ITMI971930A1 - Scorrimento di immagine su set top box - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

"SCORRIMENTO DI IMMAGINE SU SET TOP BOX”

La presente invenzione concerne la visualizzazione di immagini digitali compresse su dispositivi decodificatori di uscita, e in particolare concerne un metodo e un sistema per visualizzare un’immagine digitale compressa avente una dimensione maggiore di quella del dispositivo di visualizzazione,

Con la crescente diffusione di servizi di televisione digitale, i tradizionali televisori sono sempre più frequentemente accompagnati da dispositivi chiamati “Set Top Box” che elaborano le informazioni digitali ricevute attraverso un canale di comunicazione (p. es. satellite o cavo) per visualizzare immagini sullo schermo televisivo. Questi Set Top Box sono una sorta di piccoli personal computer con limitata potenza e capacità di memoria. La limitata memoria di questo tipo di dispositivi solitamente non costituisce un problema, poiché la capacità di elaborazione richiesta dai servizi di televisione digitale è alquanto limitata. Data la possibile futura diffusione dei Set Top Box, numerosi fornitori di servizi digitali appaiono desiderosi di sfruttare la capacità di elaborazione di questi dispositivi.

Numerosi fornitori di servizi televisivi digitali vorrebbero offrire ai loro clienti la possibilità di accedere a contenuti presi da differenti sorgenti, p. es. Internet. Questi potrebbero essere costituiti da rappresentazioni di intrattenimento come pure da informazioni tecniche o commerciali.

La domanda di brevetto statunitense US-A-825326 descrive un’architettura denominata “Data Carousel” per trasmettere un gruppo di quadri su un canale di trasmissione. Un Data Carousel consiste in una serie di quadri di immagine che sono ciclicamente inviati agli utenti e include un programma applicativo che viene eseguito sul Set Top Box per consentire la navigazione fra i quadri. La navigazione è ottenuta collegando alla pagina grafica le informazioni riguardanti le posizioni dei messaggi cosiddetti di “hot-spot” e la pagina di ciascun riferimento agli hot-spot. Ciascun quadro ha due parti: l’immagine compressa e la tabella delle informazioni di navigazione. Il programma applicativo che opera sul Set Top Box immagazzina nella memoria del Set Top Box uno specifico quadro (che potrebbe essere un quadro radice o un quadro scelto dall’utente, a seconda del contesto). Quindi la tabella delle informazioni dì navigazione è separata dall’immagine compressa che è visualizzata assieme agli hot-spot localizzati in base alla tabella delle informazioni di navigazione. Ciascun quadro potrebbe corrispondere, per esempio, ad una pagina Internet e potrebbe essere correlato logicamente ad un altro quadro. L’architettura Data Carousel consente agli utenti di “navigare” attraverso il gruppo di pagine grafiche che è stato trasmesso su un canale a banda ampia. L’utente può selezionare una delle pagine del gruppo, con l’impressione di interattività.

In una architettura come quella del Data Carousel sopra descritta, potrebbe essere desiderabile visualizzare pagine di dimensioni variabili sullo schermo televisivo. L’immagine originale (p. es. nel formato HTML) deve essere preelaborata per essere tradotta e compressa in un formato compatibile con il dispositivo di decodificazione del Set Top Box al quale l’immagine è diretta. L’immagine in questo formato digitale compresso è poi trasmessa al Set Top Box che la decodifica e la visualizza sullo schermo del televisore. In generale, l’ampiezza delle bit-map (mappe di bit) digitali originali e non compresse può essere maggiore della dimensione dello schermo del televisore; in questo caso Γ immagine deve essere “affettata” prima di essere compressa e trasmessa.

Una soluzione semplice e grossolana consisterebbe nel tagliare sui bordi l immagine finale. Con questo metodo rimmagine sarebbe parzialmente persa, ed in alcuni casi ciò potrebbe risultare inaccettabile.

Un altro metodo conosciuto che è utilizzabile per suddividere Γ immagine originale, qualora essa non rientri nella dimensione verticale dello schermo di destinazione, consiste nel suddividere la bit-map a colori non compressa in multipli delle dimensioni limite dello schermo. Alcune indicazioni grafiche dei tagli devono essere aggiunte alle sotto-pagine modificate, e queste indicazioni sono necessarie per informare l’osservatore dell’esistenza di sotto-pagine addizionali logicamente collegate. Un notevole problema di questo approccio è che elementi grafici significativi e logicamente collegati situati in vicinanza di un limite dello schermo possono essere tagliati e visualizzati su pagine differenti, con possibili conseguenze negative sulla efficacia del risultato visualizzato.

Quando l’immagine originale supera le dimensioni dello schermo sia in senso verticale sia in senso orizzontale, i problemi sono di portata ancora maggiore.

Uno scopo della presente invenzione è di fornire una tecnica che riduce i sopra menzionati inconvenienti della tecnica precedente.

In conformità alla presente invenzione, viene fornito un metodo per visualizzare un’immagine digitale in un dispositivo ricevente comprendente:

- mezzi di ricezione per ricevere segmenti di dati su un canale di comunicazione;

- mezzi di memoria per memorizzare immagini digitali;

- mezzi di elaborazione;

e collegabile a mezzi di visualizzazione per visualizzare un’immagine digitale, la dimensione dell’immagine essendo maggiore della dimensione di detti mezzi di visualizzazione, il metodo comprendendo le fasi di:

- ricevere detta immagine in un formato compresso e memorizzare detta immagine compressa in detti mezzi di memorizzazione;

- selezionare una prima porzione di detta immagine compressa;

- decomprimere detta prima porzione di immagine;

- visualizzare detta prima porzione decompressa su detti mezzi di visualizzazione;

- in risposta a un comando di utente, selezionare una seconda porzione di detta immagine compressa;

- decomprimere detta seconda porzione di immagine;

- visualizzare detta seconda porzione decompressa su detti mezzi di visualizzazione.

Inoltre, in conformità alla presente invenzione, è fornito un dispositivo di ricezione che è collegabile a mezzi di visualizzazione per visualizzare un’immagine digitale, con la dimensione dell’immagine digitale maggiore della dimensione di detti mezzi di visualizzazione, il dispositivo di ricezione comprendendo:

- mezzi di ricezione per ricevere un’immagine digitale in un formato compresso su un canale di comunicazione;

- mezzi di memoria per memorizzare detta immagine digitale compressa;

-primi mezzi di elaborazione per selezionare una prima porzione di detta immagine compressa;

- secondi mezzi di elaborazione per decomprimere detta prima porzione di immagine e per inviare detta prima porzione di immagine decompressa a detti mezzi di visualizzazione;

- terzi mezzi di elaborazione rispondenti ad un comando di utente, per selezionare una seconda porzione di detta immagine compressa;

-quarti mezzi di elaborazione per decomprimere detta seconda porzione di immagine e per inviare detta seconda porzione di immagine decompressa a detti mezzi di visualizzazione.

Verranno ora descritti in dettaglio, a titolo di esempio, varie realizzazioni dell’invenzione con riferimento alle annesse figure, nelle quali:

la Figura 1 è un diagramma schematico di un sistema di trasmissione incorporante la presente invenzione;

la Figura 2 è un diagramma schematico di un Set Top Box;

la Figura 3 è un diagramma schematico del procedimento di compressione d’immagine in conformità ad una realizzazione preferita della presente invenzione;

la Figura 4 è un paccheto di dati utilizzato per la trasmissione di immagini in conformità ad una realizzazione preferita della presente invenzione;

la Figura 5 è un diagramma schematico del procedimento di scorrimento in conformità ad una realizzazione preferita della presente invenzione.

La Figura 1 rappresenta in modo schematico la struttura di un sistema digitale di presentazione video che può incorporare la presente invenzione. Il sistema 100 comprende un fornitore di servizi 101 che è la sorgente delle immagini da visualizzare, e un dispositivo 103 di trasmissione per trasmetere atraverso il canale di comunicazione Γ immagine digitale compressa ad una pluralità di ricevitori. In conformità ad una realizzazione preferita della presente invenzione, le immagini sono trasmesse con un sistema di comunicazione satellitare, ma potrebbe essere impiegato qualsiasi altro mezzo (p. es. antenna o cavo) per trasmettere pacchetti di dati ad una pluralità di dispositivi riceventi. Ciascun ricevitore comprende un ricevitore televisivo 105 e un Set Top Box 107 che elabora le immagini ricevute attraverso il canale di comunicazione e le traduce in un formato compatìbile con il ricevitore televisivo 105. Sia il ricevitore televisivo 105 sia il Set Top Box 107 sono controllati dall’utente. Tale controllo può essere realizzato, per esempio, per mezzo di un singolo telecomando 109.

Una intera immagine digitale bit-map è molto onerosa da gestire in termini di occupazione di memoria e di tempo di trasmissione. Per questo motivo, la dimensione della bit-map viene ridotta “comprimendo” l immagine prima della trasmissione. In conformità ad una realizzazione preferita, come formato di compressione è stato utilizzato lo standard intemazionale MPEG-II, ma potrebbero essere utilizzati anche altri standard (p. es. JPEG o GIF).

La Figura 2 illustra in modo schematico la struttura di un Set Top Box che può essere utilizzata per implementare una realizzazione preferita della presente invenzione. Un demultiplatore 201 riceve come input (entrata) un flusso di trasporto contenente dati applicativi e il flusso audio / video. Il flusso di trasporto è il mezzo sul quale l informazione viene trasmessa attraverso il canale di comunicazione dal trasmettitore 103 ad una pluralità di ricevitori. Il demultiplatore 201 estrae dal flusso di trasporto i dati applicativi e il flusso audio / video, quindi il flusso audio / video, per esempio un film, è inviato direttamente al decodificatore MPEG 203, che decomprime l immagine e la visualizza sullo schermo 105 del televisore. Inoltre, il flusso di dati applicativi è memorizzato nella memoria 205. Il flusso di dati applicativi può contenere istruzioni e immagini ferme, come le “1-frames” dell’architettura “Data Carousel"; le istruzioni sono interpretate ed eseguite dall’unità centrale di elaborazione (CPU) 207 del Set Top Box in conformità al sistema operativo, che è memorizzato nella memoria 205.

In una realizzazione preferita della presente invenzione è stato utilizzato il sistema operativo “Open TV”.

Come menzionato in precedenza, una delle possibili sorgenti di immagini di potenziale interesse per gli utenti dì Set Top Box è Internet. L’architettura Data Carousel può essere utilizzata per rendere disponibile un gruppo di pagine fra loro collegate fra loro e atte a fornire all’utente una limitata interattività. La dimensione di queste pagine potrebbe essere maggiore di quella dello schermo televisivo.

II problema della visualizzazione di un’immagine più grande della dimensione dello schermo è un problema ben noto in campo informatico. Secondo l’approccio con-ente, l’immagine ricevuta attraverso il canale di comunicazione dovrebbe essere decompressa e memorizzata come una bit-map nella memoria principale; quindi una vista scorrevole dell’immagine potrebbe essere visualizzata entro una finestra grafica. Sfortunatamente, come sopra esposto, questo tipo di dispositivi solitamente ha solo una memoria limitata, per motivi di costo, e la memorizzazione di una bit-map richiede una grande quantità di spazio di memoria. Inoltre, la capacità di elaborazione grafica, richiesta per gestire un’immagine in forma di bit-map, solitamente non è molto potente nei Set Top Box.

In conformità ad una realizzazione preferita della presente invenzione, l’immagine ricevuta è memorizzata nella memoria del Set Top Box nel proprio formato compresso (nel formato MPEG-II). Dalla memoria un sotto-rettangolo dell’intera immagine viene estratto, decompresso e visualizzato. Quando uno scorrimento (scroll) dell’immagine è richiesto dall’utente attraverso il telecomando 109, un altro sotto-rettangolo viene estratto dalla memoria, decompresso e visualizzato. In questo modo l’occupazione della memoria è sostanzialmente ridotta, poiché l’immagine compressa è molto più piccola dell’immagine completa non compressa. Questo è possibile soltanto se dall’immagine compressa memorizzata può essere determinata la posizione di una ben definita e relativamente piccola area rettangolare dell’immagine originale non compressa, in modo che nell’immagine compressa possa essere identificato l’esatto sotto-rettangolo da decomprimere e visualizzare. Il formato standard MPEG-I1 soddisfa questo requisito: l immagine deve essere “editatale” senza necessità di decompressione.

Con riferimento alla Figura 3, viene ora illustrata la pre-elaborazione dell’immagine prima della trasmissione. Il blocco terminale 101 è la sorgente delle immagini da visualizzare. Le immagini potrebbero essere prese, per esempio, da pagine Internet ed elaborate dal blocco 101. Tuttavia, potrebbe essere trasmessa qualsiasi immagine digitale di dimensione arbitraria. In conformità ad una realizzazione preferita, i dati di input rappresentanti l’immagine digitale sono un bitmap di pixel con informazioni di colore associate a ciascun pixel. Il colore di ciascun pixel può essere rappresentato, per esempio, dal valore di intensità di ciascuna delle tre componenti RGB (o delle componenti YUV).

In conformità ad una realizzazione preferita, prima di essere trasmessa l immagine compressa è elaborata dal blocco 101. Viene creata una tabella con la posizione sull’immagine compressa di taluni “elementi sintattici” come i macroblocchi o “fette” di immagine, in termini di valori di offset (spostamento) da un predeterminato punto di riferimento. Questa informazione sarà molto utile per aumentare la velocità del processo quando uno scorrimento sarà richiesto dall'utente, altrimenti il processo dovrebbe ricercare questi "elementi sintattici” e con una limitata potenza hardware questa operazione graverebbe in modo significativo sul risultato finale. Come esposto in precedenza, in conformità ad una realizzazione preferita della presente invenzione, è stato utilizzato lo standard di compressione MPEG-II, che consente la “editazione” dell’immagine senza decompressione. L’editazione deve consentire la ricostruzione a partire dai dati codificati di sotto-rettangoli dell’immagine originale, ancora in formato compresso.

Nella realizzazione qui descritta, è stato considerato soltanto lo scorrimento verticale dell’immagine, poiché questo è lo scorrimento più comune. Tuttavia, con una pre-elaborazione simile a quella descritta per lo scorrimento verticale può essere prodotta una tabella per lo scorrimento orizzontale. In questo caso dovrebbe essere analizzato un livello differente della struttura di codifica, poiché nel caso dello standard MPEG-II si deve accedere ai componenti di macro-blocco dell’immagine.

Il server del blocco 101 pacchettizza rimmagine o il gruppo di immagini, e quindi i quadri di immagine pacchettizzati sono posti in un flusso dì trasporto MPEG-II. Questo viene fatto inserendo nei pacchetti di dati i necessari dati di intestazione MPEG-II le necessarie strutture di intestazione del flusso di dati da trasportare. Dopo di ciò, il flusso di trasporto MPEG-II è multiplato dal trasmettitore 103 e inviato sul canale di comunicazione come una trasmissione digitale video. Salvo che per le dimensioni e il contenuto, il flusso digitale di dati video trasmessi è identico ai flussi di trasporto con contenuto video ed è trattato come tale. L’immagine compressa è quindi trasmessa attraverso il canale (p. es. satellite o cavo) ad una pluralità di Set Top Box ai quali il servizio è indirizzato.

Assieme ad una immagine o ad un gruppo di immagini, viene trasmesso un programma applicativo. Questo programma applicativo verrà eseguito dal processore 207 del Set Top Box e consentirà all’utente di interagire con l immagine visualizzata o con il gruppo di immagini visualizzate. Per esempio, nel Data Carousel descritto in US-A-825326, il programma applicativo contiene tutte le informazioni per selezionare il quadro desiderato e per navigare attraverso le pagine correlate. Un pacchetto di dati può essere di due tipi: pacchetto di dati di immagine, comprendente limmagine compressa e le informazioni correlate (p. es., la tabella delle posizioni descritta in precedenza e la tabella dei dati di navigazione del Data Carousel), e pacchetto di dati applicativi, contenente tute le informazioni necessarie al Set Top Box per visualizzare ed elaborare l immagine. In conformità alla realizzazione preferita, il programma applicativo è trasmesso con rimmagine o col gruppo di immagini, ma questo non è il solo modo per rendere il programma applicativo disponibile alla CPU del Set Top Box. Per esempio, il programma applicativo può essere memorizzato in modo permanente nella memoria 205 del Set Top Box. La trasmissione del programma applicativo con l’immagine o con il gruppo di immagini ha l’ovvio vantaggio di non richiedere modifiche alla struttura esistente né a ciascun Set Top Box ricevente.

La Figura 4 illustra in modo schematico un paccheto di dati contenente un’immagine nel caso in cui la presente invenzione sia incorporata in una trasmissione Data Carousel.

Viene fatto ora riferimento alla Figura 5. Quando il flusso è ricevuto dal Set Top Box 107, il demultiplatore 206 memorizza nella memoria 205 tutti i dati diversi da un flusso video / audio. La CPU 207 allora fa operare il programma applicativo. Se rimmagine da visualizzare è più grande della dimensione dello schermo televisivo, la porzione di base di default (standard) dell’immagine è estratta per essere inizialmente presentata sullo schermo. Sarebbe naturale scegliere la porzione superiore sinistra dell’immagine, ma qualsiasi soto-rettangolo è egualmente possibile. La porzione estratta, che è ancora in formato compresso, è quindi passata al decodificatore MPEG 203, che semplicemente decomprime l’immagine e la visualizza sullo schermo del televisore. L’immagine può essere presentata all’osservatore unitamente ad uno o più messaggi (“hot spot”) che forniscono informazioni sulle azioni che possono essere effettuate con il telecomando 109. Per esempio, nel caso del Data Carousel, i messaggi indicano visivamente quali collegamenti possono essere scelti dall’utente. Lo scorrimento dell’immagine può essere associato ad uno di questi messaggi e può essere selezionato visivamente sullo schermo o semplicemente controllato per mezzo di appropriati comandi sul telecomando. Quando viene richiesto uno scorrimento, il programma applicativo trova nell’immagine compressa memorizzata nella memoria 205 l’appropriato sottorettangolo e lo passa al decodificatore 203, che ripete l’operazione di decompressione e invia l’immagine allo schermo del televisore.

Come esposto in precedenza, uno dei vantaggi della presente invenzione è che non sono richieste modifiche ai Set Top Box esistenti, che effettuano soltanto le loro normali operazioni. Per esempio, dal punto di vista del decodificatore, non vi è nessuna differenza se l’immagine compressa è un’immagine fìssa (p. es., un I-frame MPEG) o un singolo quadro di una pellicola cinematografica. Sino a quando viene ricevuta una nuova immagine, esso continua a rigenerare l’immagine sullo schermo televisivo. Questo è esattamente quanto esso di solito fa quando viene trasmessa una pellicola cinematografica al ricevitore televisivo.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per visualizzare un’immagine digitale in un dispositivo ricevente comprendente: - mezzi di ricezione per ricevere segmenti di dati su un canale di comunicazione; - mezzi di memoria per memorizzare immagini digitali; - mezzi di elaborazione; e collegabile a mezzi di visualizzazione per visualizzare un’immagine digitale, la dimensione dell’immagine essendo maggiore della dimensione di detti mezzi di visualizzazione, il metodo comprendendo le fasi di: - ricevere detta immagine in un formato compresso e memorizzare detta immagine compressa in detti mezzi di memorizzazione; - selezionare una prima porzione di detta immagine compressa; - decomprimere detta prima porzione di immagine; - visualizzare dette prima porzione decompressa su detti mezzi di visualizzazione; - in risposte a un comando di utente, selezionare una seconda porzione di dette immagine compressa; - decomprimere dette seconda poizione di immagine; - visualizzare dette seconda porzione decompressa su detti mezzi di visualizzazione.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui dette immagine compressa è compressa in conformità allo standard MPEG-II.
3. 3. Metodo secondo qualsiasi precedente rivendicatone, in cui detti mezzi di ricezione sono atti a ricevere anche un flusso televisivo video / audio.
4. 4. Metodo secondo qualsiasi precedente rivendicazione, in cui detti mezzi di visualizzazione sono un ricevitore televisivo.
5. 5. Dispositivo di ricezione collegabile a mezzi di visualizzazione per visualizzare un’immagine digitale, con la dimensione dell’immagine digitale maggiore della dimensione di detti mezzi di visualizzazione, il dispositivo di ricezione comprendendo: - mezzi di ricezione per ricevere un’immagine digitale in un formato compresso su un canale di comunicazione; - mezzi di memoria per memorizzare detta immagine digitale compressa; - primi mezzi di elaborazione per selezionare una prima porzione di detta immagine compressa; - secondi mezzi di elaborazione per decomprimere detta prima porzione di immagine e per inviare detta prima porzione di immagine decompressa a detti mezzi di visualizzazione; - terzi mezzi di elaborazione rispondenti ad un comando di utente, per selezionare una seconda porzione di detta immagine compressa; - quarti mezzi di elaborazione per decomprimere detta seconda porzione di immagine e per inviare detta seconda porzione di immagine decompressa a detti mezzi di visualizzazione.
6. 6. Dispositivo di ricezione secondo la rivendicazione 4, in cui il dispositivo di ricezione è un Set Top Box atto a ricevere flussi televisivi video / audio.
7. 7. Set Top Box secondo la rivendicazione 6, in cui detti mezzi di visualizzazione sono un ricevitore per televisione.
8. 8. Set Top Box secondo la rivendicazione 6 o 7, compatìbile con lo standard