ES2215360T3 - Metodo y disposicion para recibir señales de video digitales. - Google Patents
Metodo y disposicion para recibir señales de video digitales.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA DERIVAR UNA SEÑAL AUXILIAR DE UNA SEÑAL DE VIDEO DIGITAL COMPRIMIDA (POR EJEMPLO, GEIM = GRUPO EXPERTO DE IMAGENES EN MOVIMIENTO). LOS COEFICIENTES CD DE LAS IMAGENES CODIFICADAS DE MANERA AUTONOMA (IMAGENES I) SE SELECCIONAN A PARTIR DE LA SEÑAL COMPRIMIDA. LA SEÑAL AUXILIAR ASI OBTENIDA SE PUEDE USAR PARA VISUALIZAR EN UN RECEPTOR DE TELEVISION DE (MULTI -) IMAGEN EN - IMAGEN. UN DECODIFICADOR PARA LA DECODIFICACION DE ESTA SEÑAL AUXILIAR ES NOTABLEMENTE MAS SIMPLE Y ECONOMICO QUE UN DECODIFICADOR GEIM QUE CUENTE CON TODAS LAS ESPECIFICACIONES.
Description
Método y disposición para recibir señales de
vídeo digitales.
La invención se refiere a un método y a un
receptor de televisión para recibir una señal de vídeo digital
codificada como una corriente de vídeo elemental MPEG que incluye
imágenes codificadas de manera predictiva y codificadas de manera
autónoma.
MPEG es un sistema de multiplaje en el tiempo
basado en paquetes para transmitir programas de vídeo digital. Los
datos se transmiten en paquetes de transporte. Cada paquete de
transporte contiene datos procedentes exactamente de una corriente
elemental con que la está asociada por medio de su identificador de
paquete. Ejemplos de corrientes elementales son corrientes de vídeo,
corrientes de audio, y corrientes de datos. Una o más corrientes
elementales que comparten la misma base de tiempo forman un
programa. Un programa típico podría constar de una corriente de
vídeo y una corriente de audio. Uno o más programas constituyen una
corriente de transporte. La norma de MPEG se describe en "ISO/IEC
CD 13818: Information technology - Generic coding of moving pictures
and associated audio information",
01-12-1993. La Parte 1 de esta norma
se refiere a los aspectos de sistema de la transmisión digital, la
Parte 2 se refiere más particularmente a la codificación de
vídeo.
El documento
EP-A-0 505 985 describe una
grabadora de vídeo, que codifica y posteriormente graba una señal
de vídeo como una corriente de bits MPEG que comprende imágenes (I)
codificadas de manera autónoma e imágenes (P, B) codificadas de
manera predictiva. Al reproducir la señal grabada a velocidades
elevadas, la cabeza se dirige desde una imagen-I a
la siguiente.
El documento EP 0 534 139 describe un sistema
para visualizar un número de ventanas de vídeo. Cada fuente está
dividida en "intervalos de codificación" y cada intervalo de
codificación está comprimido en JPEG. Se filtran los intervalos de
codificación que no van a visualizarse porque están solapados por
otras ventanas.
El documento EP 0 606 857, estado de la técnica
según el artículo 54(3) CPE sólo para los estados
contratantes designados DE, FR y GB, describe una grabadora de
cintas de vídeo digital que selecciona datos útiles para generar
imágenes durante la operación de reproducción de trucaje y graba los
datos en segmentos de cinta de reproducción de trucaje dispuestos
en una cinta para formar pistas de exploración rápidas y pistas de
reproducción de múltiples velocidades. También describe la
transmisión de datos de reproducción de trucaje además de datos
normales.
Se conocen receptores de televisión que tienen
características, por ejemplo, de imagen en imagen, que requieren el
duplicado de ciertos circuitos de procesamiento de vídeo. La
implantación de las mismas características en un receptor de
televisión MPEG requeriría la duplicación del decodificador de MPEG.
Sin embargo, un decodificador MPEG es un dispositivo muy complicado
y costoso.
Es un objeto de la invención solucionar el
problema anteriormente mencionado. Un objeto es, entre otros,
desarrollar características conocidas en receptores MPEG de una
manera más económica o proporcionar receptores MPEG con
características novedosas. Para ello, la invención proporciona un
método de recepción y receptores de televisión, tal como se definen
en las reivindicaciones independientes. Unas realizaciones
ventajosas se definen en las reivindicaciones dependientes. En una
realización de la invención, de la corriente elemental MPEG
únicamente se seleccionan las imágenes codificadas de manera
autónoma. Una señal que sólo incluye las imágenes codificadas de
manera autónoma se denomina señal auxiliar. La señal auxiliar puede
decodificarse mediante un decodificador, que es considerablemente
más sencillo y menos costoso que un decodificador MPEG de espectro
completo. Más en particular, puede prescindirse de circuitos de
compensación de movimiento y de una gran cantidad de memoria. La
señal auxiliar sólo requiere una baja velocidad de bits.
Un receptor de televisión de imagen en imagen
según la invención visualiza la señal auxiliar como la imagen en
imagen. En un receptor de televisión de imagen en imagen múltiple,
se visualiza simultáneamente una pluralidad de señales auxiliares
como una imagen mosaico.
Una realización de la invención está
caracterizada porque sólo los coeficientes de DC de imágenes
codificadas de manera autónoma constituyen la señal auxiliar. Una
señal de este tipo requiere una velocidad de bits muy baja y un
decodificador para una señal de este tipo es extremadamente
simple.
La señal auxiliar se crea localmente en el
receptor. Aunque se recibe una señal MPEG de espectro completo, el
decodificador puede ser simple porque puede prescindirse de
circuitos de compensación de movimiento y de una gran cantidad de
memoria.
La figura 1 muestra un diagrama de una
disposición para llevar a cabo el método según la invención.
La figura 2 muestra un diagrama de flujo que
ilustra el funcionamiento de la disposición mostrada en la figura
1.
La figura 3 muestra un diagrama de otra
realización de la disposición para llevar a cabo el método según la
invención.
La figura 4 muestra un diagrama de flujo que
ilustra el funcionamiento de la disposición mostrada en la figura
3.
La figura 5 muestra un diagrama de un receptor de
televisión de imagen en imagen digital según la invención.
La figura 6 muestra un diagrama de un receptor de
televisión de imagen en imagen múltiple digital según la
invención.
La figura 1 muestra un diagrama de una
disposición según la invención. La disposición comprende un
decodificador 10 de longitud variable (en lo sucesivo DLV), un
cuantificador 11 inverso y una memoria 12 de imágenes. La
disposición recibe una corriente de vídeo elemental que representa
una señal Vp de vídeo principal y deriva desde la misma una señal
Va de vídeo auxiliar. Se supone que la señal Vp de vídeo principal
se ha codificado según "ISO/IEC CD 13818-2:
Information technology – Generic coding of moving pictures and
associated audio information - Part 2: Vídeo",
01-12-1993, también denominada norma
de codificación de vídeo MPEG2. Para comprender la invención, basta
con mencionar que la señal Vp principal incluye imágenes
codificadas de manera autónoma (imágenes I) e imágenes codificadas
de manera predictiva (imágenes B y P). Cada imagen se ha dividido
en bloques de 8*8 pixeles y cada bloque se ha transformado a
coeficientes espectrales. Los coeficientes relevantes están
sometidos a una combinación de codificación Hufman y codificación
de segmentos en blanco. Cuatro bloques de luminancia y bloques de
crominancia asociados constituyen un macrobloque y una pluralidad
de macrobloques constituyen una rebanada (slice). El primer
coeficiente (DC) de bloques de imágenes I representa la crominancia
y luminancia medias de un bloque de 8*8 pixeles. La corriente Vp de
bits incluye información de cabecera tal como palabras de
sincronización, parámetros de tipo de imagen y similares.
A continuación, se aclarará el funcionamiento de
la disposición mostrada en la figura 1 con referencia a un diagrama
de flujo mostrado en la figura 2. En una primera etapa 20, el DLV
lee la corriente de bits de entrada y descarta todos los datos
hasta que se encuentra un código de inicio de imágenes. Ahora, se
reciben unos datos que definen una imagen. En una etapa 21, se
decodifica el tipo de imagen de codificación en la cabecera de la
imagen. En una etapa 22, se establece si dicho tipo de imagen de
codificación indica que se está recibiendo una imagen I. Si este no
es el caso, el DLV vuelve a la etapa 20 para esperar al siguiente
código de inicio de imagen. Si la imagen es una imagen I, el DLV
espera sucesivamente la recepción de una cabecera de rebanada (etapa
23) y la recepción de un macrobloque (etapa 24).
En una etapa 25, el DLV decodifica y da salida al
coeficiente DC de un bloque dentro del macrobloque actual. En una
etapa 26, se descartan los coeficientes posteriores hasta la
detección de un código de final de bloque. En una etapa 27, se
determina si se han procesado todos los bloques de un macrobloque.
Siempre que no sea el caso, el DLV vuelve a la etapa 25. En una
etapa 28, se determina si se han procesado todos los macrobloques de
una rebanada. Siempre que no sea el caso, el DLV vuelve a la etapa
24. Finalmente, se determina en una etapa 29 si se han procesado
todas las rebanadas de la imagen. Siempre que no sea el caso, el
DLV vuelve a la etapa 23. Si todas las rebanadas se han procesado,
el DLV vuelve a la etapa 20 para buscar la siguiente imagen I en la
corriente de bits.
De este modo, el DLV extrae los coeficientes DC
de imágenes I desde la corriente de bits de entrada. Tal como se
muestra en la figura 1, dichos coeficientes se suministran al
cuantificador 11 inverso y a continuación se almacenan en la
memoria 12. Cada coeficiente DC representa un valor medio de
luminancia y crominancia de un bloque de 8*8 pixeles de las imágenes
I de vídeo principales. La señal de vídeo auxiliar se obtiene
leyendo dicha memoria con una base temporal apropiada.
En una realización alternativa, se modifican las
etapas 25 y 26 para decodificar todos los coeficientes de un
bloque. En ese caso, la señal auxiliar comprende imágenes I y es
una versión temporalmente reducida de la señal principal.
La figura 3 muestra un diagrama de otra
realización de la disposición para llevar a cabo el método según la
invención. En esta disposición, la corriente de bits que representa
la señal Vp de vídeo principal se suministra a una memoria 30 y a
un decodificador 31 de longitud variable. El decodificador de
longitud variable analiza la corriente de bits y genera una señal
HE habilitadora de escritura para determinar qué parte de la
corriente de bits está almacenada en la memoria. La memoria se lee
a una velocidad de bits inferior para constituir una corriente de
vídeo elemental que representa la señal Va de vídeo auxiliar.
A continuación, se aclarará el funcionamiento de
la disposición mostrada en la figura 3 con referencia a un diagrama
de flujo mostrado en la figura 4. Las etapas 20-22
son las mismas que las etapas correspondientes mostradas en la
figura 2. De este modo, en la etapa 20, el DLV lee la corriente de
bits de entrada y descarta todos los datos hasta que se encuentra
un código de inicio de imágenes. En la etapa 21, se decodifica el
tipo de imagen de codificación dispuesto en la cabecera de la
imagen. En la etapa 22, se determina si dicho tipo de imagen de
codificación indica que se está recibiendo una imagen I. Si éste no
es el caso, el DLV vuelve a la etapa 20 para esperar al siguiente
código de inicio de imagen.
Si la imagen es una imagen I, se ejecuta una
etapa 40 en la que el DLV permite a la cabecera de imagen
permanecer en la memoria mediante la generación de una señal
habilitadora de escritura apropiada. En una etapa 41, la cabecera
de rebanada se recibe y almacena en la memoria. Ahora, se está
recibiendo un macrobloque. En una etapa 42, en la memoria se
escriben todos los datos de macrobloque hasta el primer bloque.
En una etapa 43, el DLV detecta la presencia de
un coeficiente de DC de un bloque dentro del macrobloque actual y
permite que este coeficiente se almacene en la memoria. En una
etapa 44, se descartan los coeficientes posteriores del bloque
hasta la detección de un código de final de bloque. El DLV se
abstiene de generar la señal habilitadora de escritura mientras se
están recibiendo dichos coeficientes. En una etapa 45, el código de
final de bloque se almacena en la memoria. Las etapas
27-29 son las mismas que las etapas correspondientes
mostradas en la figura 2. Éstas facilitan la comprobación de si se
ha procesado una imagen I actual o no.
La disposición mostrada en la figura 3 copia de
este modo la corriente Vp de bits principal en la memoria 30,
ignorando de este modo las imágenes P y B, así como los
coeficientes no DC de las imágenes I. La señal Va de vídeo
auxiliar, obtenida mediante la lectura de la memoria 30, es la misma
que la creada por la disposición mostrada en la figura 1, pero
ahora es apropiada para su transmisión como una señal elemental
adicional. Se trata de una réplica de corriente de bits baja de la
señal principal, con una resolución temporal y espacial
reducida.
La figura 5 muestra un diagrama de un receptor de
televisión de imagen en imagen (PIP) digital según la invención. El
receptor comprende un demultiplexador 60, un decodificador 61 de
audio MPEG2, un decodificador 62 de vídeo MPEG2, un decodificador
63 PIP, y un mezclador 64 de vídeo. El demultiplexador 60 recibe
una corriente CT de transporte MPEG2 que comprende una pluralidad
de programas audiovisuales, estando formado cada uno por una o más
corrientes elementales (por ejemplo, datos de audio, vídeo). La
corriente de transporte también comprende paquetes que acomodan
información específica de programa (PSI). Los paquetes de PSI
especifican qué programas están disponibles, así como cuántas y qué
corrientes elementales comprende cada programa. Una descripción
detallada de las corrientes de transporte y de la información
específica de programa puede encontrarse en "ISO/IEC CD
13818-1: Information technology - Generic coding of
moving pictures and associated audio information - Part 1:
Systems", 01-12-1993, también
conocida como la norma de sistemas MPEG2. El demultiplexador 60
extrae de la corriente CT de transporte una corriente A1 de audio
elemental y una corriente V1 de vídeo elemental asociadas con un
programa deseado. Las corrientes A1 y V1 elementales se decodifican
por un decodificador 61 de audio y un decodificador 62 de vídeo,
respectivamente. La señal de audio decodificada se aplica a un
altavoz 65. El demultiplexador extrae adicionalmente de la corriente
CT de transporte una señal V2 de vídeo elemental adicional asociada
con un programa distinto, que va a visualizarse como imagen en
imagen. La corriente V2 elemental adicional se decodifica por un
decodificador 63 PIP y se convierte en una señal V2' con una
resolución temporal y tamaño reducidos. Ambas señales V1 y V2' de
vídeo se mezclan en un mezclador 64 de vídeo y se visualizan en una
pantalla 66 de visualización.
En una realización del receptor PIP, una
corriente V2 elemental define una señal de vídeo codificada en MPEG
de resolución completa, y tamaño completo que incluye imágenes B, P
e I. En esta realización, el decodificador 63 PIP adopta la forma
del circuito mostrado en la figura 1, ya expuesto.
La figura 6 muestra un diagrama de un receptor de
televisión de imagen en imagen múltiple (MPIP) según la invención.
El receptor comprende un demultiplexador 70 de corriente de
transporte, un decodificador 71 de audio MPEG2, un altavoz 72, un
decodificador 73 de vídeo MPEG2, un decodificador 74 MPIP, una
pantalla 75 de visualización y un circuito 76 de control. El
demultiplexador 70 recibe una corriente CT de transporte MPEG2 y
extrae de la misma una corriente Aj de audio elemental y una
corriente Vj de vídeo elemental, ambas asociadas con un número de
programa j. Las corrientes Aj y Vj elementales están decodificadas
por un decodificador 71 de audio y un decodificador 73 de vídeo,
respectivamente. La señal de audio decodificada se aplica al altavoz
72. La señal de vídeo decodificada puede visualizarse, a través de
un interruptor 77, en la pantalla 75 de visualización. El
demultiplexador extrae adicionalmente de la corriente CT de
transporte una corriente Vj de vídeo elemental adicional asociada
con un programa i. La corriente Vi elemental adicional puede definir
una señal de vídeo codificada en MPEG2 de resolución completa y
tamaño completo, que incluye imágenes I, P y B.
El decodificador 74 de MPIP está adaptado para
decodificar la señal Vi auxiliar. El decodificador comprende un
decodificador 741 de longitud variable, un cuantificador 742
inverso y una memoria 743. El decodificador tiene la misma
estructura que la disposición mostrada en la figura 1. Sin embargo,
la memoria 743 ahora tiene una pluralidad de secciones de memoria,
encaminadas por una dirección DE de escritura, teniendo cada sección
la capacidad de almacenar una imagen de tamaño pequeño
respectiva.
En funcionamiento, el circuito 76 de control
recibe de un demultiplexador 70 los paquetes de transporte que
llevan información PSI específica de programa. Tal como ya se ha
mencionado antes, dichos paquetes especifican qué programas están
disponibles, así como cuántas y qué corrientes elementales comprende
cada programa. El circuito de control está adaptado para leer de
los datos PSI, para cada programa i disponible, el identificador
PDI de paquetes que define los paquetes de transporte que
transportan la señal Vi de vídeo asociada con el mismo. Para una
pluralidad de distintos programas, los PID relevantes se aplican
sucesivamente al demultiplexador 70 para aplicar la señal Vi de
vídeo asociada al decodificador 74 MPIP. Cada imagen decodificada
de pequeño tamaño se almacena en una sección de la memoria 743 bajo
el control de la dirección DE de escritura generada por el circuito
76 de control. La pluralidad de imágenes de pequeño tamaño
constituye conjuntamente una imagen de vídeo mosaico que puede
visualizarse bajo el control del usuario en la pantalla 75 de
visualización a través del interruptor 77.
Al seleccionar el usuario una de las imágenes en
miniatura visualizadas (por ejemplo, mediante un dispositivo de
cursor no mostrado), el circuito 76 de control convierte la
posición seleccionada en la pantalla de visualización en el número
de programa asociado con la misma, y controla el demultiplexador 70
para seleccionar la corriente Aj de audio y la corriente Vj de
vídeo asociadas con el programa seleccionado. El circuito de
control controla adicionalmente el interruptor 77 para visualizar
el programa seleccionado en resolución y tamaño completos en la
pantalla 75 de visualización y para reproducir su sonido a través
de un altavoz 72.
En resumen, la invención se refiere a un método y
disposición para derivar una señal auxiliar desde una señal de
vídeo digital comprimida (por ejemplo, MPEG). Los coeficientes DC
de las imágenes codificadas de manera autónoma (imágenes I) se
seleccionan desde la señal comprimida. La señal auxiliar obtenida
de este modo, puede utilizarse para visualizarse en un receptor de
televisión de imagen en imagen (múltiple). Un decodificador para
decodificar una señal auxiliar de este tipo es considerablemente
más sencillo y menos costoso que un decodificador MPEG de espectro
completo.
Debería observarse que las realizaciones
anteriormente mencionadas ilustran en lugar de limitar la
invención, y aquellos expertos en la técnica serán capaces de
diseñar muchas realizaciones alternativas sin apartarse del alcance
de las reivindicaciones adjuntas. En las reivindicaciones,
cualquiera de los signos de referencia entre paréntesis no se
interpretará como limitativo de la reivindicación. La palabra
"que comprende" no excluye la presencia de otros elementos o
etapas a los enumerados en una reivindicación. La invención puede
realizarse mediante un hardware que comprende varios elementos
distintos, y mediante un ordenador programado apropiadamente. En
una reivindicación de dispositivo que enumera varios medios, algunos
de estos medios pueden realizarse con el mismo artículo de
hardware.
Claims (7)
1. Método de recepción de una primera señal (V1)
de vídeo que representa una imagen principal y una segunda señal
(V2) de vídeo que representa una imagen en imagen, siendo la
segunda señal (V2) de vídeo una señal de vídeo comprimida, tal como
una corriente elemental MPEG, que incluye tanto imágenes codificadas
de manera autónoma como imágenes codificadas de manera
predictiva,
caracterizado porque el método comprende
la etapa de:
seleccionar y decodificar únicamente dichas
imágenes codificadas de manera autónoma para visualizar como imagen
en imagen.
2. Receptor de televisión que comprende:
medios (60) para recibir una primera señal (V1)
de vídeo que representa una imagen principal y una segunda señal
(V2) de vídeo que representa una imagen en imagen, siendo la
segunda señal (V2) de vídeo una señal de vídeo digital comprimida,
tal como una corriente elemental MPEG, que incluye tanto imágenes
codificadas de manera autónoma como imágenes codificadas de manera
predictiva,
caracterizado porque el receptor comprende
medios (63) para seleccionar y decodificar únicamente dichas
imágenes codificadas de manera autónoma para visualizar como la
imagen en imagen.
3. Receptor según la reivindicación 2, en el que
las imágenes codificadas de manera autónoma comprenden bloques
codificados por transformada que tienen coeficientes de DC, estando
adaptados los medios (63) para seleccionar y decodificar las
imágenes codificadas de manera autónoma para seleccionar y
decodificar únicamente dichos coeficientes DC.
4. Método de recepción de una pluralidad de
señales de vídeo digitales comprimidas, tal como corrientes (Vj)
elementales de MPEG, incluyendo cada una tanto imágenes codificadas
de manera autónoma como imágenes codificadas de manera
predictiva,
caracterizado porque el método comprende
las etapas de:
seleccionar y decodificar únicamente dichas
imágenes codificadas de manera autónoma y
visualizar simultáneamente la pluralidad
respectiva de imágenes como una imagen de mosaico.
5. Receptor de televisión que comprende:
medios (70) para recibir una pluralidad de
señales de vídeo digitales comprimidas, tales como corrientes (Vi,
Vj) de vídeo elementales MPEG, incluyendo cada una tanto imágenes
codificadas de manera autónoma como imágenes codificadas de manera
predictiva,
caracterizado porque el receptor
comprende:
medios (74) para seleccionar y decodificar
únicamente dichas imágenes codificadas de manera autónoma y
medios (74, 75, 76, 77) para visualizar
simultáneamente la pluralidad respectiva de imágenes como una
imagen de mosaico.
6. Receptor según la reivindicación 5, en el que
las imágenes codificadas de manera autónoma comprenden bloques
codificados por transformada que tienen coeficientes de DC
respectivos, estando adaptados los medios (74) para seleccionar y
decodificar las imágenes codificadas de manera autónoma para
seleccionar y decodificar únicamente dichos coeficientes de DC.
7. Receptor según la reivindicación 5, que
comprende adicionalmente medios (76) de control de usuario para
seleccionar una de la pluralidad de imágenes visualizadas y
adaptados para seleccionar, decodificar y visualizar (76, 73, 75,
77) la señal (Vj) de vídeo desde la que se ha derivado la imagen
seleccionada.
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