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DE60028692T2 - Verfahren und anordnung zur übertragung und zum empfang von kodierten bildern - Google Patents

Verfahren und anordnung zur übertragung und zum empfang von kodierten bildern Download PDF

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DE60028692T2 DE60028692T DE60028692T DE60028692T2 DE 60028692 T2 DE60028692 T2 DE 60028692T2 DE 60028692 T DE60028692 T DE 60028692T DE 60028692 T DE60028692 T DE 60028692T DE 60028692 T2 DE60028692 T2 DE 60028692T2
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Description

  • BEREICH DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Übertragen codierter Bilder in inaktiven Videoperioden eines analogen (d.h. PAL, NTSC, usw.) Fernsehsignals und zum Wiedergaben der genannten Bilder synchron zu bestimmten Frames des Fernsehsignals.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Eine bekanntes Verfahren zum Übertragen codierter Bilder in inaktiven Videoperioden eines analogen Fernsehsignals zur Wiedergabe synchron zu bestimmten Frames des Fernsehsignals wird von dem Weltsystem "Teletext" geliefert. Teletext, genormt in den frühen 70ern, schafft die Möglichkeit, Untertiteltafeln zusammen mit anderen Teletexttafeln in dem Vertikal-Austastintervall des Fernsehsignals zu übertragen. Die Untertitel werden synchron zu der Videoszene übertragen. Das heißt, jede Untertiteltafel wird genau zu dem Zeitpunkt, wo sie wiedergegeben werden soll, eingefügt. Da Teletextinformation in Echtzeit decodiert wird, wird die Untertiteltafel ohne Verzögerung wiedergegeben.
  • Komplexere Daten-Servicesysteme, wie "Tele-Web" werden zur Zeit entwickelt. Tele-Web-Bilder sind Bilder, die entsprechend der HTML-Norm codiert sind und die in dem Vertikal-Austastintervall eines Fernsehsignals übertragen werden. Die Verzögerung zwischen der Übertragung und der Wiedergabe eines Tele-Web-Bildes ist nicht im Voraus bekannt und kann von Decoder zu Decoder verschieden sein. Die unbekannt Verzögerung eines Tele-Web-Untertitelbildes macht Probleme, indem Synchronisation zwischen einem Fernsehprogramm und dem Untertitel schwer erreichbar ist. Dies ist insbesondere der Fall, wenn der Fernsehprogramm in verschiedenen Sprachen untertitelt wird. Die Bandbreite des Systems (eine oder einige Zeilen des Vertikal-Austastintervalls) reicht nicht zum Übertragen aller Untertitel in Echtzeit.
  • AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Probleme zu überwinden.
  • Dazu schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Übertragen eines codierten Bildes wie in Anspruch 1 definiert, ein Verfahren zum Wiedergeben eines Bildes, wie in Anspruch 4 definiert, einen Fernsehempfänger, wie in Anspruch 7 definiert und ein Fernsehsignal, wie in Anspruch 8 definiert.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorübertragung codierter Bilder, wobei eine Zeitmarkierung, welche die gewünschte Wiedergabezeit spezifiziert, an die Bilddaten angepasst wird. Die Zeitmarkierung bezieht sich auf einen Bezugstaktwert, von dem Abtastwerte ebenfalls in inaktiven Videoteilen des Fernsehsignals übertragen werden. Vorzugsweise ist der Bezugstaktwert die Taktzeit, die in den Tafelköpfen eines Teletextdienstes oder in Teletextpaketen 8/30 übertragen wird. Dadurch wird erreicht, dass keine zusätzliche Übertragungskapazität zur Übertragung des Bezugstaktwertes erforderlich ist.
  • Es sei bemerkt, dass Vorübertragung von Untertiteln mit Markierungen an sich aus der internationalen Patentanmeldung WO 96/19077 bekannt ist. Bei diesem bekannten System werden die Untertitel zusammen mit einem komprimierten digitalen Videosignal übertragen. Digitale Videosignale umfassen bereits einen Bezugstaktwert. Digitale Fernsehempfänger umfasst einen Eingangspuffer, in dem das komprimierte Videosignal gepuffert wird, damit die variierenden Beträge an Frame-Daten kompensiert werden. Die codierten Video-Frames umfassen Zeitmarkierungen, welche die Zeit darstellen, wo sie aus dem Puffer entfernt und/oder wiedergegeben werden sollen, so dass der Puffer nicht über- oder unterläuft. Der übertragene Bezugstaktwert steuert auf diese Weise die Video-Wiedergabezeit. Da die Zeitmarkierungen in Untertitelbildern sich auf denselben Bezugstaktwert beziehen, können die Untertitel genau zu bestimmten Frames des Videosignals synchronisiert werden.
  • Die Lehre aus WO 96/19077 kann nicht auf herkömmliche analoge Fernsehsysteme angewandt werden, weil Frames eines analogen Videosignals nicht durch Zeitmarkierungen identifiziert werden. Genaue Synchronisation eines Untertitels und eines bestimmten Frames, wie von digitalen Systemen angeboten, kann deswegen nicht erzielt werden. Stattdessen bietet die vorliegende Erfindung eine Schätzung der Zeit, wo das bestimmte Frame in Termen eines externen Bezugstaktwertes wiedergegeben wird. Der Bezugstaktwert wird zusammen mit dem Fernsehsignal übertragen, hat aber keine Beziehung zu dem Videoinhalt. Es hat sich herausgestellt, dass das Verfahren eine ausreichend genaue Synchronisation schafft.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Senders nach der vorliegenden Erfindung,
  • 2 ein Flussdiagramm von Operationsschritten, durchgeführt von dem Sender zur Erläuterung der Wirkungsweise,
  • 3 ein mögliches Format des Fernsehsignals nach der vorliegenden Erfindung,
  • 4 eine schematische Darstellung eines Fernsehempfängers nach der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Senders nach der vorliegenden Erfindung. Es wird vorausgesetzt, dass das Fernsehprogramm, das ausgesendet wird, ein vorweg aufgenommenes Programm ist, d.h, der Inhalt wird von einem Videorecorder 1 wiedergegeben. Die Video-Frames des aufgezeichneten Fernsehsignals werden aufeinander folgend nummeriert. Der Videorecorder liefert die aktuelle Video-Framenummer n an einem zweiten Ausgang.
  • Die mit dem Videoprogramm assoziierten Untertitel sind im voraus vorbereitet. Die sind in Form codierter Bilder in einem Untertitel-Computersystem 2 codiert. Der Computer speichert auch für jedes Untertitelbild die Framenummer nd der Video-Frames, bei dem der Untertitel wiedergegeben werden soll. Der Untertitelcomputer 2 empfängt die aktuelle Framenummer n von dem Videorecorder 1.
  • Der Sender umfasst weiterhin eine herkömmliche Teletextquelle 3, die eine zyklische Sequenz von Teletexttafeln erzeugt. Der herkömmliche Teletextdienst umfasst die Übertragung eines Echtzeittaktsignals. Bekanntlich befindet sich sie aktuelle Taktzeit in den letzten 8 Zeichenstelle des Tafelkopfes. Einige Sender übertragen auch die wirkliche Taktzeit in einem speziellen Teletextpaket, das üblicherweise als Paket 8/30 bezeichnet wird. In den beiden Fällen wird die Zeit in dem Format hh:mm:ss übertragen und folglich etwa alle Sekunden aktualisiert.
  • Eine Dateneinfügungsschaltung 4 fügt die Untertitelbilddaten und die herkömmlichen Teletextdaten in selektierte Zeilen des Vertikal-Austastintervalls des Videosignals ein. Das kombinierte Videosignal wird danach zur HF-Übertragung über eine Antenne 6 oder ein beliebiges anderes Sendernetzwerk einem Modulator 5 zugeführt.
  • Nach der vorliegenden Erfindung umfasst der Sender weiterhin eine Teletext-Taktextraktionsschaltung 7, eine Untertitelwiedergabezeitschätzungsschaltung 8, und eine Zeitmarkierungseinfügungsschaltung 9. Die Taktextraktionsschaltung 7 extrahiert die wirklichen Taktzeitabtastwerte aus dem Teletextdienst (in dem oben genannten hh:mm:ss Format) und umfasst Interpolationsmittel (oder eine Phasenverriegelte Schleife) zum Erzeugen der wirklichen Taktzeit t mit der Frameratenauflösung, d.h. in Einheiten von 1/25 Sekunde (PAL) oder 1/30 Sekunde (NTSC).
  • Die Wirkungsweise des Senders wird nachstehend anhand eines Flussdiagramms von Vorgängen, dargestellt in 2, beschrieben. In einem Schritt 21 fängt der Computer den nächsten zu übertragenden Untertitel ein und liest die Framenummer nd des Video-Frames, wo der genannte Untertitel wiedergegeben werden soll. In einem Schritt 22 empfängt der Computer die aktuelle Framenummer n und wartet, bis n größer ist als nd – N, wobei N die Anzahl Frames entsprechend einer bestimmten Zeitperiode ist. So ist beispielsweise N = 125 für PAL Systeme oder N = 150 für NTSC Systeme um eine Zeitperiode von 5 Sekunden darzustellen. Die Bedingung n > nd – N bedeutet folglich, dass der Untertitel innerhalb von 5 Sekunden wiedergegeben werden soll. Wenn die Bedingung erfüllt wird, wird ein Schritt 23 durchgeführt (von der Untertitelwiedergabezeitschätzungsschaltung 8) in dem die wirkliche Taktzeit, zu der der Untertitel wiedergegeben werden soll, entsprechend der nachfolgenden Gleichung geschätzt wird:
  • Figure 00040001
  • In einem Schritt 24 wird die geschätzte Zeit td in Form einer Zeitmarkierung in den codierten Untertitel eingefügt (dieser Vorgang wird von der Zeitmarkierungseinfügungsschaltung 9 durchgeführt). Der Untertitel mit der Zeitmarkierung td wird danach in einem Schritt 25 übertragen. Es dürfte einleuchten, dass der Untertitel auf diese Art und Weise 5 Sekunden vorher übertragen wird.
  • Die Übertragung eines Untertitels nimmt einige Zeit, und zwar abhängig von der Codierungseffizienz und der verfügbaren Bandbreite. Nach der Übertragung kehrt der Computer zu dem Schritt 21 zurück zum Einfangen des nächsten Untertitels. Es sei bemerkt, dass das nächste zu übertragende Bild sich beispielsweise auf dieselbe Framenummer nd bezieht, weil es den gleichen Untertitel in einer anderen Sprache liefert. In dem Fall wird die Bedingung, dass n > nd – N, (Schritt 22) sofort erfüllt. Da die aktuelle Videoframenummer n, die von dem Videorecorder geliefert wird, und das echte Zeittaktsignal t inzwischen in der Synchronisation fortgeschritten sind, wird ein nachfolgender Untertitel mit wahrscheinlich derselben Zeitmarkierung td übertragen.
  • 3 zeigt ein Teilbild des analogen Fernsehsignals, das von dem Sender aus 1 übertragen wird. Auf der linken Seite der Figur sind Fernsehzeilennummern dargestellt. Bekanntlich besteht das analoge Videosignal aus den Fernsehzeilen 23–310 (336–623 in dem anderen Teilbild). Die Fernsehzeilen 6–22 (319–235 in dem anderen Teilbild) bilden das Vertikal-Austastintervall. In dem Beispiel werden die Zeilen 10 und 11 zur Übertragung von HTML-codierten Untertiteln verwendet, während die Zeilen 12–16 zur herkömmlichen Teletextübertragung verwendet werden. Das Vertikal-Austastintervall in diesem Beispiel soll den Start eines HTML-codierten Untertitels, einen Teletexttafelkopf, sowie ein Teletextpaket 8/30 enthalten. Der Tafelkopf und das Teletextpaket 8/30 umfassen die aktuelle Zeit in einem hh:mm:ss-Format, was hier 18:22:43 ist. Diese sind als 31 bzw. 32 bezeichnet. Die Untertiteldaten umfassen eine Zeitmarkierung 33. Die Zeitmarkierung hat den Wert 18:22:47'12, was bedeutet, dass der Untertitel zu dem 12. Frame zu dem Zeitpunkt 18:22:47 wiedergegeben werden soll.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Fernsehempfängers nach der vorliegenden Erfindung. Der Empfänger umfasst eine Eingangsklemme 40, einen Tuner 41, eine Videoverarbeitungsschaltung 42, eine Überlagerungsschaltung 43, einen Wiedergabeschirm 44, einen Datenslicer 45, einen Untertiteldecoder 46, einen Zeichengenerator 47, eine Teletexttaktextraktionsschaltung 48 und eine Vergleichsschaltung 49.
  • Der Tuner 41 führt das empfangene zusammengesetzte Basisband-Videosignal CVBS der Videoverarbeitungsschaltung 42 zu, in der das Signal zur Wiedergabe an dem Wiedergabeschirm 44 verarbeitet wird. Das Basisbandsignal CVBS wird ebenfalls dem Datenslicer 45 zugeführt, der das in das Vertikal-Austastintervall des Fernsehsignals eingebettete Datensignal regeneriert. Das Datensignal wird der Teletexttaktextraktions- schaltung 48 zugeführt. Diese Schaltungsanordnung entspricht der Teletexttaktextraktionsschaltung 7 in 1. Sie extrahiert die wirkliche Taktzeit in den Teletexttafelköpfen oder Teletextpaketen 8/30 und umfasst eine Phasenverriegelungsschleife zum Interpolieren des hh:mm:ss-Formats und zum Erzeugen der wirklichen Taktzeit t mit einer Frameratenauflösung, d.h. in Einheiten von 1/25 Sekunde (PAL) oder 1/30 Sekunde (NTSC). Das Datensignal wird weiterhin einem Untertiteldecoder 46 zugeführt, der dazu vorgesehen ist, HTML-codierte Bilder in RGB- oder YLTV-Subbilder zu decodieren. Die Untertitel werden bei Empfang decodiert und in dem Zeichengenerator 47 gespeichert. Sie werden erst dann wiedergegeben, wenn sie in Reaktion auf ein Freigabesignal EN freigegeben werden.
  • Der Untertiteldecoder 46 extrahiert auch aus den Untertiteldaten die darin befindliche Zeitmarkierung td. Die Zeitmarkierung td und die wirkliche Taktzeit t werden der Vergleichsschaltung 49 zugeführt, die das Freigabesignal EN erzeugt, wenn es sich herausstellt, dass t und td einander gleich sind. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Untertitel völlig synchron zu dem Videoinhalt wiedergegeben werden. In Bezug auf das Beispiel aus 3 bedeutet dies, dass der Untertitel, der zu der Teletexttaktzeit 18:22:43 übertragen wird, zu dem 12. Frame zu dem Zeitpunkt 18:22:47 wiedergegeben wird.
  • Die vorliegende Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden. Es werden zur Zeit Tele-Web-Dienste entwickelt, wobei in dem Vertikal-Austastintervall eines herkömmlichen analogen Fernsehsignals HTML-codierte Bilder übertragen werden. Für spezielle Applikationen, die Untertitel und gezielte Werbung, müssen die betreffenden Tele-Web-Bilder im Wesentlichen synchron zu bestimmten Video-Frames des Fernsehsignals wiedergegeben werden. Dies wird dadurch erreicht, dass die codierten Bilder im voraus übertragen werden und dass sie mit einer Zeitmarkierung (33) versehen werden, welche die Wiedergabezeit in Termen eines Bezugstaktwertes spezifiziert. Der Bezugstaktwert wird vorzugsweise von dem Teletexttaktwert (31, 32) hergeleitet. Ein mögliches Wiedergabezeitmarkierungsformat ist hh:mm:ss'ff, wobei ff ein Frame innerhalb einer Sekunde spezifiziert. Beim Empfänger wird der Teletexttaktwert interpoliert um den bezugstaktwert zu rekonstruieren, und die Untertitel werden gepuffert, bis die Wiedergabezeitmarkierung mit der wirklichen Taktzeit übereinstimmt.
  • Text in der Zeichnung
  • 2
    • 24
    Einfügen
    23
    Übertragen
  • 3
    • HTML-codiert
    • Untertiteldaten

Claims (8)

  1. Verfahren zum Übertragen eines codierten Bildes in inaktiven Videoperioden eines analogen Fernsehsignals, zur Wiedergabe des genannten Bildes synchron zu einem bestimmten Frame des genannten Fernsehsignals, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das wiederholte Aussenden in den genannten inaktiven Videoperioden von Zeitabtastwerten eines Bezugstaktes, – das vor der Übertragung des genannten bestimmten Frames des Fernsehsignals Schätzen der Bezugstaktzeit, mit der das bestimmte Frame von einem Empfänger wiedergegeben werden wird, – das Unterbringen einer Wiedergabezeitmarkierung, welche die genannte geschätzte Wiedergabezeit darstellt, in die codierten Bilddaten, und – das Übertragen der codierten Bilddaten mit der genannten Wiedergabezeitmarkierung vor der Übertragung des bestimmten Fernseh-Frames.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannten Zeitabtastwerte des Bezugstaktes in Videotextpaketen 8/30 untergebracht sind, die in dem Vertikal-Austastintervall des genannten Fernsehsignals übertragen werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannten Zeitabtastwerte des Bezugstaktes in Tafelköpfen von Videotexttafeln untergebracht werden, die in dem Vertikal-Austastintervall des genannten Fernsehsignals übertragen werden.
  4. Verfahren zur Wiedergabe eines Bildes, das in inaktiven Videoperioden eines analogen Fernsehsignals synchron zu einem bestimmten Frame des genannten Fernsehsignals empfangen worden ist, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte umfasst: – das Empfangen und Speichern codierter Bilddaten, die das genannte Bild darstellen und das Einschließen einer Wiedergabezeitmarkierung, – das Empfangen von Zeitmarkierungen eines Bezugstaktes in den genannten inaktiven Videoperioden des Fernsehsignals, – das Erzeugen eines Bezugstaktes in Reaktion auf die genannten Zeitabtastwerte, und – das Wiedergeben des genannten Bildes, wenn die durch die genannte Wiedergabezeitmarkierung dargestellte Zeit der erzeugten Bezugstaktzeit entspricht.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die genannten Zeitabtastwerte des Bezugstaktes in Videotextpaketen 8/30 untergebracht sind, die in dem Vertikal-Austastintervall des genannten Fernsehsignals übertragen werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die genannten Zeitabtastwerte des Bezugstaktes in Tafelköpfen von Videotexttafeln untergebracht sind, die in dem Vertikal-Austastintervall des genannten Fernsehsignals übertragen werden.
  7. Fernsehempfänger zur Wiedergabe eines in inaktiven Videoperioden eines analogen Fernsehsignals empfangenen Bildes synchron zu einem bestimmten Frame des genannten Fernsehsignals, wobei dieser Empfänger Folgendes umfasst: – Mittel (45, 46, 47) zum Empfangen und Speichern codierter Bilddaten, die das genannte Bild darstellen und zum Einschließen einer Wiedergabezeitmarkierung (33), – Mittel (45, 48) zum Empfangen von Zeitabtastwerten (31; 32) eines Bezugstaktes in den genannten inaktiven Videoperioden des Fernsehsignals und vorgesehen zum Erzeugen einer Bezugstaktzeit in Reaktion auf die genannten Zeitabtastwerte, und – Mittel (49) zum Vergleichen einer Wiedergabezeit (Taktdomäne), dargestellt durch die genannte Wiedergabezeitmarkierung (33) und der genannten Bezugstaktzeit (t), und zum Ermöglichen der Wiedergabe des genannten Bildes, wenn die durch die genannte Wiedergabezeit der Bezugstaktzeit entspricht.
  8. Fernsehsignal mit aktiven Videoteilen, in denen ein analoges Videosignal untergebracht ist, und mit inaktiven Videoteilen, in denen codierte Bilddaten untergebracht sind zur Wiedergabe des genannten Bildes synchron zu einem bestimmten Frame des genannten Fernsehsignals, wobei das Signal Folgendes umfasst: – wiederholt, in den genannten inaktiven Videoperioden, Zeitabtastwerte eines Bezugstak tes, – eine Wiedergabezeitmarkierung, untergebracht in den codierten Bilddaten, wobei die genannte Wiedergabemarkierung die Bezugstaktzeit darstellt, in der das genannte Bild wiedergegeben werden soll.
DE60028692T 1999-05-20 2000-05-01 Verfahren und anordnung zur übertragung und zum empfang von kodierten bildern Expired - Fee Related DE60028692T2 (de)

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