DE4205896A1 - Anordnung zur rangmaessigen aufteilung von daten z. b. fuer eine videosignal-verarbeitungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Verarbeiten eines Signals für hochauflösendes Fernsehen, abgekürzt HDTV (High Definition Television), und betrifft speziell eine Anordnung zum Aufteilen komprimierter Videodaten in zwei Datenströme.

Digitale Videoinformation mit hoher Auflösung kann erfolgreich über terrestrische Fernsehkanäle übertragen werden, indem man, wie hier beschrieben, die Videodaten in vorranginge und nachrangige Information (Information hoher und niedriger Priorität) unterteilt und dann getrennten Trägern aufmoduliert. Die modulierten Träger werden in ein 6 MHz breites Frequenzband gefügt, und dann wird das kombinierte Signal frequenzmäßig umgesetzt, um das Spektrum eines normgemäßen Rundfunkkanals zu belegen. Die vorrangigen Daten werden mit relativ hoher Leistung und die nachrangigen Daten mit geringerer Leistung übertragen. Als vorrangig werden diejenigen Daten eingestuft, die für sich bereits zur Wiedergabe eines Bildes genügen, das aber noch nicht die Qualität eines hochaufgelösten Bildes hat.

Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Schaltungsanordnung zum Trennen komprimierter Videodaten in vorrangige und nachrangige Daten. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß die Videodaten in einem sogenannten MPEG-ähnlichen Format komprimiert sind. Mit der Bezeichnung "MPEG-ähnlich" sei hier ein Codierungsformat gemeint, das dem genormten Codierungsformat ähnelt, wie es von der "International Organization for Standardization" festgelegt ist. Diese Norm ist beschrieben in dem Dokument "International Organization for Standardization", ISO-IEC JT(1/SC2/WG1), Coding of Moving Pictures and Associated Audio, MPEG 90/176 Rev. 2 vom 18. Dezember 1990. Auf dieses Dokument sei hier zur Beschreibung des allgemeinen Codeformats verwiesen.

Beim MPEG-Standard werden 240 Zeilen (NTSC) pro Vollbild ohne Zeilensprung übertragen, was typischerweise dadurch geschieht, daß nur die ungeraden oder geraden Teilbilder eines ursprünglich im Zeilensprung verflochtenen Videosignals codiert werden. Um HDTV-Signale zu übertragen, wird der besagte Standard modifiziert, um z. B. 480 Zeilen pro Teilbild zu liefern, und sowohl die geraden als auch die ungeraden Teilbilder werden gesendet. Außerdem wird die Anzahl von Bildpunkten (Pixels) pro Zeile auf beispielsweise 1440 erhöht. Diese Änderungen beeinflussen im Konzept nur die Datenrate und nicht die Philosophie der Komprimierung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung zum Aufteilen komprimierter Videodaten in zwei Datenströme, deren einer vorrangige Daten und deren anderer nachrangige Daten enthält. Die Videodaten erscheinen als Codewörter CW unterschiedlicher Typen, wobei diese Typen in einer vorbestimmten Hierarchie der Ränge klassiert sind. Die Anordnung enthält Schaltungen zur Lieferung eines Parameters P, der angibt, in welchem Prozentanteil die Daten dem vorrangigen bzw. nachrangigen Datenstrom zugeteilt werden. Ferner sind Schaltungen vorgesehen, um Codewörter jeweils entsprechend vorbestimmter Bildbereiche zu gruppieren und um abhängig vom Parameter P die Typen von Codewörtern in jeder Gruppe zu bestimmen, die, wenn ihre jeweiligen Bits entsprechend der Typen-Hierarchie in der Reihenfolge absteigender Rangordnung summiert werden, im wesentlichen gleich dem P-ten Prozentanteil der Gesamtanzahl von Codewortbits in der Gruppe sind. Die Anordnung enthält ferner Schaltungen zum Einbringen der vorbestimmten Typen von Codewörtern in den vorrangigen Datenstrom und zum Einbringen der restlichen Typen von Codewörtern in den nachrangigen Datenstrom.

Die Efindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines die Erfindung verkörpernden HDTV-Codier/Decodiersystems.

Fig. 1B-1C sind bildliche, für die Beschreibung der Erfindung hilfreiche Darstellungen von Folgen der Vollbilder/Teilbilder eines codierten Videosignals.

Fig. 2 ist eine bildliche Darstellung der von der Kompressionsschaltung nach Fig. 3 gelieferten Datenebenen.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Kompressionsschaltung für Videosignale.

Fig. 3A ist eine verallgemeinerte bildliche Darstellung des von der Kompressionsschaltung nach Fig. 3 gelieferten Datenformats.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer beispielgebenden Schaltungsanordnung, die für die Formatierungsschaltung 111 nach Fig. 3 verwendet werden kann.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer beispielgebenden Schaltungsanordnung, die für die Rangauswählschaltung in Fig. 1 benutzt werden kann.

Fig. 5A ist ein Flußdiagramm der Arbeitsweise des Analysators in Fig. 5.

Fig. 6 ist ein Diagramm des vom Transportprozessor 12 in Fig. 1 gelieferten Signalformats.

Fig. 8 ist ein Blockschaltbild einer beispielgebenden Schaltungsanordnung, die für die Modems 17 und 20 in Fig. 1 verwendet werden kann.

Ein beispielgebendes HDTV-System, das mit der vorliegenden Erfindung gestützt werden kann, arbeitet mit einem 2 : 1- Zeilensprungsignal von 1050 Zeilen bei 59, 94 Vollbildern pro Sekunde. Das nominelle aktive Bild hat 960 Zeilen mit jeweils 1440 Pixels und einem Bildseitenverhältnis von 16 × 9. Das Signal wird unter Verwendung von zwei Trägern in 64- Quadratur-Amplitudenmodulation (64-QAM) übertragen, im Frequenzmultiplex innerhalb eines 6-MHz-Übertragungsbandes. Die nominelle Gesamtbitrate, einschließlich Video-, Ton- und Hilfsdaten, ist 26-29 Mb/s.

Das Videosignal wird zu Anfang entsprechend einem MPEG- ähnlichen Format komprimiert. Anschließend werden die Codewörter des MPEG-artigen Signals in zwei Bitströme aufgegliedert, entsprechend der relativen Wichtigkeit der jeweiligen Codewort-Typen. Die beiden Bitströme werden unabhängig voneinander verarbeitet, um informationslose Bits für die Federkorrektur einzubringen, und dann werden sie zugeordneten Trägern in QAM aufmoduliert. Die modulierten Träger werden für die Übertragung kombiniert. Der Bitstrom höherer Wichtigkeit wird als vorrangiger Kanal bezeichnet, wobei für den Begriff "vorrangig" im folgenden auch die Abkürzung HP (von "High Priority") verwendet wird. Der Bitstrom geringerer Wichtigkeit wird als nachrangiger Kanal bezeichnet, wobei für den Begriff "nachrangig" im folgen auch die Abkürzung LP (von "Low Priority") verwendet wird. Der vorrangige (HP-)Kanal wird mit ungefähr der doppelten Leistung gegenüber dem nachrangigen (LP-)Kanal übertragen. Das Verhältnis der vorrangigen zur nachrangigen Information ist ungefähr 1 : 4. Die ungefähren Gesamt- Datenraten nach der Vorwärts-Fehlerkorrektur sind 4,5 Mb/s für den HP-Kanal und 18 Mb/s für den LP-Kanal.

Die Fig. 1 veranschaulicht ein Beispiel für ein HDTV- Codier/Decodiersystem gemäß der Erfindung. Die Fig. 1 zeigt das System in der Verarbeitung eines einzigen Videoeingangssignals; es versteht sich jedoch, daß die Leuchtdichte- und Farbartkomponenten getrennt komprimiert werden und daß die Bewegungsvektoren der Leuchtdichte werden, um komprimierte Farbartkomponenten zu erzeugen. Die komprimierten Leuchtdiche- und Farbartkomponenten werden verschachtelt, um Makroblocks zu bilden, bevor die Rangaufteilung der Codewörter erfolgt.

Eine Folge von Teilbildern/Vollbildern, wie sie in Fig. 1B gezeigt ist, wird an eine Schaltung 5 gelegt, welche die Teilbilder/Vollbilder entsprechend der Fig. 1C umordnet. Die umgeordnete Folge wird an einen Kompressor gelegt, der eine komprimierte Folge von Vollbildern erzeugt, die nach einem MPEG-ähnlichen Format codiert sind. Dieses Format ist hierarchisch und in abgekürzter Form in Fig. 3A dargestellt.

Wenn hier davon die Rede ist, daß das vorliegenden System ein MPEG-ähnliches Signal erzeugt, dann ist damit gemeint, daß a) aufeinanderfolgende Teilbilder/Vollbilder des Videosignals entsprechend einer Folge I-, P- und B- Codierungen codiert werden und b) codierte Daten hierarchisch in Ebenen geschichtet werden, zumindest eine "Bild"-Ebene, eine "Streifen"-Ebene und eine "Makroblock"- Ebene. I-Bilder sind Bilder, die durch sogenannte "Intraframe"-Codierung komprimiert sind, P-Bilder sind solche, die unter Extrapolation ("Prädiktion") in Vorwärtsrichtung codiert sind; B-Bilder sind solche, die unter "bidirektionaler" Extrapolation codiert sind.

Das codierte Ausgangssignal des vorliegenden Systems wird in Gruppen von Teilbildern/Vollbildern (GOF) unterteilt, wie es durch die Kästchenreihe L1 veranschaulicht ist (Fig. 3A). Jede Gruppe GOF (Ebene L2) enthält einen Vorsatz gefolgt von Abschnitten mit Bilddaten. Der GOF-Vorsatz enthält Daten bezüglich der horizontalen und vertikalen Bildgröße, des Bildseitenverhältnisses, der Teilbild/Vollbild-Frequenz, der Bitrate, usw.

Die einem jeweiligen Teilbild/Vollbild entsprechenden Bilddaten (L3) enthalten einen Vorsatz, gefolgt von Streifendaten (L4). Der Bild-Vorsatz enthält eine Teilbild/Vollbild-Nummer und eine Bildcodetype. Jeder Streifen (L4) enthält einen Vorsatz, gefolgt von einer Vielzahl von Datenblöcken MBi. Der Streifen-Vorsatz enthält eine Gruppennummer und einen Quantisierungsparameter.

Jeder Block MBi (L5) stellt einen Makroblock (MBi) dar und enthält einen Vorsatz, gefolgt von Bewegungsvektoren (MV) und codierten Koeffizienten. Die MBi-Vorsätze enthalten eine Makroblockadresse, eine Makroblock-Typenbezeichnung und einen Quantisierungsparameter. Die codierten Koeffizienten sind in der Ebene L6 dargestellt. Es sei bemerkt, daß jeder Makroblock aus sechs Blöcken besteht, nämlich vier Leuchtdichteblöcke, ein U-Farbartblock und ein V-Farbartblock, vgl. Fig. 2. Ein Block stellt eine Matrix von Pixels dar, z. B. 8×8 Pixels, über die eine diskrete Cosinustransformation (DCT) durchgeführt wird. Die vier Leuchtdichteblöcke sind jeweils eine 2mal-2-Matrix benachbarter Leuchtdichteblöcke, die z. B. eine Matrix von 16 × 16 Pixels darstellen. Die Farbartblöcke (U und V) repräsentieren dieselbe Gesamtfläche wie die vier Leuchtdichteblöcke. Das heißt, vor der Komprimierung wird das Farbartsignal gegenüber der Leuchtdichte horizontal und vertikal um einen Faktor 2 unterabgetastet. Ein "Streifen" der Daten entspricht den Daten, die einen rechteckigen Teil eines Bildes entsprechend derjenigen Fläche darstellen, welche einer Gruppe von benachbarten Makroblöcken entspricht.

Die Blockkoeffizienten werden, für jeden Block auf einmal, mit der diskreten Cosinustransformation (DCT) geliefert, wobei zuerst der DCT-Gleichstromkoeffizient (DC-Koeffizient) erscheint, jeweils gefolgt von einzelnen DCT- Wechselstromkoeffizienten (AC-Koeffizienten) in der Reihenfolge ihrer relativen Wichtigkeit. Am Ende eines jeden der aufeinanderfolgend erscheinenden Datenblöcke wird ein Blockende-Code EOB angehängt.

Die Menge der vom Kompressor 10 gelieferten Daten wird durch die Geschwindigkeits-Steuereinrichtung 18 bestimmt. Wie allgemein bekannt, erscheinen komprimierte Videodaten mit variablen Raten, zweckmäßigerweise sollten die Daten aber mit einer der Kanalkapazität äquivalenten konstanten Rate übertragen werden, um den Kanal wirtschaftlich auszunutzen. Geschwindigkeitspuffer 13 und 14 sorgen für die Überführung der variablen Datenrate in eine konstante Rate. Es ist auch bekannt, die Menge der vom Kompressor gelieferten Daten entsprechend dem Belegungsgrad der Puffer einzustellen. Deswegen enthalten die Puffer 13 und 14 eine Schaltungsanordnung zur Anzeige ihres jeweiligen Belegungsgrades. Diese Anzeigen werden der Geschwindigkeits- Steuereinrichtung 18 zugeführt, um die vom Kompressor 10 gelieferte mittlere Datenrate einzustellen. Die Einstellung erfolgt typischerweise durch Einstellung der Quantisierung, die bei den DCT-Koeffizienten angewandt wird. Die Quantisierungspegel können für verschiedene Arten der Vollbildkompression unterschiedlich sein. Einzelheiten einer beispielgebenden Methode zur Bestimmung von Quantisierungspegeln finden sich in der US-Patentanmeldung Nr. 4 94 098, die am 15. März 1990 unter dem Titel "Digital Signal Coding With Quantization Level Computations" eingereicht wurde und auf die hier verwiesen wird.

Die komprimierten Videodaten, die gemäß der Fig. 3A hierarchisch formatiert sind, werden auf eine Rangauswähleinrichtung 11 gekoppelt, welche die codierten Daten zwischen einem "vorrangigen" Kanal (HP-Kanal) und einem "nachrangigen" Kanal (LP-Kanal) aufteilt (Rang- "Selektion"). Die vorrangige (HP-)Information ist diejenige, deren Verlust oder Entstellung zur größten Verschlechterung in den wiedergegebenen Bildern führen würde. Umgekehrt ausgedrückt sind es die erforderlichen Mindestdaten zur Schaffung eines Bildes, wenn auch eines noch nicht perfekten Bildes. "Nachrangige" Information ist die restliche Information. Die vorrangige Information enthält im wesentlichen alle Vorsatzinformationen, die in den verschiedenen hierarchischen Ebenen enthalten sind, plus die DC-Koeffizienten der jeweiligen Blöcke und einen Teil der AC-Koeffizienten der jeweiligen Blöcke (Ebene 6 in Fig. 3A).

Das Verhältnis der JP- zu den LP-Daten am Sender ist ungefähr gleich 1 : 4. Im Transportprozessor werden dem zu sendenden Signal Zusatzdaten hinzugefügt. Dieses Zusatzsignal kann ein digitales Tonsignal enthalten und z. B. Daten für Fernsehtext. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zumindest das digitale Tonsignal in den HP-Kanal eingefügt.

Die komprimierten HP- und LP-Videodaten werden auf einen Transportprozessor 12 gekoppelt, der a) die HP- und LP- Datenströme in Transportblöcke unterteilt, b) an jedem Transportblock eine Paritätsprüfung durchführt und Paritätsprüfungsbits daran anhängt und c) die Zusatzdaten mit den HP- oder LP-Videodaten multiplexiert. Die Paritätsprüfbits werden vom Empfänger benutzt, um Fehler zu verdecken. Jeder Transportblock enthält einen Vorsatz mit Informationen, die den Typ der im Block enthaltenen Information anzeigt, z. B. Videoton und Hinweismarken für die Anfangspunkte benachbarter gleichartiger Daten.

Die HP- und LP-Datenströme vom Transportprozessor 12 werden jeweils auf den zugeordneten Puffer 13 bzw. 14 gegeben, worin die vom Prozessor 12 kommenden Videodaten variabler Geschwindigkeit in Daten umgewandelt werden, die mit einer im wesentlichen konstanten Rate oder Geschwindigkeit erscheinen. Die geschwindigkeitsjustierten HP- und LP-Daten werden jeweils einer zugeordneten Vorwärts-Fehlercodiereinrichtung 15 bzw. 16 zugeführt, worin a) Datenblöcke verschachtelt werden, um zu verhindern, daß große Fehlerbündel einen großen zusammenhängenden Bereich eines wiedergegebenen Bildes entstellen, b) die betreffenden Datenströme unabhängig voneinander jeweils eine REED- SOLOMON-Codierung für Vorwärts-Fehlerkorrektur erfahren, und c) den Daten z. B. Barker-Codes angehängt werden, für die Synchronisierung der Datenströme am Empfänger. Anschließend werden die Signale auf ein Sende-Modem 17 gekoppelt, worin die Daten des HP-Kanals in Quadratur- Amplitudenmodulation einem ersten Träger und die Daten des LP-Kanals in Quadratur-Amplitudenmodulation einem zweiten Träger aufmoduliert werden, der gegenüber dem ersten Träger um ungefähr 2,88 MHz versetzt ist. Die 6-dB-Bandbreite des modulierten ersten Trägers ist ungefähr 0,96 MHz, und diejenige des zweiten Trägers ist ungefähr 3,84 MHz. Der modulierte erste Träger wird mit einer um ungefähr 9 dB höheren Leistung als der modulierte zweite Träger gesendet. Da die HP-Information mit größerer Leistung gesendet wird, ist sie weniger anfällig für Entstellung durch den Sendekanal. Der HP-Träger liegt in demjenigen Bereich des Frequenzspektrums eines Fernsehkanals wie z. B. eines NTSC- Kanals, der normalerweise vom Restseitenband eines Fernsehsignals z. B. der NTSC-Norm belegt. Dieser Teil des Signalkanals wird in Standardempfängern normalerweise durch die dort vorhandenen Nyquist-Filter stark gedämpft, so daß HDTV-Signale mit diesem Sendeformat keine Gleichkanalströrung einführen.

Im Empfänger wird das gesendete Signal durch das Modem 20 demoduliert, so daß zwei Signale entsprechend dem HP- und dem LP-Kanal geliefert werden. Diese beiden Signale werden an jeweils einen zugeordneten REED-SOLOMON-Fehlerkorrekturdecoder 21 bzw. 22 gelegt. Die fehlerkorrigierten Signale werden auf Geschwindigkeitspuffer 23 und 24 gegeben, die Daten mit einer variablen Geschwindigkeit empfangen, entsprechend den Erfordernissen der nachfolgenden Dekompressionsschaltung. Die mit variabler Rate oder Geschwindigkeit erscheindenden HP- und LP-Daten werden auf einen Transportprozessor 25 gegeben, der einem gegenüber dem Prozessor 12 inversen Prozeß durchführt. Außerdem bewirkt er eine gewisse Fehlerkorrektur in Ansprache auf die in den einzelnen Transportblöcken enthaltenen Paritätsprüfbits. Der Transportprozessor 25 liefert voneinander getrennte Zusatzdaten, HP-Daten, LP-Daten und ein Fehlersignal E. Die letztgenannten drei Signale werden auf einen "Rückgliederungs"-Prozessor 26 gegeben, der die HP- und LP-Daten wieder zurück in ein hierarchisch gegliedertes Signal formatiert (Rang-"Deselektion"), das an einen Dekompressor 27 gelegt wird. Der Dekompressor 27 führt die inverse Funktion des Kompressors 10 durch.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für eine Kompressorvorrichtung, die für die Einrichtung 10 der Fig. 1 verwendet werden kann, um hierarchisch gegliederte komprimierte Videodaten zu liefern. Die gezeigte Vorrichtung enthält nur die zur Erzeugung komprimierter Leuchtdichtedaten benötigte Schaltungsanordnung. Eine ähnliche Vorrichtung wird zur Erzeugung komprimierter U- und V-Farbartdaten benötigt. In der Fig. 3 sind die Elemente 104 und 105 zur Berechnung der Vorwärts- bzw. der Rückwärts-Bewegungsvektoren bestimmt. Ob ein Bewegungsvektor vorwärts oder rückwärts gerichtet ist, hängt nur davon ab, ob das laufende Teilbild bezüglich eines vorangehenden oder eines nachfolgenden Teilbildes analysiert wird; daher werden beide Elemente durch gleichartige Schaltungsmittel realisiert, und in der Tat erzeugen beide Elemente 104 und 105, auf Teilbild/Vollbild- Basis abwechselnd, Vorwärts- und Rückwärts-Vektoren. Zur Realisierung der Elemente 104 und 105 können integrierte Schaltungen des Typs STI 3220 MOTION ESTIMATION PROCESSOR verwendet werden, erhältlich von SGS-THOMSON MICROELECTRONICS. Um die notwenigen Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu erzielen, weist jedes der Elemente 104 und 105 eine Mehrzahl solcher integrierter Schaltungen auf, die gleichzeitig verschiedene Bereiche der jeweiligen Bilder verarbeiten.

Das Element 109, das mit "DCT & Quantisierung" bezeichnet ist, führt die diskrete Cosinustransformation und die Quantisierung der Transformierten-Koeffizienten durch und kann realisiert werden unter Verwendung integrierter Schaltungen des Typs STV 3200 DISCRETE COSINE TRANSFORM, erhältlich von SGS-THOMSON MICROELECTRONICS. Das Element 109 kann ebenfalls durch eine Vielzahl dieser Schaltungen realisiert werden, die parallel betrieben werden, um gleichzeitig verschiedene Bereiche des Bildes zu verarbeiten.

Es sei die Fig. 1C betrachtet und angenommen, daß gerade das Vollbild 16 ansteht. Das früher erschienene P-Vollbild 13 ist ergriffen und im B-Pufferspeicher 101 gespeichert worden. Außerdem ist ein erzeugtes extrapoliertes Vollbild 13 in einem der Pufferspeicher 114 bzw. 115 gespeichert worden. Wenn das Vollbild 16 erscheint, wird es im A- Pufferspeicher 102 gespeichert. Außerdem wird das Vollbild 16 an einen Arbeitspufferspeicher 100 gelegt. Wenn das Vollbild 16 erscheint, werden zugehörige Bilddatenblöcke aus dem Speicher 100 an den Minuendeingang eines Subtrahierers 108 gelegt. Während der Komprimierung des I- Vollbildes wird der Subtrahendeneingang des Subtrahierers 108 auf dem Wert Null gehalten, so daß Daten den Subtrahierer 108 unverändert durchlaufen. Diese Daten werden an die DCT- und Quantisierungseinrichtung 109 gelegt, die quantisierte Transformierten-Koeffizienten an Einrichtungen 110 und 112 liefert. Die Einrichtung 112 führt eine inverse Quantisierung und eine inverse DCT- Transformation der Koeffizienten durch, um ein rekonstruiertes Bild zu erzeugen. Das rekonstruierte Bild wird über einen Addierer 113 an einen der Pufferspeicher 114 bzw. 115 gelegt und dort gespeichert, um bei der Komprimierung nachfolgender B- und P-Vollbilder benutzt zu werden. Während der Komprimierung der I-Vollbilder wird den von der Einrichtung 112 gelieferten rekonstruierten Bilddaten keine Information (vom Addierer 113) hinzugefügt.

Die Einrichtung 110 führt während der Komprimierung von I- Vollbildern zwei Funktionen durch. Zuerst bewirkt sie eine Differenzcodierung (DPCM) der vom Element 109 erzeugten EC- Koeffizienten. Dann codiert sie die differenzcodierten Koeffizienten in einem längenvariablen Code (VLC) und codiert die vom Element 109 erzeugten AC-Koeffizienten in einem Code mit Zero-Run und variabler Länge. Die längenvariablen (VCL-)Codewörter werden an einen Formatierer 111 gelegt, der die Daten in Abschnitte aufteilt und jeweils Vorsatzinformationen anhängt, entsprechend den Ebenen gemäß der Fig. 3A. Die codierten Daten von der Einrichtung 111 werden dann zur Rangauswähleinrichtung durchgelassen. Jede der Einrichtungen 109, 110 und 111 wird durch ein Systemsteuergerät 116 gesteuert, um die jeweiligen Operationen zyklisch zu den passenden Zeiten durchzuführen.

Nach dem Vollbild 16 erscheint ein "B"-Vollbild (14) und wird in den Pufferspeicher 100 geladen. Daten aus dem Vollbild 14 werden auf beide Einrichtungen 104 und 105 gekoppelt. Die Einrichtung 104 spricht auf Daten aus dem Vollbild 14, gegriffen aus dem Speicher 100, und auf Daten aus dem Vollbild 13, gegriffen aus dem Speicher 101, an und berechnet Vorwärts-Bewegungsvektoren für einzelne Blöcke von jeweils 16 × 16 Pixels der Bilddaten. Sie liefert außerdem ein Verzerrungssignal, das die relative Genauigkeit der jeweiligen Vorwärts-Bewegungsvektoren anzeigt. Die Vorwärts-Bewegungsvektoren und die entsprechenden Verzerrungssignale werden auf einen Analysator 106 gekoppelt.

Die Einrichtung 105 spricht auf Daten aus dem Vollbild 14, die im Speicher 100 enthalten sind, und auf Daten des I- Vollbildes 16 aus dem Speicher 102 an und erzeugt Rückwärts-Bewegungsvektoren und entsprechende Verzerrungssignale, die ebenfalls auf den Analysator 106 gekoppelt werden. Der Analysator 106 vergleicht die Verzerrungssignale mit einem Schwellenwert, und wenn beide den Schwellenwert übersteigen, liefert sie die Vorwärts- und Rückwärts-Bewegungsvektoren beide als den Bewegungsvektor und liefert außerdem ein entsprechendes Signal, das zum Verhältnis der Verzerrungssignale in Beziehung steht. Bei Rekonstruktion erfolgt dann die Erzeugung extrapolierter Bilder unter Verwendung sowohl des Vorwärts- als auch des Rückwärts-Vektors und entsprechender davon abgeleiteter Vollbilddaten. Aus den vor- und rückwärts extrapolierten Vollbildern wird ein entsprechend dem Verhältnis der Verzerrungssignale interpoliertes Vollbild erzeugt. Falls die Verzerrungssignale für die Vorwärts- und Rückwärts- Bewegungsvektoren beide niedriger als die Schwelle sind, wird als Bewegungsvektor für den Block derjenige ausgewählt, dem das Verzerrungssignal des niedrigeren Wertes entspricht.

Nachdem der Bewegungsvektor bestimmt ist, wird er an einen bewegungskompensierten Datenextrapolator bzw. "Prädikator" 107 gelegt, der Zugriff auf das passende Exemplar der in den Speichereinrichtungen 114 und 155 gespeicherten Datenblöcke nimmt, das durch den Vektor aus einem oder beiden der zuvor regenerierten Vollbilder 16 und 13 definiert ist. Dieser Datenblock wird an den Subtrahendeneingang des Subtrahierers 108 gelegt, worin er Pixel für Pixel vom entsprechenden Pixeldatenblock aus dem laufenden Vollbild 14 subtrahiert wird, der vom Pufferspeicher 100 geliefert wird. Die Differenzen oder Reste werden dann in der Einrichtung 109 codiert, und die Koeffizienten werden an die Einrichtung 110 gelegt. Der entsprechende Blockvektor wird ebenfalls an die Einrichtung 110 gelegt. Für codierte B- und P-Vollbilder werden die DC-Koeffizienten nicht differenzcodiert, jedoch werden sowohl die DC- als auch die AC-Koeffizienten längenvariabel codiert. Die Bewegungsvektoren werden differenzcodiert, und dann werden die differenzcodierten Vektoren längenvariabel codiert. Die codierten Vektoren und Koeffizienten werden dann an den Formatierer 111 übertragen. Die codierten B-Vollbilder erfahren keine inverse Quantisierung und inverse Transformation im Element 112, da sie für die nachfolgende Codierung nicht verwendet werden.

P-Vollbilder werden in ähnlicher Weise codiert, nur daß ausschließlich Vorwärts-Bewegungsvektoren erzeugt werden. So erfolgt beispielsweise die Codierung des P-Vollbildes 19 mit Bewegungsvektoren, die zu entsprechenden Blöcken des I- Vollbildes 16 und des P-Vollbildes 19 gehören. Während der Codierung von P-Vollbildern liefert das Element 112 entsprechende decodierte Restwerte, und die Einrichtung 107 liefert das entsprechende extrapolierte P-Vollbild. Das extrapolierte Vollbild und die Restwerte werden im Addierer 113 Pixel für Pixel addiert, um das rekonstruierte Vollbild zu erzeugen, das in demjenigen Exemplar der Speichereinrichtungen 114 und 116 gespeichert wird, welches nicht die Vollbildinformation enthält, aus der das extrapolierte P- Vollbild erzeugt wird. Das rekonstruierte und gespeicherte P-Vollbild wird für die Codierung nachfolgender B-Vollbilder benutzt. Es sei erwähnt, daß sowohl für die P- als auch die B-Teilbilder/Vollbilder diskrete Cosinustransformationen (DCT) auf Blockbasis durchgeführt werden (z. B. auf der Basis einer Matrix von 8 × 8 Pixels), während die Bewegungsvektoren auf Makroblock-Basis errechnet werden (z. B. für eine Matrix von 2 × 2 Blöcken der Leuchtdichte oder eine Matrix von 16 × 16 Pixels).

Die Fig. 4 zeigt in Blockform ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung, die verwendet werden kann, um die Funktion der Einrichtungen 110 und 111 in Fig. 3 durchzuführen. Das Ausgangsformat dieser Schaltungsanordnung Parallelbit-Wörter variabler Länge. Dieses Format widr gewählt, um die Realisierung sowohl des Rangauswählprozessors als auch des Transportprozessors zu vereinfachen. Außendem werden zwei Extrasignale geliefert, die den Codetyp CW eines jeden Ausgangs-Codewortes, CW, und die Länge CL eines jeden Codewortes definieren.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 werden die Bewegungsvektoren aus dem Analysator 106 (Fig. 3) im DPCM- Element 127 auf Streifenbasis differenzcodiert und über einen Pufferspeicher 133 auf einen Multiplexer 129 gekoppelt. Die Transformierten-Koeffizienten von der Transformationseinrichtung 109 werden auf einen Multiplexer 132 und eine Differenzcodierungseinrichtung (DPCM) 128 gekoppelt. Die differenzcodierten Koeffizienten von der DPCM-Einrichtung 128 werden auf einen zweiten Eingang des Multiplexers 132 gegeben. Während der Codierung von P- oder B-Vollbildern werden alle Koeffizienten direkt vom Multiplexer 132 durchgelassen. Während der Codierung von I- Vollbildern werden die DC-Koeffizienten selektiv in der DCPM-Einrichtung 128 differenzcodiert. Die differenzcodierten DC-Koeffizienten und die nicht-differenzcodierten AC- Koeffizienten werden vom Multiplexer 132 im Multiplex verschachtelt und über den Pufferspeicher 133 auf einen zweiten Eingang des Multiplexers 129 gekoppelt. Ein Formatsteuer- und Vorsatzgeber 126 koppelt Vorsatzinformation auf einen dritten Eingang des Multiplexers 129. Die Einrichtung 126 enthält gespeicherte Information und eine Steuerschaltung, um a) die erforderliche Vorsatzinformation für die verschiedenen Codeebenen (Fig. 3A) zu liefern, und um b) Steuersignale für die Zeitmultiplex-Verschachtelung der Vorsatzinformation, der Bewegungsvektoren und der Transformierten-Koeffizienten im Multiplexer 129 zu liefern. Die Einrichtung 126 spricht über den Steuerbus CB auf das System-Steuergerät an, um die passenden Vorsätze entsprechend der Bildgröße, der Geschwindigkeit, des Typs der Bildcodierung, der Quantisierungsparameter, usw. zu liefern. Manche der Vorsatzinformationen werden von der Einrichtung 126 in Verbindung mit einem Analysator 125 errechnet. Beim Format des MPEG-Typs ist ein großer Teil der Vorsatzinformation (z. B. Ebene 5 in Fig. 3A) variabel, so etwa der Typ der Blockcodierung, der Typ der Bewegungsvektoren, ob ein Block Bewegungsvektoren vom Wert Null hat und/oder ob alle Koeffizienten in einem Block den Wert Null haben. Die Vektorinformation und die Koeffizienteninformation wird an den Analysator 125 gelegt, um diese Typen von Vorsatzinformation festzustellen. Ob ein Bewegungsvektor vorwärts oder rückwärts gerichtet ist und/oder den Wert Null hat, läßt sich direkt durch Prüfung der Vektoren bestimmen. Ob alle Koeffizienten in einem Block den Wert Null haben, läßt sich einfach dadurch bestimmen, daß man die Werte der in einem Block enthaltenen Koeffizienten akkumliert. Sobald der Typ variabler Vorsatzdaten festgestellt ist, wird ein entsprechendes Codewort zugeteilt und zu passender Zeit an den Multiplexer 129 geliefert. Die Einrichtung 126 liefert außerdem Information über den gerade in das Multiplex einzufügenden Codeworttyp, d. h. Vorsatzinformation, Bewegungsvektor-Information, DC- Koeffizienten, AC-Koeffizienten.

Die im Zeitmultiplex verschachtelte Information wird auf einen Codierer 130 für längenvariablen Code (VLC) gekoppelt, der ebenfalls von der Einrichtung 126 gesteuert wird. In der Figur ist der Fall gezeigt, daß die VLC-Steuerung durch das Codetyp-Signal erfolgt. Die verschiedenen Codetypen sind längenvariable Codes entsprechend verschiedenen VLC-Codetabellen, und daher ist die Verwendung des Codetypsignals für diese Steuerung geeignet.

Der VLC-Codierer 130 kann einen Zero-Run-Codierer zum Codieren von Zero-Runs der AC-Koeffizienten enthalten und eine Vielzahl von Huffmann-Codetabellen, die durch jeweilige, vom Multiplexer 129 durchgelassene Codewörter adressiert werden, um die längenvariable Codierung der Transformierten-Koeffizienten und der Bewegungsvektoren vorzunehmen. Die jeweils benutzte Tabelle wird durch das Codetypsignal aktiviert. Jede der Codetabellen kann entsprechende Tabellen enthalten, die mit den Codelängen der jeweiligen längenvariablen Codewörter programmiert sind. Die Codewörter CW und die Codelängen CL werden gleichzeitig auf getrennten Bussen im Parallelbit-Format geliefert. Im allgemeinen ist die Vorsatzinformation nicht längenvariabel codiert und wird unverändert vom VLC- Codierer 130 durchgelassen. Der VLC-Codierer 130 enthält jedoch Codelängen-Tabellen, um in Abhängigkeit vom Codetypsignal die Codelängen der Vorsatz-Codewörter zu liefern. Alternativ kann ein Bitzähler im VLC-Codierer enthalten sein, um die Anzahl der Bits dieser Daten zu zählen.

Die Einrichtung 126 steuert ferner das Einschreiben und Auslesen von Daten am Pufferspeicher 133.

Die Fig. 5 zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Durchführung des Rangauswählvorganges. Diese Vorrichtung kann in mehreren Betriebsarbeiten arbeiten. Beispielsweise kann die Rangaufteilung der Daten für die verschiedenen Teilbild/Vollbild-Typen auf einer gleichen Basis oder auf ungleicher Basis erfolgen. Im letzteren Fall sei angenommen, daß der HP-Kanal 20% der gesendeten Gesamtdaten durchläßt und daß 3% des HP-Kanals durch Zusatzdaten verbraucht. Wenn die Videodaten für maximalen Ausnutzungsgrad des Sendekanals quantisiert sind, können dem HP-Kanal 17,53% der Videodaten zugeordnet werden. Im erstgenannten Fall können die vorrangigen Daten für die I-, P- und B- Vollbilder im Verhältnis α : β : 1 zugeordnet werden. Die Werte α und β können vom Benutzer wählbar sein und/oder in adaptiver Weise aus der Menge der codierten Daten vorheriger Vollbilder oder Vollbild-Gruppen bestimmt werden.

Es sei nun die Fig. 5 betrachtet. Die Daten vom längenvaribalen Codierer 130 werden auf zugeordnete Eingangsanschlüsse zweier Pufferspeicher 150A und 150B und auf einen Datenanalysator 152 gekoppelt. Die beiden Puffer haben jeweils genug Speicherplatz, um z. B. einen Streifen der Daten zu speichern. Die Puffer 150A und 150B werden in einer "Ping-Pong"-Arbeitsweise betrieben, um Datenstreifen abwechselnd einzuschreiben und auszulesen. Während also der Puffer 150A Daten aus z. B. dem Steifen n einschreibt, liest der Puffer 150B Daten aus dem Streifen n-1 aus.

Während Daten in einen der Puffer eingeschrieben werden, erzeugt der Analysator 152 eine Codewortnummer CW#i für jedes Codewort und speichert sie in Verbindung mit dem betreffenden Codewort. Der Analysator berechnet außerdem den Punkt bzw. das Codewort, bei welchem die Daten zwischen dem vorrangigen und dem nachrangigen Kanal aufgeteilt werden sollen. Die Berechnung ist für die Menge der im Puffer gespeicherten Daten bestimmt. Es gibt vier allgemeine Typen von Daten, nämlich Vorsatzdaten, Bewegungsvektoren, DC-Koeffizienten und AC-Koeffizienten. Die DC- und AC-Koeffizienten über einen Block erscheinen in einer derartigen Reihenfolge, daß zuerst der DC-Koeffizient kommt und dann Codewörter, welche die AC-Koeffizienten darstellen, in einer Reihenfolge gemäß absteigender Wichtigkeit. Die Gesamtzahl der Bits für alle Codewörter im Puffer werden gezählt. Dann wird das Codewort, bei welchem die Summe der Bits gleich dem Prozentanteil der vorrangigen Date ist, als ein Codewort der Nummer CW#j identifiziert. Diese Nummer wird an eine Schalteinrichtung 153A (153B) gelegt und zur Steuerung des Multiplexers 155A (155B) benutzt. Nachdem die Codewortnummer CW#j identifiziert ist, werden die Codewörter, die Daten der Codelänge, die Daten des Codeworttyps und die Codewortnummern parallel aus dem Puffer 150A (150B) ausgelesen. Die Codewörter und die Daten der Codelängen und der Codetypen werden an den Eingang des Multiplexers 155A (155B) gelegt, und die Codewortnummern werden an einen Eingang der Schalteinrichtung 153A (153B) gelegt. Während die Daten aus dem Puffer ausgelesen werden, vergleicht die Schalteinrichtung 153A (153B) die Codewortnummern mit der errechneten Zahl CW#j. Für alle Codewortnummern, die gleich oder kleiner sind als CW#j, liefert die Schalteinrichtung ein Steuersignal, welches den Multiplexer 155A (155B) so einstellt, daß er die entsprechenden Daten über einen vierten Multiplexer 156 zum vorrangigen Kanal (HP-Kanal) durchläßt. Für Codewortnummern, die größer sind als CW#j, wird der Multiplexer 155A (155B) so eingestellt, daß er die entsprechenden Daten über den Multiplexer 156 zum nachrangigen Kanal (LP-Kanal) durchläßt. Die Steuerung des Multiplexers 156 erfolgt so, daß er vor- und nachrangige Daten aus demjenigen der beiden Puffer 150A und 150B durchläßt, der gerade ausgelesen wird.

Der Analysator 152 spricht auf die Codelängen-Signale und auf die Codetyp-Signale an. In Ansprache auf die Codetyp- Signale erzeugt der Analysator Codewortzahlen für jedes erscheinende Codewort. Beispielsweise wird jedem Codewort, das Vorsatzinformation darstellt, die Zahl -2 zugeordnet. Jedem Codewort, das einen Bewegungsvektor darstellt, wird die Zahl -1 zugeordnet, und jedem Codewort, das einen DC- Koeffizienten darstellt, wird die Zahl 0 zugeordnet. Aufeinanderfolgenden AC-Codewörtern werden von Block zu Block aufsteigende ganze Zahlen i von 1 bis n zugeordnet.

Der Analysator 152 enthält außerdem einen Akkumulator, der unter Steuerung durch die Codelängen- und Codetyp-Signale die Anzahl der Bits der in den Puffer 150A (150B) eingegebenen Codewörter für jeden Codetyp getrennt zählt. Diese Summen werden addiert, um die Gesamtanzahl der im Puffer enthaltenen Codewortbits zu liefern. Die Gesamtsumme wird mit dem dezimalen Äquivalent des dem HP-Kanal zugeordneten Prozentanteils multipliziert, um eine Prüfsumme zu erhalten. Anschließend werden die jeweiligen Codetyp-Summen sequentiell in absteigender Reihenfolge der Codewortnummer CW#i addiert, um Teilsummen zu liefern. Jeder Teilsumme wird mit der Prüfsumme verglichen, bis die Teilsumme die Prüfsumme übersteigt. Die für die unmittelbar vorhergehende Teilsumme geltende Codewortnummer CW#j ist das letzte Codewort innerhalb eines Blockes für den HP-Kanal. Alle nachfolgenden Codewörter, d. h. CW#j+1 bis CW#n in jedem Block werden dem nachrangigen Kanal (LP-Kanal) zugeteilt.

Die Fig. 5A ist ein Flußdiagramm des Betriebs des Analysators 152. Am Beginn eines jeden Daten-"Streifens" setzt der Analysator die Zählwerte für die einzelnen Typen von Codewörtern zurück (Schritt 500). Dann, wenn Daten in den betreffenden Puffer geschrieben werden, liest der Analysator den Codeworttyp und die entsprechende Codewortlänge L und teilt abhängig vom Codeworttyp eine Codewortnummer CW#i zu (Schritt 502). Der Analysator addiert die Codewortlänge L mit der Summe aller vorheriger Codewörter, denen dieselbe Codewortnummer CW# zugeteilt worden ist (Schritt 504). Anschließend erfolgt eine Prüfung (Schritt 506), um festzustellen, ob alle Daten für einen Streifen ausgewertet worden sind. Dies kann durch Prüfung der Codeworttypen für den nächsterscheinenden Streifen-Vorsatz geschehen. Wenn das Ende des Streifens nicht erschienen ist, wird wieder mit dem Schritt 502 fortgefahren. Ist das Streifenende erschienen, geht der Analysator zum Schritt 508, um den Bruchpunkt zwischen HP- und LP-Daten festzustellen. Dieser Vorgang wird eingeleitet, indem ein Teilsummenwert auf Null gestellt und dann begonnen wird, die Bitsummen der jeweiligen Typen von Codewörtern zu akkumulieren, die den zugeordneten Nummern CW#i entsprechen (Schritt 510); d. h. die Bitsumme von CW#-3 wird mit der Bitsumme von CW#-2 addiert, um eine erste Teilsumme zu liefern; dann wird die Bitsumme von CW#-1 mit der ersten Teilsumme addiert, um eine weitere Teilsumme zu erzeugen, usw. Bei jeder Erzeugung einer Teilsumme wird ein Vergleich durchgeführt (Schritt 512). Beim vorliegenden Beispiel erfolgt der Vergleich zwischen einerseits dem Verhältnis der laufenden Teilsumme zur Gesamtanzahl von Bits in dem Streifen und andererseits dem dezimalen Äquivalent des Prozentsatzes der dem HP-Kanal zugeteilten Daten (%HP/100). Ist der besagte Verhältniswert kleiner, dann wird die Summe der Bits der Codewörter, die dem nächsthöheren CW#i entsprechen, mit der vorherigen Teilsumme addiert (Schritte 514, 510). Ist der Verhältniswert größer, dann wird der Index i=j des letzten CW#i ausgegeben, d. h. CW#j wird ausgegeben (Schritt 518). Es sei bemerkt, daß in dem MPEG-ähnlichen Signal maximal 64 DC- und AC-Koeffizientenwerte vorhanden sind. Für jeden Verhältniswert, der kleiner ist als %HP/100, wird eine Prüfung durchgeführt (Schritt 516), um festzustellen, ob CW#64 erschienen ist, so daß die Berechnungen angehalten werden, um zu verhindern, daß das System in eine Endlosschleife eintritt.

Die vorrangigen und nachrangigen Daten aus dem Rangauswähler werden in Transportblöcken angeordnet, um die Fehlerverdeckung im Empfänger zu verbesser. Das Format der Transportblöcke ist in Fig. 6 gezeigt. Ein exemplarischer HP-Transportblock enthält 1728 Bits, und ein LP-Transportblock enthält 864 Bits. Die einzelnen Transportblöcke können mehr oder weniger als die Daten eines Streifens enthalten. So kann es vorkommen, daß ein Transportblock Daten vom Ende eines Streifens und Daten vom Anfang des nächstfolgenden Streifens enthält. Transportblöcke, die Videodaten enthalten, können mit Transportblöcken, die andere Daten wie z. B. Toninformation enthalten, verschachtelt sein. Jeder Transportblock enthält einen Diensttyp- Vorsatz ST, der den Typ der im betreffenden Transportblock enthaltenen Information anzeigt. Beim vorliegenden Beispiel ist dieser ST-Vorsatz ein 8-Bit-Wort, das anzeigt, ob die Daten vorrangige oder nachrangige Daten sind und ob sie Toninformation, Videoinformation oder Zusatzdaten darstellen. Vier Bits des 8-Bit-Wortes werden dazu benutzt, die ST-Information darzustellen, und vier Bits werden für den Hamming-Paritätsschutz der ST-Informationsbits verwendet.

Jeder Transportblock enthält einen Transportvorsatz TH unmittelbar nach dem ST-Vorsatz. Für den LP-Kanal enthält der Transportvorsatz eine aus 7 Bits bestehende Makroblock- Hinweisadresse, einen aus 18 Bits bestehenden Bezeichner und eine aus 7 Bits bestehende Hinweisadresse auf das Satzanfangsetikett RH. Der Transportvorsatz des HP-Kanals RH. Die Makroblock-Hinweisadresse wird für Fälle verwendet in den Makroblöcke oder Satzanfangsetiketten RH zerschnitten sind, und weist auf den Beginn der nächsen decodierbaren Komponente hin. Wenn z. B. der betreffende Transportblock Makroblockdaten enthält, die zum Ende des Streifens n und zum Beginn des Streifens n+1 gehören, werden die Daten aus dem Streifen n an den Transportvorsatz angrenzend angesetzt, und die RH-Hinweisadresse zeigt an, daß die nächsten decodierbaren Daten angrenzend am Transportvorsatz TH liegen. Wenn umgekehrt ein Satzanfangsetikett RH an den Transportvorsatz TH angrenzt, bezeichnet die erste Marke die dem Satzanfangsetikett RH folgende Byte-Position. Eine Makroblock-Hinweisadresse mit dem Wert 0 zeigt an, daß der Transportblock keinen Makroblock-Anfangspunkt hat.

Der Transportblock kann kein, ein oder mehr als ein Satzanfangsetikett enthalten, und deren Positionen sind innerhalb des Transportblockes veränderlich. Ein Satzanfangsetikett erscheint am Beginn jedes Streifens von Makroblockdaten im HP-Kanal und am Beginn jedes Mikroblockes im LP-Kanal. Keine Satzanfangsetiketten haben diejenigen Transportblöcke, die nur Videodaten-Vorsatzinformation enthalten. Die Satzanfangsetikett-Hinweisadresse weist auf diejenige Byte-Position, die den Beginn des nächsten Satzanfangsetikettes im Transportblock enthält. Es sei erwähnt, daß ein Satzanfangsetikett, wenn es Makroblockdaten folgt, an eine Byte-Grenze gesetzt wird. Das heißt, der letztvorherige längenvariable Code kann mit Füllbits versehen werden, um sicherzustellen, daß der Beginn des Satzanfangsetikettes an einer Bitposition erscheint, die vom Beginn des Transportblockes um eine ganze Anzahl von Bytes beabstandet ist. Die Satzanfangsetiketten RH werden an Bit-Grenzen gesetzt, damit sie der Decoder lokalisieren kann, denn sie liegen eingebettet in einem Strom geketteter längenvariabler Codewörter. Eine RH-Hinweisadresse mit dem Wert 0 zeigt an, daß sich keine Satzanfangsetiketten im Transportblock befinden. Wenn sowohl das RH-Hinweisadresse als auch die Makroblock-Hinweisadresse den Wert 0 haben, zeigt dies an, daß der Transportblock nur Videodaten- Vorsatzinformation enthält.

Der aus 18 Bits bestehende Bezeichner im LP-Transportvorsatz identifiziert den Typ des laufenden Vollbildes, die Vollbildnummer (Modulo 32), die laufende Streifennummer und den ersten Makroblock, der im Transportblock enthalten ist.

Nach dem Transportvorsatz kommt entweder ein Satzanfangsetikett, oder es folgen Daten. Wie in Fig. 6 gezeigt, enthält das Satzanfangsetikett für die Videodaten im HP- Kanal folgende Information: Ein aus einem Bit bestehendes "Kennzeichen", welches anzeigt, ob eine Vorsatz- "Erweiterung" vorhanden ist. Nach dem Kennzeichen kommt ein "Bezeichner", der erstens den Teilbild/Vollbild-Typ ("Bildtyp") I, B oder P, zweitens eine Teilbild/Vollbild- Nummer ("Bildnummer", Modulo 32) und drittens eine "Streifennummer" (Modulo 64) anzeigt. Nach diesem Bezeichner enthält das Satzanfangsetikett einen Hinweis auf die "Rangwechselteile j" des Makroblocks. Dieser Hinweis gibt die Codewortnummer CW#j an, die vom Analysator 152 des Rangauswählers geliefert wird, um die Codewörter zwischen dem vorrangigen (HP) und dem nachrangigen (LP) Kanal aufzuteilen. Als letzten kann wahlweise eine Vorsatz- "Erweiterung" in der HP-Satzanfangsetikett enthalten sein.

Das in den LP-Kanal aufgenommene Satzanfangsetikett RH enthält nur einen "Bezeichner", der ähnlich wie der Bezeichner im HP-Kanal ist.

Jeder Transportblock wird beendet mit einer Folge von 16 Vollbild-Prüfbits FCS, die aus allen Bits im Transportblock errechnet wird. Diese Prüfbitfolge FCS kann unter Verwendung eines zyklischen Redundanzcodes erzeugt werden.

Die Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Transportprozessors. Eine als "Schiedsrichter" fungierende Enirichtung 213 verschachtelt über einen Multiplexer 212 Transportblöcke von Videodaten aus einem Multiplexer 211, Tondaten aus einem Speicher 214 und Zusatzdaten aus einem Speicher 215. Die Tondaten werden in Form von Transportblöcken von einer Quelle 216 geliefert und einem chronologischen Speicher (FIFO-Speicher) 214 zugeführt. Die Zusatzdaten werden in Form von Transportblöcken von der Quelle 217 an einen FIFO-Speicher 215 geliefert. Die Formate der Transportblöcke für die Ton- und Zusatzdaten können anders sein als das Format der Video-Transportblöcke, jedoch enthalten alle Transportblöcke einen vorangestellten Diensttyp-Vorsatz und haben vorzugsweise gleiche Länge. Das Schiedsrichtergerät 213 arbeitet unter Berücksichtigung des Belegungsgrades der Pufferspeicher 214, 215 und 207 in einer Weise, die sicherstellt, daß keiner dieser Pufferspeicher überläuft.

Die Anordnung nach Fig. 7 verarbeitet eines der vorrangigen und nachrangigen Signale, so daß für das jeweils andere Signal eine ähnliche Anordnung erforderlich ist. Wenn jedoch alle Bestandteile der Ton- und Zusatzsignale vorrangige Daten sind, braucht man im Transportblockprozessor der nachrangigen Signale keinen Schiedsrichter für die Verschachtelung von Transportblöcken vorzusehen, und umgekehrt.

Gemäß der Fig. 7 werden Codewort-Daten CW, Codelängen-Daten CL und Codetyp-Daten TYP vom Rangauswähler auf ein Transportsteuergerät 218 gekoppelt, und die Codewort- und Codetyp-Daten werden außerdem einem Wortlängen-Umsetzer 201 zugeführt, der variable Wortlängen in eine feste Wortlänge umwandelt. Der Umsetzer 210 paketiert längenvariable Codewörter z. B. in 8-Bit-Bytes, um die erforderliche Menge an Speicherplatz für die Geschwindigkeitspuffer 13 und 14 zu reduzieren. Der Umsetzer 201 kann von einem Typ sein, wie er in der US-Patentschrift 49 14 675 beschrieben ist. Die vom Umsetzer 201 gelieferten Wörter fester Länge werden im Puffer 207 zwischengespeichert.

Das Transportsteuergerät 218 spricht auf die Daten CW, CL, TYP und CW#j, um die Transportblock-Vorsätze (ST, TH, RH) zu bilden, und legt diese Vorsätze an einen Vorsatzpuffer 208, der Bestandteil des Steuergerätes 218 sein kann. In Ansprache auf die Codelängen-, Codetyp- und Codewortdaten erzeugt das Steuergerät 218 die erforderlichen Zeitsteuersignale zur Verschachtelung (über den Multiplexer 209) der Videodatenwörter fester Länge und der Transportblock-Vorsatzinformation in Transportblöcke mit jeweils einer vorstimmten Anzahl von Bits.

Die vom Multiplexer 209 gelieferten Transportblöcke werden auf einen Eingang eines Multiplexers 211 gekoppelt und an den Eingang eines die Vollbild-Prüffolge FCS liefernden Codierers 210 gelegt, dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des Multiplexers 211 gekoppelt ist. Der FCS- Codierer 210 spricht auf die Daten der Transportblöcke an und bildet 2-Byte-Fehlerprüfcodes für die jeweiligen Transportblöcke. Der Multiplexer 211 wird so gesteuert, daß er einzelne Transportblöcke vom Multiplexer 209 durchläßt und dann jeweils an ihr Ende den aus 16 Bits oder 2 Bytes bestehenden FSC-Code vom Codierer 210 anfügt.

Bei der vorstehenden Beschreibung des Transportprozessors wurde angenommen, daß die Gesamtheit der vom Kompressor 10 gelieferten Vorsatzinformation in dem vom Transportprozessor gelieferten Videodatenstrom enthalten ist. Es sei erwähnt, daß ein großer Anteil der Vorsatzinformation der Videodaten auch in den Transportblock-Vorsätzen enthalten ist und somit redundante Information darstellt. In einer alternativen Anordnung kann das Steuergerät 218 den Umsetzer 201 daran hindern, Video-Vorsatzdaten aufzunehmen, die redundant in den Transportblock-Vorsätzen enthalten wären, so daß der Gesamt-Ausnutzungsgrad der Codierung verbessert wird. Im Empfänger können die herausgeschnittenen Video-Vorsatzdaten wieder aus der Transportblock- Vorsatzinformation rekonstruiert und in den Strom der Videodaten eingefügt werden.

Die Fig. 8 zeigt Ausführungsbeispiele von Modem-Schaltungen sowohl für die Sendeseite als auch für die Empfangsseite des Systems. HP- und LP-Daten von den Vorwärts- Fehlerkorrekturschaltungen 15 und 16 werden an einen jeweils zugeordneten 64-QAM-Modulator 400 bzw. 401 gelegt. Der Modulator 40 liefert ein analoges HP-Signal mit einer -6-dB-Bandbreite von ungefähr 0,96 MHz. Dieses Signal wird einem 1,5-MHz-Bandpaßfilter 402 angelegt, um hochfrequente Harmonische zu unterdrücken, und dann auf einen analogen Signalsummierer 405 gegeben. Der Modulator 401 liefert ein analoges LP-Signal mit eine -6-dB-Bandbreite von ungefähr 3,84 MHz. Dieses Signal wird einem 6-MHz-Bandpaßfilter 404 angelegt, um hochfrequente Harmonische zu unterdrücken, und dann auf ein Dämpfungsglied 406 gegeben. Das Dämpfungsglied 406 reduziert die Amplitude des analogen LP-Signals um ungefähr 9 dB gegenüber dem analogen HP-Signal. Das gedämpfte LP-Signal wird dann auf den analogen Signalsummierer 405 gekoppelt, wo es mit dem analogen HP-Signal summiert wird, um ein Signal mit einem Frequenzspektrum ähnlich dem in Fig. 1 gezeigten Signalspektrum zu erzeugen. Das kombinierte Signal wird auf einen Mischer 407 gegeben, worin es mit einem HF-Träger multipliziert wird, um das kombinierte Signal in ein Frequenzband umzusetzen, das zu einem normgemäßen Fernseh-Übertragungskanal paßt. Das umgesetzte Signal wird dann einem Bandpaßfilter 408 angelegt, welches die Spektralcharakteristik des umgesetzten Signals so zuschneidet, daß es in den normagemäßen Kanal paßt.

Im Empfänger wird das übertragene Signal durch eine Tuner/ZF-Schaltung 410 herkömmlicher Bauart demoduliert und auf einen PLL-Schaltung 413 und einen Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 412 gegeben. Das digitalisierte Signal wird zugeordneten 64-QAM-Demodulatoren 414 und 415 zugeführt. Die Demodulatoren 414 und 415 enthalten Bandpaßfilter an ihren jeweiligen Eingangsanschlüssen, um eine Bandbegrenzung deds Spektrums der zu verarbeitenden Signale durchzuführen und damit diese Signale dem nominellen Signalspektrum der HP- und LP-Signale anzupassen. Die Demodulatoren 414 und 415 sind herkömmliche QAM-Demodulatorkonstruktionen und sprechen auf Taktsignale an, die von der PLL-Schaltung 413 geliefert werden. Die PLL-Schaltung 413 erzeugt die erforderlichen Taktsignale durch Phasensynchronisierung eines von einem spannungsgesteuerten Oszillator entwickelten Signals mit einem der beiden Träger, die zu den QAM- Signalen gehören.

Die Erfindung wurde vorstehend als eine ein MPEG-ähnliches Signal verarbeitende Anordnung beschrieben; es sei jedoch erwähnt, daß sie auch zur Verarbeitung von codierten Signalen anderer Typen verwendet werden kann. So bilden z. B. Signale, die nach einem Pyramiden-Algorithmus verarbeitet sind, einzelne Ebenen unterschiedlicher Wichtigkeit für die Bildwiedergabe und können daher nach Rängen unterteilt werden, so daß das erfindungsgemäße Rangauswählkonzept auch bei solchen Signalen angewandt werden kann.

Claims (10)

1. Anordnung zum Aufteilen komprimierter Videodaten, die als Codewörter CW unterschiedlicher, in einer vorbestimmten Rangordnung eingestufter Typen erscheinen, in einen vorrangigen und einen nachrangigen Datenstrom, gekennzeichnet durch:
eine Einrichtung (18) zur Lieferung eines Parameters P, der den Prozentanteil der in den vorrangigen Datenstrom zu fügenden Daten und der in den nachrangigen Datenstrom zu fügenden Daten angibt;
eine Einrichtung (150, 152), welche die jeweils vorbestimmten Bildbereichen zugeordneten Codewörter gruppiert und auf den Parameter P anspricht, um die Typen von Codewörtern in jeder Gruppe zu bestimmen, die, wenn ihre jeweiligen Bits entsprechend absteigender Typen-Randordnung summiert werden, im wesentlichen gleich dem P-ten Prozentanteil der Gesamtanzahl von Codewortbits in der betreffenden Gruppe sind;
eine Einrichtung (153-156) zum Einfügen der bestimmten Codeworttypen in den vorrangigen Datenstrom und zum Einfügen der übrigen Codeworttypen in den nachrangigen Datenstrom.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Codewörter CW von einer Videosignal-Kompressionseinrichtung geliefert werden und längenvariabel mit Codelängen unterschiedlicher Bitanzahl codiert werden, und daß ferner folgendes vorgesehen ist:
eine mit der Kompressionseinrichtung gekoppelte Speichereinrichtung zur Speicherung einer vorbestimmten Gruppe von Codewörtern CW, die einem vorbestimmten Bildbereich zugeordnet ist;
eine auf den Parameter P ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines Vermerkes, der spezielle Codewörter CWi in der Gruppe von Codewörtern angibt;
eine Einrichtung, welche die Gruppe von Codewörtern aus der Speichereinrichtung in Codewortfolgen ausliest, die entsprechend der vorbestimmten Randordnung von Codeworttypen aufgebaut sind, und welche auf den besagten Vermerk anspricht, um Codewörter CW entsprechend der besagten Rangordnung bis durch zum Codewort CWi in den vorrangigen Datenstrom zu geben und die übrigen Codewörter CW in den nachrangigen Datenstrom zu geben.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Videosignal-Kompressionseinrichtung außerdem zu jedem Codewort CW ein zugeordnetes weiteres Codewort L erzeugt, das die Anzahl von Bits anzeigt, mit dem das betreffende Codewort CW bei der längenvariablen Codierung codiert ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Parameter P zur Erzeugung des Vermerkes ansprechende Einrichtung eine auf die weiteren Codewörter L entsprechende Einrichtung enthält, um einzelne Summen der Codewörter L entsprechend den Typen der Codewörter CW zu erzeugen.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Parameter P zur Erzeugung des Vermerkes ansprechende Einrichtung ferner eine Einrichtung zur Summierung der einzelnen Summen der Codewörter L enthält.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Parameter P zur Erzeugung eines Vermerkes ansprechende Einrichtung ferner eine Einrichtung enthält, die auf die Summe der einzelnen Summen der Codewörter L und auf den Parameter P anspricht, um die Anzahl von Bits zu errechnen, die dem P-ten Prozentanteil der Summe der einzelnen Summen enspricht, und um anschließend die einzelnen Summen der Codewörter L sukzessiv entsprechend der Rangordnung der Codeworttypen zu summieren, bis sich ein Summenwert ergibt, der im wesentlichen gleich dem P-ten Prozentanteil der Summe der einzelnen Summen ist, und um den Codeworttyp zu identifizieren, bei welchem dieser Summenwert erreicht ist.

7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die in die Speichereinrichtung geschriebenen Codewörter mit Codes markiert, welche den Typ eines jeden Codewortes anzeigen,
und daß die Einrichtung zum Einfügen von Codewörtern CW in den ersten und den zweiten Datenstrom Codewörter höherer Rangordnung bis hin zum identifizierten Codeworttyp in den ersten Datenstrom fügt und Codewörter niedrigerer Rangordnung in den zweiten Datenstrom fügt.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gruppierende Einrichtung folgendes enthält:
eine Speichereinrichtung zum Speichern mindestens vorbestimmter Mengen von Codewörtern CW;
eine Recheneinrichtung, die auf die Codewörter und auf den Parameter P anspricht, um Nummern CW#i entsprechend den besagten Typen komprimierter Videodaten zu erzeugen und diese Nummern entsprechenden Codewörtern CW zuzuordnen, wobei i ein ganzzahliger Index ist und wobei Codewörtern CW derjenigen Typen, die größere Wichtigkeit für die Bildwiedergabe haben, Indizes i geringeren Wertes zugeordnet werden und Codewörtern CW derjenigen Typen, die geringere Wichtigkeit für die Bildwiedergabe haben, Indizes i höheren Wertes zugeordnet werden.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Codewort-Nummern CW#i in die Speichereinrichtung an Plätze geschrieben werden, die entsprechenden Codewörtern CW zugeordnet sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinrichtung folgendes enthält:
eine Einrichtung, die einzelne Codewörter CW jeweils gleichzeitig mit der zugeordneten Codewort-Nummer CW#i aus der Speichereinrichtung ausliest;
eine Multiplexereinrichtung, die einen zum Empfang der Codewörter CW aus der Speichereinrichtung angeschlossenen Eingang hat und einen ersten und einen zweiten Ausgang aufweist, um den ersten bzw. den zweiten Datenstrom von Codewörtern zu liefern;
eine Vergleichseinrichtung, die auf die Nummer CW#j und auf die aus der Speichereinrichtung ausgelesenen Codewort- Nummern CW#i anspricht, um die Multiplexereinrichtung so zu steuern, daß sie Codewörter CW an den ersten Ausgang durchläßt, wenn die Codewort-Nummern CW#i kleiner sind als CW#j, und daß sie Codewörter CW an den zweiten Ausgang durchläßt, wenn die Codewort-Nummern CW#i größer sind als CW#j.