ITTO20110035A1 - Flusso video costituito da frame video combinati, e procedimento e dispositivi per la sua generazione, trasmissione, ricezione e riproduzione - Google Patents

Flusso video costituito da frame video combinati, e procedimento e dispositivi per la sua generazione, trasmissione, ricezione e riproduzione Download PDF

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ITTO20110035A1
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full
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Amato Paolo D
Roberto Dini
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Sisvel S P A
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Description

FLUSSO VIDEO COSTITUITO DA FRAME VIDEO COMBINATI, E PROCEDIMENTO E DISPOSITIVI PER LA SUA GENERAZIONE, TRASMISSIONE, RICEZIONE E RIPRODUZIONE
La presente invenzione à ̈ relativa ad un flusso video costituito da frame video combinati, e ad un procedimento e dispositivi per la generazione, la trasmissione, la ricezione e la riproduzione di flussi video combinati.
Con l’avvento della tv digitale, sono comparse una molteplicità di stazioni televisive digitali che hanno affollato le bande assegnate alle trasmissioni televisive. D’altra parte, à ̈ possibile e talora necessario trasmettere programmi tv criptati e anche aggiornamenti software per i ricevitori televisivi (televisori, set top box, videoregistratori) delle diverse marche e modelli. Quindi l’etere si à ̈ affollato di segnali per cui occorre cercare di inviare il maggior numero di servizi possibile (televisivi o meno, in chiaro o criptati) nel minor numero di canali possibile, senza essere costretti a cambiare le infrastrutture di produzione e distribuzione dei contenuti (studi di produzione, stazioni trasmittenti) e tanto meno i ricevitori televisivi attualmente nelle case o in commercio, che sono ormai per la maggior parte capaci di trattare segnali televisivi full HD (1920x1080 pixel). La soluzione ottimale à ̈ quella che aumenta, a parità di banda, i servizi televisivi prodotti e distribuiti dal broadcaster e usufruibili dagli spettatori, senza comportare alcun cambiamento nelle loro case.
E’ già noto trasmettere un programma televisivo 3D stereoscopico componendo le due immagini destra e sinistra di una stessa inquadratura in un unico quadro (in inglese frame) full HD (ovvero a piena, alta definizione) in sistemi detti "frame compatible", ovvero in modo retro compatibile con gli attuali decoder HD (integrati o meno). I più comuni sono il Side-by-Side o il Top-Bottom, in cui le due immagini vengono posizionate nel frame HD a dimensione 1920x1080 pixel rispettivamente una accanto o una sopra l’altra. I sistemi alternativi si chiamano "service compatible", sono usati attualmente solo per i lettori di tipo Blu-ray, e non sono assolutamente utilizzabili per il broadcasting di segnali televisivi sulle infrastrutture correnti.
Questi sistemi permettono la loro distribuzione attraverso le infrastrutture di distribuzione della TV HD già esistenti ed i segnali sono visualizzabili su ricevitori TV 3D. Tuttavia, i ricevitori tradizionali (2D) HD visualizzano le due immagini affiancate o sovrapposte, come già si verifica per esempio in Italia sul digitale terrestre nelle zone di switch off per il canale LA7 3D test, programma con LCN (logical channel numbering) 529 che usa il side-by-side.
Sisvel Technology ha sviluppato e brevettato un proprio sistema "frame compatible" detto “tile format†in cui un ricevitore televisivo 2D HD che rispetta lo standard MPEG4 può visualizzare il segnale televisivo 3D in modalità bidimensionale senza alcuna modifica nel ricevitore scalando in basso la risoluzione dell’immagine a partire dalla massima qualità d’immagine possibile (HD ready, ovvero 1280x720 pixel).
Non sono note al Richiedente soluzioni simili per lo stesso problema tecnico, se non utilizzare canali o flussi video separati per distribuire, attraverso broadcasting o supporti di memoria distinti, flussi informativi o file multimediali.
Scopo della presente invenzione à ̈ risolvere i suddetti problemi della tecnica anteriore, prevedendo un procedimento ed un dispositivo per la generazione, la trasmissione/ricezione e la riproduzione di flussi video combinati che adottano le soluzioni descritte qui di seguito.
Il suddetto scopo ed altri scopi e vantaggi dell’invenzione, quali risulteranno dal seguito della descrizione, vengono raggiunti con un flusso video costituito da frame video combinati, e ad un procedimento e dispositivi per la sua generazione, trasmissione, ricezione e riproduzione come descritti nelle rispettive rivendicazioni. Forme di realizzazione preferite e varianti non banali della presente invenzione formano l’oggetto delle rivendicazioni dipendenti.
Resta inteso che tutte le rivendicazioni allegate formano parte integrante della presente descrizione.
La presente invenzione verrà meglio descritta da alcune forme preferite di realizzazione, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
la Figura 1 illustra un esempio di un frame video appartenente a un flusso video a cui si applica la presente invenzione;
la Figura 2 illustra un altro esempio di un frame video appartenente a un flusso video a cui si applica la presente invenzione;
la Figura 3 illustra uno schema a blocchi di una possibile forma di realizzazione di un dispositivo di generazione del flusso video secondo la presente invenzione;
la Figura 4 illustra uno schema a blocchi di una possibile forma di realizzazione di un dispositivo di ricezione/riproduzione secondo la presente invenzione; e
la Figura 5 illustra un elenco delle più importanti risoluzioni utilizzate per le immagini video.
Presumibilmente, ci sarà un lungo periodo di transizione dal 2D al 3D in cui i broadcaster inizieranno a trasmettere durante alcune ore del giorno, tipicamente quelle a maggior ascolto, contenuti 3D presumibilmente in modalità "frame compatible" alternati a contenuti 2D o a segnali di prova, vuoi per la scarsa disponibilità di contenuti 3D, vuoi per il ridotto numero di utenze in grado di visualizzare contenuti 3D. Inoltre, potrebbe essere spesso necessario effettuare aggiornamenti dei ricevitori per varie ragioni, quali la necessità di adeguarli alle modalità di distribuzione di contenuti 3D e dei servizi offerti che potrebbero variare frequentemente nel periodo di transizione dalla televisione 2D a quella 3D. Inoltre à ̈ anche possibile che il broadcaster offra insieme ai contenuti 3D contenuti 2D a pagamento che devono essere riproducibili solo a utenti abilitati, per esempio in determinate fasce orarie diurne o notturne, trasmesse contemporaneamente o meno a contenuti video 2D in chiaro accessibili a tutti gli utenti.
L’idea inventiva consiste nell’inserire nello stesso frame video Full HD un'immagine 2D a risoluzione inferiore alla (full) HD, per esempio HD ready (tipicamente 1280x720 pixel) e nell’inserire nell’area formata dai pixel rimanenti informazioni indipendenti da tali contenuti provenienti in generale dalla stessa fonte (broadcaster come RAI) o network provider (per esempio SKY, ASTRA). L'unione dei frame video HD così composti va a costituire un flusso video Full HD comprendente due flussi informativi, uno costituito da un flusso video bidimensionale e l’altro da un flusso video informativo il cui contenuto à ̈ indipendente dal precedente.
Si veda la figura 1, in cui F1 indica l’area occupata dall’immagine 2D in formato HD Ready, mentre la regione tratteggiata contiene le informazioni indipendenti dall’immagine 2D. Queste informazioni possono costituire, per esempio, il contenuto di un video criptato e accessibile solo previa presenza di un opportuno dispositivo di decriptatura (per esempio un modulo CAM con relativa smart card di descrambling), oppure contenuti di tipo video on demand destinati a utenti che hanno sottoscritto un abbonamento e hanno conseguentemente diritto a ricevere contenuti di tipo a pagamento.
In via alternativa, queste informazioni possono essere costituite da aggiornamenti software per i ricevitori TV forniti da un network provider o da un produttore di ricevitori televisivi.
Tutto questo avviene in contemporanea, senza necessità di occupare due canali di flussi video, nel caso di flusso video 2D e flusso video criptato oppure un flusso video e un flusso dati (per esempio un servizio DVB) nell’altro caso.
In tal modo, il broadcaster può massimizzare l’impiego delle sue capacità di trasmissione. Inoltre, un ricevitore televisivo compatibile con il sistema ed il flusso video secondo l’invenzione può ricevere contemporaneamente un contenuto 2D di ottima qualità, in quanto a definizione maggiore di quella standard, e un secondo contenuto video sempre generato con la tecnica del Tile Format del tipo criptato oppure on demand che può essere visualizzato vuoi su un secondo schermo esterno all’apparecchio, su un altro schermo di un altro apparecchio, sempre sintonizzato sullo stesso flusso video, ma comandato a fruire del secondo flusso informativo indipendente dal primo, oppure come PIP (picture in picture) o PAP (picture and picture) sullo stesso schermo dell’immagine 2D principale, oppure registrato su un supporto di massa (hard disk, CD/DVD Blu-ray, memoria flash, eccetera) per una visualizzazione successiva.
In caso di inserimento di aggiornamenti software, questi dati, una volta estratti dai frame video HD, possono essere memorizzati e applicati successivamente in modo automatico o previa approvazione dell’utente del ricevitore TV. Tutto questo contemporaneamente con lo stesso dispositivo di produzione da una parte e di ricezione e/o riproduzione dall’altra.
Nel caso di un ricevitore TV dotato di un solo schermo, si può pensare di lasciare all'utente la possibilità di scegliere di visualizzare sullo schermo uno dei due flussi video a scelta.
Un'altra possibilità à ̈ quella di trasmettere nell’area tratteggiata di Figura 1 in modo alternato nel tempo quale componenti del secondo flusso informativo indipendente dal primo le due immagini componenti la coppia stereoscopica 3D in risoluzione HD ready spezzettate in tre parti secondo la tecnica del Tile Format, come mostrato in via esemplificativa in Figura 2 per il flusso video F2. Se il frame video Full HD contenitore ha frequenza di ripetizione di 50 Hz, il flusso secondario addizionale composto dai frame F2 formerebbe un flusso video 3D a risoluzione HD ready a 25 Hertz, il che si sposa perfettamente con i flussi video derivati dalle pellicole cinematografiche che presentano quadri con la frequenza di 24 Hz.
Grazie ad opportuni metadati inseriti nel flusso video nei parametri di codifica in sede di produzione del flusso video (la cosiddetta "cropping window"), si può far sì che un ricevitore televisivo tradizionale 2D estragga dal frame (full) HD, dopo l’eventuale decodifica, solo l’immagine 2D, ignorando l’area del frame comprendente il flusso informativo addizionale che non sarebbe comunque in grado di interpretare ed utilizzare.
Un dispositivo 100 di generazione del flusso video secondo l’invenzione (produttore / registratore / catturatore) à ̈ rappresentato in figura 3. Una prima sorgente 1 genera un flusso video 2D F1 (per esempio 1280x720, ma potrebbe essere anche un flusso video a definizione standard ovvero 720x576 pixel o inferiore (per esempio VGA 640x480, e così via).
La sorgente 1 può essere una telecamera, un flusso video memorizzato ed estratto da un archivio video, eccetera. La sorgente di flusso informativo addizionale 2 genera il secondo flusso F2 da combinare. Questo può essere un secondo flusso video completamente indipendente dal primo (per esempio un secondo video proveniente da un altro studio televisivo, da un archivio video, eccetera), e può essere criptato secondo un qualsiasi metodo di criptatura noto o futuro. A seconda della risoluzione di tale secondo flusso video, può essere necessario scomporre le immagini che lo compongono in varie parti, come per esempio rappresentato in figura 2 per una risoluzione HD ready in cui le immagini del secondo flusso F2 vengono scomposte in tre parti ed eventualmente criptate (il tratteggio indica tale operazione) prima di essere composte nel frame video full HD composito C. Questo à ̈ solo un caso particolare, in quanto i due flussi possono essere anche di risoluzioni diverse, entrambi criptati o entrambi in chiaro, purché siano indipendenti ed abbiano dimensioni tali da essere componibili in un frame (full) HD. Il flusso video F1 ha una risoluzione inferiore rispetto a quella del frame video contenitore C, mentre il flusso video F2 ha una risoluzione inferiore o al massimo uguale a quella di F1.
Il flusso video secondario/addizionale può anche essere un contenuto di tipo video-on-demand o facente parte comunque di un servizio di tipo a pagamento, che un determinato fornitore di servizi intende distribuire circolarmente a tutti coloro che hanno sottoscritto un particolare abbonamento e detengono eventualmente un ricevitore televisivo (per esempio un set top box) compatibile con il servizio a pagamento a valore aggiunto (per esempio Mediaset Premium).
In questo modo, lo stesso modello di set top box potrebbe ricevere e visualizzare solo contenuti gratuiti o anche contenuti a pagamento a seconda della presenza nel set top box di opportuni meccanismi di sblocco della visualizzazione dei contenuti a pagamento; non à ̈ necessario acquisire due set top box distinti per riprodurre contemporaneamente contenuti gratuiti e contenuti a pagamento.
Inoltre, la trasmissione sia dei contenuti a pagamento sia di quelli gratuiti può avvenire contemporaneamente sullo stesso canale televisivo senza dover occupare due canali, uno per la distribuzione dei contenuti gratuiti e l’altro per quelli a pagamento.
Quindi, non à ̈ necessario inserire due o più unità di demodulazione e di decodifica per poter ricevere e visualizzare o memorizzare contemporaneamente una molteplicità di flussi multimediali trasmessi su canali differenti.
In una seconda modalità di realizzazione dell’invenzione, particolarmente utile in caso di trasmissione remota dei dati, la sorgente 2 genera in uscita un aggiornamento software relativo a uno o più ricevitori televisivi che l’emittente intende aggiornare. I dati binari che costituiscono l’aggiornamento software sono codificati tramite un insieme di pixel, il cui numero à ̈ inferiore o uguale al numero di pixel lasciati liberi dal primo flusso video F1. Dato che si tratta di dati in genere consistenti ma a bassa priorità, essi possono essere dotati di opportuna ridondanza per proteggerli da possibili errori di trasmissione dovuti a interferenze o disturbi sul canale di trasmissione.
Naturalmente, questi aggiornamenti software possono riguardare uno o più modelli, di marche uguali o diverse, e possono essere trasmessi ciclicamente secondo un programma predefinito per assicurare la massima copertura possibile di modelli nelle fasce orarie di trasmissione per raggiungere il massimo numero possibile di ricevitori da aggiornare.
Inoltre, essi possono essere anche preelaborati in modo da renderli “robusti†ovvero altamente refrattari e resistenti alle operazioni di compressione, codifica di sorgente e codifica di canale (modulazione) eventualmente presenti nel dispositivo di produzione per contenuti video che le attuali infrastrutture prevedono, nonché delle relative operazioni inverse di decodifica di canale e sorgente presenti nel corrispondente dispositivo di “consumo†, cioà ̈ il ricevitore/riproduttore.
Quale esempio di pre-elaborazione per rendere gli aggiornamenti software resistenti alla compressione MPEG 4 si possono far corrispondere a ogni bit a valore “0†(zero) dei dati da trasmettere un blocco opportunamente posizionato nel frame video C comprendente 16x16 pixel dallo stesso valore, per esempio 0 (zero). Quando il bit da trasmettere à ̈ pari a 1 il blocco 16x16 comprende pixel a valore massimo, ovvero 255. I blocchi 16x16 possono farsi coincidere coi macroblocchi utilizzati dalla compressione MPEG 4. In questo modo si tiene conto delle modalità di compressione dello standard e si riesce a minimizzarne le alterazioni introdotte a scapito di un aumento della banda necessaria alla trasmissione.
Il decodificatore può per esempio calcolare la media per ciascun blocco 16x16 ricevuto e decidere che il bit associato al blocco vale 0 (zero) o 1 (uno) a seconda che il valor medio del pixel nel blocco à ̈, rispettivamente, minore-uguale o maggiore di 127. Assegnando un bit a ciascun macroblocco di 16x16 pixel si ottiene un’immagine che risulta facilmente comprimibile e che consente di salvaguardare i dati binari di aggiornamento software “embedded†nell’immagine stessa. Poiché in un frame video Full HD 1920x1088 ci sono 8160 macroblocchi, se destiniamo circa la metà dei macroblocchi alla trasmissione dati, in caso di trasmissione Full HD 1080i @ 50 Hz si ottiene un bit rate di 4000 blocchi x 25 frame video al secondo =100 kbit/sec, ovvero 0,1 Mbit/s. Supponiamo per esempio che un aggiornamento software sia costituito da un file di 10 Mbyte, ovvero 80Mbit: per trasmettere il suddetto file sono necessari 80/0,1=800 secondi, pari a 13 minuti e 20 secondi.
In via addizionale, il file può essere segmentato in blocchi, e ciascun blocco può essere trasmesso più volte. In questo modo, se per via degli errori di trasmissione un blocco viene corrotto, detto blocco può essere sostituito sfruttando la sua ritrasmissione. Inoltre per diminuire ulteriormente la possibilità di alterazioni dovute alla compressione MPEG la porzione di frame video comprendente un certo insieme di dati binari può essere trasmessa più volte, per esempio per un numero di frame pari al GOP (Group of Pictures) previsto dallo standard MPEG 4. Inoltre si possono introdurre ulteriori ridondanze introducendo a livello di blocchi dei meccanismi tipici dei codici rilevatori e/o correttori di errore, quali per esempio, dei blocchi di controllo di parità per una serie predefinita di blocchi consecutivi, o anche meccanismi più sofisticati secondo modalità del tutto note all’esperto del ramo.
Questa condizione fa sì che il dispositivo utilizzatore possa ricostruire con altissima fedeltà i dati di aggiornamento software in uscita dalla sorgente 2. Analoghe operazioni di aggiunta di ridondanza e “irrobustimento†possono essere effettuate su un flusso video criptato, che in genere non à ̈ stato progettato per essere scomposto – ove necessario – e inserito in un frame (full) HD, originariamente progettato e standardizzato per contenere informazioni relative a sequenze video in chiaro.
Il frame video composito C in uscita dal multiplexer 3 viene eventualmente compresso secondo uno degli standard di codifica video (di sorgente) qualsiasi (MPEG 4, VC-9, MPEG 2, eccetera) e incapsulato in un contenitore (Transport Stream TS, Program Stream PS, AVI, Matroska MKV, VOB, eccetera) da un'unità di incapsulamento 4. All’ingresso di questa unità 4 possono essere presenti anche ulteriori flussi o segnali (per esempio audio) e/o dati ancillari (per esempio teletext, dati EPG, applicazioni MHP) da incapsulare nel formato contenitore. Per esempio possono essere introdotti nel contenitore i due flussi audio A1 e A2 associati ai due flussi video (quello principale e quello addizionale).
A questo punto si presentano due alternative. O il flusso video multimediale FM (2 flussi audiovideo(+dati ancillari) o 1 flusso audio-video(+dati ancillari) e 1 aggiornamento software) viene memorizzato sotto forma di file F in un supporto di memorizzazione 8 (hard disk, memoria flash, DVD, Blu-ray, eccetera) per una successiva riproduzione o trasmissione, oppure viene adattato (modulato) da un modulatore 7 per essere trasmesso in remoto sotto forma di flusso multimediale modulato FMT su un qualsiasi mezzo di trasmissione 9, via cavo (per esempio Internet) o via etere (rete di distribuzione terrestre o satellitare), per esempio secondo gli standard DVB (quali DVB-T/T2, DVB-S/S2, DVB-C/C2 e DVB-H).
In una possibile variante, le eventuali scomposizione e criptatura possono anche essere effettuate dal multiplexer 3 che riceverebbe in questo caso un flusso video in chiaro, non scomposto.
In una seconda variante, multiplexer 3 e unità 4 sono incorporati nella medesima unità di elaborazione.
Opportunamente, l’unità 4 inserisce nel contenitore dati di segnalazione, per esempio sotto forma di metadati che segnalano la presenza o assenza di uno o due flussi informativi, la loro tipologia (flusso video-audio+dati ancillari/ aggiornamento software / video on demand), le modalità con cui essi sono presenti nel flusso multimediale composito C (per esempio le risoluzioni, le dimensioni e le regioni occupate dai flussi informativi, la presenza o assenza di criptatura, lo standard di criptatura, la relativa chiave, e via discorrendo). Questi dati di segnalazione possono essere generati da una unità di controllo 5 che coordina e controlla il funzionamento dell’intero dispositivo e di tutte le unità presenti in figura 3; le linee di segnalazione e controllo sono rappresentate in figura 3 con delle linee tratteggiate a puntini che escono dall’unità di controllo 5 verso le altre unità del dispositivo 100. A sua volta questa unità di controllo 5 potrebbe operare secondo un microprogramma che consente ad un operatore di impostare le diverse modalità di composizione del frame HD. Per esempio, in seguito ad un apposito segnale di comando inserito in qualche modo dall’operatore tramite una unità di comando (tastiera) 6 e condotto all’unità di controllo 5, il dispositivo 100 di generazione del flusso video composito C può produrre i seguenti tipi di frame video composito:
i) comprendente immagini appartenenti a un solo flusso video 2D, in formato full HD,
ii) comprendente immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti entrambi in chiaro, in formato HD Ready,
iii) comprendente immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti, di cui uno criptato, in formato HD Ready,
iv) comprendente immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti, entrambi criptati, in formato HD Ready,
v) comprendente immagini appartenenti a un flusso video 2D e un aggiornamento software, vi) comprendente due immagini appartenenti a un flusso video 3D, in formato HD Ready, a seconda delle esigenze del produttore dei contenuti video da distribuire. Quindi l’inserimento nel frame video full HD composito C del secondo flusso video informativo può anche esser disabilitato a comando (caso i) oppure può essere sostituito dalle immagini di un video dipendente dal primo in quanto esse costituiscono la seconda inquadratura della coppia stereoscopica (caso vi).
In aggiunta, nel dispositivo 100 di generazione del flusso multimediale (FM) possono essere presenti delle sorgenti di segnali audio (per esempio delle tracce sonore A1 e A2 per ogni corrispondente flusso video F1 e F2); tali sorgenti possono essere dei microfoni per i dispositivi di ripresa dal vivo, delle tracce audio di file multimediali (FM) audiovisivi, e così via. Inoltre possono essere presenti delle sorgenti di dati ancillari D1, D2 associati in qualche modo al o ai flussi audiovisivi (per esempio teletext, EPG, applicazioni MHP, eccetera) che il produttore di contenuti ha interesse a rendere disponibile alla propria utenza in modo associato ai contenuti audiovisivi. In tal caso, l’unità di incapsulamento 4 provvede a inserire questi segnali audio A1 e A2 nonché dati ancillari D1 e D2 nel formato contenitore secondo standard prefissati e noti all’omologo dispositivo di ricezione e/o riproduzione 200 sul lato utilizzatore. Le linee tratteggiate in figura 3 rappresentano dei collegamenti del tutto opzionali secondo l’invenzione, quali quelli relativi ai flussi audio A1 e A2 e dati ancillari D1 e D2.
La figura 4 rappresenta il dispositivo 200 di ricezione/riproduzione secondo l’invenzione.
In caso di dispositivo 200 di ricezione remota, esso presenta un'unità di ricezione 13 che demodula/decodifica il flusso multimediale composito FMR precedentemente generato dal dispositivo 100 di figura 3 e trasmesso sul mezzo di trasmissione 9, effettuando l’operazione inversa dell’unità di adattamento del flusso al canale di trasmissione (demodulazione e decodifica di canale). In caso di un solo dispositivo riproduttore, tale unità non à ̈ indispensabile in quanto il flusso multimediale FM à ̈ memorizzato sotto forma di file F in un supporto di memorizzazione 14 accessibile localmente al medesimo.
Il flusso FM suddetto viene convogliato a un decapsulatore e anche decodificatore (di sorgente) 10, che effettua le operazioni di estrazione dei flussi multimediali video-audio+dati ancillari dal formato contenitore (decapsulazione), la loro eventuale decodifica di sorgente per decomprimere i contenuti video, audio e dati ancillari, che vengono poi condotti alle relative unità di elaborazione video, audio e dati. In particolare, esso restituisce i frame (full) HD componenti il flusso video composito a meno di eventuali errori di trasmissione o scrittura/lettura, ed estrae la segnalazione sul formato del flusso video composito C, eventualmente presente, inserito dal dispositivo di produzione dei contenuti. Questa può essere fornita per esempio direttamente all’unità demultiplexer video 15, che provvede a demultiplexare i due flussi informativi F1 e F2 contenuti nel frame full HD e a distribuirli agli utilizzatori finali U1 e U2.
Alternativamente, in una realizzazione non mostrata in figura 4 i dati di segnalazione vengono forniti dall’unità 10 ad un'unità di controllo 11 del dispositivo 200 di ricezione/riproduzione che provvede a controllare il funzionamento dell’unità demultiplexer 15 in base al loro valore.
Il flusso video principale 2D F1 estratto dal flusso video composito C può per esempio essere convogliato a un processore video U1 che provvede a riprodurre il contenuto video su uno schermo di visualizzazione incorporato nel dispositivo 200 di riproduzione, o ad esso associato tramite qualsiasi tipo di collegamento cavo o wireless. Il secondo flusso informativo estratto dal frame F2 può essere fornito a secondi mezzi di riproduzione video (combinazione di processore video e schermo di visualizzazione) U2. Se questo secondo flusso video à ̈ criptato, possono essere presenti mezzi per decriptare tale flusso video, con mezzi hardware (per esempio modulo CAM smart card abilitante) oppure con software memorizzato nel dispositivo stesso, attivabile secondo regole predeterminate dal produttore del flusso video e/o dal produttore del dispositivo. I mezzi di decriptaggio suddetti (software o hardware) e i mezzi di riproduzione video del flusso video secondario possono anche risiedere in un apparato esterno associato al dispositivo 200 di ricezione/riproduzione in qualsiasi modo (cavo o wireless).
In via alternativa non mostrata in figura 4, il flusso video secondario può anche essere memorizzato in un supporto di memorizzazione 14 di qualsiasi tipo (memoria a semiconduttore, a magnetizzazione o ottica) presente nel dispositivo 200 di ricezione e/o riproduzione o in un apparato esterno a esso associato, per una visione successiva.
Al limite, i due flussi video F1, F2 possono anche essere convogliati sugli stessi mezzi di riproduzione video U1, U2 in forma di due immagini combinate sullo schermo secondo le modalità PIP (Picture in Picture) o PAP (Picture and Picture) che permette all’utente di vedere sullo stesso schermo cosa à ̈ contenuto contemporaneamente nel flusso multimediale in via di elaborazione ed eventualmente selezionare cosa deve essere riprodotto e cosa deve essere scartato o registrato localmente o fornito ad un'apparecchiatura esterna per essere riprodotto o registrato per una visione successiva.
Anche in questo caso sono presenti unità di comando (tastiera e/o telecomando) 12 associate all’unità di controllo 11, che permettono all’utente di regolare le modalità di funzionamento del dispositivo relativamente alle modalità con cui vengono utilizzati i flussi informativi estratti dal frame full HD in corso di elaborazione a seconda delle funzioni implementate nel medesimo quando essi sono entrambi flussi video quali, per esempio:
- visualizzazione dei due flussi video PIP o PAP sullo schermo incorporato (ove presente) o su quello associato,
- visualizzazione del flusso principale sullo schermo incorporato e memorizzazione di quello secondario su un supporto di memorizzazione (integrato sullo stesso dispositivo o su un apparato esterno);
- visualizzazione del flusso principale sullo schermo incorporato e dirottamento di quello secondario su un dispositivo associato;
- visualizzazione del flusso principale e scarto del flusso video secondario in quanto di nessun interesse o viceversa.
Il decapsulatore 10 del dispositivo 200 ricevitore e/o riproduttore può estrarre anche i flussi audio A1, A2 e dati ancillari D1 e D2 associati a quelli video presenti nel flusso multimediale in corso di elaborazione, e fornirli ai dispositivi utilizzatori U1, U2 che potranno elaborarli ed utilizzarli nel modo previsto, per cui, per esempio, i flussi audio A1 e A2 potranno essere riprodotti insieme a corrispondenti flussi video a cui sono associati, ed i dati ancillari D1 e D2 (per esempio dati teletext, EPG o MHP) potranno essere visualizzati a comando su detti dispositivi utilizzatori U1, U2 secondo le modalità ivi impostate. Anche in figura 4 le linee di segnalazione e controllo dell’unità 11 alle altre unità presenti nel dispositivo 200 sono rappresentate con delle linee tratteggiate a puntini. Le linee tratteggiate rappresentano dei collegamenti del tutto opzionali secondo l’invenzione, quali quelli relativi ai flussi audio e dati.
Nel caso in cui il flusso informativo secondario sia un aggiornamento software, il dispositivo 200 di ricezione e/o riproduzione può verificare se à ̈ diretto a lui, in tal caso memorizzarlo e farne l’uso previsto dalle impostazioni correntemente attive per il dispositivo. Tali impostazioni possono prevedere che - tutti gli aggiornamenti vengano istallati appena disponibili quando le condizioni di funzionamento dell’apparato lo consentano (per esempio stand-by); oppure
- che l’esistenza dell’aggiornamento venga notificata all’utente, il quale decide se procedere con lo scaricamento del medesimo e/o la successiva istallazione sul dispositivo, sempre quando le condizioni di funzionamento del dispositivo lo consentano.
Se il dispositivo si accorgesse che l’aggiornamento software à ̈ destinato ad un apparato ad esso associato via cavo o wireless, può dirottarlo verso tale apparato.
Un dispositivo di ricezione e/o riproduzione non compatibile con il sistema di trasmissione secondo l’invenzione non à ̈ in grado di rilevare e utilizzare correttamente il flusso informativo secondario F2 presente nel flusso video composito C. Tuttavia, mediante un'opportuna segnalazione inserita dal produttore del flusso nel relativo dispositivo di figura 3, anche un qualsiasi dispositivo in grado di ricavare dal flusso multimediale il frame full HD composito C secondo l’invenzione può estrarre le immagini 2D ivi presenti, ritagliandole dai frame HD e ignorando tutto il resto del suo contenuto. La segnalazione può indicare per esempio che il contenuto del frame HD decodificato da utilizzare per la riproduzione video à ̈ limitato all’area occupata in figura 1 dalle immagini relative al flusso video F1, la cosiddetta "cropping window".
I vantaggi dell'invenzione sono un uso ottimale delle bande di frequenza televisive per trasmettere in contemporanea più servizi televisivi di tipo broadcasting sulla stesso canale TV. In caso di distribuzione dei contenuti su supporto di memorizzazione nello stesso file multimediale, possono essere introdotti due contenuti video indipendenti con ottima qualità (HD ready in caso di frame video full HD).
E’ possibile estendere il concetto inventivo inserendo tre flussi informativi nel frame HD. Facendo riferimento alla figura 2, infatti, rimane libera un'area del frame in basso a destra (regione L riportata con riempimento a pois, in quanto non occupata dai due flussi video F1 e F2. Essa può essere utilizzata per la trasmissione di un aggiornamento software di apparecchiature potenzialmente in grado di ricevere e/o riprodurre i contenuti video inseriti nel frame video composito C o anche per inviare le chiavi crittografiche o i loro aggiornamenti periodici per garantire la visione autorizzata del o dei flussi video criptati trasmessi tramite il frame video full HD composito C. In tal modo risulterebbero presenti nel frame HD e relativo flusso video F1 risultante tre flussi informativi invece di due. Ovviamente l’idea di soluzione può essere applicata a quattro o più flussi informativi.
L’invenzione à ̈ stata illustrata con riferimento a frame video full HD ovvero 1920x1080 pixel. Ma essa può essere utilizzate per qualsiasi frame video a dimensioni prefissate per inserire due o più flussi informativi che possano o potranno essere trasportati su infrastrutture e file di trasporto utilizzati per distribuire contenuti video nel presente o nel futuro. Per esempio, si pensa già alla prossima generazione di contenuti video a risoluzione 4K oppure 8K, in cui sarà possibile utilizzare il meccanismo secondo l’invenzione per distribuire due o più contenuti HD e/o SD opportunamente combinati tra loro e scalati verso il basso come definizione.
L’invenzione à ̈ stata illustrata in via esemplificativa partendo da due immagini 1280x720 pixel, ovvero HD ready, in quanto permette la massima risoluzione delle immagini componenti per le dimensioni di un frame di uscita full HD (1920x1080). Essa può però ugualmente applicarsi a immagini componenti di risoluzione diverse: per esempio un flusso video F1 può essere HD ready e l’altro SD (720x576), oppure possono essere inseriti nel frame HD un flusso HD ready e due a risoluzione VGA (640x480), nel quale caso rimane ancora spazio per altro, per esempio un aggiornamento software. Per riferimento in figura 5 viene riprodotto un elenco delle principali risoluzioni utilizzate comunemente per le immagini video.
Come detto, l’unità di codifica e incapsulamento 4 del dispositivo 100 di produzione può essere incorporata col multiplexer 3 in un'unica unità di elaborazione: allo stesso modo sul lato consumo l’unità di decapsulamento e decodifica 10 può esserlo con l’unità di demultiplexing 15.
Molte altre varianti sono possibili all'uomo del ramo per trasmettere contenuti video ed audio in chiaro o in maniera criptata, sia del tipo 2D che 3D, nonché dati aggiuntivi, pur restando all'interno dell'idea inventiva sopra descritta ed in seguito rivendicata.

Claims (22)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di costituzione e di fruizione di un frame video avente una prima risoluzione e comprendente, nella loro interezza, due contenuti: un primo contenuto appartenente ad un flusso video (F1) ad una seconda risoluzione inferiore a detta prima risoluzione; e, nell’area del frame video formata dai pixel rimanenti, almeno un secondo contenuto appartenente ad un flusso informativo (F2) presentante, nel caso trattasi anch’esso di un flusso video, una risoluzione pari a detta seconda risoluzione od inferiore ad essa oppure nel caso di un flusso informativo di dati, codificati tramite un insieme di pixel, il cui numero essendo inferiore o uguale al numero di pixel lasciati liberi dal primo flusso video, detto frame video essendo atto a realizzare, tramite una successione temporale di frame video così composti, un flusso video (C) comprendente almeno due flussi informativi, uno costituito da detto flusso video (F1) e l’altro costituito da detto flusso informativo (F2) con contenuto indipendente dal precedente flusso video (F1).
  2. 2. Sistema di costituzione e di fruizione di un frame video secondo la rivendicazione 1, in cui il frame video à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi sono contenuti nel formato full HD, dove entrambi i flussi video sono in chiaro.
  3. 3. Sistema di costituzione e di fruizione di un frame video secondo la rivendicazione 1, in cui il frame à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi sono contenuti nel formato full HD, dove uno dei flussi video à ̈ criptato.
  4. 4. Sistema di costituzione e di fruizione di un frame video secondo la rivendicazione 1, in cui il frame à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi sono contenuti nel formato full HD, dove entrambi i flussi video sono criptati.
  5. 5. Sistema di costituzione e di fruizione di un frame video secondo la rivendicazione 1, in cui il frame à ̈ di tipo Full HD, il primo contenuto à ̈ un'immagine 2D a risoluzione inferiore alla Full HD e lo spazio rimanente del frame video full HD ospita il secondo contenuto che à ̈ un aggiornamento di software.
  6. 6. Sistema di costituzione e di fruizione di un frame video secondo la rivendicazione 1, in cui il frame à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 3D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi sono contenuti nel formato full HD.
  7. 7. Procedimento per la generazione di flussi video, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: - inserire, in un frame video ad una prima risoluzione, un primo contenuto appartenente ad un flusso video (F1) ad una seconda risoluzione inferiore a detta prima risoluzione; - inserire, nell’area del frame video formata dai pixel rimanenti, almeno un secondo contenuto appartenente ad un flusso informativo (F2) presentante, nel caso trattasi anch’esso di un flusso video, una risoluzione pari a detta seconda risoluzione o ad essa inferiore, oppure nel caso di un flusso informativo di dati, codificati tramite un insieme di pixel, il cui numero essendo inferiore o uguale al numero di pixel lasciati liberi dal primo flusso video; e - realizzare una successione temporale dei frame così composti in modo da costituire un flusso video comprendente almeno due flussi informativi, uno costituito da detto flusso video (F1) e l’altro costituito da detto flusso informativo (F2) con contenuto indipendente dal precedente flusso video (F1).
  8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui la fase di realizzare una successione temporale dei frame comprende le fasi di: - multiplexare almeno detto flusso video (F1) e detto flusso informativo (F2) per creare un flusso video composito (C); e - codificare ed incapsulare detto flusso video composito (C) per creare un flusso multimediale (FM).
  9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 8, comprendente inoltre le fasi di: - sottoporre a codifica di canale e modulare detto flusso multimediale; e - trasmettere detto flusso multimediale modulato.
  10. 10. Procedimento per la riproduzione di flussi video costituiti da una successione temporale di frame video ad una prima risoluzione contenenti un primo contenuto appartenente ad un flusso video (F1) ad una seconda risoluzione inferiore a detta prima risoluzione, e, nell’area del frame formata dai pixel rimanenti, almeno un secondo contenuto appartenente ad un flusso informativo (F2) presentante, nel caso trattasi anch’esso di un flusso video, una risoluzione pari a detta seconda risoluzione, o ad essa inferiore, oppure nel caso di un flusso informativo di dati, codificati tramite un insieme di pixel, il cui numero essendo inferiore o uguale al numero di pixel lasciati liberi dal primo flusso video, detto procedimento comprendendo le fasi di: - ricevere un flusso multimediale (FM) trasmesso; - demodulare detto flusso multimediale ricevuto; - decapsulare e decodificare detto flusso multimediale per ottenere un flusso video composito (C); - demultiplexare detto flusso video composito (C) per ottenere detto flusso video (F1) e detto flusso informativo (F2) separati; e - riprodurre almeno uno tra detto flusso video (F1) e detto flusso informativo (F2).
  11. 11. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui il frame video à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi sono contenuti nel formato full HD, dove entrambi i flussi video sono in chiaro.
  12. 12. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui il frame à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi sono contenuti nel formato full HD, dove uno dei flussi video à ̈ criptato.
  13. 13. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui il frame video à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 2D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi sono contenuti nel formato full HD, dove entrambi i flussi video sono criptati.
  14. 14. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui il frame video à ̈ di tipo Full HD, il primo contenuto à ̈ un'immagine 2D a risoluzione inferiore alla Full HD ed il secondo contenuto à ̈ un aggiornamento di software.
  15. 15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, in cui il frame video à ̈ di tipo Full HD, ed il primo contenuto ed il secondo contenuto sono immagini appartenenti a due flussi video 3D indipendenti a risoluzione inferiore alla Full HD ed entrambi contenuti nel formato full HD.
  16. 16. Dispositivo (100) per la generazione e la trasmissione di flussi video costituiti da una successione temporale di frame video ad una prima risoluzione contenenti un primo contenuto appartenente ad un flusso video (F1) ad una seconda risoluzione inferiore a detta prima risoluzione, e, nell’area del frame video formata dai pixel rimanenti, almeno un secondo contenuto appartenente ad un flusso informativo (F2) presentante, nel caso trattasi anch’esso di un flusso video, una risoluzione pari a detta seconda risoluzione od inferiore ad essa, oppure nel caso di un flusso informativo di dati, codificati tramite un insieme di pixel, il cui numero essendo inferiore o uguale al numero di pixel lasciati liberi dal primo flusso video, detto dispositivo (100) comprendendo: - almeno una sorgente (1) di detto flusso video (F1); - almeno una sorgente (2) di detto flusso informativo (F2); - almeno un'unità multiplexer (3) connessa a dette sorgenti (1, 2) di detti flussi video e informativo (F1, F2) ed atta ad inviare in uscita un flusso video composito (C) di detti flussi video e informativo (F1, F2); - almeno un codificatore e incapsulatore (4) connesso a detta unità multiplexer (3) ed atto a ricevere in ingresso detto flusso video composito (C) ed a generare in uscita un flusso multimediale (FM); - almeno un codificatore di canale e modulatore (7) atto a ricevere in ingresso detto flusso multimediale (FM) ed a trasformarlo in una forma adatta alla trasmissione su mezzi di trasmissione (9).
  17. 17. Dispositivo (100) secondo la rivendicazione 16, comprendente inoltre un'unità di controllo (5) connessa ad un'unità di comando (6) ed a detto codificatore e incapsulatore (4) per consentire ad un operatore di impostare modalità di composizione di detto frame video.
  18. 18. Dispositivo (100) secondo la rivendicazione 16, comprendente inoltre almeno un supporto di memorizzazione (8) atto a memorizzare detto flusso multimediale (FM) creato da detto codificatore e incapsulatore (4) sotto forma di file multimediale (F).
  19. 19. Dispositivo (200) per la ricezione e la riproduzione di flussi video costituiti da una successione temporale di frame video ad una prima risoluzione contenenti un primo contenuto appartenente ad un flusso video (F1) ad una seconda risoluzione inferiore a detta prima risoluzione, e, nell’area del frame video formata dai pixel rimanenti, almeno un secondo contenuto appartenente ad un flusso informativo (F2) presentante, nel caso trattasi anch’esso di un flusso video, una risoluzione pari a detta seconda risoluzione od inferiore ad essa, oppure nel caso di un flusso informativo di dati, codificati tramite un insieme di pixel, il cui numero essendo inferiore o uguale al numero di pixel lasciati liberi dal primo flusso video, detto dispositivo (200) comprendendo: - almeno un demodulatore (13) atto a ricevere da mezzi di trasmissione (9) e demodulare un flusso multimediale (FMR) costituito da detto flusso video (F1) e detto flusso informativo (F2); - almeno un decapsulatore/decodificatore (10) connesso a detto demodulatore (13) atto a ricevere da esso detto flusso multimediale demodulato (FM) e ad inviare in uscita un flusso video composito (C); - almeno un'unità demultiplexer video (15) connessa a detto decapsulatore/decodificatore (10) ed atta a inviare in uscita separatamente detto flusso video (F1) e detto flusso informativo (F2).
  20. 20. Dispositivo (200) secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre un'unità di controllo (12) connessa ad un'unità di comando (11) ed a detto decapsulatore/decodificatore (10) per consentire ad un operatore di impostare modalità di scomposizione e di fruizione di detto frame video.
  21. 21. Dispositivo (200) secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre almeno un supporto di memorizzazione (14) atto a memorizzare detto flusso multimediale ricevuto da detti mezzi di trasmissione (9) sotto forma di file multimediale (F).
  22. 22. Sistema di costruzione e di fruizione di un frame video composito, procedimento per realizzarlo e per utilizzarlo, dispositivo per la generazione di detto frame video composito e dispositivo per utilizzarlo in sede di ricezione e/o fruizione, quale risultano dalla descrizione precedente e dai disegni annessi che risultano essere una realizzazione preferita dell'invenzione.
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