BG62588B1 - метод и система за предаване и приемане на допълнителна цифрова информация чрез видеосигнал - Google Patents

Abstract

Методът и системата са приложими в съобщителната и телевизионната техника за осъществяване на връзка между център и потребител и обратно с цел проучвателна дейност, например за отчитане на зрителски интерес, както и за забавни, образователни и професионални цели. Методът се състои в това, че при предаването нормалният видеосигнал се модифицира, като поредицата от данни от едномерен масив се преобразува в двумерен масив от логически нива. Цветното изображение от видеосигнала се преобразува в логическо ниво, заемащо клетка в двумерния масив. Изображението на видеосигнала включва два или повече отделни светъл и тъмен маркер, моделирани в такт спредаваните данни, които се декодират чрез обратно преобразуване на двумерния масив в едномерен и се възпроизвеждат. Системата включва предавателен център (1) и приемен възел (2). Центърът (1) съдържа последователно свързани компютър (3), генератор на физически протокол (4), видеосмесител (5), предавател на телевизионен сигнал (6) и видеоизточник (7). Приемният възел има видеоприемник (8) с оптически преобразувател (9), свързан към процесор (10), крайни възпроизвеждащи устройства (11) и блок заданни от потребителя (12). Изход (13) на процесора (10) е свързан през предавателен интерфейс (14) и комуникационна среда (15) с приемен интерфейс (16) и сървър (17), разположени в центъра (1).

Description

Изобретението се отнася до метод и система за предаване и приемане на допълнителна цифрова информация чрез видеосигнал, която се наслагва към него във вид на изображение като част от нормалното изображение, приложими в съобщителната и телевизионната техника за осъществяване на връзка между център и потребител и обратно с цел проучвателна дейност например за зрителски интерес, т.н. пипъл метрия”, както и за забавни, образователни и професионални цели.

Предшестващо състояние на техниката

Известен е метод за предаване и приемане на видеосигнал с допълнителна информация, представляваща допълнителни цифрови данни, чрез видеосигнал, при който към видеоприставка се подава видеосигнал от телевизионна камера от една страна и от друга страна се подава сигнал с допълнителни данни, под формата паралелен цифров код, който се набира чрез клавиатура и който се преобразува в сериен код. Допълнителните данни, съответстващи на допълнителната информация, представляват битова поредица от логически стойности единица или нула, които се смесват с нормалния видеосигнал, съответстващ на изображението в обхвата на телевизионната камера. При това смесване се получава модифициран видеосигнал, в който част от предаваното изображение от камерата се заема от сигнала с допълнителни данни, които формират изображение на една точка, която може да бъде светла или тъмна точка, в зависимост от логическите стойности единица или нула на предаваните като код допълнителни данни. Така модифицираният телевизионен сигнал, съдържащ допълнителната информация, се предава или излъчва през преносна среда към потребителите. Модифициран видеосигнал се приема и от него се отделя и декодира допълнителната информация в цифров вид, а след декодиране се възпроизвежда предадената с видеосигнала цифрова информация в съответна форма, звуково, пе20 чатно или визуално /1/.

Известна е система за предаване и приемане на видеосигнал с допълнителна информация, представляваща допълнителни цифрови 5 данни, предавани чрез видеосигнал, реализираща метода, съдържаща предавателен център и приемен възел. Предавателният център съдържа видеоприставка, която включва генератор за специални ефекти с малка мощност, който 10 формира изображение във вид на маркер, представляващ една точка или малко поле от телевизионния екран, отнемащо част от изображението на нормално предаваната телевизионна картина. Към видеоприставката са включени, 15 от една страна изходът на телевизионна камера и, от друга страна - изходът на паралелносериен преобразувател, свързан входящо с клавиатура, а изходът й е свързан към предавател на телевизионен сигнал. Приемният възел съдържа оптичен преобразувател, който е разположен върху екрана на телевизионния приемник в зоната на изображението с данните или на разстояние от екрана, но оптически свързан с него, като изходът му през усилвател е свързан с входа на обработващ блок. Обработващият блок съдържа приемник с променлива кодова настройка, която е реализирана с включването към другия управляващ вход на блок за въвеждане на управляващия код, 30 осъществяваща избирателно пропускане само на желана кодова комбинация, която съответства на желана информация за приемане. Изходът на обработващия блок е свързан през декодер към превключвател, към чиито изходи са 35 свързани крайни устройства за извеждане на информацията, които могат да бъдат памет на компютър, печатащо устройство, дисплей. Към друг вход на декодера е свързана клавиатура за въвеждане на данни от потребителя. Към 40 обработващия блок е свързан управляващ блок, който има връзки към превключвателя и крайните устройства /1 / .

Известното решение има редица недостатъци, които са пречка за практическото му 45 осъществяване и използване. Методът за модифициране на видеосигнала е с предаване на един бяло-тъмен маркер и поради това не дава възможност за устойчиво и достоверно приемане на информацията, независимо от местополо50 жението, преносната система, видеосистемата. Методът не дава възможност за използване на корективни алгоритми и промяната в парамет рите на телевизионното изображение, води до опорочаване на приеманата информация.

Системата е реализирана с генератор за въвеждане на данни в реално време, което не дава възможност за предаване на по-големи масиви от данни и за синхронизиране с предавания видеоматериал. В системата не са предвидени средства за покадрово синхронизиране, което поставя под въпрос възможността за коректно приемане.

Системата е неустойчива срещу смущения в предавания видеосигнал, което може да доведе до загуба на част от данните.

Поради изтъкнатите принципни недостатъци, в известното решение се предвижда и вариант с интелигентен оптически търсач, което е значително оскъпяване и техническото му изпълнение е под съмнение.

Затруднения за осъществяването на такова предаване на информация създава разнообразието на системи за пренасянето на сигнала, различните методи за кодиране и компресиране на видеосигнала /PAL, SECAM, NTSC и др./, различието в технологиите за производството в кинескопите, различните условия от оптическа гледна точка при многообразните приложения на информациите, както и различните изисквания на всеки потребител към видеокартината, свързани с различни параметри за контраст, яркост, цветност, които оказват влияние върху извличането на информацията от екрана.

Техническа същност на изобретението

Задача на изобретението е да се създадат метод и система за предаване и приемане на допълнителна цифрова информация чрез видеосигнал, които да могат да се приемат достоверно и с необходимата устойчивост срещу смущения, без ограничения за местоположение и преносна среда, като системата бъде съвместима за различни технически решения, с оглед разнообразни приложения на информацията за образователни, рекламни, забавни и проучвателни цели и едновременно с това да е с проста и евтина техническа реализация.

Тази задача е решена с метод за предаване и приемане на допълнителна цифрова информация чрез видеосигнал, при който при предаването нормалният видеосигнал се модифицира, като към него се наслагва сигнал за допълнителна информация в цифров вид. Сигналът заема част от полето на нормално предаваното видеоизображение, като формира една или повече комбинации от светъл и тъмен маркер, в съответствие с кодовата поредица единица или нула. Така модифицираният видеосигнал, съдържащ и допълнителна цифрова информация, се предава или излъчва през преносна среда към потребителите. Модифицираният видеосигнал се приема и от него се отделя и декодира допълнителната цифрова информация, която след декодиране се възпроизвежда в съответна форма, звуково, печатно или визуално. При модифицирането на видеосигнала с допълнителни данни в цифров вид, поредицата от данни във вид на едномерен масив се преобразува в двумерен масив от логически нива, като всяка клетка от едномерния масив се замества от клона от две клетки с различни логически нива - единица или нула. При това цветното изображение от видеосигнала се преобразува в логическо ниво, заемащо клетка от колоната на двумерния масив, при което стандартното изображение на видеосигнала включва две отделни светъл и тъмен маркер, модулирани в такт с предаваните данни. Предаденото цветно изображение се преобразува, като всеки отделен цвят се преобразува в логическо ниво, заемащо клетка от колоната на двумерен масив. Двумерният масив се преобразува в едномерен, като всяка колона на двумерния масив с различни нива се преобразува в логическо ниво, заемащо клетка от едномерния масив, а всяка колона с еднакви логически нива се преобразува в ниво, еднакво, с това на предшестващата клетка и заема нова клетка от едномерния масив. Полученият едномерен масив съдържа поредицата от предадени цифрови данни.

Възможно е към нормалния видеосигнал да се добавят повече от един канал с допълнителни цифрови данни, като в изображението за всеки отделен канал светлият и тъмният маркер са разположени на произволно място от екрана и са с произволна големина и форма.

За постигане на сигурно синхронизиране с видеосигнала е целесъобразно при преобразуването на едномерния в двумерен масив, всяка първа повтаряща се клетка от едномерния масив да се замества с колона от две еднакви логически нива в двумерния масив.

Задачата е решена и със система за предаване и приемане на допълнителни цифрови данни чрез видеосигнал, съдържаща предавателен център и приемен възел. Предавателният център съдържа видеосмесител, към единия вход на който е свързан видеоизточник, към другия му вход е свързан източник на допълнителна цифрова информация, а изходът му е свързан към предавател на телевизионен сигнал. Приемният възел включва видеоприемник, към който оптически е свързан оптически преобразувател, който е свързан към обработващо-декодиращ блок с вход за въвеждане на данни от потребител и изходи, свързани към крайни възпроизвеждащи устройства. Съгласно изобретението в предавателния център източника на допълнителна цифрова информация е изпълнен като генератор на физически протокол, преобразуващ едномерния масив от данни в двумерен. В приемния възел обработващо-декодиращия блок е изпълнен като управляващ процесор, свързан с предавателен интерфейс, който през комуникационна среда е свързан с разположени в предавателния център приемен интерфейс и комуникационен сървър.

Възможно е към управляващия процесор да е свързан звуков процесор, към който е свързано звуково възпроизвеждащо устройство.

Целесъобразно е комуникационния сървър да е свързан към генератора на физически протокол.

Методът и системата имат редица предимства пред известното решение. Съгласно изобретението се осигурява възможност за използване на унифициран протокол данни, чиято структура не е зависима от разнообразието във видеосистемите и осигурява коректно приемане и при изменения в оптичните условия в мястото на приемане. Системата, съгласно изобретението, осигурява възможност за предаване на големи масиви от данни с необходимата синхронизация с предавания видеоматериал и устойчивост срещу смущения в предавания видеосигнал. Универсалността на решението, което използва прости средства, дава възможност за най-разнообразни приложения - за проучвателни, образователни, забавни, рекламни цели и други приложения.

Така модифицираният видеосигнал, съдържащ данни за допълнителната информация, се разпространява чрез съответната среда за предаване на видеосигнала, която може да бъде средата за ефирна телевизия, сателитна телевизия, кабелна телевизия, видеомагнетофон, детска телевизионна игра, компютърна мултимедийна платформа, видеоконферентна, специализирана и други видеопреносни среди.

Разнообразието от телевизионни мрежи и системи, както и масовото разпространение на различни електронни пособия, използващи телевизионните приемници и видеомониторите за визуализация, правят напълно възможно предаването на допълнителна информация до всеки потребител, а с това и осъществяването на проучвателна дейност, например за зрителски интерес, т.н. “пипъл метрия”. Осъществяване на интерактивна връзка, между центъра и потребителя, както и за забавни, образователни и професионални цели.

Пояснение на приложените фигури

Фигура 1 представлява блокова схема на системата за предаване и приемане на допълнителна цифрова информация чрез видеосигнал, съгласно изобретението;

фигура 2 - блокова схема за подготовка на видеосигнал за последващо използване;

фигура 3 - вариант на изпълнение на изобретението от фиг. 1;

фигура 4 - блокова схема на обработващия блок от фиг. 1;

фигура 5 - таблична форма на фазите при формиране на примерен протокол от данни.

Примери за изпълнение на изобретението

Системата за предаване и приемане на допълнителна цифрова информация чрез видеосигнал /фиг. 1/ съдържа предавателен център 1 и приемен възел 2. Предавателният център 1 съдържа последователно свързани компютър 3, генератор на физически протокол 4, видеосмесител 5 и предавател на телевизионен сигнал 6. Към видеосмесителя 5 е свързан видеоизточник 7. Приемният възел 2 съдържа видеоприемник 8, към който оптически е сзързан оптически преобразувател 9, свързан към процесор 10, изходите на който са свързани към крайни възпроизвеждащи устройства 11. Вход на процесора 10 е свързан към блок за данни от потребителя 12. Изход 13 на процесора 10 е свързан с предавателен интерфейс 14, който през комуникационна среда 15 е свързан с приемен интерфейс 16, свързан със сървър 17, които са разположени в предавателния център 1.

Видеосигналът с допълнителната цифрова информация може да бъде използван впоследствие на видеомагнетофон или мултимедийна платформа. За тази цел /фиг. 2/ генераторът на физически протокол 4 и видеоизточникът 7 са свързани към компютърна система за видеомонтаж 18, към която е свързано записващо устройство 19, например видеомагнетофон.

В един вариант на изпълнение на изобретението /фиг. 3/ предавателният център 1 може да съдържа сателитна телевизия 20, и/или ефирна телевизия 21, и/или кабелна телевизия 22, всяка от които съдържа компютър 3, генератор на физически протокол 4, видеосмесител 5, предавател на телевизионен сигнал 6 и видеоизточник 7 от фиг. 1 за предаване на информацията в реално време. Предавателният център 1 може да съдържа студио за видеокасети 23, и/или мултимедийно студио 24, съдържащи компютърна система за видеомонтаж 18, генератор на физически протокол 4, видеоизточник Ί и записващо устройство 19 от фиг. 2.

В приемния възел 2 тунерът 25 на видеоприемника 8 има връзка със сателитната телевизия 20, и/или с ефирната телевизия 21 и/ или с кабелната телевизия 22, както и/или с видеомагнетофон 26 и/или с персонален компютър 27. Върху екрана на видеоприемника 8 са на лице двойка светло-тъмни маркери 28, които чрез оптичния преобразувател /непоказан на фигурата/ са във връзка с обработващия блок 10.

Обработващият блок /фиг. 4/ съдържа управляващ процесор 29, към който са свързани оптичния преобразувател 9, блокът за данни от потребителя 12 и/или светлинен индикатор 30. Към процесора 29 двупосочно са свързани стандартен сериен интерфейс 31, предавателния интерфейс 14 и звуков процесор 32, с двупосочна връзка към външна памет 33 и еднопосочна връзка към крайни устройства 11 свързани през нискочестотен усилвател 34 към високоговорител 35. Като източник на данни от потребителя могат да бъдат използвани свободните бутони от клавиатурата на устройството за дистанционно управление на телевизионния приемник 8.

На фиг. 5 в таблична форма са показани отделните фази при формиране на примерен протокол от данни, с които се модифицира нормалния видеосигнал. Отделните типове съобщения примерно са: държава, глобално съобщение, TV предаване, канал 1 и т.н. Предава5 ният тип съобщение в първата фаза фиг. 5-а е едномерен масив от двоични значения 1 и 0. Във втората фаза на преобразуване /фиг. 5 б/ едномерният масив се трансформира в двумерен масив, като всяка една клетка на 10 едномерния масив се замества с колона от различни значения - 1 и 0. Така полученият масив 5-6 представлява постъпващи данни, подготвени за визуализация, но без корекции. В случай че желаем към този масив от данни 15 да се добави самокоригиращ се протокол, то всяка първа колона от повтарящи се стойности, се замества от колона с еднозначни значения фиг. 5 - в. Масивът от данни с корекции е за предпочитане при предаване на данни, където 20 не е възможно получаването на синхронно смесване с видеоизображението. Полученият двумерен масив с фиг. 5 - в или без корекция фиг. 5 - б се преобразува в поредица от физически протокол фиг. 5 - г, която се измества в 25 реално или нереално време с видеоизображението.

Приложение на изобретението

Данните, които трябва да бъдат изпратени до зрителите, се въвеждат в компютъра 3, който се намира във видеостудиото на предавателния възел 1. Компютърът 3 подрежда данните в ред, съответстващ на протокола от 35 фигура 5 - а, и записва данните от едномерен масив в двоичен вид. Едномерният масив от логически нива се преобразува в двумерен масив от логически нива, като всяка клетка на едномерния масив се замества с колона от две 40 клетки с различни логически нива, и всяка първа повтаряща се клетка на едномерния масив се замества от колона с две еднакви логически нива в двумерния масив. Така полученият двумерен масив се зарежда в паметта на 45 генератора на физически протокол 4. Генераторът 4 е устройство, което постоянно генерира стандартен видеосигнал, изобразяващ напълно син екран (при необходимост е възможно да бъде и друг цвят). При подаване на команда 50 от видеостудиото за начало на предаването на данните, генераторът 4 изписва във всеки отделен кадър или върху няколко кадъра фигурата от физическия протокол, съответстваща на първата колона от двумерния масив, зареден в паметта му (броя на кадрите върху които се изобразява една колона, както и формата, цвета и мястото на екрана за изобразяване на съдържанието на конкретната колона се дефинира от потребителя на системата). Полученият видеосигнал се смесва с телевизионния сигнал или видеофилм и съответно ако е телевизионен сигнал, се излъчва в ефир, а ако е видеофилм се записва на видеокасетата мастер.

Всеки потребител на системата трябва да има телевизионен приемник 8. Към екрана на телевизионния приемник 8 се прикрепя оптическия преобразувател 9, чиято роля е да преобразува физическия протокол в електрически логически нива. Декодерът на физическия протокол 8 в състава на управляващия процесор 29, е изпълнен от едночипов компютър, който приема сигналите, постъпващи от преобразувателя на физически протокол и ги записва в паметта си в двумерен масив, след което преобразува двумерния масив в едномерен и предава получената информация към предавателен интерфейс 14 и през комуникационната среда 15, информацията се получава в комуникационния сървър 17, където се обработва и анализира.

Патентни претенции

Claims (9)

1. Метод за предаване и приемане на допълнителна цифрова информация чрез видеосигнал, при който при предаването нормалният видеосигнал се модифицира, като към него се наслагва един или повече от един сигнал за допълнителна информация в цифров вид, който сигнала заема част от полето на нормално предаваното видеоизображение, като формира модулирани като комбинация от един или повече светло-тъмни маркери, в съответствие с кодовата поредица единица и нула, след което модифицираният видеосигнал, съдържащ и допълнителната информация, се предава или излъчва през преносна среда към потребителите, при което модифицираният видеосигнал се приема и от него се отделя и декодира допълнителната информация в цифров вид, която след декодиране се възпроизвежда предадената с видеосигнала информация в съответна форма, звуково, печатно или визуално, характеризиращ се с това, че при модифицирането на видеосигнала с допълнителни данни в цифров вид поредицата от данни във вид на едномерен масив се преобразува в двумерен масив от логически нива, като всяка клетка от едномерния масив се замества от колона от две клетки с различни логически нива от единица и нула, като при това цветното изображение от видеосигнала се преобразува в логическо ниво, заемащо клетка от колоната на двумерния масив, при което стандартното изображение на видеосигнала включва два или повече отделни светъл и тъмен маркер, модулирани в такт с предаваните данни, след което цветното изображение се преобразува, като всеки отделен цвят се преобразува в логическо ниво, заемащо клетка от колоната на двумерен масив, който се преобразува в едномерен, като всяка колона на двумерния масив с различни нива се преобразува в логическо ниво, заемащо клетка от едномерния масив, а всяка колона с еднакви логически нива се преобразува в ниво еднакво, с това на предшестващата клетка и заема нова клетка от едномерния масив, при което полученият едномерен масив съдържа поредицата от предадени цифрови данни.

2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че при преобразуването на едномерния в двумерен масив, всяка първа повтаряща се клетка от едномерния масив се замества с колона от две еднакви логически нива в двумерния масив.

3. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че към нормалния видеосигнал се добавят повече от един канал с допълнителни цифрови данни, като в изображението за всеки канал светлият и тъмният маркери са разположени на произволно място от екрана.

4. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че светлият и тъмният маркери са с произволна големина и форма.

5. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че светлият и тъмният маркери са с произволна големина и форма.

6. Система за предаване и приемане на допълнителни цифрови данни чрез нормален видеосигнал, съдържаща предавателен център и приемен възел, като предавателният център съдържа видеосмесител, към единия вход на който е свързан видеоизточник, към другия му вход е свързан източник на допълнителна цифрова информация, а изходът му е свързан към предавател на телевизионен сигнал, приемният възел включва видеоприемник, към който оптически е свързан оптически преобразувател, който е свързан към обработващо-декодиращ блок с вход за въвеждане на данни от потребител и изходи, свързани към крайни възпроизвеждащи устройства, характеризираща се с това, че в предавателния център (1) източникът на допълнителна информация е изпълнен като генератор на физически протокол (4), преобразуващ едномерния масив от данни в двумерен, а обработващият блок е изпълнен като процесор (10), свързан с предавателен интерфейс (14), който през комуникационна среда (15) е свързан с разположени в предавателния център (1) приемен интерфейс (16) и комуникационен сървър (17).

7. Система съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че към управляващия процесор (29) е свързан звуков процесор (32),

5 към който е свързано звуково възпроизвеждащо устройство (35).

8. Система съгласно претенция 6, характеризираща се с това, че комуникационният сървър (17) е свързан към генератора на

10 физически протокол (4).