DE60032847T2

DE60032847T2 - Verfahren und Vorrichtung für verbesserte Videokodierung

Info

Publication number: DE60032847T2
Application number: DE60032847T
Authority: DE
Inventors: Stephen J. Markham Orr; Michael L. Fremont Lightstone; Stefan Mount View Eckart
Original assignee: ATI International SRL
Current assignee: ATI Technologies ULC
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 2000-09-07
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: EP1091593A2; US6567127B1; EP1091593B1; DE60032847D1; EP1091593A3

Description

Die Erfindung betrifft allgemein die Verarbeitung von Videodaten und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung für verbessertes Codieren von Videosignalen.
Das Codieren von analogen Videosignalen in ein digitales Format hat den Benutzern eine neue Reihe von Eigenschaften beschert. Eine dieser Eigenschaften ist die Fähigkeit, große Mengen des digitalen Videostreams in einer angemessenen Menge von digitalem Speicherplatz zu speichern, so dass die Fähigkeiten eines herkömmlichen Videokassettenrecorders (VCR) auf einem Heimcomputer umgesetzt werden können. Solch eine Anwendung wird oft als digitaler VCR, digitaler Videorecorder (DVR) oder persönlicher Videorecorder (PVR) bezeichnet. Im Betrieb codieren diese Systeme typischerweise die Videodaten vor dem Speichern in dem Speichermedium in ein MPEG-Format, da das MPEG-Format die Videoinformationen etwas komprimieren kann.
Ein Nachteil dieser Systeme besteht darin, dass alle Informationen, die in der vertikalen Austastlücke (engl.: VBI) enthalten sind, bei dem Codiervorgang nicht erhalten bleiben. Die VBI ist ein Anteil des analogen Videosignals, welcher der Zeit entspricht, in welcher der Teilbereich des Bildschirms, auf den abgebildet wird, von dem unteren Rand des Bildschirms zu dem oberen Rand zurückkehrt. In diesem Zeitraum wird keine Videoanzeigeinformation benötigt, und sie wird oft benutzt, um zusätzliche Daten, die mit dem Videosignal in Zusammenhang stehen, zu transportieren, z. B. Daten bezüglich optional zuschaltbaren Untertiteln, Kindersicherungsinformationen, etc. Da beim Codiervorgang keine VBI-Daten erhalten bleiben, gehen Daten bezüglich optional zuschaltbaren Untertiteln und sonstige VBI-Daten, die in dem Videodatenstream enthalten sind, verloren und können nicht aus dem gespeicherten codieren Videostream wiedergewonnen werden.
Eine weitere Einschränkung von digitalen VCRs oder sonstigen Systemen, die Teile von Videodatenstreams für eine spätere Verwendung speichern, besteht darin, dass keine Kopierschutzstandards unterstützt werden. Typischerweise gehen sämtliche in dem Videodatenstream enthaltenen Kopierschutzinformationen verloren, wenn der Videostream codiert wird. Wenn ein Benutzer in der Lage ist, den Videodatenstream in einem codierten Format auf einem Speichermedium zu speichern und ihn später, wenn er ihn verwenden will, abzurufen, ist der in dem Original-Videosignal enthaltene Kopierschutz also erfolgreich WO98/05167 offenbart ein System zum digitalen Darstellen und Komprimieren von Signalen in der vertikalen Austastlücke einer analogen Fernseh-Wellenform, wobei die Signale in einem MPEG2-konformen Video- und Audiosignal enthalten sein können.
Man benötigt daher ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Codieren eines Videodatenstream, der sowohl in der vertikalen Austastlücke enthaltene Informationen als auch Kopierschutz, der in dem empfangenen Videosignal enthalten sein kann, unterstützt, so dass eine unbefugte Benutzung des Signals nicht möglich ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Videokompressionsschaltung beansprucht, wie sie in Anspruch 1 dargelegt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren für Videokompression beansprucht, wie es in Anspruch 8 dargelegt wird.
Im Folgenden wird ein Beispiel in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in Beziehung zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Blockdiagramm einer Videoschaltung darstellt, die einen erweiterten codierten Videodatenstream verwendet;
2 ein Blockdiagramm eines Videokompressionsprozessors darstellt;
3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens für Videokompression darstellt; und
4 ein Ablaufdiagramm eines alternativen Verfahrens für Videokompression darstellt.
Allgemein bietet die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung für Videokompression, die Support für das Einfügen von VBI-Daten und Kopierschutzdaten in einen erweiterten Videodatenstream bietet. Ein empfangenes Videosignal wird geteilt, so dass ein Videodatenstream und ein VBI-Datenstream entstehen. Der Videodatenstream wird codiert, um einen komprimierten Videodatenstream zu erzeugen. Die verschiedenen Typen von VBI-Daten, die in dem VBI-Datenstream enthalten sein können, werden isoliert, und ein oder mehrere Daten werden ausgewählt und in den erweiterten Videodatenstream eingefügt. Anschließend wird der komprimierte Videodatenstream mit dem mindestens einen VBI-Datentypenstream kombiniert, um den erweiterten Videodatenstream zu erzeugen. In anderen Ausführungsbeispielen werden auch Kopierschutzinformationen in dem Videosignal erkannt und codiert, so dass sie ebenfalls in den erweiterten Videodatenstream eingefügt werden können. Der erweiterte Videodatenstream kann in dem Speicher oder in einem anderen Typ von Speichermedium gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt abgerufen werden. Sobald er aus dem Speicher abgerufen wurde, werden die unterschiedlichen Datentypen in dem erweiterten Videodatenstream separiert und an Decodierblöcke geleitet, so dass das codierte Videosignal in vollem Umfang reproduziert werden kann.
Die Erfindung lässt sich besser verstehen, wenn man die 1 bis 4 betrachtet. 1 stellt ein Blockdiagram einer Videokompressionsschaltung dar, die in dieser Abbildung auch ein Mittel zum Speichern des resultierenden erweiterten Videodatenstreams und zu dessen Abrufen zwecks Verwendung beinhaltet. Die Schaltung beinhaltet einen Videodecodierblock 10, der ein Videosignal 12 empfängt. Der Videodecodierblock trennt einen Videodatenstream 14 von allen VBI-Daten, die in dem Videosignal 12 vorhanden sind. Die VBI-Daten werden analysiert, um einen VBI-Datenstream 16 zu erzeugen. Das Videosignal 12 kann in einem analogen Format empfangen werden, was somit voraussetzt, dass der Videodecodierblock 10 auch den Schritt des Digitalisierens des Videosignals 12 ausführen muss, bevor es in die Video- und VBI-Datenstreams 14 und 16 getrennt wird.
In dem VBI-Datenstream 16 können unterschiedliche Typen von Informationen enthalten sein. Diese Typen von Informationen können Informationen über optional zuschaltbare Untertitel, über Kindersicherung und verschiedene Informationstypen, wie sie von ATEF (Advanced Television Enhancement Forum), Teletext und Intercast bestimmt werden enthalten. Es sei angemerkt, dass in dem VBI-Datenstream 16 weitere Datentypen enthalten sein können, und dass die vorstehend genannte Aufzählung nur einige Beispiele veranschaulichen soll. Der VBI-Codierblock 30 isoliert einen ausgewählten VBI-Datentyp von dem VBI-Datenstream 16, um einen ausgewählten VBI-Datentypenstream zu erzeugen. Es sei angemerkt, dass der VBI-Decodierblock eine Vielzahl von VBI-Datentypen von dem VBI-Datenstream 16 isolieren kann, um eine Vielzahl von VBI-Datentypenstreams zu erzeugen, oder dass er eine Vielzahl von Datentypen isolieren kann, um einen einzigen kombinierten VBI-Datentypenstream zu erzeugen, der alle VBI-Datentypeninformationen beinhaltet, die in dem Videosignal 12 enthalten sind. Der mindestens eine ausgewählte VBI-Datentypenstream 32 wird an den Videokombinationsblock 50 geleitet.
Der Videokombinationsblock 50 empfängt den mindestens einen ausgewählten VBI-Datentypenstream 32 von dem VBI-Codierblock 30 und empfängt außerdem einen komprimierten Videodatenstream 22, der von dem Videocodierblock 20 geliefert wird. Der Videocodierblock 20 codiert den Videodatenstream 14, um den komprimierten Videodatenstream 22 zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel codiert der Videocodierblock 20 den Videodatenstream 14 auf der Grundlage eines MPEG-Kompressionsstandards. Der MPEG-Kompressionsstandard beinhaltet eine Reihe von Versionen bzw. Revisionen, und es dürfte dem Durchschnittsfachmann klar sein, dass jegliche MPEG-Version, welche die erforderliche Funktionalität des beschriebenen Systems unterstützt, für die Verwendung geeignet ist. Der MPEG-2 Standard ist zum Beispiel bekannt dafür, dass er die erforderlichen Fähigkeiten bietet, um die Lehren der in dieser Patentschrift beschriebenen Erfindung zu unterstützen.
Der Videokombinationsblock 50 kombiniert den komprimierten Videodatenstream 22 und den mindestens einen ausgewählten VBI-Datentypenstream 32, um einen erweiterten Videodatenstream 52 zu erzeugen. In dem Fall, wo der Videocodierblock 20 ein Codierungsschema nach MPEG-Standard verwendet, können die VBI-Daten unter Verwendung des kundenspezifischen Datentyps (privater Stream), der in dem MPEG-Standard enthalten ist, in den erweiterten Videodatenstream gemultiplext werden. Die Verwendung des kundenspezifischen Datentyps zum Transportieren von zusätzlichen Daten in einem MPEG-Datenstream ist in dem Stand der Technik bekannt.
Um das Einfügen der verschiedenen VBI-Datentypen in den erweiterten Videodatenstream 52 zu steuern, kann ein Register 102 verwendet werden, das mit dem Videokombinationsblock 50 gekoppelt ist. Das Register 102 kann also ein Mittel darstellen, um aus dem mindestens einen VBI-Datentypenstream 32 bestimmte VBI-Datentypen auszuwählen, die an den Videokombinationsblock 50 geleitet werden. In machen Beispielen kann es beispielsweise vorteilhaft sein, das Einfügen von verschiedenen VBI-Datentypen auf der Grundlage der Wahrscheinlichkeit ihrer Verwendung zu limitieren. Ferner kann das Register 102 benutzerprogrammierbar sein, so dass der Support von verschiedenen VBI-Datentypen gesteuert wird.
Um das Einfügen von Audiodaten und des erweiterten Videodatenstreams zu gestatten, kann die Schaltung von 1 auch einen Audiodecodierblock 130 und einen Audiocodierblock 140 enthalten. Der Audiodecodierblock 130 empfängt ein Audiosignal 132 und digitalisiert das Audiosignal 132, wenn es in einem analogen Format ist, um ein digitales Audiosignal 134 zu erzeugen. Der Audiocodierblock 140 codiert das digitale Audiosignal 134, um einen codierten Audiostream 144 zu erzeugen, der an den Videokombinationsblock 150 geleitet wird. Der Videokombinationsblock beinhaltet dann den codierten Audiostream in dem erweiterten Videostream.
Ferner kann die Schaltung von 1 Support für Kopierschutzinformationen bieten, die in dem Videosignal 12 enthalten sein können. Der Videodecodierblock 10 erkennt bei Empfang des Videosignals 12 jegliche in dem Videosignal enthaltenen Kopierschutzinformationen. Auf der Grundlage dieser Erkennung kann ein Kopierschutz-Codierblock 40 die Kopierschutzinformationen codieren, um eine codierte Kopierschutzanzeige 42 zu erzeugen. Die codierte Kopierschutzanzeige 42 kann eine einfache Nachricht sein, die einen bestimmten, in dem Videosignal 12 enthaltenen Kopierschutztyp angibt, oder sie kann ein laufender Datenstream sein, wo beide Codiertypen die Wiederherstellung der Kopierschutzinformationen in einem wiederhergestellten Videosignal erlauben können. Die codierte Kopierschutzanzeige 42 wird an den Videokombinationsblock 50 geleitet, wo sie in den erweiterten Videodatenstream gemultiplext wird. Wie auch im Falle der VBI-Datentypenstreams, kann die codierte Kopierschutzanzeige 42 unter Verwendung des in dem MPEG-Standard enthaltenen kundenspezifischen Datentyps in den erweiterten Videodatenstream 52 eingefügt werden. Das Multiplexen der codierten Kopierschutzanzeige in den erweiterten Videodatenstream kann ebenfalls von dem Register 102 gesteuert werden.
Es sei angemerkt, dass das Einfügen von Kopierschutzinformationen in den erweiterten Videodatenstream 52 ohne das Einfügen von VBI-Datentypen in den erweiterten Videodatenstream 52 sein kann und umgekehrt. Das Einfügen von VBI-Datentypen bzw. von Kopierschutzinformation in den erweiterten Datenstream ist also möglich, und Systeme können speziell so ausgeführt sein, dass sie nur die Schaltung beinhalten, die erforderlich ist, um das Einfügen von dem einen oder dem anderen zu unterstützen. Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel erlaubt das Einfügen von sowohl Kopierschutzanzeigen als auch VBI-Datentypenstreams in den erweiterten Videodatenstream 52.
Sobald der erweiterte Videodatenstream 52 erzeugt wurde, kann ein Streamwriter 60 in die Schaltung eingefügt werden, so dass der erweiterte Videodatenstream 52 in einer Speichervorrichtung 70 gespeichert werden kann. Die Speichervorrichtung 70 kann ein beliebiger Typ von Speichermedia sein, der zum Speichern von digitalen Informationen verwendet wird. Beispiele beinhalten Festplatten, Arbeitsspeicher (RAM), Disketten und dergleichen.
Ein Streamreader 80, der mit dem Speicher 70 gekoppelt ist, ruft zumindest einen Teil des erweiterten Videodatenstreams aus dem Speicher 70 ab, um einen abgerufenen erweiterten Videodatenstream 82 zu erzeugen. Der Streamreader 80 kann den gesamten Videodatenstream aus dem Speicher 70 abrufen, oder er kann, auf der Grundlage einer in dem System enthaltenen Datenbank für optional zuschaltbare Untertitel 100 bestimmte Teile des erweiterten Videodatenstreams abrufen. Die Datenbank für optional zuschaltbare Untertitel 100 speichert vorzugsweise mit einem Zeitstempel versehene Information über optional zuschaltbare Untertitel, die in dem Videosignal 12 enthalten waren. Die Datenbank für optional zuschaltbare Untertitel 100 kann durchsucht werden, um eine bestimmte Referenz zu finden, die in dem Datenstream optional zuschaltbarer Untertitel enthalten ist, und der dieser Referenz zugeordnete Zeitstempel kann dann verwendet werden, um einen bestimmten Teil des in dem Speicher 70 gespeicherten erweiterten Videodatenstreams zu referenzieren.
Es sei angemerkt, dass das Speichern des erweiterten Videodatenstreams 52 in dem Speicher 70 unter Verwendung eines Standard-Codierformats ausgeführt werden kann, wie zum Beispiel das MPEG-Format, oder es kann in dem Fall, wo Kopierschutz wichtig ist, ein nicht standardmäßiges Format verwendet werden. Wie wichtig es ist, ein nicht-standardmäßiges Format zu verwenden, wenn Kopierschutz wichtig ist, wird durch die Tatsache deutlich, dass, wenn die Daten in einem Standard-Format in dem Speicher gespeichert werden, unterschiedliche Streamreader verwendet werden könnten, um die Daten aus dem Speicher abzurufen, wodurch der Kopierschutz erfolgreich zunichte gemacht wird. Daher ist es wichtig, wenn der erweiterte Videodatenstream 52 in einem nicht-standardmäßigen (proprietären) Format in dem Speicher gespeichert ist, dass der Streamreader, der verwendet wird, um den erweiterten Vidoedatenstream aus dem Speicher 70 abzurufen, ein geeigneter oder authentifizierter Streamreader 80 ist.
Ein Streamsplitter 90 empfängt den abgerufenen erweiterten Videodatenstream 82 von dem Streamreader 80 und teilt bzw. trennt den erweiterten Videodatenstream in seine Einzelteile. Diese Einzelteile werden dann an verschiedene Blöcke geleitet, die in einem Wiederherstellungsblock 110 enthalten sind, so dass ein wiederhergestelltes Videosignal 124 und ein wiederhergestelltes Audiosignal 122 erzeugt werden können. Wie dargestellt, enthält der Wiederherstellungsblock 110 vorzugsweise einen Videodecodierer 112, einen VBI-Decodierblock 114, einen Kopierschutz-Wiederherstellungsblock (Decodierer) 116 und einen Audio-Decodierblock 118. Der Ausgang des Videodecodierers 112, der VBI-Decodierer 114 und der Kopierschutz-Wiederherstellungsblock 116 werden kombiniert, um das wiederhergestellte Videosignal 124 zu erzeugen.
Die Fähigkeiten einiger Videocodiertechniken, VBI-Daten und Kopierschutzdaten zusammenzufassen, erlaubt also die Erzeugung eines erweiterten Videodatenstreams. Der erweiterte Videodatenstream transportiert die VBI- und Kopierschutzinformationen, während er sich durch das System weiterbewegt, so dass, wenn das Videosignal wiederhergestellt wird, die VBI-Informationen und/oder die Kopierschutzinformationen in das wiederhergestellte Videosignal eingefügt werden können.
2 stellt ein Blockdiagramm eines Videokompressionsprozessors dar, der in ein System wie zum Beispiel ein Digitalempfänger, ein Personalcomputer oder ein sonstiges Gerät, das ein Videosignal empfangen und es vor dem Anzeigen speichern kann, eingefügt werden kann. Der Videokompressionsprozessor 200 beinhaltet ein Verarbeitungsmodul 202 und einen Speicher 204. Das Verarbeitungsmodul 202 kann eine einzelne Verarbeitungseinheit oder eine Vielzahl von Verarbeitungseinheiten beinhalten. Solch eine Verarbeitungseinheit kann ein Mikroprozessor, ein Mikrocontroller, ein digitaler Signalprozessor, ein Zustandsautomat, eine logische Schaltung und/oder jegliches Gerät sein, das Informationen auf der Grundlage von Arbeits- und/oder Programmieranweisungen verarbeitet. Der Speicher 204 kann ein einzelnes Speichergerät oder eine Vielzahl von Speichergeräten sein. Solch ein Speichergerät kann eine Festwertspeichereinrichtung (ROM), eine Arbeitsspeichereinrichtung (RAM), eine Diskette, ein Festplattenspeicher und/oder jegliches Gerät sein, das digitale Informationen speichert. Es sei angemerkt, dass, wenn eine oder mehrere der Funktionen des Verarbeitungsmoduls 202 von einem Zustandsautomat und/oder einer logischen Schaltung ausgeführt werden, der Speicher, der die entsprechenden Arbeitsanweisungen enthält, in diesen Zustandsautomat bzw. in diese logische Schaltung eingebettet ist.
Der Speicher 204 speichert Programmier- und/oder Arbeitsanweisungen, die es dem Verarbeitungsmodul 202 erlauben, die in den 3 und 4 dargestellten Verfahren oder Teile dieser Verfahren auszuführen. Es sei angemerkt, dass Teile der in den 3 und 4 dargestellten Verfahren durch zusätzliche Schaltungen ausgeführt werden können, die mit dem Videokompressionsprozessor 200 zusammenarbeiten, wie zum Beispiel ein Videodecodierblock, wie er vorstehend beschrieben wurde. Es kann also eine Zusammensetzung aus Hardware und Software verwendet werden, um die Verfahren der 3 und 4 auszuführen.
3 stellt ein Verfahren zur Videokompression dar, das mit Schritt 302 beginnt, wo ein Videosignal empfangen wird. Das Videosignal kann in einem analogen oder in einem digitalen Format empfangen werden, und in dem Falle eines Videosignals in einem analogen Format wird das Signal in Schritt 304 digitalisiert, bevor es weiterverarbeitet wird. In Schritt 306 werden die VBI-Daten von den Videodaten in dem Videosignal getrennt, um einen Videodatenstream und einen VBI-Datenstream zu erzeugen.
In Schritt 308 wird der Videodatenstream codiert, um einen komprimierten Videodatenstream zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel wird das in Schritt 308 ausgeführte Codieren wie in Schritt 310 dargestellt ausgeführt, in dem das Codieren in einem MPEG-Codierformat erfolgt, wobei das MPEG-Format jegliche geeignete MPEG-Version beinhalten kann (z.B. MPEG-2). In anderen Ausführungsbeispielen können andere Formen des Videocodierens verwendet werden.
In Schritt 312 wird mindestens ein ausgewählter VBI-Datentyp von dem VBI-Datenstream isoliert, um mindestens einen ausgewählten VBI-Datentypenstream zu erzeugen. In einem Ausführungsbeispiel kann ein einziger VBI-Datentyp isoliert werden, während in anderen Ausführungsbeispielen die Schritte 314 und 316 eine Vielzahl von VBI-Datentypen isolieren und dann mindestens einen Teil dieser Vielzahl für die weitere Verarbeitung auswählen können.
In Schritt 318 wird der komprimierte Videodatenstream mit einem oder mehreren der ausgewählten VBI-Datenstreams kombiniert, um einen erweiterten Videodatenstream zu erzeugen. Wie vorstehend dargelegt, kann in dem Fall, wo der komprimierte Videodatenstream ein MPEG-Videodatenstream ist, der in dem MPEG-Standard existierende kundenspezifische Datentyp verwendet werden, um die VBI-Daten in den erweiterten Videodatenstream zu multiplexen. Es sei angemerkt, dass das in Schritt 318 ausgeführte Kombinieren ferner das Auswählen von bestimmten VBI-Datentypen beinhalten kann, bevor das Kombinieren ausgeführt wird, so dass nur bestimmte Typen von VBI-Daten in den erweiterten Videodatenstream eingefügt werden.
Ferner kann das in Schritt 318 ausgeführte Kombinieren einen codierten Audiostream mit den Video- und VBI-Datenstreams kombinieren. Solch ein codierter Audiostream kann aus einem empfangenen Audiosignal herstammen, das digitalisiert und dann codiert wurde. Außerdem kann das in Schritt 318 ausgeführte Kombinieren auch das Kombinieren von Kopierschutzinformationen enthalten, die in dem Videosignal, wie es ursprünglich empfangen wurde, enthalten sind. Das Isolieren und Codieren solcher Kopierschutzinformationen wurde vorstehend beschrieben und wird auch in 4 noch detaillierter beschrieben.
In Schritt 320 wird der erweiterte Videodatenstream in dem Speicher gespeichert. Wie vorstehend dargelegt, kann der verwendete Speicher jeglichen Typ von Speichermedia beinhalten, der für das Speichern der Datenmenge, die erforderlich ist, um den Anforderungen des erweiterten Videodatenstreams gerecht zu werden, geeignet ist. In einer typischen Computeranwendung kann dies ein Festplattenspeichermedium beinhalten.
In Schritt 322 wird mindestens ein Teil des erweiterten Videodatenstreams aus dem Speicher abgerufen. Das Abrufen des Teils des erweiterten Videodatenstreams aus dem Speicher kann ein kontinuierliches Abrufen sein, das im Wesentlichen den Datenstream so aus dem Speicher ausliest, wie er geschrieben wurde, oder es kann ein eher selektives Abrufen sein. Ein eher selektives Abrufverfahren kann auf einer gespeicherten Datenbank für optional zuschaltbare Untertitel basieren, die mit einem Zeitstempel versehene Informationen über optional zuschaltbare Untertitel beinhaltet, die verwendet werden können, um selektiv auf verschiedene Teile des erweiterten Videodatenstreams zuzugreifen. Wenn ein Benutzer zum Beispiel bestimmte Teile des erweiterten Videodatenstream ansehen möchte, in deren Zusammenhang ein bestimmtes Wort verwendet worden war, könnte die Datenbank für optional zuschaltbare Untertitel nach Referenzen zu diesem bestimmten Wort durchsucht werden, und dann könnten die mit einem Zeitstempel versehenen Informationen verwendet werden, um selektiv auf den erweiterten Videodatenstream in dem Speicher zuzugreifen.
In Schritt 324 wird der abgerufene erweiterte Videodatenstream geteilt, um den komprimierten Videodatenstream und den ausgewählten VBI-Datenstream zu erzeugen. Die Komponenten, die in Schritt 318 kombiniert wurden, werden also in Schritt 324 getrennt. In Schritt 326 wird schließlich aus den in Schritt 324 getrennten Komponenten ein wiederhergestelltes Videosignal erzeugt. Das resultierende wiederhergestellte Videosignal beinhaltet den Videodatenstream und kann ferner jegliche in dem Original-Videosignal enthaltenen Kopierschutzinformationen oder VBI-Daten beinhalten, sowie jegliche Audioinformationen, die in Schritt 318 in den erweiterten Videodatenstream eingefügt wurden. Solch ein Verfahren ermöglicht Benutzern, den digitalen VCR und sonstige Zeitverschiebungsfähigkeiten von Videoprozessoren zu verwenden, um Programme anzuzeigen und gleichzeitig von der in den verschiedenen Typen von VBI-Datenstreams enthaltenen Funktionalität zu profitieren. Außerdem bleibt jeglicher Kopierschutz, der in dem Original-Videosignal enthalten war, erhalten.
4 stellt ein Verfahren dar, welches das Einfügen von Kopierschutzinformationen in den erweiterten Videodatenstream hervorhebt. Es sei angemerkt, wie auch in Bezug auf 3 beschrieben, dass sowohl VBI-Daten als auch Kopierschutzinformationen in den erweiterten Datenstream aufgenommen werden können. In einigen Ausführungsbeispielen können jedoch nur Kopierschutzinformationen oder nur VBI-Daten eingefügt werden. Das Verfahren von 4 beginnt bei Schritt 402, wo ein Videosignal empfangen wird. In Schritt 404 wird Kopierschutz in dem Videosignal erkannt. In Schritt 406 werden aus dem Videosignal ein Videodatenstream und Kopierschutzinformationen erzeugt. Dieses Erzeugen kann das Trennen der Kopierschutzinformationen von dem Videosignal beinhalten, oder das Gerät, welches das Videosignal empfängt, kann einfach die Kopierschutzinformationen umgehen, um den Videodatenstream zu erzeugen, während gleichzeitig ein Protokoll über den erkannten Kopierschutztyp geführt wird, so dass die Kopierschutzinformationen erzeugt werden können, die den Stil und den Typ des Kopierschutzes kennzeichnen.
In Schritt 408 wird der Videodatenstream codiert, um einen komprimierten Videodatenstream zu erzeugen. Wie auch in Schritt 308 von 3 kann das in Schritt 408 ausgeführte Codieren MPEG-Codieren oder jeglicher andere Typ von Videocodieren sein, der das Hinzufügen von kundenspezifischen Datentypen unterstützt, oder sonstige das Einfügen von Kopierschutzinformationen erlaubende Träger.
In Schritt 410 werden die Kopierschutzinformationen codiert, um eine codierte Kopierschutzanzeige zu erzeugen. Wie vorstehend dargelegt, kann das Codieren der Kopierschutzanzeige das Erstellen einer einfachen Nachricht beinhalten, die genügend Details für die Wiederherstellung der Kopierschutzinformationen weiterleitet, oder es kann das Erzeugen eines kontinuierlichen Datenstreams beinhalten, der die Änderungen in den Kopierschutzinformationen detailliert, die in dem Videosignal enthalten sind. In dem Kopierschutzstandard Macrovision^TM gibt es beispielsweise unterschiedliche standardisierte Typen von Kopierschutz, die in das Videosignal eingefügt werden können. Als solche könnte die Erkennungsschaltung den bestimmten Typ, der eingefügt wurde, erkennen und diesen Informationstyp einfach an eine beliebige Wiederherstellungsschaltung weiterleiten. In anderen Ausführungsbeispielen können die Kopierschutzinformationen über den Empfang des Videosignals erheblich variieren, so dass ein kontinuierliches Überwachen und Aktualisieren des Kopierschutztyps, der in einem wiederhergestellten Signal enthalten ist, erforderlich ist.
In Schritt 412 werden die komprimierten Videodatenstreams und die codierte Kopierschutzanzeige kombiniert, um einen erweiterten Videodatenstream zu erzeugen. In Schritt 414 wird der erweiterte Videodatenstream in dem Speicher gespeichert. Auch hier beinhaltet der Speicher einen beliebigen Typ von Speichermedia, der das Speichern der in dem erweiterten Videodatenstream enthaltenen digitalen Informationen erlaubt.
Um sicherzustellen, dass kein unbefugtes Benutzen des gespeicherten erweiterten Videodatenstreams stattfindet, erfolgt das in Schritt 414 ausgeführte Speichern vorzugsweise wie in Schritt 416 dargestellt, so dass das Speichern in einem proprietären Format ausgeführt wird. Dies kann das Speichern des erweiterten Videodatenstroms in einem verschlüsselten Format beinhalten oder in einem Format, das für unbefugte Stream-Leser nicht lesbar ist. Dadurch wird sichergestellt, wenn der Speicher anderen Gruppen innerhalb des gesamten Videosystems zugänglich ist, dass unbefugte Stream-Leser oder sonstige Einrichtungen, die den in dem Original-Videostream enthaltenen Kopierschutz zunichte machen könnten, nicht auf die Daten in dem erweiterten Videodatenstream zugreifen können.
In Schritt 418 wird mindestens ein Teil des erweiterten Videodatenstreams aus dem Speicher abgerufen, um einen abgerufenen erweiterten Videodatenstream zu erzeugen. In Schritt 420 wird der abgerufene erweiterte Videodatenstream in die Einzelteile zerlegt, die in Schritt 412 zusammengefügt wurden, um den erweiterten Videodatenstream zu erzeugen. In Schritt 422 wird das Videosignal schließlich aus den Einzelteilen wiederhergestellt, so dass der in dem Original-Videosignal enthaltene Kopierschutz in dem wiederhergestellten Videosignal enthalten ist.
Das Verfahren und die Vorrichtung, die in dieser Patentschrift beschrieben werden, erlauben das zeitliche Verschieben und das Aufzeichnen von Eigenschaften moderner Digitalempfänger und Computer, die zusammen mit den in VBI-Datenstreams enthaltenen Eigenschaften verwendet werden können. Ferner wird Support für Kopierschutzinformationen geboten, die oft in Videosignalen enthalten sind, um die unbefugte Benutzung der in den Videosignalen enthaltenen Informationen zu verhindern.

1

10: Videodecodierblock
12: Videosignal
20: Videocodierblock
30: VBI-Codierblock
40: Kopierschutz-Codieren
50: Videokombinationsblock
60: Streamwriter
70: Speicher
80: Streamreader
90: Streamsplitter
100: Datenbank für optional zuschaltbare Untertitel
102: Register
112: Videodecodierer
114: VBI-Decodierer
116: Kopierschutzdecodierer
118: Audiodecodierer
122: Wiederhergestelltes Audio
124: Wiederhergestelltes Video
130: Audiodecodierblock
132: Audiosignal
140: Audiocodierblock

2

200: Videokompressionsprozessor
202: Verarbeitungsmodul
204: Speicher

3

302: Empfangen eines Videosignals
304: Digitalisieren des Videosignals
306: Teilen des Videosignals, um einen Videodatenstream und einen VBI-Datenstream zu erzeugen
308: Codieren des Videodatenstreams, um einen komprimierten Videodatenstream zu erzeugen
310: Codieren unter Verwendung des MPEG-Codierformats
312: Isolieren eines ausgewählten VBI-Datentyps von dem VBI-Datenstream, um einen ausgewählten VBI-Datentypenstream zu erzeugen
314: Isolieren einer Vielzahl von VBI-Datentypenstreams
316: Auswählen von mindestens einem Teil der Vielzahl von VBI-Datentypenstreams
318: Kombinieren des komprimierten Videodatenstreams und des ausgewählten VBI-Datentypenstreams, um einen erweiterten Videodatenstream zu erzeugen
320: Speichern des erweiterten Videodatenstreams in dem Speicher
322: Abrufen von mindestens einem Teil des erweiterten Videodatenstreams aus dem Speicher
324: Teilen des abgerufenen erweiterten Videodatenstreams, um den komprimierten Videodatenstream und den ausgewählten VBI-Datentypenstream zu erzeugen
326: Wiederherstellen des Videosignals aus dem komprimierten Videodatenstream und dem ausgewählten VBI-Datentypenstream

4

402: Empfangen eines Videosignals
404: Erkennen von Kopierschutz in dem Videosignal
406: Erzeugen von einem Videodatenstream und Kopierschutzinformationen aus dem Videosignal
408: Codieren des Videodatenstreams, um einen komprimierten Videodatenstream zu erzeugen
410: Codieren der Kopierschutzinformationen, um eine codierte Kopierschutzanzeige zu erzeugen
412: Kombinieren des komprimierten Videodatenstreams und der codierten Kopierschutzanzeige, um einen erweiterten Videodatenstream zu erzeugen
414: Speichern des erweiterten Videodatenstreams in dem Speicher
416: Speichern des erweiterten Videodatenstreams in einem erweiterten Format
418: Abrufen von mindestens einem Teil des erweiterten Videodatenstreams aus dem Speicher
420: Teilen des abgerufenen erweiterten Videodatenstreams, um den komprimierten Videodatenstream und die codierte Kopierschutzanzeige zu erzeugen
422: Wiederherstellen des Videosignals aus dem komprimierten Videostream und der codierten Kopierschutzanzeige

Claims

Videokompressionsschaltung, die Folgendes umfasst: einen Videodecodierblock (10), der ein analoges Videosignal (12) empfängt und das analoge Videosignal vor der Trennung der Daten der vertikalen Austastlücke von den Videodaten im Videosignal digitalisiert, um einen Videodatenstream (14) und einen Datenstream (16) der vertikalen Austastlücke zu bilden; einen operativ mit dem Videodecodierblock gekoppelten Videocodierblock (14), wobei der Videocodierblock den Videodatenstream (14) codiert, um einen komprimierten Videodatenstream (22) zu erzeugen; einen Codierblock (30) der vertikalen Austastlücke, der operativ mit dem Videodecodierblock gekoppelt ist, wobei der Codierblock der vertikalen Austastlücke eine Vielzahl von Datentypen der vertikalen Austastlücke aus dem Datenstream (16) der vertikalen Austastlücke isoliert, um eine Vielzahl von Datentypenstreams (32) der vertikalen Austastlücke zu erzeugen, und wobei ausgewählte Streams aus der Vielzahl der Datentypenstreams der vertikalen Austastlücke mit dem Videodatenstream kombiniert werden, um den erweiterten Videostream zu erzeugen; und einen Videokombinationsblock (50), der operativ mit dem Videocodierblock und dem Codierblock der vertikalen Austastlücke gekoppelt ist, wobei der Videokombinationsblock den komprimierten Videodatenstream (22) mit dem ausgewählten Datentypenstream (32) der vertikalen Austastlücke kombiniert, um einen erweiterten Videodatenstream zu erzeugen.
Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Schaltung weiter ein Register (102) umfasst, das operativ mit dem Videokombinationsblock gekoppelt ist, um zu bestimmen, welcher Stream aus der Vielzahl von Datentypenstreams der vertikalen Austastlücke zur Erzeugung des erweiterten Videostreams mit dem Videodatenstream kombiniert wird.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Videodecoder im Videosignal enthaltene Kopierschutzinformationen erkennt und wobei der Videokombinationsblock auf der Grundlage erkannter Kopierschutzinformationen eine Kopierschutzangabe im erweiterten Videostream enthält.
Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ferner ein Kopierschutz-Codierblock (40) umfasst ist, der operativ mit dem Videodecoder (10) und dem Videokombinationsblock (50) gekoppelt ist und wobei der Kopierschutz-Codierblock (40) erkannte Kopierschutzinformationen codiert, um die im erweiterten Videostream enthaltene Kopierschutzangabe zu erzeugen.
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der ausgewählte Datentypenstream der vertikalen Austastlücke einen aus einer Gruppe von Datentypen entnommenen Datentyp enthält, der Folgendes enthält: zuschaltbare Untertitel („Closed Captions"), Kindersicherung („Parental Control"), ATVEF (Advanced Television Enhancement Forum), Teletext und Intercast.
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei weiter Folgendes umfasst ist: ein Audiodecodierblock (130), der ein Audiosignal (132) empfängt, wobei der Audiodecodierblock ein digitales Audiosignal (134) erzeugt; und ein Audiocodierblock (140), der operativ mit dem Audiodecodierblock (130) und dem Videokombinationsblock (50) gekoppelt ist, wobei der Audiocodierblock (140) das digitale Audiosignal (134) codiert, um einen codierten Audiostream (144) zu erzeugen, und wobei der Videokombinationsblock (50) das codierte Audiosignal, den komprimierten Videodatenstream und die ausgewählten Datentypenstreams der vertikalen Austastlücke kombiniert, um den erweiterten Videostream zu erzeugen.
Schaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der komprimierte Videodatenstream ein MPEG-Videodatenstream ist.
Verfahren zur Videokomprimierung, das Folgendes umfasst: Empfang eines analogen Videosignals (302); Digitalisieren des analogen Videosignals (304) vor der Trennung der Daten der vertikalen Austastlücke von den Videodaten im Videosignal (306), um einen Videodatenstream und einen Datenstream der vertikalen Austastlücke zu erzeugen; Codieren des Videodatenstreams (308) zur Erzeugung eines komprimierten Videodatenstreams; Isolieren (312; 314) einer Vielzahl von Datentypen der vertikalen Austastlücke vom Datenstream der vertikalen Austastlücke, um eine Vielzahl von Datentypenstreams der vertikalen Austastlücke zu erzeugen, und wobei ausgewählte Streams (316) aus der Vielzahl von Datentypenstreams der vertikalen Austastlücke mit dem Videodatenstream kombiniert werden (318), um den erweiterten Videostream zu erzeugen; und Kombinieren des komprimierten Videodatenstreams und der ausgewählten Datentypenstreams (318) der vertikalen Austastlücke zur Erzeugung eines erweiterten Videodatenstreams.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der ausgewählte Datentyp der vertikalen Austastlücke aus einer Gruppe von Datentypen der vertikalen Austastlücke ausgewählt wird, die Folgendes einschließt: zuschaltbare Untertitel („Closed Captions"), Kindersicherung („Parental Control"), ATVEF (Advanced Television Enhancement Forum), Teletext und Intercast.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, das weiter Folgendes umfasst: Speichern des erweiterten Videodatenstreams in einem Speicher (320); Abruf von mindestens einem Teil des erweiterten Videodatenstreams aus dem Speicher, um einen abgerufenen erweiterten Videodatenstream (322) zu erzeugen; und Trennen des abgerufenen erweiterten Videodatenstreams zur Erzeugung des komprimierten Videodatenstreams und des ausgewählten Datentypenstreams (324) der vertikalen Austastlücke.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der ausgewählte Datentypenstream der vertikalen Austastlücke Daten zu zuschaltbaren Untertiteln enthält und wobei das Verfahren ferner den selektiven Zugriff auf Teile des erweiterten Videodatenstreams entsprechend der Speicherung im Speicher auf der Grundlage von Daten zu zuschaltbaren Untertiteln mit Zeitangabe umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, das ferner Folgendes umfasst: Erkennung von im Videosignal (404) enthaltenem Kopierschutz; und Einschluss einer Angabe des Kopierschutzes im erweiterten Videodatenstream.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei weiter Folgendes umfasst ist: Empfang eines Audiosignals; Digitalisieren des Audiosignals zum Erzeugen eines digitalen Audiosignals; Codieren des digitalen Audiosignals zum Erzeugen eines codierten Audiostreams; und wobei die Kombination des komprimierten Videodatenstreams und der ausgewählten Datenstreams der vertikalen Austastlücke ferner die Kombination des komprimierten Videodatenstreams, der ausgewählten Datentypenstreams der vertikalen Austastlücke und des codierten Audiostreams zur Erzeugung des erweiterten Videodatenstreams umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der Empfang des Videosignals weiter den Empfang des Videosignals in einem analogen Format und das Digitalisieren des Videosignals umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, wobei das Speichern des erweiterten Videodatenstreams weiter das Speichern des erweiterten Videodatenstreams in einem proprietären Format im Speicher umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei das Codieren des Videodatenstreams ferner das Codieren des Videodatenstreams umfasst, um einen komprimierten Videodatenstream im MPEG-Format zu erzeugen.