HU215622B - Berendezés és eljárás bitfolyam visszajátszására információhordozóról - Google Patents

Abstract

A találmány szerinti berendezésben van a bitfőlyamőt adőttbitsebességgel őlvasó eszköz, és ezen túlmenően a következőalkatelemek: a kiőlvasőtt bitfőlyamőt főgadó és adőtt bitsebességűórajellel (fw) tárőló bűffer (41, 42); a bűfferelt bitfőlyamőt magábaa bitfőlyamba beépített szinkrőnizációs paramétereknek megfelelőenőlvasó eszköz; a bűffer (41, 42) telítettségét meghatárőzó, és adőtttelítettség elérése esetén egy jelet (R) kiadó mérőáramkör (6);tővábbá az őlvasóeszköz bitsebessége a bitfőlyam következő szakaszán amérőáramkör (6) jelével (R) van vezérelve. Az eljárásban a kiőlvasőttbitfőlyamőt adőtt bitsebességű órajellel (fW) bűfferelik; a bűfferelt bitfőlyamőt magába a bitfőlyamba beépített szinkrőnizációsparamétereknek megfelelően őlvassák; meghatárőzzák a bűffertelítettségét, és adőtt telítettség elérése esetén egy jelet (R) adnakki; tővábbá az őlvasóeszköz bitsebességét a bitfőlyam következőszakaszán ezzel a jellel (R) vezérlik. ŕ

Description

A találmány tárgya berendezés bitfolyam visszajátszására valamely információhordozóról, amely berendezés adott bitsebességű olvasóeszközzel van kialakítva. Megadunk továbbá egy eljárást is az efféle bitfolyam visszajátszásra.

A mozgó videoképek jeltartalmának kódolására és tömörítésére szolgáló MPEG-szabvány fejlődésével lehetővé vált a mozgó videoképek optikai lemezre történő rögzítése. Az MPEG1 a mozgó videoképek jeleinek körülbelül 1,5 Mbit/sec bitsebességre tömörítését teszi lehetővé. A bitfolyamot a jól ismert kompakt lemezekre úgy lehet felvenni, hogy körülbelül 70 percnyi műsor fér rá jó minőségben. Ezt a lemezt szokták CD-videoként emlegetni. A bitfolyam bitsebessége azonos a szokásos audio CD-lejátszók bitsebességével. Az ilyen CD-videó lejátszókészülék hagyományos felépítésű, vagyis a lemez forgási sebessége a szokásos, és a kiolvasott bitfolyam közvetlenül az MPEG1 dekóderbe jut.

Manapság a nagyobb információtárolási sűrűséggel rendelkező optikai lemezeket fejlesztik, már teljes mozifilmek tárolása is lehetővé vált. A kódolást szintén tovább finomították. Az MPEG2 néven ismeretes átmeneti szabvány megtalálható „Information technology Generic coding of moving picturesand associated audio information - Part 1: Systems” címen (ISO/IEC DIS 13818-1, 1994). A megnövelt játékidő és a kielégítő képminőség elérése végett változó bitsebességű kódolást kell követni. Az MPEG2 alkalmas változó bitsebességű kódolásra. Ez azt jelenti, hogy nagyobb bitsebességet rendelünk a nagyobb részletességű képekhez, míg ennek az az ára, hogy kisebb bitsebességet tudunk rendelni a részletszegényebb képekhez. A tapasztalat szerint változó bitsebességű kódolással az állandó bitsebességű kódoláshoz képest jelentős tömörítést lehet elérni ugyanazon tapasztalati képminőség mellett. A nyereség 30% nagyságrendű. Azonban egy optikai lemezt, változó bitsebességgel kiolvasni meglehetősen körülményes dolog.

Találmányunk célja ezen probléma kiküszöbölése egy visszajátszó készüléknél.

Ezen célkitűzés jegyében berendezésünket, amelyben van a bitfolyamot adott bitsebességgel olvasóeszköz, a következő alkatelemekkel láttuk még el: a kiolvasott bitfolyamot fogadó és adott bitsebességű órajellel tároló bufferrel; a bufferelt bitfolyamot magába a bitfolyamba beépített szinkronizációs paramétereknek megfelelően olvasóeszközzel; a buffer telítettségét meghatározó, és adott telítettség elérése esetén egy jelet kiadó mérőáramkörrel. Az olvasóeszköz bitsebessége a bitfolyam következő szakaszán a mérőáramkör jelével van vezérelve.

Az eljárásban a kiolvasott bitfolyamot adott bitsebességű órajellel buffereljük; a bufferelt bitfolyamot magába a bitfolyamba beépített szinkronizációs paramétereknek megfelelően olvassuk; meghatározzuk a buffer telítettségét, és adott telítettség elérése esetén egy jelet adunk ki; továbbá az olvasóeszköz bitsebességét a bitfolyam következő szakaszán ezzel a jellel vezéreljük.

Megjegyezzük, hogy az EP 0429139 számú bejelentésből ismert visszajátszó készülékben az információhordozó burstvezérelten, a felvételinél nagyobb bitsebességgel kerül kiolvasásra. Itt azonban a felvételi bitsebességet előre ismerni kell. Továbbá a továbbított bitfolyam sebessége állandó, és kisebb, mint a kiolvasási sebesség. A találmányunk szerint ellenben ez - legalább ideiglenesen - nagyobb lehet, mint a kiolvasási sebesség.

Előnyös kivitelében a tárolt bitfolyam bitsebességét az abba beépített szinkronizációs paraméterekből határozzuk meg, és a bufferelt adatokat a bufferból ezen bitsebességgel olvassuk ki. A kimenőjelet ezután közvetlenül rávezethetjük bármilyen szokványos MPEGdekóderre.

A bitsebesség beépíthető a tárolt bitfolyamba, mint például „program mux rate” (multiplexelési sebesség), mint MPEG2-paraméter. Ez a paraméter az említett ISO/IEC DIS 13818-1 kiadvány 50-51 oldalán van leírva. A bitsebesség más MPEG2-paraméter révén is beállítható, így például erre alkalmas lehet a „decoding time stamp” (dekódolási idő jelölés). Ez a paraméter az említett ISO/IEC DIS 13818-1 kiadvány 27-33 oldalán van leírva.

Változó sebességű felvétel és letapogatás ismeretes például az US 4,985,784 lajstromszámú szabadalom leírásából. Itt felvétel alatt a bitfolyamot bufferelik. Amint a buffer teljesen megtelt, a bitfolyamot, egy előre adott sebességgel felírják az adathordozóra. Amikor ezt követően a buffer elér egy minimális telítettséget, az írás megfelelő időintervallumokkal váltakozik, így érik el a kis sebességű, hatékony rögzítést. Ez kerül felírásra az adathordozóra. Visszajátszáskor a felvételi bitsebességet a visszajátszó készülékben detektálják, és az időintervallumokat eképpen úgyszintén megállapítják. A bitfolyam most is egy bufferbe jut, és ahonnan a videodekóder képről képre olvassa ki a tartalmat. Itt azonban a rögzítésre kerülő bitfolyam bitsebessége teljesen eltérő. A bitsebességet nem a kóder, hanem a rögzítőberendezés határozza meg. Amikor a kóder kis számú bitet ad ki képenként (kis bitsebesség), és a buffer töltési sebessége a legnagyobb, akkor az ennek megfelelő bitfolyam is gyors lesz a kiolvasáskor, megjelenítéskor. Ha ezt a bitfolyamot töltjük az MPEG-dekóderbe, akkor annak bemeneti tárolója hamar túlcsordul.

A részletek tekintetében a továbbiakban ábrákat hívunk segítségül. Ezek a következőket ábrázolják.

1. és 2. ábra: A találmány szerinti bitfolyam visszajátszására szolgáló berendezés két különböző kiviteli alakjának blokkdiagramját mutatja be.

3. ábra: Az adathordozón tárolt, az 1. és 2. ábrák szerinti kiviteli alakoknak megfelelő lehetséges bitfolyamkiosztást mutat be.

4. és 5. ábra: A 2. ábra szerinti bitsebesség-detektor vázlatos felépítését láthatjuk.

Az 1. ábrán a találmány szerinti bitfolyam visszajátszására szolgáló berendezés első kiviteli alakjának blokkdiagramját látjuk. A berendezés magában foglalja

HU 215 622 Β az adathordozót, például optikai 1 lemezt, egy 2 fejet, egy 3 pozícionáló áramkört, egy 4 buffert, egy 5 dekódert és egy 6 mérőáramkört.

A tömörített videojel az 1 lemez egymásutáni szektoraiban tárolt bitfolyam formájában van rögzítve. Az 1 lemeznek adott a fordulatszáma, és a 2 fejjel kerül letapogatásra. A 2 fej helyzetét a 3 pozicionáló áramkör határozza meg. A kiolvasási R jeltől függően a 3 pozícionáló áramkör a 2 fejet adott ideig működteti, a szektorok számának megfelelően. A kiolvasott bitfolyam a beírásnak megfelelő f_w órajellel kerül a 4 bufferbe, amely FIFO-típusú. Az f_w órajelnek adott frekvenciája van, amelyet az írássűrűség és a forgási sebesség szab meg. A 4 buffer az 5 dekóderhez van kapcsolva, amely utóbbi például MPEG-típusú, amely a már említett ISO/IEC DIS 13818-1 kiadványban van leírva. Az MPEG-típusú dekódereknél szokványos bemeneti buffer a 4 buffer részének tekinthető a jelen kivitelnél. Az 5 dekóder periodikusan olvas, a később ismertetett módon, például képenként, annyi bitet olvas a 4 bufferből, amennyire ezen periódus alatt szükség van. A felhasznált f_r órajel az MPEG-típusú dekódereknél szokványos, a bemeneti buffer olvasására használatos időzítőjel. Ennek szokásos előállítására nem térünk ki.

Ahogy az 5 dekóder olvassa a 4 buffert, az abban maradt adatmennyiség csökken. A 6 mérőáramkör méri a 4 buffer telítettségét. Egy adott szint elérése után R jelet ad a 3 pozícionáló áramkör számára. Erre a 2 fej adott mennyiségű adatot tölt a 4 bufferbe. Az utolsó kiolvasott szektor helyét a 3 pozícionáló áramkör őrzi meg a következő ciklusig. A telítettség mérése és a burst-vezérelt kiolvasás részletesen megtalálható az EP 0429 139 számú európai szabadalmi bejelentésben.

A 2. ábrán a találmány szerinti bitfolyam visszajátszására szolgáló berendezés második kiviteli alakjának blokkdiagramját látjuk. A korábbi hivatkozási számok az előzőekkel azonos jelentésűek. Itt az a különbség, hogy a 4 buffer két másik 41 és 42 bufferra van osztva. A 42 buffer az MPEG-dekóder bemeneti buffere. Más szavakkal a 42 buffer és az 5 dekóder együtt alkotja az ismert MPEG-dekódert, a már említett ISO/IEC DIS 13818-1 kiadvány szerint.

A 2. ábra visszajátszó berendezése el van látva egy 8 bitsebesség detektorral is. Ez állapítja meg a 41 bufferből kiolvasott MP bitfolyamból annak, a kódoló által meghatározott eredeti bitsebességét, amelyet az abba bele is írt. A megállapított bitsebesség olvasási f_d órajel formájában jelenik meg a a 41 buffemél. Miközben ezzel olvassuk, a 41 buffer tartalma csökken. A 6 mérőáramkör méri a 41 buffer telítettségét, és biztosítja a már látott módon az új adatokkal való feltöltést. így a MP bitfolyama 7 kimeneten olyan bitsebességgel jelenik meg, mint eredetileg a kódemél. Ez a 7 kimeneten a 42 buffer túlcsordulásának kockázata nélkül küldhető egy szokványos, ismert MPEG-dekóderre. Mivel az MPEG-dekóder egy különálló egység, ez a megoldás kereskedelmi értelemben igen kecsegtető.

A 3. ábrán egy MPEG2-bitfolyamot látunk, amennyi ebből találmányunk megértéséhez szükséges. Az alapvető bitfolyamok (audio, videó, esetleg egyéb adat) 31 PES-csomagokra vannak osztva. Egy sorozat 31 PES-csomag 30 csomagfejlécekkel van megszakítva. Egy adott bitminta felismerésével azonosítjuk a 300 csomagstartkódot. A 30 csomagfejléc tartalmaz továbbá egy 301 referenciarendszer-órajelparamétert. Ez a szinkronizáció alapja, amely az időalapot szolgáltatja az alapvető bitfolyamok (audio, videó) számára. A 30 csomagfejléc tartalmaz továbbá egy 302 multiplexelési sebesség paramétert.

Minden PES-csomag egy adott bitmintával, a

310 prefix csomagstartkóddal kezdődik. A paraméterek között szerepel továbbá meghatározott helyen egy

311 bitfolyam-azonosító, és néhány 312 állapotjelző. A 311 bitfolyam-azonosító megmondja a csomag típusát (audio, videó). Az azonosítók tájékoztatnak a további szinkronizáló jelekről a csomagban. Az egyik azonosító adja tudtul, hogy van-e 313 dekódolásiidő-jelölés a csomagban. A kódolt jel a PES-csomag fennmaradó 314 adatmezejében van. Egy videó PES-csomag tartalmazhat egy vagy több egész kódolt képet, vagy annak csak egy részét. A 313 dekódolásiidő-jelölés mutatja meg, hogy az időalap szerint mikor kell egy videó PEScsomag első képét dekódolni.

A 4. ábrán látjuk a 2. ábra szerinti 8 bitsebesség-detektor első kivitelét. Az MP bitfolyam a 800 csomagstartkód detektorra jut, amely felismeri a 300 csomagstartkódot, és ekkor egy STRT-jellel beindít egy

801 számlálót, amely visszafelé számlál egy adott bitmennyiséget. Ezután a 801 számláló STP-jelet küld a

802 shiftregiszterhez. Az adott bitmennyiség annyi, hogy ekkor éppen a 302 multiplexelésisebesség-paramétert találjuk a 802 shiftregiszterben. Ez a paraméter a meghatározó az MPEG-bitfolyam saját bitsebessége tekintetében. így ezt a 302 multiplexelésisebesség-paramétert használjuk a 803 programozható oszcillátor segítségével az aktuális olvasási f_d órajel előállításához. Valahányszor egy 300 csomagstartkódot azonosítunk, az aktuális olvasási f_d órajelet így hozzuk összhangba a 302 multiplexelési sebességgel.

Az 5. ábrán látjuk a 8 bitsebesség-detektor második kivitelét. Az MP bitfolyam a 810 prefix csomagstartkóddetektorra, és a 812 shiftregiszterre jut. A 810 prefix csomagstartkód-detektor felismeri a 310 prefix csomagstartkódot a PES-csomagban, és ekkor egy STRT-jellel beindít egy 811 számlálót, amely visszafelé számlál egy adott bitmennyiséget. Ezután a 801 számláló STP-jelet küld a 812 shiftregiszterhez. Az adott bitmennyiség annyi, hogy ekkor éppen a 313 dekódolási idő jelölésének paraméterét találjuk a 812 shiftregiszterben. A legutoljára azonosított 313 dekódolási idő jelölésének paraméterét DTS(i) szimbolizálja az ábrán.

A megállításra szolgáló STP-jel, amely a 313 dekódolási idő jelölés paraméter jelenlétét azonosítja az MP bitfolyamban, eljut továbbá a 813 bitszámláló rését bemenetére, és azt nullázza. Ezután a 813 bitszámláló számlálni kezdi a biteket az MP bitfolyamban. Az STPjel eljut továbbá a 814 és 815 regiszterekre. Amikor egy újabb 313 dekódolási idő jelölésének paraméterét azonosítunk, az előző megőrződik a 814 regiszterben. Ezt DTS(i-l) szimbolizálja. Az aktuális 313 dekódolásiidő3

HU 215 622 Β jelölés és a megelőző 313 dekódolásiidő-jelölés között a 813 bitszámláló által leszámlált bitek N számát tároljuk a 815 regiszterben.

DTS(i) és DTS(i-l) a 816 kivonó áramkörre kerül. A kettő közötti különbség reprezentál egy T időtartamot, rendszerint egy vagy több 40 ms-os képidő tartamát. Értelemszerűen a kódoló által előállított bitek száma a T időtartam alatt megegyezik a 813 bitszámláló által megszámláltakkal. Ez az N szám van a 815 regiszterben. A 817 aritmetikai áramkör kiszámítja azN/T hányadost, majd ezt továbbítja a hozzá kapcsolt 818 programozható oszcillátorhoz, amely az f_d órajelet állítja elő. Az aktuális bitsebesség minden egyes 313 dekódolásiidő-jelölés paraméterének azonosítása esetén kiszámításra kerül.

A találmány lényegét forgó adathordozó esetén mutattuk be, de természetesen más, például szalag formátumú adathordozóra is adaptálható a megoldás.

Összegezve a találmány lényegét kihasználtuk, hogy az audio- és videojelek tömörítésére vonatkozó MPEG-szabvány megengedi a videojelek változó bitsebességű kódolással való tömörítését. Ez körülbelül 30% nyereséget jelent az állandó bitsebességű kódolással szemben. A változó bitsebességű, tömörített kódolás lehetővé teszi teljes filmek rögzítését egyetlen optikai lemezre. A visszajátszáshoz a berendezésben van egy 4 buffer, amelyet az MPEG-típusú 5 dekóder olvas ki, és amelyet burst-vezérelten töltünk fel ismét új adatokkal. Egy előnyös kivitelnél a bitsebesség-paraméter be van építve a bitfolyamba. A visszajátszó berendezésben van egy 8 bitsebesség-detektor az aktuális bitsebesség meghatározására, hogy a 4 buffer kiolvasása ezen bitsebességgel történhessen. A kiolvasott bitfolyamot ezután rávezethetjük bármilyen szokványos MPEG-dekóderre.

Claims (10)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Berendezés bitfolyam visszajátszására valamilyen információhordozóról, amelyben van, a bitfolyamot adott bitsebességgel olvasóeszköz, azzal jellemezve, hogy a berendezésben a következő alkatelemek vannak:

   a kiolvasott bitfolyamot fogadó és adott bitsebességű órajellel (f_w) tároló buffer (4;41,42);

   a bufferelt bitfolyamot magába a bitfolyamba beépített szinkronizációs paramétereknek megfelelően olvasóeszköz;

   a buffer (4;41,42) telítettségét meghatározó, és adott telítettség elérése esetén egy jelet (R) kiadó mérőáramkör (6);

   továbbá az olvasóeszköz bitsebessége a bitfolyam következő szakaszán a mérőáramkör (6) jelével (R) van vezérelve.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy van egy a tárolt bitfolyamba beépített szinkronizációs paramétereknek megfelelő órajelet (f_d) meghatározó bitsebesség-detektora (8), és a buffer (41) ezen órajellel (fd) kerül kiolvasásra.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a tárolt bitfolyam MPEG-típusú bitfolyam.
4. 4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szinkronizációs paraméter az MPEG-típusú bitfolyam multiplexelési sebesség (302) paramétere.
5. 5. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a szinkronizációs paraméter az MPEG-típusú bitfolyam dekódolásiidő-jelölés (313) paramétere.
6. 6. Eljárás bitfolyam visszajátszására valamilyen információhordozóról, a bitfolyamot adott bitsebességgel olvasóeszközzel, azzal jellemezve, hogy:

   a kiolvasott bitfolyamot adott bitsebességű órajellel (f_w) buffereljük;

   a bufferelt bitfolyamot magába a bitfolyamba beépített szinkronizációs paramétereknek megfelelően olvassuk;

   meghatározzuk a buffer telítettségét, és adott telítettség elérése esetén egy jelet (R) adunk ki;

   továbbá az olvasóeszköz bitsebességét a bitfolyam következő szakaszán ezzel a jellel (R) vezéreljük.
7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tárolt bitfolyam bitsebességét, az abba beépített szinkronizációs paraméterekből határozzuk meg, és a bufferelt adatokat a bufferból (41) ezen bitsebességgel olvassuk ki.
8. 8. A 6. vagy 7. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tárolt bitfolyam MPEG-típusú bitfolyam.
9. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szinkronizációs paraméter az MPEG-típusú bitfolyam multiplexelési sebesség (302) paramétere.
10. 10. A 8. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szinkronizációs paraméter az MPEG-típusú bitfolyam dekódolásiidő-jelölés (313) paramétere.