DE102006027441A1 - Method and apparatus for generating a digital transport stream for a video program - Google Patents
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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 (t<SUB>min</SUB>) 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 neuen 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>).The invention relates to a method for generating a digital transport stream for a video program, comprising at least the following steps: a) setting a minimum time (t <SUB> min </ SUB>), b) inputting still image data (Bi), e ) Forming a sequence (S <SUB> N </ SUB>) of frames (F1, ... Fn <SUB> min </ SUB>, F1, ... Fn '<SUB> min </ SUB>), wherein the sequence (S <SUB> N </ SUB>) includes a number (n <SUB> min </ SUB>, n '<SUB> min </ SUB>) of frames determined from a frame frequency (Fs <SUB> 0 </ SUB>) of the images to be displayed and the minimum time (t <SUB> min </ SUB>) or an adapted minimum time (t '<SUB>) formed by an adaptation to moving image data (Mj) min </ SUB>), wherein the formation of a sequence (S <SUB> N </ SUB>) comprises at least the following substeps: e1) determining a first frame of at least the still images (Bi) e3) signaling a new sequence (S <SUB > N </ SUB>), e4) incorporating at least the still image data (Bi) into a first frame (F1), e5) encoding the first one n frames (F1) according to a video standard, e6) generation of subsequent frames (F2, ... Fn <SUB> min </ SUB>; F2, ... Fn '<SUB> min </ SUB>) of the sequence (S <SUB> N </ SUB>), e7) Caching of the frames from the first frame (F1) and the subsequent frames (F2, .. Fn <SUB> min </ SUB>, F2, ... Fn '<SUB> min </ SUB>), and f) Generation of the digital transport stream (ASI ) from the cached sequence (S <SUB> N </ SUB>).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aussenden von digitalen Video-Daten, insbesondere Video-Daten eines Fernsehkanals.The The invention relates to a method and a device for emitting of digital video data, in particular video data of a television channel.
Die Kosten für die Ausstrahlung digitaler TV-Kanäle sind proportional 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.The costs for the broadcast of digital TV channels are proportional to the required bandwidth. As a rule, the maximum bandwidth used is decisive, often significantly different from the average bandwidth used different. So needed a common one TV channel a bandwidth of z. B. 3.6 Mbps.
Der größte Teil der Bandbreite wird für die Darstellung des Bildes benötigt. Das übliche Übertragungsverfahren für digitale Fernseh-Programme überträgt 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 genannter Bewegungsdaten (P-Frames, B-Frames) übertragen.Of the biggest part the bandwidth is going for the representation of the picture is needed. The usual transmission method for digital TV programs will broadcast 25 to 60 frames per second. This is not the case every time transfer entire image, but in short intervals a complete picture (I-frame) and between the complete pictures the changes transmitted in the form of so-called motion data (P-frames, B-frames).
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 Übertragung 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.Still stations send pictures in a TV channel without movement (still pictures), where the bandwidth is a bit reduced because the motion data omitted. By reducing the frequency of transmission the complete picture, the average bandwidth to z. B. the factor 10 can be reduced. However arises at the time the transmission the complete picture again a peak bandwidth (peak), so that the maximum bandwidth is hardly reduced.
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 Transportstrom, 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.conventional Mix a still picture transmitter and a procedure to broadcast still pictures therefore in part several TV channels into a stream. WO 02/32144 shows a method and a device to broadcast a variety of video programs via a single digital transport stream, the transport stream a predetermined transmission rate Has. By time-shifted transmission The complete images are avoided that the peaks add up. Thus, by mixing a plurality of television programs or TV channels in a stream, a reduction in the bandwidth required per TV channel be achieved.
Für einen einzelnen Standbildsender wird hierdurch jedoch keine Bandbreitenreduzierung erreicht, sondern es wird fast die gesamte Bandbreite eines herkömmlichen Fernsehkanals benötigt.For one However, this does not reduce the bandwidth of each still image transmitter but it gets almost the entire bandwidth of a conventional one TV channel needed.
Weiterhin sind Bewegungsdaten schwierig zu implementieren, da sie zusätzliche Peaks erzeugen können, die die maximale Bandbreite erhöhen.Farther Movement data is difficult to implement as it adds extra Can produce peaks, which increase the maximum bandwidth.
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 ausgesendet werden, nicht möglich ist.For the in The method shown in WO 02/32144, the TV channels consuming be prepared, so that a real-time encoding in which to disposal submitted video data sent out over the TV channel at short notice will not be possible is.
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.Of the The invention is based on the object, a method and a device to create digital video programs with still image data, which require a low bandwidth.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 13 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen.These The object is achieved by a method according to claim 1 and a device solved according to claim 13. The dependent claims describe preferred developments.
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.The inventive method and the device according to the invention can in particular purely software, i. in a computer program or a computer program product. Farther is also a hardware implementation possible.
Erfindungsgemäß können reine Standbild-Programme ausgestrahlt werden; weiterhin können Bewegtbilder und/oder Laufschriftinformationen in die Standbilder eingebunden werden.Pure according to the invention Still picture programs are broadcast; furthermore, moving images can and / or ticker information incorporated into the still images become.
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 der Anzahl der Frames (Rahmen, Bildrahmen) pro Zeiteinheit des TV-Bildes ergibt.Thus, according to the invention set a minimum time, which is initially basically freely selectable. Of the TV data stream is generated by a sequencer (sequencer or sequence generating means) are subdivided into sequences, the length of the Sequences themselves as the product of the minimum time and the number of frames (Frame, picture frame) per unit time of the TV picture.
Die Sequenz von Frames wird nachfolgend mit Streamdaten gefüllt und in einen Zwischenspeicher (Buffer Unit) eingegeben, deren Inhalt nachfolgend über einen ASI-Stromgenerator als ASI-Strom bzw. ASI-Stream ausgestrahlt wird.The sequence of frames is subsequently filled with stream data and entered into a buffer unit (Buffer Unit), the content of which is subsequently transmitted via an ASI current generator as ASI stream or ASI stream is broadcast.
In dem Zwischenspeicher bzw. der Zwischenspeichereinheit können vorteilhafterweise mehrere Sequenzen gespeichert werden, z. B. die gerade kodierte Sequenz und die beiden zuletzt kodierten Sequenzen.In the buffer or the buffer unit can advantageously several sequences are stored, e.g. B. just encoded Sequence and the last two encoded sequences.
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 Sequenz und der Minimalzeit bzw. – insbesondere bei Anbindung von Bewegbilddaten – einer angepassten Minimalzeit.If a whole sequence is encoded and transmitted to the buffer unit is, it is subsequently transmitted, for DVB-S to the respective satellite. The required bandwidth This sequence thus results from the size of the buffer or buffer memory area for the Sequence and the minimum time or - especially in connection of moving picture data - one adjusted minimum time.
Somit kann eine geringe, vorteilhafterweise zeitlich ganz oder weitgehend gleich bleibende Bandbreite erreicht werden.Consequently can be a small, advantageously time entirely or largely consistent bandwidth can be achieved.
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.The inventive method can also be used when broadcasting only a still picture channel or Still Image Program. Mixing multiple channels into one Stream is not necessary, but possible according to the invention.
Die Erfindung kann für non-Interlaced (progressive) MPEG2-Streams oder auch für interlaced Streams, d. h. nach dem Zeilensprungverfahren, angewendet werden.The Invention can for non-interlaced (progressive) MPEG2 streams or even for interlaced streams, d. H. after the interlaced method, be applied.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bindet Bewegbilddaten in das Standbild-Programm ein, ohne dass hierfür eine deutliche Bandbreitenerhöhung erforderlich ist. Die Bewegtbildaten können aus einem Bewegtbilddatenstrom, insbesondere MPEG2-Strom, entnommen werden und z. B. in einem kleinen Bildbereich dargestellt werden. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft die Einbindung von Laufschriftinformationen; dies kann alternativ oder zusätzlich zu der Einbindung der Bewegtbilder erfolgen.A particularly preferred embodiment invention incorporates motion image data into the still image program without that a significant bandwidth increase is required. The moving pictures may be from a moving picture data stream, especially MPEG2 stream, are taken and z. B. in a small Picture area are displayed. Another preferred embodiment concerns the integration of ticker information; This can alternatively or additionally to the integration of the moving images.
Das erste Frame bzw. I-Frame der Sequenz wird vorteilhafterweise in 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 entsprechend in ihre Makroblöcke zerlegt und der weiteren Einrichtung zuge führt; entsprechend werden gegebenenfalls Laufschriftinformationen zerlegt und eingebunden.The first frame or I-frame of the sequence is advantageously in one for this provided device, with the inclusion of moving images according to a moving picture I-frame is included and continue If necessary, ticketing information will be included. In a Another device will be the subsequent frames of the sequence educated. When moving pictures are included, the moving picture I frames become and further moving picture frames, in particular B and P frames, initially correspondingly into their macroblocks disassembled and the further device leads supplied; where appropriate Disassembled and integrated ticking information.
Hierbei können aus einem Bewegtbild-Datenstrom, insbesondere MPEG2-Strom, Bewegtbilder durch einen Rahmen-Analysator (frame analyzer) 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 Bewegtbild-I-Frame der Bewegtbilddaten zusammenfällt. Bei Einbindung von Bewegtbilddaten werden somit das Zeitintervall und die Frameanzahl der Sequenz und vorteilhafterweise auch der nachfolgenden Sequenz verändert.in this connection can from a moving picture data stream, in particular MPEG2 stream, moving pictures analyzed first by a frame analyzer be an adaptation of the for the still pictures chosen Minimum time tmin to reach the moving data. This will ensures that the first frame (I-frame) of the sequence always with a Moving picture I-frame of the moving picture data coincides. With inclusion of moving image data Thus, the time interval and the frame number of the sequence and advantageously also the subsequent sequence changed.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings on some embodiments explained in more detail. It demonstrate:
Gemäß
fs0 bezeichne die Framefrequenz, d.h. Anzahl
der Frames pro Sekunde des TV-Bildes. Daraus ergibt sich die Anzahl
(Frameanzahl) nmin der Frames pro Zeitintervall
tmin:
Somit enthält eine Sequenz S in der Minimalzeit tmin die Frames F1, F2 .....Fnmin Thus, a sequence S in the minimum time t min contains the frames F1, F2 ..... Fn min
Das erste Frame im Zeitintervall tmin enthält das Komplettbild, alle nachfolgenden Frames Fi enthalten nur noch Bewegungsdaten, für einen reinen Standbildsender ergibt sich folgende Platzbelegung der Streamdaten im Zeitintervall tmin: The first frame in the time interval t min contains the complete picture, all subsequent frames Fi contain only motion data, for a pure still picture transmitter results in the following space allocation of the stream data in the time interval t min :
Der erste Frame (F1) macht einen Großteil der zu übertragenen Daten aus (z. B. ca. 80 %)Of the first frame (F1) makes up a majority of the transmitted Data from (eg about 80%)
Kommen noch Bewegungsdaten hinzu, wird der Beitrag der nachfolgenden Frames F2, ..., Fnmin größer: If motion data is added, the contribution of the subsequent frames F2, ..., Fn min becomes larger:
Die
Standbilder Bi werden von einer Einrichtung
Erfindungsgemäß können separierte
Bewegungsdaten eingebunden werden. Separierte Bewegungsdaten können insbesondere
Laufschriften mit einfarbigem Hintergrund (keine Transparenz) oder
ein Bewegtbildfenster (als MPEG2-Strom) sein. Gemäß
Werden gemäß der gezeigten Ausführungsform Bewegtbilddaten eingebunden, so wird vorteilhafterweise nmin zu n'min variiert, damit das erste Frame F1 (I-Frame) immer mit einem ersten Bewegtbild-Frame MF1 der Bewegtbilddaten, d.h. einem Bewegtbild-I-Frame MF1, zusammenfällt und mit einem Frame vor einem I-Frame endet. Das Zeitintervall für die Sequenz wird dann von tmin auf t'min geändert. Im zeitlichen Mittel nähert sich hierbei der Durchschnitt aller t'min dem Wert tmin an, d.h. für die Folge von Sequenzen SN, N = 1,2,3,... giltwobei t'min,i den Wert von t'min der Sequenz Si angibt. Somit stellt die jeweilige angepasste Minimalzeit t'min (oder genauer: t'min,i) eine gegenüber dem vorgegebenen Wert tmin für die jeweilige Sequenz Si angepasste bzw. etwas variierte Minimalzeit dar.According to the embodiment shown, if moving image data are included, n min is advantageously varied to n ' min so that the first frame F1 (I frame) always coincides with a first moving picture frame MF1 of the moving picture data, ie a moving picture I frame MF1 and ends with a frame in front of an I-frame. The time interval for the sequence is then changed from t min to t ' min . In terms of time, the average of all t ' min approaches the value tmin, ie for the sequence of sequences S N , N = 1,2,3, where t'min, i indicates the value of t'min of the sequence S i . Thus, the respective adjusted minimum time t'min (or more precisely: t'min, i) represents a minimum time which is adjusted or somewhat varied with respect to the predetermined value tmin for the respective sequence S i .
Die
Bewegtbild-Daten Mj werden von einem Frame-Analysierer
Die
Laufschriftinformationen L werden von einem Text-Mapper
Die
Standbilder Bi werden über
den I-Mapper
Der
Text-Mapper
Der
Sequenzierer
Der
Sequenzierer
Die
nachfolgenden Frames F2 bis Fmin werden
von einem Bewegungsmischer
Die
Frame-Schneideeinrichtung
Der
Bewegungsmischer
Der
Zwischenspeicher
Bei
einer einfacheren Ausführungsform,
bei der nur Standbilder Bi aufgenommen und verarbeitet werden, ist
in der Vorrichtung
Der
ASI-Stromgenerator
Die
Settop-Boxen
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Erzeugen eines digitalen Transportstroms für ein Video-Programm ist in
- a) Festlegen einer Minimalzeit tmin,
- b) Eingeben von Standbild-Daten Bi,
- c) Eingeben von Bewegtbild-Daten Mj (falls vorgesehen)
- d) Eingeben von Laufschriftinformationen L, (falls vorgesehen)
- e) Bilden einer Sequenz SN von Frames F1,...Fnmin, F1,...Fn'min, wobei die Sequenz SN eine Anzahl nmin, n'min von Frames enthält, die ermittelt wird aus einer Frame-Frequenz fs0 der darzustellenden Bilder und der Minimalzeit tmin oder einer durch eine Anpassung an einzubindende Bewegtbild-Daten Mj gebildeten angepassten Minimalzeit t'min, wobei das Bilden einer Sequenz SN mindestens folgende Teilschritte aufweist: e1 Ermitteln der ersten Frames von Bewegtbild und Standbild e2) Synchronisieren der ersten Frames von Bewegtbild und Standbild e3) Signalisieren einer neuer Sequenz SN e4) Einbinden der Standbild-Daten Bi und Bewegtbilddaten und von Laufschriftinformationen BL in ein erstes Frame F1, e5) Kodierung des ersten Frames F1 entsprechend einer Video-Norm, e6) Erzeugung der nachfolgenden Frames F2,... Fnmin; F2,... Fn'min der Sequenz SN, wobei 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 F2,... Fn'min verwendet werden, e7) Zwischenspeicherung der aus dem ersten Frame F1 und den nachfolgenden Frames F2,... Fnmin; F2,... Fn'min gebildeten Sequenz SN, und
- f) Erzeugung des digitalen Transportstroms ASI aus der zwischengespeicherten Sequenz SN.
- a) setting a minimum time t min ,
- b) input of still image data Bi,
- c) input moving picture data Mj (if provided)
- d) input of marquee information L, (if provided)
- e) forming a sequence S N of frames F1,... Fn min , F1,... Fn ' min , wherein the sequence S N contains a number n min , n' min of frames which is determined from a frame Frequency fs 0 of the images to be displayed and the minimum time t min or a matched minimum time t ' min formed by an adaptation to be integrated image data Mj, wherein the formation of a sequence S N at least the following sub-steps: e1 determining the first frames of moving image and still image e2) synchronizing the first frames of moving picture and still picture e3) signaling a new sequence S N e4) incorporating the still picture data Bi and moving picture data and running track information BL into a first frame F1, e5) encoding the first frame F1 according to a video standard , e6) Generation of the following frames F2,... Fn min ; F2, ... Fn ' min of the sequence S N , wherein from the moving image data Mj P-frames and B-frames for identifying changes between the frames and for forming the frames on the first frame F2, ... Fn' min , e7) caching of the first frame F1 and subsequent frames F2, ... Fn min ; F2, ... Fn ' min formed sequence S N , and
- f) generating the digital transport stream ASI from the cached sequence S N.
Nach Schritt f) wird das Verfahren zurückgesetzt oder nach Übertragung aller Daten in Schritt g) beendet.To Step f) the process is reset or after transmission all data in step g).
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