schaltungsanordnung ist notwendig, um die erforderlichen Variablen
zu laden, um den Generator auf einer Zeile-für-Zeile-Basis laufen zu lassen.
Die Daten werden in einer gemeinen FIFO eingereiht. Bei der gezeigten Implementierung
laufen alle Takte bei 13,5 MHz, außer anders indiziert. Dies
ist eine Hälfte
des standardmäßigen MPEG-,
ATSC- und DigiCipher-Taktgebers.
-
EBU 3217 entsprechende
Daten weisen die Eigenschaft auf, dass die Übergangszeit etwas länger ist als
die Symbolzeit. Dies kann durch das Auswählen einer Translation, die
relativ zu dem gesamten Übergang eine
zehn Prozent bis neunzig Prozent langsamere Zeit aufweist, bewältigt werden.
Der spezifizierte Filter zur Wellenformung von EBU 3217-Daten ist
Gauß transitional.
Ein Gaußscher Übergang
mit Fenster kann eine bessere Leistung aufweisen als ein Sin-Übergang.
-
Teletext-Dienste
können
auf eine ähnliche
Weise wie für
die in Verbindung mit 3 erörterten VBI-Dienste offenbart
gestützt
werden. Um Teletext zu unterstützen,
muss der Wellenformgenerator eine Impulsreaktion handhaben, die
wie oben angemerkt, größer als
ein Symbol ist. Eine beispielhafte Implementierung eines derartigen
VBI-Wellenformgenerators wird in 4 dargestellt.
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Das
VBI-Daten-FIFO 310, das Schieberegister 312, die
Symbolzählvorrichtung 316,
der Symboltaktgenerator 320, die Startzeiterfassungsschaltung 322,
die Skalier- und Versatzschaltung 306, der Multiplexer (Selektor) 308,
der Einfügungsfenstergenerator 322,
die Zeilenerfassungsschaltung 330 und der Zeilenzeitgenerator 328 aus 4 sind äquivalent
zu den Elementen mit ähnlichem
Namen in 3. Um Multisymbol-Impulsreaktionen
der Teletext-Dienste
zu handhaben, die von 1,89 bis 2,36 Proben pro Symbol bei 13,5 MHz-Abtasten
reichen können,
werden ein Übertragungs(Tx)- Filter ROM 302 und
ein Interpolationsfilter 314 bereitgestellt. Es versteht
sich, dass der Filter 302 falls gewünscht ebenfalls im RAM implementiert
werden kann, insbesondere, wenn die Impulsreaktion des gewünschten
Formats heruntergeladen werden soll, statt lokal in dem ROM gespeichert
zu werden. Beliebige derartige heruntergeladene Daten befinden sich
an einer fixierten Anzahl von Proben pro Symbolrate. Der Interpolator
wird verwendet, um Pixel einer Rate von 13,5 MHz zu erzeugen. Der
Unterschied in der Rate ist die Zunahme des Interpolators.
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Die
einzufügenden
Daten werden über
das Terminal 303 in FIFO 310 eingereiht. Die Daten
werden in das VBI durch das Rückspielen
der Symbole durch den Pixelgenerator eingefügt. Der Pixelgenerator wird
mit der Startzeit des ersten Symbolpixels über das Terminal 315 bereitgestellt,
die Anzahl der Pixel pro Symbol (Zunahme/Modul) über die Terminals 311 und 309,
die hohen und niedrigen Pegel (0_amplitude und 1_amplitude) zum
Einfügen über das
Terminal 300, die Impulsreaktion des Signalisierungssystems
(Übergangstyp) über das
Terminal 301, die Anzahl von einzufügenden Symbolen über das
Terminal 307, und die Anzahl der Rahmen und Zeilen, auf
denen die Daten eingefügt
werden sollen, über
das Terminal 305.
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Die
Eingabe von Videodaten an das Terminal 317 wird im CCIR
656-Format bereitgestellt.
Die Zählung der
Zeilen wird erfasst und mit der gewünschten Zeile der Einfügung in
den Schaltungen 330, 328 und 322 verglichen.
Bei Ankunft des Nulldatums der korrekten Zeile wird eine Rückwärtszählung für die Startpixelzeit in
der Schaltung 322 gestartet, was den Symbolratentaktgenerator 320 zur
richtigen Zeit ermöglicht.
Der 704-Pixelfenstergenerator 332 wird durch den Zeilenzeitgenerator 328 freigegeben.
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Wie
bei dem Wellenformgenerator aus 3 wird Symbolzeit
durch das Zunehmen einer Zählvorrichtung
durch die Zähler
des Bruchs „Symbolzeit/Pixelzeit" erlangt, wobei die
Zunahme „INCR" der Zähler und das
Modul der Zählvorrichtung
der Nenner des Bruchs ist. Zusätzlich
zum Empfangen des Moduls und der Zunahme über die Terminals 309 bzw. 311 empfängt der
Symboltaktgenerator 320 den Systemtakt (z. B. 27 MHz) über das
Terminal 313. Durch das Laufen lassen des Symboltaktgenerators
bei z. B. 27 MHz anstatt 13,5 MHz wird ein doppelter Symbolratentakt
erzeugt.
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Die
Eingabe zur Freigabe von FIFO 310 empfängt den Symboltakt aus einem
Teiler 318, der die Ausgabe des Taktgenerators 320 durch
zwei teilt. Dies ist notwendig, da der Symboltaktgenerator einen
Taktgeber bei der doppelten Symbolrate aufweist. Sobald die spezifizierte
Anzahl von Symbolen von dem FIFO ausgegeben worden ist, wird der
Symboltakt für
die aktuelle Fernsehzeile deaktiviert. Alle nachfolgenden Datensymbole
werden auf den niedrigen (null) Zustand gezwungen. Diese Symbole
sind keine Daten, sondern füllen
den Rest des 704 Pixel-Fensters mit niedrigen Zustandsdaten.
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Der Übertragungsfilter
ROM 302 erzeugt zwei Proben pro Symbol. Das Übertragungsschieberegister wird
mit Übertragungssymbolen
bei der Symbolrate übertragen,
wenn die Startzeit angefangen hat. Das Register wird bei Vervollständigung
jeder Einfügung
auf einem niedrigen Zustand initialisiert. Die Übertragungsdaten für die Dauer
der Impulsreaktion werden von dem Schieberegister 312 auf
den Übertragungs-ROM
angewendet. Der ROM speichert eine Verweistabelle von finiten Impulsreaktionen
(FIR), die im voraus gemäß bekannten
Techniken berechnet werden. Durch das Speichern der Ergebnisse der
FIR-Kalkulation im ROM ist es nicht notwendig, die FIR-Koeffizienten
zu speichern, um die Ergebnisse zu kalkulieren. Die geeigneten FIR für den bestimmten Übergang,
die in der VBI-Wellenform bereitgestellt werden sollen, werden aus
der LUT ausgegeben, wenn der ROM durch den Übergangstyp über Terminal 301 adressiert
wird.
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Die
Ausgabe des Übertragungsfilters
wird einem interpolierenden Filter 314 über das Register 304 bereitgestellt.
Der Interpolationsfilter konvertiert die 2 Proben pro Symbolrate-Daten
in Proben von 13,5 MHz. Ein Beispiel eines geeigneten Interpolationsfilters
wird durch die folgenden FIR-Koeffizienten beschrieben: A0 = αμ2 – αμ A1 = –αμ2 +
(α + 1)μ A2 = –αμ2 +
(α – 1)μ + 1 A3 = αμ2 – αμα wird als
0,5 definiert. μ ist
die Zeit für
die Probe, um interpoliert zu werden. Das Frequenzverhalten 400 dieses
Interpolators (Paralntr) und die Übertragungsimpulsreaktionen 402, 404, 406 und 408 für die verschiedenen
Teletextstandards sowie den VideoCipher-Standard, der dem ursprünglichen
Zessionar der vorliegenden Erfindung eigen ist, werden in 5 dargestellt.
Es ist ersichtlich, dass der Interpolator klar das übertragene Frequenzverhalten
beeinflusst. Dieser Fehler im Frequenzverhalten kann in dem Übertragungsfilter 302 korrigiert
(vorverzerrt) werden, um dessen Auswirkung zu minimieren. Es ist
ein Erfordernis, dass das Übertragungsspektrum und
dessen Bilder vor der Interpolation gut gesteuert werden. Dies ist
für die
beschriebenen Datensignaltypen der Fall. Wenn die Pixelrate pro
Symbol weniger als ungefähr
3 Proben pro Symbol beträgt, wäre eine
größere Anzahl
von Proben pro Symbol erforderlich.
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Die
an den Interpolator 314 bereitgestellten Daten sind zweimal
die Symbolrate. Die aktuellen Übertragungen
von Daten treten übereinstimmend
mit dem 27 MHz-Tick auf. Die Ausgabe des Interpolators wird bei
13,5 MHz gelesen. Die Variable der Zeitinterpolation wird dem Filter
bei der 13,5 MHz-Rate zugeführt.
Ein Zeitgenerator 324 und ein Festwertmultiplikator 326 ermöglichen,
dass die numerische Darstellung von μ mit dem numerischen System
der Hardware des Filters konsistent und unabhängig von dem aktuellen Modulwert ist.
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Der
Datenstrom muss auf die erforderlichen Ausgabepegel skaliert werden.
Dies kann zum Beispiel mit einer Multiplikation und Addition pro
bereitgestelltem Pixel durch die Skalier- und Versatzschaltung 306 erzielt
werden. Der Ausgabemultiplexer 308 fügt die VBI-Daten von der Skalier-
und Versatzschaltung 306 auf dem CCIR-Videostrom von Terminal 317 für das 704
Pixelfenster ein.
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Es
gibt verschiedene alternative Wege, die durch die Wellenformgeneratorschaltungen
aus 3 und 4 bereitgestellten Funktionen
zu implementieren, und die dargestellten spezifischen Ausführungsformen sollen
auf keinen Fall einschränkend
sein. Zum Beispiel können
die Skalierung und der Versatz in dem Prozess früher als dargestellt vorgenommen
werden. In der Ausführungsform
aus 4 kann eine Vielfalt bekannter Interpolatoren
verwendet werden. Des Weiteren können
in der Multisymbol-Ausführungsform
niedrigere Datenraten durch das Aufweisen von Impulsreaktionen mit
mehr Proben pro Symbol gestützt
werden. Alle der aktuellen Teletext-Standards werden durch zwei
Proben pro Symbol gestützt.
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Zusätzlich dazu
kann M-Pegel Multilevel-Pulsamplitudenmodulation (PAM) unter Verwendung
des Wellenformgenerators aus 4 gestützt werden.
Bei derartigen Implementierungen würde es log base 2 von M Bits
pro Symbol geben anstatt einem, das dem Übertragungsfilter ROM geliefert
wird.
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Es
versteht sich nun, dass die vorliegende Erfindung ein Verfahren
und ein Gerät
zum Kommunizieren von Benutzerinformationen in einem Digitalfernsehdatenstrom
bereitstellt. Die Benutzerinformationen sind ein Typ, der herkömmlich als
NRZ-Daten in der Vertikalaustastlücke eines analogen Fernsehsignals
befördert wird.
Die Benutzerdaten werden in einer Benutzerdatensyntax transportiert,
die durch verschiedene Felder ergänzt worden ist. Diese umfassen
ein zusätzliches
Datentypfeld, eine Luma-NRZ-Zählung und
-Priorität,
Feldnummer, Zeilenversatz, Startabtasten, Zunahme und Modul von
NRZ, Amplitudenwerte, Impulsforminformationen und Wort- und Restzählungsinformationen,
die sich auf die Benutzerdaten beziehen, die in der Form von Luma-Wörtern und Luma-NRZ-Bits befördert werden.
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Obwohl
die Erfindung in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform
beschrieben worden ist, sollte es sich verstehen, dass zahlreiche
Anpassungen und Abwandlungen daran vorgenommen werden können, ohne
den Bereich der in den Ansprüchen
dargelegten Erfindung zu verlassen.
