DE3831277A1 - Method for storing and reproducing video signals - Google Patents

Abstract

A method for storing and reproducing video signals is described, the picture information of which is structured into video frames. As a means for carrying out such a method, a known hybrid coder can be used which codes the video data coming from a video data source either in accordance with the intraframe principle or the interframe principle for reducing the bit rates. So that the hybrid decoder connected between memory and monitor does not need to run at a higher speed than normal during a fast check (fast forward or fast rewind) it is provided to code a prescribed section, which can be recognised again in isolation, of predetermined video frames in accordance with the so-called intraframe principle during the storage. During an accelerated check of the stored picture information, the prescribed sections are read out and only these are decoded and reproduced on the monitor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung und Wiedergabe von Videosignalen, deren Bildinformation in Videobilder gegliedert ist.The invention relates to a method for storing and Playback of video signals, the image information in Video images is structured.

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.DE 36 13 343 A1 describes a so-called hybrid codie rer. The main purpose of this encoder is to re-encode the video data coming from a video data source with as little information loss as possible into a signal with the lowest possible bit rate. Two coding principles - hence the name hybrid encoder - are used in this process:
the interframe principle, in which the correlation between temporally successive video images (this designation is used here for full and partial images) is used and
the intra-frame principle, in which the correlation of the video data within a video image is used.

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. Is used as a video data source e.g. B. currently uses a commercially available video camera, this provides image information that corresponds to a serial bitstorm of approximately 216 Mbit / s. The hybrid encoder mentioned reduces this bit rate by about a hundredth, that is to say around 2 Mbit / s. If such an encoder were used in the storage of conventional digitized video signals, the storage capacity of the memory - especially magnetic disks, magnetic tapes or CD-ROMS - would be more than a hundredfold. When reading the video signals from the memory, a corresponding hybrid decoder would then have to be interposed before playback on a monitor.

Dabei wäre allerdings das den folgenden Zeilen zu entneh­ mende Problem zu lösen:However, this would be evident from the following lines problem to be solved:

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.If the signal coming from the video camera is only coded by a hybrid encoder according to the interframe principle, then one would have to start with the reproduction in the worst case with the first picture of a stored picture sequence, because for the correct decoding of a picture - because of the property specified above this coding principle - the information of all previous pictures is required. Therefore, should an image sequence when saving - as pfänger when transferring to a Em -. However, the hybrid coder from time to time a picture or image sections after the intraframe principle codie ren Such codes should not occur too often, since it is the coding results in the most effective bit rate reduction according to the interframe principle. When the signal supplied by a hybrid encoder is transmitted, the image sections coded according to the intra-frame principle are identified by subsequent or preceding code words (compare DE 37 44 280). However, these characteristic code words themselves can only be recognized if the entire preceding ne bit stream is continuously decoded. If such a signal were stored and read for a quick check - usually called fast image forward or fast image rewind - much faster than normal, a hybrid decoder connected between memory and monitor would also have to work at a considerably higher speed.

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.The invention has for its object a method for storing and playing back video signals ben that a quick control of the stored Makes video signals possible without such  Check the circuit between memory and monitor Hybrid decoders work at higher speeds got to.

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.This object is achieved in that the spoke a prescribed and recognizable in isolation Section of predetermined video images according to the so-called Intra-frame principle is coded and at an accelerated control of the stored image information prescribed clippings read out and only them decoded and displayed on a monitor.

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.A section of a video image is either understood to mean a partial surface of the image that is visible on a monitor, that is to say an optical image, or the associated part of the electrical signal or both. It is easy to see from the context which of the meanings is applicable in the individual case. The entire video image can also belong to partial signals or partial areas - in other words to sections - of a video image. B. in the coding of every tenth video image fully encoded according to the intra-frame principle, the stored content can be checked at ten times the normal speed without the decoder would have to work faster. Although the image quality is reduced in comparison with the playback at normal speed, the quality is of minor importance in such a case.

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.An advantageous embodiment for isolated again Identification of an off coded according to the intra-frame principle cut consists of a preceding and / or to label the following code word. Isolated Recognition here means that for the recognition decoding of other sections is not required  is. The bit combination from which a sol ches codeword to choose so that it does not happen lig by compiling other code words in the Video signal can arise. When reading from the memory cher then only needs after by a comparison circuit to be searched for this characteristic code word. The Readout speed and thus the search speed is much higher than normal speed.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben. Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung mit den weiteren Ausgestaltungen näher erläutert werden.Further refinements of the invention are in the sub claims specified. Using an exemplary embodiment the invention with the other embodiments are explained.

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.In the exemplary embodiment it is assumed that it the memory is a CD-RDM (Compact Disc ROM) is a completely addressable memory cher. If the video signal is stored in this memory via a Hybrid encoder read, so it encodes a pre written excerpt from each imported video vehicle of the intraframe principle. The size of this out average is a twenty-fifth of the total Video image. The location of the prescribed cutouts is chosen in such a way that it is composed without gaps Area of an entire video image. After all five the position of these is repeated in twenty video images Cutouts. Will one of the before when writing the CD written excerpts are read in, then in one Address list simultaneously the start address of this off cut on the CD.

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.In the example, the CD has a playing time of 30 minutes. Since the hybrid encoder generates an average of 1.4 Mbit / s for a video image, the number of binary storage locations on the CD is around 2.5 Gbit. Addresses with 32 (INT (ld 2.5 × 10 ⁹ ) +1) binary digits would therefore be required to address each memory location. Because only one address is required for each image in order to address the prescribed section, at a frame rate of 50 images per second, about 90,000 addresses must be stored in an address list on the CD. The address list therefore requires approximately 2.88 Mbit, ie approximately one per mille of the total binary memory locations available on the CD.

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. The user of the CD wants to use the saved one Get a quick and rough overview or the content becomes more precise from a certain point on the CD watch (accelerated control), he has play device the function "fast image advance" or to select "fast rewind". With the fast picture the device performs the following functions one after the other by: It is - based on the current status of the Read head, which by a so-called pointer the Address list is recorded - the subsequent start address for the next mandatory exit cut read and then this excerpt with read out, decoded and opened at normal speed displayed on the monitor. After that, the next address read the list and submitted with the address given at this address Do the same for the saved section until after 25 Pictures form an entire picture on the monitor with norma speed has built up. That from the pre wrote excerpts of successive video images built up image on the monitor is only so far ver tugs as the image content within the time span of 25 video images (here 0.5 seconds) has changed. There according to prescribed sections of the next 25 images a monitor image built up and so on.  

Die Kontrolle des Inhaltes der CD erfolgt also mit 25facher Normalgeschwindigkeit und kann an beliebiger Stelle der CD beginnen.The content of the CD is checked with 25 times normal speed and can be used at any Start from the CD.

Entsprechendes gilt für die Funktion "schneller Rück­ lauf".The same applies to the function "quick return run ".

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.A partial coding (here is a real end meant cut) of the video images after the The intra-frame principle is therefore cheaper than that Coding of whole pictures according to the intra-frame principle because in the latter case, one suddenly when coding extremely high number of bits accumulates that fill the level a buffer memory of the hybrid encoder (cf. to this end suddenly increase DE 37 10 119). The Hybrid encoder responds with a coarser one Quantization of the following pictures, their quality thereby deteriorating.

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.1. A method for storing and playing back video signals, the image information of which is divided into video images, characterized in that when storing a prescribed and isolated recognizable section of predetermined video images is encoded according to the so-called intra-frame principle and the accelerated control of the stored image information read out the required sections and only decode them and display them on a monitor. 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.2. The method according to claim 1, characterized, that the prescribed cutouts are the same size and their size is an integer fraction of the size of a Video image is the same. 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. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized, that when stored in an addressable memory for Recognition of the prescribed sections in the an address list is stored in its memory, which the Start addresses pre-sequentially contains written clippings and with that of the selection process is controlled.   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.4. The method according to claim 1 or 2, characterized, that to recognize the prescribed excerpts this by a preceding and / or following Codeword are identified, its bit combination nowhere else in the bitstream of a video signal.