WO1997049249A1 - Digitales datenempfangssystem - Google Patents

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WO1997049249A1
WO1997049249A1 PCT/DE1997/001173 DE9701173W WO9749249A1 WO 1997049249 A1 WO1997049249 A1 WO 1997049249A1 DE 9701173 W DE9701173 W DE 9701173W WO 9749249 A1 WO9749249 A1 WO 9749249A1
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data
bit rate
reception system
decoder
data reception
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PCT/DE1997/001173
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Inventor
Andreas Graf
Rolf Kessler
Original Assignee
Ise Interactive Systems Entwicklungsgesellschaft Mbh & Co. Kg
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/40—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using video transcoding, i.e. partial or full decoding of a coded input stream followed by re-encoding of the decoded output stream
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/85—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N21/00—Selective content distribution, e.g. interactive television or video on demand [VOD]
    • H04N21/40—Client devices specifically adapted for the reception of or interaction with content, e.g. set-top-box [STB]; Operations thereof
    • H04N21/41—Structure of client; Structure of client peripherals
    • H04N21/426—Internal components of the client ; Characteristics thereof

Definitions

  • the invention relates to a digital data reception system for receiving data of higher bit rate or lower compression rate than is required for data reproduction.
  • Digital data reception systems are e.g. used in digital data transmission systems in order to receive the data transmitted by a transmission system, to process them and finally to reproduce them to a user by means of a playback device.
  • digital radio the so-called digital audio broadcasting, hereinafter referred to as the common abbreviation DAB
  • digital television broadcasting known in English as digital video broadcasting and hereinafter referred to as the conventional abbreviation DVB
  • Playback devices for the digital video disc the so-called Digital Video Disc or Digital Versatile Disc, to be mentioned, which will be abbreviated to DVD as usual.
  • the data to be transmitted are compressed.
  • the data compression can be carried out according to different methods.
  • the so-called MPEG standards are already being used worldwide, e.g. Compress audio or video data.
  • the digital information service DirecTV launched in the USA works on the basis of MPEG standards.
  • the main advantage of digital data transmission systems that work with data compression is that considerably less transmission capacity is required than with uncompressed data. without affecting the quality of the data playback. This advantage is particularly evident with DAB and DVB when the data is transmitted by satellite, cable or terrestrial. because far less channel capacity is required than with today's analog transmission systems.
  • the audio and video data are transmitted to the user in compressed form.
  • the customer receives the data via satellite or a broadband cable.
  • DVD a playback device, usually referred to as a player, reads the data by optical scanning from a compact disc, the digital video disc or the digital versatile disc.
  • the amount of compressed video data to be transmitted is higher than the amount of audio data to be transmitted.
  • the video data is the information required for a standard format screen with 720 horizontal and 576 vertical pixels in accordance with the CCIR601 specification or for a small liquid crystal screen - a display.
  • Such displays of smaller dimensions with a smaller image resolution are becoming increasingly widespread in handheld devices in computer technology and in car navigation systems. From the variety of displays used today, the 5 "displays with a resolution of 320 horizontal and 273 vertical pixels already represent a quasi standard due to their widespread use.
  • the extent of the data reduction for example using MPEG2 algorithms, and thus the amount of compressed video data, are related to the image resolution of the screen, which produces 720 horizontal and 576 vertical pixels in the standard format. Because image information is lost with increasing data reduction, the image quality decreases visibly from a certain size of data reduction.
  • the effects of data reduction for DVB and DVD are on the one hand above the limit at which the image quality is visibly deteriorated in the standard system of the CCIR601 standard.
  • the data reduction is chosen large enough to significantly reduce the transmission and storage capacities of the system.
  • the compression rates are in the range of 1:40 to 1:50. This means that of 40 or 50 original video bits, only 1 bit is transmitted or saved in MPEG2 format.
  • An MPEG2 decoder decompresses this data into video data for the standard format. If a small 5 "display is provided instead of a screen for the standard format, an MPEG2 decoder with 16 to 20 Mbit external memory is required in order to decode the compressed data, despite the lower resolution of the small 5" display.
  • the MPEG2 decoder generates the 720 horizontal and 576 vertical pixels required for the standard format.
  • a filter upstream of the 5 "display reduces the 720 horizontal pixels of the standard format to 320 horizontal pixels of the 5" display and the 576 vertical pixels of the standard format to the 273 vertical pixels of the 5 "display.
  • the typical bit rate of the MPEG2 data for DVB is between 10 and 40 Mbit / s, while for DVD it is typically between 4 and 11 Mbit / s in a variable data rate.
  • the standard bus systems used in vehicles have far too little bandwidth for such high bit rates.
  • the D2B bus used in cars can transmit data at a bit rate of up to a maximum of 1.4 Mbit / s; Data streams with a higher bit rate can no longer be transmitted due to the insufficient bandwidth of the D2B bus.
  • An MPEG2 decoder and a filter are therefore also required in this application in order to reduce the bit rate to the level required for the D2B bus.
  • a major disadvantage is that an expensive MPEG2 decoder and a filter are required in order to be able to feed the data into a channel with a lower bandwidth or data rate, to the output of which, for example, a 5 "display can be connected. It is therefore an object of the invention to design a data reception system in accordance with the preamble of claim 1 in a simpler and more economical manner without impairing the quality of data reproduction perceptibly for the user.
  • the invention solves this problem by first providing data reduction at the input of the data reception system and only then finally decoding the data.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the invention
  • a satellite receiving antenna A receives video data in MPEG2 format from a satellite, which it forwards to a bit rate converter BRU.
  • a playback device PL for digital video discs the DVD
  • the bit rate converter BRU receives the data read from the playback device PL from the DVD.
  • This exemplary embodiment is particularly suitable for a vehicle where a central playback device PL reads a digital video plate and the data of which are distributed, for example, via a D2B bus with a bit rate of 1.4 Mbit / s to several displays D1 to Dn. Every occupant of the vehicle can therefore see the program stored on the DVD on his display.
  • the run-length value pairs are determined from the data supplied by the demultiplexer DX and coded according to the MPEG2 format according to the MPEG2 format form the frequency information for 8 x 8 pixel blocks.
  • the bit stream modifier BSM the high vertical and horizontal frequencies above a predefinable limit are set to zero.
  • the bitstream modifier BSM therefore generates a pair of run-length values, so that all coefficients above a predetermined threshold value are zero. This measure considerably reduces the amount of data to be transmitted to the displays D 1 to Dn.
  • Another measure for reducing the data provides for a change in the motion vectors in order to reduce the number of vector information.
  • the amount of data can also be reduced by inserting skipped macroblocks.
  • the insertion of skipped macroblocks means that individual macroblocks are not encoded according to predefinable criteria and therefore do not generate any data in the data stream.
  • the amount of data is also reduced by repeating previous images or previous macro blocks.
  • the measures mentioned to reduce the data can be combined with one another as desired.

Abstract

Beim Digital Video Broadcasting werden Daten für Standard-Geräte im MPEG2-Format übertragen. Im Standard-Gerät dekodiert ein MPEG2-Dekodierer die Daten. Auf dem Bildschirm wird gemäß dem im CCIR601-System üblichen Bildformat ein Bild mit 720 x 576 Bildpunkten erzeugt. Doch auch für einen Bildschirm mit nur 320 x 273 Bildpunkten, z.B. ein 5'-Display, sind der teure MPEG2-Dekodierer und zusätzlich ein Filter erforderlich, das die überflüssigen Daten wegfiltert. Um den teuren MPEG2-Dekodierer und das Filter einzusparen, wird die Bitrate des empfangenen Datenstromes zuerst mittels eines Bitratenumsetzers (BRU) verringert, ehe die Daten dekodiert und an ein oder mehrere Displays (D1, ..., Dn) mit geringerer Bildauflösung gesendet werden. Datenübertragungssysteme, wo eine Datenquelle Daten mit einer höheren Bitrate bzw. niedrigeren Kompressionsrate sendet als zur Datenwiedergabe erforderlich ist.

Description

Digitales Datenempfangssvstem
Die Erfindung betrifft ein digitales Datenempfangssystem zum Empfang von Daten höherer Bitrate oder geringerer Kompressionsrate als zur Datenwiedergabe erforderlich ist.
Digitale Datenempfangssysteme werden z.B. in digitalen Datenübertragungssystemen eingesetzt, um die von einem Sendesystem ausgesendeten Daten zu empfangen, zu verarbeiten und schließlich einem Benutzer mittels eines Wiedergabegerätes wiederzugeben.
Als Beispiel für ein digitales Datenübertragungssystem sind der digitale Hörfunk, der sogenannte Digital Audio Broadcasting, im weiteren Verlauf mit der gebräuchlichen Abkürzung DAB bezeichnet, die digitale Fernsehübertragung, im Englischen als Digital Video Broadcasting bekannt und im weiteren Verlauf mit der üblichen Abkürzung DVB bezeichnet, sowie Wiedergabegeräte für die digitale Videoplatte, die sogenannte Digital Video Disc oder Digital Versatile Disc, zu nennen, die im weiteren Verlauf wie meist üblich mit DVD abgekürzt wird.
Bei diesen digitalen Datenübertragungssystemen werden die zu übertragenden Daten komprimiert. Die Datenkompression kann nach unterschiedlichen Verfahren vorgenommen werden. Bereits weltweit eingesetzt werden die sogenannten MPEG-Standards, um z.B. Audio- oder Videodaten zu komprimieren. So arbeitet beispielsweise der in den USA eingeführte digitale Informationsdienst DirecTV auf der Basis der MPEG-Standards.
Der wesentliche Vorteil digitaler Datenübertragungssysteme, die mit Datenkompression arbeiten- liegt nun darin, daß erheblich weniger Übertragungskapazität als bei nicht komprimierten Daten erforderlich ist. ohne daß die Qualität der Datenwiedergabe beeinträchtigt wird. Besonders deutlich zeigt sich dieser Vorteil beim DAB und beim DVB, wenn die Daten mittels Satellit, mittels Kabel oder terrestrisch übertragen werden. denn es wird weit weniger Kanalkapazität als bei den heute gebräuchlichen analogen Übertragungssystemen benötigt.
In den Systemen DVB und DVD werden die Audio- und Videodaten in komprimierter Form zum Benutzer übertragen. Bei DVB empfängt der Kunde die Daten via Satellit oder über ein Breitbandkabel. Bei DVD liest ein Wiedergabegerät, meist als Player bezeichnet, die Daten durch optische Abtastung von einer Kompaktplatte, der Digital Video Disc oder der Digital Versatile Disc.
In den beiden Systemen DVB und DVD ist die Menge der zu übertragenden komprimierten Videodaten höher als die Menge der zu übertragenden Audiodaten. Die Videodaten sind die Informationen, die für einen Bildschirm im Standard-Format mit 720 horizontalen und 576 vertikalen Bildpunkten entsprechend der CCIR601 -Spezifikation oder für einen kleinen Flüssigkeitskristallbildschirm - ein Display - benötigt werden. Derartige Displays geringerer Abmessungen mit kleinerer Bildauflösung finden bei Handgeräten der Computertechnik und in Autonavigationssystemen immer mehr Verbreitung. Aus der Vielfalt der heute gebräuchlichen Displays stellen die 5"-Displays mit einer Auflösung von 320 horizontalen und 273 vertikalen Bildpunkten aufgrund ihrer weiten Verbreitung bereits einen Quasistandard dar.
Das Ausmaß der Datenreduktion z.B. mittels MPEG2-Algorithmen und somit die Menge der komprimierten Videodaten stehen im Zusammenhang mit der Bildauflösung des Bildschirms, der beim Standardformat 720 horizontale und 576 vertikale Bildpunkte erzeugt. Weil mit steigender Datenreduktion Bildinformationen verloren gehen, nimmt jedoch ab einer bestimmten Größenordnung der Datenreduktion die Bildqualität sichtbar ab. Die Auswirkungen der Datenreduktion liegen bei DVB und DVD einerseits oberhalb der Grenze, bei der im Standardsystem der CCIR601-Norm die Bildqualität sichtbar verschlechtert wird. Andererseits ist die Datenreduktion jedoch groß genug gewählt, um deutlich die Übertragungs- und Speicherkapazitäten des Systems zu verringern. Bei DVB liegen die Kompressionsraten in dem Bereich von 1 :40 bis 1 :50. Das bedeutet, daß von 40 oder 50 originalen Videobits nur 1 Bit im MPEG2-Format übertragen oder gespeichert wird. Ein MPEG2-Dekodierer dekomprimiert diese Daten zu Videodaten für das Standardformat. Ist anstelle eines Bildschirms für das Standardformat ein kleines 5"-Display vorgesehen, so ist trotz der geringeren Auflösung des kleinen 5"-Displays ein MPEG2-Dekodierer mit 16 bis 20 Mbit externem Speicher erforderlich, um die komprimierten Daten zu dekodieren. Der MPEG2-Dekodierer erzeugt die für das Standardformat erforderlichen 720 horizontalen und die 576 vertikalen Bildpunkte. Durch ein dem 5"-Display vorgeschaltetes Filter werden die 720 horizontalen Bildpunkte des Standardformats auf 320 horizontale Bildpunkte des 5"-Displays und die 576 vertikalen Bildpunkte des Standardformats auf die 273 vertikalen Bildpunkte des 5"-Displays reduziert.
Dies ist z.B. bei DVB der Fall, wenn die von einem Satelliten, über Kabel oder terrestrisch im MPEG2 -Format ausgestrahlten Daten auf einem 5"-Display wiedergegeben werden. Jedoch auch die von einer DVD gelesenen Daten müssen zuerst mittels des MPEG2- Dekodierers dekodiert und mittels eines Filters reduziert werden, ehe sie z.B. in ein Standardbussystem eingespeist werden können, wie es in Fahrzeugen zur Datenübertragung von einem zentralen Wiedergabegerät für eine digitale Videoplatte zu mehreren Bildschirmen benutzt wird, denn die Bitrate der MPEG2-Daten liegt wesentlich höher als die vieler Standardbussysteme.
Die typische Bitrate der MPEG2-Daten beträgt bei DVB zwischen 10 und 40 Mbit/s, während sie bei DVD typischerweise zwischen 4 und 1 1 Mbit/s in variabler Datenrate vorliegt. Die in Fahrzeugen eingesetzten Standardbussysteme haben für derart hohe Bitraten eine viel zu geringe Bandbreite. So kann der beispielsweise in Autos eingesetzte D2B-Bus Daten mit einer Bitrate bis zu höchstens 1 ,4 Mbit/s übertragen; Datenströme mit höherer Bitrate lassen sich wegen der zu geringen Bandbreite des D2B-Buses nicht mehr übertragen. Es sind daher auch in diesem Anwendungsfall ein MPEG2-Dekodierer und ein Filter erforderlich, um die Bitrate auf das für den D2B-Bus erforderliche Maß zu reduzieren.
Ein wesentlicher Nachteil liegt darin, daß ein teurer MPEG2-Dekodierer und ein Filter erforderlich sind, um die Daten in einen Kanal mit geringerer Bandbreite bzw. Datenrate einspeisen zu können, an dessen Ausgang z.B. ein 5"-Diplay angeschlossen sein kann. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Datenempfangssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 einfacher und preisgünstiger zu gestalten, ohne die Qualität der Datenwiedergabe für den Benutzer wahrnehmbar zu beeinträchtigen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß am Eingang des Datenempfangssystems zuerst eine Datenreduktion vorgesehen ist und erst anschließend die endgültige Dekodierung der Daten erfolgt.
An Hand der Figuren werden der Stand der Technik und die Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben und erläutert.
Es zeigen
Figur 1 ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 das Ausfuhrungsbeispiel aus der Figur 1 in ausführlicher Darstellung,
Figur 3 ein DVB-System gemäß dem Stand der Technik,
Figur 4 ein DVD-System gemäß dem Stand der Technik.
Bei dem in der Figur 3 gezeigten bekannten Datenempfangssystem empfängt eine Satellitenantenne A die von einem Satelliten im MPEG2-Format ausgestrahlten Fernsehdaten, die von einem MPEG2-Dekodierer DE dekodiert und an einen Demultiplexer DX weitergeleitet werden. Der Demultiplexer DX sucht ein Fernsehprogramm aus der Vielzahl der empfangenen Programme heraus und leitet dessen Daten weiter an ein Filter F. das die für ein 5"-Display D nicht benötigten Daten im Datenstrom unterdrückt und nur die zur Erzeugung der 320 horizontalen und 273 vertikalen Bildpunkte erforderlichen Daten zum 5"-Display D überträgt.
Figur 4 zeigt ein bekanntes Datenübertragungssystem für Fahrzeuge, wo ein zentrales Wiedergabegerät PL Daten von einer DVD liest und im MPEG2-Format zu einem Dekodierer DE sendet,, der die Daten dekodiert und an ein Filter F sendet, das wie bei dem in der Figur 3 abgebildeten Datenempfangssystem die nicht zur Erzeugung eines 320x273- Bildes benötigten Daten wegfiltert. Die vom Filter F durchgelassenen Daten werden über einen Bus B an mehrere 5"-Displays Dl, D2, ..., Dn verteilt.
Gemäß Anspruch 2 werden bei der Erfindung die empfangenen komprimierten Daten zuerst in einem Bitratenumsetzer einer Datenreduktion unterzogen, ehe sie in einem Dekodierer dekodiert werden. Durch diese Maßnahme wird die hohe Bitrate des empfangenen Datenstromes so weit reduziert, daß zur Dekodierung ein einfacher und preiswerter Dekodierer für geringe Bitraten, ein sogenannter Low Bit Rate Decoder anstelle eines teuren Standard-MPEG2-Dekodierers eingesetzt werden kann. Der teure Standarddekodierer für hohe Bitraten entfällt. Statt dessen sind nur ein Bitratenumsetzer und ein Dekodierer für niedere Bitraten eingesetzt, die wesentlich preisgünstiger sind als ein Standard-MPEG2-Dekodierer
Es wird nun das in der Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und erläutert.
In der Figur 1 empfangt eine Satellitenempfangsantenne A von einem Satelliten Videodaten im MPEG2-Format, die sie an einen Bitratenumsetzer BRU weiterleitet. Anstelle oder zusätzlich zu der Satellitenempfangsantenne A kann auch ein Wiedergabegerät PL für digitale Videoplatten, die DVD, angeschlossen sein. Der Bitratenumsetzer BRU empfängt in diesem Fall die vom Wiedergabegerät PL von der DVD gelesenen Daten. Der Bitratenumsetzer BRU wandelt nun die Bitrate der von der Satellitenantenne A oder dem Wiedergabegerät PL kommenden Daten mit einer typischen Bitrate von 10 bis 40 und 1 bis 1 1 Mbit/s in einen Datenstrom mit einer Bitrate um 1 Mbit/s um, dessen Daten in einem Dekodierer DE für geringe Bitraten dekodiert werden und in einen Standard-MPEG-Bitstrom oder in einen modifizierten MPEG-Bitstrom umgewandelt werden. Die vom Dekodierer DE über einen Datenbus B an ein 5"-Display Dl gesendeten Videosignale erzeugen auf dem Display ein Bild mit 320 horizontalen und 273 vertikalen Bildpunkten. Anstelle eines Displays können mehrere Displays Dl bis Dn am Dekodierer DE angeschlossen sein. Dieses AusfLihrungsbeispiel ist besonders für ein Fahrzeug geeignet, wo ein zentrales Wiedergabegerät PL eine digitale Videoplatte liest und deren Daten z.B. über einen D2B- Bus mit einer Bitrate von 1,4 Mbit/s an mehrere Displays Dl bis Dn verteilt werden. Jeder Insasse des Fahrzeugs kann daher an seinem Display das auf der DVD gespeicherte Programm sehen.
Es wird nun die in Figur 2 gezeigte ausführliche Darstellung des Ausführungsbeispieles der Erfindung beschrieben und erläutert.
Der Ausgang der Satellitenempfangsantenne A ist mit dem Eingang eines Kanaldekodierers KD verbunden, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Demultiplexers DX verbunden ist. Der erste Ausgang des Demultiplexers DX, an dem die Videodaten anliegen, ist mit dem Eingang eines Variable-Length-Dekodierers VLD verbunden. Der Ausgang des Variable-Length-Dekodierers VLD ist mit dem Dateneingang eines Bitstrommodifizierers BSM verbunden, dessen Ausgang an den Dateneingang eines Variable-Length-Kodierers VLC angeschlossen ist. Der Datenausgang des Variable- Length-Kodierers VLC ist mit dem Eingang eines Bitratenkontrollers BRC verbunden. Der Datenausgang des Bitratenkonverters BRC ist mit dem ersten Eingang eines Multiplexers MX verbunden, während vom Steuerausgang des Bitratenkontrollers BRC eine Steuerleitung SL zum Steuereingang des Bitstrommodifizierers BSM fuhrt. Der zweite Ausgang des Demultiplexers DX, an dem die Audio- und die Zusatzdaten abnehmbar sind, ist über eine zusätzliche Leitung ZL mit dem zweiten Eingang des Multiplexers MX verbunden. Am Ausgang des Multiplexers MX sind über einen Datenbus B ein oder mehrere Dekodierer DEI bis DEn angeschlossen. Jeder Dekodierer DEI bis DEn ist mit einem Display Dl bis Dn verbunden. Der Demultiplexer DX. der Varaible-Length- Dekodierer VLD, der Bitstrommodifizierer BSM, der Variable-Length-Kodierer VLC, der Bitratenkontroiler BRC und der Multiplexer MX bilden den Bitratenumsetzer BRU.
Die Satellitenantenne A empfängt von einem in der Figur nicht dargestellten Satelliten mehrere Programme, beispielsweise Fernsehprogramme, von denen der Demultiplexer DX eines auswählt und in sogenannte Packetized Elementary Streams, abgekürzt PES, zerlegt und in dieser Form an den Variable-Length-Dekodierer VLD weiter leitet. Es gibt jeweils einen PES für die Video-, die Audio- und die Zusatzinformationen. Liegt am Eingang des Demultiplexers DX ein Datenstrom mit nur einem Programm an, zerlegt der Demultiplexer DX diesen Datenstrom in die einzelnen PES. Die Bitrate des Video-PES liegt in einem Bereich von 4 bis 6 Mbit/s, während die Bitrate der Audio- und Zusatzinformationen um eine Zehnerpotenz niedriger liegt. Sind die von der Satellitenempfangsantenne A empfangenen Daten verschlüsselt, so werden sie von einem im Demultiplexer DX integrierten Entschlüssler, der in der englischen Sprache als Descrambler bezeichnet wird, entschlüsselt. Der Entschlüssler kann aber auch zwischen dem Kanaldekodierer KD und dem Demultiplexer DX vorgesehen sein.
Im Variable-Length-Dekodierer VLD, der wesentlich einfacher als ein MPEG2-Dekodierer aufgebaut ist, werden aus den vom Demultiplexer DX gelieferten und nach der Variable- Length-Kodierung gemäß dem MPEG2-Format kodierten Daten die Run-Length- Wertepaare ermittelt, die die Frequenzinformation für 8 x 8 Bildpunktblöcke bilden. Im Bitstrommodifizierer BSM werden die hohen vertikalen und horizontalen Frequenzen oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes zu null gesetzt. Der Bitstrommodifizierer BSM erzeugt deshalb ein Run-Length-Wertepaar, so daß alle Koeffizienten oberhalb eines vorgegebenen Schwellwertes null sind. Durch diese Maßnahme wird die zu den Displays D 1 bis Dn zu übertragende Datenmenge beträchtlich verringert.
Eine weitere Maßnahme zur Reduzierung der Daten sieht eine Veränderung der Bewegungsvektoren vor, um die Anzahl der Vektorinformationen zu verringern. Durch Einfügen von Skipped Macroblocks läßt sich die Datenmenge ebenfalls verringern. Unter dem Einfügen von Skipped Macroblocks versteht man, daß nach vorgebbaren Kriterien einzelne Macroblocks nicht kodiert werden und daher keine Daten im Datenstrom erzeugen. Auch durch Wiederholen von Vorgängerbildern oder Vorgängermacroblocks wird die Datenmenge verringert. Die angeführten Maßnahmen zur Reduzierung der Daten können beliebig miteinander kombiniert werden.
Die reduzierte Datenmenge wird im Variable-Length-Kodierer VLC wieder in einen dem MPEG2-Format entsprechenden Datenstrom kodiert, der vom Bitratenkontroiler BRC in einen Datenstrom mit einer vorgebbaren Bitrate gewandelt wird. Damit der Variable- Length-Kodierer VLC weder mit Daten überläuft noch leerläuft, wird der Bitstrommodifizierer BSM vom Bitratenkontroiler BRC über die Steuerleitung SL synchronisiert.
Während über die Reihenschaltung aus dem Variable-Length-Dekodierer VLD, dem Bitstrommodifizierer BSM, dem Variable-Length-Kodierer VLC und dem Bitratenkontroiler BRC die Videodaten in die PES zerlegt zum Multiplexer MX übertragen werden, gelangen die Audio- und die Zusatzdaten ebenfalls in die PES zerlegt über die zusätzliche Leitung ZL vom Demultiplexer DX zum Multiplexer MX, der die Video-, die Audio- und die Zusatzdaten wieder zusammenfügt und so einen Standard-MPEG- Datenstrom oder einen modifizierten MPEG-Datenstrom erzeugt. An den Displays Dl bis Dn wird das vom Demultiplexer DX ausgesuchte Fernsehprogramm wiedergegeben.
Die Erfindung ist allgemein für solche Datenübertragungssysteme geeignet, wo eine Datenquelle Daten mit einer höheren Bitrate an eine Datensenke sendet als zur Wiedergabe der Daten tatsächlich erforderlich ist. Sie ist nicht auf die als Beispiele genannten DAB-, DVB- oder DVD-Systeme beschränkt. Auch in Handgeräten des Computerbereiches und in Autonavigationssystemen mit kleinen Bildschirmen läßt sich die Erfindung vorteilhaft einsetzen.

Claims

Patentansprüche
1. Digitales Datenempfangssystem zum Empfang von Daten höherer Bitrate bzw. geringerer Kompressionsrate als zur Datenwiedergabe erforderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Datenempfangssystems zuerst eine Datenreduktion vorgesehen ist und erst anschließend die endgültige Dekodierung der Daten erfolgt.
2. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von einer Datenquelle (A, PL) erzeugte Datenstrom mit einer Bitrate B 1 in einem Bitratenumsetzer (BRU) in einen Datenstrom mit einer Bitrate B2, die kleiner als die Bitrate BI ist, umgewandelt wird und daß der Datenstrom mit der kleineren Bitrate B2 einem Dekodierer (DE) zugeführt wird, an dessen Ausgang mindestens ein Wiedergabegerät (Dl, ..., Dn) angeschlossen ist.
3. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang des Dekodierers (DE) mehrere Wiedergabegeräte (Dl, ..., Dn) über einen Datenbus (B) angeschlossen sind.
4. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von einer Datenquelle (A, PL) erzeugten Daten an einen Demultiplexer (DX) gesendet werden, dessen erster Ausgang über eine Reihenschaltung aus einem Variable-Length-Dekodierer (VLD), aus einem Bitstrommodifizierer (BSM), einem Varaible-Length-Kodierer (VLC) und aus einem Bitratenkontroiler (BRC) mit dem ersten Eingang eines Multiplexers (MX) und dessen zweiter Ausgang über eine zusätzliche Leitung (ZL) mit dem zweiten Eingang des Multiplexers (MX) verbunden ist, daß der Ausgang des Multiplexers (MX) über einen Datenbus (B) mit einem oder mehreren Dekodierern (DEI, .... DEn) verbunden ist, daß der Ausgang jedes Dekodierers (DEI, ..., DEn) mit je einem Wiedergabegerät (Dl , ..., Dn) verbunden ist und daß der Steuerausgang des Bitratenkontrollers (BRC) über eine Steuerleitung (SL) mit dem Steuereingang des Bitstrommodifizierers (BSM) verbunden ist..
5. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 4, , dadurch gekennzeichnet, daß als Datenquelle eine Satellitenempfangsantenne (A) mit einem nachgeschalteten Kanaldekodierer (KD) oder ein Wiedergabegerät (PL) für eine Digital Video Disc oder für eine Digital Versatile Disc vorgesehen ist.
6. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Demultiplexer (DX) eines von mehreren empfangenen Programmen auswählt und in sogenannte Packetized Elementary Streams zerlegt oder bei Vorliegen nur eines Programms dieses Programm in die Packetized Elementary Streams zerlegt, daß der Variable-Length-Dekodierer (VLD) Run-Length-Wertepaare ermittelt, welche die Frequenzinformation für n x n Bildpunkte bilden, daß der Bitstrommodifizierer (BSM) die Datenmenge reduziert, daß diese reduzierte Datenmenge im Variable-Length- Kodierer (VLC) in einen dem MPEG2-Format entsprechenden Datenstrom kodiert wird, der vom Bitratenkontroiler (BRC) in einen Datenstrom mit einer vorgebbaren Bitrate gewandelt wird, und daß der Bitratenkontroiler (BRC) den Bitstrommodifizierer (BSM) über die Steuerleitung (SL) synchronisiert, um ein Überlaufen oder Leerlaufen des Variable-Length-Kodierers (VLC) mit Daten zu verhindern.
7. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bitstrommodifizierer (BSM) zur Reduzierung der Datenmenge die hohen vertikalen und die hohen horizontalen Frequenzen oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes zu null setzt
8. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß der Bitstrommodifizierer (BSM) die Bewegungsvektoren verändert, um die Anzahl der Vektorinformationen und somit auch die Datenmenge zu reduzieren.
9. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bitstrommodifizierer (BSM) zur Datenreduzierung Skipped Macroblocks einfügt.
10. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bitstrommodifizierer (BSM) zur Datenreduzierung Vorgängerbilder oder Vorgängermacroblocks wiederholt.
1 1. Digitales Datenempfangssystem nach Anspruch 6, 7, 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß über die Reihenschaltung aus dem Variable-Length-Dekodierer (VLD), dem Bitstrommodifizierer (BSM), dem Variable-Length-Kodierer (VLC) und dem Bitratenkontroiler (BRC) Videodaten übertragen werden, während auf der zusätzlichen Leitung (ZL) Audio- und Zusatzdaten übertragen werden, und daß der Multiplexer (MX) die Video-, die Audio- und die Zusatzdaten wieder zusammenfügt, um einen MPEG-Standard-Datenstrom oder einen modifizierten MPEG-Datenstrom zu erzeugen.
12. Digitales Datenempfangssystem nach einem der Ansprüche 4 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, daß bei Empfang verschlüsselter Daten ein Entschlüssler vor dem Demultiplexer (DX) vorgesehen oder im Demultiplexer (DX) integriert ist.
13. Digitales Datenempfangssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen Daten gemäß einem MPEG-Format kodiert sind.
14. Digitales Datenempfangssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Wiedergabegeräte Bildschirmgeräte mit weniger als beim Standardformat vorgeschriebenen horizontalen und vertikalen Bildpunkten vorgesehen sind.
PCT/DE1997/001173 1996-06-15 1997-06-11 Digitales datenempfangssystem WO1997049249A1 (de)

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DE19623934.6 1996-06-15
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