FI75072C - Dataoeverfoeringssystem. - Google Patents

Description

.... 75 Ω 7 9

Tiedonsiirtojärjestelmä ' ' *

Keksinnön kohteena on tiedonsiirtojärjestelmä, joka erityisesti, mutta ei ainoastaan, on käyttökelpoinen kuvatiedonsiirrossa, jossa käytetään ehdollista täydennystä.

Televisiokuva koostuu yleensä noin 200 000 kuvaelementistä, ja mikäli tieto lähetetään digitaalisesti, vaatii tämä 8 bittiä, jotta voitaisiin siirtää jokaisen elementin kirkkaustieto. Mikäli kuvataajuus on 25 kuvaa sekunnissa liikkuvan kuvan kohdalla, vaatisi ylläkuvattu digitaalinen siirto 40 megabittiä/sekunnin siirtokanavakapasiteetin. Tämä tarve voidaan vähentää huomattavasti käyttämällä erään kuvan ja sitä seuraavan kuvan suurta samankaltaisuutta hyväksi, joka johtuu siitä, että ainoastaan pieni osa kuvasta liikkuu joka hetkellä. Ehdollinen täydentäminen käsittää ainoastaan tapahtuneiden muutosten siirtämisen, esimerkiksi 16 ei-lineaarisesti hajotettua kvantisoitua tasoa kuvasta seu-raavaan kuvaan, jolloin saavutettu tietojen pelkistys on yleensä suurempi kuin lisätieto, joka on lähetettävä, jotta voitaisiin tunnistaa vaadittavalla tavalla kuvan tietyt alueet, johon muutokset kuuluvat. Alueet tunnistetaan rivinumeron ja kuvaelementin osoitteen avulla tällä rivillä. Vaikkakin 9 bittiä tarvitaan rivinumeron tunnistamiseksi, saavutetaan säästö käyttämällä ainoastaan 3 bittiä ja ilmoittamalla numero modulo 8:na. Kentän synkro-nointikoodi lähetetään ensimmäisen rivin tunnistamiseksi, jossa esiintyy kenttä, ja näin menetellään kaikkien rivinumeroiden kanssa riippumatta siitä, onko niissä tapahtunut muutos tai ei. Tarvittavan tiedonsiirron nopeus käyttämällä ehdollista täydennystä vaihtelee huomattavasti, koska se on riippuvainen siitä, kuinka suuri osa kuvasta liikkuu kunakin hetkenä, miksi on paljon tavallisempaa käyttää vakio tiedonsiirtonopeutta. Jotta voitettaisiin tämä vaikeus, käytetään puskurimuisteja siirtokanavan kummassakin päässä, jolloin on tärkeätä, etteivät nämä puskuri-muistit ole tyhjiä eikä myöskään vuoda yli. Tätä menetelmää käyt- 2 75072 täen on osoittautunut mahdolliseksi siirtää liikkuva kuva tyydyttävästi 2 megabittiä/sekunnin kanavaa pitkin.

Mikäli B^(t) on kooderipuskuriin (kooderiasteeseen) talletettujen bittien lukumäärä kanavan siirtopäässä ajanhetkella t ja B^(t) on dekooderi puskuriin talletettujen bittien lukumäärä kanavan vastaanottopäässä ajanhetkellä t, voidaan osoittaa, että

Bit - At) + B it) = V .At E DR

jossa VR on kanavan siirtokapasiteetti (bittiä/s) ja se oletetaan vakioksi, ja At on aikaviive siitä, että data saapuu koode-ripuskurimuistiin siihen, että se lähtee dekooderipuskurimuistis-ta. Yleensä valitaan Atrlle optimiarvo siten, että puskureihin talletetun tiedon kokonaismäärä = puolet koko käytettävissä olevasta puskurimuistista, ja dekooderi puskuri n ohjaus perustuu koo-deripuskurin tilaan ajan At aikaisemmin. Tämä tarkoittaa sitä, että dekooderi puskuri n tyhjeneminen ja ylivuotaminen voidaan ennakoida ja suorittaa vaadittavat toimenpiteet, joko tilapäisesti lopettaa dekoodaaminen tai poistaa tieto, jotta voitaisiin välttää toistetun kuvan pilaantuminen, joka johtuu yhtäkkiä ei-saatavissa olevasta tai hävinneestä tiedosta.

Koska täydennystieto johdetaan kuvasta, jota selataan tavanomaisella televisiorasteri11 a ja täydennettyä kuvaa päivitetään täydenny sti edosta rivi riviltä vastaavaa rasteria, seuraa tästä, että tiedon lukemisen dekooderi puskurista on seurattava tiedon kirjoittamista kooderipuskuriin mikäli ensimmäisessä kuvassa tapahtuneet muutokset halutaan toistaa oikein. Tämä asettaa lisävaatimuksen dekooderi puskurista lukemiselle ja hoidetaan siirtämällä kooderipuskuri n tila B (t) dekooderille siten, että dekooderi puskuri n B ^(t) voidaan ennustaa yllä annetun yhtälön perusteel 1 a.

Patenttijulkaisussa US-4 027 100 esitetään koodin siirtojärjes-telmä epäsäännöllisellä nopeudella tuotettua koodattua tietoa, jossa lähettimeen ja vastaanottimeen sisältyy puskurimuisteja, joiden avulla koodatun tiedon siirto voi tapahtua ennalta määrä-

II

3 75072 tyllä nopeudella. Koodi, joka vastaa lähettimen puskurin täyttöastetta lähetetään vastaanottimeen, jossa sekä lähettimen että vastaanottimen puskureiden täyttöasteen summa tuotetaan ja käytetään säätämään dekoodausnopeutta vastaanottimessa, jolloin voidaan käyttää pienempää puskurimuistia.

Toisaalta kanavan siirtovirheet voivat aiheuttaa sen, että dekoo-derin puskuritila eroaa kooderin puskuritilan määräämästä jostain seuraavista syistä: 1. Arvo B^(t) on pilaantunut siirron aikana, josta seuraa vää rä arvo B (t):11 e .

D

2. Dekooderi puskuri n anto ei seuraa kuvan osoitetta johtuen kanavavirheistä, jotka aiheuttavat näennäistä synkronoi nti sanan pi 1aantumi sta.

3. Atm arvo ei ole optimi johtuen dekooderi sta, jota kytketään toisesta tietolähteestä toiseen tai siitä, että esiintyy ei-synkronista leikkausta kooderin kuvaotossa.

Kun esiintyy seurantavirhe, joka on aiheutunut joko kohdasta 2 tai 3 yllä, jatkuu kuvan pilaantuminen kunnes oikea seuranta saavutetaan, jonka vuoksi on hyvin toivottavaa, että tämä tapahtuu nopeasti. Vaadittava toimenpide on jollain tavalla löytää oikea osoite dekooderipuskurissa, jossa tieto vastaa käsiteltävää ku-vaosoitetta (tai ainakin käsiteltävää riviä) ja kytketään toiminta tähän.

Esillä olevan keksinnön kohteena on tarjota yllämainittua tyyppiä oleva tiedonsiirtojärjestelmä, jossa seurantavirheet voidaan nopeasti korjata.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti käytetään digitaalista tiedonsiirtojärjestelmää, jossa on tietolähde parittomalla nopeudella, jossa tieto sisältää monta merkkisignaalia, ensimmäinen puskuri-muisti tiedolle joka tulee lähteeltä, elimet tiedon siirtämiseksi ensimmäiseltä puskurimuistilta vakionopeudella siirtotielle, elimet tiedon vastaanottamiseksi siirtotieltä ja viemiseksi toiseen puskuri muisti in, elimet tiedon lukemiseksi toisesta puskuri- 4 75072 muistista parittomalla nopeudella, ja käyttöelimet tiedon käyttämiseksi toisesta puskurimuistista, jossa vastaanottavat elimet sisältävät apumuistielimen, elimet toisen puskurimuistin osoitteen tallettamiseksi apumuistielimiin, jossa toisessa puskuri-muistissa on talletettuna merkkisignaalit, ja elimet lukuelinten käyttämän osoitteen päättelemiseksi viittaamalla osoitteisiin, jotka on talletettu apumuistielimiin.

Vastaanottavat elimet saattavat sisältää elimet sen tunnistamiseksi, milloin lukevat elimet ilmeisesti lukevat tietoa väärästä osoitteesta toisessa puskurimuistissa ja tämän osoiteen korjaamiseksi tiedon perusteella, joka on talletettu apumuistielimiin.

Keksintö on erikoisen käyttökelpoinen siirrettäessä ehdollisia täydennystietoja kuvalle, jossa tapauksessa merkkisignaalit voivat olla kentänsynkronointikoodisanoja ja rivinsynkronointikoodi-sanoja yhdessä rivinumerotiedon kanssa, jotka on johdettu tavanomaisesta television selailurasterista, josta kuvatieto on johdettu. Apumuistielimet voivat sisältää viitteitä synkronointisanan tyypistä ja rivinumerosta yhdessä osoitteiden kanssa toisessa puskurimuistissa. Ensimmäinen puskurimuisti on kooderipuskuri ja toinen puskurimuisti on dekooderipuskuri yllä selostetussa järjestelmässä .

Tietoa voidaan yleisesti siirtää yleisellä rasterijärjestelmällä, kuten esimerkiksi CCITT G732, mutta johtuen tietolähteen eri nopeuksista, on tiedon oltava asynkronista rasterijärjestelmälle.

Toisen puskurimuistin lukuosoitteiden ohjaukseen voidaan joka hetkenä eikä ainoastaan silloin, kun seurantavirhe on esiintynyt, vaikuttaa viittaamalla tietoon, joka on talletettu apumuistielimiin .

Il 5 75072

Vastaanottavat elimet voivat olla sovitettu selaamaan tulevaa tietoa etsien rivinsynkronointi- ja kentänsynkronointikoodisanoja. Siirtovirheet voivat aiheuttaa sen, että nämä sanat esiintyvät satunnaisesti tai häviävät, ja vastaanottavat elimet voivat sisältää elimet rivinsynkronointisanan oikeellisuuden päättelemiseksi, jota sanaa seuraa modulo 8 rivin numero, seuraamalla rivinumerolta. Mikäli rivinumerot eivät esiinny oikeassa syklisessä jonossa, voi tämä olla osoituksena puutuvasta tai virheellisestä rivinsynkronointisanasta. Toinen tarkistus, joka voidaan suorittaa näissä olosuhteissa, on rivin, missä muutoksia vaaditaan, osoitteen tarkistus. Näiden osoitteiden olisi myös esiinnyttävä nousevassa järjestyksessä. Mikäli esiintyy ilmeisen oikea rivi synkronointisanoja ja rivinumerolta, joka kuitenkaan ei täsmää pidetyllä rivinumerotiedostolla vastaanottoelimissä, oletetaan, että on tapahtunut seurannan eksyminen ja käynnistetään korjaustoimenpiteet .

Voidaan myös käyttää rivinumerojonoa ennustamaan kentänsynkro-nointisanan saapumista, ellei sellainen ennustaminen ole epäluotettava johtuen edeltävästä kentänsynkronointisanasta, joka ei saapunut silloin, kun sen olisi pitänyt.

Kuvan elementit pitkin riviä, jossa muutokset on suoritettava, voidaan muodostaa yhteen tai useampaan ryhmään, jossa on siirtoa varten peräkkäiset elementit. Ryhmä saattaa sisältää muutaman pisteen, joka ei vaadi muutosta ryhmien lukumäärän vähentämiseksi ja siten myös ryhmien osoitteiden lukumäärän vähentämiseksi.

Seuranta voi olla adaptiivista soveltuakseen virheille ajassa At. Tämä voidaan saavuttaa säätämällä kentän tyhjän ajanjakson pituutta siten vaihtaen seuraavan kuvakentän käynnistyshetkeä. Kuvan turmeltuminen voidaan estää tekemällä vastaavat muutokset rivinumeroihin kentässä, jotka muutokset eivät ole havaittavissa kuvaruudulla. Toisaalta sellaiset muutokset voivat häiritä kuva- 75072 nauhoittimen toimintaa ja myös muiden kuvanprosessointilaitteiden toimintaa. Tämä vaikeus voidaan voittaa suorittamalla säädöt, mikäli sellaisia tarvitaan, koko kuvajaksolle, jolloin synkronoin-tisanat esiintyvät ilman aukkoja. Tällöin vaaditaan, että toisella puskurimuistilla on riittävästi kapasiteettia tiedon tallettamiseksi noin kahdelle kuvalle. Suoritettavien säätöjen määrä kuvan toistamiseksi ja kuvan poistamiseksi eivät ole epämiellyttäviä. Saattaa esiintyä muutamia täydennysvirheitä kuvan poiston tapauksessa, mutta niiden esiintymisen epäsäännöllisyys tekevät niistä hyvin siedettäviä.

Keksintöä selitetään seuraavassa lähemmin viittamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on kaavio, jota käytetään kun selitetään, miten kuvan elementit, jotka ovat muuttuneet, tunnistetaan, kuvio 2 on kaavio, joka esittää kuvan rakennetta tiedonsiirrossa, kuvio 3 on kooderin lohkokaavio, joka soveltuu ehdollisen täydennyksen kuvasignaalin tuottamiseen, kuvio 4 on lohkokaavio, jossa on dekooderi televisiosignaalin uudelleenluomiseksi ehdollisesta, täydentävästä kuvatiedosta, ja kuvio 5 on lohkokaavio, jossa on esillä olevan keksinnön erään esimerkin mukainen tiedonsiirtojärjestelmä, joka soveltuu ehdollisten täydentävien kuvatietojen käsittelyyn.

Kuviossa 1 suorakulmio 1 edustaa televisiokuvan kuva-alaa ja 2 edustaa kuvan 8 peräkkäisen rivin ryhmää. Kahdeksan riviä ovat numeroidut modulo 8 mukaan, jolloin numeroa edustaa kolmen bitin ryhmä 000:sta lll:een. Pitkin jokaista riviä on kuvaelementille annettu osoite, joka riippuu sen asemasta rivillä. Jokaisella rivillä on 256 elementtiä. Ryhmä 3 elementtejä rivillä 011 on osoitettu ja oletetaan, että nämä elementit ovat muuttuneet edellisestä kuvasta. Elementit, jotka muodostavat ryhmän 3 tunnistetaan rivinumeron 011 ja ryhmän alkuosoitteen mukaan. Kun tämä 7 75072 tieto kerran on saatavissa, esitetään elementtien muutokset peräkkäin käyttäen muuttuvapituista Huffman-koodia. Ryhmän lopussa esiintyy ryhmän loppumista osoittava koodi.

Mikäli lähettimessä ja vastaanottimessa on kuvamuistit, jotka tallettavat elementtien kirkkauden digitaalisessa muodossa, jotka elementit selataan tavanomaisella televisiokäytännöllä muiden kuvamuistien kanssa synkronisoidusti, voidaan tietoa, joka liittyy elementtien kirkkauden muutoksiin siirtää kuvamuistista toiseen, jolloin vastaanottava kuvamuisti toistaa lähettimen tiedot. Tietysti tämä tieto tarvitsee rivin- ja kentänsynkronointikoodisano-ja varmistaakseen, että kahden kuvan selaus on synkronoitu. Ri-vinsynkronointikoodisana sisältää myös kolmebittisen rivinumeron. Kentänsynkronointikoodisanoja on kahta lajia, jotka tunnistavat normaalin lomitetun selauksen parilliset ja parittomat kentät.

Lähettimeltä vastaanottimelle siirrettävä tieto sisältyy tavanomaiseen CCITT G732 kuvarakennelmaan. Kuten on osoitettu kuviossa 2, tämä rakennelma koostuu 32 sarjan 8-bittisistä aikaväleistä, jotka muodostavat kuvan. 16 tällaista kuvaa muodostaa osakuvan. Parittomien kuvien aikaväli 0 sisältää kuvaa synkronoivan sanan kuvarakennelmaa varten Barker-jonon muodossa, yhdessä bitin kanssa, joka muodostaa muiden parittomien aikavälien 0:n yksittäisten bittien kanssa Barker-jonon osakuvalle, jolloin kuvarakenteen ajoitus voidaan tunnistaa vastaanottimella. Hälytys- ja ohjaustietoa siirretään parillisissa aikaväleissä 0. Äänitieto ja lisä-synkronointisanat esiintyvät aikaväleillä 1 ja 2. Jäljellä olevat 29 aikaväliä kussakin kuvassa täytetään kuvatiedolla, joka sisältää rivin- ja kentänsynkronointikoodisanat, jotka edustavat muutoksia, jotka on siirrettävä lähettimen kuvamuistista vastaanottimen kuvamuistiin. Koska kuvien määrä, joka siirtyy kunakin hetkenä vaihtelee, vaihtelee myös siirrettävän tiedon määrä, joka on siirrettävä lähettimen kuvamuistista vastaanottimen kuvamuistiin, mutta tämä tieto on lähetettävä, jotta pidettäisiin tiedot vas- 75072 taanottimen kuvamuistissa pääosiltaan samoina kuin lähettimen kuvamuistissa olevat tiedot. Toisin sanoen vaihtelee siirrettävän tiedon määrä yhden kentänselauksen aikana yhdessä kuvan liikkeen määrän kanssa, ja siksi on kuvatieto asynkronista G732-muotoisen signaalin kuvarakenteen kanssa, jossa se siirtyy.

Johtuen kuvatietonopeuden vaihteluista, on välttämätöntä varustaa niin kooderi- kuin myös dekooderipuskurit vastaavasti lähettimes-sä ja vastaanottimessa siten, että voidaan käyttää siirron vakio-nopeutta lähettimen ja vastaanottimen välillä.

Lisäksi käytetään neljää menetelmää hyvin suuren kuvatiedon nopeuden vähentämiseksi, joita voidaan käyttää mikäli esiintyy suurta kuvan liikkumista. Nämä neljä menetelmää ovat: 1. Liikkeen havaitsijan herkkyys kooderilla vähennetään, kun kooderipuskurin täyttöaste lisääntyy, jolloin havaittujen kuva-muutosten alueiden lukumäärä pienenee.

2. Suoritetaan aikaan perustuva kentän alinäytteenotto. Tässä menetelmässä poistetaan vuorottaiset tietokentät ja dekooderi interpoloi puuttuvat tiedot kahdesta lähekkäisestä siirretystä kentästä.

3. Suoritetaan elementtipohjäinen alinäytteenotto siten, että tietyt liikkuvat alue-elementit poistetaan kooderilla ja interpoloidaan dekooderi1la.

4. Mikäli yllämainitut menetelmät eivät pysty ehkäisemään uhkaavaa kooderipuskurin ylitäyttymistä, jätetään kaikki siirretyn kuvan liikkeet huomioimatta, kunnes kooderipuskurin tila on palannut turvalliseen arvoon.

Il 75072

Kuviossa 3 on esitetty lohkokaavion muodossa sopiva kooderi, jossa siirretään 8-bittistä pulssikoodimoduloitua (PCM) kuvatietoa, joka edustaa siirrettävää kuvaa päätteen 10 kautta avaruusajalli-seen suotimeen 11, joka käsittelee kuvaa avaruusajallisella ei-lineaarisella suodatuksella ja häiriön pienennyksellä liikeilmai-simen esityksen parantamiseksi. Suotimen 11 anto viedään erotus-pulssikoodimoduloituun (DPCM) kooderiin 12, jossa tuleva tieto verrataan kuvamuistiin 13 talletettuun tietoon. Kooderi sisältää liikkeen rajajoukon liikedekooderin 14 muodossa, joka on vastuussa herkkyyden ohjaussignaalista, joka viedään päätteeseen 15. Koodattu tieto viedään multiplekseriin 16, jossa se yhdistetään kuvasignaaleihin, jotka on tuotu päätteeseen 17 annon tuottamiseksi päätteeseen 18, jolla syötetään kooderin puskurimuistia.

Koodaus perustuu kyseisen kuvaelementin kirkkausasteen ja johdetun elementin ennalta määrätyn kirkkausasteen erotukseen, joka elementti on johdettu joko vastaavasta elementistä edellisessä kuvassa tai vierekkäisistä elementeistä samassa kentässä.

Vastaanottimessa kuvatieto dekoodataan dekooderi11a, jonka tyyppi on esitetty kuviossa 4, jossa tuleva tieto päätteestä 20 viedään päivittävään tietomuistiin 21 johon osoittaa osoiteyksikkö 22. Yksikkö 22 osoittaa myös dekooderin kuvamuistiin 23 ja muistin 23 osoitteista luetut arvot viedään uudelleenluontipiirin 24 kautta muistinottopiireihin 25. Mikäli kyseistä elementin osoitetta halutaan muuttaa, viedään päivitystieto muistista 21 ottoon 25 samalla kun tieto luetaan musistista 23 ottoon 25. Ottopii-reissä 25 sovitetaan elementin arvo tulevan tiedon mukaisesti ja viedään se uudestaan muistiin 23. Kuva-anto ilmestyy päätteeseen 26, kun muistia 23 osoitetaan peräkkäisesti. Tarvittavat dekooderin viritykset käyttämällä yllä selostettua neljää tekniikkaa kuvatiedon huippujen vähentämiseksi, ei ole näytetty, mutta voidaan aikaansaada sopivasti modifioimalla muistin ottopiirejä 25.

10 75072

Kuvioissa 3 ja 4 esitettyjen piirien toiminta käsittelee kuvatiedon siirtoa kuten on selostettu yllä. Toiminta on tyydyttävää ellei virheitä esiinny tiedonsiirrossa lähettimeltä vastaanotti-melle, joka yhdistää vastaanottimeen tallennetun kuvan päivityksen oikean synkronoinnin lähettimeltä tulevan päivitystiedon lähetyksen kanssa. Siirretyn datan virheet voivat aiheuttaa ylimääräisten rivinsynkronointikoodisanojen ilmestymisen tai sellaisten sanojen häviämisen, ja kun tämä tapahtuu, käytetään päivityskuva-tietoa kuvan elementtien pilaamiseksi sen sijaan että korjattaisiin muita elementtejä. Esillä oleva keksintö pyrkii voittamaan nämä ja muut ongelmat tarjoamalla dekooderi ennen dekooderin puskurimuistia, joka dekooderi tehokkaasti tutkii tietovirtaa, joka saapuu vastaanottimelle ja päättelee rivinsynkronointikoodisanan oikeellisuutta aiemmin esiintyvien rivinsynkronointisanojen ja näitä seuraavien rivinsynkronointisanojen perusteella. Esimerkki järjestelmästä, joka käyttää tätä keksintöä, on kuviossa 5, jossa tuleva kuvatieto 8-bittisen PCM-sanan muodossa, joka edustaa kuvaelementtien kirkkausastetta, viedään päätteen 30 kautta koode-rille 31. Kooderin 31 tehtävä on tuottaa ehdollinen täydennys-tieto kuvalle ja rasterisignaaleja yksiköstä 32 käytetään kuva-tiedon täydentämiseen siirtoa varten, jossa tarvitaan kooderipus-kuri 33. Lähetin 34 lähettää tietoa siirtotien 35 kautta vastaanottimelle 36. Yhdessä kuvatiedon kanssa on myös siirretty vastaanottimelle kooderin puskuritila B (t), joka on johdettu pus-

E

kurilta 33 yksikön 37 kautta. Ennen puskuria sijaitseva dekooderi koostuu yksiköstä 28 kentän- ja rivinsynkronointikoodisanojen tunnistamiseksi, rivinumeroprosessointiyksiköstä 39, rivinumeron laskimesta 40, kentänaikakannasta 41, ja apumuistista 42. Dekooderia edeltävästä puskurista signaalit viedään dekooderipuskurimuis-tiin 43, jonka anto on kytketty päätteeseen 44 ja myös puskurin jälkeiseen dekooderiin 45. Pääte 44 on myös kytketty kuvion 4 ottoon 20.

Il 750 72

Vastaanotin 36 antaa yksikölle 38 kuvatiedon ja kellosignaalin.

Kun yksikkö 38 havaitsee rivinsynkronointikoodisanan, antaa se signaalin rivinumerointiprosessiyksikölle 39, joka osoittaa, että sana on esiintynyt ja myös lähettää tälle yksikölle 3-bitti-sen binäärisen numeron, joka on rivinumero modulo 8 ja muodostaa osan rivinsynkronointikoodisanasta. Vastaanotin 36 lähettää koode- ripuskuritilan B (t) suoraan rivinumeroprosessointiyksikölle 39.

E

Yksikö 39 suorittaa lukuisia toimenpiteitä sille lähetetylle tiedolle ja yksikön eräs funktio on arvioida synkronointisana seu-raavalla tavalla. Mikäli yksikkö 39 päättää, että rivinsynkronoin-tisana on oikea, lähettää se signaalin rivinumerolaskimelle 40, joka osoittaa, että hyväksyttävä sana on saapunut ja aiheuttaa myös sen, että laskimen 40 laskema rivinumero lisätään yhdellä. Keksinnön mukaisessa eräässä esimerkissä on 286 riviä kentässä ja laskin 40 on sovitettu laskemaan nollasta 285:een ja tämän jälkeen palaamaan nollaan jälleen. Kentänaikakanta 41 saa ilmaisupiiriltä 38 signaalin silloin, kun kentänsynkronointikoo-disana havaitaan. Kentänaikakanta 41 seuraa odotettua kentänsynk-ronointisanan esiintymisen aikaa, ja kun sellainen on odotettavissa antaa se signaalin yksikölle 38 tämän herättämiseksi, koska sana voi esiintyä. Kentänaikakanta 41 myös palauttaa rivinumero-laskimen 40 nollaan. Apumuisti 42, joka sisältää elimet puskuri-muistin 43 kirjoitusosoitteen päättelemiseksi, tallettaa osoitteet muistiin 43 kentän alkuun ja jokaisen rivin alku yhdessä tämän täyden rivinumeron kanssa. Lisäksi muisti 42 tallettaa osoituksen siitä, onko käytössä kentän alinäytteenotto tietonopeuden pienentämiseksi lähettimeltä vastaanottimelle kuten on mainittu yllä. Puskurin jälkeinen dekooderi 45, joka sisältää elimet puskurimuistin 43 lukuosoitteen luomiseksi, on sovitettu vastaanottamaan rivinumreot ja vastaavat puskuriosoitteet muistilta 42, joten mikäli tarvetta on, voidaan muistin 43 lukuosoitteet kytkeä muistiin 43 tallennetun kuvatiedon tietyn rivin alkuun.

75072

Normaalissa toiminnassa puskuria edeltävä dekooderi ainoastaan seuraa muistissa 43 esiintyvän jokaisen kentän ja jokaisen rivin kentän sisällä alkua. Kun tietty kuvatiedon rivi luetaan muistista 43 dekooderin 45 toimesta, muisti 42 on sovitettu tuhoamaan tiedosto, joka liittyy rivinumeroon, sen talletetusta tiedosta.

Kuten mainittiin yllä, sisältää jokainen rivinsynkronointisana modulo 8 rivinumeron siitä kuvarivistä, johon se kuuluu. Arvioidessaan rivinsynkronointisanoja, yksikkö 39 pyrkii päättelemään oikean rivinumerojonon poistamalla ylimääräiset rivinsynkronoin-tisanat ja määrittelemällä uudestaan rivinumerot ja ne, joiden rivinumerot esiintyvät virheellisinä edellisten ja seuraavien ri-vinsynkronointisanojen perusteella. Kun rivinsynkronointisanat ovat niin pahasti pilaantuneita, ettei niitä pystytä havaitsemaan, tämä ilmenee aukon kautta rivinumerojonossa ja vaikkakin tämä virhe johtuu yhden kuvatietorivin osittaisesta pilaantumisesta, ehkäisee korjatun rivinumerojonon uudelleenperustaminen isomman alueen pilaantumisen. Edelleen osoituksena siitä, että oltiin oikeassa kun pääteltiin, että rivinsynkronointisana puuttui, voidaan tarkastaa vastaavaa kuvatietoa ja siitä etsiä koodivirheitä, jotka voivat johtua sellaisesta esiintymisestä kuten esimerkiksi ryhmäosoitteen muutos alaspäin ilman edeltävää rivinsynkronointi-sanaa. Yksikkö 39 saattaa sisältää mikroprosessoripiirin, joka on ohjelmoitu suorittamaan vaadittavat tarkistukset rivinumeroiden suhteen, ja mikäli tarpeellista, myös ryhmäosoitteiden suhteen. Rivinumerolaskimen 40 toiminta on se, että se laskee synkronoidusta tulevan kuvatiedon rivinumeron kanssa ja yksikkö 39 myöskin tarkistaa, että mainitut kaksi numerojonoa ovat synkronoidut toistensa suhteen.

Vaikkakin apumuistiin 42 talletettua tietoa käytetään tässä esimerkissä nopean lukuosoitteen korjauksen mahdollistamiseksi puskurimuistissa 43, kun puskurin jälkeinen dekooderi 45 huomaa, että lukupiste on pois tahdista verrattuna kuvamuistiin, johon

II

75072 kuvatieto syötetään, voidaan dekoodauspiste myös pakottaa osoitteeksi, joka on annettu apumuistissa jokaisen kuvarivin lopussa, jolloin puskurin jälkeistä dekooderia 45 ei tarvita päättelemään, onko lukupiste datan kanssa vaiheessa.

Kuten mainittiin yllä, on dekooderipuskuri 43 kytketty kooderi-puskuriin yhtälön

B (t - At) + B (t) = V .At E DR

kautta, jossa V on tien 35 siirtokapasiteetti ja At on aika,

R

joka on kulunut tiedon saapumisen kooderipuskurimuistiin ja sen lähtemisen dekooderipuskurimuistista välillä. Tästä yhtälöstä on mahdollista päätellä puskurimuistin 43 tila, ja puskuria edeltävä dekooderi saattaa sisältää elimet muistin 43 todellisen tilan mo-nitoroimiseksi ja vertaamiseksi yhtälön antamaan arvoon. Mikäli tietyn ajan muistin 43 tila on koko ajan liian korkea tai liian matala, on tämä osoituksena siitä, että on arvioitu At väärin. Mikäli puskuri 43 jatkuvasti sisältää liian paljon tietoa, voidaan seuraavan kuvakentän alku siirtää muutamalla rivillä lyhentämällä kentän tyhjää jaksoa. Toisaalta, mikäli puskuri on liian tyhjä, voidaan kentän tyhjää pidentää, jolloin seuraavan kentän alku siirtyy. Normaalisti on eteenpäin tai taaksepäin siirrettyjen rivien numero rajoitettu maksimi kolmeen riviin, jolloin yksi rivi on suositeltava arvo. Kuvan pilaantuminen, joka johtuu kentän synkronoinnin säädöstä, on mahdollinen mikäli kuvamuisti on muuttuvan pituisen siirtorekisterin muodossa ja tämän on todettu suorittavan toimenpiteet riittävän hyvin, kun kuva-anto näytetään kuvaruudulla. Mutta kuvanauhurit hyväksyvät vähemmän sellaisia virheitä kuin muut videoprosessointilaitteet mikäli kentän taajuuden muutoksen nopeus on oltava hyvin pieni. Toinen tämän järjestelyn huono puoli on se, että korjaaminen on hidasta, jolloin vastaanottimen kytkeminen lähettimeltä toiselle saattaa merkitä, että tarvitaan pitkää ajanjaksoa etsimään uutta kuvatiedon lähdettä .

14 75072 Käytännössä on todettu, että puskurimuistilla 43 on oltava suurempi kapasiteetti kuin kooderipuskurimuistilla 33 pienen At:n virheen sallimiseksi sen ideaalisesta arvosta, jotta puskurimuistit olisivat täsmälleen puoliksi täynnä, kun dekooderin anto on tahdissa aiheuttamatta yli- tai alivuotoa. Mitä suurempi puskurien suuruuden ero on, sitä suuremmaksi voidaan At:n vaihtelu valita. Mikäli dekooderin puskurimuisti 43 tehdään riittävän suureksi, jotta se voisi mahduttaa sisälleen enemmän kuin yhden kuvajakson, voidaan At muuttaa koko rasterilla ajanhetkellä, jolloin sen arvo on muutettava kuten on selostettu yllä, tällä tavalla ei kentän ja rivin synkronointikoodisanoissa esiinny epäjatkuvuutta. Kasvattamalla At:tä 40 ms, olisi muisti 43 estynyt tämän ajan, joka aiheuttaisi sen, että samaa videokuvaa näytettäisiin kahdesti, mikäli At vähennettäisiin 40 ms, jäisi kokonainen kuva pois muistista 43, jolloin tapahtuisi pieni kuvan hyppäys. Tiedon poistaminen aiheuttaa pieniä täydennysvirheitä, mutta on oletettavaa, että nämä ovat hyväksyttävissä, kun muistetaan, että ne eivät esiinny hyvinkään usein. Järjestelmissä, joissa vastaanotin kytketään joukon eri vastaanottimien välille, kuten esimerkiksi neuvotteluissa, on mahdollista varmistaa, että At:n korjaukset, jotka tapahtuvat siirrettäessä tietolähteeltä toiselle, kohdistuvat ainoastaan kuvan toistoon eikä sisällä kuvan poistoa. Tämä suoritetaan varmistamalla, että lähteen kooderipuskuri, johon siirrytään, on niin tyhjä, kuin mahdollista ennenkuin se valitaan tietolähteeksi. Tällä tavalla näyttää dekooderipuskuri olevan liian tyhjä kytkentähetkellä ja tämän ainoa vaikutus At:hen, joka on liian pieni tällä tavalla, on se, että tapahtuu kuvan toisto.

Sen päättelemiseksi, suoritetaanko kuvan poisto vai kuvan toisto, on kaksi eri mahdollisuutta. Toisessa At:n arvo varmistetaan ja verrataan teoreettisesti vaadittuun arvoon, jotta dekooderi olisi tahdissa. Kun näiden arvojen välinen erotus on riittävästi yli

II

15 75072 +20 ms, suoritetaan kuvan poisto tai kuvan toisto vastaavasti seuraavalla kentänsynkronointikoodisanalla. At:n arvo varmistetaan iteratiivisella prosessilla, joka voidaan suorittaa yksikön 39 mikroprosessorilla. Tässä prosessissa annetaan At:lie arviotu alkuarvo ja summa B (t-At) + B (t) arvioidaan usealle otok-

E D

selle puskurin tilasta. Suurimmat ja pienimmät summat hylätään, koska ne saattavat sisältää rajavirheitä, ja jäljelle jäävien summien keskiarvo verrataan V .At:n odotettuun arvoon käyttä-

R

mällä t:n oletettua arvoa. Yhtälön molempien puolien välinen epätasapaino osoittaa oletetun At:n arvon virheen lajin, jota Δ t:tä tämän jälkeen voidaan lisätä tai vähentää lähemmän tuloksen saavuttamiseksi.

Kun At:n oikea arvo on varmistettu, voi yksikön 39 mikroprosessori jatkaa kentän alinäytteenoton lisätehtävillä. Kuten mainittiin yllä, käytetään alinäytteenottoa tietonopeuden vähentämiseksi ja sitä osoitetaan kentänsynkronointisanan muokkauksella. Toisaalta saattaa tämän sanan vääristymä merkitä sitä, että dekooderi jatkaa toimintaansa normaalisti, kun kentän alinäytteenottoa suoritetaan. Alinäytteenoton kentän aikana olisi kooderipuskurin tilan oltava vakaa, kun tietoa syötetään siitä siirtotietä pitkin eikä uutta tietoa viedä puskuriin. Mikroprosessori tutkii B (t):n

E

arvoa tätä trendiä varten päätelläkseen, suoritetaanko kentän alinäytteenottoa. Jälleen on mikroprosessoriohjelman oltava sovitettu virheiden sallimiseksi kooderipuskuritilan arvoissa.

Toinen mahdollinen prosessi sen päättelemiseksi, suoritetaanko kuvan toistaminen tai kuvan poistaminen, on se, että verrataan dekooderipuskurin todellista tilaa ennalta määrättyyn yllä annetun yhtälön avulla käyttämällä teoreettista At:n arvoa. Mikäli todellisen ja ennalta määrätyn tilan välinen ero ylittää ennalta määrätyn rajan, joka vastaa suurempaa kuin +20 ms At:n muutosta, suoritetaan kuvan toisto tai kuvan poisto vastaavasti. Siten on suoritettava laskennan toistaminen virheiden vaikutuksen väittä- 16 75072 miseksi tiedossa monta kertaa ennen kuin suoritetaan kuvan poisto tai kuvan toisto. Tämä prosessi ei johda At:n arvon päättelemiseen, joten sitä ei voida käyttää kentän alinäytteenoton läsnäolon toteamiseen.

Vaikka keksintö on selostettu tietyn signaalityypin avulla, voidaan sitä käyttää millä signaalilla tahansa, jolla on tähän soveltuvat merkkisignaalit.

Il

Claims (13)

75072

1. Digitaalinen tiedonsiirto,järjestelmä, jossa on epätasaisella nopeudella toimiva tietolähde, jonka tietoon sisältyy useita merkkisignaaleja , ensimmäinen puskurimuisti (33) lähteen tiedoille, elimet (34) tiedon siirtämiseksi ensimmäiseltä puskurimuistilta vakionopeudella siirtotielle (35), elimet (36 ja 38-42) tiedon vastaanottamiseksi siirtotieltä ja niiden viemiseksi toiseen puskurimuistiin (43), elimet (45) tiedon lukemiseksi toisesta puskurimuistista epätasaisella nopeudella, ja käyttöelimet, jotka käyttävät toisen puskurimuistin tietoja, tunnettu siitä, että vastaanottavat elimet sisältävät apumuistielimen (42), elimet (39, 40) toisen puskurimuistin osoitteen tallettamiseksi apumuistieli-miin, johon toiseen puskurimuistiin on talletettu merkkisignaalit, ja elimet (45) lukuelinten käyttämän osoitteen päättelemiseksi viittaamalla apumui stieli mi i n talletettuihin osoitteisiin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että merkkisignaalit sisältävät numeroita, jotka seuraavat ennalta määrättyä jaksoa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kaikkien merkkisignaalien osoitteet siirretään apumuistielimistä (42) lukuelimille (45) lukuelinten käyttämien osoitteiden ohjaamiseksi.

4. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vastaanottavat elimet sisältävät elimet sen tunnistamiseksi, milloin lukuelimet todennäköisesti lukevat tietoa toisen puskurimuistin väärästä osoitteesta ja tämän osoitteen korjaamiseksi apumuistiel imi in talletetun tiedon perusteella.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ilmaisu- ja korjauselimet (45) reagoivat vastaanotetun tiedon (39:stä ) merkkisignaalien numeroihin ennenkuin ne viedään toiseen puskurimuistiin. 18 75072

6. Patenttivaatimuksen 3 tai 5 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vastaanottavat elimet sisältävät laskevat elimet (40) merkkisignaalien numeroiden ennalta määrätyn jakson seuraamiseksi ja elimet laskevien elinten tallettamien merkkis1gnaali-numeroiden vertaamiseksi (39:ssä) numeroon merkkisignaal 1 ssa, joka on vastaanotettu samanai kaisesti, jolloin nollasta eroava anto vertaavissa elimissä on osoituksena siitä, että merkklslgnaali on pilaantunut niin, että se ei ole tunnistettavissa ja että luku-elinten käyttämä osoite olisi korjattava.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että tieto myös sisältää multa merkkisignaaleja, ja vastaanottavat elimet sisältävät elimet (41:s s ä) sellaisten muiden merkkisignaalien ilmestymisen ajankohdan ennustamiseksi vastaanotetun merkkisignaalinumeron aseman perusteella ennalta määrätyssä jaksossa.

8. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että tieto on ehdollista täydennystietoa kuvalle, ja merk-kisignaalit ovat r1vinsynkronointi koodi sanoja , joihin sisältyy rivinumerotietoa, ja jossa tieto kuvaa kuvaelementtejä rivillä, joka on muutettava, jolloin muutokset on muodostettu ryhmiin, jotka kohdistuvat vierekkäisiin elementteihin.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestelmä, tunnettu siltä, että tieto myös sisältää kentänsynkronointikoodisanoja ja vastaanottavat elimet sisältävät ajankantaelimet (41) kentänsynkronointikoodi sanan saapumlsajankohdan ennustamiseksi rivinsynkro-nointi koodi sanan rivinumeron avulla.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen järjestelmä, jolla on vaatimuksen 6 mukaiset ominaisuudet, tunnettu siltä, että laskevat elimet (40) seuraavat r1vinumeroi ta, ja niihin palautetaan päivä-määräarvo ajankantaelinten annon vaikutuksesta. li 19 75072

11. Jonkin patenttivaatimusten 8-10 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että tieto sisältää jokaiselle ryhmälle ryhmän ensimmäisen elementin elementtiosoitteen rivillä, ja että vastaanottavat elimet sisältävät elimet (39) sen tarkistamiseksi, että ryhmien elementtlosoitteet vierekkäisten rivinsynkronointikoodi-sanojen välissä esiintyvät nousevassa numerojärjestyksessä, jolloin havaitaan, onko pilaantunut, ja siten ei-tunnistettavissa oleva, rivinsynkronointikoodisana esiintynyt.

12. Jonkin patenttivaatimusten 8-11 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että vastaanottavat elimet sisältävät elimet (39), jotka ovat vastuussa tietojen määrästä ensimmäisessä ja toisessa puskurimuistissa, ja sen laskemisesta, eroaako tiedon todellinen määrä toisessa puskurimuistissa jatkuvasti siitä määrästä, joka on oletettu olevan muistissa olettamalla, että siirtotiellä on tietty siirron vilveaika, jolloin lukevat elimet säädetään siten, että ne pyrkivät korjaamaan löydettyjä pysyviä eroja vastuussa olevien elinten taholta.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että toinen puskurimuisti (43) voi tallettaa enemmän kuin yhden kokonaisen kuvajakson tiedot, ja että lukuelinten säädöt sisältävät kokonaisen kuvan toistamisen tai poistamisen.