DE3831277A1 - Verfahren zur speicherung und wiedergabe von videosignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung und Wiedergabe von Videosignalen, deren Bildinformation in Videobilder gegliedert ist.

In der DE 36 13 343 A1 ist ein sogenannter Hybrid-Codie­ rer beschrieben. Hauptzweck dieses Codierer ist es, die von einer Video-Datenquelle kommenden Videodaten mög­ lichst mit geringem Informationsverlust in ein Signal mit möglichst geringer Bitrate umzucodieren. Bei diesem Vor­ gang werden zwei Codierungsprinzipien - daher der Name Hybrid-Codierer - angewendet:
das Interframe-Prinzip, bei dem die Korrelation zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Videobildern (diese Bezei­ chnung wird hier für Voll- und Teilbilder verwendet) aus­ genutzt wird und
das Intraframe-Prinzip, bei dem die Korrelation der Videodaten innerhalb eines Videobildes ausgenutzt wird.

Wird als Video-Datenquelle z. B. eine zur Zeit handelsüb­ liche Videokamera verwendet, so liefert diese Bildinfor­ mationen, die einem seriellen Bitstorm von etwa 216 Mbit/s entsprechen. Der genannte Hybrid-Codierer redu­ ziert diese Bitrate um etwa ein Hundertstel, also auf rund 2 Mbit/s. Würde ein solcher Codierer bei der Spei­ cherung von üblichen digitalisierten Videosignalen ver­ wendet werden, so würde sich die Speicherkapazität des Speichers - hier ist vor allem an Magnetplatten, Magnet­ bänder oder CD-ROMS gedacht - mehr als verhundertfachen. Beim Auslesen der Videosignale aus dem Speicher müßte dann vor der Wiedergabe auf einem Monitor ein entspre­ chender Hybrid-Decodierer zwischengeschaltet werden.

Dabei wäre allerdings das den folgenden Zeilen zu entneh­ mende Problem zu lösen:

Wird das von der Vidoekamera kommende Signal von einem Hybrid-Codierer nur nach dem Interframe-Prinzip codiert, so müßte man bei der Wiedergabe schlimmsten Falls beim ersten Bild einer abgespeicherten Bildfolge beginnen, da für die ordnungsgemäße Decodierung eines Bildes - wegen der oben näher angegebenen Eigenschaft dieses Codierungs­ prinzips - die Informationen aller vorangegangenen Bilder erforderlich ist. Deshalb sollte beim Abspeichern einer Bildfolge - ebenso wie bei der Übertragung an einen Em­ pfänger - der Hybrid-Codierer von Zeit zu Zeit ein Bild oder Bildausschnitte nach dem Intraframe-Prinzip codie­ ren. Derartige Codierungen sollten jedoch nicht zu oft vorkommen, da gerade die Codierung nach dem Interframe- Prinzip die wirksamste Bitratenreduktion ergibt. Bei der Übertragung des vom einem Hybrid-Codierer gelieferten Signals werden die nach dem Intraframe-Prinzip codierten Bildausschnitte durch nachfolgende oder vorangehende Codeworte gekennzeichnet (vergleiche hierzu die DE 37 44 280). Jedoch sind diese kennzeichnenden Codewor­ te selbst nur zu erkennen, wenn der gesamte vorangegange­ ne Bitstrom laufend decodiert wird. Würde ein solches Signal abgespeichert werden und zu einer schnellen Kon­ trolle - üblicherweise schneller Bildvorlauf oder schnel­ ler Bildrücklauf bezeichnet - wesentlich schneller als normal ausgelesen werden, so müßte auch ein zwischen Speicher und Monitor geschalteter Hybrid-Decodierer mit erheblich höherer Geschwindigkeit arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Speicherung und Wiedergabe von Videosignalen anzuge­ ben, das eine schnelle Kontrolle des abgespeicherten Videosignales möglich macht, ohne daß bei einer solchen Kontrolle der zwischen Speicher und Monitor geschaltete Hybrid-Decodierer mit höherer Geschwindigkeit arbeiten muß.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der Speiche­ rung ein vorgeschriebener und isoliert wiedererkennbarer Ausschnitt vorbestimmter Videobilder nach dem sogenannten Intraframe-Prinzip codiert wird und bei einer beschleu­ nigten Kontrolle der abgespeicherten Bildinformation die vorgeschriebenen Ausschnitte ausgelesen und nur sie decodiert sowie auf einem Monitor wiedergegeben werden.

Unter Ausschnitt eines Videobildes wird hier entweder eine Teilfläche des auf einem Monitor sichtbaren, also optischen Bildes verstanden oder es ist der zugehörige Teil des elektrischen Signales oder beides gemeint. Wel­ che der Bedeutungen im Einzelfall zutreffend ist, läßt sich unschwer aus dem Zusammenhang entnehmen. Zu Teilsignalen oder Teilflächen - also zu Ausschnitten - eines Videobildes können auch das gesamte Videobild gehö­ ren. Wird z. B. bei der Codierung jedes zehnte Videobild vollständig nach dem Intraframe-Prinzip codiert, so kann der abgespeicherte Inhalt mit der zehnfachen Normalge­ schwindigkeit kontrolliert werden, ohne das der Deco­ dierer schneller arbeiten müßte. Zwar wird bei der Kon­ trolle die Bildqualität gegenüber der Wiedergabe mit Nor­ malgeschwindigkeit verringert, doch die Qualität ist in einem solchen Fall von untergeordneter Bedeutung.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung zur isolierten Wiederer­ kennung eines nach dem Intraframe-Prinzip codierten Aus­ schnittes besteht darin, ihn durch ein vorangehendes und/ oder nachfolgendes Codewort zu kennzeichnen. Isolierte Wiedererkennung bedeutet hier, daß für die Wiedererken­ nung die Decodierung anderer Ausschnitte nicht erforder­ lich ist. Dabei ist die Bitkombination, aus dem ein sol­ ches Codewort besteht, so zu wählen, daß sie nicht zufäl­ lig durch die Zusammenstellung anderer Codeworte im Videosignal entstehen kann. Beim Auslesen aus dem Spei­ cher braucht dann durch eine Vergleichsschaltung nur nach diesem kennzeichenden Codewort gesucht zu werden. Die Auslesegeschwindigkeit und damit die Suchgeschwindigkeit ist wesentlich höher als die Normalgeschwindigkeit.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben. Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung mit den weiteren Ausgestaltungen näher erläutert werden.

Im Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß es sich bei dem Speicher um ein CD-RDM (Compact-Disc-ROM) handelt, also um einen vollständig adressierbaren Spei­ cher. Wird das Videosignal in diesen Speicher über einen Hybrid-Codierer eingelesen, so codiert er einen vorge­ schriebenen Ausschnitt eines jeden eingelesenen Videobil­ des nach dem Intraframe-Prinzip. Die Größe dieses Aus­ schnittes beträgt ein fünfundzwanzigstel des gesamten Videobildes. Die Lage der vorgeschriebenen Ausschnitte ist so gewählt, daß sie zusammengesetzt lückenlos die Fläche eines ganzen Videobildes ergeben. Nach allen fünf­ undzwanzig Videobildern wiederholt sich die Lage dieser Ausschnitte. Wird beim Beschreiben der CD einer der vor­ geschriebenen Ausschnitte eingelesen, so wird in einer Adressenliste gleichzeitig die Anfangsadresse dieses Aus­ schnittes auf der CD abgelegt.

Im Beispiel hat die CD eine Spieldauer von 30 Minuten. Da der Hybrid-Codierer für ein Videobild im Schnitt 1,4 Mbit/s erzeugt, beträgt die Zahl der binären Spei­ cherstellen der CD rund 2,5 Gbit. Zur Adressierung eines jeden Speicherplatzes wären daher Adressen mit 32 (INT(ld 2,5×10⁹)+1) Binärstellen erforderlich. Weil pro Bild nur eine Adresse benötigt wird, um den vor­ geschriebenen Ausschnitt zu adressieren, sind bei einer Bildfolgefrequenz von 50 Bildern pro Sekunde etwa 90000 Adressen in einer Adressenliste auf der CD abzulegen. Die Adressenliste benötigt daher etwa 2,88 Mbit, also etwa ein Promille der gesamten auf der CD zur Verfügung steh­ enden binären Speicherstellen.

Will der Benutzer der CD sich über den abgespeicherten Inhalt eine schnelle und grobe Übersicht verschaffen oder sich ab einer bestimmten Stelle der CD den Inhalt genauer ansehen (beschleunigte Kontrolle), so hat er beim Ab­ spielgerät die Funktion "schneller Bildvorlauf" oder "schneller Bildrücklauf" zu wählen. Beim schnellen Bild­ vorlauf führt das Gerät folgende Funktionen nacheinander durch: Es wird - ausgehend vom augenblicklichen Stand des Lesekopfes, der durch einen sogenannten Pointer der Adressenliste festgehalten wird - die nachfolgende Start­ adresse für den nächstfolgenden vorgeschriebenen Aus­ schnittgelesen und anschließend dieser Ausschnitt mit normaler Geschwindigkeit ausgelesen, decodiert und auf dem Monitor angezeigt. Danach wird die nächste Adresse der Liste gelesen und mit dem unter dieser Adresse abge­ speicherten Ausschnitt genauso verfahren, bis nach 25 Bildern sich auf dem Monitor ein gesamtes Bild mit norma­ ler Geschwindigkeit aufgebaut hat. Das aus den vorge­ schriebenen Ausschnitten aufeinanderfolgende Videobilder aufgebaute Bild auf dem Monitor ist nur insoweit ver­ zerrt, als sich der Bildinhalt innerhalb der Zeitspanne von 25 Videobildern (hier 0,5 Sekunden) geändert hat. Da­ nach wird aus vorgeschriebenen Ausschnitten der nächsten 25 Bildern ein Monitorbild aufgebaut und so fort.

Die Kontrolle des Inhaltes der CD erfolgt also mit 25facher Normalgeschwindigkeit und kann an beliebiger Stelle der CD beginnen.

Entsprechendes gilt für die Funktion "schneller Rück­ lauf".

Eine ausschnittsweise Codierung (hier ist ein echter Aus­ schnitt gemeint) der Videobilder nach dem Intraframe-Prinzip ist deshalb günstiger als die Codierung ganzer Bilder nach dem Intraframe-Prinzip, weil im letzten Fall bei der Codierung unvermittelt eine extrem hohe Anzahl von Bits anfällt, die den Füllstand eines Pufferspeichers des Hybrid-Codierers (vergleiche hierzu die DE 37 10 119) schlagartig erhöhen. Der Hybrid-Codierer reagiert darauf mit einer gröberen Quantisierung der nachfolgenden Bilder, deren Qualität dadurch verschlechtert wird.

Claims (4)

1. Verfahren zur Speicherung und Wiedergabe von Videosig­ nalen, deren Bildinformation in Videobilder gegliedert ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Speicherung ein vorgeschriebener und isoliert wiedererkennbarer Ausschnitt vorbestimmter Videobilder nach dem sogenannten Intraframe-Prinzip codiert wird und bei einer beschleunigten Kontrolle der abgespeicherten Bildinformation die vorgeschriebenen Ausschnitte ausge­ lesen und nur sie decodiert sowie auf einem Monitor wie­ dergegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschriebenen Ausschnitte gleich groß sind und ihre Größe einem ganzzahligen Bruchteil der Größe eines Videobildes gleicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Speicherung in einem adressierbaren Speicher zur Wiedererkennung der vorgeschriebenen Ausschnitte in die­ sem Speicher eine Adressenliste abgelegt wird, die die Anfangsadressen zeitlich aufeinanderfolgender vorge­ schriebener Ausschnitte enthält und mit der der Auslese­ vorgang gesteuert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wiedererkennung der vorgeschriebenen Ausschnitte diese durch ein vorangehendes und/oder nachfolgendes Codewort gekennzeichnet werden, dessen Bitkombination nirgendwo sonst im Bitstrom eines Videosignales vorkommt.