FI114962B - Laitteisto virheiden piilottamiseksi digitaalisessa videoprosessointijärjestelmässä - Google Patents

Description

114962

Laitteisto virheiden piilottamiseksi digitaalisessa video-prosessointi j ärj estelmässä

Keksintö kohdistuu signaalin lähettämisen aikana 5 hävinneen kuvadatan piilottamiseen.

Kansainvälinen standardisointijärjestö kehittää parhaillaan standardia, joka määrittelee videon koodatun esitystavan digitaalista tallennusvälinettä varten, tukien jatkuvaa 1.5 Mbit/s tiedonsiirtonopeutta, joka standardi 10 on kuvattu julkaisussa ISO-IEC JTC1/SC2/WG11; CODING OF MOVING PICTURES AND ASSOCIATED AUDIO; MPEG90/176 Rev.2, December 18, 1990. Tämä esitystapa on tullut tunnetuksi MPEGrinä. Tämän esitystavan mukaisesti kehyssekvenssit jaetaan ryhmiksi, ja kukin kehys kussakin ryhmässä kooda-15 taan yhden monista koodaustavoista mukaisesti. Tyypilli sesti koodaustapoihin kuuluu kehyksensisäinen koodaus, (I-kehykset) ja kaksi kehystenvälistä prediktiivistä koodausta (P- ja B-kehykset). Kaikissa tavoissa koodataan ainoastaan parittomat kentät, parilliset kentät hylätään.

20 The Advanced Television Research Consortium (ATRC)

Yhdysvalloissa on muokannut MPEG-esitystapaa suuren erot-. ·. telukyvyn televisiosignaalin (HDTV) lähettämiseksi digi- ·’_ taalisessa muodossa. Yleisesti HDTV-signaalin koodaus on * » aluksi MPEG:in kaltaista, paitsi että pikselierottelukyky 25 ja tiedonsiirtonopeus ovat suurempia, ja sekä parittomat * että parilliset kentät koodataan. HDTV-järjestelmässä koo- . : dattu signaali priorisoidaan korkeamman ja matalamman v * prioriteettikanavan välille lähetystä varten. Koodattu da ta, joka on ilmeisesti tärkeämpi kuvaa toistettaessa lähe-,*· 30 tetään määrätyllä tehotasolla ja vähemmän tärkeä koodattu data lähetetään pienemmällä tehotasolla, kanavien välisen ', interferenssin minimoimiseksi.

Kuvio 1 esittää kuvallisesti koodaustapaa ennen priorisointia. Kehyssekvenssi on ainoastaan tyypillinen : : : 35 esimerkki. Kirjaimet I, P, ja B kunkin kehyksen yläpuolel- 2 114962 la kuvaavat kyseisen kehyksen koodaustapaa. Kehyssekvenssi on jaettu kehysryhmiin (GOF), joista kukin sisältää saman koodaussekvenssin. Kukin koodatun datan kehys on jaettu viipaleisiin esittäen esimerkiksi 16 kuvajuovaa. Kukin 5 viipale on jaettu makrolohkoihin, joista kukin esittää 16 x 16 pikselin matriisia. Kukin makrolohko on jaettu 6 lohkoon sisältäen neljä lohkoa kirkkaussignaaliin ja kaksi lohkoa värikkyyssignaaliin liittyvää informaatiota. Kirkkaus- ja värikkyysinformaatio koodataan erikseen ja yhdis-10 tetään sitten lähetystä varten. Kirkkauslohkot sisältävät dataa liittyen kyseisiin 8x8 pikselin matriiseihin. Kukin värikkyyslohko käsittää 8x8 matriisin dataa, joka liittyy koko makrolohkon esittämään 16 x 16 pikselin matriisiin.

15 Datalohkot, koodattuna kehyksensisäisen koodauksen mukaisesti, koostuvat diskreettien kosinikertoimien matriiseista. Se on, kyseisille 8x8 pikselin lohkoille suoritetaan diskreetti kosinimuunnos (DCT) koodatun signaalin muodostamiseksi. Kertoimille suoritetaan adaptiivinen 20 kvantisointi, ja niille suoritetaan pituuskoodaus (run length encoding) ja vaihteleva pituuskoodaus (variable . length encoding) ennen prioriteettiprosessorille tuomista.

Siten kyseiset lähetettävän datan lohkot voi sisältää vä-hemmän kuin 8x8 matriisin koodisanoja. Makrolohkot ke-25 hyksensisäisesti koodattua dataa sisältävät DCT-kertoimien lisäksi informaatiota kuten suoritetun kvantisoinnin taso,

I I

j makrolohkon osoite- tai sijainti-indikaattori ja makroloh- ' kon tyyppi.

P- tai B-kehyksensisäisen koodauksen mukaisesti 30 koodatut datalohkot koostuvat siis diskreettien kosiniker- ; toimien matriiseista. Tässä yhteydessä kertoimet kuitenkin ' . esittävät jäännöksiä tai erotuksia ennustettujen ja todel- , listen 8x8 pikselimatriisien välillä. Kertoimille siis suoritetaan kvantisointi ja pituus- sekä vaihteleva pi-• · 35 tuuskoodaus. Kehyssekvenssissä I- ja P-kehyksiä nimitetään 3 114962 ankkurikehyksiksi. Kukin P-kehys ennustetaan viimeiseksi esiintyvästä ankkurikehyksestä. Kukin B-kehys ennustetaan yhdestä tai molemmista ankkurikehyksistä, joiden välissä se sijaitsee. Ennustavaan koodausprosessiin kuuluu siirty-5 mävektoreiden, jotka indikoivat mikä ankkurikehys parhaiten vastaa parhaillaan koodattavaa ennustettua kehystä, generoiminen. Ankkurikehykseen kuuluvan vastaavan lohkon pikselidätä vähennetään pikseli pikseliltä, koodattavan kehyksen lohkosta, erotusten kehittämiseksi. Muunnetut 10 erotukset ja vektorit muodostavat ennustettujen kehysten datan. Kuten kehyksensisäisesti koodatut kehykset sisältävät makrokentät kvantisointi-, osoite- ja tyyppi-informaation. Huomaa, että vaikka kehys on koodattu prediktiivi-sesti, jos ei löydetä kohtuullisia lohkoyhteensopivuuksia, 15 tietty lohko tai makrolohko ennustetussa kentässä voidaan koodata kehyksensisäisesti. Lisäksi tiettyjä makrolohkoja ei mahdollisesti koodata. Makrolohkot ohitetaan suurentamalla seuraavan koodatun makrolohkon osoitetta.

Sen jälkeen kun videodata on koodattu, se järjes-20 tellään MPEG-kaltaisen protokollan mukaisesti. Hierarkinen MPEG-esitystapa sisältää joukon kerroksia, joihin kuhunkin ; kuuluu otsikkoinformaatio, kuten on esitetty kuviossa 2.

*. Normaalisti kuhunkin otsikkoon kuuluu aloituskoodi, kuhun- kin kerrokseen liittyvä data ja mahdollisuus otsikon laa-; 25 jennusten lisäämiseen. Suuri osa otsikkoinformaatiosta I * ,* (kuten on osoitettu viitatussa MPEG-julkaisussa) vaaditaan synkronointitarkoituksiin MPEG-järjestelmäympäristössä. Tarkoituksiin kompressoidun videosignaalin toimittamiseksi digitaalista HDTV-simulcast-järjestelmää varten tarvitaan ;* 30 ainoastaan kuvaava otsikkoinformaatio, se on aloituskoodit ja optionaaliset laajennukset voidaan jättää pois.

: Kun viitataan nykyisen järjestelmän tuottamaan .MPEG-tyyppi seen signaaliin tarkoitetaan että a) videosig-. naalin peräkkäiset kentät/kehykset koodataan I-, P-, : 35 B-koodaussekvenssin mukaisesti, ja koodattu data kuvata- 4 114962 solia koodataan MPEG-tyyppisiin viipaleisiin tai lohkoryh-miin vaikka viipaleiden lukumäärä kenttää/kehystä kohti voi vaihdella ja makrolohkojen lukumäärä viipaletta kohti voi vaihdella.

5 Nykyisen järjestelmän koodattu lähtösignaali on segmentoitu kenttä-/kehysryhmiksi (GOF), joita kuvaa laa-tikkorivi LI (kuvio 2). Kukin GOF (L2) sisältää otsikon, jota seuraavat kuvadatan segmentit. GOF-otsikkoon kuuluu vaakasuuntaiseen ja pystysuuntaiseen kuvan kokoon, aspek-10 tisuhteeseen, kenttä-/lohkotaajuuteen, bittitaajuuteen, jne. liittyvää dataa.

Kuvadataan (L3), joka vastaa kyseistä kenttää/kehystä kuuluu otsikko, jota seuraa viipaledata (L4). Kuva-otsikkoon kuuluu kenttä-/kehysnumero ja kuvakoodin tyyppi.

15 Kuhunkin viipaleeseen (L4) kuuluu otsikko, jota seuraa joukko datalohkoja MBi. Viipaleotsikkoon kuuluu ryhmän numero ja kvantisointiparametri.

Kukin MBi-lohko esittää makrolohkoa ja sisältää otsikon, jota seuraavat liikevektorit ja koodatut kertoi-20 met. MBi-otsikot sisältävät makrolohkon osoitteen, makro-lohkon tyypin ja kvantisointiparametrin. Koodatut kertoi-met on kuvattu kerroksessa L6. Huomaa, että kukin makro-*. lohko koostuu 6 lohkosta, sisältäen neljä kirkkauslohkoa, yhden U-värikkyyslohkon ja yhden V-värikkyyslohkon.

25 Lohkokertoimet toimittaa lohko kerrallaan DCT, DC-kertoimien esiintyessä ensin DCT AC-kertoimien seura- > · tessa perässä suhteellisen tärkeyden määräämässä järjestyksessä. Lohkon lopetuskoodi EOB liitetään kunkin peräkkäin seuraavan datalohkon loppuun.

30 Kompressoitu videodata muotoiltuna hierarkisesti } kuvion 2 mukaisesti viedään prioriteettiprosessoriin, jos sa koodattu data jäsennetään korkeaprioriteettisen kanavan . HP ja matalaprioriteettisen kanavan LP välille. Korkea- prioriteettinen informaatio on informaatio,jonka menetys * 35 tai vääristyminen aiheuttaisi toistettujen kuvien suurim- 1 1 4962 5 man huonontumisen. Käänteisesti ilmaisten se on vähin data, joka tarvitaan kuvan, vaikkakin täydellistä kuvaa heikomman, synnyttämiseen. Matalaprioriteettinen informaatio on jäljelle jäävä informaatio. Suuriprioriteettiseen in-5 formaatioon kuuluu oleellisesti kaikki otsikkotieto, joka sisältyy eri hierarkisille tasoille sekä kyseisten lohkojen DC-kertoimet ja osa kyseisten lohkojen AC-kertoimista (taso 6, kuvio 2).

Prioriteettiprosessointitarkoituksia varten liite-io tään koodatun datan kyseisiin tyyppeihin prioriteettiluok-ka tai -tyyppi. Esimerkiksi kaikelle informaatiolle viipa-leotsikon yläpuolella (käsittäen lohkon identifioijän, lohkon kvantisointiparametrin jne.) annetaan prioriteetti-tyyppi "0". Makrolohkon otsikkodatalle annetaan priori-15 teettityyppi "1". Liikevektoreille annetaan prioriteetti-tyyppi "2". Prioriteettityyppi "3" voidaan ottaa varalle. Koodatulle lohkokuviolle annetaan prioriteettityyppi "4".

DC DCT- kertoimille annetaan prioriteettityyppi "5" ja seuraaville koodisanoille, jotka esittävät korkeamman ker-20 taluvun DCT-kertoimia annetaan prioriteettityypit "6" "68". Prioriteettiprosessori määrää korkempi ja matalampi-. .·. prioriteettisen datan suhteellisten määrien perusteella

> · I

• I · prioriteettityypit, joille varataan korkea- ja matalaprio- < « « riteettiset kanavat. Huomaa että prioriteettiluokittelu # 1’*, 25 osoittaa tietyn datatyypin suhteellisen tärkeyden priori- • · teettityypin "0" ollessa tärkein. Prosessori määrää itse • I · asiassa katkopisteen, joka vastaa luokka- tai tyyppinume- ‘ ’ roa, jonka yläpuolella kaikki data osoitetaan matalaprio- riteettiseen kanavaan. Jäljelle jäävälle datatyypille va-;:· 30 rataan korkeaprioriteettinen kanava. Tutustu kuvioon 2 ja ! oleta että tietyn makrolohkon PBP:n on määrätty olevan "5", niin että DC-kertoimille ja kaikelle hierarkisesti korkeammalle datalle varataan HP-kanava, ja kaikille AC-kertoimille ja EOB-koodeille osoitetaan LP-kanava. Lä-; : : 35 hetystarkoituksia varten liitostetaan kaikki HP-koodisanat 6 114962 bittisarjamuotoon määrittelemättä kunkin datalohkon rajoja. Lisäksi koodisanat koodataan vaihtelevapituisesti ja koodisanoja ei eroteta toisistaan (tarkoituksena saada aikaan suurin mahdollinen tehollinen kaistaleveys rajoitetun 5 kaistaleveyden omaavassa kanavassa). Vastaavien makroloh-kojen PBP lähetetään niin, että vastaanottimella on tarvittava informaatio HP-datan erottamiseksi kyseisistä lohkoista. LP- kanavassa kyseisisten lohkojen datat erotetaan EOB koodeilla.

ίο HP- ja LP-kompressoitu videodata viedään siirto- prosessorille joka a) segmentoi HP- ja LP-datavirrat vastaaviksi HP- ja LP-kuljetuslohkoiksi, b) pariteetti- tai syklisen redundanttisuustarkistuksen kullekin kuljetusloh-kolle ja liittää niihin vastaavat pariteettitarkistusbi-15 tit, ja c) multipleksoi apudatan HP- tai LP-videodatan kanssa. Vastaanotin käyttää pariteettitarkistusbittejä virheiden eristämiseksi synkronoivan otsikkoinformaation yhteydessä ja virheiden piilottamisen järjestämiseksi siinä tapauksessa että korjaamattomia bittivirheitä esiintyy 20 vastaanotetussa datassa.

! Kuvio 3 kuvaa kuljetusprosessorin tuottaman ..·. signaalien esitysmuotoa. Kukin kuljetuslohko voi sisältää *:·, enemmän tai vähemmän kuin yhden dataviipaleen. Siten voi tietty kuljetuslohko sisältää dataa yhden viipaleen 25 lopusta ja dataa seuraavan viipaleen alusta. Videodataa * « ’· sisältävät kuljetuslohkot voidaan lomittaa muuta dataa, I I » ·· esim. audiota sisältävien lohkojen kanssa. Kukin v * kuljetuslohko sisältää palvelustyyppiotsikon ST, joka osoittaa kuhunkin kuljetuslohkoon kuuluvan informaation Ί’ 30 tyypin. Tässä esimerkissä on ST-otsikko 8-bittinen sana, : : joka osoittaa onko data HP- tai LP-tyyppiä, ja onko informaatio audio-, video- vai apudataa.

. Jokaiseen kuljetuslohkoon kuuluu kuljetusotsikko 1 · * · ♦ , TH, joka seuraa välittömästi ST-otsikkoa. LP-kanavaa var- 35 ten sisältää kuljetusotsikko 7-bittisen makrolohkon osoit- 7 114962 timen, 18-bittisen identifioijän ja 7-bittisen tietueotsi-kon (RH) osoittimen. HP-kanavan kuljetusotsikko sisältää ainoastaan 8-bittisen tietueotsikon osoittimen. Makroloh-kon osoitinta käytetään segmentoidun makrolohkon tai tie-5 tueotsikon komponentteja varten, ja se osoittaa seuraavan dekoodottavan komponentin alkukohtaa. Esimerkiksi kyseisen kuljetuslohkon sisältäessä makrolohkodataa, joka liittyy viipaleen n loppuun ja viipaleen n+1 alkuun, viipaleen n data on sijoitettu kuljetusotsikon viereen ja osoitin il-10 maisee, että seuraava dekoodattava data seuraa kuljetusot-sikkoa TH. Vastaavasti, jos tietueotsikko RH on TH:n vieressä, ensimmäinen osoitin osoittaa tietueotsikkoa RH seu-raavaa tavupositiota. Nollan arvoinen makrolohkon osoitin ilmaisee, että kuljetuslohkolla ei ole makrolohkon tulo-15 kohtaa.

Kuljetuslohkoon voi kuulua yksi, useampi kuin yksi tai ei yhtään tietueotsikkoa. Tietueotsikko sijaitsee kunkin makrolohkodatan viipaleen alussa HP- ja LP-kanavassa. Kuljetuslohkoihin, jotka sisältävät vain videodatan otsik-20 koinformaatiota, ei kuulu mitään tietueotsikoita. Tietue-otsikon (RH) osoitin osoittaa tavupositiota, joka sisältää : ensimmäisen kuljetus lohkon ensimmäisen tietueotsikon alun.

• « · ·;·. Nollan arvoinen RH-osoitin ilmaisee, että kuljetuslohkossa ···. ei ole tietueotsikoita. Jos sekä tietueotsikon osoitin 25 että makrolohkon osoitin ovat nollan arvoisia, tämä tila * · ilmaisee, että kuljetuslohkossa on ainoastaan videodatan * · ; otsikkoinformaatiota.

v LP-kuljetusotsikossa oleva 18-bittinen identifioi ja identifioi esillä olevan kehyksen tyypin, kehyksen numeron , 30 (modulo 32), esillä olevan viipaleen numeron, ja ensimmäi- sen kuljetuslohkoon sisältyvän makrolohkon.

.Kuljetusotsikkoa seuraa tietueotsikko, RH tai data.

. Kuten kuvio 3 osoittaa sisältää videodatan tietueotsikko > * HP-kanavassa seuraavan informaation: Yksibittinen lippu, .· · 35 joka osoittaa, jos otsikon laajennus EXTEND on mukana.

• * * 8 114962

Lippua seuraa identifioija IDENTITY, joka ilmaisee a) kenttä-/kehystyypin I, B tai P; b) kenttä-/kehysnumero (modulo 32) FRAME ID; ja c) viipaleen numero (modulo 64) SLICE IDENTITY. Identifioijaa seuraten tietueotsikko si-5 sältää makrolohkon katkopisteen indikaattorin, PBP. PBP ilmaisee koodisanan luokan, jonka prioriteettivalitsimen analysoija 152 on muodostanut, koodisanojen jakamiseksi HP- ja LP-kanavien välille. Viimeiseksi, HP-tietue-otsikkoon voi kuulua valinnainen otsikon laajennus.

10 LP-kanavaan sisältyvään tietueotsikkoon kuuluu ai noastaan identifioija, IDENTITY, joka vastaa HP-kanavassa toteutettua identifioijaa.

Kunkin kuljetuslohkon päättää 16-bittinen kehyksen tarkistussekvenssi, FCS, joka lasketaan kaikista kuljetus-15 lohkon biteistä. FCS voidaan muodostaa käyttämällä syklistä ylimääräkoodia (cyclic redundancy code).

Informaation kuljetuslohkoihin sovelletaan kyseisiä eteenpäin virheitä korjaavia elementtejä jotka a)suorittavat REED SOLOMON eteenpäin tapahtuvan virheenkorjauskoo-20 dauksen riippumattomasti kullekin datavirralle; b) lomittavat datalohkot estämään suuria virhepurskeita vikaannut-. tamasta suuria viereisiä toistetun kuvan alueita; ja liit- tävät esim. Barker-koodeja dataan synkronoimaan datavirran • · 0 "... vastaanottimessa.

• · • · 25 Vastaanottimeen, joka vastaanottaa lähetettyjä » « · ’· [' signaaleja, jotka on muotoiltu yllä osoitetulla tavalla, * · kuuluu laitteisto suorittamaan käänteinen priorisointi ja v · käänteinen koodaus. Käänteisen priorisoinnin, tai HP- ja LP-datan uudelleen yhdistämisen täytyy tapahtua ennenkuin 30 dekoodaus voidaan suorittaa, koska dekooderi odottaa näke-vänsä datan ennalta määrätyssä muodossa (samanlaisena kuin ’ . on esitetty kuviossa 2). On helposti ymmärrettävissä, että . vähintään osa vastaanotetusta signaalista on lähetyspro- sessin vikaannuttamaa. Ota tarkasteltavaksi, että PBP-koo-: : 35 di HP-kuljetuslohkossa on hävinnyt. Ilman tätä PBP-koodia 9 114962 ei informaatiota, joka vastaa kutakin makrolohkon lohkoa voi erotella. Tuloksena voidaan huomattava osa HP-siirto-lohkon sisältämästä informaatiosta tulkita hyödyttömäksi. Lisäksi informaatio LP-kuljetuslohkossa, joka vastaa 5 HP-kuljetuslohkoon sisältyviä lohkoja, tulkitaan myös hyödyttömäksi. Todellisuudessa yhden HP-kuljetuslohkoon sisältyvän PBP-koodisanan menetys voi saattaa kokonaisen viipaleen oikeaa dataa hyödyttömäksi. Toinen esimerkki on esimerkiksi kuvaotsikossa esiintyvän kehyksen koodaustyyp-10 piä kuvaavan koodisanan menetys. Ilman tätä koodisanaa kokonaista koodatun datan kehystä pidetään hyödyttömänä tai vähintäin epäluotettavana.

Esillä olevaa keksintöä sovelletaan digitaalisen videosignaalin käsittelyjärjestelmään kuuluvassa laitteis-15 tossa piilottamaan virheitä, joita saattaa esiintyä toistetuissa kuvissa signaalin lähettämisen yhteydessä hävitetyn kuvadatan johdosta. Järjestelmään kuuluu laitteisto lähetetyn videodatan ilmeisemiseksi, generoimaan virhesig-naaleja, jos vastaanotetun datan segmenteissä (kuljetus-20 lohkoissa) esiintyy virheitä, ja poistamaan virheitä sisältäviä segmenttejä datavirrasta. Vastaanotettu data joh- • detaan dekooderi-/dekompressorijärjestelmään, joka dekoo- • i · daa ja dekomporessoi lähetetyn videodatan ennalta määrätyn sekvenssin mukaisesti. Dekompressoitu videodata voidaan ’1. 25 viedä muistiin seuraavaa näyttöä, nauhoitusta, jne. var ten. Dekooderi/dekompressori on vasteellinen virhesignaa-; leille datalohkojen, joissa on esiintynyt virheitä, kor- vaamiseksi korvausdatalla. Korvaava data käsittää kompressoitua dataa tietyssä sovelluksessa, ja sekä kompressoitua Γ 30 dataa että ajallispaikallisesti läheisesti yhteenkuuluvaa dataa lisäsovelluksessa.

; Tietyssä sovelluksessa vastaanotettu data toimite- . taan kahdessa vaihtelevapituisten koodisanojen datavirras- » sa (ilman koodisanojen rajoja), jotka datavirrat saatiin 35 yhdestä datavirrasta tietyn hierarkian mukaisesti, ensim- 114962 ίο mäiseen datavirtaan kuuluu enemmän ja toiseen datavirtaan vähemmän tärkeää dataa. Data kussakin datavirrassa esiintyy kyseisissä segmenteissä ja tarkistetaan itsenäisesti virheitä varten ja poistetaan virheiden esiintyessä. Kaksi 5 datavirtaa johdetaan vaihtelevapituusdekooderiin koodisanojen rajakohtien määräämiseksi ja kahden datavirran yhdistämiseksi uudelleen yhdeksi datavirraksi. Vaihtelevapi-tuusdekooderi, joka vastaanottaa virhesignaalit, jotka osoittavat, että vähemmän tärkeitä datasegmenttejä on 10 poistettu, korvaa ennalta määrätyn arvoisella datalla poistetun datan uudelleen yhdistetyssä datavirrassa.

Piirustusten lyhyt kuvaus

Kuvio 1 on MPEG-kaltaisen signaalin koodaushierar-kian kuvallinen esitys.

15 Kuvio 2 kuvaa kaavamaisesti MPEG-kaltaisen signaa lin muotoa.

Kuvio 3 on kaavio lähetettäväksi järjestetyn signaalin segmentistä.

Kuvio 4 on lohkokaavio HDTV vastaanottimen, johon 20 kuuluu virheenkätkemislaitteisto, osasta.

Kuvio 5 on lohkokaavio vastaanotettuja kuljetusloh-: koja prosessoivasta ja virhesignaaleita tuottavasta lait- teistosta.

Kuvio 6 on HP/LP-signaalien yhdistäjän lohkokaavio.

’ . 25 Kuvio 7 on lohkokaavio esimerkkipiiristöstä, jolla voidaan toteuttaa kuvion 4 dekompressointipiiri 27.

;; Kuvio 8 on yhdistetyn signaalin yhdistäjä-dekom- pressorin piirikaavio.

Viitaten kuvioon 4, lähetetty signaali kytketään ;* 30 demodulaattoriin 20, joka tuottaa kaksi signaalia vastaten korkeamman prioriteetin ,HP, ja matalamman prioriteetin : , LP, videodataa. Nämä kaksi signaalia johdetaan kunkin omalle REED SOLOMON virheenkorjausdekooderille 21 ja 22. Virheistä korjatut signaalit kytketään nopeuspuskureihin • 35 23 ja 24, jotka vastaanottavat dataa vakionopeudella ja 11 114962 antavat ulos dataa muuttuvalla nopeudella oikeassa suhteessa seuraavan dekompressointipiiristön vaatimusten kanssa. Muuttuvanopeuksinen HP- ja LP-data johdetaan kul-jetusprosessoriin 25, joka suorittaa toisen virhetarkis-5 tuksen, erottaa kyseisen vastaanotetun datan tyypit (apu., audio, ja video) ja erottaa kyseisten kuljetuslohkojen otsikot palveludatasta. Videopalveludata ja vastaava vir-hedata ja kuljetusotsikkodata johdetaan prioriteettiero-tusprosessoriin 26, joka muokkaa uudelleen HP- ja LP-datan 10 hierarkisesti kerrostetuksi signaaliksi, joka viedään de-kompressoriin 27. Dekompressori 27 muuntaa kompressoidun signaalin sopivaksi näyttöä tai talletusta varten.

Kuvio 5 kuvaa kuljetusprosessoria 25, joka sisältyy järjestelmän vastaanotinosaan. Tarvitaan kaksi sellaista 15 prosessoria, yksi HP-kanavaa varten ja yksi LP-kanavaa varten. Jos tiedetään ennalta, että audio- tai apudata on aina jätetty pois tietystä kanavasta, voidaan vastaavat elementit jättää pois sellaisesta kuljetusprosessorista.

Kuviossa 5 data nopeuspuskurista 23 tai 24 johde-20 taan FCS VIRHE -ilmaisimeen 250 ja viive-elementtiin 251. Viive-elementti 251 tuottaa yhden kuljetuslohkon aikaväliä ; ;'· vastaavan viiveen sallimaan ilmaisimen 250 ratkaista * i « esiintyykö vastaavassa kuljetuslohkossa virheitä. Ilmaisin • * · .·*·. 250 ratkaisee, sattuiko mitään virheitä, joita ei voinut • · 25 korjata REED SOLOMON dekoodereilla 21 ja 22, ja tuottaa * ♦ · virhesignaalin E ilmaisemaan virheiden olemassaolon tai ;;; puuttumisen kuljetuslohkossa. Virhesignaali johdetaan yk- * e *' si-kolmeksi demultiplekserin 253 tuloporttiin. Viivästetty kuljetuslohkodata johdetaan myös multiplekserin 253 tulo-30 porttiin. Viivästetty kuljetuslohkodata on myös kytketty : pavelutyyppi-ilmaisimeen (ST DETECT) 252, joka tutkii : ST-otsikon ja vasteena tähän säätää multiplekserin 253 päästämään kuljetuslohkodatan ja vastaavan virhesignaalin soveliaaseen audio-, apu- tai videosignaaliprosessointi-• 35 polkuun.

12 114962

Videosignaalin prosessointipolussa on kuljetusloh-kodata ja virhesignaali kytketty prosessointielimeen 256, joka poistaa FCS-koodin ja kuljetuslohkon otsikot ST-, TH- ja RH-datavirrasta. Se on myös järjestetty poistamaan 5 kokonaisia kuljetuslohkoja videodataa, joissa on havaittu virheitä. Elementti 256 toimittaa videodatan, josta on poistettu kuljetuslohko-otsikot, prioriteettierotusproses-soriin 26 erillisiä väyliä pitkin.

FEC-piirit 21 ja 22 toimittavat vastaanotetun datan 10 kiinteäpituisina sanoina vastaten kiinteäpituisia sanoja, jotka on toimitettu kooderin FEC-piireihin. Sellaisenaan kuljetuslohkon otsikkodata esiintyy tavurajoilla, jotka ovat joko ennalta määrättyjä (ST, TH ja FCS) tai jotka ovat kuljetusotsikon identifioimia (RH). On siis suhteel-15 lisen helppoa identifioida ja erottaa tarvittavat kuljetuslohkon osoitteet kyseisistä kuljetuslohkoista.

Kuvio 6 kuvaa esimerkinomaista prioriteettierotus-prosessoria. Prioriteettierotusprosessori hyväksyy dataa vastaanottimen kuljetusprosessorista ja järjestää HP- ja 20 LP-datan uudestaan yhdeksi datavirraksi. Tarkoituksena tehdä näin on kyseiset koodisanat datavirrasta identifioi-; tava, se on kunkin lohkon koodisanojen luokkien tai tyyp- « a · pien on oltava ilmaistavissa. Koska data on liitostettujen ,···, vaihtuvapituisten koodien muodossa, sen täytyy olla aina- » · 25 kin osittain VLC-dekoodattu määrittelemään koodisanojen ♦ «· ‘ .* rajakohdat ja koodisanojen tyypit. Kun koodisanojen raja- ; * · ;;; kohdat ja vastaavat tyypit on määrätty, voidaan määrätä * · · '·' datan prioriteettirajapisteet, PBP:t (HP-kanavassa). Tämän jälkeeen voidaan HP-data varata kullekin lohkolle ja jä-Ϊ* 30 sentää kukin erikseen rinnakkais-bittiseen VLC-koodimuo-toon. Peräkkäisiä lohkoja vastaava LP-data voidaan voidaan : erottaa EOB-koodien avulla. VLC-dekoodaus on kuitenkin . tarpeellista EOB-koodien tunnistamiseen ja laitostetun . datan jäsentämiseksi erillisiksi koodisanoiksi. EOB-koo- •· 35 dien ilmaisu saa prosessorin palaamaan korkeaprioriteetti- • 13 114962 seen kanavaan. Lisäksi, laskemalla EOB-koodien esiintymistä prosessori voi määritellä milloin on odotettavissa uusi otsikkodata oli se sitten makrolohko, viipale, kehys jne.

Dekompressorin 27 konfiguraatiosta riippuen priori-5 teettierotuslaitteen tuottama ulostulodata voi saada erilaisia muotoja. Esimerkiksi, jos dekompressori on MPEG-kaltainen dekompressori, johon kuuluu vaihtelevapituinen dekoodaus, on ulostulodata VLC-muodossa. Vaihtoehtoisesti erotuspiiristö voidaan sisällyttää dekompressoriin 27 ja 10 toimittaa dekompressorin VLD-funktio, missä tapauksessa ulostulokoodisanat ovat vaihtelevapituisesti dekoodatussa muodossa.

Kuvio 6 kuvaa esimerkinomaista yleistettyä prioriteetin erotuslaitteistoa, joka voidaan järjestää tuotta-15 maan joko vaihtelevapituisesti koodattua tai dekoodattua videolähtödataa. Kuviossa 6 kuljetusprosessorin tuottama HP- ja LP-datan oletetaan esiintyvän kiinteissä koodisana-pituuksissa. Nämä koodisanat syötetään kunkin omaan tynny-risiirtäjään 60 ja 61. Tynnyrisiirtäjät liitostavat kiin-20 teäpituisten koodisanojen ykköset ja asettavat databitti-kombinaatiot VLD:hen 64 sisältyviin dekoodaustaulukoihin : multiplekserin 62 kautta. VLD:stä saatavan lähtödatan muo- ;‘j'. don määräävät dekoodaustaulukot. Tämän tyyppinen vaihtele- ··. vapituinen dekoodaus on tunnettua kompressiotekniikkaan ·. ; 25 perehtyneille ja yksityiskohtaisempi kuvaus vaihtelevapi- » · tuisesta dekoodauksesta voidaan löytää artikkelista "An ;;; Entropy Coding System for Digital HDTV Applications", by

Lei and Sun, IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY, VOL. 1, NO. 1, March 1991.

30 VLD 64 on ohjelmoitu hyväksymään HP-dataa multi- / plekserista 62 kunnes kohdataan prioriteettikatkos ja se ,.: hyväksyy sitten dataa LP-kanavasta kunnes kohdataan EOB, , , ; jona ajankohtana se jälleen hyväksyy dataa HP-kanavasta ja S t niin edelleen. Tarkemmin, VLD sisältää tilakoneen (dekoo-: 35 derin tilasekvensseri), joka on ohjelmoitu ohjaamaan de- I- > » 14 114962 koodussekvenssiä. Tilasekvensseri on ohjelmoitu ohjaamaan VLD:tä odotetun tulodatasekvenssin mukaisesti, esimerkiksi mukautuen kuvion 2 dataformaattiin. Kuljetusprosessorin tuottama otsikkodata on kytketty tilasekvensseriin alusta-5 maan kyseiset laitteeseen ohjelmoidut ohjaussekvenssit. Heti synkronoiduttuaan tiettyyn kohtaan datasekvenssissä, esimerkiksi kehyksen alkuun tai viipaleen alkuun jne., sekvensseri tuottaa tarvittavat ohjausfunktiot dekoodaa-maan seuraavaksi esiintyvän datan. Lisäksi kun dekoodataan 10 kyseiset koodisanat, on tilasekvensseri ohjelmoitu tuottamaan ulos signaalin, joka osoittaa seuraavaksi esiintyvän koodisanan luokan tai tyypin. "Tyyppi"-signaali on kytketty komparaattoripiirin 63 yhteen sisäänmenoon. Prioriteet-tikatkopiste, PBP, koodi, joka on saatavissa kuljetuspro-15 sessorista, on kytketty komparaattorin toiseen sisäänmeno-liittimeen. Komparaattorin ulostulo ohjaa multiplekseria 62 läpäisemään HP-datan VLD:hen 64 niin kauan kun "tyyppi" -signaali tilasekvensseristä on pienempi kuin PBP-sig-naali ja päästämään muulloin läpi LP-signaalin.

20 VLD:n 64 tuottama uudelleen yhdistetty HP- ja LP-videodata tuodaan multiplekseriin 67 ja tuodaan ulos ! *j dekompressoriin 27, jos mitään virheindikaatioita ei 1 s * esiinny. Jos virheitä on havaittu, virhevuoromerkkigene-", raattorin (error token generator) 65 tuottama korvaava 25 videodata tuodaan ulos multiplekserista 67.

Virhevuoromerkkigeneraattori 65 on esimerkiksi mikroprosessori, joka on ohjelmoitu reagoimaan kuljetusloh-koihin sisältyvään otsikkotietoon, VLD:n tilaan ja virhe-indikaatioihin. Virhevuoromerkkigeneraattori 65 voi si-30 sältää korvaavan datan taulukon, joka simuloi kompressoitua videodataa. Tämä data vastaa erityistä dataa, joka on ; tunnistettavissa MPEG-kaltaisella dekompressorilla. Virhe- vuoromerkkigeneraattoriin tuotetaan dataa myös muistista 66, jolla datalla voidaan korvata poistettu videodata. ί 35 Erityisesti, muistiin 66, johon vasteellisena VLD:n tila-

• I

15 114962 sekvensserille ladataan liikevektorit, jotka vastaavat esimerkiksi edellisen tietoviipaleen makrolohkojen liike-vektoreita.

Kuvakohteiden liike esiintyy yli makrolohkojen ra-5 jojen. Lisäksi virheet etenevät tai esiintyvät vaakasuuntaisesta. Siksi on todennäköistä, että pystysuunnassa vierekkäisten lohkojen liikevektorit ovat samanlaisia ja lii-kevektoreiden korvaaminen pystysuunnassa vierekkäisestä makrolohkosta saatavilla liikevektoreilla saa aikaan hy-10 väksyttävän virheen piilotuksen. Vastaavasti pystysuuntai-sesti vierekkäisten lohkojen DC DCT -kertoimien voidaan odottaa olevan samanlaisia. Sellaisenaan ne voidaan myös tallettaa muistiin 66 kadotettujen DC-kertoiminen korvausta varten.

15 Datan talletusta muistiin 66 ohjaa tilasekvensse- ri. Sekvensseri on ohjelmoitu säätämään VLD antamaan ulos dataa ennalta määrätyn sekvenssin mukaisesti, ja voi siten tuottaa tarvittavat signaalit hakemaan vaaditun tyyppistä dataa kun se syötetään ulos VLDrstä. Tämä data voidaan 20 kirjoittaa muistiin ennalta määrättyihin osoitepaikkoihin, johon virhevuoromerkkigeneraattorilla on pääsy.

Virhevuoromerkkigeneraattori monitoroi kuljetusot- • · f sikkodataa ja virhesignaalia päättääkseen milloin ja mikä I · ’data hävinnyt, ja vasteellisena kadotetulle datalle korvaa 25 datan makrolohkopohjaisesti. Ennalta määrätyn tyyppisiä ‘i datasekvenssejä on ennaltaohjelmoitu korvaamista varten :* riippuen kehyksen tyypistä ja kadotetun datan tyypistä.

• Esimerkiksi makrolohkot kuljettavat mukanaan erityisiä osoitteita ja ne esiintyvät ennalta määrätyssä sekvenssis- ’;· 30 sä. Virhevuoromerkkigeneraattori, vasteellisena otsikkoda- talle, päättää jos normaalissa makrolohkosekvenssissä on • t katkos ja tuottaa korvaavat makrolohkot kadonneiden makro- * · lohkojen tilalle.

» i t ·

Ennen keskustelemista virhevuoromerkkigeneraattorin 35 tuottaman datan yksityiskohtaisista esimerkeistä, on hyö- • 4

1 i I

16 114962 dyllistä kuvata MPEG-tyyppinen dekompressori. Tutustu kuvioon 7, joka näyttää esimerkinomaisen MPEG-tyyppisen de-kompressorin yleisen muodon.

Prioriteettierotusprosesorin multiplekserin 67 5 tuottama videodata tuodaan puskurimuistiin 300. Tätä dataa käyttää dekompressio-ohjain 302 ja se syötetään vaihtele-vapituusdekooderille, VLD, 303, joka vaihtelevapituisesti dekoodaa siihen syötetyn datan. Otsikkodata erotetaan ohjelmoimaan kontrolleria 302. DCT-kertoimia vastaavat vaih-10 televapituisesti dekoodatut koodisanat erotetaan ja syötetään dekooderiin ja liikevektoreita vastaavat vaihteleva-pituiset koodisanat syötetään dekooderiin 306. Dekooderi 308 käsittää laitteiston suorittamaan käänteisen pituusde-kooduksen ja käänteisen DPCM koodauksen tarpeen mukaisesti 15 ohjaimen 302 ohjauksessa. Dekoodattu data dekooderista 308 syötetään käänteiseen DCT-piiriin, joka sisältää piiristön käänteisesti kvantisoimaan kyseiset DCT-kertoimet ja konvertoimaan kertoimet pikselidatamatriisiksi. Pikselidata kytketään sitten summaimen 312 yhteen sisäänmenoon, jonka 20 summaimen ulostulo on kytketty videonäyttömuistiin ja pus-kurimuisteihin 314 ja 316.

. Dekooderi 306 sisältää piiristön suorittamaan lii- • « · kevektoreiden käänteisen DPCM-koodauksen tarpeen mukaises- ‘ . ti ohjaimen 302 ohjauksessa. Dekoodatut liikevektorit syö- • > 25 tetään liikekompensoituun ennakoivaan piiriin 304. Vas- • · *· ’· teellisenä liikevektoreille ennakoiva piiri hakee vastaa- * · >' via pikseli lohkoja talletettuna yhteen (eteenpäin) tai molempiin (eteenpäin ja taaksepäin) puskurimuisteista 314 ja 316. Ennakoiva piiri tuottaa datalohkon (yhdestä pusku-30 rimuisteista) tai interpoloidun datalohkon (saatuna kysei-sistä lohkoista dataa molemmista puskurimuisteista) sum- i , maimen 312 toiseen sisäänmenoon.

» , Dekompressio suoritetaan seuraavasti. Jos videoda- * i tan kenttä/kehys on kehyksensisäisesti koodattu liikevek- : 35 toreita ei ole ja dekoodatut tai käänteisesti muunnetut t 17 114962 DCT-kertoimet vastaavat pikseliarvolohkoja. Siten ennakoi-ja 304 syöttää kehyksensisäisesti koodatulle datalle nolla arvon summaimeen 312 ja sununain 312 päästää käänteisesti muunnetut DCT-kertoimet muuttamattomina videonäyttömuis-5 tiin, mihin ne talletetaan lukemista varten tavanomaisen rasteripyyhkäisyn mukaisesti. Dekoodatut pikseliarvot talletetaan myös yhteen puskurimuisteista 314 ja 316 käytettäväksi ennakoitujen kuva-arvojen muodostamisessa dekoo-daamaan liikekompensoituja kehyksiä (B tai P).

10 Jos tulodatan kenttä/kehys vastaa eteenpäin liike- kompensoitua P-kenttää/kehystä, käänteisesti muunnetut kertoimet vastaavat jäännöksiä tai erotuksia nykyisen ken-tän/kehyksen ja viimeiseksi esiintyneen I-kehyksen välillä. Ennakoija 304, hakee vasteellisena dekoodatuille lii-15 kevektoreille vastaavan lohkon I-kenttädataa, joka on talletettu joko puskurimuistiin 314 tai 316, ja toimittaa tämän datalohkon summaimelle, jossa lasketaan yhteen kyseiset jäännöslohkot, jotka tuottaa käänteinen DCT-piiri 310, kyseisten ennakoijän 304 tuottamien kuvadatalohkojen 20 kanssa. Summaimen 312 kehittämät summat vastaavat kunkin P-kentän/kehyksen pikseliarvoja, jotka pikseliarvot tuo-, ·, daan näyttömuistiin 318 päivittämään kyseiset muistipai- S · kat. Lisäksi summaimen 312 tuottamat pikseliarvot talletetaan siihen puskurimuisteista 314 ja 316,johon ei ole tal-’ 25 letettuna I kentän/kehyksen pikselidataa hyödynnettäväksi synnyttämään ennakoitua pikselidataa.

Kaksisuuntaisesti koodatuille (B) kentille/kehyk-• sille operaatio on vastaavanlainen, paitsi että ennakoidut arvot haetaan talletetuista ankkurikehyksistä (I tai P) .* 30 molemmissa puskurimuisteissa 313 ja 316 riippuen siitä, ovatko kyseiset liikevaktorit eteenpäin tai taaksepäin suuntautuvia vektoreita tai molempia. Synnytettyjä B-ken-tän/kehyksen pikseliarvoja käytetään päivittämään näyttömuistia 318, mutta niitä ei talleteta kumpaankaan puskuri- » 18 114962 muisteista, koska B-kenttä/kehysdataa ei hyödynnetä synnytettäessä muita kuvadatan kenttiä/kehyksiä.

Merkillepantava yksityiskohta MPEG-kaltaisessa sig-naaliesitystavassa on se, että P- ja B-koodatuille kehyk-5 sille voidaan makrolohkoja ohittaa. Tämä tekijä sallii tiettyä joustavuutta virheen piilottamisessa. Ohitettaville makrolohkoille dekooderi todellisuudessa kopioi ne edeltävästä kuvasta nykyiseen kuvaan, tai vaihtoehtoisesti ohitettuja makrolohkoja vastaavia alueita videonäyttömuis-10 tissa ei päivitetä. Makrolohkojen ohitus voidaan totettaa koodaamalla liikevektorit nolla-arvoilla ja kaikki DCT-kertoimet nolla-arvoilla. Toisaalta, I-koodatuissa kehyksissä mitään makrolohkoja ei ohiteta. Se on, dekooderi odottaa dataa kaikille makrolohkoille I-kehyksissä. Siten 15 puuttuvia makrolohkoja ei voi yksinkertaisesti korvata datalla edeltävästä kehyksestä.

Toinen merkille pantava yksityiskohta on, että kun DCT-kertoimia koodataan, EOB-koodi sijoitetaan viimeisen nollasta poikkeavan kertoimen jälkeen. Dekooderi on kui-20 tenkin ohjelmoitu mukauttamaan monet nollan arvoiset kertoimet, jotka esiintyivät viimeisen nollasta poikkeavan kertoimen ja viimeisen potentiaalisen kertoimen välillä ! kyseisessä lohkossa.

Kolmas merkille pantava yksityiskohta on, että ·[ 25 P- ja B-kehyksille todennäkäisesti lähetetään suurempi määrä korkeammassa datahierarkiassa olevaa dataa LP-kana-: vassa kuin I-kehyksille.

: Nyt käsitellään esimerkkejä virhevuoromerkkigene- raaattorin toimittamasta korvaavasta datasta. Korvaavan :* 30 datan tyyppi riippuu nykyhetkellä käsiteltävän datan tyy pistä, sattuiko virhe HP- tai LP-kanavassa, ja siitä missä kohdassa datavirtaa virhe esiintyi. Ota tarkasteltavaksi, [ että virhe sattui I-kehyksen LP-kanavassa, ja että ainoas taan AC-kertoimia lähetetään LP-kanavassa (PBP on suurempi 35 tai yhtäsuuri kuin 5). Tässä tapauksessa kyseiset EOB-koo- 19 114962 dit voidaan korvata AC-kertoimilla, joita odotettiin LP-kanavassa kullekin makrolohkon lohkolle, ja kullekin makrolohkolle, joka poistettiin LP-kanavasta. Korvaavasta datasta syntyvästä kuvasta puuttuu rakenne, mutta sillä on 5 oikea kirkkausarvo. Siten, vaikka korvaavasta kuvadatasta kehitetyt pikselit ovat jonkin verran virheellisiä, ne eivät tuota erityisen huomattavia vaikutuksia kuvaan. Vaihtoehtoisesti jos PBP on vähemmän kuin 5, Lähetetään CD DCT-kertoimet LP-kanavassa. Kadotettun LP-datan korvaami-10 nen tässä yhteydessä E0B:illä, tuottaa liian vähän dataa dekompressorille, jotta se voisi tuottaa huomaamattomia vaikutuksia. Tässä yhteydessä ja HP-virhetapauksessa korvaava data sisältää tarpeeksi informaatiota dekooderille makrolohkoperusteella suoritettavan dekoodausfunktion suo-15 rittamiseksi. Se on, että dekooderille toimitetaan riittävästi dataa estämään sen joutuminen toimimattomaan tilaan, kuitenkin niitä alueita, joiden videodata on korvattu, vastaavalla kuvalla ei saata olla mitään suhdetta todelliseen kuvaan. Tämä korvaava data voi käsittää makrolohkon 20 osoitteen, makrolohkon tyypin, DC DCT -kertoimet, jotka vastaavat vastaavien lohkojen keskiharmaata arvoa ja EOB-koodit makrolohkon vastaaville lohkoille. Huomaa,että sellaiset I-kehyksissä esiintyvät virheet etenevät GOFrin kautta, jos ei aloiteta lisäprosessointia, jota prosessia 25 kuvataan myöhemmin alempana.

/ P- ja B-kehyksille toimitettu korvaava data voi olla samanmuotoista. Oleta esimerkiksi, että ainoastaan AC DCT -kertoimia vastaava data on kadotettu LP-kanavassa. Kuten I-kehyksissä voidaan tämä kadotettu data korvata 30 E0B:llä. Oleta vaihtoehtoisesti, että liikevektorit ja : hierarkisesti vähemmän tärkeä data on kadotettu LP- tai . HP-kanavasta tai molemmista. Voidaan käyttää vähintään . kahta eri muotoa olevaa korvaavaa dataa. Ensimmäinen voi ottaa muodon toimittaa korvaavat kompressoidut makrolohkot | 35 nollan arvoisilla liikevektoreilla ja poistetut makroloh- 20 114962 kot nollan arvoisilla DCT-kertoimilla. Tämä aiheuttaa kadonneitten makrolohkojen korvaavan vaikutuksen edellisen kuvakehyksen pikselidatalla. Se osa toistettua kuvaa, joka vastaa korvattuja makrolohkoja sisältää suuren erotteluky-5 vyn omaavaa dataa, mutta voi kärsiä liikepoikkeamaa, koska kuvan muu osa voi liikkua suhteessa siihen alueeseen, jonka data oli korvattu. Toinen muoto voi tuottaa korvaavia makrolohkoja, joiden liikevektorit on valittu pystysuunnassa vierekkäisistä makrolohkoista, ja indikaation siitä, ίο että nykyinen makrolohko ei ollut koodattu, joka tarkoittaa että kaikki loput arvot käsitetään nollan arvoisiksi. Tässä yhteydessä tarkasteltavana oleva kuva-alue liikkuu todennäköisesti synkronisesti loppukuvan kanssa, kuitenkin todelliset tämän alueen kuvan yksityiskohdat voivat olla 15 hieman virheellisiä. Nämä ovat tekijöitä, joita syystee-misuunittelijan on otettava huomioon valittaessa tiettyjä korvaavia signaaleita eri tyyppisille kadotetuille datoille. Huomaa, että pystysuuntaisesti vierekkäisten makrolohkojen liikevektorit on talletettu syklisesti ja saadaan 20 muistista 66.

Ota siis huomioon, että DC DCT -kertoimet voivat olla differentiaalisesti koodattuja (DCPM) makrolohkosta ' makrolohkoon. Tässä tapauksessa viimeisellä makrolohkolla

. korvaavien makrolohkojen sekvenssissä ei ole oikeaa DC

25 DCT- arvoa ensimmäisen ei-korjatun makrolohkon viitatta-vaksi. Virhevuoromerkkigeneraattori voidaan siksi ohjel-> moida korvaamaan DC DCT -kerroin sellaisessa viimeisessä korvaavassa makrolohkossa pystysuunnassa viereisestä makrolohkosta (ts. otettuna muistista 66) tai tilapäisesti ;* 30 siirretystä sijoitetusta makrolohkosta (otettuna laajenne tusta muistista 66, joka on järjestetty tallettamaan vali-koidusti kompressoitua dataa esim. kokonaisen kehyksen).

Tutustu jälleen kuvioon 7. Yläpuolella on osoitettu, että I-kehyksille ja tietyille kadotetun datan tyy-35 peille korvaavaa dataa tuotettiin pelkästään säätämään 21 114962 dekompressori jatkamaan toimintaa, vaikkakin generoitavalla dekoodatulla kuvadatalla on taipumus, että sitä on mahdotonta hyväksyä. Tämän datan kirjoittaminen kuvamuistiin 318 estetään virhevuoromerkkigeneraattorin tuottaman vir-5 hekartan avulla. I-kehyksien käsittelyn aikana virhevuoro-merkkigeneraattori kehittää virhekartan kaikesta korvaavasta datasta, joka on tuomittu tuottamaan mahdollisesti kuvia, joita ei voida hyväksyä. Tämä virhekartta voi koostua binääristen ykkösten ja nollien ryhmityksestä, vasta-10 ten pikseleitä (tai lohkoja tai makrolohkoja), jotka generoidaan tietystä korvaavasta datasta ja joita ei generoida. Tämä virheryhmitys ladataan muistijärjestelyyn 313 osoitepaikkoihin, jotka vastaavat videonäyttömuistissa (VDR) olevien vastaavien pikselien osoitepaikkoja. Kun 15 näyttömuistiin syötetään kirjoitusosoitteita, nämä osoitteet syötetään muistijärjestelyyn 313 osoittamaan virhe-ryhmitystä. Jos tietyssä osoitepaikassa on virheindikaa-tio, muistijärjestely kehittää signaalin estämään uuden datan kirjoittamisen vastaavaan muistipaikkaan näyttömuis-20 tissa.

Kuvio 8 näyttää lisäsovelluksen, missä prioriteet-tierotuslaitteisto ja dekompressori jakavat vaihtelevapi->, tuusdekooderin. Tämä järjestely ei ainoastaan eliminoi kahden VLD:n tarvetta järjestelmässä, vaan myös poistaa 25 kuvion 7 muistijärjestelyn 313. Kuvion 8 piirielementit,

I I

/ joilla on samat numerot kuin elementeillä kuvioissa 6 ja 7 » t · : suorittamat samanlaisia toimintoja. Kuvion 8 piiristössä ’ kuitenkin VLD:n toimittamat ulostulosanat ovat vaihteleva- pituisesti dekoodatussa muodossa, virhevuoromerkkiin si-' 30 sältyvä korvaavan datan taulukko on muutettu sisältämään : esimerkiksi ohitettuja makrolohkoja I-kehyksille. Tämän [ . järjestelyn dekompressioalgoritmi on olennaisilta osiltaan . yhdenmukainen MPEG-dekompressioalgoritmin kanssa, mutta , * yhdellä edullisella poikkeuksella. Poikkeus on varautumi- •| 35 nen hyväksymään ohitetut makrolohkot I-kehyksissä. Dekoo- 22 114962 derin salliminen tunnistaa ohitetut makrolohkot I-kehyksiä varten tarkoittaa, että I-kehysdataa ei päivitetä näyttömuistissa tai dekoodauksen puskurimuisteissa (314,316) ohitettuja makrolohkoja vastaavien alueiden osalta. Tämä 5 piirre poistaa kuvion 7 muistijärjestelyn 313 ja virhevuo-romerkkigeneraattorin virhekartan synnyttävän toiminnon. Siten kun taas edellisessä järjestelyssä korvaava I-kehys-data oli konfiguroitu ainoastaan tyydyttämään vaatimus, että jokaiselle makrolohkolle toimitetaan dataa, kuvion 8 10 järjestelyssä virhevuoromerkkigeneraattori toimittaa korvaavaa dataa, joka indikoi ohitettuja makrolohkoja, ja kadonnut data korvataan tehokkaasti väliaikaisesti paikaltaan siirretyllä järjestetyllä datalla. Indikaatio ohitetuista makrolohkoista voi yksinkertaisesti ottaa muodon, 15 jossa seuraavaksi ilmaistu pätevä viipaleotsikko sisällytetään datavirtaan.

Kuvion 8 piiristö sisältää järjestelmäohjaimen 370 ja dekompressio-ohjaimen 360. Järjestelmäohjain 370 ohjaa kokonaisvastaanotinjärjestelmää ja on vasteellinen käyttä-20 jän syöttötoimille. Tämä ohjain säätelee VLD:tä, tilasek-vensseriä, virhevuoromerkkigeneraattoria, dekompressio-oh- . jainta alustamaan järjestelmää käynnistettäessä, kumoamaan « tietyt dekoodaussekvenssit erityistehosteiden järjestämiseksi, ja ohjaamaan kanavanvaihtoja jne. Dekompressio-oh-25 jäin 360 ohjaa dekompressiopiiristöä ja näyttömuistia. VLDrstä saatava videodata syötetään ohjaimeen 360, joka on | ohjelmoitu tunnistamaan erilaiset MPEG-otsikkodatat ja * tämän vasteena järjestää tarvittavan datan tarvittavien dekoodausfuntioden kautta. Vasteellisena makrolohkojen ;* 30 osoitteille ohjain säätää näyttömuistia kirjoittamaan vas- : taavat dekoodatut pikseliarvot tarvittaviin rasterialuei- . siin. Näyttömuistin muistialkiot, jotka vastaavat ohitet- . tujen makrolohkojen esittämiä rasterialueita verestetään ♦ · jaksollisesta ohjaimella 360 saaden aikaan näiden alueiden : 35 väliaikaisen korvauksen.

114962 23

Koska kuvion 8 järjestelmä on järjestetty prosessoimaan (tai oikeammin olemaan prosessoimatta) ohitettuja makrolohkoja I-, -P ja B-kehyksissä, voidaan virhevuoro-5 merkkigeneraattorilla toteuttaa tiettyjä erikoistehosteita.

Käyttäjä voi toteuttaa kehyksen pysäytysfunktion, vain saattamalla järjestelmäohjaimen olemaan ottamatta huomioon virhevuoromerkkigeneraattoria ja saattamalla sen korvaamaan videodatan, joka vastaa ohitettuja makrolohkoja koskien io kaikkia makrolohkoja kaikissa kehyksissä, tai kumoamalla dekompressio-ohjaimen toiminnan ja säätämällä sen kohtelemaan kaikkia makrolohkoja ikäänkuin ne olisi ohitettu. Stroboskooppinen efekti voidaan saada aikaan esimerkiksi korvaamalla kaikki P- ja B-kehykset ohitetuilla mak-15 rolohkoilla. Osittainen stroboskooppinen efekti voidaan toteuttaa ohjelmoimalla ohjain 370 säätämään virhevuoromerkkigeneraattoria tuottamaan ohitettuja makrolohkoja vastaavaa dataa vuorottaisissa viipalesarjoissa.

Virhevuoromerkkigeneraattori voidaan järjestää tuot-20 tamaan erikoista korvaavaa videodataa, joka ei liity vir heiden piilottamiseen. Korvaavan data taulukko voi sisältää korvaavaa dataa tuottamaan tiettyjä kuvia tiettyjen ehtojen . esiintyessä. Kun vastaanotin on tahdistumassa tietylle • 1 · kanavalle, eikä mitään tunnistettavaa otsikkodataa ole * * « *·| ‘ 25 saatavissa kuljetusprosessoria varten, virhevuoromerk- * · *.··* kigeneraattori voidaan säätää tuottamaan korvaavaa dataa, • · ‘.’S esimerkiksi sinisen ruutu tai mahdollisesti shakkilautakuvio .,’·* jne. Vaihtoehtoisesti suoritettaessa kanavanvaihtoa, voidaan > : vuoromerkkigeneraattori säätää pysäyttämään viimeinen kehys 30 aikaisemmalta kanavalta, jota katsottiin, kunnes järjestelmä ·;· tahdistuu uudelleen uuteen kanavaan.

·, Keksintö on kuvattu kaksikerroksisen tai -kanavai-- sen järjestelmän ympäristössä. Kuitenkin videosignaalin . * » ‘ kompressiotekniikkaan perehtyneet käsittävät helposti, että * 35 sitä voidaan harjoittaa yksikanavaisessa järjestelmässä, ja erilaisilla kompressoidun signaalin muodoilla, ja seuraa-*. via patenttivaatimuksia tulisi tarkastella tässä valossa.

Claims (11)

24 114962

1. Virheenpiilotuslaite kompressoidun videodatan dekompressorissa, kompressoidun videodatan esiintyessä 5 siirtolohkoissa, jotka käsittävät useita makrolohkoja, jokaisen makrolohkon sisältäessä useita datalohkoja, jolloin siirtolohkot altistuvat virheille ja sisältävät koodisanoja, joista virheet siirtolohkoissa voidaan määrittää, laitteen käsittäessä, 10 kompressoidun lähetetyn videodatan lähteen (20) , ilmaisimen (21, 25, 250), joka on vasteellinen koodisa noille virheiden ilmaisemiseksi ilmaistuissa siirtolohkoissa; tunnettu siitä, että laite käsittää lisäksi piiristön (256, 65, 67, 360, 370), joka sisältää 15 muistin ja on vasteellinen virheen esiintymiselle siirto-lohkossa useiden makrolohkojen eliminoimiseksi, jotka sisältyvät virheelliseen siirtolohkoon ja eliminoitujen makrolohkojen korvaamiseksi useilla datasekvensseillä, joita sekvensseitä käytetään mainitusta muistista ja jokaisen 20 sekvenssin emuloidessa ainakin osittain kompressoitua vi-deodataa, joka esittää vastaavaa makrolohkoa; ja » !.·,ί dekompessorin, jolla on tulo, joka on kytketty : ; : mainittuun piiristöön, ja lähtö kuvia esittävien dekomp- ressoidun datan tuottamiseksi. . : 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun- nettu siitä, että piiristö tuottaa virhemerkkejä vas-teellisena virheiden havaitsemiselle, ja vasteellisena virhemerkeille dekompressori (27) tuottaa korvaavaa de-kompressoitua videosignaalitietoa dekompressoidulle video-30 signaalille, joka vastaa useita datasekvenssejä kompres- .* soidussa muodossa.

· 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun- nettu siitä, että piiristö käsittää lisäksi välineet (66) liikevektoreiden, jotka on johdettu viereisistä mak- * ‘ 35 rolohkoista, sisällyttämiseksi datasekvensseihin. t » 25 114962

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite käsittää lisäksi muistin (318), joka on kytketty vastaanottamaan ja tallettamaan dekomp-ressoitua videosignaalia mainituilta dekompressointiväli- 5 neiltä; virhekartan muodostamispiiristön (JÄRJESTELMÄN OHJAIN) virhekartan muodostamiseksi, joka esittää kuva-alueita, jotka vastaavat korvattuja makrolohkoja; ja muistinohjauspiiristön (313), joka on vasteellinen 10 virhekartan muodostamispiiristölle estämiseksi muistia kirjoittamasta dekompressoitua videodataa muistipaikoille, jotka vastaavat makrolohkoja, jotka on korvattu.

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää välineet 15 (360, 370), jotka ovat vasteelliset käyttäjälle kokonais ten kompressoitujen videodata ruutujen korvaamiseksi korvaavalla kompressoidulla videodatalla erikoistehosteiden tuottamiseksi.

6. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tun-20 nettu siitä, että dekompressori (27) sisältää välineet (313, 318), jotka ovat vasteelliset virhemerkeille dekomp- '·' ressoidun videodatan, joka vastaa kompressoidun datan mak- 'V: rolohkoa, jossa virheitä ilmaantui, korvaamiseksi ajalli- sesti syrjäytetyllä, tilallisesti sijoitetulla dekompres- : 25 soidulla videodatalla. * · «

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tun-nettu siitä, että kompressoitu videodata, joka on muodostettu makrolohkoissa, joista jokainen sisältää useita datalohkoja, jolloin data vastaavissa makrolohkoissa ja : 30 lohkoissa on kerrostettu hierarkkisesti, datan hierarkia- tasolla K (muuttuja) vastaavaa makrolohkoa kohden ollessa ·;>· sisällytettynä makrolohkojen osalohkoihin korkean priori- teetin siirtolohkoissa ja muun datan hierarkkiatason K yläpuolella vastaavassa makrolohkossa ollessa sisällytet-35 tynä vastaavan alhaisemman prioriteetin siirtolohkon mak-rolohkojen osalohkoihin, jolloin vastaavat alhaisen prio- 26 114962 riteetin osalohkot omaavat lohkon loppu- koodin, EOB, ja vastaavat korkean prioriteetin osalohkot eivät omaa lohkon loppu-koodia, EOB, jollei kaikki data vastaavassa lohkossa ole sisällytetty korkean prioriteetin lohkoon, jolloin 5 laite käsittää lisäksi välineet (25, 250), jotka ovat vasteelliset komp ressoidulle videodatalle korkean ja alhaisen prioriteetin siirtolohkoille virheiden esiintymisten havaitsemiseksi ja virheellistä tietoa sisältävien siirtolohkojen poistami-10 seksi; välineet (26) korkean ja alhaisen prioriteettitie-don vastaavien osalohkojen yhdistämiseksi, ja jolloin alhaisen prioriteetin lohkon on poistettu, piiristö korvaa alhaisen prioriteettitiedon poistetut lohkot lohkon loppu-15 koodilla, EOB:11a; ja välineet (27) yhdistettyjen tietolohkojen dekomp- ressoimiseksi dekompressoidun video signaalin tuottamista varten.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tun- 20 nettu siitä, että yhdistämisvälineet käsittävät välineet (65, 67) alhaisen prioriteettitiedon osalohkojen poistami-«_ _·’ seksi, jotka vastaavat poistettuja korkean prioriteetti- : tiedon osalohkoja. >

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen laite, tun- : 25 nettu siitä, että yhdistämisvälineet käsittävät lisäksi » ♦ · • · tallennusvälineet (66) kompressoidun datan jakso- t '*'! jen tallentamiseksi kompressoidussa videomuodossa; ja välineet poistettujen korkean prioriteetin makro-lohkojen ja vastaavien alhaisen prioriteetin poistettujen 30 makrolohkojen korvaamiseksi makrolohkoilla, joissa on ennalta määrättyjä jaksoja kompressoitua dataa.

10. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tun- ; nettu siitä, että se sisältää lisäksi: muistivälineet (318), jotka on kytketty dekompres-: 35 sointivälineisiin dekompressoidun videosignaalin tallenta- miseksi viivatutkain muodossa, muistia päivitettäessä 27 114962 säännöllisesti dekompressoidulla datalla dekompressointi-välineillä; välineet (65), jotka ovat yhteydessä välineisiin havaitsemiseksi virhekartan tuottamiseksi, joka kuvaa 5 kuva-alueita, jotka on esitetty kompressoidulla videoda-talla siirtolohkoissa, jotka on poistettu; ja välineet (360), jotka ovat vasteelliset virhekar-talle estämiseksi muistivälineitä päivittämästä dataa muistivälineissä, joka data vastaa kuva-alueita, jotka on 10 esitetty kompressoituna videodatana yhdessä siirtolohkois- ta, jotka on poistettu.

11. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitä, että laite sisältää lisäksi: välineet (66) kompressoidun videodatan osuuksien 15 tallentamiseksi korkean prioriteetin siirtolohkoista; tallennusvälineet (65) kompressoidun datan sekvenssien tallentamiseksi, joka sekvenssi jäljittelee kompressoitua videodataa; ja jolloin mainitut yhdistämisvälineet käsittävät vä-20 lineet (67) poistettujen korkean prioriteetin makrolohko- jen ja vastaavien alhaisen prioriteetin poistettujen mak- » rolohkojen korvaamiseksi makrolohkoilla, joissa on komp- : ressoidun datan sekvenssejä täydennettynä kompressoidulla videodatalla välineiltä kompressoidun videodatan tallenta- 2. miseksi. t · · i t » k 28 114962