WO2007143981A2 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines digitalen transportstroms für ein video-programm - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines digitalen transportstroms für ein video-programm Download PDF

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WO2007143981A2
WO2007143981A2 PCT/DE2007/001045 DE2007001045W WO2007143981A2 WO 2007143981 A2 WO2007143981 A2 WO 2007143981A2 DE 2007001045 W DE2007001045 W DE 2007001045W WO 2007143981 A2 WO2007143981 A2 WO 2007143981A2
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    • H04N21/4342—Demultiplexing isochronously with video sync, e.g. according to bit-parallel or bit-serial interface formats, as SDI

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for transmitting digital video data, in particular video data of a television channel.
  • the usual transmission method for digital television programs transmits 25 to 60 frames per second.
  • the entire image is not transferred every time, but a complete image (I-frame) is transmitted at short intervals, and the changes between
  • Still images transmit in a TV channel images without motion (still images), where the bandwidth is a bit reduced, since the motion data is omitted.
  • the bandwidth By reducing the frequency of transmission of the complete image, the average bandwidth can be reduced by z. B. the factor 10 can be reduced.
  • a peak bandwidth (peak) arises, so that the maximum bandwidth is hardly reduced.
  • WO 02/32144 shows a method and apparatus for broadcasting a plurality of video programs over a single digital trans port stream, the transport stream having a predetermined transmission rate. By means of time-shifted transmission of the complete images it is avoided that the peaks add up. Thus, by mixing a plurality of television programs or television channels into one stream, a reduction in the bandwidth required per television channel can be achieved.
  • the TV channels must be elaborately processed, so that a real-time encoding in which provided video data is transmitted over the television channel at short notice is not possible.
  • the MPEG2 method for encoding video data is generally used e.g. B. in TiIo Strutz, image data compression, Vieweg & Sohn Verlag, 2005, pp. 233-236, ISBN 3-528-23922-0.
  • WO 02/09412 A2 describes a method and system for generating a transport packet stream.
  • the invention is based on the object to provide a method and apparatus for transmitting digital video programs with still image data that require a low bandwidth. 30 This object is achieved by a method according to claim 1 and a device according to claim 22.
  • the dependent claims describe preferred developments.
  • the method according to the invention and the device according to the invention can in particular be implemented purely by software, i. be implemented in a computer program or a computer program product. Furthermore, a hardware realization is possible. According to the invention, a digital transport stream or digital trans port stream signal is also created.
  • basically pure still picture programs can be broadcast; Furthermore, moving images and / or marquee information in particular can also be incorporated into the still images.
  • a minimum time is set, which is initially basically freely selectable.
  • the TV data stream is subdivided into sequences by a sequencer (sequencer), the length of the sequences being the product of the minimum time and
  • the sequence of frames is subsequently filled with stream data and entered into a buffer unit, the content of which is subsequently transmitted via an ASI current generator as ASI stream or ASI stream.
  • the buffer or the buffer unit advantageously several sequences can be stored, for. B. the just encoded sequence and the last two encoded sequences. If an entire sequence is encoded and transmitted to the buffer unit, it is subsequently transmitted, for DVB-S to the satellite in question.
  • the required bandwidth of this sequence thus results from the size of the buffer or buffer memory area for the sequence and the minimum time or, in particular when connecting moving image data, an adapted minimum time.
  • the method according to the invention can also be used when only one still picture channel or still picture program is broadcast. It is not necessary to mix several channels into one stream, but this is possible according to the invention. 15
  • the invention may be used for non-interlaced (progressive) MPEG2 streams or also for interlaced streams, i. H. after the interlaced method, be applied.
  • a particularly preferred embodiment of the invention incorporates moving image data into the still image program without the need for a significant bandwidth increase.
  • the moving image data can be taken from a moving picture data stream, in particular MPEG2 stream, and z. B. be displayed in a small image area.
  • 25 re preferred embodiment relates to the integration of marquee information; this can be done alternatively or in addition to the integration of the moving images.
  • the first frame or I-frame of the sequence is advantageously formed in a device provided for this purpose, wherein when moving pictures are involved, a moving-picture I-frame is incorporated accordingly and further, if necessary, ticker information may be included.
  • a further device the subsequent frames of the sequence are formed.
  • the moving picture I frames and further moving picture frames, in particular B and P frames are first of all 5 decomposed into their macroblocks and supplied to the further device; accordingly, marquee information will be disassembled and incorporated as appropriate.
  • moving images can first be analyzed by a frame analyzer (frame analyzer) from a moving-picture data stream, in particular 10 MPEG2 streams, in order to adapt the minimum time tmin selected for the still images to the moving data.
  • frame analyzer frame analyzer
  • the turn-on time between switching on a TV channel and the appearance of the first picture can also be shortened
  • Bandwidth is sent out as the subsequent frames.
  • the time of transmission of the I-frame is not known exactly; in this case, the time period provided for the transmission of the I-frame can be increased.
  • FIG. 1 shows a block diagram of a device according to the invention for transmitting digital video programs
  • Fig. 2 is a flow chart of a corresponding method for broadcasting digital video programs
  • Fig. 4 is an illustration of the generated image
  • Fig. 5 is a timing chart of various data
  • Fig. 6 is another timing chart of various data.
  • At least still images Bi are recorded by a device 1 and an ASI data stream ASI is output.
  • the device 1 has a sequencer (or sequence-generating device) 2
  • the purpose of the quencher 2 is to subdivide the TV stream into sequences S of length n m jn > ie into consecutive sequences each having a number (frame number) n m j n of successive frames Fi.
  • the still images Bi are output via the I-mapper 4, the I-compression device 12 and a buffer 14.
  • the sequencer 2 informs the buffer 14 of the length (in frames and seconds) of the just coded sequence S and signals the text mapper 8 and the user. Mapper 4 the beginning of the new sequence.
  • the text mapper 8 then generates an image of the marquee information L as image information Li at the current position, which the I-mapper 4 10 draws on the next I-frame F1.
  • the sequencer 2 also signals to the frame analyzer 6 the beginning of a new sequence S, the frame analyzer 6 now sends the current I-frame to the I-mapper 4, which draws the I-frame to the next I-frame F1 15 ,
  • the sequencer 2 thus generates the sequence S from frames F1... To Fn ' min, wherein the I-frame F1 from the respective still picture Bi is integrated with the inclusion of the respective I-frame of the moving pictures Mj and the corresponding
  • the I compressor 12 compresses the bit map I frame FBi output from the I mapper according to the MPEG2 image compression method, and outputs the I frame F1 to the buffer memory 14. In doing so, the I-compressor 12 takes care that a given
  • 25 size for F1 is not exceeded, which can be done by adjusting the quantization coefficients of MPEG2 image compression.
  • the subsequent frames F2 to Fn m in are generated by a motion mixer 18 (motion mixer), which receives the dynamic data 30 of the marquee information L and moving images Mj for this purpose.
  • the frame analyzer 6 decomposes the incoming MPEG2 stream, ie the moving 10
  • the frame cutter 20 decodes the incoming frames MFi and cuts them to the motion picture window 30-1. P and B frames
  • MFi with i> 1 are examined for macroblocks MBx containing motion vectors pointing to sources outside the motion picture window 30-1. These macroblocks are replaced by intra macroblocks MB2 using the decoded frames MFi. The macroblocks MB2 of the right-cut P and B frames MFi are forwarded to the motion mixer 18.
  • the motion mixer 18 is signaled whether it is a P-frame or a B-frame.
  • the motion mixer 18 takes, depending on the type of frame of the moving image Mj, either the macroblocks MB1 or the macroblocks MB2 and further
  • Motion mixer 18 always P-frames.
  • the generated frames Fi are stored in the cache memory 14.
  • the buffer memory 14 has three memory areas 14-5 1, 14-2, 14-3 in which it can store three sequences S N , SN-I, S N-2 , the sequence currently being encoded SN and the In the memory areas 14-1, 14-2, 14-3 to the respective sequence S, the frames F1 of the I-compressor 12 and the frames F2 to Fn ' mm of the motion mixer 18 recorded. Signals the sequence
  • the transmission of S N first begins when the two criteria are satisfied, namely that SN-2 has been deleted, ie SN has been generated, and secondly

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines digitalen Transportstroms für ein Video-Programm, mit mindestens folgenden Schritten: a) Festlegen einer Minimalzeit (t<SUB>min</SUB>), b) Eingeben von Standbild-Daten (Bi), e) Bilden einer Sequenz (S<SUB>N</SUB>) von Frames (F1,... Fn<SUB>min</SUB>, F1,... Fn'<SUB>min</SUB>), wobei die Sequenz (S<SUB>N</SUB>) eine Anzahl (n<SUB>min</SUB>, n'<SUB>min</SUB>) von Frames enthält, die ermittelt wird aus einer Frame-Frequenz (fs<SUB>0</SUB>) der darzustellenden Bilder und der Minimalzeit (tmjn) oder einer durch eine Anpassung an einzubindende Bewegtbild-Daten (Mj) gebildeten angepassten Minimalzeit (t'<SUB>min</SUB> ), wobei das Bilden einer Sequenz (S<SUB>N</SUB>) mindestens folgende Teilschritte aufweist: e1) Ermitteln eines ersten Frames zumindest der Standbilder (Bi) e3) Signalisieren einer neuer Sequenz (S<SUB>N</SUB>), e4) Einbinden zumindest der Standbild-Daten (Bi) in ein erstes Frame (F1), e5) Kodierung des ersten Frames (F1) entsprechend einer Video-Norm, e6) Erzeugung der nachfolgenden Frames (F2,...Fn<SUB>min</SUB>; F2,...Fn'<SUB>min</SUB>) der Sequenz (S<SUB>N</SUB>), e7) Zwischenspeicherung der aus dem ersten Frame (F1) und den nachfolgenden Frames (F2,... Fn<SUB>min</SUB>; F2,... Fn,<SUB>min</SUB>) gebildeten Sequenz (S<SUB>N</SUB>), und f) Erzeugung des digitalen Transportstroms (ASI) aus der zwischengespeicherten Sequenz (S<SUB>N</SUB>).

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Transportstroms für ein Video-Programm
10 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussenden von digitalen Video-Daten, insbesondere Video-Daten eines Fernsehkanals.
Die Kosten für die Ausstrahlung digitaler TV-Kanäle sind proportional 15 zur benötigten Bandbreite. Hierbei ist in der Regel die maximal genutzte Bandbreite maßgebend, die sich von der durchschnittlich benutzten Bandbreite oftmals deutlich unterscheidet. So benötigt ein üblicher TV-Kanal eine Bandbreite von z. B. 3,6 MBit/sek.
20 Der größte Teil der Bandbreite wird für die Darstellung des Bildes benötigt. Das übliche Übertragungsverfahren für digitale Femseh-Programme ü- berträgt 25 bis 60 Bilder (Frames) pro Sekunde. Hierbei wird nicht jedes Mal das gesamte Bild übertragen, sondern in kurzen Abständen ein Komplettbild (I-Frame) und zwischen den Komplettbildern die Änderungen in Form so ge-
25 nannter Bewegungsdaten (P-Frames, B-Frames) übertragen.
Standbildsender senden in einem TV-Kanal Bilder ohne Bewegung (Standbilder) aus, bei denen die Bandbreite ein wenig reduziert ist, da die Bewegungsdaten entfallen. Durch eine Reduzierung der Häufigkeit der Über- 30 tragung des Komplettbildes kann die durchschnittliche Bandbreite um z. B. den Faktor 10 reduziert werden. Allerdings entsteht zum Zeitpunkt der Übertragung des Komplettbildes wiederum ein Bandbreitenspitzenwert (peak), so dass sich die maximale Bandbreite kaum reduziert.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Herkömmliche Standbildsender und Verfahren zum Aussenden von Standbildern mischen daher zum Teil mehrere TV-Kanäle in einen Stream. Die WO 02/32144 zeigt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussenden einer Vielzahl von Video-Programmen über einen einzigen digitalen Trans- 5 portstrom, wobei der Transportstrom eine vorgegebene Übertragungsrate hat. Mittels zeitversetzter Übertragung der Komplettbilder wird vermieden, dass sich die Peaks addieren. Somit kann durch Mischen einer Vielzahl von Fernsehprogrammen bzw. Fernsehkanälen in einen Stream eine Reduzierung der pro Fernsehkanal benötigten Bandbreite erreicht werden.
10
Für einen einzelnen Standbildsender wird hierdurch jedoch keine Bandbreitenreduzierung erreicht, sondern es wird fast die gesamte Bandbreite eines herkömmlichen Fernsehkanals benötigt. Weiterhin sind Bewegungsdaten schwierig zu implementieren, da sie zusätzliche Peaks erzeugen können,
15 die die maximale Bandbreite erhöhen.
Für das in der WO 02/32144 gezeigte Verfahren müssen die TV-Kanäle aufwendig aufbereitet werden, so dass ein Real-Time-Encoding, bei dem zur Verfügung gestellte Video-Daten kurzfristig über den Fernsehkanal ausge- 20 sendet werden, nicht möglich ist.
Das MPEG2-Verfahren zur Kodierung von Video-Daten wird allgemein z. B. in TiIo Strutz, Bilddatenkompression, Vieweg & Sohn Verlag, 2005, S. 233-236, ISBN 3-528-23922-0 beschrieben. Die WO 02/09412 A2 beschreibt 25 ein Verfahren und ein System zum Erzeugen eines Transportpaketstroms.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussenden von digitalen Video-Programmen mit Standbild- Daten zu schaffen, die eine geringe Bandbreite benötigen. 30 Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 22 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.
5 Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können insbesondere rein softwaremäßig, d.h. in einem Computer- Programm oder einem Computer-Programm-Produkt implementiert werden. Weiterhin ist auch eine hardwaremäßige Realisierung möglich. Erfindungsgemäß wird weiterhin auch ein digitaler Transportstrom bzw. digitales Trans- 10 portstrom-Signal geschaffen.
Erfindungsgemäß können grundsätzlich reine Standbild-Programme ausgestrahlt werden; weiterhin können insbesondere auch Bewegtbilder und/oder Laufschriftinformationen in die Standbilder eingebunden werden.
15
Erfindungsgemäß wird somit eine Minimalzeit festgelegt, die zunächst grundsätzlich frei wählbar ist. Der TV-Datenstrom wird durch einen Sequenzierer (Sequencer bzw. Sequenz erzeugende Einrichtung) in Sequenzen unterteilt, wobei die Länge der Sequenzen sich als Produkt der Minimalzeit und
20 der Anzahl der Frames (Rahmen, Bildrahmen) pro Zeiteinheit des TV-Bildes ergibt.
Die Sequenz von Frames wird nachfolgend mit Streamdaten gefüllt und in einen Zwischenspeicher (Buffer Unit) eingegeben, deren Inhalt nachfol- 25 gend über einen ASI-Stromgenerator als ASI-Strom bzw. ASI-Stream ausgestrahlt wird.
In dem Zwischenspeicher bzw. der Zwischenspeichereinheit können vorteilhafterweise mehrere Sequenzen gespeichert werden, z. B. die gerade 30 kodierte Sequenz und die beiden zuletzt kodierten Sequenzen. Wenn eine ganze Sequenz kodiert ist und in die Zwischenspeicher- Einheit übertragen ist, wird sie nachfolgend übertragen, bei DVB-S zu dem betreffenden Satelliten. Die benötigte Bandbreite dieser Sequenz ergibt sich somit aus der Größe des Buffers bzw. Buffer-Speicherbereichs für die Se- 5 quenz und der Minimalzeit bzw. - insbesondere bei Anbindung von Bewegtbilddaten - einer angepassten Minimalzeit.
Somit kann eine geringe, vorteilhafterweise zeitlich ganz oder weitgehend gleich bleibende Bandbreite erreicht werden. 10
Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei auch bei Ausstrahlung lediglich eines Standbild-Kanals bzw. Standbild -Programms angewendet werden. Ein Mischen mehrerer Kanäle in einen Stream ist nicht notwendig, jedoch erfindungsgemäß möglich. 15
Die Erfindung kann für non-lnterlaced (progressive) MPEG2-Streams oder auch für interlaced Streams, d. h. nach dem Zeilensprungverfahren, angewendet werden.
20 Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bindet Bewegtbilddaten in das Standbild-Programm ein, ohne dass hierfür eine deutliche Bandbreitenerhöhung erforderlich ist. Die Bewegtbilddaten können aus einem Bewegtbilddatenstrom, insbesondere MPEG2-Strom, entnommen werden und z. B. in einem kleinen Bildbereich dargestellt werden. Eine weite-
25 re bevorzugte Ausführungsform betrifft die Einbindung von Laufschriftinformationen; dies kann alternativ oder zusätzlich zu der Einbindung der Bewegtbilder erfolgen.
Das erste Frame bzw. I-Frame der Sequenz wird vorteilhafterweise in 30 einer hierfür vorgesehenen Einrichtung gebildet, wobei bei Einbindung von Bewegtbildern entsprechend ein Bewegtbild-I-Frame eingebunden wird und weiterhin gegebenenfalls Laufschriftinformationen eingebunden werden. In einer weiteren Einrichtung werden die nachfolgenden Frames der Sequenz gebildet. Bei Einbindung von Bewegtbildern werden die Bewegtbild-I-Frames und weiteren Bewegtbild-Frames, insbesondere B- und P-Frames, zunächst 5 entsprechend in ihre Makroblöcke zerlegt und der weiteren Einrichtung zugeführt; entsprechend werden gegebenenfalls Laufschriftinformationen zerlegt und eingebunden.
Hierbei können aus einem Bewegtbild-Datenstrom, insbesondere 10 MPEG2~Strom, Bewegtbilder durch einen Rahmen-Analysator (frame analy- zer) zunächst analysiert werden, um eine Anpassung der für die Standbilder gewählten Minimalzeit tmin an die Bewegtdaten zu erreichen. Hierdurch wird erreicht, dass das erste Frame (I-Frame) der Sequenz immer mit einem Be- wegtbild-l-Frame der Bewegtbilddaten zusammenfällt. Bei Einbindung von 15 Bewegtbilddaten werden somit das Zeitintervall und die Frameanzahl der
Sequenz und vorteilhafterweise auch der nachfolgenden Sequenz verändert.
Erfindungsgemäß kann weiterhin auch die Einschaltzeit zwischen dem Einschalten eines TV-Kanals und dem Erscheinen des ersten Bildes verkürzt
20 werden, indem das I-Frame einer gebildeten Sequenz mit einer höheren
Bandbreite als die nachfolgenden Frames ausgesendet wird. Bei Einbindung eines Bewegtbildfensters ist der Zeitpunkt der Übertragung des I-Frames nicht genau bekannt; in diesem Fall kann die für die Übertragung des I- Frames vorgesehene Zeitspanne vergrößert werden.
25
Bei diesem Verfahren mit verkürzter Einschaltzeit ergibt sich zunächst eine zeitlich nicht konstante Bandbreite; bei einem Betrieb von mehreren Sendern kann die hoch-breitbandige Aussendung des I-Frames der einzelnen Sender zeitlich verschoben werden, so dass sie sich möglichst nicht ü-
30 berlappen bzw. die Summe nahe an einen konstanten Wert kommt, so dass die für die mehreren Sender benötigte Gesamt-Bandbreite gegenüber dem Betrieb eines einzelnen Senders durch dieses Verfahren nicht oder nicht wesentlich erhöht wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen 5 an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Aussenden von digitalen Video-Programmen; Fig. 2 ein Flussdiagramm eines entsprechenden Verfahrens zum 10 Aussenden von digitalen Video-Programmen;
Fig. 3 eine Darstellung eines Zwischenspeichers mit seiner Unterteilung;
Fig. 4 eine Darstellung des erzeugten Bildes; Fig. 5 ein Zeitdiagramm verschiedener Daten; und 15 Fig. 6 ein weiteres Zeitdiagramm verschiedener Daten.
Gemäß Fig. 1 werden von einer Vorrichtung 1 zumindest Standbilder Bi aufgenommen und ein ASI-Datenstrom ASI ausgegeben. Hierbei weist die Vorrichtung 1 einen Sequenzierer (bzw. sequenzerzeugende Einrichtung) 2
20 auf, in den eine Minimalzeit tmin eingegeben wird. Diese Minimalzeit ist grundsätzlich frei wählbar; je größer tmin ist, desto besser ist die Bandbreitenreduzierung, allerdings erhöht sich mit tmjn grundsätzlich zunächst auch die durchschnittliche Zeit bis zur Darstellung eines Bildes, wie weiter unten ausgeführt wird, tmin kann z. B. im Bereich von 3 bis 5 Sekunden liegen. Der Se-
25 quenzierer 2 dient dazu, den TV-Stream in Sequenzen S der Länge nmjn > d.h. in aufeinanderfolgende Sequenzen mit jeweils einer Anzahl (Frameanzahl) nmjn aufeinanderfolgender Frames Fi zu unterteilen.
fso bezeichne die Framefrequenz, d.h. Anzahl der Frames pro Sekunde 30 des TV-Bildes. Daraus ergibt sich die Anzahl (Frameanzahl) nmin der Frames pro Zeitintervall tmjn:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000010_0001
Die Standbilder Bi werden über den I-Mapper 4, die I- Kompressionseinrichtung 12 und einen Zwischenspeicher 14 (Buffer Unit) ausgegeben. Sobald eine neue Sequenz FI 1 ... Fnmjn beginnt, teilt der Sequenzierer 2 dem Zwischenspeicher 14 die Länge (in Frames und Sekunden) der gerade ko- 5 dierten Sequenz S mit und signalisiert dem Text-Mapper 8 und dem I-Mapper 4 den Beginn der neuen Sequenz.
Der Text-Mapper 8 erzeugt daraufhin ein Bild der Laufschriftinformationen L als Bildinformationen Li an der aktuellen Position, die der I-Mapper 4 10 auf das nächste I-Frame F1 zeichnet.
Der Sequenzierer 2 signalisiert auch dem Frame-Analysierer 6 den Beginn einer neuen Sequenz S, der Frame- Analysierer 6 schickt nun das aktuelle I-Frame an den I-Mapper 4, der das I-Frame auf das nächste I-Frame F1 15 zeichnet.
Der Sequenzierer 2 erzeugt somit die Sequenz S aus Frames F1 ... bis Fn'min, wobei das I-Frame F1 aus dem jeweiligen Standbild Bi unter Einbindung des jeweiligen I-Frames der Bewegtbilder Mj sowie der entsprechenden
20 Laufschriftinformation Li, die ein aktuelles Bild der Laufschrift an der aktuellen Position darstellt. Der I-Kompressor 12 komprimiert das von dem I- Mapper ausgegebene Bitmap-I-Frame FBi entsprechend dem MPEG2- Bildkompressionsverfahren und gibt das I-Frame F1 an den Zwischenspeicher 14 aus. Hierbei achtet der I- Kompressor 12 darauf, dass eine vorgegebene
25 Größe für F1 nicht überschritten wird, was durch Anpassung der Quantisierungskoeffizienten der MPEG2- Bildkompression erfolgen kann.
Die nachfolgenden Frames F2 bis Fnmin werden von einem Bewegungsmischer 18 (motion mixer) erzeugt, der hierzu die dynamischen Daten 30 der Laufschriftinformationen L und Bewegtbilder Mj aufnimmt. Hierbei zerlegt der Frame-Analysierer 6 den eingehenden MPEG2 Strom, d.h. die Bewegt- 10
bilder Mj in die einzelnen Frames MFi, i= 1 ,2,.. und sendet diese zu einer Frame-Schneideeinrichtung (Frame-Clipper) 20. Tritt er auf ein I-Frame MF1 , signalisiert dies dem Sequenzierer 2. Signalisiert der Sequenzierer 2 den Beginn einer neuen Sequenz S zurück, so dekodiert der Frame-Analysierer 6 5 das I-Frame MF1 , schneidet es gegebenenfalls auf den Bewegtbildbereich zu und schickt es an den I-Mapper 4. Erfolgt keine Signalisierung durch den Sequenzierer 2, sendet der Frame-Analysierer 6 das I-Frame MF1 zu einem P-Frame-Mapper 22, der das I-Frame MF1 auf das Bewegtbildfenster 30-1 (Bewegtbildbereich 30-1) zuschneidet, die Makroblöcke MB1 kodierter I- 10 Frames an den Bewegungsmischer 18 schickt und diesem signalisiert, ein P- Frame zu erzeugen.
Die Frame-Schneideeinrichtung 20 decodiert die eingehenden Frames MFi und schneidet sie auf das Bewegtbildfenster 30-1 zu. P- und B-Frames
15 (d.h. MFi mit i>1) werden auf Makroblöcke MBx untersucht, die Motion- Vektoren enthalten, die auf Quellen außerhalb des Bewegtbildfensters 30-1 zeigen. Diese Makroblöcke werden mit Hilfe der decodierten Frames MFi durch Intra- Makroblöcke MB2 ersetzt. Die Makroblöcke MB2 der zu rechtgeschnittenen P- und B-Frames MFi werden an den Bewegungsmischer 18 weiterge-
20 geben. Dem Bewegungsmischer 18 wird signalisiert, ob es sich um ein P- Frame oder ein B-Frame handelt.
Der Bewegungsmischer 18 nimmt - je nach Frameart des Bewegtbildes Mj - entweder die Makroblöcke MB1 oder die Makroblöcke MB2 und weiter-
25 hin von dem Text-Bewegungskodierer 10 ausgegebene Textbewegungsdaten TMD auf und setzt diese zu einem nachfolgenden Frame Fi (mit i>1) der betreffenden Sequenz S, d.h. F2 bis Fn'min , zusammen. Diese Frames Fi stellen die Bewegtbilddaten dar und sind jeweils ein P-Frame oder ein B- Frame, je nachdem, was dem Bewegungsmischer 18 vom P-Frame Mapper
30 22 bzw. der Frame-Schneideeinrichtung 20 signalisiert wurde. Soll der auszugebende TV-Stream ASI keine Bewegungsdaten enthalten, so erzeugt der 11
Bewegungsmischer 18 immer P-Frames. Die erzeugte Frames Fi werden in dem Zwischenspeicher 14 gespeichert.
Der Zwischenspeicher 14 weist gemäß Fig. 3 drei Speicherbereiche 14- 5 1 , 14-2, 14-3 auf, in denen er drei Sequenzen SN, SN-I , SN-2 speichern kann, die gerade codierte Sequenz SN und die beiden zuletzt codierten Sequenzen SN-I , SN-2- In den Speicherbereichen 14-1 , 14-2, 14-3 werden zu der jeweiligen Sequenz S die Frames F1 des I-Kompressors 12 und die Frames F2 bis Fn 'mm des Bewegungsmischers 18 aufgenommen. Signalisiert der Sequen-
10 zierer 2 dem Zwischenspeicher 14 den Beginn einer neuen Sequenz Sm, so wird der älteste Speicherbereich 14-2 gelöscht und zum Beschreiben freigegeben. In den Speicherbereich 14-1 mit der gerade codierten Sequenz wird die Anzahl n' min der Frames F1 bis Fn' mjn und das daraus resultierende Zeitintervall gespeichert. Da aufgrund des variablen t'mjn grundsätzlich nicht
15 sicher ist, ob die Übertragung von SN-I bereits komplett stattgefunden hat, wird SN-I im Zwischenspeicher 14 gehalten. Die Übertragung von SN beginnt vorteilhafterweise erste dann, wenn die beiden Kriterien erfüllt sind, dass zum einen SN-2 gelöscht worden ist, d.h. SN erzeugt wurde, und zum anderen
SN-I
20 Bei einer einfacheren Ausführungsform, bei der nur Standbilder Bi aufgenommen und verarbeitet werden, ist in der Vorrichtung 1 der Fig. 1 lediglich der Sequenzierer 2, der I-Mapper 4, der I-Kompressor 12, der Zwischenspeicher 14, der Bewegungsmischer 18 und der ASI-Stromgenerator 16 erforderlich. In diesem Fall wird der Bewegungsmischer 18 alle nachfol-
25 gende Frames F2 bis Fn' min nach der MPEG2-Norm mit P-Frames auffüllen.
Der ASI-Stromgenerator 16 sendet die fertig gestellten Sequenzen S N mit der aktuellen Bandbreite Ws als ASI-Datenstrom ASI aus, so dass sie zum Satelliten 32 übertragen werden. Ist Sßuff die Größe eines Speicherbe- 30 reichs 14-i (i= 1 , 2, 3), so errechnet sich die benötigte Bandbreite Ws dieser Sequenz wie folgt: 12
Figure imgf000014_0001
13
Figure imgf000015_0001
14
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Claims

19Patentansprüche
1. Verfahren zum Erzeugen eines digitalen Transportstroms für ein Video- Programm, mit mindestens folgenden Schritten:
5 a) Festlegen einer Minimalzeit (tmjn), b) Eingeben von Standbild-Daten (Bi), e) Bilden einer Sequenz (SN) von Frames (F1,... Fnmjn , F1 ,...Fn' mjn), wobei die Sequenz (SN) eine Anzahl (nmin , n' mjn) von Frames enthält, die ermittelt wird aus einer Frame-Frequenz (fs0) der darzustel-
10 lenden Bilder und der Minimalzeit (tmin) oder einer durch eine Anpassung an einzubindende Bewegtbild-Daten (Mj) gebildeten ange- passten Minimalzeit (t' mjn ), wobei das Bilden einer Sequenz (SN) mindestens folgende Teilschritte aufweist:
15 e1) Ermitteln eines ersten Frames zumindest der Standbilder (Bi) e3) Signalisieren einer neuer Sequenz (SN), e4) Einbinden zumindest der Standbild-Daten (Bi) in ein erstes Frame
(F1), e5) Kodierung des ersten Frames (F1) entsprechend einer Video-Norm, 20 e6) Erzeugung der nachfolgenden Frames (F2,...Fnmjn; F2,...Fn' mjn) der
Sequenz (SN), e7) Zwischenspeicherung der aus dem ersten Frame (F1) und den nachfolgenden Frames (F2,...Fnmin; F2,...Fn min) gebildeten Sequenz (SN), und
25 f) Erzeugung des digitalen Transportstroms (ASI) aus der zwischengespeicherten Sequenz (SN).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt f) der digitale Transportstrom (ASI) mit einer Bandbreite (Bs) erzeugt 30 wird, die ermittelt wird aus dem Quotienten der Größe (SBUff) des die 20
Sequenz (SN) speichernden Zwischenspeicherbereichs (14-1 , 14-2, 14- 3) und der Minimalzeit (tmjn) oder der angepassten Minimalzeit (t'mm).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in 5 Schritt e7) drei aufeinander folgende Sequenzen (SN, SN-I , S SN-2) zwischengespeichert werden und jeweils nach Fertigstellung einer aktuellen Sequenz (SN) die aktuelle Sequenz (SN) in den digitalen Transportstrom (ASI) umgewandelt und die älteste Sequenz (SN-2) gelöscht wird.
10 4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kodierung der Bilddaten (Bi) und Bildung der Sequenz (SN) aus Frames nach der MPEG2-Norm erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn- 15 zeichnet, dass in einem Schritt b) Bewegtbild-Daten (Mj) für ein Bewegtbildfenster (30- 1) aufgenommen werden, in Schritt e1) aus den Bewegtbild-Daten (Mj) ein erstes Frame (MF1) ermittelt wird und
20 in einem Schritt e2) das erste Bewegtbild-Frame (MF1) der Bewegtbilder (Mj) und das erste Frame der Standbilder (Bi) synchronisiert werden unter Anpassung der Frame-Anzahl (nmjn) der zu bildenden Sequenz in eine angepasste Frame-Anzahl (n' mjn) und wobei die Bewegtbild-Daten als Bewegtbildfenster (30-1) in die Frames
25 (F1 ,...Fn'min) eingebunden werden .
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e4) in das erstes Frame (F1) der zu bildenden Sequenz zusätzlich zu dem ersten Frame der Standbild-Daten (Bi) auch das erste 30 Bewegtbild-Frame (MF1) der Bewegtbilddaten (Bi) eingebunden wird. 21
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Frames der Bewegtbild-Daten (Mj) ein Teilbild ausgeschnitten und in die Frames (F1 ,...Fn-mjn) der zu bildenden Sequenz (SN) eingebunden wird.
5
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Bewegtbilddaten (Mj) P-Frames und B-Frames zur Kennzeichnung von Änderungen zwischen den Frames entnommen und zur Ausbildung der auf das erste Frame nachfolgenden Frames
10 (F2,...Fn'min) verwendet werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich aus den Bewegtbilddaten (Mj) I-Frames entnommen und in P-Frames umgewandelt und zur Ausbildung der auf das erste Frame nachfolgen-
15 den Frames (F2,...Fn' mjn) verwendet werden.
10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt d) Laufschriftinformationen (L) eingegeben werden.
20
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus den Laufschriftinformationen (L) Makro-Blöcke erzeugt und einschließlich eventuell vorhandener Motion-Vektoren zur Einbindung in die auf das erste Frame nachfolgenden Farnes (F2,...Fn.min) verwendet werden.
25
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass non-lnterlaced oder Interlaced-Transportstromdaten (ASI) erzeugt werden.
30 13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Einbindung von Bewegtbild-Daten (Mj) gebilde- 22
ten angepassten Minimalzeiten (t'min ) sich im Durchschnitt langfristig der Minimalzeit (tmjn ) annähern.
14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn-
5 zeichnet, dass die ersten Frames (F1) und die nachfolgenden Frames
(F2,...Fnmin; F2,...Fn-min) der gebildeten Sequenzen (SN) mit unterschiedlichen Bandbreiten (WH, WL) ausgestrahlt werden, wobei die Bandbreite (WH) der ersten Frames (F1) höher ist als die Bandbreite (WL) der nachfolgenden Frames (F2,...Fnmjn; F2,...Fn-mjn). 10
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgenden Frames mit den Bewegungsdaten mit einer konstanten Bandbreite (WL) ausgestrahlt werden und gegebenenfalls Audio-Daten (A) und Programm-Map-Table-Daten zusammen mit einer konstanten
15 Bandbreite (WF) oder getrennt mit jeweils einer konstanten Bandbreite ausgestrahlt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sender mit einer vorgegebenen Gesamt-Bandbreite auf einem
20 Frequenzband betrieben werden und die Bandbreiten der einzelnen
Sender zeitlich unterschiedlich variieren.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Frames (F1) der mehreren Sender zeitlich zueinander versetzt aus-
25 gestrahlt werden, wobei den ersten Frames (F1) jedes Senders jeweils eine höhere Bandbreite und den nachfolgenden Frames jeweils niedrigere Bandbreiten zugeordnet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die
30 Summe der Bandbreiten der mehreren Sender zeitlich im wesentlichen konstant ist. 23
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass für Sender, bei denen Bewegtbilddaten (Mj) eingebunden werden, eine Zeitspanne für das erste Frame (F1) erhöht und die
5 Zeitspanne für die nachfolgenden Frames verringert ist.
20. Computerprogramm, das computerausführbare Anweisungen zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19 auf einem Computer aufweist.
10
21. Computerprogrammprodukt, das computerausführbare Anweisungen zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 19 auf einem Computer aufweist.
15 22. Digitaler Transportstrom (ASI), der durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19 hergestellt ist.
23. Vorrichtung zum Erzeugen eines digitalen Transportstroms (ASI) für ein Video-Programm, die mindestens aufweist:
20 einen Sequenzierer (2) zur Festlegung von Sequenzen (SN, SN-I , S SN-2) und zur Signalisierung einer neuen Sequenz (SN), wobei jede Sequenz eine vorgegebene Frame-Anzahl (nmin , n' mjn) von Frames (Fi) enthält, die ermittelt wird aus einer Frame-Frequenz (fs0) der darzustellenden Bilder und einer vorgegebenen oder einzugebenen Minimalzeit (Wn)
25 oder einer durch eine Anpassung an einzubindende Bewegtbild-Daten
(Mj) gebildeten angepassten Minimalzeit (t' min), einer Einrichtung (13) zur Ermittlung eines ersten Frames (F1) aus zumindest eingehenden Standbildern (Bi), einer Einrichtung (18) zur Ermittlung der auf das erste Frame (F1) nach-
30 folgenden Frames (F2,...Fnmin; F2, Fn' mjn) der Sequenz (SN), 24
einem Zwischenspeicher (14) zur Aufnahme des ersten Frames (F1) und der nachfolgenden Frames (F2,... Fnmjn; F2,... Fn'min) jeder Sequenz, Zwischenspeicherung mehrer Sequenzen (SN, SN-I , S SN-2)) und Ausgabe fertigt gestellter Sequenzen (SN)1
5 einem Stromgenerator (16) zur Erzeugung eines digitalen Transportstroms (ASI) aus den fertig gestellten Sequenzen (SN).
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromgenerator (16) einen digitalen Transportstrom (ASI) mit einer
10 Bandbreite (Bs) ausgibt, die sich aus dem Verhältnis eines Speicherbereichs (14-1 , 14-2, 14-3) des Zwischenspeichers (14) und der Minimalzeit (tmin) oder angepassten Minimalzeit (t' mjn) ergibt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet,
15 dass die Einrichtung (1) zur Ermittlung eines ersten Frames (F1) einen
I-Mapper (4) zur Erzeugung eines unkomprimierten ersten Frames (FB1), insbesondere Bit-Map-Frames, und einen I-Kompressor (12) zur Kodierung des unkomprimierten ersten Frames (FB 1) entsprechend einer vorgegebenen Video-Norm (MPEG2) aufweist.
20
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Minimalzeit (W1) in den Sequenzierer (2) eingebbar ist.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekenn- 25 zeichnet, dass sie eine Frame-Analyse-Einrichtung (6) zur Aufnahme von Bewegtbilddaten (Mj), Zerlegung der Bewegtbilddaten (Mj) in einzelne Frames (MF1 , MF2, ...) und Signalisierung eines ersten Bewegtbild-Frames (MF1) an den Sequenzierer (2) aufweist, wobei der Sequenzierer (2) sich mit den mitgeteilten ersten Frames (I-Frames) der 30 Bewegtbilddaten (Mj) synchronisiert und die Frameanzahl der aktuell zu 25
kodierenden Sequenz (SN) verändert zu einer angepassten Frames- Anzahl (n'min).
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der
5 Sequenzierer (2) der Frame-Analyse-Einrichtung (6) den Beginn einer neuen Sequenz (SN) signalisiert und die Frame-Analyse-Einrichtung (6) ein aktuelles erstes Frame (I-Frame) der Bewegtbilddaten (Mj) an die Einrichtung (13) zur Erzeugung des ersten Frames schickt, die das aktuelle erste Frame (I-Frame) der Bewegtbilddaten auf das nächste 10 Standbild zeichnet.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Frame-Analyse-Einrichtung (6) diejenigen ersten Frames (I- Frames) der Bewegtbilddaten (Mj), die nicht in das erste Frame (F1) der
15 zu erzeugenden Sequenz (SN) eingebunden werden, an einen P-
Frame- Mapper (22) ausgibt, der das aufgenommene erste Frame (MF1) der Bewegtbilddaten auf ein Bewegtbildfenster (30-1) des dargestellten Bildes (30) zurecht schneidet; aus dem I-Frame ein P-Frame herstellt und an die Einrichtung (18) zur Erzeugung der nachfolgenden
20 Frames (F2,... Fn 'min) ausgibt.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Frame-Analysierer (6) die zerlegten Frames (MFi) der Bewegtbilddaten (Mj) zu einer Frame-Schneideeinrichtung (20)
25 ausgibt, die die eingehenden Frames (MFi) dekodiert, auf ein Bewegtbildfenster (30-1) zuschneidet und auf Makro-Blöcke untersucht, die Motion-Vektoren enthalten, die auf Quellen außerhalb des Bewegtbildfensters (30-1) zeigen, und diese Makro-Blöcke mit Hilfe der dekodierten Frames (MFi) durch Intra-Makroblöcke (MB2) ersetzt.
30 26
31. Vorrichtung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Frame-Schneideeinrichtung (20) die erzeugten Makro-Blöcke (MB2) an die Einrichtung (18) zur Erzeugung der nachfolgenden Frames weitergibt und signalisiert, ob die Makroblöcke (MB2) zu einem P-Frame o-
5 der einem B-Frame gehören.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Text-Mapper (8) aufweist, der Laufschriftinformationen (L) und Signale des Sequenzierers (2) für den Beginn ei-
10 ner neuen Sequenz (SN) aufnimmt und daraufhin ein Bild (BL) der Laufschrift an der aktuellen Position erzeugt und an die Einrichtung (13) zur Erzeugung des ersten Frames ausgibt und weiterhin Laufschriftinformationen an einen Textbewegungskodierer (10) zur Erzeugung von Textbewegungsdaten (TMD) ausgibt,
15 wobei der Textbewegungskodierer (10) Text-Bewegungsdaten (TMD) an die Einrichtung (18) der Erzeugung der nachfolgenden Frames ausgibt.
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 32, dadurch gekenn- 20 zeichnet, dass die Speichereinrichtung (14) drei Zwischenspeicherbereich (14-1 , 14-2, 14-3) zur Speicherung jeweils einer Sequenz (SN, SN- !, SN-2 ), aufweist, wobei die Zwischenspeicherbereiche (14-1 , 14-2, 14-3) zur Zwischen- speicherung der gerade kodierten Sequenz (SN) und der beiden zuletzt
25 kodierten Sequenzen (SN-I, SN-2) vorgesehen sind und bei Aufnahme eines Signals von Sequenzierer (2) für den Beginn einer neuen Sequenz der älteste Speicherbereich (SN-2) gelöscht und zum Beschreiben freigegeben wird, wobei in den Zwischenspeicherbereich (14-1) mit der gerade kodierten Sequenz (SN) die Frameanzahl (nmjn; n' min) und das
30 daraus resultierende Zeitintervall (tmjn, t' mjn) gespeichert wird. 27
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass die bei Einbindung von Bewegtbild-Daten (Mj) gebildeten angepassten Minimalzeiten (t'min ) sich im Durchschnitt langfristig der Minimalzeit (tmin ) annähern.
5
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Frames (F1) und die nachfolgenden Frames (F2,...Fnmjn; F2,...Fn-mjn) der gebildeten Sequenzen (SN) mit unterschiedlichen Bandbreiten (WH, WL) ausgestrahlt werden, wobei die
10 Bandbreite (WH) der ersten Frames (F1) höher ist als die Bandbreite
(WL) der nachfolgenden Frames (F2,...Fnmjn; F2,...Fn-mjn).
36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die nachfolgenden Frames mit den Bewegungsdaten mit einer konstanten
15 Bandbreite (WL) ausgestrahlt werden und gegebenenfalls Audio-Daten
(A) und Programm-Map-Table-Daten zusammen mit einer konstanten Bandbreite (WF) oder getrennt mit jeweils einer konstanten Bandbreite ausgestrahlt werden.
20 37. Vorrichtung nach Anspruch 35 oder 36, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sender mit einer vorgegebenen Gesamt-Bandbreite auf einem Frequenzband vorgesehen sind und die Bandbreiten der einzelnen Sender zeitlich unterschiedlich variieren.
25 38. Vorrichtung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Frames (F1) der mehreren Sender zeitlich zueinander versetzt ausgestrahlt werden, wobei den ersten Frames (F1) jedes Senders jeweils eine höhere Bandbreite und den nachfolgenden Frames jeweils niedrigere Bandbreiten zugeordnet werden.
30 28
39. Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass für die mehreren Sender eine zeitlich im wesentlichen konstante Summe der Bandbreiten vorgesehen ist.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 37 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass für Sender, bei denen Bewegtbilddaten (Mj) eingebunden werden, eine Zeitspanne für das erste Frame (F1) erhöht und die Zeitspanne für die nachfolgenden Frames verringert ist.
10
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