JP3570952B2 - System and method for testing MPEG-2 compressed digital broadcast video during operation and non-operation - Google Patents

System and method for testing MPEG-2 compressed digital broadcast video during operation and non-operation Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ・データ伝送システムに関するものであり、詳しく云えば、ＭＰＥＧ −２圧縮を受けたディジタル放送ビデオの稼働中テスト（ｉｎ−ｓｅｒｖｉｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ）及び非稼動中テストを行うシステム及び方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオ通信ネットワークにおいて、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）２圧縮アルゴリズム及びＡＴＭネットワークは、通常、アナログ・オンリ・ネットワークでは見られないビデオ伝送信号のパーターベイション（Ｐｅｒｔｕｒｂａｔｉｏｎ）を生じさせることができる。ネットワークの異常及び障害をリアルタイムで検出するために、サービスが最小の回路停止時間でもって回復されるよう、稼働中の回路テストが行われる。ＥＩＡ／ＴＩＡ ２５０Ｃの稼働中テストの技法がテレビジョン業界では周知である。放送会社は、歴史的には、テスト信号を挿入するために両フィールドのビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン１０−２０を使用していた。そのＶＢＩには、更に、クローズド・キャプション・テキスト及び映画テレビ技術者協会（ＳＭＰＴＥ）タイム・コードも組み込まれる。ＶＢＩはアクティブ・ビデオ・エリアの一部ではなく、従って、視聴者には見えない。
【０００３】
しかし、ＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダは、伝送される帯域幅を縮小するために、ＶＢＩライン１及び２１を除いて各スクリーン又はフレームをフィルタするので、そのエンコーダは稼働中テストを予め除外している。そのビデオ・エンコーダはＳＭＰＴＥタイム・コードをグループ・オブ・ピクチャ（ＧＯＰ）にコピーし、クローズド・キャプション・テキストがＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリームの形でユーザ・データとして送られる。テスト信号は無視される。受信終了時に、ＶＢＩラインがＭＰＥＧ−２デコーダによって再生され、ＳＭＰＴＥタイム・コード及びクローズド・キャプション・テキストが再挿入される。しかし、ＶＢＩは如何なるテスト信号も全く持たない。従って、稼働中テストは次のような２つのテストに限定される。すなわち、
（１）同期パルス振幅テスト、
（２）ビデオの存在又は不存在を基本的に確認するクロミナンス・バースト振幅テスト。
これらのテストはビデオの品質を測定又は評価することができない。
【０００４】
ＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダのそのような限定は、エンド・ツー・エンドのビデオ品質をテストするために、信号の発生時点でテスト信号をＶＢＩに挿入することを必要とすることが多い放送会社にとって障害になっている。それらのビデオ伝送がＭＰＥＧ−２圧縮をいずれかの段階で受ける場合、ＶＢＩテスト信号は失われる。
【０００５】
ビデオ伝送システムの稼働中テストに関連する従来技術は次のような特許を含む。即ち、
１９９２年９月１５日に出願され、１９９７年４月１日に発行された米国特許第５，６１７，１４８号（発明者：Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ）は、スペクトル減衰に対する制御されたエレメント、或いは、ビデオ信号のブランキング・インターバル又はそのブランキング・インターバルに含まれたクローズド・キャプション・データを歪ませることなく、そのビデオ信号への二次信号の挿入を助けるために使用される制御フィルタを開示している。
【０００６】
１９９０年１１月６日に発行された米国特許第４，９６９，０４１号（発明者：Ｏ’Ｇｒａｄｙ）は、ビデオ信号に低レベルの波形を加えることによって、データがそのビデオ信号に組み込まれることを開示している。その低レベルの波形は、ビデオ信号の雑音レベル以下のレベルを有し、データに対応する。ビデオ信号に組み込まれたデータを検出するために、ビデオ信号はそのデータに対応する低レベルの波形と相関し、相関係数を発生する。高い相関係数は、データに変換される低レベルの波形の存在を表す。その低レベルの波形は多くのビデオ・ライン上に広がるので、視聴者によって検出されることがあり得る固定パターン雑音異常を回避するために、それは、多くのフレームにとって１つのビデオ・フレーム内の同じロケーションで又は同じロケーション近くで生じない。
【０００７】
１９９４年４月１５日に出願され、１９９６年１２月１７日に発行された米国特許第５，５８５，８５８号（発明者：Ｈａｒｐｅｒ）は、完全に対話型のプログラムと正規の一般的なプログラムとを同じ標準ビデオ信号帯域幅で同時放送するためのシステムを開示している。そのビデオの未使用のラインは、更なる対話型応答のオーディオ・チャネル並びにグラフィックス及び制御データを組み込むために使用されることが望ましい。別の方法として、対話型音声セグメントが、音声副搬送波で又はケーブル周波数防護帯域で連続的に又は１つずつ与えられるか、或いは対話型プログラム・ボックスにおけるメモリに事前記憶される。外部記憶装置又はゲーム・カートリッジの使用を通して、より多くのオーディオ及びグラフィックスを提供することができる。信号における組込みコードで送られたオーバレー・ロジック又はレシーバ・ロケーションにおいてソフトウエアの形で常駐するオーバレー・ロジックの使用を通して、更なるデータがシステム内の指定されたトリガ・ポイントに入れられる。
【０００８】
１９９１年６月１４日に出願され、１９９６年１１月５日に発行された米国特許第５，５７２，２４７号（発明者：Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙ）は、ケーブル・テレビジョン・システムのビデオ帯域幅におけるデータ信号の透明な受信を可能にするための信号プロセッサを開示している。受信された信号は、ビデオ帯域幅においてアクティブ・ビデオ・インターバルで周波数インターリーブされたビデオ及びデータ・コンポーネントを有する。データ信号は、ビデオ信号の水平走査速度の非ゼロ倍における搬送波でもって変調される。受信側は、制御信号に応答してその結合信号を伝送する順方向チャネルを選択し、その伝送された結合信号のデータ部分を取り出す。
【０００９】
１９９４年２月２４日に出願され、１９９６年９月１７日に発行された米国特許第５，５５７，３３３号、及び１９９４年６月１４日に出願された米国特許第５，３２７，２３７号（発明者：Ｊｕｎｇｏ）は、ビデオ帯域におけるビデオ信号を持った二次データ信号の透明な同時送受信を可能にするための信号プロセッサを開示している。送信側における信号プロセッサは水平走査速度でデータをラスタ化し、水平走査速度の非整数倍におけるデータ搬送波でもってデータを変調して周波数インターリーブを得る。データは、各ビデオ・ラインのアクティブ・ビデオ部分の期間に伝送される。
【００１０】
１９９４年１０月３１日に出願され、１９９７年９月２日に発行された米国特許第５，６６３，７６６号（発明者：Ｓｉｚｅｒ）は、ディジタル情報をビデオ信号でコミュニケートするためのシステムを開示している。そのシステムは、ディジタル情報によって変調された搬送波信号をビデオ信号に加えるように構成されたエンコーダを含む。或る周波数以外の周波数で変調された搬送波信号はビデオ・スペクトルにおけるピークに対応する。受信側は、そのビデオ信号を任意選択的にセンスするように及びビデオ信号におけるエンコードされたディジタル情報を回復するように構成される。
【００１１】
従来技術からみて、視聴者にとって透明な方法でビデオの品質を測定又は評価するためには、ビデオ・テスト信号がＶＢＩ或いはオーバスキャン・エリア又はアクティブ・エリア内に挿入されるという、ＭＰＥＧ−２圧縮アルゴリズムに従ってビデオ伝送の稼働中テストを行う必要がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ＭＰＥＧ圧縮を受けるビデオ伝送の稼働中テストを行うシステム及び方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のもう１つの目的は、ビデオ伝送において、そのビデオ伝送がＭＰＥＧ−２圧縮を受ける場合にビデオ品質を評価するためのテスト信号を挿入する方法を提供することにある。
【００１４】
本発明のもう１つの目的は、テストを視聴者にとって透明なものにする方法で、ビデオ伝送におけるビデオ・テスト信号を隠蔽するシステム及び方法を提供することにある。
【００１５】
本発明のもう１つの目的は、ビデオ放送の内容に基づいてベース・ビデオ伝送のアクティブ表示エリア内にビデオ・テスト信号を動的に配置するためのシステム及び方法を提供することにある。
【００１６】
本発明のもう１つの目的は、ビデオ・テスト信号をビデオ・ブランキング・インターバルから除去し、そのテスト信号をビデオ伝送のアクティブ・ビデオ・エリアに周期的に挿入してＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダ・フィルタリングを回避するためのシステム及び方法を提供することにある。
【００１７】
本発明のもう１つの目的は、テスト信号を伝送のアクティブ・ビデオ・エリアから取り出し、新たに作成されたビデオ・ブランキング・インターバルにそのテスト信号を入れるためのシステム及び方法を提供することにある。
【００１８】
本発明のもう１つの目的は、周期が変化する間欠的なテスト信号を受けながら、回復されたビデオ・ブランキング・インターバルで連続的なテスト信号を発生するためのシステム及び方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的、特徴及び利点は、ローカル・ビデオ・ステーションを遠隔制御するための広域ＴＣＰ／ＩＰネットワークに結合されたコマンド及びコントロール（ＣＡＣ）オペレーションズ・センタを含むビデオ伝送システムにおいて達成される。各ステーションは、ＰＯＰ（Ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ）のようなゲートウェイを通して非同期転送モード（ＡＴＭ）ネットワークに結合される。各ＰＯＰは、ＡＴＭスイッチを介してそのネットワークとインターフェースする。起動ＰＯＰでは、加入者ビデオ・フィードが、垂直インターバル・テスト信号（ＶＩＴＳ）発生器及び信号アナライザに結合されたアナログ・ビデオ・スイッチへ経路設定される。そのスイッチは、ＭＰＥＧ−２エンコーダを介してマルチプレクサに接続される。そのマルチプレクサは、ＭＰＥＧ−２エンコーダの出力を多重化して、ＡＴＭスイッチに配送するための一連のＩフレーム、Ｂフレーム、及び（又は）Ｐフレームにおいて生じるピクチャのシングルＯＣ−３ビデオ・トランスポート・ストリームにする。ビデオ品質をテストするために、ＶＩＴＳ発生器はＮＴＳＣカラー・バー・テスト・パターンをリモートＰＯＰに送る。
【００２０】
テスト信号は、アクティブ・ビデオに影響を与えることなくフレームのビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）に入れられる。修正されたディジタル・ストリームは、エンコードするためにＭＰＥＧビデオ・エンコーダに送られる。テスト信号挿入コントローラが、下流のテスト信号エクストラクタに送られるトリガ・データ・パケットを形成する。ＣＲＣエラーが検出された場合、各トリガ・データ・パケットは念のために２回送られる。トリガ・データ・パケットはＶＢＩテスト信号テーブルに記憶される。テスト信号は、隠蔽テクニックを使用して表示エリア外に入れられる。ビデオ・ロジックがそのテスト信号の隠蔽を決定する。そのテスト信号のための使用可能なスペースが存在するかどうかを決定するために、フレームのオーバスキャン・エリアがテストされる。そのようなスペースが存在する場合、１つのラインが選択され、隠蔽モードが計算される。オーバスキャン・エリアが満杯である場合、すべての使用可能なセーフ・アクション・ラインがモーション及びコンテントによってランク付けされる。既に挿入されたテスト信号は使用可能なラインの数を少なくする。テスト信号が並置されないように、ライン分離パラメータは他のラインを考慮から外す。各ラインに対して隠蔽スコアが計算される。セーフ・ラインは隠蔽スコアによってランク付けされる。
【００２１】
最高のスコアが所定の品質閾値よりも大きい場合、ライン、モード及びスコアは戻される。そうでない場合、使用可能なタイトル・セーフ・ラインがモーション・コンテント・スコアに従ってランク付けされる。コンテントが欠けたライン及び静的モーションを持ったラインに対してスコアリングがウェート付けされる。そこで、各フレームの表示と同期して、テスト信号記憶装置からのテスト信号が各アクティブ・ビデオ・ブランキング・インターバル・ライン・エントリのためのビデオ・ブランキング・エリアに挿入される。アクティブ・ビデオ・エリアにおけるテスト信号は、トリガ・データ・パケットに含まれた隠蔽モードに従って、記憶されたピクチャから検索及び形成されたビデオ・ラインを挿入することによって隠蔽される。その修復されたビデオ・ラインはディジタル・アナログ変換のために送られる。テスト信号挿入コントローラは、いつ及びどこでテスト信号をディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームに挿入すべきかを決定する。受信終了時に、アナログ・スイッチが測定及び分析のために出力をテスト信号アナライザに切り替える。フレームと関連するタイム・コードが現フレームに比べられる。エクストラクタのテスト信号トリガ・テーブルからエントリが除去され、ＶＢＩライン・テーブルにフラッグがセットされる。
【００２２】
フレーム再構成時に、テスト信号エクストラクタはアクティブＶＢＩテーブル・エントリを通してループし、記憶されたテスト信号を挿入する。隠蔽フラッグがセットされている場合、現在処理されているフレームが現ピクチャからテスト信号ラインに移される。そこで、テスト信号が信号ライン記憶装置から現ピクチャのターゲットＶＢＩライン・フィールドにコピーされる。現フレームが隠蔽フラッグを含んでいる場合、ビデオ・ラインは隠蔽される。ＶＢＩテーブルにおける隠蔽モードがデコードされる。修復を必要とするラインの上及び下の次のラインを使用して、テスト信号を有するラインが修復される。従って、Ｉフレームのビデオ・ブランキング・エリアに挿入された隠蔽ビデオ・テスト信号を使用して、稼働中テストがディジタル圧縮されたビデオにおいて達成される。その場合、隠蔽ビデオ・テスト信号は、Ｉフレームのフレーム再構成時にエクストラクタのテスト信号トリガ・テーブル及びエクストラクタのＶＢＩライン・テーブルによって識別される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、非同期転送モード（ＡＴＭ）ネットワーク１１５に結合された３つのＰＯＰ（Ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ）又はゲートウェイ１００、１０５、及び１１０を含むビデオ伝送システム１０を示す。ＡＴＭネットワーク１１５は、アナログ信号をディジタル化して圧縮することによって高帯域幅の放送ビデオをゲートウェイに送る。ディジタル化された信号は受信ゲートウェイにおいてアナログ信号に変換され、加入者に送られる。コマンド及びコントロール・センタ（ＣＡＣ）１２０がそれらのＰＯＰゲートウェイを遠隔制御する。
【００２４】
ＰＯＰゲートウェイは、ＡＴＭスイッチ１４０からＯＣ−３（１５５Ｍｂｐｓ）アクセス・ライン１１８を介してＡＴＭネットワーク１１５に接続される。ＰＯＰゲートウェイは、加入者への及び加入者からのアナログ・ビデオ信号を搬送する一組のアクセス・ライン１２８、１２９を有する。それらのアクセス・ラインはアナログ・ビデオ・スイッチ１３２に接続され、そのスイッチ１３２は、アクセス・ライン１１８が専用のＭＰＥＧ−２エンコーダ１３６又はデコーダ１３７にスイッチされることを可能にする。ＰＯＰゲートウェイは、ＡＴＭスイッチ１４０を介してＡＴＭネットワーク１１５と結びつく。送信サイドでは、ＡＴＭスイッチは、ＭＰＥＧ−２エンコーダの出力を多重化して単一のＯＣ−３トランスポート・ストリームにするマルチプレクサ（Ｍｕｘ）１３８に接続される。新たに確立された各ビデオ回路のビデオ品質をテストするために、垂直インターバル・テスト信号（ＶＩＴＳ）発生器１３０及び信号アナライザ１３４がスイッチ１３２に配線される。
【００２５】
ＰＯＰゲートウェイにアドレスされるネットワーク・データは、ＯＣ−３データを多重化解除して個別のＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリームにするデマルチプレクサ１３９へ経路設定される。出力加入者ライン１２９は信号を加入者に供給する。
【００２６】
ＣＡＣ１２０は、コンピュータ１７２、１７３におけるソフトウエア・エグゼクティブのプログラム制御の下に発生されたコマンドによってビデオ接続を確立及び解除する。これらのコンピュータはＴＣＰ／ＩＰ広域ネットワーク１７４を介して各ＰＯＰゲートウェイへの連続的な接続を維持してＰＯＰ装置を制御し、警報状態を監視する。
【００２７】
図２は、ロサンゼルスにおけるＰＯＰゲートウェイ３００からワシントンＤＣにおけるＰＯＰゲートウェイ４００への代表的なビデオ接続を示す。ゲートウェイ３００は、ビデオ・テープ・レコーダ３２１から顧客の私設アクセス・ライン３２８を介してアナログ・ビデオを供給する。アナログ・スイッチ３８４によって、パス３８０は第１の使用可能なＭＰＥＧ−２エンコーダ３３６に経路設定される。信号はマルチプレクサ３３８へと進み、そこで、その信号は、それがＡＴＭスイッチ３４０及びＡＴＭネットワーク４４５によって適正に経路設定されることを可能にするＡＴＭアドレスを与えられる。受信ＰＯＰゲートウェイ４００において、デマルチプレクサ４５２は、ＡＴＭスイッチ４５０から受け取った集合的なＯＣ−３信号を多重化解除し、その多重化解除されたＭＰＥＧ−２トランスポート・ストリームを専用のＭＰＥＧ−２デコーダ４５４に経路設定する。ＭＰＥＧ−２デコーダのアナログ・ビデオ出力はアナログ・スイッチ４５６に送られ、そのアナログ・スイッチはそれらの信号を顧客の私設アクセス・ライン４６３にスイッチしてビデオ・モニタ４７０上に表示させる。
【００２８】
接続を確立した直後であるが、加入者ライン３２８、４６３を接続パス３８０、４８５にスイッチする前に、垂直インターバル・テスト信号（ＶＩＴＳ）装置３３２は、ＮＴＳＣカラー・バー・テスト・パターンを遠方のＰＯＰゲートウェイ４００に送るために接続をスイッチ３８２に切り替えられる。受信のＰＯＰゲートウェイ４００において、アナログ・ビデオ・スイッチ４５６はデコーダ４５４の出力を、測定及び分析のためにテスト信号アナライザ４５８にスイッチする。数秒のテスト期間の後、そのテスト装置は出力及び加入者ラインをアクティブな接続に切り替えられ、回路は加入者に切り替えられる。カラー・バー・テストが失敗した場合、回路は非活動化され、全く異なるネットワーク・リソース・セットを使用して新たなビデオ接続が確立されるであろう。そこで、その新たな接続は加入者へのリリース前にテストされるであろう。
【００２９】
図３はＣＡＣセンタ４０２のコンポーネントを示す。ＣＡＣセンタは各加入者予約のデータベース４１８を維持する。加入者は、ウェブ・ブラウザを備えた自分のコンピュータ４０５からビデオ回路に対する予約を行う。予約ウェブ・サーバ４１６への接続後、加入者は予約データを必要とするウェブ・ページを印刷される。予約リクエストが予約システム４１４に送られる。システム４１４は、そのリクエスト時にその回路を確立するに十分なリソースがネットワークに存在することを保証するようにネットワーク・リソース・マネージャ４１０に要求する。一方、ネットワーク・リソース・マネージャ４１０は、アクセス・ライン、エンコーダ、及びデコーダの使用可能性、並びにネットワーク帯域幅をチェックするようにネットワーク・リソース・データベース４１２に要求する。将来の接続を引き受けるために使用し得るリソースがない場合、ネットワーク・リソース・マネージャ４１０はリソース・データベース４１２を更新し、予約システム４１４に肯定的に応答する。そこで、ネットワーク予約システム４１４はそれの予約データベース４１８を更新する。予約ウェブ・サーバ４１６は、予約リクエスト・ウェブ・ページをリフレッシュすることによって加入者に確認済みの予約を知らせる。
【００３０】
図４は、加入者が将来のビデオ伝送のために帯域幅を予約する予約注文ウェブ・ページを示す。加入者は、接続の開始日（Ｓｔａｒｔ Ｄａｔｅ）及び開始時間（Ｓｔａｒｔ Ｔｉｍｅ）６０５並びに終了日（Ｓｔｏｐ Ｄａｔｅ）及び終了時間（Ｓｔｏｐ Ｔｉｍｅ）６１０を入れる。更に、起動ポート（Ｏｒｉｇｉｎ Ｐｏｒｔ）６１５及び宛先ポート（Ｄｅｓｔ． Ｐｏｒｔ）６２０のＰＯＰロケーションも指定される。予約の依頼時（Ｓｕｂｍｉｔ）６４０に、ウェブ・ページは、その接続の計算された期間（Ｄｕｒａｔｉｏｎ）６２５、確認された予約状態（Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｓｔａｔｕｓ Ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ）６３０、及び将来の伝送時にその予約を参照するために使われる固有の予約ＩＤ（Ｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ ＩＤ）６５０を更新される。
【００３１】
図３に戻ると、ネットワーク・リソース・マネージャは、新たな予約を受け付けるほかに、リクエストされた時間に新たなビデオ接続を作成し、その予約が満了した時に接続を破棄する。このプロセスは、ＡＴＭスイッチ・コントロール４３０、アナログ・スイッチ・コントロール４３２、テスト装置コントロール４３４、及びＭＰＥＧ−２装置コントロール４３６を制御するコマンドを一組のプログラム・エグゼクティブに発生することによって行われる。一方、これらのプログラム・エグゼクティブは、ＩＰルータ４４０を通してアクセスされる広域ネットワーク４４５におけるスレーブ装置にハードウエア特有のコマンドを発生する。各エグゼクティブは、オペレータ介入が必要と思われる場合にネットワーク・オペレータがＰＯＰ装置の手操作制御を行うことを可能にするユーザ・コンソールを持った別個のコンピュータにおいて稼働する。しかし、ネットワーク全体の制御は、ネットワーク・リソース・マネージャ４１０の制御の下に十分に活動的にされる。各エグゼクティブがコマンドを発生する時及びＰＯＰ警報状態を検出する時、ネットワーク・ステータスは、ネットワーク・オペレータによって連続的に監視されるオペレータ・コンソール４３８及びプリンタ４２５において更新される。
【００３２】
各ＰＯＰは、ネットワーク４４５に対するゲートウェイであるＩＰハブ４９０を備えている。そのハブから、イーサネット・ライン４９５がネットワーキング装置の各セット及びターミナル・サーバ４６２に接続される。そのターミナル・サーバは、テスト装置コントローラ４３４が広域ＩＰネットワーク４４５からＲＳ−３２２制御インターフェースを介してすべてのテスト信号発生器及び測定セットを遠隔制御すること及び監視することを可能にする。本発明はＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダ／デコーダ・システムに付属性物として組み込まれる。ＭＰＥＧ−２は、「ムービング・ピクチャ・エキスパート・グループ（ＭＰＥＧ）標準、動画のコーディング及び関連の音声ＩＴＵ勧告Ｈ．２６２（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ（ＭＰＥＧ） Ｓｔａｎｄａｒｄ， Ｃｏｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ Ａｕｄｉｏ ＩＴＵ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｈ．２６２）」において説明されている。次に、本発明の理解を容易にするために、ＭＰＥＧ−２圧縮に関するいくつかの関連した局面を復習することにする。
【００３３】
図５は、ＭＰＥＧ−２ビデオ層ハイアラーキに関する従来技術を示すものである。図５において、ＭＰＥＧ−２データ・ストリームはビデオ・ストリーム及びオーディオ・ストリームより成り、それらのストリームは共にシステムのストリームにパックされる。ビデオ・ストリームには別の層も存在する。最高の層はビデオ・シーケンス層８０であり、それはそのシーケンス全体に関係する情報を含んでいる。ビデオ・シーケンス８０は、１つ又は複数のビデオ・フレームを含むピクチャ・グループ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｐｉｃｔｕｒｅｓ − ＧＯＰ）８２に分割される。５２５ラインのフレームを作るようにインターレースされた奇数及び偶数のフィールドであるビデオ・フレームが第３の層、即ち、ピクチャ層８４を形成する。ピクチャは、更に、水平方向のセクション８５のスライスに分割される。そのスライス層は連続したマクロ・ブロック８７から成り、そのマクロ・ブロックは８ｘ８ピクセル・ブロック８９の最下層から成る。
【００３４】
図６及び図７において、ＭＰＥＧ−２エンコーディングは、ルミナンス（Ｙ）及びクロミナンス（ＣｒＣｂ）ビデオ・コンポーネントをエンコードするために使用されるサンプリングのタイプと呼ばれる４：２：０又は４：２：２フォーマットを使用する。図６において、４：２：２又は４：２：０フォーマット・サンプリングは、４つのルミナンス・サンプルごとに２Ｃｒ 及び２Ｃｂ サンプルを与える。ＣｒＣｂ サンプルは４：２：０フォーマットにおいてそれぞれ１に減少する。Ｙサンプルに関する単一の ＣｒＣｂ のロケーションが図６に示される。図７に示されるように１５Ｍｂｐｓ以上の速度で圧縮される時、４：２：２サンプリングを使用すると、すばらしい結果が得られる。４：２：２サンプリング・フォーマットをサポートするＭＰＥＧ−２エンコーダが１９９８年に入手可能になった。
【００３５】
図５に戻ると、ＧＯＰには、次のような３つのタイプのピクチャ、Ｉフレーム、即ち、イントラ・フレーム；Ｐフレーム、即ち、予測的にモーション補償されたフレーム；及びＢフレーム、即ち、双方向にモーション補償されたフレームがある。Ｂフレームは最小サイズのピクチャである。それは、それらが前のＩフレーム又はＰフレーム及び次のＩフレーム又はＰフレームの両方からのモーション算定法を使用してエンコードされるためである。Ｐフレームは前のＩフレーム又はＰフレームから予測され、それらはサイズが大きい。Ｉフレームは独立してコード化され、遥かに大きい。
【００３６】
ＧＯＰシリーズのフレームはＩフレームでもって始まる。Ｉフレームの後には一連のＢフレーム及び（又は）Ｐフレームが続く。使用されるＢフレームが多ければ多いほど、低下したビデオ品質の価格における圧縮はより効率的になる。そのＩＢＰシーケンスは、アプリケーションの要件に従ってユーザによりセットされたビデオ・エンコーダ構成パラメータである。Ｉフレームは状況の変化に対して、又はモーション補償が効果的に使用され得ない時、自動的に生成されてもよい。
【００３７】
図８は、伝送システムを介してビデオ・パフォーマンス及び品質をテストするために使用されるいくつかの周知のテレビジョン・テスト信号を示す。ＦＣＣマルチバースト７００は周波数応答のためのテスト信号を提供する。ＮＴＣ７コンポジット７１０は振幅及び位相測定を可能にする。ＮＴＣ７コンビネーション７２０は周波数応答及び歪みテストを提供する。ＦＣＣカラー・バー７３０は振幅及びタイミング測定を提供する。これらのテスト信号の１つ又は複数を、後述のような稼働中テストのためのビデオ・ブランキング・インターバルに入れることが可能である。
【００３８】
Ａ．テスト信号インジェクタのオペレーション
図９はテスト信号インジェクタ１１０２のブロック図を示す。ビデオ信号入力１１００は、ＳＭＰＴＥタイム・コード及び各フレームのＶＢＩを監視するために、及びＶＢＩテスト信号検出器１１１０においてＶＢＩテスト信号の存在を検出するために処理される。どちらのフィールドのＶＢＩライン１０乃至２０におけるいずれの非ブラック信号もテスト信号として扱われる。テスト信号が検出される時、それらはテスト信号記憶装置１１７０に記憶される。モーション検出器１１３０はモーション及び状況の変化に関して着信ビデオを検査し、一方、ビデオ隠蔽装置１１４０は現フレームからのビデオ・ラインと前及び次のフレームからのビデオ・ラインとを比較する。個々のビデオ・ラインが修復の完了によってスコアされる。圧縮及び圧縮解除されたビデオに対する下流のエクストラクタにおいて生じると思われる隠蔽結果を正確にスコアするために、インジェクタにおいてその信号を圧縮及び圧縮解除すること、及び現在の順方向及び逆方向ピクチャ記憶装置を処理することが必要である。ＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダ１１９５が、Ｉフレーム生成を予測するピクチャ記憶装置を得る目的で準パス・エンコーダとして使用される。これについては更に詳細に後述する。
【００３９】
テスト信号挿入コントローラ１１５０は、テスト信号をディジタル・ビデオ・ストリーム１１００に挿入すべき時及び挿入すべき場所（１１５５）を決定する。そこで、修正されたシリアル・ディジタル・ビデオ１１６０がエンコードのためにＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダに送られる。コントローラ１１５０は、更に、テスト信号を得るために着信Ｉフレームに関してＴＳエクストラクタ（「テスト信号エクストラクタ」以下同じ、図１８及び図１９参照）に警報を与えるために下流に送られるトリガ・データ・パケット１１８０を形成する。ＶＢＩテスト信号テーブル１１９７は挿入コントローラ状態データを記憶する。
【００４０】
図１０において、トリガ・データ・パケットがＶＢＩテスト信号テーブル１２００に記憶される。そのＶＢＩテスト信号テーブルは、パケットが２回伝送されることを保証するために伝送カウント１２０４を含み、挿入されたテスト信号なしにＩフレームが送られた回数を追跡するＩフレーム・カウント１２０２を含む。重要なシーンの変化時、又は隠蔽が有効でないと思われる時には、Ｉフレームにテスト信号は挿入されない。これは、ＴＳエクストラクタがＶＢＩラインにおいてテスト信号を反復し続けるので、ＴＳエクストラクタの出力に影響を及ぼさない。３つまでの連続したＩフレームが影響なくスキップ可能である。エクストラクタがテスト信号なしで４つの連続したＩフレームを見た後、それはテスト信号をドロップし、ＶＢＩラインをブラックに回復させる。信号伝送済みフラッグ１２０６は、ＴＳエクストラクタが少なくとも１つのＩフレームを１つの挿入されたテスト信号と共に処理したことを表す。
【００４１】
トリガ・データ・パケット１２０８がテーブル１２０９に示される。修正されたＩフレームのタイム・コード１２１０が第１フィールドで送られる。そのタイム・コードは、そのＩフレームに先行するＧＯＰヘッダにおいて見られるタイム・コードと同じ値及びフォーマットである。マーカ１２１５及び１２３５が、ＭＰＥＧ−２仕様に従って開始コード・エミュレーションを排除するためにそのデータ構造内に入れられる。次の２つのフィールドは、テスト信号取り出し元であるＶＢＩラインＩＤ／フィールド１２２０、及びそのテスト信号の移動先であるビデオ・ラインＩＤ／フィールド１２３０である。テスト信号を伝送するために１つ又は３つのラインが使用されたことを表すライン・カウント１２４０が送られる。３つのラインは４：２：０フォーマットで使用される。推奨される隠蔽モード１２５０は、失われたビデオ・ラインの修復を最適化するためにも送られる。隠蔽モード・フィールドは、４：２：０モードにおいて３つのラインの修復を促進するために３つまでの隠蔽モード値（３ｘ１６ビット）を記憶する。各隠蔽モード値１２５５は、隠蔽モード、ピクセル・シフト・カウント、及び修復を形成するために使用されるラインを含む１６ビット構造である。データ・パケット全体はエラー検出のためのＣＲＣ１２７０によって保護される。パケットは、ＰＥＳヘッダにおいて得られる１２８ビットの個人データであるＰＥＳ個人データとして送られる。スタッフィング・フィールド１２６０はデータ・ブロックを埋め込んで１２８ビットにするために使用される。ＶＢＩに複数のテスト信号が存在する場合、それぞれに対して個別のトリガ・データ・パケットが生成される。
【００４２】
ＣＲＣエラーが第１パケットにおいて検出された場合、各トリガ・データ・パケットは念のために２回送られる。テスト信号が検出された時、それは次のＩフレーム上に送られるよう予定される。ビデオ・エンコーダ内部における所定量のエンコード遅れ及び待ち時間がある場合、下流のＴＳエクストラクタは、テスト信号の到達前にトリガ・データ・パケットのいくつかのフレームを受け取るであろう。ターゲットＩフレームを検出するためにタイム・コードを使用することは、システムにおけるフレーム・バッファリング又は待ち時間に対してインジェクタ／エクストラクタの相互作用をインセンシティブにする。
【００４３】
図１１において、テキスト信号トリガ・データ１２８０は、ビデオ・プライベート・エレメンタリ・ストリームに組み込まれたビデオ・プログラム・エレメンタリ・ストリーム（ＰＥＳ）個人データとしてパケット化される。そこで、テスト信号は、トランスポート・ストリーム・マルチプレクサ１２８４において、オーディオＰＥＳ１２８８及びプログラム・システム情報１２９０と共に多重化されてＭＰＥＧトランスポート・ストリームにされる。トリガ・データ・パケットをビデオＰＥＳに組み込むことは、トリガ・データ・パケットをビデオと強く結合する。各々がそれ自身のテスト信号及びトリガ・データ・パケットを搬送するというような複数のビデオＰＥＳストリームが多重化されてもよい。
【００４４】
図１２は、図９に示されたテスト信号挿入コントローラのロジック・フローを示す。各フレームに関して、伝送すべき何らかのトリガ・データ・パケットがあるかどうかを知るために（ブロック１５２０）、ループに入る（ブロック１５１０−１５７０）。そのようなトリガ・データ・パケットがある場合、そのパケットは送られ（ブロック１５３０）、伝送カウントはゼロにされる（ブロック１５３５）。
【００４５】
非ブラック信号の存在に関して両フィールドにおける各ＶＢＩラインがテストされる（ブロック１５４０）。それが見つかった場合、テスト信号はテスト信号記憶装置にコピーされる（ブロック１５５０）。現フレームがＩフレームである場合（ブロック１５６０）、更なるＩフレーム・ロジックが呼び出される（ブロック１５７０）。最後のＶＢＩラインが処理されてしまった後、プロセスは終了する（ブロック１５８０）。
【００４６】
図１３は、図１２に示されたオペレーション（ブロック１５７０）において呼び出されたインジェクタＩフレーム処理を示す。ＶＢＩのテスト信号部分における各ラインがＶＢＩライン１０−２０に対するラインであるかどうかがチェックされ（ブロック１３１０）、それが肯定される場合、テスト信号の存否に関して再び調べられる（ブロック１３２０）。それが見つからない場合、そのラインに対するＶＢＩテーブル・エントリはクリアされる（ブロック１３２５）。それは見つかった場合、モーション・スコアが検索され（ブロック１３３０）、現在高いモーションが存在するかどうか又はこれがシーケンス外のＩフレームであるかどうかを決定するためのテストが行われる（ブロック１３４０）。急速なシーン変化の時、たとえＩフレームがＧＯＰシーケンスにおける期待されたフレーム・タイプではなかったとしても、ＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダはＩフレームをエンコードし得る。これらの状態のいずれも真であるとテストされる場合、テスト信号がＴＳエクストラクタに少なくとも一度は送られたかどうかを知るためのテストが行われる（ブロック１３５０）。そのテスト結果が否定的である場合、Ｉフレームを安全にスキップすることが可能である。それが肯定的である場合、Ｉフレームが３つよりも多くのフレームに対して抑止されてないことを保証するために，Ｉフレーム・カウントがチェックされる。そのチェックの結果が否定的である場合、Ｉフレーム・カウントはインクレメントされ（ブロック１３６０）、ループは反復する。そのチェックの結果が肯定的である場合、テスト信号は必ずビデオに挿入される。
【００４７】
ビデオ・エンコーダがＩフレーム・オンリ・モードに対して構成されているかどうか決定するために、もう１つのテストがブロック１３４５において行われる。そのテスト結果が肯定的である場合、テスト信号は再び抑止される。テスト信号は、Ｉフレーム・オンリ・モードで動作している時に４フレームごとに伝送される。Ｉフレーム・オンリ・コーディングは、非常に高い帯域幅を消費するので、ビデオを伝送する時には滅多に使用されない。隠蔽モードにおける最高にランク付けされたラインが検索され（ブロック１３６５）、そのスコアがユーザ指定の品質閾値と比較される（ブロック１３７０）。そのスコアの方が高い場合、テスト信号が送られる。そのスコアの方が高くない場合、Ｉフレーム・カウントが再びチェックされ（ブロック１３７５）、そのカウントが３よりも大きい場合のみテスト信号が送られる。トリガ・データ・パケットが形成され、伝送される（ブロック１３８０）。ＭＰＥＧ−２ビデオ・エンコーダに送られたビデオ入力にテスト信号が挿入される（ブロック１３８５）。
【００４８】
図１４において、トリガ・データ・パケットが図９に示されたインジェクタによって形成される。トリガ・データ・パケットは、ＴＳエクストラクタがアクティブ・ビデオ・エリアからテスト信号を取り除くために及びその信号を正しいＶＢＩラインに入れるために必要なすべての情報を含む。トリガ・データ・パケットは次のようなステップ・シーケンスで形成される。ブロック１４２０において、伝送カウントが１にセットされる。ブロック１４３０において、Ｉフレームがクリアされる。ブロック１４３５において、タイム・コードが記憶される。ブロック１４４０において、隠蔽モードが記憶される。ブロック１４４５において、ビデオ・ラインＩＤフィールドが記憶される。ブロック１４５０において、ＶＢＩラインＩＤフィールドが記憶される。ブロック１４５５において、４：２：２フォーマットの存在を決定するためにテストが行われる。その判定結果が肯定的である場合はブロック１４６０において１のライン・カウントを記憶する。否定的である場合は４：２：０フォーマットに対して３のライン・カウントを記憶する。なお、そのフォーマットでは、３つの連続したビデオ・ラインが、４：２：２フォーマットにおけるように１の代わりに信号を送るために使用される。その否定的である場合は、ブロック１４８０において、３のライン・カウントを記憶する。ブロック１４６０及び１４８０の両方ともブロック１４６５に進み、トリガ・データ・パケットに対するＣＲＣを計算及び記憶させる。ブロック１４７０において、トリガ・データ・パケットは伝送され、ブロック１４７５において、今や下流のＴＳエクストラクタがＶＢＩにおいてアクティブ・テスト信号を有することを表す信号伝送済みフラッグがセットされる。しかる後、ブロック１４９０において、プロセスが終了する。
【００４９】
図１５は、ＮＴＳＣ放送におけるアクティブ・ビデオ・エリア１７００を含むテレビジョン・スクリーンを示す。なお、そのＮＴＳＣ放送は、各々が２６２．５本のラインより成る２つのインターレース・フィールドを含む５２５本のビデオ・ライン（図示されてない）のものである。そのアクティブ・ビデオ・エリアは、更に、タイトル・セーフ・エリア１７０５及びアクション・セーフ・エリア１７１０を含む。これらのエリアは、シーンのフレーミング及びタイトル・テキストの配置において制作者をガイドする境界として働く。各インターレース・フィールドのライン２２乃至３３及びライン２５０乃至２６２はオーバスキャン・エリア１７１５にある。オーバスキャンのサイズは各テレビジョンに対して変わるであろうし、同じテレビジョンにおいても電源の電圧調整における動揺のために変わるであろう。視聴者が水平及び垂直走査の非映像部分を見ることがないようにするために、オーバスキャンは、一般に、アクティブ・ビデオの５％に対してセットされる。これは、スクリーンの最上部における各フィールドの約１２本のラインを効果的に見えなくする。
【００５０】
そのオーバスキャン・エリアは、テスト信号の隠蔽がビデオ・コンテントに関係なく視聴者に気づかれないという高度の信頼性を与える。しかし、各テスト信号は伝送のためにアクティブ・ビデオの３つのラインを必要とするので、オーバスキャン・エリアにおけるパスすることが可能な信号の数は、４：２：０モードでは制限されるということに注意すべきである。３つの連続したビデオ・ラインの修復を最適化するためには、隣接ラインが使用されてはならない。それは上側又は下側のオーバスキャン・エリアにおいて４つのテスト信号しかパスされ得ないためである。ビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）１７０２はビデオ・ライン１乃至２１から成り、ビデオ信号のフレームを完全なものにする。
【００５１】
オーバスキャン・エリアが十分に利用される時、ビデオ・ラインは隠蔽の効果によってランク付け又はスコアされる。そこで、最高の隠蔽スコアを所定の閾値と比較することによって、アクティブ・ビデオにテスト信号を配置することが決定される。その閾値が低ければ低いほど、隠蔽効果は小さくなる。スコアが受け入れ可能な閾値よりも低くなる時、挿入されるテスト信号がない場合には１乃至３個のＩフレームがスキップされてもよい。
【００５２】
望ましい実施例は表示領域の外にテスト信号を置くことを教示しているけれども、本発明において使用される隠蔽技法はタイトル・セーフ・エリア１７１０において信号又は他のデータをパスする他の実施例を可能にする。それは、この領域における現在のビデオ内容が最適な隠蔽を容易にするためである。ＴＳインジェクタはミスしたビデオ・ラインを最適に修復する方法をＴＳエクストラクタに指示するので、隠蔽が機能強化される。下記（１）−（５）の事項を使用するいくつかのモードの１つにおいて時空的に隣接したビデオ・ラインを使用して、失われたビデオ・ラインが置換される；
（１） 前のフレームの対向フィールドからの同じライン、
（２） 次のフレームの対向フィールドからの同じライン、
（３） 現フレームにおける隣接する（上の）ライン、
（４） 現フレームにおける隣接する（下の）ライン、
（５） 上記４つのラインのうちの２つから形成された合成ライン。
【００５３】
これらの修復技法は、ＴＳインジェクタによってビデオ・エリア内にテスト信号を最適に配置することと組み合わせる時、高度の隠蔽という結果を生じる。
【００５４】
図１６は隠蔽プロセスを示す。テスト・ブロック１６００では、テスト信号が印加され、その信号にとって使用可能なスペースがあるかどうかを決定する。結果が肯定的である場合は、ブロック１６１０においてその信号をオーバスキャン・エリアに入れ、ブロック１６２０において隠蔽スコアが計算され、しかる後、ブロック１６９０においてプロセスは終了する。否定的である場合は、オーバスキャン・エリアが満杯であることを表し、ブロック１６２５においてライン分離距離がロードされ、しかる後、ブロック１６３０においてすべての使用可能なセーフ・アクション・ライン（３３乃至４５及び２３８乃至２５０：図１６参照）がモーション及びコンテントによってランク付けされる。テスト・ブロック１６３５において、すべてのラインが隠蔽スコアを持つまで、ブロック１６４０において各使用可能なラインが隠蔽スコアを受ける。しかる後、ブロック１６３５の結果が否定で終了し、ブロック１６４５においてセーフ・アクション・ラインを隠蔽スコアによってランク付ける。
【００５５】
テスト・ブロック１６５０において、各ラインに対する隠蔽スコアが閾値と比較される。最高のスコアが所定の閾値よりも大きい場合はブロック１６９０においてライン、モード、及びスコアを戻し、プロセスを終了させる。一方、小さい場合はブロック１６５５においてモーション及びコンテントに従い使用可能なタイトル・セーフ・ライン４６−２３７をランク付けする。スコアリングは、コンテント（ブラック、連続したカラー又はパターン）の欠けたライン及び３つのフレームに対する静的モーションを持ったラインに対してウェート付けされる。テスト・ブロック１６６０において、最高のランク付けされた２５本のラインが認識され、ブロック１６６５においてその各々が隠蔽スコアに関して計算される。すべての隠蔽スコアが計算されてしまった時、ブロック１６６０の判定結果が否定的である場合はプロセスをブロック１６７０に進める。ブロック１６７０では、タイトル・セーフ・ラインが隠蔽スコアによってランク付けされ、トップの候補がブロック１６９０に戻される。
【００５６】
図１７は、ライン隠蔽スコアを計算するためのプロセスを示す。ブロック１８００において、前及び次のフレームにおけるターゲット・ビデオ・ライン及び同じビデオ・ラインの間のライン差を計算するために、各ラインが一時的に隣接しているか否かに関する決定が行われる。結果が肯定的である場合は、ブロック１８０５においてルーマ（ｌｕｍａ）コンポーネント及びクローマ（Ｃｈｒｏｍａ）コンポーネントの間のライン差を決定するための計算を行う。ブロック１８１０において、完全な一致を表すゼロの差に関して一時的な隣接ラインがテストされる。結果が肯定的である場合は、ブロック１８６５においてラインに最大スコアを与え、そのモードがブロック１８７０に記録される。しかる後、プロセスはテスト・ブロック１８００に戻る。
【００５７】
テスト・ブロック１８１０において判定結果が否定的である場合はプロセスをブロック１８００に戻す。ブロック１８００の判定結果が否定的である場合は一時的に隣接した各ラインをテスト・ブロック１８２０に戻す。空間的に隣接した各ラインに関して、判定結果が肯定的である場合はブロック１８２５を開始させる。ブロック１８２５はターゲット・ビデオ・ラインと、現フレームの他のフィールドにおける空間的に隣接した２つのラインとの間の差を計算する。そこで、テスト・ブロック１８３０が、ターゲット・ビデオ・ラインと空間的に隣接した２つのラインとの差をゼロに比較する。判定結果が肯定的である場合は一致が生じたことを表し、ブロック１８６５において最大スコアが与えられる。それはブロック１８７０において記憶され、しかる後、プロセスはブロック１８００に戻る。
【００５８】
ブロック１８３０の判定結果が否定的である場合は、一時的に隣接したラインの差がゼロではないことを表す不一致を表示すると、プロセスは別の隠蔽スコアを決定するためにブロック１８２０に戻る。ブロック１８２０において判定結果が否定的である場合はブロック１８３５において空間的に隣接したラインを参照し、ビデオ・エンコーダによって計算されたモーション・ベクトルを使用してモーションの方向を決定する。ブロック１８４０において、ルーマ差が最小になるまで、前のフレームからの同じラインがその方向にシフトされる。次に、ブロック１８４５において、次のフィールドの同じビデオ・ラインからピクセルが取られ、ブロック１８５０において、ルーマ／クローマ差が計算される。テスト・ブロック１８５５はその差とゼロとを比較し、結果が肯定的である場合は出力をブロック１８６５に戻す。ブロック１８６５は最大スコアを与えることに続いてブロック１８７０でそのモードを記憶し、プロセスはブロック１８７５からブロック１８００に戻る。テスト・ブロック１８５５において差がゼロでない場合、ブロック１８６０において前の５つの計算の最高スコアが記憶され、ブロック１８７０においてそのモードが記憶され、ブロック１８００への戻りがそれに続く。
【００５９】
Ｂ．テスト信号エクストラクタのオペレーション
図１８はＭＰＥＧ−２デマルチプレクサにおけるトランスポート・データ・ストリーム・フローを示す。ＡＴＭスイッチ１４０（図１参照）からのトランスポート・ストリーム２１００はデマルチプレクサ２１１０によって受信され、デマルチプレクサ２１１０はそのストリームをビデオＰＥＳ２１６０、オーディオＰＥＳ２１６２、及びシステム制御２１６４に送る。そのビデオＰＥＳ２１６０はテスト信号エクストラクタに送られ、トリガ・データ・パケットをデマルチプレクスさせる。ビデオＰＥＳはビデオ・デコーダ２１２２にも送られ、そのデコーダはデコードされたビデオを供給する。オーディオＰＥＳ２１６２はオーディオ・デコーダ２１２４に供給され、そのデコーダはデコードされたオーディオ出力を供給する。
【００６０】
図１９はテスト信号エクストラクタ２９００のブロック図である。そのエクストラクタはビデオ・デマルチプレクサ２９０１を含み、それはビデオＰＥＳ信号ストリームをデマルチプレクスし、Ｉフレームを識別するために使用されるＧＯＰヘッダに組み込まれたＳＭＰＴＥタイム・コードを抽出する。トリガ信号デマルチプレクサ２９０５及びデパケッタイザ２９０８はトリガ・データ・パケットを抽出し、それらをテスト信号トリガ・テーブル２２０５に記憶する。各フレームのデコードと同期して、イントラ・フレーム・プロセッサ２９１０は、ピクチャ・タイプ及びＧＯＰタイム・コードを受け取り、デコードされたＩフレームのタイム・コードをテーブル２２０５におけるトリガ・テーブル・エントリと比較する。各一致したＩフレーム及びトリガ・データ・パケットに対してビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン・テーブル２６０５においてエントリが行われる。
【００６１】
ソフトウエア又はハードウエアでもよいテスト信号挿入及び隠蔽装置２９１５は、現ピクチャ・インディケータ、順方向ピクチャ・インディケータ、逆方向ピクチャ・インディケータ、及びピクチャ・タイプを受け取り、しかる後、Ｉフレーム、Ｂフレーム、及びＰフレームの表示と同期して、テスト信号ライン記憶装置２９３０からテスト信号を発生させる。そのテスト信号は、テーブル２６０５における各アクティブＶＢＩライン・エントリのためのビデオ・ブランキング・インターバル２９４０に挿入される。更に、Ｉフレームのアクティブ・ビデオ・エリアにおけるテスト信号は、トリガ・データ・パケットに含まれた隠蔽モードに従ってピクチャ記憶装置から検索／形成されたビデオ・ラインの挿入によって（図１６のプロセスを使用して）隠蔽される。修復されたビデオ２９４５はディジタル・ツー・アナログ変換のために及びテレビジョン・スクリーンにおけるその後の表示のために送られる。
【００６２】
図２０は、ビデオ・ブランキング・インターバルのライン１乃至２２に対するテスト信号トリガ・データ構造（テーブル）２２００を示す。各テスト信号データ構造は、コラム１のテスト信号コンポーネント、コラム２のコンポーネントにおけるビットの数、及びコラム３のコンポーネントに対するニーモニックを含むテーブル２２０５に記憶される。その信号トリガ・データ構造のコンポーネントはブロック２２１０におけるタイム・コード、ブロック２２１５におけるマーカ、ブロック２２２０におけるビデオ・ブランキング・インターバル・ラインＩＤ／フィールド、ブロック２２３０におけるビデオ・ライン及びＩＤ／フィールド、ブロック２２３５におけるマーカ、ブロック２２４０におけるライン・カウント、ブロック２２５０における隠蔽モード、ブロック２２６０におけるスタッフィング及びパッディング・デジット、並びにブロック２２７０における巡回冗長検査コードを含む。
【００６３】
図２１は、エクストラクタにおける受信されたトリガ・データ・パケットの処理を示す。ブロック２３００において、パケットがＣＲＣ不良に関してチェックされる。結果が肯定的である場合はブロック２３２０においてトリガ・データ・パケットを廃棄する。否定的である場合は、パケットをテスト・ブロック２３１０に転送し、そのパケットに含まれたＶＢＩラインＩＤに対するエントリが既に存在するかどうかを決定する。結果が否定的である場合はテスト・ブロック２３２５を開始させ、そのパケットに関するタイム・コードが満了したかどうかを決定する。結果が肯定的である場合はプロセスをブロック２３２０に進め、そのパケットを廃棄させる。否定的である場合はプロセスをブロック２３６０に進め、テスト信号トリガ・テーブル２２００において新しいエントリを作成し、しかる後、プロセスは終了させる。ビデオ・ブランキング・インターバル・ライン・テスト・ブロック２３１０の判定結果が肯定的である場合はプロセスをブロック２３３０に進める。
【００６４】
テスト・ブロック２３３０において、そのエントリのビデオ・ラインＩＤフィールド及びトリガ・データ・パケットが比較される。パケット・ビデオ・ラインがエントリ・ビデオ・ラインに等しい場合、プロセスをブロック２３５０に進め、トリガ・テーブルにおけるそのパケットに対するエントリを更新させる。パケット・ビデオ・ラインがエントリ・ビデオ・ラインに等しくない場合、プロセスはブロック２３４０に進み、ブロック２３４０はテスト信号トリガ・テーブルからエントリを除去し、ブロック２３６０においてテスト信号トリガ・テーブルにおける新しいエントリを作成させ、しかる後、プロセスは終了する。本発明の特徴は、アクティブ・ビデオ領域内でテスト信号を動的に移動させることである。ブロック２３４０及び２３６０は、テスト信号がＩフレーム上に再配置されることを可能にし、ＴＳエクストラクタをＩフレームに基づきインジェクタに応答させる。
【００６５】
図２２はテスト信号エクストラクタにおけるＩフレームの処理を示す。各Ｉフレームの到着時に、テスト・ブロック２４００は、テスト信号トリガ・テーブルにエントリが存在するか否かを決定する。結果が肯定的である場合は、Ｉフレーム・タイム・コード（ＴＣ）がテーブル・エントリ・タイム・コードに等しいかどうかを決定するためにテスト・ブロック２４１０を開始させる。その結果が否定的である場合はプロセスをブロック２４００に戻す。肯定的である場合はブロック２４２０を開始してＶＢＩライン・アクティブ・フラッグをセットさせ、しかる後、ブロック２４３０において、ＶＢＩライン・テーブルにおけるＩフレーム・カウントがクリアされる。ブロック２４３５において隠蔽フラッグがセットされ、ブロック２４４０において新しい隠蔽モードがビデオ・ブランキング・インターバル・ライン・テーブルに移される。ブロック２４４５において、ビデオ・ラインＩＤフィールド及びカウントもビデオ・ブランキング・インターバル・テーブルに移され、しかる後、ブロック２４５０においてビデオ・ブランキング・ラインＩＤ及びフィールドがビデオ・ブランキング・インターバル・テーブルに移され、ブロック２４５５においてＩフレームがタイミング信号トリガ・テーブルから削除され、プロセスはブロック２４００に戻る。タイミング信号トリガ・テーブルにエントリが存在しない場合、フレームを図２３に示されたビデオ・ブランキング・インターバル・ライン・テーブル２６０５に転送する。次に、図２３を説明し、そのような説明の後、図２２のプロセスに戻ることにする。
【００６６】
図２３、２４において、ビデオ・ブランキング・インターバル・ライン・テーブル２６００にはエントリが存在する。即ち、各フィールドにおける排他的なライン１０からライン２０までの各ビデオ・ブランキング・ラインに対して１つのエントリが存在する。テーブル２６００における各エントリがブロック２６０５に示される。ブロック２６１０にはビデオ・ブランキング・インターバル・ライン・アクティブ・フラッグがインストールされる。そのフラッグは、テスト信号をビデオ記憶装置からビデオ・ブランキング・インターバル・ライン上に移すようにＴＳエクストラクタに信号する。Ｉフレーム・カウント・ブロック２６１５は、テスト信号がテスト信号インジェクタ入力から生じる場合、そのテスト信号をタイムアウトするために使用される。テスト信号インジェクタは、それがテスト信号をビデオ・ブランキング・インターバルから除去することを信号するために別個のトリガを生成しない。組み込まれたテスト信号なしで３つの連続したＩフレームが受信される場合、テスト信号エクストラクタはビデオ・ブランキング・インターバル・ライン・テーブルからエントリを除去し、テスト信号の発生を中止する。ビデオ・ネットワークにおける３つのＩフレームのタイムアウトは１２のＧＯＰカウントを使用する。
【００６７】
ブロック２６２０には隠蔽フラッグが記憶され、ブロック２６３０には隠蔽モードが記憶される。隠蔽フラッグ及び隠蔽モードは、テスト信号を搬送するために使用されるビデオ・ラインを修復するためのＩフレーム再構成時に使用される。ブロック２６４０には、ビデオ・ブランキング・インターバル・ライン及びＩＤフィールドが記憶される。ブロック２６５０にはビデオ・ラインＩＤフィールドが記憶され、ブロック２６６０にはビデオ・ライン・カウントが記憶される。ビデオ・ラインＩＤフィールドは修復すべきビデオ・ラインを識別し、ビデオ・ライン・カウントは、テスト信号を伝送するために使用されたラインの数を表示する。
【００６８】
図２２に戻ると、ビデオ・エリアにおけるテスト信号に関して、Ｉフレーム・プロセス２４００がエクストラクタテスト信号トリガ・テーブルにおける各エントリを通してループする。そのループを出る時、ＶＢＩラインが「アクティブ」とマークされているかどうかを決定するために、ブロック２４６０においてＶＢＩライン・テーブルにおける各エントリが調べられる。結果が否定的である場合はそのプロセスを終了させる。肯定的である場合はテスト・ブロック２４６５を開始させ、ＶＢＩラインがアクティブとしてマークされているかどうかを決定する。結果が否定的である場合はプロセスをブロック２４６０に戻す。肯定的である場合はブロック２４７０においてテーブル・エントリ２６０５におけるＩフレーム・カウント２６１５をインクレメントし、プロセスはテスト・ブロック２４７５に移る。ブロック２４７５において、Ｉフレーム・カウントはそれが３を越えたかどうかを決定するために調べられる。結果が肯定的である場合はブロック２４８０を開始させ、テーブル２６０５におけるＶＢＩライン「アクティブ」フラッグがリセットされる。ブロック２４８０においてＶＢＩエントリが「インアクティブ」としてマークされ、ブロック２４８５においてテスト信号がビデオ記憶装置からクリアされる。オペレーション・ブロック２４６０乃至２４８５より成るループにおいて、すべてのＶＢＩラインが調べられてしまった後、ブロック２４９０においてプロセスは終了する。
【００６９】
次に、図２４に転ずると、フレーム再構成が示される。フレーム再構成の間、ＴＳエクストラクタは、テスト・ブロック２５００において各「アクティブ」ＶＢＩライン・エントリを介してループする。判定結果が否定的である場合はプロセスを終了させる。肯定的である場合はテスト・ブロック２５１０を開始させ、ＶＢＩラインがアクティブであるかどうか決定する。結果が否定的である場合はプロセスをテスト・ブロック２５００に戻す。肯定的である場合は、テスト・ブロック２５１５においてＩフレーム及び隠蔽フラッグがセットされているかどうかを決定する。隠蔽フラッグがセットされている場合、現在処理されているフレームはテスト信号を搬送したＩフレームであり、従って、ブロック２５２０においてそのテスト信号は現ピクチャからテスト信号ラインに移される。そこで、ブロック２５２５において、テスト信号は、記憶された信号ラインから現ピクチャのターゲットＶＢＩライン・フィールドにコピーされる。テスト・ブロック２５３０は、Ｉフレーム及び隠蔽フラッグがセットされているかどうかを決定する。結果が否定的である場合はプロセスをテスト・ブロック２５００に戻す。肯定的である場合はブロック２５４０においてビデオ・ラインを隠蔽する。次に、図２６に関連して、ビデオ・ラインを隠蔽するプロセスを説明することにする。ビデオ・ラインが隠蔽された後、ブロック２５５０において隠蔽フラッグがクリアされ、しかる後、プロセスはブロック２５００に戻る。
【００７０】
図２５に転ずると、ビデオ・ラインを隠蔽するプロセスが、図２３のＶＢＩテーブル２６００におけるＶＢＩライン・テーブル２６０５のライン２６３０に記憶された隠蔽モードをインプリメントする。ブロック２７００において、ＶＢＩエントリ・テーブルにおけるビデオ・ラインＩＤフィールド及びカウントがプロセスにロードされる。隠蔽モードがブロック２７０５においてロードされ、しかる後、隠蔽モードが前のフレームの同じラインにあるかどうかをテスト・ブロック２７１０が決定する。結果が肯定的である場合はブロック２７５０において逆方向フレーム記憶装置からビデオ・ラインを移動させ、しかる後、プロセスは終了する。テスト・ブロック２７１０の判定結果が否定的である場合はテスト・ブロック２７１５を開始させ、同じラインが次のフレームにあるかどうかを決定する。結果が肯定的である場合はブロック２７６０を開始させ、順方向フレーム記憶装置からビデオ・ラインを移動させ、しかる後、プロセスは終了する。否定的である場合はテスト・ブロック２７２０を開始させ、そのブロックにおいて、それが他のフィールドにおける上のラインであるかどうかに関する決定が行われる。
【００７１】
ブロック２７２０において判定結果が肯定的である場合は、ブロック２７７０において現フレーム記憶装置からビデオ・ラインを移動させ、しかる後、プロセスは終了する。否定的である場合はテスト・ブロック２７３０を開始させ、隠蔽が他のフィールドにおける下のラインにあるかどうかを決定する。結果が肯定的である場合はブロック２７８０を開始させる。そのブロックは現フレーム記憶装置からビデオ・ラインを移動させ、しかる後、プロセスは終了する。否定的である場合はテスト・ブロック２７４０を開始させ、合成ラインを形成すべきかどうかを決定する。結果が肯定的である場合はブロック２７８５において合成ラインを形成する。合成ラインは、キャリア・ラインをシフトすること及び次のラインでもってバックフィルすることによって形成され、しかる後、プロセスは終了する。否定的である場合はそのプロセスを終了させる。
【００７２】
要約すると、ブロック２７５０及び２７６０は、それぞれ、前のフレーム及び次のフレームから同じライン／フィールドを使用してラインを修復する。ブロック２７７０及び２７８０は修復を必要とするラインの上及び下の次のラインを使用する。これらのラインは現フレームの別のフィールドから取られる。ブロック２７３０及び２７４０は時間的に又は空間的に分離されたラインを平均化することを伴う。ブロック２７８５では、ラインは、前のフレームからのラインの一部（ピクセル・シフト・カウントによって表される）を使用し、しかる後、次のフレームからのピクセルを使用してそのシフト・アウトされたピクセルを埋めることによって合成ラインを形成し、それによって隠蔽される。
【００７３】
図２６は本発明の別の実施例を示す。図２６において、稼働中テストはＶＢＩに挿入されたビデオ・テスト信号を使用することによって達成される。起動ＰＯＰ３５００において、加入者のビデオ・フィード３５２８がアナログ・ビデオ・スイッチ３５８２を介して垂直インターバル・テスト信号（ＶＩＴＳ）装置３５３２へ経路設定される。ＶＩＴＳ装置３５３２は、アクティブ・ビデオに影響を与えることなくテスト信号をＶＢＩに挿入する。アナログ・ビデオ・スイッチ３５８２はＶＩＴＳ３５３２の出力を、エンコード及び伝送するためのＭＰＥＧ−２エンコーダ３５３６へ経路設定する。インジェクタ３５３４は、そのビデオがエンコードされる前にＶＢＩからアクティブ・エリアにテスト信号を移動させる。受信端３５０５では、エクストラクタ５３８４がアクティブ・エリアからＶＢＩにテスト信号を移動させ、デコードされた信号３５８５がアナログスイッチ３５５６によって２つの出力ポートに経路選択される。１つのポートはＶＩＴＳに接続され、他方のポートはビデオ・テスト信号の分析及び測定を行う測定セット３５５８に接続される。ＶＩＴＳ３５５７はビデオ・テスト信号３５４６を受け取り、稼働時テスト信号を含むブラックをラインに挿入することにより放送からテスト信号を効果的に除去する。次に、ビデオはアナログ・スイッチ３５５６にルート・バックされる。そのアナログ・スイッチにおいて、それは加入者の出力アクセス・ライン３５６２にスイッチされる。このように、ネットワーク１１５（図１参照）は、表示された放送或いは加入者のＶＢＩ信号又はデータに影響を与えずにエンド・ツー・エンドでテストされる。
【００７４】
更に要約すると、本発明は垂直ブランキング・インターバルに入れられたテスト信号の検出を行う。即ち、本発明は、信号を抽出してそれをアクティブ・ビデオへ移動させ、このテスト信号を送るために使用されたラインを隠蔽し、それを最適に隠蔽するスクリーンのエリアに従って表示エリア内にこのラインを動的に位置決めする。その動的な位置決めは、それが位置決めされる場所を１秒当たり何回も変更することができる。最後に、エクストラクタはその信号を除去し、従って、たとえテスト信号が１秒当たり約２．５回ずつ下流に送られるだけであっても測定テスト・セットに連続的な信号を供給する。テスト信号はエクストラクタからは一様な連続信号に見える。
【００７５】
本発明を特定の実施例において説明したけれども、本発明の精神及び技術範囲から逸脱することなく種々の変更を施し得ることは勿論である。
【００７６】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００７７】
（１）ＭＰＥＧ−２圧縮を受けたアナログ放送ビデオを稼働中に及び非稼働中にテストするための交換ディジタル放送ネットワークにして、
アナログ放送ビデオを受信又は送信するための複数のゲートウェイを有する交換パケット・ネットワークであって、各ゲートウェイはアナログ・スイッチを通してアナログ放送ビデオのソース又はアナログ放送ビデオのシンクに結合される、交換パケット・ネットワークと、
各ゲートウェイにおいて、一連のフレームにおけるアナログ放送ビデオを圧縮ディジタル形式におけるディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームとしてエンコード／デコードするための手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームにテスト信号を挿入するためのテスト信号インジェクタ手段と、
前記フレームにビデオ・テスト信号を配置し、その配置を隠蔽するためのテスト信号挿入制御手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームの品質を損なうことなく前記フレームから前記テスト信号を見つけ及び抽出するためのテスト信号エクストラクタ手段と、
を含む交換ディジタル放送ネットワーク。
（２）フレームのビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）におけるテスト信号のロケーションを定義するインジェクタＶＢＩテスト信号テーブルを生成及び記憶するための手段を更に含む上記（１）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（３）タイム・コードを監視し、各フレームにおけるビデオ・テスト信号の存在を検出して第１出力信号を供給するための手段と、
モーション及びシーンの変化に関して着信アナログ・ビデオを検査し、第２出力信号を供給するための手段と、
現フレームからのアナログ・ビデオ・ラインと前及び次のフレームのアナログ・ビデオ・ラインとを比較し、該フレームにおけるビデオ・テスト信号の隠蔽をスコアし、第３出力信号を供給するための手段と、
前記第１、第２、及び第３出力信号を前記テスト信号挿入制御手段に供給するための手段と、
を更に含む上記（１）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（４）ＶＢＩテスト信号テーブルを生成及び記憶し、前記テーブルを前記テスト信号挿入制御手段に結合するための手段を更に含む上記（３）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（５）前記テスト信号挿入制御手段に結合されたトリガ・データ・パケットを生成し、出力を前記ネットワークに供給するための手段を更に含む上記（４）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（６）前記テスト信号挿入制御手段及びＶＢＩテスト信号検出器に結合され、前記ビデオ・テスト信号を記憶し、前記テスト信号挿入制御手段によって指示されるように前記ビデオ・テスト信号を前記アナログ・ビデオに挿入するための手段を更に含む上記（５）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（７）前記エクストラクタ手段は、
トリガ・データ・パケット・データを受信し、テスト信号トリガ・テーブルに結合されたトリガ信号デマルチプレクサと、
ピクチャ・タイプ信号及びピクチャ・タイム・コードのグループに応答し、前記テスト信号トリガ・テーブル及びビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン・テーブルに結合されたイントラ・フレーム・プロセッサと、
現ピクチャ信号、順方向ピクチャ信号、逆方向ピクチャ信号、前記ピクチャ・タイプ信号、前記ＶＢＩライン・テーブルに応答し、テスト信号ライン記憶装置に結合されたテスト信号隠蔽装置と、
前記テスト信号ライン記憶装置とデコードされたディジタル・ビデオ・ストリームとを結合するための手段と
を含み、前記テスト信号は、それが伝送の立場から前記デコードされたディジタル・ビデオ・ストリームの品質を表示することを特徴とする上記（１）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（８）前記エクストラクタ手段のテスト信号トリガ・テーブルはフレームの各ＶＢＩラインに対するエントリを含み、該エントリはフレームにおけるトリガ信号のロケーションを定義することを特徴とする上記（７）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（９）前記ＶＢＩライン・テーブルは各ＶＢＩラインに対するエントリを含み、該エントリはフレームにおける該ラインのロケーション、隠蔽フラッグ、及び隠蔽モードを定義することを特徴とする上記（７）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（１０）ゲートウェイ接続装置へのＴＣＰ／ＩＰネットワークを介して各ゲートウェイへの継続的な接続を維持し、該ゲートウェイにおける警報状態を監視するための手段を更に含む上記（１）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（１１）前記エンコード／デコードするための手段はＭＰＥＧ−２エンコーディング／デコーディング・アルゴリズムをインプリメントすることを特徴とする上記（１）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（１２）前記エンコード／デコードするための手段は前記ビデオ信号のルミナンス及びクロミナンス・コンポーネントをエンコードするために４：２：０又は４：２：２サンプリングをインプリメントすることを特徴とする上記（１）に記載の交換ディジタル放送ネットワーク。
（１３）アナログ放送ビデオを受信又は送信するための複数のゲートウェイにして、各々がアナログ・スイッチを通してアナログ放送ビデオのためのソース又はシンクに結合される複数のゲートウェイと、
各ゲートウェイにおいて、一連のＩフレーム、Ｂフレーム、及びＰフレームにおけるアナログ放送ビデオを圧縮ディジタル形式におけるディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームとしてエンコード／デコードするための手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームにテスト信号を挿入するためのテスト信号インジェクタ手段と、
前記フレームにビデオ・テスト信号を配置し、その配置を隠蔽するためのテスト信号挿入制御手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームの品質を損なうことなく前記フレームから前記テスト信号を見つけ及び抽出するためのテスト信号エクストラクタ手段と、
を含む交換ディジタル放送ネットワークにおいて、ビデオ品質を評価するために、ＭＰＥＧ−２圧縮を受けたビデオ伝送にテスト信号を挿入するための方法であって、
（ａ）前記インジェクタ手段において各フレームをテスト信号に関して処理するステップ、
（ｂ）前記インジェクタ手段において各Ｉフレームを処理するステップ、
（ｃ）前記インジェクタ手段においてトリガ・データ・パケットを形成し、該トリガ・データ・パケットを前記エクストラクタ手段に伝送するステップ、
（ｄ）Ｉフレームにおける前記テスト信号を隠蔽モードに関して処理するステップ、
（ｅ）Ｉフレームにおける各テスト信号に関して隠蔽スコアを計算するステップ、
（ｆ）前記エクストラクタ手段に伝送されたＩフレームにおけるテスト信号を隠蔽するステップ、
（ｇ）受信されたＩフレームにおけるテスト信号に関して前記エクストラクタ手段に警報するために前記トリガ・データ・パケットを処理するステップ、
（ｈ）前記エクストラクタ手段において前記Ｉフレームを前記テスト信号に関して処理するステップ、
（ｉ）前記エクストラクタ手段において各Ｉフレームを再構成するステップ、及び
（ｊ）すべてのフレームにおけるテスト信号をテスト中のＶＢＩラインにコピーするステップ
を含む方法。
（１４）更に、インジェクタにおける各フレームを処理するために、
フレームをビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン１０−２０の存否に関してテストし、ＶＢＩラインが識別されないことを表す否定状態はプロセスを終了させ、該ＶＢＩラインが識別されたことを表す肯定状態は次のステップにプロセスを移す、ステップと、
伝送されるべきトリガ・データ・パケットのカウントを決定するステップと、
非ブラック信号の存在に関して各ＶＢＩラインをテストし、肯定状態は前記テスト信号をテスト信号記憶装置にコピーし、否定状態はＩフレーム処理を開始させる、ステップと、
最後のＶＢＩが処理された後、フレームの処理を終了させるステップと
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（１５）更に、テスト信号インジェクタにおいてＩフレームを処理するために、
テスト信号を含むビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン１０−２０の存否に関してフレームをテストし、否定状態はプロセスを終了させ、肯定状態はテストされたＶＢＩラインに対してテスト信号が識別されない場合にそのラインに対するＶＢＩテーブルをクリアし、それが識別された場合には次のステップにプロセスを移す、ステップと、
Ｉフレームにおいてテスト信号を含むＶＢＩラインに対するモーション・スコアを検索するステップと、
高いモーション又はシーケンス外のＩフレームが存在するかどうかを決定するためにＩフレームをテストし、肯定状態はテスト信号がエクストラクタに少なくとも１回送られたかどうかを決定するためのテストを開始させ、それが１回も送られなかった場合、Ｉフレームが３つよりも多くのフレームに対して抑止されなかったことを保証するためにＩフレーム・カウントをチェックするステップと、
Ｉフレーム・カウントをインクレメントし、初期プロセス・ステップに戻るステップと
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（１６）更に、トリガ・データ・パケットを形成するために、
伝送トリガ・データ・パケット・カウンタを１にセットするステップと、
Ｉフレーム・カウンタをクリアするステップと、
トリガ信号タイム・コードを記憶するステップと、
トリガ信号隠蔽モードを記憶するステップと、
トリガ信号ビデオ・ラインＩＤフィールドを記憶するステップと、
トリガ信号ＶＢＩラインＩＤフィールドを記憶するステップと、
トリガ信号を４：２：２フォーマットに関してテストし、否定状態は３のＶＢＩライン・カウントを記憶し、肯定状態は次のステップに処理を進めるステップと、
１のＶＢＩライン・カウントを記憶するステップと、
巡回冗長検査（ＣＲＣ）コードを計算し、記憶するステップと、
トリガ・データ・パケットを伝送するステップ、
伝送トリガ信号伝送済みフラッグをセットするステップと
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（１７）更に、トリガ信号をアクティブ・ビデオ・エリアにおいて隠蔽するために、
使用可能なスペースがアクティブ・ビデオ・エリアに存在するかどうかを決定し、否定状態はオーバスキャン・ビデオ・スクリーン・エリアが満杯であることを表し、肯定状態はビデオ・スクリーンのオーバスキャン・エリアに信号を記憶することに続いて隠蔽スコアを計算してプロセスを終了するステップと、
オーバスキャン・ビデオ・エリアが満杯である場合、ビデオ・ライン分離パラメータを記憶するステップと、
使用可能なビデオ・スクリーン・セーフ・エリアをモーション／コンテントによってランク付けするステップと、
各ビデオ・セーフ・エリア・ラインに対する隠蔽スコアを計算するステップと、
ビデオ・セーフ・ラインを隠蔽スコアによってランク付けするステップと、
各隠蔽スコアを閾値と比較するステップと、
最高の隠蔽スコアが前記閾値を超えるかどうかを決定し、肯定状態はプロセスを終了させ、否定状態はプロセスを次のステップに進めるステップと、
前記閾値を超えない使用可能なビデオ・セーフ・ラインをモーション／コンテントに従ってランク付けするステップと、
前記閾値を超えないランク付けされた使用可能なビデオ・セーフ・ラインに対する隠蔽スコアを計算するステップ、
前記閾値を超えない最高のランク付けされたビデオ・セーフ・ラインを選択し、プロセスを終了させるステップと、
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（１８）更に、テスト信号トリガ・データ構造を形成するために、
タイム・コードを生成及び記憶するステップと、
マルチプレクサによるスタート・コード・エミュレーションを排除するためのマーカを生成及び記憶するステップと、
テスト信号が取り出されるＶＢＩラインＩＤ／フィールドを生成及び記憶するステップと、
前記テスト信号が送られるビデオ・ラインＩＤ／フィールドを生成及び記憶するステップと、
前記テスト信号を伝送するときに１つ又は３つのラインのどちらが使用されるべきかを表すビデオ・アクティブ・エリア・ライン・カウントを生成及び記憶するステップと、
取られたビデオ・ラインの修復を最適化するために隠蔽モードを生成及び記憶するステップと、
前記トリガ・データ・パケットのためのスタッフィング・ビットを生成及び記憶するステップと、
巡回冗長検査（ＣＲＣ）コードを生成及び記憶するステップと、
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（１９）更に、エクストラクタにおいてトリガ・データ・パケットを処理するために、
トリガ・データ・パケットをＣＲＣ不良に関してチェックし、肯定状態は該パケットを廃棄し、否定状態は次のステップにプロセスを移すステップと、
ＶＢＩラインに対するエントリが存在するかどうかを決定し、否定状態はタイム・コードが満了したかどうかを決定し、前記タイム・コードが満了した場合に前記パケットを廃棄し、前記タイム・コードが満了しない場合にテスト信号トリガ・テーブルにおいて新しい・エントリを作成し、前記ＶＢＩラインに対するエントリが存在することを表す肯定状態は次のステップに処理を進める、ステップと、
パケット・ビデオ・ラインがエントリ・ビデオ・ラインに等しいかどうかを決定し、肯定状態は前記テスト信号トリガ信号テーブルにおけるエントリを更新し、しかる後、プロセスを終了させ、否定状態は次のステップにプロセスを進める、ステップと、
前記テスト信号トリガ・テーブルからエントリを除去するステップと、
前記テスト信号トリガ・テーブルにおける新しいエントリを作成し、しかる後、プロセスを終了させるステップと、
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（２０）更に、エクストラクタにおいてＩフレームを処理するために、
タイミング信号トリガ・テーブルにエントリが存在するかどうかの決定を行い、
（ａ）該決定の結果の肯定状態はＩフレーム・コードがテーブル・エントリ・タイム・コードに等しいかどうかを決定するためのテストを開始させ、
（ａ１）該テストの結果の否定状態はプロセスをスタートに戻し、
（ａ２）該テストの結果の肯定状態は、
ＶＢＩライン・アクティブ・フラッグをセットし、
ＶＢＩライン・テーブルにおけるＩフレーム・カウントをクリアし、
隠蔽フラッグをセットし、
ビデオ・ラインＩＤ／フィールド及びカウントをＶＢＩテーブルへ移動させ、
ＶＢＩラインＩＤ／フィールドをＶＢＩテーブルへ移動させ、
テスト信号トリガ・テーブルからエントリを削除してスタートに戻らせるステップと、
（ｂ）前記決定の結果の否定状態はＶＢＩライン・テーブルにおける各エントリの存否に関するテストを開始させ、
（ｂ１）該テストの結果の否定状態はプロセスを終了させ、
（ｂ２）該テストの結果の肯定状態はプロセスを次のステップに進めて、ＶＢＩラインがアクティブであるかどうかの決定を行わせ、
（ｂ２１）該決定の結果の否定状態はプロセスを前の状態に戻らせ、
（ｂ２２）該決定の結果の肯定状態はプロセスを次のステップに進めて、
前記Ｉフレーム・カウントをインクレメントさせ、
前記Ｉフレーム・カウントが３を越えるかどうかの決定を行わせ、該決定の結果の否定状態はプロセスを前記ステップ（ｂ）に戻らせ、該決定の結果の肯定状態はプロセスを次のステップに進めて、
前記ＶＢＩライン・アクティブ・フラッグをリセットし、
前記テスト信号記憶装置におけるテスト信号をクリアし、プロセスを前記ステップ（ｂ）に戻らせるステップと、
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（２１）更に、エクストラクタにおいてフレームを再構成するために、
前記ＶＢＩラインにエントリが存在するかどうかを決定し、否定状態はプロセスを終了させ、肯定状態は次のステップを開始させる、ステップと、
ＶＢＩラインがアクティブであるかどうかを決定し、否定状態はプロセスを開始させ、肯定状態はプロセスを次のステップに進める、ステップと、
前記Ｉフレーム及び隠蔽フラッグがセットされているかどうかを決定し、肯定状態はプロセスを次のステップに進め、否定状態は次のステップをスキップしてプロセスをその次のステップに進める、ステップと、
ピクチャ記憶装置からテスト信号記憶装置にビデオ・ライン・テスト信号を移動させるステップと、
前記テスト信号記憶装置からターゲットＶＢＩライン／フィールドに前記テスト信号をコピーするステップと、
前記Ｉフレーム及び隠蔽フラッグがセットされているかどうかを決定し、否定状態はプロセスをスタートに戻し、肯定状態はプロセスを次のステップに進める、ステップと、
前記ビデオ・ラインを隠蔽するステップと、
前記隠蔽フラッグをクリアするステップと、
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（２２）更に、ビデオ・ラインを隠蔽するために、
前記ビデオ・ラインＩＤ／フィールド及びカウントをロードするステップと、
前記隠蔽モードをロードするステップと、
前記隠蔽モードが同じライン又は前のラインにおけるものであるかどうかの決定を行い、肯定状態は逆方向フレーム記憶装置から前記ビデオ・フレームを移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定状態は次のステップを開始させる、ステップと、
同じラインが次のフレームにあるかどうかを決定し、肯定状態は前記ビデオ・ラインを順方向フレーム記憶装置から移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定状態はプロセスを次のステップに進めさせる、ステップと、
前記隠蔽が上のラインにおけるものであるかどうかを決定し、肯定状態の場合には前記ビデオ・ラインを現フレーム記憶装置から移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定状態の場合にはプロセスを次のステップに進めさせる、ステップと、
前記隠蔽が下のラインにあるかどうかを決定し、肯定状態は前記ビデオ・ラインを現フレーム記憶装置から移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定状態はプロセスを次のステップに進めさせる、ステップと、
合成ラインを形成すべきかどうかを決定し、否定状態はプロセスを終了させ、肯定状態はキャリア・ラインをシフトすること及び次のラインでもってバックフィルすることによって合成ラインを形成させ、しかる後、プロセスを終了させるステップと、
を含むことを特徴とする上記（１３）に記載の方法。
（２３）ＭＰＥＧ−２圧縮を受けたアナログ放送ビデオを稼働中に及び非稼働中にテストするための交換ディジタル放送ネットワークにして、
アナログ放送ビデオを受信又は送信するための複数のゲートウェイを有する交換パケット・ネットワークであって、各ゲートウェイはアナログ・スイッチを通してアナログ放送ビデオのソース又はシンクに結合される、交換パケット・ネットワークと、
各ゲートウェイにおいて、一連のフレームにおけるアナログ放送ビデオを圧縮ディジタル形式におけるディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームとしてエンコード／デコードするための手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームに信号を挿入するための信号インジェクタ手段と、
前記フレームに前記信号を配置し、その配置を隠蔽するための信号挿入制御手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームの品質を損なうことなく前記フレームから前記信号を見つけ及び抽出するための信号エクストラクタ手段と、
を含む交換ディジタル放送ネットワーク。
【図面の簡単な説明】
【図１】ポイント・オブ・プレゼンス（ＰＯＰ）ロケーションを処理する、本発明の原理を組み込んだコマンド及びコントロール・ファシリティ（ＣＡＣ）の概略表示である。
【図２】図１のシステムに含まれた第１ＰＯＰにおけるビデオ稼働中テスト信号発生器及び第２ＰＯＰにおけるテスト信号アナライザの概略表示である。
【図３】図１のＣＡＣセンタのコンポーネントを示す。
【図４】将来のビデオ伝送のためのビデオ加入者による帯域幅予約順序の概略表示である。
【図５】ＭＰＥＧ−２ビデオ層ハイアラーキの従来技術の表示である。
【図６】ＭＰＥＧ−２サンプリング式４：２：２の従来技術の表示である。
【図７】ＭＰＥＧ−２サンプリング式４：２：０の従来技術の表示である。
【図８】伝送システムを介してビデオ性能及び品質をテストするために使用されるいくつかの周知のテレビジョン・テスト信号を示す。
【図９】図１に示されたテスト信号インジェクタ１３０のブロック図を示す。
【図１０】テスト信号トリガ・データ構造の概略表示である。
【図１１】図１０のデータ構造を多重化するＭＰＥＧ−２マルチプレクサを示す。
【図１２】ＭＰＥＧ−２エンコーダにおいて各フレームを処理するための流れ図である。
【図１３】図９のテスト信号インジェクタにおいてＩフレームを処理するための流れ図である。
【図１４】トリガ・データ・パケットを形成するための流れ図である。
【図１５】テスト信号挿入のエリアを示すテレビジョン・スクリーンを示す。
【図１６】図９のテキスト・インジェクタにおけるビデオ・ライン隠蔽のための流れ図である。
【図１７】図９のインジェクタのための隠蔽スコアを計算するための流れ図である。
【図１８】ＭＰＥＧ−２デマルチプレクサを示す。
【図１９】テスト信号エクストラクタのブロック図である。
【図２０】図１９のエクストラクタのためのエクストラクタ・テスト信号トリガ・テーブルの概略表示である。
【図２１】図１８のエクストラクタにおいてトリガ・データ・パケットを処理するための流れ図である。
【図２２】図１９のエクストラクタにおいてＩフレームを処理するための流れ図である。
【図２３】図１９のエクストラクタのためのＶＢＩライン・テーブルの表示である。
【図２４】図１９のテスト信号エクストラクタにおけるフレーム再構成のための流れ図である。
【図２５】図１９のエクストラクタにおいてビデオ・ラインを隠蔽するための流れ図である。
【図２６】本発明の別の実施例である。
【符号の説明】
３００ ＰＯＰゲートウェイ
３２１ ビデオ・テープ・レコーダ
３３２ 垂直インターバル・テスト信号装置
３３８ マルチプレクサ
４００ ＰＯＰゲートウェイ
４５２ デマルチプレクサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a video data transmission system, and more specifically,MPEG -2compressionReceivedIn-service testing of digital broadcast videoAnd non-operational testsAnd a method for performing the method.
[0002]
[Prior art]
In video communication networks, the Moving Picture Expert Group (MPEG) 2 compression algorithm and ATM networks can cause perturbation of video transmission signals that is not normally found in analog-only networks. In order to detect network anomalies and faults in real time, live circuit tests are performed so that service is restored with minimal circuit downtime. Techniques for in-service testing of the EIA / TIA 250C are well known in the television industry. Broadcasters have historically used both fields of video blanking interval (VBI) lines 10-20 to insert test signals. The VBI also incorporates closed caption text and the Society of Motion Picture and Television Engineers (SMPTE) time code. The VBI is not part of the active video area and is therefore not visible to the viewer.
[0003]
However, since the MPEG-2 video encoder filters each screen or frame except VBI lines 1 and 21 in order to reduce the transmitted bandwidth, the encoder pre-filters in-service testing. . The video encoder copies the SMPTE time code into a group of pictures (GOP) and the closed caption text is sent as user data in an MPEG-2 transport stream. The test signal is ignored. At the end of the reception, the VBI line is reproduced by the MPEG-2 decoder and the SMPTE time code and closed caption text are reinserted. However, VBI has no test signals at all. Therefore, the running test is limited to the following two tests. That is,
(1) Synchronous pulse amplitude test,
(2) A chrominance burst amplitude test that essentially confirms the presence or absence of video.
These tests cannot measure or evaluate the quality of the video.
[0004]
Such a limitation of the MPEG-2 video encoder makes it difficult for broadcasters that often need to insert test signals into the VBI at the point of signal generation to test end-to-end video quality. Obstacles. If those video transmissions undergo MPEG-2 compression at any stage, the VBI test signal will be lost.
[0005]
Prior art related to in-service testing of video transmission systems includes the following patents. That is,
U.S. Pat. No. 5,617,148, filed Sep. 15, 1992 and issued on Apr. 1, 1997 (Montgomery), discloses a controlled element for spectral attenuation, or the control of a video signal. A control filter is disclosed that is used to assist in inserting a secondary signal into the video signal without distorting the blanking interval or the closed caption data contained in the blanking interval.
[0006]
U.S. Pat. No. 4,969,041 issued Nov. 6, 1990 (O'Grady) discloses that data is incorporated into a video signal by adding a low-level waveform to the video signal. Is disclosed. The low level waveform has a level below the noise level of the video signal and corresponds to the data. To detect the data embedded in the video signal, the video signal is correlated with a low-level waveform corresponding to the data to generate a correlation coefficient. A high correlation coefficient indicates the presence of a low-level waveform that is converted to data. Because its low-level waveform spreads over many video lines, to avoid fixed pattern noise anomalies that can be detected by the viewer, it uses the same for many frames in one video frame. It does not occur at or near the same location.
[0007]
U.S. Pat. No. 5,585,858 (Harper), filed on Apr. 15, 1994 and issued on Dec. 17, 1996, describes a fully interactive program and a legitimate general program. Discloses a system for simulcasting with the same standard video signal bandwidth. The unused lines of the video are preferably used to incorporate additional interactive response audio channels and graphics and control data. Alternatively, the interactive audio segments may be provided continuously or one at a time on an audio subcarrier or on a cable frequency guard band, or may be pre-stored in memory in an interactive program box. More audio and graphics can be provided through the use of external storage or game cartridges. Further data is entered into designated trigger points in the system through the use of overlaid logic sent in embedded code in the signal or software resident at the receiver location in software.
[0008]
U.S. Patent No. 5,572,247, filed on June 14, 1991 and issued on November 5, 1996 (Montgomery), describes a data signal in the video bandwidth of a cable television system. Discloses a signal processor for enabling transparent reception of a signal. The received signal has video and data components that are frequency interleaved at the active video interval in the video bandwidth. The data signal is modulated with a carrier at non-zero times the horizontal scan rate of the video signal. The receiver selects a forward channel for transmitting the combined signal in response to the control signal and retrieves a data portion of the transmitted combined signal.
[0009]
U.S. Pat. No. 5,557,333 filed on Feb. 24, 1994 and issued on Sep. 17, 1996, and U.S. Pat. No. 5,327,237 filed on Jun. 14, 1994. (Inventor: Jungo) discloses a signal processor for enabling transparent simultaneous transmission and reception of secondary data signals with video signals in the video band. A signal processor at the transmitting end rasterizes the data at the horizontal scan rate and modulates the data with a data carrier at a non-integer multiple of the horizontal scan rate to obtain frequency interleaving. Data is transmitted during the active video portion of each video line.
[0010]
U.S. Pat. No. 5,663,766 filed on Oct. 31, 1994 and issued on Sep. 2, 1997 (Sizer) discloses a system for communicating digital information with a video signal. are doing. The system includes an encoder configured to add a carrier signal modulated with digital information to a video signal. A carrier signal modulated at a frequency other than a certain frequency corresponds to a peak in the video spectrum. The receiver is configured to optionally sense the video signal and to recover the encoded digital information in the video signal.
[0011]
In order to measure or evaluate the quality of the video in a way that is transparent to the viewer in view of the prior art, MPEG-2 compression in which the video test signal is inserted into the VBI or overscan or active area. In-service testing of video transmission must be performed according to the algorithm.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide a system and method for in-service testing of a video transmission subject to MPEG compression.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a method for inserting a test signal for evaluating video quality in a video transmission when the video transmission is subjected to MPEG-2 compression.
[0014]
It is another object of the present invention to provide a system and method for concealing a video test signal in a video transmission in a manner that makes the test transparent to the viewer.
[0015]
It is another object of the present invention to provide a system and method for dynamically placing a video test signal in an active display area of a base video transmission based on the content of a video broadcast.
[0016]
It is another object of the present invention to remove a video test signal from a video blanking interval and periodically insert the test signal into an active video area of a video transmission to provide an MPEG-2 video encoder. It is to provide a system and a method for avoiding filtering.
[0017]
It is another object of the present invention to provide a system and method for extracting a test signal from an active video area of a transmission and placing the test signal in a newly created video blanking interval. .
[0018]
It is another object of the present invention to provide a system and method for generating a continuous test signal at a recovered video blanking interval while receiving an intermittent test signal of varying period. is there.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
These and other objects, features and advantages are achieved in a video transmission system that includes a command and control (CAC) operations center coupled to a wide area TCP / IP network for remotely controlling a local video station. . Each station is coupled to an asynchronous transfer mode (ATM) network through a gateway, such as a POP (Points of Presence). Each POP interfaces to its network via an ATM switch. In the startup POP, the subscriber video feed is routed to an analog video switch coupled to a vertical interval test signal (VITS) generator and signal analyzer. The switch is connected to a multiplexer via an MPEG-2 encoder. The multiplexer multiplexes the output of the MPEG-2 encoder and delivers a single OC-3 video transport stream of pictures occurring in a series of I, B, and / or P frames for delivery to the ATM switch. To To test video quality, the VITS generator sends an NTSC color bar test pattern to the remote POP.
[0020]
The test signal is put into the video blanking interval (VBI) of the frame without affecting the active video. The modified digital stream is sent to an MPEG video encoder for encoding. A test signal insertion controller forms a trigger data packet that is sent to a downstream test signal extractor. If a CRC error is detected, each trigger data packet is sent twice just in case. The trigger data packet is stored in the VBI test signal table. The test signal is brought out of the display area using a concealment technique. Video logic determines the concealment of the test signal. The overscan area of the frame is tested to determine if there is available space for the test signal. If such space exists, one line is selected and the concealment mode is calculated. If the overscan area is full, all available safe action lines are ranked by motion and content. Test signals already inserted reduce the number of available lines. The line separation parameter excludes other lines from consideration so that test signals are not juxtaposed. A concealment score is calculated for each line. Safelines are ranked by concealment score.
[0021]
If the highest score is greater than a predetermined quality threshold, the line, mode and score are returned. Otherwise, the available title safe lines are ranked according to the motion content score. Scoring is weighted for lines with missing content and lines with static motion. Then, in synchronization with the display of each frame, a test signal from the test signal storage is inserted into the video blanking area for each active video blanking interval line entry. The test signal in the active video area is concealed by inserting video lines retrieved and formed from stored pictures according to the concealment mode included in the trigger data packet. The restored video line is sent for digital-to-analog conversion. The test signal insertion controller determines when and where to insert a test signal into the digital video transport stream. At the end of the reception, an analog switch switches the output to a test signal analyzer for measurement and analysis. The time code associated with the frame is compared to the current frame. The entry is removed from the extractor test signal trigger table and a flag is set in the VBI line table.
[0022]
Upon frame reconstruction, the test signal extractor loops through the active VBI table entries and inserts the stored test signal. If the concealment flag is set, the currently processed frame is moved from the current picture to the test signal line. There, the test signal is copied from the signal line store to the target VBI line field of the current picture. If the current frame contains a concealment flag, the video line is concealed. The concealment mode in the VBI table is decoded. The line with the test signal is repaired using the next line above and below the line requiring repair. Thus, in-service testing is accomplished on digitally compressed video using concealed video test signals inserted in the video blanking area of the I-frame. In that case, the concealed video test signal is identified by the extractor's test signal trigger table and the extractor's VBI line table during frame reconstruction of the I-frame.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a video transmission system 10 that includes three POPs (Points of Presence) or gateways 100, 105, and 110 coupled to an asynchronous transfer mode (ATM) network 115. ATM network 115 sends high bandwidth broadcast video to gateways by digitizing and compressing analog signals. The digitized signal is converted to an analog signal at the receiving gateway and sent to the subscriber. A command and control center (CAC) 120 remotely controls these POP gateways.
[0024]
The POP gateway is connected to an ATM network 115 from an ATM switch 140 via an OC-3 (155 Mbps) access line 118. The POP gateway has a set of access lines 128, 129 that carry analog video signals to and from the subscriber. The access lines are connected to an analog video switch 132, which allows the access line 118 to be switched to a dedicated MPEG-2 encoder 136 or decoder 137. The POP gateway connects to the ATM network 115 via the ATM switch 140. On the transmit side, the ATM switch is connected to a multiplexer (Mux) 138 that multiplexes the output of the MPEG-2 encoder into a single OC-3 transport stream. A vertical interval test signal (VITS) generator 130 and a signal analyzer 134 are wired to switch 132 to test the video quality of each newly established video circuit.
[0025]
Network data addressed to the POP gateway is routed to a demultiplexer 139 that demultiplexes the OC-3 data into a separate MPEG-2 transport stream. Output subscriber line 129 provides signals to the subscriber.
[0026]
CAC 120 establishes and tears down video connections by commands generated under program control of software executives at computers 172,173. These computers maintain a continuous connection to each POP gateway via the TCP / IP wide area network 174 to control POP devices and monitor alarm conditions.
[0027]
FIG. 2 shows an exemplary video connection from a POP gateway 300 in Los Angeles to a POP gateway 400 in Washington DC. Gateway 300 provides analog video from video tape recorder 321 via customer private access line 328. Analog switch 384 routes path 380 to the first available MPEG-2 encoder 336. The signal goes to multiplexer 338, where it is provided with an ATM address that allows it to be properly routed by ATM switch 340 and ATM network 445. At the receiving POP gateway 400, the demultiplexer 452 demultiplexes the collective OC-3 signal received from the ATM switch 450 and converts the demultiplexed MPEG-2 transport stream to a dedicated MPEG-2 decoder. Route to 454. The analog video output of the MPEG-2 decoder is sent to an analog switch 456, which switches those signals to a customer's private access line 463 for display on a video monitor 470.
[0028]
Immediately after establishing the connection, but before switching the subscriber lines 328, 463 to the connection paths 380, 485, the vertical interval test signal (VITS) device 332 converts the NTSC color bar test pattern to the remote The connection can be switched to switch 382 for sending to POP gateway 400. At the receiving POP gateway 400, an analog video switch 456 switches the output of the decoder 454 to a test signal analyzer 458 for measurement and analysis. After a test period of a few seconds, the test equipment switches the output and subscriber lines to an active connection and the circuit is switched to the subscriber. If the color bar test fails, the circuit will be deactivated and a new video connection will be established using a completely different set of network resources. There, the new connection will be tested before release to the subscriber.
[0029]
FIG. 3 shows components of CAC center 402. The CAC center maintains a database 418 of each subscriber reservation. The subscriber makes a reservation for the video circuit from his computer 405 with a web browser. After connecting to the booking web server 416, the subscriber is printed a web page requiring the booking data. A reservation request is sent to the reservation system 414. The system 414 requests the network resource manager 410 to ensure at the time of the request that there are enough resources in the network to establish the circuit. Meanwhile, the network resource manager 410 requests the network resource database 412 to check the availability of access lines, encoders and decoders, and network bandwidth. If no resources are available to take on future connections, the network resource manager 410 updates the resource database 412 and responds positively to the reservation system 414. Thus, the network reservation system 414 updates its reservation database 418. The booking web server 416 informs the subscriber of the confirmed booking by refreshing the booking request web page.
[0030]
FIG. 4 shows a pre-order web page in which the subscriber reserves bandwidth for future video transmissions. The subscriber enters a connection start date (Start Date) and start time (Start Time) 605 and an end date (Stop Date) and end time (Stop Time) 610. Further, the POP locations of the start port (Origin Port) 615 and the destination port (Dest. Port) 620 are also specified. At the time of requesting a subscription (Submit) 640, the web page may refer to the computed Duration of the connection (Duration) 625, the confirmed Reservation Status Confirmed 630, and the reservation for future transmissions. The reservation ID (Reservation ID) 650 that is used for the ID is updated.
[0031]
Returning to FIG. 3, in addition to accepting a new reservation, the network resource manager creates a new video connection at the requested time and destroys the connection when the reservation expires. This process is accomplished by issuing commands to a set of program executives that control an ATM switch control 430, an analog switch control 432, a test equipment control 434, and an MPEG-2 equipment control 436. On the other hand, these program executives generate hardware-specific commands to slave devices in the wide area network 445 accessed through the IP router 440. Each executive runs on a separate computer with a user console that allows the network operator to control the POP device manually when operator intervention is deemed necessary. However, control of the entire network is fully activated under the control of the network resource manager 410. As each executive issues a command and detects a POP alert condition, the network status is updated at the operator console 438 and printer 425, which are continuously monitored by the network operator.
[0032]
Each POP includes an IP hub 490 that is a gateway to the network 445. From that hub, an Ethernet line 495 connects to each set of networking devices and terminal server 462. The terminal server allows the test equipment controller 434 to remotely control and monitor all test signal generators and measurement sets from the wide area IP network 445 via the RS-322 control interface. The present invention is incorporated as an accessory into the MPEG-2 video encoder / decoder system. MPEG-2 is based on the Moving Picture Experts Group (MPEG) Standard, Moving Picture Experts Group (MPEG) Standard, Coding of Moving Pictures Association and Associated Audio Sharing Recommendations. .262) ". Next, some related aspects of MPEG-2 compression will be reviewed to facilitate understanding of the present invention.
[0033]
FIG. 5 shows the prior art relating to the MPEG-2 video layer hierarchy. In FIG. 5, the MPEG-2 data stream consists of a video stream and an audio stream, both of which are packed into the system stream. There is another layer in the video stream. The highest layer is the video sequence layer 80, which contains information relating to the entire sequence. Video sequence 80 is divided into picture groups (Group of Pictures-GOP) 82 that include one or more video frames. The video frames, the odd and even fields interlaced to create a 525 line frame, form the third layer, the picture layer 84. The picture is further divided into horizontal section 85 slices. The slice layer consists of a continuous macro block 87, which consists of the bottom layer of an 8 × 8 pixel block 89.
[0034]
In FIGS. 6 and 7, MPEG-2 encoding refers to the type of sampling used to encode the luminance (Y) and chrominance (CrCb) video components in a 4: 2: 0 or 4: 2: 2 format. Use In FIG. 6, 4: 2: 2 or 4: 2: 0 format sampling gives 2Cr and 2Cb samples for every four luminance samples. CrCb samples are reduced to 1 each in 4: 2: 0 format. The location of a single CrCb for the Y sample is shown in FIG. When compressed at a rate of 15 Mbps or more as shown in FIG. 7, excellent results are obtained using 4: 2: 2 sampling. An MPEG-2 encoder supporting a 4: 2: 2 sampling format became available in 1998.
[0035]
Returning to FIG. 5, the GOP contains three types of pictures: I-frames, ie, intra-frames; P-frames, ie, predictively motion compensated frames; and B-frames, ie, both There is a motion compensated frame in the direction. The B frame is a picture of the minimum size. This is because they are encoded using motion estimation from both the previous I or P frame and the next I or P frame. P frames are predicted from previous I or P frames, which are large in size. I-frames are independently coded and are much larger.
[0036]
GOP series frames begin with an I frame. The I frame is followed by a series of B and / or P frames. The more B-frames used, the more efficient the compression at the price of reduced video quality. The IBP sequence is a video encoder configuration parameter set by the user according to the requirements of the application. I-frames may be generated automatically for changing conditions or when motion compensation cannot be used effectively.
[0037]
FIG. 8 illustrates some well-known television test signals used to test video performance and quality over a transmission system. FCC multiburst 700 provides a test signal for frequency response. NTC7 composite 710 allows for amplitude and phase measurements. NTC7 combination 720 provides frequency response and distortion testing. FCC color bar 730 provides amplitude and timing measurements. One or more of these test signals can be included in a video blanking interval for in-service testing as described below.
[0038]
A. Operation of test signal injector
FIG. 9 shows a block diagram of the test signal injector 1102. Video signal input 1100 is processed to monitor the SMPTE time code and VBI of each frame, and to detect the presence of a VBI test signal at VBI test signal detector 1110. Any non-black signal on the VBI lines 10 to 20 in either field is treated as a test signal. When test signals are detected, they are stored in test signal storage 1170. Motion detector 1130 examines the incoming video for changes in motion and context, while video concealer 1140 compares the video lines from the current frame with the video lines from the previous and next frames. Individual video lines are scored by the completion of the restoration. Compressing and decompressing the signal at the injector to accurately score the concealment results likely to occur at the downstream extractor for the compressed and decompressed video, and current forward and reverse picture storage It is necessary to process. An MPEG-2 video encoder 1195 is used as a quasi-pass encoder to obtain a picture store that predicts I-frame generation. This will be described in more detail later.
[0039]
The test signal insertion controller 1150 determines when and where to insert the test signal (1155) into the digital video stream 1100. There, the modified serial digital video 1160 is sent to an MPEG-2 video encoder for encoding. The controller 1150 further includes a trigger data stream that is sent downstream to alert the TS extractor ("test signal extractor" hereinafter, see FIGS. 18 and 19) for an incoming I-frame to obtain a test signal. A packet 1180 is formed. VBI test signal table 1197 stores insertion controller status data.
[0040]
In FIG. 10, the trigger data packet is stored in VBI test signal table 1200. The VBI test signal table includes a transmission count 1204 to ensure that the packet is transmitted twice and an I-frame count 1202 that tracks the number of times an I-frame was sent without an inserted test signal. . No test signal is inserted into the I-frame when significant scene changes or when concealment is deemed ineffective. This does not affect the output of the TS extractor, as the TS extractor keeps repeating the test signal on the VBI line. Up to three consecutive I frames can be skipped without effect. After the extractor sees four consecutive I frames without a test signal, it drops the test signal and restores the VBI line to black. The signaled flag 1206 indicates that the TS extractor has processed at least one I-frame with one inserted test signal.
[0041]
The trigger data packet 1208 is shown in table 1209. The modified I-frame time code 1210 is sent in the first field. The time code has the same value and format as the time code found in the GOP header preceding the I frame. Markers 1215 and 1235 are included in the data structure to eliminate start code emulation according to the MPEG-2 specification. The next two fields are a VBI line ID / field 1220 from which the test signal is taken out and a video line ID / field 1230 to which the test signal is moved. A line count 1240 is sent indicating that one or three lines have been used to transmit the test signal. The three lines are used in 4: 2: 0 format. The recommended concealment mode 1250 is also sent to optimize the restoration of lost video lines. The concealment mode field stores up to three concealment mode values (3x16 bits) to facilitate the repair of three lines in 4: 2: 0 mode. Each concealment mode value 1255 is a 16-bit structure containing the lines used to form the concealment mode, pixel shift count, and repair. The entire data packet is protected by CRC 1270 for error detection. The packet is sent as PES personal data, which is 128-bit personal data obtained in the PES header. The stuffing field 1260 is used to pad the data block to 128 bits. If multiple test signals are present in the VBI, a separate trigger data packet is generated for each.
[0042]
If a CRC error is detected in the first packet, each trigger data packet is sent twice, just in case. When a test signal is detected, it is scheduled to be sent on the next I frame. If there is a certain amount of encoding delay and latency inside the video encoder, the downstream TS extractor will receive several frames of the trigger data packet before the arrival of the test signal. Using time codes to detect target I-frames makes injector / extractor interaction insensitive to frame buffering or latency in the system.
[0043]
In FIG. 11, the text signal trigger data 1280 is packetized as video program elementary stream (PES) personal data embedded in the video private elementary stream. Therefore, the test signal is multiplexed with the audio PES 1288 and the program system information 1290 in the transport stream multiplexer 1284 to form an MPEG transport stream. Incorporating the trigger data packet into the video PES strongly couples the trigger data packet with the video. Multiple video PES streams may be multiplexed, each carrying its own test signal and trigger data packets.
[0044]
FIG. 12 shows the logic flow of the test signal insertion controller shown in FIG. For each frame, a loop is entered (blocks 1510-1570) to see if there are any trigger data packets to transmit (block 1520). If there is such a trigger data packet, the packet is sent (block 1530) and the transmission count is zeroed (block 1535).
[0045]
Each VBI line in both fields is tested for the presence of a non-black signal (block 1540). If found, the test signal is copied to test signal storage (block 1550). If the current frame is an I-frame (block 1560), additional I-frame logic is invoked (block 1570). After the last VBI line has been processed, the process ends (block 1580).
[0046]
FIG. 13 shows the injector I frame processing invoked in the operation (block 1570) shown in FIG. Each line in the test signal portion of the VBI is checked to see if it is a line to VBI lines 10-20 (block 1310), and if so, checked again for the presence of the test signal (block 1320). If it is not found, the VBI table entry for that line is cleared (block 1325). If it is found, the motion score is searched (block 1330) and a test is performed to determine if there is currently a high motion or if this is an I-frame out of sequence (block 1340). At rapid scene changes, an MPEG-2 video encoder may encode an I-frame even if the I-frame is not the expected frame type in the GOP sequence. If any of these conditions are tested to be true, a test is performed to see if a test signal has been sent to the TS extractor at least once (block 1350). If the test result is negative, the I-frame can be safely skipped. If it is positive, the I-frame count is checked to ensure that the I-frame has not been suppressed for more than three frames. If the result of the check is negative, the I-frame count is incremented (block 1360) and the loop repeats. If the result of the check is positive, the test signal is always inserted into the video.
[0047]
Another test is performed at block 1345 to determine if the video encoder is configured for I-frame only mode. If the test result is positive, the test signal is suppressed again. Test signals are transmitted every four frames when operating in I-frame only mode. I-frame only coding consumes very high bandwidth and is rarely used when transmitting video. The highest ranked line in hidden mode is retrieved (block 1365) and its score is compared to a user specified quality threshold (block 1370). If the score is higher, a test signal is sent. If the score is not higher, the I-frame count is checked again (block 1375) and a test signal is sent only if the count is greater than three. A trigger data packet is formed and transmitted (block 1380). A test signal is inserted into the video input sent to the MPEG-2 video encoder (block 1385).
[0048]
In FIG. 14, a trigger data packet is formed by the injector shown in FIG. The trigger data packet contains all the information that the TS extractor needs to remove the test signal from the active video area and put the signal on the correct VBI line. The trigger data packet is formed by the following sequence of steps. At block 1420, the transmission count is set to one. At block 1430, the I frame is cleared. At block 1435, the time code is stored. At block 1440, the concealment mode is stored. At block 1445, the video line ID field is stored. At block 1450, the VBI line ID field is stored. At block 1455, a test is performed to determine the presence of the 4: 2: 2 format. If so, block 1460 stores a line count of one. If negative, store a line count of 3 for 4: 2: 0 format. Note that in that format, three consecutive video lines are used to signal instead of one as in the 4: 2: 2 format. If not, block 1480 stores a line count of three. Both blocks 1460 and 1480 proceed to block 1465 to calculate and store the CRC for the trigger data packet. At block 1470, the trigger data packet is transmitted, and at block 1475, a signaled flag is set indicating that the downstream TS extractor now has an active test signal at VBI. Thereafter, at block 1490, the process ends.
[0049]
FIG. 15 shows a television screen including an active video area 1700 in NTSC broadcasting. Note that the NTSC broadcast is for 525 video lines (not shown) including two interlaced fields of 262.5 lines each. The active video area further includes a title safe area 1705 and an action safe area 1710. These areas serve as boundaries to guide the author in framing the scene and placing the title text. Lines 22-33 and 250-262 of each interlaced field are in overscan area 1715. The size of the overscan will vary for each television and will vary for the same television due to perturbations in power supply voltage regulation. Overscan is typically set for 5% of the active video to prevent viewers from seeing the non-video portions of the horizontal and vertical scans. This effectively hides about twelve lines of each field at the top of the screen.
[0050]
The overscan area provides a high degree of confidence that the concealment of the test signal is transparent to the viewer regardless of the video content. However, since each test signal requires three lines of active video for transmission, the number of signals that can be passed in the overscan area is limited in 4: 2: 0 mode. It should be noted that To optimize the restoration of three consecutive video lines, adjacent lines must not be used. This is because only four test signals can be passed in the upper or lower overscan area. Video blanking interval (VBI) 1702 consists of video lines 1 through 21 and completes the frame of the video signal.
[0051]
When the overscan area is fully utilized, the video lines are ranked or scored by the effect of concealment. Thus, by comparing the highest concealment score to a predetermined threshold, it is determined to place the test signal on the active video. The lower the threshold, the smaller the concealment effect. When the score falls below an acceptable threshold, one to three I-frames may be skipped if no test signal is inserted.
[0052]
Although the preferred embodiment teaches placing the test signal outside of the display area, the concealment technique used in the present invention provides an alternative to passing signals or other data in the title safe area 1710. enable. This is because the current video content in this area facilitates optimal concealment. The concealment is enhanced because the TS injector tells the TS extractor how to optimally repair the missed video line. The lost video lines are replaced using spatio-temporally adjacent video lines in one of several modes using the following (1)-(5);
(1) the same line from the opposite field of the previous frame,
(2) the same line from the opposite field of the next frame,
(3) the adjacent (upper) line in the current frame,
(4) the adjacent (lower) line in the current frame,
(5) A composite line formed from two of the four lines.
[0053]
These repair techniques, when combined with optimal placement of the test signal in the video area by the TS injector, result in a high degree of concealment.
[0054]
FIG. 16 shows the concealment process. At test block 1600, a test signal is applied to determine whether there is space available for the signal. If the result is positive, the signal is placed in the overscan area at block 1610 and the concealment score is calculated at block 1620, after which the process ends at block 1690. If not, it indicates that the overscan area is full and the line separation distance is loaded at block 1625, and then at block 1630 all available safe action lines (33-45 and 238-250: see FIG. 16) are ranked by motion and content. At test block 1635, each available line receives a concealment score at block 1640 until all lines have a concealment score. Thereafter, the result of block 1635 ends in the negative, and in block 1645 the safe action lines are ranked by concealment score.
[0055]
At test block 1650, the concealment score for each line is compared to a threshold. If the highest score is greater than the predetermined threshold, the line, mode, and score are returned at block 1690 and the process ends. Otherwise, block 1655 ranks available title safe lines 46-237 according to motion and content. Scoring is weighted for missing lines of content (black, continuous color or pattern) and lines with static motion for three frames. At test block 1660, the 25 highest ranked lines are recognized, and at block 1665 each is calculated for the concealment score. When all concealment scores have been calculated, if the determination in block 1660 is negative, the process proceeds to block 1670. At block 1670, the title safe lines are ranked by concealment score, and the top candidates are returned to block 1690.
[0056]
FIG. 17 shows a process for calculating a line concealment score. At block 1800, a determination is made as to whether each line is temporarily adjacent to calculate a line difference between the target video line and the same video line in the previous and next frames. If the result is positive, a calculation is performed at block 1805 to determine the line difference between the luma component and the chroma component. At block 1810, the temporary adjacent line is tested for a difference of zero representing an exact match. If the result is positive, the line is given the maximum score at block 1865 and the mode is recorded at block 1870. Thereafter, the process returns to test block 1800.
[0057]
If the determination in test block 1810 is negative, the process returns to block 1800. If the determination in block 1800 is negative, each temporarily adjacent line is returned to test block 1820. If the determination is positive for each spatially adjacent line, block 1825 is initiated. Block 1825 calculates the difference between the target video line and two spatially adjacent lines in other fields of the current frame. Thus, test block 1830 compares the difference between the target video line and two spatially adjacent lines to zero. A positive result indicates a match has occurred and a maximum score is provided at block 1865. It is stored at block 1870, after which the process returns to block 1800.
[0058]
If the determination in block 1830 is negative, indicating a mismatch indicating that the difference between the temporarily adjacent lines is not zero, the process returns to block 1820 to determine another concealment score. If the determination in block 1820 is negative, then in block 1835 the direction of the motion is determined using the motion vectors calculated by the video encoder, referring to the spatially adjacent lines. At block 1840, the same line from the previous frame is shifted in that direction until the luma difference is minimized. Next, at block 1845, pixels are taken from the same video line of the next field, and at block 1850 the luma / chroma difference is calculated. Test block 1855 compares the difference to zero and returns an output to block 1865 if the result is positive. Following block 1865 giving the maximum score, block 1870 stores the mode, and the process returns from block 1875 to block 1800. If the difference is not zero at test block 1855, the highest score of the previous five calculations is stored at block 1860, the mode is stored at block 1870, and a return to block 1800 follows.
[0059]
B. Test signal extractor operation
FIG. 18 shows a transport data stream flow in the MPEG-2 demultiplexer. Transport stream 2100 from ATM switch 140 (see FIG. 1) is received by demultiplexer 2110, which sends the stream to video PES 2160, audio PES 2162, and system control 2164. The video PES 2160 is sent to the test signal extractor to demultiplex the trigger data packet. The video PES is also sent to a video decoder 2122, which provides the decoded video. The audio PES 2162 is provided to an audio decoder 2124, which provides a decoded audio output.
[0060]
FIG. 19 is a block diagram of the test signal extractor 2900. The extractor includes a video demultiplexer 2901, which demultiplexes the video PES signal stream and extracts the SMPTE time code embedded in the GOP header used to identify I frames. Trigger signal demultiplexer 2905 and depacketizer 2908 extract the trigger data packets and store them in test signal trigger table 2205. In synchronization with the decoding of each frame, intra-frame processor 2910 receives the picture type and GOP time code and compares the decoded I-frame time code with the trigger table entry in table 2205. An entry is made in the video blanking interval (VBI) line table 2605 for each matched I-frame and trigger data packet.
[0061]
The test signal insertion and concealment unit 2915, which may be software or hardware, receives the current picture indicator, the forward picture indicator, the backward picture indicator, and the picture type, and then the I-frame, B-frame, and A test signal is generated from the test signal line storage device 2930 in synchronization with the display of the P frame. The test signal is inserted into the video blanking interval 2940 for each active VBI line entry in table 2605. In addition, the test signal in the active video area of the I-frame is generated by inserting a video line retrieved / formed from picture storage according to the concealment mode included in the trigger data packet (using the process of FIG. 16). T) is concealed. The restored video 2945 is sent for digital-to-analog conversion and for subsequent display on a television screen.
[0062]
FIG. 20 shows a test signal trigger data structure (table) 2200 for lines 1 through 22 of the video blanking interval. Each test signal data structure is stored in a table 2205 that contains the test signal component for column 1, the number of bits in the component for column 2, and the mnemonic for the component in column 3. The components of the signal trigger data structure are the time code at block 2210, the marker at block 2215, the video blanking interval line ID / field at block 2220, the video line and ID / field at block 2230, and the block at 2235. Marker, line count at block 2240, concealment mode at block 2250, stuffing and padding digits at block 2260, and cyclic redundancy check code at block 2270.
[0063]
FIG. 21 shows the processing of a received trigger data packet in an extractor. At block 2300, the packet is checked for a CRC failure. If so, block 2320 discards the trigger data packet. If not, the packet is forwarded to test block 2310 to determine if an entry for the VBI line ID included in the packet already exists. If the result is negative, test block 2325 is initiated to determine if the time code for the packet has expired. If the result is positive, the process proceeds to block 2320, where the packet is discarded. If not, the process proceeds to block 2360, where a new entry is made in the test signal trigger table 2200, after which the process ends. If the determination at video blanking interval line test block 2310 is positive, the process proceeds to block 2330.
[0064]
At test block 2330, the video line ID field of the entry and the trigger data packet are compared. If the packet video line is equal to the entry video line, the process proceeds to block 2350, where the entry for that packet in the trigger table is updated. If the packet video line is not equal to the entry video line, the process proceeds to block 2340, which removes the entry from the test signal trigger table and creates a new entry in the test signal trigger table at block 2360 And then the process ends. A feature of the present invention is to dynamically move the test signal within the active video area. Blocks 2340 and 2360 allow the test signal to be relocated on the I-frame and cause the TS extractor to respond to the injector based on the I-frame.
[0065]
FIG. 22 shows processing of an I frame in the test signal extractor. At the arrival of each I-frame, test block 2400 determines whether there is an entry in the test signal trigger table. If the result is positive, test block 2410 is started to determine if the I-frame time code (TC) is equal to the table entry time code. If the result is negative, the process returns to block 2400. If so, block 2420 is initiated to set the VBI line active flag, after which at block 2430 the I frame count in the VBI line table is cleared. The concealment flag is set at block 2435 and the new concealment mode is moved to the video blanking interval line table at block 2440. At block 2445, the video line ID field and count are also moved to the video blanking interval table, and then at block 2450 the video blanking line ID and field are moved to the video blanking interval table. Then, at block 2455, the I frame is deleted from the timing signal trigger table and the process returns to block 2400. If there is no entry in the timing signal trigger table, the frame is transferred to the video blanking interval line table 2605 shown in FIG. Next, FIG. 23 will be described, and after such description, we will return to the process of FIG.
[0066]
23 and 24, an entry exists in the video blanking interval line table 2600. That is, there is one entry for each video blanking line from line 10 to line 20 exclusive in each field. Each entry in table 2600 is shown in block 2605. At block 2610 a video blanking interval line active flag is installed. The flag signals the TS extractor to move the test signal from the video storage device onto the video blanking interval line. I-frame count block 2615 is used to time out a test signal if it originates from a test signal injector input. The test signal injector does not generate a separate trigger to signal that it removes the test signal from the video blanking interval. If three consecutive I frames are received without an embedded test signal, the test signal extractor removes the entry from the video blanking interval line table and stops generating the test signal. A timeout of three I-frames in a video network uses a GOP count of 12.
[0067]
Block 2620 stores the concealment flag, and block 2630 stores the concealment mode. The concealment flag and concealment mode are used during I-frame reconstruction to repair the video line used to carry the test signal. At block 2640, the video blanking interval line and the ID field are stored. Block 2650 stores the video line ID field, and block 2660 stores the video line count. The video line ID field identifies the video line to be repaired, and the video line count indicates the number of lines used to transmit the test signal.
[0068]
Returning to FIG. 22, for a test signal in the video area, the I-frame process 2400 loops through each entry in the extractor test signal trigger table. Upon exiting the loop, at block 2460 each entry in the VBI line table is examined to determine if the VBI line is marked "active". If the result is negative, terminate the process. If so, test block 2465 is initiated to determine if the VBI line is marked as active. If the result is negative, the process returns to block 2460. If so, block 2470 increments the I-frame count 2615 in table entry 2605 and the process moves to test block 2475. At block 2475, the I-frame count is examined to determine if it has exceeded three. If the result is positive, block 2480 is started and the VBI line "active" flag in table 2605 is reset. At block 2480 the VBI entry is marked as "inactive" and at block 2485 the test signal is cleared from video storage. After all VBI lines have been examined in a loop consisting of operation blocks 2460 through 2485, the process ends at block 2490.
[0069]
Turning now to FIG. 24, a frame reconstruction is shown. During frame reconstruction, the TS extractor loops through each "active" VBI line entry in test block 2500. If the determination result is negative, the process ends. If so, test block 2510 is initiated to determine if the VBI line is active. If the result is negative, the process returns to test block 2500. If so, a test block 2515 determines whether the I-frame and concealment flags are set. If the concealment flag is set, the frame currently being processed is the I-frame that carried the test signal, so the test signal is moved from the current picture to the test signal line at block 2520. Thus, at block 2525, the test signal is copied from the stored signal line to the target VBI line field of the current picture. Test block 2530 determines whether the I-frame and concealment flags are set. If the result is negative, the process returns to test block 2500. If so, block 2540 hides the video line. The process of concealing a video line will now be described with reference to FIG. After the video line is concealed, the concealment flag is cleared at block 2550, after which the process returns to block 2500.
[0070]
Turning to FIG. 25, the process of concealing a video line implements the concealment mode stored in line 2630 of VBI line table 2605 in VBI table 2600 of FIG. At block 2700, the video line ID field and count in the VBI entry table are loaded into the process. The concealment mode is loaded at block 2705, after which test block 2710 determines whether the concealment mode is on the same line of the previous frame. If the result is positive, block 2750 moves the video line from the reverse frame store, after which the process ends. If the determination in test block 2710 is negative, test block 2715 is initiated to determine if the same line is in the next frame. If the result is positive, block 2760 is started to move the video line from the forward frame store, after which the process ends. If negative, a test block 2720 is initiated in which a determination is made as to whether it is the upper line in another field.
[0071]
If the determination at block 2720 is positive, block 2770 moves the video line from the current frame store, after which the process ends. If not, test block 2730 is initiated to determine if the concealment is on the lower line in another field. If the result is positive, block 2780 is started. That block moves the video line from the current frame store, after which the process ends. If not, test block 2740 is initiated to determine if a composite line should be formed. If the result is positive, a composite line is formed at block 2785. The composite line is formed by shifting the carrier line and backfilling with the next line, after which the process ends. If negative, terminate the process.
[0072]
In summary, blocks 2750 and 2760 repair the line using the same line / field from the previous and next frames, respectively. Blocks 2770 and 2780 use the next line above and below the line in need of repair. These lines are taken from another field of the current frame. Blocks 2730 and 2740 involve averaging temporally or spatially separated lines. At block 2785, the line has been shifted out of it using a portion of the line from the previous frame (represented by the pixel shift count), and then using pixels from the next frame. Filling pixels creates a composite line, which is obscured.
[0073]
FIG. 26 shows another embodiment of the present invention. In FIG. 26, in-service testing is accomplished by using a video test signal inserted into the VBI. At start-up POP 3500, the subscriber's video feed 3528 is routed via the analog video switch 3582 to the vertical interval test signal (VITS) unit 3532. VITS unit 3532 inserts a test signal into VBI without affecting active video. An analog video switch 3582 routes the output of VITS 3532 to an MPEG-2 encoder 3536 for encoding and transmission. Injector 3534 moves the test signal from VBI to the active area before the video is encoded. At the receiving end 3505, the extractor 5384 moves the test signal from the active area to the VBI, and the decoded signal 3585 is routed to two output ports by the analog switch 3556. One port is connected to VITS and the other port is connected to a measurement set 3558 that analyzes and measures the video test signal. VITS 3557 receives the video test signal 3546 and effectively removes the test signal from the broadcast by inserting black with the running test signal into the line. Next, the video is routed back to analog switch 3556. In its analog switch, it is switched to the subscriber's output access line 3562. In this manner, the network 115 (see FIG. 1) is tested end-to-end without affecting the displayed broadcast or the subscriber's VBI signal or data.
[0074]
In further summary, the present invention provides for the detection of test signals that are placed in a vertical blanking interval. That is, the present invention extracts the signal and moves it to the active video, conceals the line used to send this test signal, and places this in the display area according to the area of the screen that optimally conceals it. Position the line dynamically. The dynamic positioning can change where it is positioned many times per second. Finally, the extractor removes the signal, thus providing a continuous signal to the measurement test set, even though the test signal is only sent downstream about 2.5 times per second. The test signal appears to the extractor as a uniform continuous signal.
[0075]
Although the present invention has been described in particular embodiments, it will be understood that various modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
[0076]
In summary, the following matters are disclosed regarding the configuration of the present invention.
[0077]
(1) To provide a switched digital broadcasting network for testing MPEG-2 compressed analog broadcast video during operation and non-operation;
A switched packet network having a plurality of gateways for receiving or transmitting analog broadcast video, each gateway coupled to a source of analog broadcast video or a sink of analog broadcast video through an analog switch. When,
Means at each gateway for encoding / decoding analog broadcast video in a series of frames as a digital video transport stream in a compressed digital format;
Test signal injector means installed on at least one gateway for inserting a test signal into said frame;
Placing a video test signal in the frame, test signal insertion control means for concealing the placement,
Test signal extractor means installed on at least one gateway for finding and extracting the test signal from the frame without compromising the quality of the frame;
An exchange digital broadcasting network including:
(2) The switched digital broadcast network according to (1), further comprising means for generating and storing an injector VBI test signal table defining locations of test signals in a video blanking interval (VBI) of the frame.
(3) means for monitoring the time code, detecting the presence of a video test signal in each frame, and providing a first output signal;
Means for inspecting the incoming analog video for motion and scene changes and providing a second output signal;
Means for comparing the analog video line from the current frame with the analog video lines of the previous and next frames, scoring the concealment of the video test signal in the frame, and providing a third output signal; ,
Means for supplying the first, second, and third output signals to the test signal insertion control means;
The switched digital broadcast network according to (1), further comprising:
(4) The switched digital broadcast network according to (3), further comprising means for generating and storing a VBI test signal table, and coupling the table to the test signal insertion control means.
(5) The switched digital broadcast network according to (4), further comprising means for generating a trigger data packet coupled to said test signal insertion control means and providing an output to said network.
(6) coupled to the test signal insertion control means and a VBI test signal detector, storing the video test signal, and converting the video test signal to the analog video signal as directed by the test signal insertion control means; The switched digital broadcast network according to (5), further comprising means for inserting the digital broadcast into the network.
(7) The extractor means:
A trigger signal demultiplexer coupled to the test signal trigger table for receiving the trigger data packet data;
An intra-frame processor responsive to a group of picture type signals and picture time codes and coupled to the test signal trigger table and a video blanking interval (VBI) line table;
A test signal concealment device responsive to a current picture signal, a forward picture signal, a backward picture signal, the picture type signal, the VBI line table and coupled to a test signal line storage device;
Means for combining the test signal line storage with the decoded digital video stream;
The switched digital broadcast network of claim 1, wherein the test signal indicates the quality of the decoded digital video stream from a transmission standpoint.
(8) The exchange digital circuit according to (7), wherein the test signal trigger table of the extractor means includes an entry for each VBI line of the frame, the entry defining a location of the trigger signal in the frame. Broadcast network.
(9) The switched digital device according to (7), wherein the VBI line table includes an entry for each VBI line, the entry defining the location of the line in a frame, a concealment flag, and a concealment mode. Broadcast network.
(10) The exchange digital system according to the above (1), further comprising means for maintaining a continuous connection to each gateway via a TCP / IP network to the gateway connection device and monitoring an alarm condition at the gateway. Broadcast network.
(11) The switched digital broadcasting network according to (1), wherein the means for encoding / decoding implements an MPEG-2 encoding / decoding algorithm.
The means for encoding / decoding may implement 4: 2: 0 or 4: 2: 2 sampling to encode the luminance and chrominance components of the video signal. 2. An exchange digital broadcasting network according to claim 1.
(13) a plurality of gateways for receiving or transmitting analog broadcast video, each gateway being coupled to a source or sink for analog broadcast video through an analog switch;
Means at each gateway for encoding / decoding analog broadcast video in a series of I, B, and P frames as a digital video transport stream in a compressed digital format;
Test signal injector means installed on at least one gateway for inserting a test signal into said frame;
A test signal insertion control means for arranging a video test signal in the frame and concealing the arrangement,
Test signal extractor means installed on at least one gateway for finding and extracting the test signal from the frame without compromising the quality of the frame;
A method for inserting a test signal into an MPEG-2 compressed video transmission to evaluate video quality in a switched digital broadcast network comprising:
(A) processing each frame with a test signal in said injector means;
(B) processing each I-frame in said injector means;
(C) forming a trigger data packet in said injector means and transmitting said trigger data packet to said extractor means;
(D) processing the test signal in an I frame with respect to a concealment mode;
(E) calculating a concealment score for each test signal in the I frame;
(F) concealing a test signal in the I frame transmitted to the extractor means;
(G) processing the trigger data packet to alert the extractor means about a test signal in a received I frame;
(H) processing said I frame with respect to said test signal in said extractor means;
(I) reconstructing each I frame in the extractor means;
(J) Copying test signals in all frames to the VBI line under test
A method that includes
(14) Further, in order to process each frame in the injector,
The frame is tested for the presence of video blanking interval (VBI) lines 10-20, a negative condition indicating that no VBI line has been identified ends the process, and a positive condition indicating that the VBI line has been identified is a positive condition. Move the process to the next step,
Determining a count of trigger data packets to be transmitted;
Testing each VBI line for the presence of a non-black signal, a positive state copies the test signal to a test signal storage device, and a negative state initiates I-frame processing;
Ending the processing of the frame after the last VBI has been processed;
The method according to the above (13), comprising:
(15) Further, in order to process the I frame in the test signal injector,
Test the frame for the presence of a video blanking interval (VBI) line 10-20 containing a test signal, a negative condition terminates the process, a positive condition if no test signal is identified for the tested VBI line. Clears the VBI table for that line, and if it is identified, moves the process to the next step;
Retrieving a motion score for the VBI line containing the test signal in the I frame;
Testing the I-frame to determine if there is a high motion or out-of-sequence I-frame, the positive state initiates a test to determine whether a test signal has been sent to the extractor at least once, If I was never sent, check the I-frame count to ensure that the I-frame was not suppressed for more than three frames;
Incrementing the I-frame count and returning to the initial process steps;
The method according to the above (13), comprising:
(16) Further, to form a trigger data packet,
Setting a transmission trigger data packet counter to 1;
Clearing the I-frame counter;
Storing a trigger signal time code;
Storing the trigger signal concealment mode;
Storing a trigger signal video line ID field;
Storing a trigger signal VBI line ID field;
Testing the trigger signal for 4: 2: 2 format, a negative state stores a VBI line count of 3, a positive state proceeds to the next step;
Storing a VBI line count of 1;
Calculating and storing a cyclic redundancy check (CRC) code;
Transmitting a trigger data packet;
Setting the transmission trigger signal transmitted flag; and
The method according to the above (13), comprising:
(17) Further, in order to hide the trigger signal in the active video area,
Determines if available space is present in the active video area, a negative state indicates that the overscan video screen area is full, and a positive state indicates that the overscan area of the video screen Calculating the concealment score following the storage of the signal and terminating the process;
Storing the video line separation parameter if the overscan video area is full;
Ranking available video screen safe areas by motion / content;
Calculating a concealment score for each video safe area line;
Ranking the video safe lines by a covert score;
Comparing each concealment score with a threshold;
Determining whether the highest concealment score exceeds the threshold, a positive state terminating the process, a negative state proceeding the process to the next step;
Ranking available video safe lines that do not exceed the threshold according to motion / content;
Calculating an concealment score for ranked available video safe lines that do not exceed the threshold.
Selecting the highest ranked video safe line that does not exceed the threshold and terminating the process;
The method according to the above (13), comprising:
(18) Further, to form a test signal trigger data structure,
Generating and storing a time code;
Generating and storing a marker to eliminate start code emulation by the multiplexer;
Generating and storing a VBI line ID / field from which the test signal is derived;
Generating and storing a video line ID / field to which the test signal is sent;
Generating and storing a video active area line count that indicates which one or three lines should be used when transmitting the test signal;
Generating and storing a concealment mode to optimize the restoration of the taken video line;
Generating and storing stuffing bits for the trigger data packet;
Generating and storing a cyclic redundancy check (CRC) code;
The method according to the above (13), comprising:
(19) Further, in order to process the trigger data packet in the extractor,
Checking the trigger data packet for a CRC failure, a positive state discarding the packet, a negative state moving the process to the next step;
Determining if there is an entry for the VBI line, a negative condition determines whether the time code has expired, discarding the packet if the time code has expired, and not expiring the time code If a new entry is made in the test signal trigger table, and a positive state indicating that an entry for the VBI line exists, proceed to the next step;
Determine if the packet video line is equal to the entry video line, a positive state will update an entry in the test signal trigger signal table, then terminate the process, a negative state will cause the process to proceed to the next step. The steps,
Removing an entry from the test signal trigger table;
Creating a new entry in the test signal trigger table and then terminating the process;
The method according to the above (13), comprising:
(20) Further, in order to process the I frame in the extractor,
Determine if an entry is present in the timing signal trigger table,
(A) a positive result of the determination initiates a test to determine if the I-frame code is equal to the table entry time code;
(A1) a negative result of the test returns the process to the start,
(A2) The positive result of the test is:
Set the VBI line active flag,
Clear the I frame count in the VBI line table,
Set the cover-up flag,
Move video line ID / field and count to VBI table,
Move VBI line ID / field to VBI table,
Removing the entry from the test signal trigger table and returning to the start;
(B) a negative result of said determination initiates a test for the presence of each entry in the VBI line table;
(B1) a negative result of the test terminates the process;
(B2) a positive result of the test causes the process to proceed to the next step, making a determination whether the VBI line is active;
(B21) a negative state of the result of the decision causes the process to return to the previous state;
(B22) a positive status of the result of the determination advances the process to the next step,
Incrementing the I-frame count;
A decision is made whether the I-frame count is greater than three, a negative state of the result of the decision causes the process to return to step (b), and a positive state of the result of the decision causes the process to proceed to the next step. Proceed,
Resetting the VBI line active flag,
Clearing the test signal in the test signal storage and returning the process to step (b);
The method according to the above (13), comprising:
(21) Further, in order to reconstruct the frame in the extractor,
Determining whether there is an entry in the VBI line, a negative state ends the process, a positive state starts the next step,
Determining whether the VBI line is active, a negative state initiates the process, an affirmative state advances the process to the next step,
Determining whether the I-frame and concealment flags are set, a positive state advances the process to the next step, a negative state skips the next step and advances the process to the next step;
Moving the video line test signal from the picture storage device to the test signal storage device;
Copying the test signal from the test signal storage device to a target VBI line / field;
Determining whether the I-frame and concealment flags are set, a negative state returns the process to the start, a positive state advances the process to the next step,
Concealing the video line;
Clearing the hiding flag;
The method according to the above (13), comprising:
(22) Further, in order to hide the video line,
Loading the video line ID / field and count;
Loading the concealment mode;
A determination is made whether the concealment mode is on the same line or the previous line, a positive state moves the video frame from the backward frame store, and then terminates the process; Starting the steps of
Determine if the same line is in the next frame, a positive state moves the video line out of the forward frame store, then terminates the process, a negative state causes the process to proceed to the next step , Steps,
Determine if the concealment is in the upper line, move the video line from the current frame store if affirmative, then terminate the process; if negative, process To the next step,
Determining whether the concealment is in the lower line, a positive state moves the video line out of the current frame store, then terminates the process, a negative state causes the process to proceed to the next step, Steps and
Deciding whether to form a composite line, a negative state terminates the process, a positive state causes a composite line to be formed by shifting the carrier line and backfilling with the next line, and then the process Terminating the
The method according to the above (13), comprising:
(23) To provide a switched digital broadcast network for testing MPEG-2 compressed analog broadcast video during operation and non-operation;
A switched packet network having a plurality of gateways for receiving or transmitting analog broadcast video, each gateway coupled to a source or sink of analog broadcast video through an analog switch;
Means at each gateway for encoding / decoding analog broadcast video in a series of frames as a digital video transport stream in a compressed digital format;
Signal injector means installed on at least one gateway for inserting a signal into said frame;
Arranging the signal in the frame, signal insertion control means for concealing the arrangement,
Signal extractor means installed on at least one gateway for finding and extracting the signal from the frame without compromising the quality of the frame;
An exchange digital broadcasting network including:
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic representation of a command and control facility (CAC) that incorporates the principles of the present invention, handling point-of-presence (POP) locations.
FIG. 2 is a schematic representation of a video in-service test signal generator at a first POP and a test signal analyzer at a second POP included in the system of FIG. 1;
FIG. 3 shows components of the CAC center of FIG.
FIG. 4 is a schematic representation of a bandwidth reservation order by a video subscriber for future video transmission.
FIG. 5 is a prior art representation of an MPEG-2 video layer hierarchy.
FIG. 6 is a prior art representation of the MPEG-2 sampling equation 4: 2: 2.
FIG. 7 is a prior art representation of the MPEG-2 sampling equation 4: 2: 0.
FIG. 8 shows some well-known television test signals used to test video performance and quality over a transmission system.
FIG. 9 shows a block diagram of the test signal injector 130 shown in FIG.
FIG. 10 is a schematic representation of a test signal trigger data structure.
FIG. 11 shows an MPEG-2 multiplexer for multiplexing the data structure of FIG.
FIG. 12 is a flowchart for processing each frame in an MPEG-2 encoder.
13 is a flowchart for processing an I frame in the test signal injector of FIG. 9;
FIG. 14 is a flowchart for forming a trigger data packet.
FIG. 15 shows a television screen showing an area for inserting a test signal.
FIG. 16 is a flowchart for video line hiding in the text injector of FIG. 9;
FIG. 17 is a flowchart for calculating a concealment score for the injector of FIG. 9;
FIG. 18 shows an MPEG-2 demultiplexer.
FIG. 19 is a block diagram of a test signal extractor.
FIG. 20 is a schematic representation of an extractor test signal trigger table for the extractor of FIG. 19;
FIG. 21 is a flowchart for processing a trigger data packet in the extractor of FIG. 18;
FIG. 22 is a flowchart for processing an I frame in the extractor of FIG. 19;
FIG. 23 is a display of a VBI line table for the extractor of FIG. 19;
FIG. 24 is a flowchart for frame reconstruction in the test signal extractor of FIG. 19;
FIG. 25 is a flowchart for concealing a video line in the extractor of FIG. 19;
FIG. 26 is another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
300 POP Gateway
321 Video Tape Recorder
332 Vertical interval test signal device
338 multiplexer
400 POP Gateway
452 demultiplexer

Claims (11)

アナログ放送ビデオを受信又は送信するための複数のゲートウェイを有する交換パケット・ネットワークであって、各ゲートウェイはアナログ・スイッチを通してアナログ放送ビデオのソース又はアナログ放送ビデオのシンクに結合される、交換パケット・ネットワークと、
各ゲートウェイにおいて、一連のフレームにおけるアナログ放送ビデオを圧縮ディジタル形式におけるディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームとしてエンコード／デコードするための手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、送信される前記フレームのビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン以外のビデオ・ラインにＶＢＩラインから抽出されたビデオ・テスト信号を挿入するためのテスト信号インジェクタ手段と、
前記フレームの前記ＶＢＩライン以外の前記ビデオ・ラインに前記ビデオ・テスト信号を配置し、その配置を隠蔽するためのテスト信号挿入制御手段と、
タイム・コードを監視し、各フレームのＶＢＩラインにおけるビデオ・テスト信号の存在を検出して、その検出を示す信号であって、更に、前記タイム・コードを含む第１出力信号を供給するための手段と、
モーション及びシーンの変化に関して着信アナログ・ビデオを検査し、その検査の結果を含む第２出力信号を供給するための手段と、
現フレームからのアナログ・ビデオ・ラインと前及び次のフレームからの同じアナログ・ビデオ・ラインとを比較することによって、前記現フレームにおけるビデオ・テスト信号の隠蔽の効果をスコアし、そのスコアの結果を示す第３出力信号を供給するための手段と、
前記テスト信号挿入制御手段が、前記第１出力信号に応答してその制御を開始し、前記第２出力信号を用いて前記ビデオ・テスト信号の配置の隠蔽に適さないフレームをスキップし、及び前記第３出力信号を用いて前記ビデオ・テスト信号の配置に適した前記現フレームからのビデオ・ライン及び該ビデオ・ラインと他のラインとの受信側における置換方法を示す隠蔽モードを決定するために、前記第１、第２、及び第３出力信号を前記テスト信号挿入制御手段に供給するための手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記隠蔽モードに従って前記ビデオ・テスト信号を隠蔽することにより前記フレームの品質を損なうことなく、受信した前記フレームから前記ビデオ・テスト信号を見つけ及び抽出するためのテスト信号エクストラクタ手段とを含む、
ＭＰＥＧ−２圧縮を受けたディジタル放送ビデオを稼働中及び非稼働中にテストするためのシステム。A switched packet network having a plurality of gateways for receiving or transmitting analog broadcast video, each gateway coupled to a source of analog broadcast video or a sink of analog broadcast video through an analog switch. When,
Means at each gateway for encoding / decoding analog broadcast video in a series of frames as a digital video transport stream in a compressed digital format;
Test signal injector means installed on at least one gateway for inserting a video test signal extracted from a VBI line into a video line other than a video blanking interval (VBI) line of the frame to be transmitted ; ,
Test signal insertion control means for arranging the video test signal on the video line other than the VBI line of the frame , and concealing the arrangement;
Monitoring the time code, detecting the presence of a video test signal on the VBI line of each frame , and providing a first output signal including the time code, the signal indicating the detection . Means,
Means for examining the incoming analog video for motion and scene changes and providing a second output signal containing the results of the examination ;
Score the effect of concealment of the video test signal in the current frame by comparing the analog video line from the current frame with the same analog video line from the previous and next frames, and the score result Means for providing a third output signal indicative of :
The test signal insertion control means starts its control in response to the first output signal, skips a frame that is not suitable for concealing the arrangement of the video test signal using the second output signal, and Using the third output signal to determine a concealment mode indicating a video line from the current frame suitable for the placement of the video test signal and a method of replacing the video line with another line at the receiving end. Means for supplying the first, second, and third output signals to the test signal insertion control means;
A test signal installed on at least one gateway for finding and extracting the video test signal from the received frame without losing the quality of the frame by concealing the video test signal according to the concealment mode Extractor means,
A system for testing MPEG-2 compressed digital broadcast video during operation and non-operation. フレームのＶＢＩにおけるビデオ・テスト信号のロケーションを定義するＶＢＩテスト信号テーブルを生成及び記憶し、前記テーブルを前記テスト信号挿入制御手段に結合するための手段を更に含む請求項１に記載のシステム。The system of claim 1 to generate and store the VBI test signal table, further including means for coupling said table to said test signal insertion control means for defining the location of the video test signal at V BI frame. 前記テスト信号挿入制御手段により形成される、ＶＢＩライン以外のラインにビデオ・テスト信号を配置されたフレームのタイムコードを含むトリガ・データ・パケットを、前記交換パケット・ネットワークに供給するための手段を更に含む請求項１に記載のシステム。Means for supplying to the switching packet network a trigger data packet formed by the test signal insertion control means, the trigger data packet including a time code of a frame in which a video test signal is arranged on a line other than a VBI line. The system of claim 1, further comprising: ゲートウェイ接続装置へのＴＣＰ／ＩＰネットワークを介して各ゲートウェイへの継続的な接続を維持し、該ゲートウェイにおける警報状態を監視するための手段を更に含む請求項１に記載のシステム。The system of claim 1, further comprising means for maintaining a continuous connection to each gateway via a TCP / IP network to the gateway connection device and monitoring alert conditions at the gateway. アナログ放送ビデオを受信又は送信するための複数のゲートウェイを有する交換パケット・ネットワークであって、各ゲートウェイはアナログ・スイッチを通してアナログ放送ビデオのソース又はアナログ放送ビデオのシンクに結合される、交換パケット・ネットワークと、
各ゲートウェイにおいて、一連のＩフレーム、Ｂフレーム、及びＰフレームにおけるアナログ放送ビデオを圧縮ディジタル形式におけるディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームとしてエンコード／デコードするための手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、送信される前記Ｉフレームのビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン以外のビデオ・ラインにＶＢＩラインから抽出されたビデオ・テスト信号を挿入するためのテスト信号インジェクタ手段と、
前記フレームの前記ＶＢＩライン以外の前記ビデオ・ラインに前記ビデオ・テスト信号を配置し、その配置を隠蔽するためのテスト信号挿入制御手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームの品質を損なうことなく、受信した前記フレームから前記ビデオ・テスト信号を見つけ及び抽出するためのテスト信号エクストラクタ手段とを含み、
該テスト信号エクストラクタ手段は、
前記テスト信号挿入制御手段により形成される、前記ビデオ・テスト信号を配置された前記 Ｉ フレームのタイム・コード、その配置の隠蔽方法を示す隠蔽モード、前記ビデオ・テスト信号の取り出し元及び移動先を含むトリガ・データ・パケットを受信し、該トリガ・データ・パケットをテスト信号トリガ・テーブルに記憶する、該テスト信号トリガ・テーブルに結合されたトリガ信号デマルチプレクサと、
前記ディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームから抽出されたピクチャ・タイプ信号及びＧＯＰタイム・コードを受け取り、該ＧＯＰタイム・コードを前記テスト信号トリガ・テーブル内の前記トリガ・データ・パケットに含まれる前記タイム・コードと比較し、一致する場合に前記テスト信号トリガ・テーブルの内容をビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン・テーブルに記憶する、前記テスト信号トリガ・テーブル及び前記ＶＢＩライン・テーブル結合されたイントラ・フレーム・プロセッサと、
一致した前記ＧＯＰタイム・コードをもつ現ピクチャ信号、該現ピクチャに対する順方向ピクチャ信号及び逆方向ピクチャ信号、前記ピクチャ・タイプ信号を受け取り、前記ＶＢＩライン・テーブルに記憶された前記隠蔽モード及び前記ビデオ信号の前記移動先に従って、前記現ピクチャ信号から前記ビデオ・テスト信号をテスト信号ライン記憶装置に移動させ、かつ前記現ピクチャ信号、前記順方向ピクチャ信号又は前記逆方向ピクチャ信号を用いて前記ビデオ・テスト信号を 隠蔽する、前記テスト信号ライン記憶装置に結合されたテスト信号隠蔽装置と、
前記ＶＢＩライン・テーブルに記憶された前記ビデオ・テスト信号の前記取り出し元に従って、前記テスト信号ライン記憶装置に記憶された前記ビデオ・テスト信号をデコードされたフレームのＶＢＩラインにコピーするため、前記テスト信号ライン記憶装置とデコードされたディジタル・ビデオ・ストリームとを結合するための手段とを含み、
前記ビデオ・テスト信号は、それが伝送の立場から前記デコードされたディジタル・ビデオ・ストリームの品質を表示することを特徴とする、
ＭＰＥＧ−２圧縮を受けたディジタル放送ビデオを稼働中及び非稼働中にテストするためのシステム。A switched packet network having a plurality of gateways for receiving or transmitting analog broadcast video, each gateway coupled to a source of analog broadcast video or a sink of analog broadcast video through an analog switch. When,
Means at each gateway for encoding / decoding analog broadcast video in a series of I, B, and P frames as a digital video transport stream in a compressed digital format;
Test signal injector means installed in at least one gateway for inserting a video test signal extracted from a VBI line into a video line other than a video blanking interval (VBI) line of the I frame to be transmitted When,
Test signal insertion control means for arranging the video test signal on the video line other than the VBI line of the frame , and concealing the arrangement;
Test signal extractor means installed on at least one gateway for finding and extracting the video test signal from the received frame without compromising the quality of the frame;
The test signal extractor means
The time code of the I frame in which the video test signal is arranged , the concealment mode indicating the concealment method of the arrangement, the source and the destination of the video test signal are formed by the test signal insertion control means. A trigger signal demultiplexer coupled to the test signal trigger table for receiving the trigger data packet including the trigger data packet and storing the trigger data packet in a test signal trigger table .
Receiving a picture type signal and a GOP time code extracted from the digital video transport stream , and storing the GOP time code in the trigger data packet in the test signal trigger table; compared to code, the contents of the test signal trigger table stored in the video blanking interval (VBI) line table if they match, coupled the test signal trigger table and the VBI line table An intra-frame processor,
Receiving the current picture signal having the matched GOP time code, the forward picture signal and the backward picture signal for the current picture, the picture type signal , and storing the concealment mode and the video stored in the VBI line table. Moving the video test signal from the current picture signal to a test signal line storage device according to the destination of the signal; and using the current picture signal, the forward picture signal or the reverse picture signal, A test signal concealment device coupled to the test signal line storage device for concealing a test signal;
Testing the video test signal stored in the test signal line storage to a VBI line of a decoded frame according to the source of the video test signal stored in the VBI line table; Means for combining the signal line storage with the decoded digital video stream;
Wherein the video test signal is indicative of the quality of the decoded digital video stream from the point of transmission.
A system for testing MPEG-2 compressed digital broadcast video during operation and non-operation. アナログ放送ビデオを受信又は送信するための複数のゲートウェイにして、各々がアナログ・スイッチを通してアナログ放送ビデオのためのソース又はシンクに結合される複数のゲートウェイと、
各ゲートウェイにおいて、一連のＩフレーム、Ｂフレーム、及びＰフレームにおけるアナログ放送ビデオを圧縮ディジタル形式におけるディジタル・ビデオ・トランスポート・ストリームとしてエンコード／デコードするための手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、送信される前記Ｉフレームのビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン以外のラインにＶＢＩラインから抽出されたビデオ・テスト信号を挿入するためのテスト信号インジェクタ手段と、
前記フレームの前記ＶＢＩライン以外のラインに前記ビデオ・テスト信号を配置し、その配置を隠蔽するためのテスト信号挿入制御手段と、
少なくとも１つのゲートウェイにインストールされ、前記フレームの品質を損なうことなく、受信した前記フレームから前記ビデオ・テスト信号を見つけ及び抽出するためのテスト信号エクストラクタ手段とを含む交換ディジタル放送ネットワークにおいて、ビデオ品質を評価するために、ＭＰＥＧ−２圧縮を受けたディジタル放送ビデオを稼働中及び非稼働中にテストする方法であって、
（ａ）前記テスト信号インジェクタ手段においてフレームのＶＢＩにおけるビ デオ・テスト信号の存在を検出するために各フレームを処理するステップ、
（ｂ）前記テスト信号インジェクタ手段において、前記ビデオ・テスト信号の配置の隠蔽に適さないＩフレームをスキップするために、各Ｉフレームを処理するステップ、
（ｃ）スキップしたＩフレーム以外のＩフレームにおける前記ビデオ・テスト信号を隠蔽モードに関して処理するステップ、
（ｄ）スキップしたＩフレーム以外の前記Ｉフレームにおける各ビデオ・テスト信号に関して、該ビデオ・テスト信号を配置されるビデオ・ラインと該ビデオ・ラインと時空的に隣接するビデオ・ラインの差を計算することにより、隠蔽スコアを計算するステップ、
（ｅ）前記隠蔽スコアを用いて、前記エクストラクタ手段に伝送されるＩフレームにおける前記ビデオ・テスト信号を隠蔽するステップ、
（ｆ）前記テスト信号インジェクタ手段において、前記ビデオ・テスト信号を配置された前記Ｉフレームのタイム・コードを含むトリガ・データ・パケットを形成し、該トリガ・データ・パケットを前記テスト信号エクストラクタ手段に伝送するステップ、
（ｇ）受信されたＩフレームにおける前記ビデオ・テスト信号関して前記テスト信号エクストラクタ手段に警報するために前記トリガ・データ・パケットを処理するステップ、
（ｈ）前記テスト信号エクストラクタ手段において前記Ｉフレームを前記ビデオ・テスト信号に関して処理するステップ、
（ｉ）前記テスト信号エクストラクタ手段において、前記Ｉフレームを再構築するステップ、及び
（ｊ）すべてのフレームに対して前記ビデオ・テスト信号をテスト中の正しいＶＢＩラインにコピーするステップ
を含む方法。A plurality of gateways for receiving or transmitting analog broadcast video, each gateway being coupled to a source or sink for analog broadcast video through an analog switch;
Means at each gateway for encoding / decoding analog broadcast video in a series of I, B, and P frames as a digital video transport stream in a compressed digital format;
Test signal injector means installed on at least one gateway for inserting a video test signal extracted from a VBI line into a line other than a video blanking interval (VBI) line of the I frame to be transmitted ;
Test signal insertion control means for arranging the video test signal on a line other than the VBI line of the frame and concealing the arrangement;
A test signal extractor means installed on at least one gateway for finding and extracting said video test signal from said received frames without deteriorating the quality of said frames; Testing an MPEG-2 compressed digital broadcast video in operation and non-operation to evaluate
(A) step of processing each frame in order to detect the presence of video test signals in the VBI of the frame in the test signal injector means,
(B) processing each I-frame in the test signal injector means to skip I-frames that are not suitable for concealing the arrangement of the video test signal ;
( C ) processing the video test signal in an I-frame other than the skipped I-frame with respect to a concealment mode;
( D ) calculating, for each video test signal in the I frame other than the skipped I frame, a difference between a video line in which the video test signal is arranged and a video line spatiotemporally adjacent to the video line; by, calculating a concealment score,
(E) using said concealing score, the step of concealing the video test signal in the I-frame that will be transmitted to the extractor means,
( F ) in the test signal injector means, forming a trigger data packet including a time code of the I frame in which the video test signal is arranged , and transmitting the trigger data packet to the test signal extractor means; Transmitting to the
(G) processing the trigger data packet to alert the test signal extractor means regarding the video test signal in a received I frame;
(H) processing said I frame with respect to said video test signal in said test signal extractor means;
(I) in the test signal extractor means, comprising the step of copying the I-frame reconstruction steps, and (j) all of the video test signal for the frame to the correct VBI line under test. 更に、前記テスト信号インジェクタにおいてＩフレームを処理するために、
ビデオ・テスト信号を含むビデオ・ブランキング・インターバル（ＶＢＩ）ライン１０−２０の存否に関してフレームをテストし、結果が否定的である場合はプロセスを終了させ、肯定的である場合はテストされたＶＢＩラインに対してビデオ・テスト信号が識別されない場合にそのラインに対するＶＢＩテーブルをクリアし、該ビデオ・テスト信号が識別された場合には次のステップにプロセスを移すステップと、 Ｉフレームにおいてビデオ・テスト信号を含むＶＢＩラインに対するモーション・スコアを検索するステップと、
高いモーション又はシーケンス外のＩフレームが存在するかどうかを決定するためにＩフレームをテストし、結果が肯定的である場合はテスト信号が前記テスト信号エクストラクタに少なくとも１回送られたかどうかを決定するためのテストを開始させ、ビデオ・テスト信号が１回も送られなかった場合、Ｉフレームが３つより多いフレームに対して抑止されなかったことを保証するためにＩフレーム・カウントをチェックするステップと、
Ｉフレーム・カウントをインクレメントし、初期プロセス・ステップに戻るステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。Further, in order to process an I frame in the test signal injector,
Test the frame for the presence of a video blanking interval (VBI) line 10-20 containing a video test signal, terminating the process if the result is negative, or testing the VBI if positive. Clearing the VBI table for the line if no video test signal is identified for the line, and proceeding to the next step if the video test signal is identified; Retrieving a motion score for the VBI line containing the signal;
Test the I-frame to determine if there is a high motion or out-of-sequence I-frame, and if the result is positive, determine whether a test signal has been sent to the test signal extractor at least once Checking the I-frame count to ensure that if no video test signal was sent, the I-frame was not suppressed for more than three frames When,
The method of claim 6, the I-frame count is incremented, characterized in that it comprises the step of returning to the initial process step. 更に、前記トリガ・データ・パケットを形成するために、
伝送トリガ・データ・パケット・カウンタを１にセットするステップと、
Ｉフレーム・カウンタをクリアするステップと、
トリガ信号タイム・コードを記憶するステップと、
トリガ信号隠蔽モードを記憶するステップと、
トリガ信号ビデオ・ラインＩＤフィールドを記憶するステップと、
トリガ信号ＶＢＩラインＩＤフィールドを記憶するステップと、
トリガ信号を４：２：２フォーマットに関してテストし、結果が否定的である場合は３のＶＢＩライン・カウントを記憶し、肯定的であるは次のステップに処理を進めるステップと、
１のＶＢＩライン・カウントを記憶するステップと、
巡回冗長検査（ＣＲＣ）コードを計算し、記憶するステップと、
トリガ・データ・パケットを伝送するステップ、
伝送トリガ信号伝送済みフラッグをセットするステップと
を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。Furthermore, in order to form said trigger data packets,
Setting a transmission trigger data packet counter to 1;
Clearing the I-frame counter;
Storing a trigger signal time code;
Storing the trigger signal concealment mode;
Storing a trigger signal video line ID field;
Storing a trigger signal VBI line ID field;
Testing the trigger signal for a 4: 2: 2 format, storing a VBI line count of 3 if the result is negative, and proceeding positively to the next step;
Storing a VBI line count of 1;
Calculating and storing a cyclic redundancy check (CRC) code;
Transmitting a trigger data packet;
The method according to claim 6, characterized in that it comprises a step of setting a transmission trigger signal-transmitted flag. 更に、前記ビデオ・テスト信号をアクティブ・ビデオ・エリアにおいて隠蔽するために、
使用可能なスペースがアクティブ・ビデオ・エリアに存在するかどうかを決定し、結果が否定的である場合はオーバスキャン・ビデオ・スクリーン・エリアが満杯であることを表し、肯定的である場合はビデオ・スクリーンのオーバスキャン・エリアに信号を記憶することに続いて隠蔽スコアを計算してプロセスを終了するステップと、
オーバスキャン・ビデオ・エリアが満杯である場合、ビデオ・ライン分離パラメータを記憶するステップと、
使用可能なビデオ・スクリーン・セーフ・エリアをモーション／コンテントによってランク付けするステップと、
各ビデオ・セーフ・エリア・ラインに対する隠蔽スコアを計算するステップと、
ビデオ・セーフ・ラインを隠蔽スコアによってランク付けするステップと、
各隠蔽スコアを閾値と比較するステップと、
最高の隠蔽スコアが前記閾値を超えるかどうかを決定し、結果が肯定的である場合はプロセスを終了させ、否定的である場合はプロセスを次のステップに進めるステップと、
前記閾値を超えない使用可能なビデオ・セーフ・ラインをモーション／コンテントに従ってランク付けするステップと、
前記閾値を超えないランク付けされた使用可能なビデオ・セーフ・ラインに対する隠蔽スコアを計算するステップ、
前記閾値を超えない最高のランク付けされたビデオ・セーフ・ラインを選択し、プロセスを終了させるステップと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。Furthermore, in order to conceal the video test signal in the active video area,
Determines if available space is present in the active video area; a negative result indicates that the overscan video screen area is full; a positive result indicates video Calculating the concealment score following the storage of the signal in the overscan area of the screen and terminating the process;
Storing the video line separation parameter if the overscan video area is full;
Ranking available video screen safe areas by motion / content;
Calculating a concealment score for each video safe area line;
Ranking the video safe lines by a covert score;
Comparing each concealment score with a threshold;
Determining whether the highest concealment score exceeds the threshold, terminating the process if the result is positive, or proceeding to the next step if negative
Ranking available video safe lines that do not exceed the threshold according to motion / content;
Calculating an concealment score for ranked available video safe lines that do not exceed the threshold.
Selecting the highest ranked video safe line that does not exceed the threshold and terminating the process;
7. The method according to claim 6 , comprising: 更に、前記テスト信号エクストラクタにおいて前記Ｉフレームを再構成するために、
前記ＶＢＩラインにエントリが存在するかどうかを決定し、結果が否定的である場合はプロセスを終了させ、肯定的である場合は次のステップを開始させる、ステップと、
ＶＢＩラインがアクティブであるかどうかを決定し、結果が否定的である場合はプロセスを開始させ、肯定的である場合はプロセスを次のステップに進める、ステップと、
前記Ｉフレーム及び隠蔽フラッグがセットされているかどうかを決定し、、結果が肯定的である場合はプロセスを次のステップに進め、否定的である場合は次のステップをスキップしてプロセスをその次のステップに進める、ステップと、ピクチャ記憶装置からテスト信号記憶装置にビデオ・ライン・テスト信号を移動させるステップと、
前記テスト信号記憶装置からターゲットＶＢＩライン／フィールドに前記テスト信号をコピーするステップと、
前記Ｉフレーム及び隠蔽フラッグがセットされているかどうかを決定し、、結果が否定的である場合はプロセスをスタートに戻し、肯定的である場合はプロセスを次のステップに進める、ステップと、
前記ビデオ・ラインを隠蔽するステップと、
前記隠蔽フラッグをクリアするステップと、
を含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。Further, in order to reconstruct the I frame in the test signal extractor,
Determining whether there is an entry in the VBI line, terminating the process if the result is negative, and starting the next step if the result is positive;
Determining whether the VBI line is active, starting the process if the result is negative, and proceeding to the next step if the result is positive;
Determine whether the I-frame and the concealment flag are set, and if the result is positive, proceed to the next step; if negative, skip the next step and continue the process Moving the video line test signal from the picture storage device to the test signal storage device;
Copying the test signal from the test signal storage device to a target VBI line / field;
Determining whether the I-frame and concealment flag are set, returning the process to the start if the result is negative, or proceeding to the next step if the result is positive;
Concealing the video line;
Clearing the hiding flag;
7. The method according to claim 6 , comprising: 更に、前記ビデオ・テスト信号を配置されたビデオ・ラインを隠蔽するために、
前記ビデオ・ラインＩＤ／フィールド及びカウントをロードするステップと、
前記隠蔽モードをロードするステップと、
前記隠蔽モードが同じライン又は前のラインにおけるものであるかどうかの決定を行い、結果が肯定的である場合は逆方向フレーム記憶装置から前記ビデオ・フレームを移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定的である場合は次のステップを開始させるステップと、
同じラインが次のフレームにあるかどうかを決定し、結果が肯定的である場合は前記ビデオ・ラインを順方向フレーム記憶装置から移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定的である場合はプロセスを次のステップに進めさせるステップと、
前記隠蔽が上のラインにおけるものであるかどうかを決定し、結果が肯定的である場合には前記ビデオ・ラインを現フレーム記憶装置から移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定的である場合にはプロセスを次のステップに進めさせるステップと、
前記隠蔽が下のラインにあるかどうかを決定し、結果が肯定的である場合は前記ビデオ・ラインを現フレーム記憶装置から移動させ、しかる後、プロセスを終了させ、否定的である場合はプロセスを次のステップに進めさせるステップと、
合成ラインを形成すべきかどうかを決定し、結果が否定的である場合はプロセスを終了させ、肯定的である場合はキャリア・ラインをシフトすること及び次のラインでもってバックフィルすることによって合成ラインを形成させ、しかる後、プロセスを終了させるステップとを含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。Further, to conceal the video line where the video test signal is located ,
Loading the video line ID / field and count;
Loading the concealment mode;
A determination is made as to whether the concealment mode is on the same line or the previous line, and if the result is positive, removes the video frame from the reverse frame store and then terminates the process. , If negative, starting the next step;
Determine if the same line is in the next frame, move the video line from the forward frame store if the result is positive, then terminate the process, and if negative, Steps to get the process to the next step,
Determine if the concealment is in the upper line, move the video line from the current frame store if the result is positive, then terminate the process, negative In some cases, letting the process go to the next step,
Determine if the concealment is in the lower line, move the video line from the current frame store if the result is positive, then terminate the process; if negative, process To the next step,
Determines whether a composite line should be formed, terminates the process if the result is negative, and composites the line by shifting the carrier line if positive and backfilling with the next line to form, after which the method according to claim 6, characterized in that it comprises a step of terminating the process.
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