(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US94/13799

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13)B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/US94/13799 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO95/15660, PCT Gazette nr 24/95 (51) IntCl6: H04N 11/02 H04N 7/025 (54)Procesor wizyjny, zwłaszcza do przetwarzania cyfrowych danych multipleksowanych w zespolone dane wizyjne (30) Pierwszeństwo: ,US,08/ (73) Uprawniony z patentu: SCIENTIFIC-ATLANTA INC., Norcross, US (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 21/96 (72) Twórcy wynalazku: Christopher H. Birch, Toronto, CA Guy A. Primiano, Dunwoody, US Ajith N. Nair, Lawrenceville, US (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 01/99 (74) Pełnomocnik: Ludwicka Izabella, PATPOL Spółka z o. o. P L B 1 1. Procesor wizyjny, zwłaszcza do przetwarzania (57) cyfrowych danych multipleksowanych w zespolone dane wizyjne, zawierający wizyjny dekompresor danych wizyjnych z danymi VBI użytkownika, połączony operacyjnie z procesorem wydzielania danych VBI użytkown ik a z danych w izyjnych oraz interfejs w izyjny przetwarzania danych V BI użytkownika i danych wizyjnych w zespolone dane wizyjne, zaopatrzony w demul tiplekser, z n a m i e n n y t y m, ż e interfejs wizyjny ( 4 0 ), operacyjnie połączony z wizyjnym dekompresorem danych ( 3 2 ), jest zaopatrzony w interpolator Y ( 4 6 ) i interpolator UV ( 4 8 ), których wejścia są operacyjnie połączone z demultiplekserem ( 4 4 ), a wyjścia są operacyjnie połączone z mieszaczem-multiplekserem ( 5 0 ), który jest operacyjnie połączony z generatorem danych VBI ( 6 0 ), konwerterem ( 5 8 ), sterownikiem interfejsu ( 4 2 ), obwodem przetwarzania danych YUV ( 8 0 ) w zespolone dane wizyjne i, przez dwie szyny, z dwoma wejściami pierwszym i drugim, końcowego multipleksera ( 7 0 ) oraz pierwszymi wejściami układu mnożącego V ( 5 4 ) i układu mnożącego U ( 5 6 ), przy czym wyjścia układów mnożących V i U ( 5 4, 5 6 ) są również operacyjnie połączone z dwoma wejściami, trzecim i czwartym, końcowego multipleksera ( 7 0 ), którego wyjścia są operacyjnie połączone z wejściami obwodu przetwarzania danych YUV (80) w zespolone dane wizyjne, natomiast drugie wejścia układów mnożących V i U ( 5 4, 5 6 ) są dołączone do wyjścia cosinusoidalnego i wyjścia sinusoidalnego generatora podnośnej ( 5 2 ), połączonego operacyjnie ze sterownikiem interfejsu ( 4 2 ). FIG. 3

2 Procesor wizyjny, zwłaszcza do przetwarzania cyfrowych danych multipleksowanych w zespolone dane wizyjne Zastrzeżenia patentowe 1. Procesor wizyjny, zwłaszcza do przetwarzania cyfrowych danych multipleksowanych w zespolone dane wizyjne, zawierający wizyjny dekompresor danych wizyjnych z danymi VBI użytkownika, połączony operacyjnie z procesorem wydzielania danych VBI użytkownika z danych wizyjnych oraz interfejs wizyjny przetwarzania danych VBI użytkownika i danych wizyjnych w zespolone dane wizyjne, zaopatrzony w demultiplekser, znamienny tym, że interfejs wizyjny (40), operacyjnie połączony z wizyjnym dekompresorem danych (32), jest zaopatrzony w interpolator Y (46) i interpolator UV (48), których wejścia są operacyjnie połączone z demultiplekserem (44), a wyjścia są operacyjnie połączone z mieszaczem-multiple kserem (50), który jest operacyjnie połączony z generatorem danych VBI (60), konwerterem (58), sterownikiem interfejsu (42), obwodem przetwarzania danych YUV (80) w zespolone dane wizyjne i, przez dwie szyny, z dwoma wejściami pierwszym i drugim, końcowego multipleksera (70) oraz pierwszymi wejściami układu mnożącego V (54) i układu mnożącego U (56), przy czym wyjścia układów mnożących V i U (54, 56) są również operacyjnie połączone z dwoma wejściami, trzecim i czwartym, końcowego multipleksera (70), którego wyjścia są operacyjnie połączone z wejściami obwodu przetwarzania danych YUV (80) w zespolone dane wizyjne, natomiast drugie wejścia układów mnożących V i U (54, 56) są dołączone do wyjścia cosinusoi dalnego i wyjścia sinusoidalnego generatora podnośnej (52), połączonego operacyjnie ze sterownikiem interfejsu (42). 2. Procesor według zastrz. 1, znamienny tym, że generator danych VBI (60) zawiera filtr przetwarzania danych symboli na przefiltrowane dane VBI (62) operacyjnie połączony z układem skalowania amplitudy (64). 3. Procesor według zastrz. 2, znamienny tym, że generator danych VBI (60) jest zaopatrzony w układ czasowego skalowania częstotliwości symboli sygnału danych VBI. 4. Procesor według zastrz. 1, znamienny tym, że interfejs wizyjny (40) jest zaopatrzony w pamięć przechowywania zbioru danych sygnału VITS i układ rekonstrukcji analogowego sygnału ze zbioru danych sygnału VITS. 5. Procesor według zastrz. 1, znamienny tym, że jest zaopatrzony w procesor odzyskiwania danych PANSCAN, połączony operacyjnie ze sterownikiem interfejsu (42) interfejsu wizyjnego (40). * * * Przedmiotem wynalazku jest procesor wizyjny, zwłaszcza do przetwarzania cyfrowych danych multipleksowanych w zespolone dane wizyjne. Niniejszy wynalazek ogólnie dotyczy transmisji sygnałów cyfrowych, a w szczególności jest związany z systemem i sposobem multipleksowania licznych usług cyfrowych, wliczając w to usługi kompresji obrazu i usługi pomocnicze, takie jak dodawanie napisów dla niesłyszących połączonych z obrazem, transmitowanych do wielu odległych miejsc. Znane są na przykład z amerykańskiego opisu patentowego , systemy w których odbiorca dekoduje indywidualnie adresowane wiadomości. Znane są również, z amerykańskich opisów patentowych i systemy multipleksowania danych dla dostarczania do wielu odbiorców. Niniejsze zgłoszenie jest częściową kontynuacją zgłoszenia patentowego USA nr 08/006476, 20 stycznia 1993 zatytułowanego "Apparatus And Methods For Providing Close Captioning In a Digital Program Services Delivery System" ("Sposób i urządzenie do dostarcza-

3 nia danych napisów w systemie rozprowadzania usług cyfrowych"). To zgłoszenie dotyczy tematu opisanego w amerykańskim zgłoszeniu u pełnomocnika nr A-542, zatytułowanym "System And Method For Transmitting A Plurality Of Digital Services Including Imaging Services" ("Sposób i urządzenie do przesyłania licznych usług cyfrowych, wliczając w to usługi wizyjne"); w amerykańskim zgłoszeniu u pełnomocnika nr A-546 zatytułowanym "Memory Efficient Method And Apparatus For Sync Detection" ("Wydajne pamięciowo sposób i urządzenie do detekcji sygnału synchronizacji"); amerykańskim zgłoszeniu u pełnomocnika nr A-549 zatytułowanym "Method And Apparatus for Locating and Tracking a QPSK Carrier" ("Sposób i urządzenie do lokalizowania i śledzenia nośnej QPSK"); amerykańskim zgłoszeniu u pełnomocnika nr A-547 zatytułowanym "Multi-Services Data Receiver Architecture" ("Architektura odbiornika danych przenoszących wiele usług"); oraz amerykańskim zgłoszeniu u pełnomocnika nr A-551 zatytułowanym "System And Method For Providing Compressed Digital Teletext Services" ("System i sposób dostarczania skompresowanych cyfrowych usług teletekstowych"), z których wszystkie zostały złożone jednocześnie z niniejszym zgłoszeniem, oraz których skróty są używane tutaj przez odniesienie. Wynalazek znajduje zastosowanie zwłaszcza w płatnych systemach telewizyjnych, takich jak telewizja kablowa i systemy bezpośredniej satelitarnej transmisji radiowej (DBS), które dostarczają licznych usług dla subskrybentów. W systemach płatnej telewizji, nadawcy produkują programy do dystrybucji do licznych odległych miejsc. "Program" może składać się z wizyjnych, dźwiękowych i innych odpowiednich usług, takich jak dodawanie napisów ("closed - captioning") i teletekst. Pojedynczy nadawca może chcieć dostarczać wiele programów i usług. Typowo, nadawca będzie dostarczał te usługi przez satelitę do indywidualnych subskrybentów (tzn. subskrybentów DBS) i/lub operatorom telewizji kablowej. W przypadku telewizji kablowej, usługi transmitowane przez satelitę są odbierane przez systemy antenowe operatora telewizji kablowej. Operator sieci kablowej zazwyczaj odbiera program i inne usługi od wielu nadawców i wybiera te programy i usługi, które chce przekazywać swym subskrybentom. Ponadto, operator sieci kablowej może dodawać lokalnie produkowane usługi. Wybrane usługi i lokalnie produkowane usługi są następnie przesyłane do indywidualnych odbiorców przez sieć dystrybucyjną wykonaną z kabla współosiowego. W przypadku subskrybentów DBS, każdy z nich jest w stanie bezpośrednio odebrać programy i usługi z satelity. W przeszłości, systemy płatnej telewizji kablowej, wliczając w to systemy kablowe i bezpośredniego przekazu satelitarnego DBS, operowały w dziedzinie analogowej. Jednakże ostatnio przemysł płatnej telewizji rozpoczął przechodzenie do całkowicie cyfrowych systemów, w których, przed transmisją, analogowe sygnały są przetwarzane na sygnały cyfrowe. Transmisja sygnału cyfrowego oferuje taką zaletę, że dane cyfrowe mogą być przetwarzane tak przy końcówce transmisyjnej, jak i odbierającej, w celu poprawy jakości obrazu. Ponadto, sposoby kompresji danych cyfrowych zostały tak rozwinięte, że uzyskuje się duże współczynniki kompresji. Kompresja cyfrowa umożliwia transmisję większej ilości poszczególnych usług w ustalonej szerokości pasma. Ograniczenia szerokości pasma są narzucone przez transpondery satelitarne i przez dystrybucyjne sieci wykonane z kabla współosiowego, przez co cyfrowa kompresja jest wysoce korzystna. Dalszy opis tej dziedziny może być znaleziony w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr , złożonym 30 października 1992, zatytułowanym "System and Method For Transmitting a Plurality of Digital Services" ("System i sposób do transmisji licznych usług cyfrowych"). To zgłoszenie jest tu wykorzystywane jako odniesienie. Wraz z narastającym trendem do łączenia wcześniej oddzielnych technik, takich jak transmisja telekomunikacyjna dźwięku i głosu, oraz telewizja, wliczając w to telewizję satelitarną, radio i telewizję kablową, zwiększa się zainteresowanie systemami transmisyjnymi będącymi w stanie obsługiwać jedną lub grupę lub wiele usług. Główne ośrodki wykorzystywane do dostarczania takich usług, to na przykład kabel współosiowy, mikrofale, tak zwane radio komórkowe, emisja FM, transmisja satelitarna i włókna optyczne. Każdy ośrodek posiada swe indywidualne cechy. Na przykład, porównując transmisję kablową z satelitarną, wykorzystywanymi do transmisji danych cyfrowych, widzimy, że transmisja kablowa ma tendencję do powodowania średniej stopy błędów, lecz gdy błąd się pojawia,

4 idzie on w długich strumieniach. Transmisja satelitarna ma dosyć dużą stopę błędu, głównie dzięki małej mocy odbieranego sygnału, oraz przez to, małemu stosunkowi sygnału do szumu. Tak więc w tym przypadku, duża stopa błędu jest specjalnie korygowana przez wykorzystanie takich sposobów, jak splotowy korektor błędów, nie wymagany w przypadku transmisji kablowej. We wspomnianym zgłoszeniu opisany jest koder do generowania multipleksowanego strumienia danych przenoszącego usługi do odległych miejsc przez, na przykład, sygnał satelitarny lub kablową sieć dystrybucyjną. Generowany strumień danych zawiera ciągłą sekwencję ramek, każda ramka zawiera dwa pola, a każde pole zawiera liczne linie. Pierwsza grupa linii pola wyznacza warstwę transportową, a druga grupa linii wyznacza obszar danych usługi. Cechą opisanego schematu jest zdolność do dynamicznego zmieniania multipleksowanego strumienia danych z pola na pole. Kolejną cechą tego schematu jest to, że szybkość transmisji danych multipleksowanego strumienia danych zależy od częstotliwości dobrze znanych analogowych formatów wizyjnych, to znaczy częstotliwości ramek, pól i poziomych linii. W amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 07/970918, złożonym 2 listopada 1992, zatytułowanym "System and Method for Multiplexing a Plurality of Digital Program Services for Transmission to Remote Locations" ("System i sposób do multipleksowania licznych usług w programach cyfrowych dla transmisji do odległych miejsc"), którego idea jest zawarta tutaj przez odniesienie, opisany jest inny system, stosowany do multipleksowania licznych usług dla programów cyfrowych, zawierających na przykład grupę złożoną, na przykład, z wizji, dźwięku, teletekstu, dołączania napisów i innych usług. Zgodnie z przedstawionym schematem, generowane są, liczne strumienie danych podramek, z których każdy posiada obszar warstwy transportowej i obszar danych programu. Te strumienie danych podramki są razem multipleksowane w super-ramki posiadające obszar warstwy transportowej i obszary danych podramek. Dekoder w domu subskrybenta lub jakakolwiek inna końcówka odbierająca dzieli multi pleksowany strumień danych na różne usługi. Jedną z takich usług są konwencjonalne telewizyjne obrazy wizyjne. W celu wydajnego przesyłania sygnałów wizyjnych, redundancyjna informacja jest korzystnie usuwana, co odpowiada kompresji sygnału wizyjnego. Znane są różne sposoby kompresji wizji, a niektóre z nich są przyjęte przez, na przykład, International Standards Organisation (Międzynarodowa Organizacja Standaryzacyjna), ISO i 12818, i są generalnie określane jako standardy MPEG (MPEG1 i MPEG2), co jest skrótem od "Moving Picture Expert Group" (grupa ekspertów filmowych). Niektórzy producenci wyprodukowali układy scalone do dekompresji danych skompresowanych zgodnie z MPEG1 i MPEG2, na przykład takie firmy jak Thompson-CSF, C-Cube i LSI Logic Corporation. Standardowy analogowy sygnał całkowity NTSC jest już skompresowanym formatem. Zrezygnowano z rozdzielczości diagonalnej luminancji na rzecz przyjęcia podnośnej chrominancji do pasma luminancji. Niestety, istnienie podnośnej chrominancji zmniejsza korelację pomiędzy sąsiednimi próbkami i sąsiednimi ramkami, utrudniając zastosowanie dalszych etapów kompresji. Z tego powodu, stosowane są algorytmy efektywnej kompresji nie do sygnału NTSC, lecz do oryginalnych oddzielnych składowych: sygnału luminancji Y, pierwszego sygnału różnicowego chrominancji, oraz drugiego sygnału różnicowego chrominancji, albo Y, U, V (sygnały różnicowe luminancji i chrominancji). Kompresja sygnału wizyjnego jest oparta na usunięciu nadmiarowości z sygnału. Istnieją dwa główne typy redundancji w sygnałach wizyjnych: psychowizualna i matematyczna. Wydajne systemy transmisyjne usiłują wyeliminować oba typy nadmiarowości. Redundancja psychowizualna w sygnale występuje jako wynik przesyłania informacji, których ludzkie oko i mózg nie wykorzystują, oraz nie mogą interpretować. Najbardziej oczywistym przykładem jest nadmierna szerokość pasma chrominancji dla sygnałów R, G, B. Gdy sygnał wizyjny jest reprezentowany jako składowe R, G, B, żadna z tych składowych nie może mieć ograniczonej szerokości pasma bez zauważalnego pogorszenia jakości obrazu. Jednakże, gdy obecny jest sygnał luminancji w całej szerokości pasma, oko nie jest w stanie zauważyć znacznych zmniejszeń szerokości pasma informacji o kolorze. NTSC wykorzystuje ludzką własność psychowizualną poprzez konwersję pierwotnych sygnałów R, G, B na składowe Y, U, V przez liniową macierz. Składowe U, V mogą mieć szerokość pasma zredukowaną do 25% składowej luminancji, bez widocznej utraty jakości obrazu. Jednakże, NTSC nie wykorzy-

5 stuje w pełni redundancji różnicowego sygnału chrominancji. Szerokość pasma jest zmniejszana jedynie w wymiarze poziomym, podczas gdy oko jest równie nieczułe na szczegóły chrominan cyjne w wymiarze pionowym. Inne formy psychowizualnej redundancji zawierają: luminancję szczegółów szybko poruszających się obiektów, rozdzielczość diagonalnej luminancji, oraz luminancję szczegółów w pobliżu kontrastowych przejść (maskowanie krawędzi). Eliminacja psychowizualnej redundancji jest wykonywana przez transformację sygnału na dziedzinę, w której nadmiarowa informacja jest wydzielana i ignorowana. Matematyczna redundancja występuje, gdy próbka sygnału ma niezerowy współczynnik korelacji z inną próbką tego samego sygnału. W wyniku tego część informacji jest reprezentowana więcej niż jeden raz, oraz może być eliminowana, prowadząc do kompresji danych. W minimalnie próbkowanym telewizyjnym sygnale luminancji typowego obrazu, sąsiednie próbki są zazwyczaj skorelowane w od 90 do 95%. Sąsiednie ramki są w 100% skorelowane w obszarach stacjonarnych, średnia korelacja wynosi 90%. W kompresji sygnału wizyjnego, nadmiarowa informacja o poruszającym się obrazie jest usuwana punkt po punkcie, linia po linii, ramka po ramce. Skompresowany ruchomy obraz wizyjny jest wydajnie przesyłany jako część usług multipleksowanego strumienia danych. W obecnie stosowanych urządzeniach, ruchome obrazy wizyjne są zazwyczaj kodowane w standardowych typach sygnału, takich jak analogowe całkowite sygnały wizyjne NTSC i PAL. Te sygnały zawierają okresowo powtarzające się ramki z informacjami, każda z ramek zawiera okresowo powtarzające się linie informacyjne (linie w ramce są zgrupowane w pierwszym i drugim polu), każda linia zawiera część informacyjną synchronizacji i aktywną część wizyjną. Pierwszy podzbiór linii ramki jest używany do synchronizacji pionowej. Drugi podzbiór linii ramki jest stosowany do transmisji danych dodatkowych, takich jak napisy dla niesłyszących w linii 21 pośród różnych typów danych, w czasie okresu pionowego wygaszania (oznaczonego jako VBI), przy czym dane przesyłane w czasie okresu pionowego wygaszania są nazywane danymi VBI. Pozostałe linie tworzą trzeci podzbiór linii ramki zawierający sygnał wizyjny obrazu. Jest to sygnał wizyjny obrazu, który jest najodpowiedniejszy do kompresji standardowymi sposobami kompresji sygnału wizyjnego. Przy użyciu sposobów kompresji sygnału wizyjnego usuwane są dane dodatkowe lub dane VBI z obrazu przed kompresją. Tak więc, użytkownicy, którzy wykorzystywali dodatkowe dane VBI transmitowane w czasie okresu pionowego wygaszania, na przykład sygnału NTSC, nie będą w stanie korzystać z tych usług w czasie odbierania skompresowanego sygnału wizyjnego ruchomego obrazu przesyłanego przez strumień multipleksowanych danych. Procesor wizyjny, zwłaszcza do przetwarzania cyfrowych danych multipleksowanych w zespolone dane wizyjne, zawierający wizyjny dekompresor danych wizyjnych z danymi VBI użytkownika, połączony operacyjnie z procesorem wydzielania danych VBI użytkownika z danych wizyjnych oraz interfejs wizyjny przetwarzania danych VBI użytkownika i danych wizyjnych w zespolone dane wizyjne zaopatrzony w demultiplekser, według wynalazku, wyróżnia się tym, że interfejs wizyjny, operacyjnie połączony z wizyjnym dekompresorem danych, jest zaopatrzony w interpolator Y i interpolator UV, których wejścia są operacyjnie połączone z demultiplekserem, a wyjścia są operacyjnie połączone z miesza czem-multiplekserem. Mieszacz-multiplekser jest operacyjnie połączony z generatorem danych VBI, konwerterem, sterownikiem interfejsu, obwodem przetwarzania danych YUV w zespolone dane wizyjne i, przez dwie szyny, z dwoma wejściami pierwszym i drugim, końcowego multipleksera oraz pierwszymi wejściami układu mnożącego U i układu mnożącego V. Wyjścia układów mnożących U i V są również operacyjnie połączone z dwoma wejściami, trzecim i czwartym, końcowego multipleksera, którego wyjścia są operacyjnie połączone z wejściami obwodu przetwarzania danych YUV w zespolone dane wizyjne, natomiast drugie wejścia układów mnożących V i U są dołączone do wyjścia cosinusoidal nego i wyjścia sinusoidalnego generatora podnośnej, połączonego operacyjnie ze sterownikiem interfejsu. Generator danych VBI korzystnie zawiera filtr przetwarzania danych symboli na przefil trowane dane VBI, operacyjnie połączony z układem skalowania amplitudy.

6 W alternatywnym rozwiązaniu generator danych VBI jest korzystnie zaopatrzony w układ czasowego skalowania częstotliwości symboli sygnału danych VBI. Interfejs wizyjny jest korzystnie zaopatrzony, w alternatywnym rozwiązaniu, w pamięć przechowywania zbioru danych sygnału VITS i układ rekonstrukcji analogowego sygnału ze zbioru danych sygnału VITS. Procesor wizyjny jest korzystnie zaopatrzony w procesor odzyskiwania danych PAN SCAN, połączony operacyjnie ze sterownikiem interfejsu w układzie interfejsu wizyjnego. Rozwiązanie według wynalazku umożliwia przezwyciężenie ograniczeń istniejących w bieżącym stanie techniki. Urządzenie według wynalazku jest zgodne z rozpowszechnionymi standardami do transmisji wszystkich typów danych VBI. Urządzenie dekoduje dane VBI zakodowane w formacie MPEG tak, by elastycznie zapewniać kontrolę szerokości symboli, górnego poziomu wartości danych symboli i dolnego poziomu wartości danych symboli poprzez kodowanie odpowiednich danych w końcówce kodera. Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowy schemat blokowy dekodera według niniejszego wynalazku, fig. 2 - schemat blokowy pokazujący procesor sygnału wizyjnego według wynalazku, fig. 3 - schemat blokowy interfejsu wizyjnego według wynalazku, fig. 4 - przykładowy schemat blokowy pokazujący generator danych VBI według wynalazku, fig. 5 - schemat pokazujący przykładowy prosty układ przetwarzania według wynalazku, fig. 6 - częściowy schemat blokowy systemu do multipleksowania licznych usług cyfrowych przesyłanych do licznych oddalonych miejsc, tak jak to opisano w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr , fig. 7 - graficzną ilustrację multipleksowanego strumienia danych generowanego przez koder, fig. 8 - szczegółowo ogólne rozmieszczenie i zawartość odpowiednich ramek w multipleksowanym strumieniu danych dla usług wizyjnych NTSC, fig. 9 - szczegółowo dane i usługi, które mogą być przenoszone w przykładowym pierwszym polu ramki multipleksowanego strumienia danych, fig szczegółowo dane i usługi, które mogą być przenoszone w przykładowym drugim polu ramki multipleksowanego strumienia danych, fig schemat blokowy pokazujący, w uproszczony sposób, przykładowy system według wynalazku, fig schemat blokowy dekodera 216, fig przykładowy przebieg falowy linii 21 według niniejszego wynalazku, fig schemat blokowy układu 242 formującego przebieg falowy w linii 242 z fig. 13, fig alternatywny format ramki według niniejszego wynalazku, natomiast fig. 16 przedstawia inny alternatywny format ramki według wynalazku. Część ujawnienia z amerykańskiego zgłoszenia nr wynalazku jest podsumowana i załączona poniżej w odniesieniu do fig w celu dostarczenia dalszych informacji użytecznych do wyjaśnienia specyficznego zastosowania niniejszego wynalazku. Figura 6 pokazuje częściowy schemat blokowy systemu 100 do multipleksowania licznych usług cyfrowych do transmisji do licznych oddalonych miejsc (nie pokazanych). W przypadku płatnej telewizji, system 100 zawiera liczne kodery usług 112, z których każdy jest nadzorowany przez nadawcę. Jak pokazano, dowolna liczba N nadawców może być obecna w systemie 100. Jak wspomniano we wstępie, nadawcy są bytami, które dostarczają programy do dystrybucji do różnych subskrybentów. Na przykład, jak pokazano na fig. 6, nadawca 1 może dostarczać od 1 do N programów. Każdy program zawiera zbiór odpowiednich usług, takich jak wizja, dźwięk czy napisy (closedcaptioning). Ponadto, usługi dźwiękowe i wizyjne mogą być poddawane kompresji przez urządzenia kompresujące dźwięk i wizję 122, aczkolwiek taka kompresja nie jest wymagana. Na przykład MPEG stworzyła algorytm kompresji obrazu, który jest szeroko stosowany w przemyśle usług wizyjnych. Kwantyzacja wektorowa jest inną, nowszą metodą kompresji dla cyfrowych obrazów. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, można zastosować dowolny algorytm kompresji wykonywanej przez urządzenia do kompresji wizji i dźwięku 122, które nie ograniczają się do żadnej z metod kompresji. Ponadto, jak wspomniano wcześniej, kompresja wizji i dźwięku nie jest wymagana. Służy ona jedynie do zwiększenia ilości danych, które mogą być przesyłane w założonym paśmie. Każdy koder zawiera ponadto multiplekser usług 124. Jak to zostanie później szczegółowo opisane, multipleksery usług 124 działają zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku multipleksując poszczególne cyfrowe usługi do transmisji do odległych miejsc, takich jak stacje

7 czołowe sieci kablowej lub pojedynczy subskrybenci. Multiplekser usług 124 w każdym koderze 112 generuje multipleksowany strumień danych 126, który jest podawany do nadajnika 128 do transmisji do odległych miejsc przez satelitę 130. Jak pokazano na fig. 6, każdy nadawca (na przykład od jednego do N) dostarcza swój własny multipleksowany strumień danych 126. Jak to zostanie później bardziej szczegółowo opisane, multipleksowane strumienie danych mogą być odbierane w licznych odległych miejscach, takich jak stacje czołowe sieci kablowych, przez subskrybentów DBS lub subskrybentów sieci kablowych. Każde odległe miejsce wykorzystuje demultiplekser usług, który wydobywa wybrane usługi z multipleksowanego strumienia zgodnie ze sposobem według wynalazku. Dalsze szczegóły demultipleksera usług zostaną później zaprezentowane. Figura 7 jest graficzną ilustracją multipleksowanego strumienia danych 126 generowanego przez każdy multiplekser usług 124 w każdym koderze 112. Zgodnie z niniejszym wynalazkiem, multipleksowany strumień danych 126 zawiera ciągłą sekwencję "ramek". Każda ramka zawiera dwa "pola", tak jak pokazano. Jak to zostanie później szczegółowo opisane, każde pole zawiera dane multipleksowanych usług i "warstwę transportową", która zawiera pewne "dane systemowe" niezbędne dla pracy systemu według wynalazku. Ponieważ pewne rodzaje danych systemowych są zbyt liczne by przesyłać je w jednym polu, dane tych rodzajów są przesyłane w szeregu pól nazywanym tutaj "grupą pól". Na przykład, cykl grupy może zawierać osiem pól, aczkolwiek może składać się z dowolnej liczby pól. Zasadniczo, cykle grup określają granice w multiple ksowanym strumieniu danych 126, w których przesyłany jest komplet systemowych i zakodowanych danych. Te granice cyklu grupy mogą być albo ustalone, albo mogą się dynamicznie zmieniać. Jak to zostanie później pokazane, demultiplekser usług w każdym odległym miejscu potrzebuje danych systemowych w danym cyklu grupy w celu oddzielenia odpowiednich usług z danych usług zawartych w następnym cyklu grupy. Jak to wcześniej wyjaśniono, usługi wizyjne przenoszone w strumieniu multipleksowanych danych pochodzą z analogowych sygnałów wizyjnych, które są "digitalizowane" przez przetworniki analogowo - cyfrowe 120, i przez to stają się "usługami cyfrowymi". Jak to zostanie później szczegółowo opisane, u subskrybentów wybrane usługi cyfrowe są wydobywane z multipleksowanego strumienia danych do oglądania na urządzeniu wyświetlającym, takim jak na przykład odbiornik telewizyjny. Przed podaniem do oglądania usługi cyfrowe muszą być z powrotem przetworzone do postaci analogowej. Jak to wiadomo specjalistom, istnieje kilka formatów analogowych sygnałów wizyjnych szeroko stosowanych w przemyśle telewizyjnym. Format NTSC jest szeroko stosowany w Stanach Zjednoczonych, format PAL jest szeroko stosowany w Europie. W jednym przykładzie realizacji niniejszego wynalazku i w celu uproszczenia struktury sprzętowej i generowania częstotliwości przez system 100, całkowita struktura ramek i szybkość transmisji multipleksowanego strumienia danych 126 korzystnie zależą od poszczególnych analogowych formatów sygnałów wizyjnych usług wizyjnych przenoszonych w sposób multipleksowany. Struktura ramki i szybkość transmisji cyfrowej różnią się w zależności od tego, czy multipleksowane usługi wizyjne są sygnałami wizyjnymi PAL czy NTSC. Zaopatrzenie multipleksowanych danych cyfrowych w szybkości i taktowania odpowiadające kluczowym analogowym częstotliwościom upraszcza strukturę sprzętową systemu. W szczególności, regeneracja analogowego sygnału wizyjnego (lub dźwiękowego) u subskrybentów jest znacznie uproszczona. Figura 8 pokazuje ogólne rozmieszczenie i zawartość przykładowej ramki multipleksowanego strumienia danych z fig. 7 w przypadku, gdy usługi przenoszone w sposób multipleksowany bazują na formacie NTSC analogowego sygnału wizyjnego. Struktura ramki i szybkość transmisji multipleksowanego strumienia danych korzystnie zależą od ich analogowych odpowiedników NTSC. Jak to szczegółowo opisano poniżej, na przykład, całkowita szybkość danych zależy od częstotliwości Fh analogowej linii telewizyjnej, która w przypadku sygnałów wizyjnych NTSC wynosi khz (tzn. Fh khz). Jak pokazano na fig. 8, ramka korzystnie zawiera liczne linie o długościach 171 bajtów (czyli 1368 bitów), przy czym w przypadku usług wizyjnych przenoszonych w formacie sygnałów NTSC, ramka zawiera 525 linii. Na przykład, cyfrowa usługa może zawierać 525 linii, z których każda linia zawiera 171 bajtów i jest transmitowana z szybkością linii na sekundę odpowiadając odpowiedniej analogowej

8 usłudze. Specjaliści stwierdzą, że 525 linii ramki odpowiada liczbie linii w analogowym obrazie NTSC. Dodatkowo, linie w każdej ramce mogą być zorganizowane w dwóch "polach", z których każde zawiera 262 linie. Linia testowa 140 jest dodawana, by osiągnąć pełną ilość linii 525. Specjaliści ponadto stwierdzą, że ta dwupolowa struktura jest analogiczna do dwupolowego formatu sygnałów NTSC. W celu uzyskania odpowiedniości pomiędzy szybkością multipleksowanych danych i analogowymi częstotliwościami NTSC, każda linia ramki jest przesyłana z częstotliwością równą Fh będącą częstotliwością linii poziomej. W przypadku sygnału wizyjnego NTSC, Fh wynosi khz. Wówczas usługi wizyjne NTSC są przesyłane w sposób multipleksowany, a szybkość multipleksowanych danych wynosi: 171 bajtów x 8 bitów x Fh = 1368 x Fh = 1368 x khz = 21,5 Mbps W przypadku 525 linii, całkowita częstotliwość ramki wynosi 29,97 Hz, co równa się częstotliwości analogowej ramki sygnałów wizyjnych NTSC. Jak jest to widoczne dla specjalistów, szybkość multipleksowania wynosząca 1368 x Fh nie odpowiada dokładnie szybkości regeneracji NTSC. Szybkość regeneracji wynosi obecnie 1365 x Fh i z tego powodu dekodery u subskrybentów muszą wykonać konwersję szybkości w celu dokładnej regeneracji analogowych sygnałów wizyjnych NTSC. Pojedynczy strumień multipleksowanych danych przesyłany z szybkością 21,5 Mbps może być modulowany i przesyłany 6 MHz kanałem kablowym, a dwa multipleksowane strumienie danych mogą być przeplatane i przesyłane pojedynczym C-Band transpondera satelity. Kontynuując opis fig. 8, każde pole ramki rozpoczyna się słowem VSYNC 142, a każda linia rozpoczyna się bajtem HSYNC 146. Jak to zostanie opisane, demultiplekser usług w dekoderze u każdego subskrybenta wykorzystuje wzorce HSYNC i VSYNC do ustalenia synchronizacji ramki i pola po odebraniu multipleksowanego strumienia danych. Słowo VSYNC 142 jest generowane podobnie dla każdego pola i może być bitową negacją słowa z poprzedniego pola. Bajt HSYNC 146 jest korzystnie taki sam dla każdej linii. Po słowie VSYNC 142 w każdym polu korzystnie następuje "warstwa transportowa" 144. Generalnie warstwa transportowa 144 w każdym polu zawiera "dane systemowe" niezbędne do działania systemu według wynalazku i, co najważniejsze, określa zawartość danych systemowych i danych usług, które następują dalej w polu. Jak to szczegółowo dalej opisano, ważna część warstwy transportowej 144 jest "mapą multipleksowania", które następuje bezpośrednio po słowie VSYNC 142 w każdym polu. Mapa multipleksowania wyznacza ilość i położenie pakietów warstwy transportowej, które występują w polu i jest dynamicznie ustawialna dla każdego pola tak, by osiągnąć dużą elastyczność. Jak pokazano na fig. 8, po warstwie transportowej 144 każdego pola następuje przestrzeń danych usług 148, która zawiera dane usług wizyjnych i dźwiękowych przenoszone w multiple ksowanym strumieniu danych. Jak zostanie to później szczegółowo wyjaśnione, liczne usługi wizyjne i usługi dźwiękowe przenoszone w każdym polu są zmiennie podzielone wewnątrz pola, tak by system mógł akceptować różne szybkości danych usług. Szybkość danych dla usług może się zmieniać od szybkości HDTV (około 17 Mbps) do szybkości danych standardu telekomunikacyjnego T 1 równej 1,544 Mbps. Ilość danych przypisana usługom wizyjnym, dźwiękowym i innym może być ustawiana pomiędzy usługami. Części przestrzeni danych usług nie używane przez usługi dźwiękowe mogą być przypisane usługom wizyjnym lub innym. Usługi dźwiękowe nie są związane z usługami wizyjnymi w obrębie pola i przez to system może dostarczać usługi "radiowe". Dzięki dynamicznej alokacji danych usług w obrębie pola, poszczególne usługi wizyjne nie muszą mieć tej samej szybkości danych. Możliwe kombinacje usług, które nadawca może dostarczać w jednym multipleksowanym strumieniu danych są ograniczone jedynie przez maksymalną szybkość danych w jednym multipleksowanym strumieniu danych (tzn. około 21,5 Mbps). Dzięki tej elastycznej metodzie, dowolne przyszłe usługi cyfrowe, z szybkościami danych tak małymi jak standard telekomunikacyjny T1, mogą być zaakceptowane. Jak to zostanie dalej pokazane, warstwa transportowa 144 i część danych usług 148 każdej ramki są zakodowane z korekcją błędu przy wykorzystaniu 20 bajtowego kodu korekcji błędów Reeda -Solomona 150. Specjaliści mogą stwierdzić, że zorientowany blokowo schemat korekcji błędów może być wykorzystany bez wychodzenia poza duch i zakres wynalazku.

9 Figura 9 pokazuje dalsze szczegóły ogólnego rozmieszczenia zawartości pierwszego pola przykładowej ramki multipleksowanego strumienia danych według wynalazku. Jak pokazano, pierwsza linia warstwy transportowej 144 (tzn. linia 2 pola) zawiera pakiet danych systemowych 160 (DSP), który zawiera mapę multipleksowania 162. Kolejne linie warstwy transportowej mogą zawierać pakiety źródeł usług 164 (SSP) (service seed packets), pakiety sterujące multipleksowaną wizją 166 (VMCP) (video multiplex control packets), pakiety mapy wirtualnego kanału 168 (VCM) (virtual channel map packets), pakiety danych teletekstu 170 (TT), pakiety adresowalnych danych 172 (ADP), oraz opcjonalne pakiety systemowe 174 (OSP). Mapa multipleksowania 162 jest przesyłana w każdym polu i określa ilość i położenie każdego typu pakietu danych w warstwie transportowej tego pola. Wraz z mapą multipleksowania 162, ilość i położenie każdego typu pakietu warstwy transportowej mogą być dynamicznie zmieniane w obrębie jednego pola w celu uzyskania większego stopnia elastyczności. Na przykład, jak to opisano szczegółowo poniżej, mapa multipleksowania 162 może być użyta w trybie pełnego pola (full-field) w celu umożliwienia użycia całego pola multipleksowanego strumienia danych dla danych systemowych takich, jak adresowalne pakiety danych 174 (ADP). Należy zauważyć, że nie każdy typ pakietu warstwy transportowej musi być koniecznie przesyłany w każdym polu. Na przykład, niektóre pakiety, takie jak źródłowe pakiety systemowe (SSP), mogą być przesyłane jedynie w pierwszych paru polach "krypto-cyklu". Zawartość i rozmieszczenie danych w każdym pakiecie zostaną później szczegółowo opisane. Część każdego pola jest przydzielana dla danych usług 148. Zgodnie ze sposobem według niniejszego wynalazku, usługi dźwiękowe, użytkowe i napisowe (closed-captioning), oraz usługi wizyjne, są od siebie oddzielone w obrębie pola. Jak pokazano, dane użytkowe i dane napisów (closed-captioning) 176 mogą być przesyłane na początku każdej linii warstwy transportowej 144. Część dźwiękowa 178 każdego pola jest proporcjonalnie umieszczana pomiędzy różnymi transmitowanymi usługami dźwiękowymi. Na przykład, część dźwiękowa 178 każdego pola może zawierać maksymalnie 21 bajtów w każdej linii obszaru danych usług 148. Część wizyjna 180 obszaru danych usług 148 każdej ramki zawiera liczne mniejsze pakiety danych wizyjnych 182 (VDP). Na przykład dane VDP mogą mieć szerokość 60 bitów, choć dowolny ich rozmiar może być zastosowany bez wychodzenia poza duch i zakres wynalazku. Każdy z 60 bitów danych VDP może być przypisany poszczególnej transmitowanej usłudze wizyjnej. Na przykład, jeśli transmituje się 5 usług wizyjnych, każda usługa będzie zajmować 12 bitów w obrębie każdego VDP. 60 bitów w każdym VDP może być rozdzielone pomiędzy różne usługi proporcjonalnie do indywidualnej szybkości danych każdej usługi. Na przykład, usługa wizyjna o dużej szybkości może mieć przydzielone więcej bitów w każdym VDP niż usługa wizyjna o niższej szybkości. Chociaż przydział bitów w VDP w pojedynczej ramce pozostaje ustalony, przydział może zmieniać się z ramki na ramkę. Jak to zostanie później szczegółowo opisane, pakiety sterujące multipleksowaniem wizji (VMCP) 166 w warstwie transportowej 144 określają przydział usług wizyjnych w pakiecie VDP danego pola. W korzystnym przykładzie realizacji, nawet jeśli pakiety VMCP są przesyłane w warstwie transportowej każdego pola, przydział usług w obrębie pakietu VDP może być zmieniany z ramki na ramkę tak, by realizować statystyczne multipleksowanie. Specjaliści dostrzegą, że alokacja usług w każdym VDP może być zmieniana z ramki na ramkę, jeśli jest to pożądane. Figura 10 pokazuje szczegóły drugiego pola przykładowej ramki, przykładu dla którego w fig. 9 pokazano pierwsze pole, multipleksowanego strumienia danych. Jak widać, drugie pole jest zasadniczo podobne w strukturze i rozmieszczeniu do pierwszego pola; główna różnica polega na dodaniu testowej linii 140. Jak wcześniej wspomniano, linia testowa 140 jest ostatnią linią każdej ramki multipleksowanego strumienia danych i umożliwia, by każde pole wynosiło dokładnie 261 linii (nie wliczając VSYNC). Linia testowa 140 nie podlega korekcji błędów przy wykorzystaniu kodu Reeda-Solomona, tak jak linie drugiego pola. Linie testowe mogą być użyte do przenoszenia testowych danych systemowych, jeśli jest to pożądane. Nawiązując do fig. 9 i 10, trzeci i czwarty bajt każdej linii każdego pola przenosi dane użytkowe i dane napisów (closed-captioning). Używane jest jedynie pierwsze 15 z 16 bitów dla danych użytkowych, szesnasty bit jest stosowany dla napisów (closed-captioning). Dodatkowo, pięć linii każdej ramki (tzn. każdego pola) nie przenosi danych użytkowych i danych napisów

10 (closed-captioning). Zawierają one linie VSYNC 142, linię testową 140, oraz linie 2 i 264 odpowiednio pierwszego i drugiego pola. Całkowita bitów a pojemność dla danych użytkowych dla jednej ramki wynosi: (525-5) linii * (15 bitów/linie) = 7800 bitów. Te 7800 bitów jest dzielone na 8 oddzielnych "kanałów" danych użytkowych. Tak więc, dla każdej ramki przypada 975 bitów/kanał. Są one korzystnie kodowane z korekcją błędu wykorzystującą (3,2,13) splot FEC, uzyskując pojemność przy kodowaniu z korekcją błędów: 975 * 2/3 = 650 bitów/kanał/ramkę. Maksymalna szybkość każdego kanału danych użytkowych wynosi więc: 650 bitów x 1 ramka x linie = 19,48 kbps Ta szybkość jest nieznacznie większa od szybkości standardu przemysłowego wynoszącej 19,2 kbps, lecz przy nadmiernej pojemności, w gorszym przypadku dane z kanałów mogą być obsługiwane z nieznacznie większą szybkością. Taktowanie 19,48 khz może być łatwo uzyskane z Fb ponieważ 19,48 khz równa się 2730/2205 Fh. Ilustruje to zaletę polegającą na uzależnieniu całkowitej szybkości multipleksowanych danych od częstotliwości poziomej linii. Alternatywnie, dane użytkowe w każdej ramce mogą być podzielone na 16 oddzielnych kanałów, przy czym każdy kanał pracuje z szybkością 9600 kbs. Dane napisów (closed - captioning) mogą być przesyłane przez ostatni bit czwartego baj tu każdej linii (tzn. w obrębie 16 bitów przestrzeni danych użytkowych i danych napisów). Tak jak w przypadku danych użytkowych, dane napisów (tzn. jeden bit na linię) są przesyłane w tych samych 520 liniach każdej ramki. Jak to wiadomo specjalistom, usługi wizyjne często mają dołączone do nich dane napisów. W analogowym formacie NTSC, dwa bajty (tzn. dwa znaki) danych napisów są przesyłane w linii 21 każdej ramki analogowego sygnału wizyjnego. 520 bitów napisów jest dzielone na 20 oddzielnych "kanałów" po 26 bitów każdy. Każdy "kanał" odpowiada innej usłudze wizyjnej w multipleksowanym strumieniu danych. Każda ramka może więc przenosić do 20 usług wizyjnych z dołączonymi do nich danymi napisów. Pierwsze 26 bitów w ramce odpowiada usłudze wizyjnej nr 1, następne 26 bitów - usłudze wizyjnej nr 2, i tak dalej. W tym przykładzie użyte jest jedynie pierwszych szesnaście bitów z każdych 26 bitowej porcji bitów. Tak więc, tak jak w przypadku linii nr 21 analogowego formatu NTSC, na jedną ramkę są transmitowane dwa znaki dla jednej usługi wizyjnej. Ramka, w której przesyłane są dane, może mieć zasadniczo postać ramki z danymi rozdzielanymi przez sygnał synchronizacji ramki, posiadającej wewnętrzne dane ramki podzielone na jeden lub więcej segmentów, które są rozgraniczane sygnałami synchronizacji. Chociaż te określenia pochodzą z dziedziny obrazów telewizyjnych, nie ma powodu by nie poszerzyć ich poza kontekst transmisji cyfrowej w multipleksowanym strumieniu danych. Na przykład, ilość danych przesyłanych w połączeniu z sygnałami synchronizacji ramki i synchronizacji linii może różnić się od ilości danych przesyłanych w klasycznym obrazie telewizyjnym. W rzeczywistości, ilość danych przesyłanych w każdej ramce multipleksowanego strumienia danych i powiązana bądź z sygnałami synchronizacji ramki, bądź synchronizacji poziomej, może być albo pewnej ustalonej wielkości, albo może się dynamicznie zmieniać, tak by odpowiadać wymaganiom transmisji w kanale transmisyjnym. Tak więc, każda ramka danych może być organizowana bardziej w zależności od wymagań transmisji (na przykład transmisja przez zaszumiony kanał transmisyjny, korekcja błędów, różne dane o różnych prawdopodobieństwach wystąpienia danych, itp.) niż od rozdzielczości lub szybkości odświeżania wyświetlacza. W kontekście takich elastycznych ramek danych, transmisja informacji może być funkcjonalnie zorganizowana w, na przykład, dane o małej szybkości, średniej szybkości i dużej szybkości, jak pokazano na fig. 15 jako odpowiednio pakiety, dane dźwiękowe i dane wizyjne. Dane w ramce, pokazanej na fig. 15, są korzystnie rozdzielone pomiędzy pakiety, dane dźwiękowe i dane wizyjne w taki sposób, by były uniezależnione od granic pomiędzy segmentami odgraniczanymi przez sygnały synchronizacji poziomej. Na fig. 15, dane w każdym segmencie, rozgraniczane przez sygnały synchronizacji poziomej, korzystnie zawierają kod Reeda-Solomo na korekcji/detekcji błędów, lub inny równoważny, pozostała część segmentu danych zawiera funkcjonalnie podzieloną transmitowaną informację.

11 Figura 16 pokazuje funkcjonalnie wydzielony pakiet danych, który może być dalej podzielony na obszary 1 i 2, obszar 1 jest używany do przesyłania informacji wymagającej małych prawdopodobieństw wystąpienia błędu w porównaniu z prawdopodobieństwami wystąpienia błędu w obszarze 2. Na przykład, multipleksowana struktura sterująca lub dostarczanie ziarna kodowania mogą wymagać bardzo małych prawdopodobieństw występowania błędów. Również, pewne typy informacji zawarte w obszarze 1 mogą się dynamicznie zmieniać w zależności od spodziewanego poziomu szumu w fizycznym kanale transmisyjnym tak, by informacja przesyłana tym kanałem mogła być odbierana z określonym małym prawdopodobieństwem wystąpienia błędów transmisji. Figura 11 pokazuje schemat kodera 200 w satelitarnym łączu naziemnym, oraz dekoder 216 w otoczeniu zgodnym z jednym przykładem realizacji niniejszego wynalazku. Ta figura została uproszczona w celu zaprezentowania niniejszego wynalazku w odpowiednim kontekście. Analogowy sygnał wizyjny NTSC (lub PAL) jest odbierany od nadawcy, oraz dane napisów CC (closed - captioning) są wydzielane z analogowego sygnału przez układ wydzielania danych 210, który jest dostępny w handlu. Dane analogowe są przekształcane na dane cyfrowe i są podawane do multipleksera, z szybkością 21,5 Mbps. Po zakodowaniu przez koder 212 MPEG i zmultipleksowaniu przez multiplekser 214, multipleksowane dane są dostarczane do jednostki ASIC 218 w dekoderze 216 (tzn. po przejściu przez kanały przyziemnego łącza satelitarnego i łącza pomiędzy satelitą a ziemią), który to dekoder demultipleksuje dane i odprowadza oddzielnie dane CC, TEXT (teletekst) i VIDEO (wizja) do płyty wideo 220, która w sposób cyfrowy odtwarza linię 21 i przekształcają na postać analogową. Płyta wideo dekoduje również zakodowany przez algorytm MPEG sygnał wizyjny, przekształca go na postać analogową dodając linię 21 w odpowiedniej linii pola, przez co odtwarzany jest oryginalny sygnał wizyjny NTSC. System jest również w stanie odtwarzać sygnały wizyjne PAL. Figura 12 pokazuje szczegóły płyty wideo z fig. 11. Jak pokazano, dane teletekstu w postaci cyfrowej RGB są odbierane i podawane do przetwornika RGB/YUV 234, a następnie są przepuszczane przez multiplekser 246. Sygnał wizyjny zakodowany przez MPEG jest odbierany z szybkością 21,5 Mbps i jest podawany do konwertera szybkości/zarządcy protokołu 230. Stamtąd zakodowany sygnał wizyjny jest dekodowany przy zastosowaniu jednostki dekodującej MPEG 232 (MPEG Video Decoder Chip), która jest produkowana przez C-Cube Microsystems (część nr CL950). Jednostka ta jest w stanie dekodować sygnały NTSC i PAL, w zależności od mikrokodu, który odbiera z pamięci 236 przez przełącznik 238. Zdekodowany sygnał wizyjny jest przesyłany do innego wejścia multipleksera 246. Tak więc, albo sygnał teletekstu, albo zdekodowany sygnał wizyjny NTSC (albo PAL) będzie podawany do przetwornika cyfrowoanalogowego (D/A)/ kodera sygnału analogowego 248, który odprowadza sygnały wizyjny w odpowiednim paśmie. Przetwornik D/A jest w stanie produkować na wyjściu analogowe sygnały NTSC i PAL z cyfrowych wejść. Mikroprocesor 240 steruje dekoderem MPEG i koderem analogowego sygnału wizyjnego wyznaczając, który format sygnału wybrać. Multiplekser jest szczegółowo opisany we wspomnianym amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr Dane napisów mogą być dostarczane do dekodera 216 z szybkością 26 bitów na ramkę. Jak pokazano na fig. 12, 26 bitów danych CC jest przepuszczane do 21 układu formowania 242, który odtwarza linię 21 w postaci analogowej. Układ formowania linii 21 i złączony z nim układ generatora taktującego 244 są opisane poniżej z nawiązaniem do fig. 13. Po uformowaniu, linia 21 jest umieszczana w odpowiednim polu analogowego sygnału wizyjnego NTSC przez drugi multiplekser 250. Jest on sterowany przez mikroprocesor 240. Figura 13 pokazuje przebieg falowy linii 21 zgodny z jednym przykładem realizacji niniejszego wynalazku. Sygnał rozpoczyna się bitem startu. Po bicie startu następuje fala sinusoidalna (RUN IN), która jest stosowana do uruchomienia dekodera CC i ustanowienia synchronizacji. Po fali sinusoidalnej następują dwa znaki tekstu napisu (CHAR 1 i 2). Później następuje bit stopu (STOP). Gdy subskrybent kupuje dekoder napisów, dekoder ten po prostu wydobywa linię 21 z każdej ramki NTSC, buforuje znaki tekstu aż do odebrania pełen sentencji, a następnie wyświetla ją na ekranie tak, by użytkownik mógł ją przeczytać. Proces ten jest opisany poniżej.

12 Figura 14 pokazuje szczegóły układu formującego 242 linię 21 z fig bitów danych CC dostarczanych przez każdą ramkę jest odbierane przez jednostkę rozkładającą i przechowującą 260, która buforuje odebrane dane i wydziela każde dwa znaki danych CC. Dwa znaki do wprowadzania do zadanej linii 21 są przechowywane w 16 bitowym rejestrze 262. Rejestr jest taktowany przez sygnał synchronizacji ramki tak, że znaki są dostarczane w granicach ramki (linia 21 jest dostarczana w każdym kolejnym polu, tzn., jeden raz na ramkę). Dwa znaki są następnie przesyłane do układu 264, który dodaje sygnał startu i wymagany czas martwy do sygnału. Informacja CC jest jeszcze ciągle w postaci cyfrowej. Następnie jest wprowadzana do multipleksera 270. Generator cyfrowej fali sinusoidalnej 268 tworzy cyfrową falę sinusoidalną, która jest doprowadzana do innego wejścia multipleksera 270. Gdy linia 21 ma być formowana, sygnał zezwolenia linii 21 jest ustalony w stanie wysokim przez cały okres trwania linii 21. Uaktywnia to układ formowania przedziału linii , który steruje taktowaniem różnych komponentów układu. Uszczegóławiając, układ formowania przedziału linii steruje multiplekserem 270, generatorem fali sinusoidalnej 268, oraz układem dodawania bitu startu i czasu martwego 264, tak że całkowita reprezentacja cyfrowa jest przekształcana na postać analogową w sieci sumującej D/A 272. Wynikiem jest odtworzony sygnał analogowy oryginalnej linii 21, który został wydzielony z sygnału wizyjnego NTSC przy koderze 112. Odtworzona linia 21 jest następnie wprowadzana do odpowiedniego analogowego pola NTSC. Jedną z zalet układu z fig. 14 jest to, że linia 21 jest całkowicie cyfrowo odtwarzana. Mówiąc dokładniej, fala sinusoidalna jest cyfrowo rekonstruowana, a następnie cała cyfrowa reprezentacja jest przekształcana w sposób cyfrowo-analogowy. Inną koncepcją może być generowanie fali sinusoidalnej w sposób analogowy. Jednakże, dzięki cyfrowemu tworzeniu fali sinusoidalnej, układ formowania całej linii 21 może być zaimplementowany jako pojedyncza jednostka ASIC. Wówczas mieszanie układów analogowych i cyfrowych nie będzie konieczne. W innym przykładzie wykonania, fig. 1 przedstawia schemat blokowy pokazujący część 10 dekodera dla takich danych cyfrowych multipleksowanych usług. Ta część 10 zawiera multiplekser 12 sterowany przez mikrokontroler 14 pod wpływem przełączników 16 z przedniego panelu, sterowanych przez użytkownika. Demultipleksowany strumień danych może zawierać informację tekstu lub informację dźwięku, na przykład muzykę stereo. Ta informacja tekstu lub informacja dźwięku jest rekonstruowana przez, odpowiednio, procesor tekstu 18 i procesor dźwięku 20. Zdemultipleksowana informacja może również zawierać informację wizji z dołączonymi dodatkowymi informacjami (na przykład, dźwięk dołączony do informacji wizji). Ta informacja jest przetwarzana przez procesor wizji 30. Procesor wizji 30, z fig. 2, zawiera wizyjny dekompresor danych 32, procesor sterujący kompresją, 34 i interfejs wizyjny 40. Wejściowe skompresowane dane wizyjne, podawane do wizyjnego dekompresora danych 32 zawierają bloki danych, takie jak skompresowane dane wizyjne, dźwiękowe i inne informacje sterujące i dane użytkowe. Wizyjny dekompresor danych 32 odprowadza zdekompresowane dane wizyjne do interfejsu wizyjnego 40. Wizyjny dekompresor danych 32 również wydziela dane użytkowe, które są odprowadzane do procesora sterującego kompresją 34. Procesor sterujący kompresją 34 wyznacza i wydziela dane przedziału pionowego wygaszania, które były spakowane wśród danych użytkowych. Dane VBI są następnie odprowadzane z procesora sterowania kompresją do interfejsu wizyjnego 40. Korzystne jest, gdy dane tekstu (TTX) z procesora tekstu 18 lub z wizyjnego dekompresora danych 32, lub z innego źródła, są dostarczane do interfejsu wizyjnego 40. Interfejs wizyjny 40 przetwarza te sygnały i odprowadza dane całkowitego sygnału wizyjnego. Na fig. 3, interfejs wizyjny 40 zawiera demultiplekser 44 do odbierania zdekompresowa nych danych wizyjnych z dekompresora wizyjnego i wydzielania danych na dane luminancji Y i interpolowane dane chrominancji UV, które są doprowadzane przez interpolatory Y i UV, odpowiednio, 46 i 48. Interfejs wizyjny 40 zawiera interpolator Y 46 i interpolator UV 48 do wytwarzania interpolowanych danych Y i interpolowanych danych UV, które są odprowadzane do mieszacza-multipleksera 50. Interfejs wizyjny zawiera również generator danych VBI 60, który odbiera dane VBI z procesora sterującego kompresją 34 i generuje sygnał danych VBI, który jest odprowadzany do mieszacza-multipleksera 50. Korzystne jest, gdy interfejs wizyjny 40 zawiera również konwerter 58 do przekształcania informacji tekstu RGB na informacje

13 tekstu YUV. Interfejs wizyjny 40 zawiera sterownik interfejsu 42 do odbierania informacji o synchronizacji pionowej i poziomej, oraz dane wejściowe z procesora sterującego kompresją, po czym wytwarza dane wyjściowe do procesora sterującego kompresją, oraz różne inne sygnały do sterowania działaniem różnych układów powiązanych z interfejsem wizyjnym 40, na przykład do sterowania interpolatorami Y i UV 46 i 48, oraz na przykład do sterowania mieszaczem-mul tiplekserem. Interfejs wizyjny 40 służy jako postprocesor wizji dla dekompresora wizyjnego, na przykład, dla standardowego dekompresora wizyjnego opartego na, na przykład, standardzie MPEG (Grupy Artystów Filmowych). Układ interfejsu wizyjnego 40 odbiera zdekompresowane dane wizyjne z dekompresora wizyjnego MPEG jako sekwencję cyfrowo reprezentowanych próbek, oraz odprowadza całkowite dane sygnału, również w postaci sekwencji cyfrowo reprezentowanych danych próbek, zgodnie ze standardem całkowitych sygnałów wizyjnych, takich jak sygnały NTSC lub PAL. Interfejs wizyjny 40 korzystnie przetwarza 16 bitowe dane YUV z szybkością próbkowania 4 : 2 : 2, jak jest to określone przez standard CCIR 601. Interpolatory Y i UV 46, 48, są korzystnie tak zaprojektowane, by umożliwiać wszystkie standardowe rozdzielczości, na przykład 352, 480, 544 i 720 rozdzielczości poziomej komórek na linię. Interpolując, interpolator Y 46 wykonuje interpolację 1:2, 2 :3 i 3 :4 na danych luminancji Y, a interpolator UV 48 wykonuje interpolację 1:4, 2:6 i 3:8 na danych chrominancji U i danych chrominancji V. Sterownik interfejsu 42 steruje multiplekserem interpolatorów, przepuszczając dane w formacie, który odpowiada wszystkim standardom rozmiarów ramki, na przykład 525 linii na ramkę lub 625 linii na ramkę. W interfejsie wideo, mieszacz-multiplekser 50 miesza (poprzez multipleksowanie) interpolowane dane Y, w postaci sekwencji cyfrowo reprezentowanych próbek, z interpolatorów Y i UV, odpowiednio, 46 i 48, z danymi sygnału VBI, również w postaci cyfrowo reprezentowanych próbek, z generatora danych V B I 60, odprowadzając dane luminancji Y i dane różnicowe chrominancji U i V jako sekwencję cyfrowo reprezentowanych próbek w formacie ramek, które zawierają linie zawierające dane VBI. Na przykład, linia 21 może zawierać dane napisów (closed - captioning). Sterownik interfejsu 42 steruje odniesieniem początkowym sekwencji spróbko wanych danych tak, by odpowiadały aktywnej części wizyjnej sygnału typu, na przykład, NTSC. Dane różnicowe chrominancji U są dostarczane do pierwszego wejścia układu mnożącego U 56, a dane różnicowe chrominancji V są dostarczane do pierwszego wejścia układu mnożącego V 54. Interfejs wizyjny 40 zawiera również generator podnośnej 52 sterowany przez sterownik interfejsu 42 do wytwarzania cosinusowego przebiegu falowego i sinusoidalnego przebiegu falowego odpowiadającego założonemu przebiegowi falowemu podnośnej chrominancji, z częstotliwością i fazą fali podnośnej. Sinusoidalny przebieg falowy jest doprowadzany do drugiego wejścia układu mnożącego U 56 jako sekwencja cyfrowo reprezentowanych próbek danych, a cosinusowy przebieg falowy jest dostarczany do drugiego wejścia układu mnożącego V 54 również w postaci cyfrowo reprezentowanych próbek danych. Interfejs wizyjny 40 zawiera również końcowy multiplekser 70 do wybierania pomiędzy albo danymi sygnału różnicowego chrominancji UV (do odprowadzania danych w formacie zgodnym z CCIR 601), albo wyjściem z układu mnożącego U 56, albo wyjściem z układu mnożącego V 54, odprowadzając sekwencje danych odpowiadające sygnałowi chrominancji w całkowitym sygnale wizyjnym NTSC, co jest kontrolowane przez sterownik interfejsu 42. Końcowy multiplekser 70 dostarcza na wyjściu wizyjne dane chrominancji, w których zakodowane są albo dane różnicowego sygnału chrominancji UV albo dane sygnału chrominancji C. Sterownik interfejsu 42 wytwarza również całkowite sygnały synchronizacji chrominancji jako sekwencje cyfrowo reprezentowanych danych. W szczególności, sterownik interfejsu 42 steruje taktowaniem generowania danych luminancji Y (określanych również jako dane luminancji), oraz albo danych różnicowych chrominancji UV albo danych chrominancji C (tzn. danych UV modulowanych falą cosinusową lub sinusoidalną przez generator podnośnej 52). Taktowanie generacji tych danych jest sterowane względem wejścia synchronizacji HV do sterownika interfejsu 42, tak aby zbiegało się z aktywną częścią wizyjną standardowej linii całkowitych danych wizyjnych. W podobny sposób, interfejs chrominancji steruje taktowaniem generowania danych sygnału VBI tak, by zbiegał się on z tą

14 samą aktywną częścią wideo. Sterownik interfejsu 42 steruje mieszaczem-multiplekserem 50 do selektywnego przełączania danych sygnału VBI (w postaci sekwencji próbkowanych danych) na dane luminancji Y i/albo dane różnicowe chrominancji UV odprowadzane z mieszacza multipleksera 50 (w postaci próbek danych). Każda poszczególna przeglądana linia może być odprowadzana z interfejsu wizyjnego, na przykład, w postaci sekwencji próbek danych wytwarzanych przez generator danych V B I 60, zawierających dane napisów, które mogą być przełączane na wyjściowe dane luminancji Y z mieszacza-multipleksera w czasie aktywnej części wizyjnej przeglądanej linii 21. Całkowite dane sygnału synchronizacji wychodzące ze sterownika interfejsu 42 są również cyfrowo reprezentowane jako sekwencja spróbkowanych danych, których taktowanie względem wejścia synchronizacji HV do sterownika interfejsu 42 jest tak sterowane, by uzupełnić dane luminancji Y odprowadzane z mieszacza-multipleksera 50 w taki sposób, by, po połączeniu, połączona cyfrowo reprezentowana sekwencja danych odpowiadała standardowemu całkowitemu sygnałowi wizyjnemu, na przykład zgodnemu z EIA RS-170A, dzięki czemu uzyskuje się cyfrowo reprezentowaną sekwencję spróbkowanych danych odpowiadającą, na przykład, czarno-białemu sygnałowi wizyjnemu NTSC. W końcu, sterownik interfejsu 42 steruje generatorem podnośnej 52, wyjściami U i V z mieszacza-multipleksera 50 i końcowym multiplekserem 70 tak, by generować dane chrominancji w celu dodania koloru do sekwencji danych czarno białego NTSC, opisanej powyżej. Taktowanie i poziomy IRE generacji podnośnej są kontrolowane w celu uzyskania odpowiedniego kąta fazy i odpowiedniej amplitudy dla części sygnału synchronizacji chrominancji całkowitego sygnału wizyjnego kolorowego NTSC i dla fali podnośnej chrominancji, na której modulowane są sygnały danych UV. Taktowanie sekwencji spróbkowanych danych U i V odprowadzanych z mieszacza-multipleksera 50, oraz sekwencja danych cosinusowego i sinusoidalnego przebiegu falowego podnośnej są tak sterowane, by zbiegać się z aktywną częścią wizyjną danych całkowitego sygnału wizyjnego opisanych powyżej, tak że wyjście z układów mnożących V i U 54, 56 odpowiada modulowanemu sygnałowi chrominancji posiadającemu sygnały różnicowe chrominancji V i U, modulowane na przebiegu falowym podnośnej chrominancji. Oczywiste jest dla specjalistów, że mieszacz-multiplekser 50 może być sterowana przez sterownik interfejsu 42, zgodnie z parametrami (na przykład A i B, z których każdy może przyjmować albo dodatnie, albo ujemne wartości) odbieranymi z procesora sterującego kompresją (na przykład przez port wejściowy CCP IN), odprowadzając założone stałe wartości jako wyjścia U i V w czasie części sygnału synchronizacji chrominancji danych całkowitego sygnału wizyjnego tak, że dokładny kąt fazowy i amplituda fali podnośnej chrominancji są dostarczane na wyjściu końcowego multipleksera 70 w czasie części sygnału synchronizacji chrominancji, przy czym przebieg falowy amplitudy i fazy podnośnej chrominancji ma postać Acos(ωt) + Bsin(ωt). Alternatywnie, dane sygnału amplitudy U i V mogą być ustawione na zero eliminując kolor, co powoduje powstawanie czarno-białego obrazu. Ponadto, specjaliści zorientują się, że końcowy multiplekser 70 może być tak zaprojektowany, by zawierać sumator przy swym wyjściu C taki, by dodawać stałą (na przykład K) do wyjścia C zgodnie z parametrem (na przykład K) otrzymywanym z procesora sterującego kompresją, wówczas przesunięcie C wynosi Acos(ωt) + Bsin(ωt) + K. Figura 5 pokazuje przykład obwodu przetwarzania danych YUV 80 do łączenia sekwencji spróbkowanych danych Y, danych chrominancji C i danych całkowitego sygnału synchronizacji. Najpierw, sekwencje cyfrowo reprezentowanych spróbkowanych danych są przekształcane na analogowe sekwencje spróbkowanych danych w przetwornikach cyfrowo-analogowych 82, a następnie są dodawane we wzmacniaczu sumującym 84, po którym następuje filtr ograniczający pasmo 86. Oczywiście, sekwencja spróbkowanych danych jest kontrolowana w mieszaczu-mul tiplekserze 50, końcowym multiplekserze 70 i w sterowniku interfejsu w taki sposób, by dane wynosiły zero, jeśli sekwencja spróbkowanych danych nie ma być dodawana w obwodzie przetwarzania. Alternatywnie, sekwencje spróbkowanych danych mogą być razem multipleksowane (na przykład, z trzystanowymi wyjściami z 50, 70 i 42), oraz zastosowany jest tylko jeden przetwornik cyfrowo analogowy.

15 Generator podnośnej 52 uaktywnia interfejs wizyjny 40 tak, że generuje on niezbędną modulację dla sygnałów chrominancji NTSC i PAL. Sterownik interfejsu 42 jest w stanie generować niezbędne całkowite sygnały synchronizacji dla sygnałów NTSC i PAL. Generator danych VBI 60, mieszacz-multiplekser 50 i końcowy multiplekser 70 uaktywniają dane VBI, które zostały wcześniej zakodowane w danych użytkownika w skompresowanych danych wizyjnych, które są następnie dekodowane i wstawiane do całkowitych danych wizyjnych. By generować całkowity sygnał wizyjny, preferowane są próbki w pełnej rozdzielczości 720 próbek na linię w całkowitych danych wizyjnych. Dla wejściowych rozdzielczości 352, 480 i 544 komórek podstawowych rozdzielczości, bezpośrednie wartości są interpolowane w interpolatorach Y i UV 46, 48 tak, by generować próbki o rozdzielczości 720, zgodnie z tablicą 1. Tabela 1 Wejściowa rozdzielczość Interpolacja Y Interpolacja UV 352 1:2 1: :3 2: :4 3:8 Dla szybkości próbkowania 4:2:2. każde dane U i V są próbkowane z połową szybkości danych Y. Dzięki temu ilość interpolowanych próbek jest dwa razy większa dla danych luminancji. Interpolatorem jest korzystnie siedmiostanowy impulsowy filtr odpowiadający (7-tap finite impulse response filter). Należy zauważyć, że dla wyjścia NTSC, UV musi być skalowane, podczas gdy dla wyjścia zgodnego z CCIR 601, poziomy U i V są takie same. Przez to, U i V muszą być skalowane względem siebie. Skalowanie V jest niezmienne, a skalowanie U jest skalowane przez 45/64 lub 0,7015 dla formatów NTSC. Sterownik interfejsu 42 posiada również port wejściowy CCP IN do przyjmowania rozkazów do przetwarzania (na przykład parametry fazy, amplitudy i przesunięcia DC sygnału synchronizacji koloru) z procesora sterującego kompresją, oraz port wyjściowy CCP OUT do wysyłania sygnałów taktowania (na przykład numerów linii i pól) i statusu do procesora sterującego kompresją lub do innych układów wymagających sygnałów zliczających, na przykład, przetwarzane linie czy pola. Port wejściowy CCP IN może, na przykład, zawierać trzy końcówki: strob danych, linia danych wejściowych i linia zezwolenia dla danych. Na fig. 4, generator danych VBI 60 zawiera filtr przetwarzania danych symboli na przefiltrowane dane VBI 62 i układ skalowania amplitudy 64. Generator danych YBI jest wielozadaniowym generatorem sygnału dwustanowego. Dane VBI są przesyłane do dekodera przez strumień danych użytkowych MPEG. Procesor sterujący kompresją wydobywa z dekompresora MPEG dane VBI i przesyła je do interfejsu wizyjnego 40. Interfejs wizyjny 40 odbiera dane VBI z procesora sterującego kompresją w sterowniku interfejsu 42 i odtwarza dane sygnału VBI jako sekwencję cyfrowo reprezentowanych spróbkowanych danych w generatorze danych VBI 60. Dane sygnału VBI są korzystnie odtwarzane poprzez filtrowanie jednobitowego strumienia danych w filtrze (na przykład w skończonym impulsowym filtrze odpowiadającym) z szybkością 27 MHz. Wyjście z filtra jest korzystnie strumieniem danych z ośmiobitowym wyjściem, o czasie narastania i opadania w przybliżeniu równym 500 ns. Może być wykonane skalowanie na ośmiobitowym strumieniu danych tak, by przeskalować sygnał do prawidłowych wielkości poziomów ERE, zgodnie z parametrami wysokiego i niskiego poziomu otrzymanymi ze sterownika interfejsu 42 z procesora sterującego kompresją. Filtr jest korzystnie jedenasto stanowym skończonym odpowiadającym filtrem impulsowym, z jednobitowym wejściem i ośmiobitowym wyjściem, ze współczynnikami 1, 4, 8, 12, 15, 15, 15, 12, 8, 5 i 1, który zapewnia czas narastania w przybliżeniu 500 ns. Dekompresory standardu MPEG dekompresują dane wizyjne i wytwarzają zdekompre sowane dane wizyjne i systemowe dane użytkowe. Systemowe dane użytkowe mogą być związane z dowolną warstwą formatu MPEG, określaną tutaj jako warstwę spośród warstw opisu

16 MPEG: warstwy sekwencji wizyjnej, warstwy grup obrazów, warstwy obrazu i warstwy pojedynczej klatki. Dekompresor MPEG oznacza dane użytkowe kodem, który wskazuje warstwę, z którą związane są dane użytkowe. Korzystne jest, gdy dane VBI są kodowane w danych użytkowych związanych z warstwą obrazu. Wówczas, procesor sterujący dekompresją przegląda dane użytkowe związane z warstwami obrazu i wydziela pakiety danych użytkowych zawierające dane VBI, na przykład dane napisów, chociaż dowolna forma danych może być przesyłana w ten sposób. Na przykład, dane użytkowe mogą zawierać parametry fazy, amplitudy i przesunięcia DC podnośnej chrominancji związanej z danym obrazem. Jest to wyjątkowo użyteczne, gdy podnośna chrominancji w danym strumieniu danych wizyjnych jest nietypowa lub anormalna z tego powodu, że podnośna chrominancji charakteryzuje się nietypową fazą, amplitudą i przesunięciem DC. Dekompresory standardu MPEG dekompresują również skompresowane dane dźwiękowe. Strumień danych typu telewizyjnego będzie zawierać strumienie danych dźwiękowych i wizyjnych. W alternatywnym przykładzie realizacji, dane VBI, na przykład dane napisów w linii 21, mogą być zakodowane w danych użytkowych związanych ze strumieniem danych dźwiękowych. Daje to pewne zalety w rozwiązaniach wielojęzycznych. Strumień danych telewizji z językiem angielskim może być przesyłany do francuskojęzycznego domu z niesłyszącym członkiem rodziny we francuskiej wersji językowej dźwięku i napisów. Alternatywnie, strumień danych angielskojęzycznej telewizji przesyłany do obszarów dwujęzycznych może zawierać strumień danych dźwiękowych dla języka francuskiego z francuskimi napisami wysyłanymi w linii 21 w strumieniu danych napisów, lub odwrotnie. Może być to również bardzo przydatne do nauki języków obcych. W jednym z przykładów realizacji, dane VBI są korzystnie przesyłane w 256 bitowym pakiecie danych użytkowych związanym ze strumieniem danych wizyjnych (poziom obrazu) przemysłowego standardu wizyjnego, takiego jak standard MPEG. Dane VBI mogą być przesyłane bądź w strumieniu danych wizyjnych, bądź w związanym z nim strumieniu danych dźwiękowych. Procesor sterujący kompresją odczytuje dane VBI z dekompresora wizyjnego i przesyła dane VBI do interfejsu wizyjnego. Dane te zawierają nagłówek, na przykład taki jak w tabeli 2. Specjaliści zauważą, że parametry fazy, amplitudy i przesunięcia składowej stałej przebiegu podnośnej chrominancji, jak wspomniano powyżej, mogą być również zakodowane w nagłówku danych VBI, w celu dokładnego sterowania generacją przebiegu falowego chrominancji, jak opisano powyżej. Tabela 2 Pole danych Identyfikator pakietu Numery linii Parzystość pola Wolne Wartości wysokich poziomów danych Wartości niskich poziomów danych Szerokość symbolu (taktowanie 27 Mhz) #Symbole danych Dane Rozmiar pola 8 bitów 5 bitów 1 bit 2 bity 8 bitów 8 bitów 8 bitów 8 bitów bitów Wiele różnych typów danych jest obecnie przesyłanych w aktywnej części wizyjnej przeglądanych linii w przedziale pionowego wygaszania całkowitego sygnału wizyjnego NTSC. 47 C.F.R Ch. I, sekcja (21)-(23) dostarcza sposób przesyłania sygnałów testowych, znacznikowych i sterujących, oraz sygnałów identyfikacji, w liniach 17-20, sygnałów telekomunikacyjnych w liniach i 12, oraz danych napisów w linii 21. Ponadto, wszystkie linie przeznaczone do transmisji telekomunikacyjnych mogą być użyte do innych celów przy zgodzie F.C.C. Każdy inny typ transmisji danych w przedziale pionowego wygaszania może być

17 dokładnie określony przez standardy kodowania danych, wliczając w to parametry: poziomy IRE, szybkość częstotliwość bitu, czas narastania i opadania. Niniejszy wynalazek spełnia konkretne wymagania i zapewnia więcej niż jedynie transmisję bitów danych. W części nagłówkowej danych VBI, niniejszy wynalazek w przypadku częstotliwości bitu - wyznacza szerokość symbolu (to znaczy szerokość bitu w danych napisów) na częstotliwość 27 MHz; w przypadku poziomu IRE wysokiego poziomu bitu i niskiego poziomu bitu wyznacza wartości poziomu niskiego i wysokiego danych; oraz wyznacza numer przeglądanej linii jako numer linii i pola. Na przykład, linia 21 danych napisów zawiera falę sinusoidalną RUN IN i 16 bitów danych (16 symboli oznaczonych A-P), zazwyczaj zorganizowanych w dwa bajty, po 7 bitów danych i jeden bit parzystości każdy. Ilość bitów lub odpowiednik RUN IN w sygnale linii 21 musi wynosić 32, albo szybkość danych musi być 32 razy większa od szybkości fh przeglądania poziomej linii (tzn. 32 fh). By wygenerować sygnał posiadający szybkość danych symbolu wynoszącą 32 fh potrzebna jest szybkość przesyłania lub próbkowania symbolu równa 64 fh, jak to wynika z teorii próbkowania Nyquista. Dla sygnałów NTSC, ilość próbek na linię może wynosić 858 fh (przy próbkowaniu 13.5 MHz) albo 1716 fh (przy próbkowaniu 27 MHz). Przy 1716 próbkach, które mogą być pobierane w linii 21, dane napisów wymagają próbkowania 64 fhz na linię, wówczas szerokość symboli danych napisów (tzn. bitów próbek), które mogą być odtwarzane w linii 21 wynosi 1726 próbek na linię dzielone przez 64 próbki na linię lub około 27 próbek na symbol. Pakiet danych VBI z danymi napisów powinien być określany z częstotliwością 27, 27 MHz, przy ilości symboli wynoszącej 64. Odpowiednie wysokie i niskie poziomy danych są również wyspecyfikowane. 64 symbole do generowania RUN IN i bity A-P są następujące: AABBCCDDEEFFGGHHIIJJKKLLMMNNOOPP. Podobnie, inne dane VBI mogą być wydobywane z analogowych sygnałów przy końcówce kodera i odtwarzane przy końcówce dekodera, zawierające takie dane jak kod czasu SMPTE w linii 15, czy kod Nielsona identyfikacji stacji w linii 20 lub 22. Niektóre dane mogą być wysyłane, tak jak spróbkowane VTTS (na przykład zawierające sekwencję 8 bitów cyfrowo reprezentowanych, wziętych z częstotliwością 13,5 MHz próbek danych), mogą być powtarzającymi się szerokopasmowymi danymi, które nie mogą być całkowicie przesłane w aktywnej części wizyjnej pojedynczej przeglądanej linii. W takim przypadku, sygnał VITS może być niedopróbkowany ("undersampled") (na przykład, każda n-ta próbka Nyquista) przy końcówce kodera, oraz w pakiecie danych użytkowych związanych z ramką pierwszego obrazu. Następnie, sygnał VITS jest ponownie niedopróbkowywany (każda n-ta próbka Nyquista), lecz jest przesunięty w czasie o jedną próbkę, następnie kodowany w pakiecie danych użytkowych związanym z ramką drugiego obrazu. Proces ten jest powtarzany do n-tej ramki obrazu, aż w pełni spróbkowany sygnał VITS zostanie przesłany. Przy dekoderze, każdy pakiet danych użytkowych jest dekodowany i zachowywany, aż wszystkie ramki obrazu zostaną odebrane i niedopróbkowane dane z pakietów użytkowych związanych ze wszystkimi ramkami obrazu zostaną połączone, by odtworzyć sygnał VITS. Standard MPEG może być wykorzystany do przesyłania powtarzających się szerokopasmowych sygnałów VBI w oryginalnym sygnale dostarczanym przez nadawcę. W systemie opisanym w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 08/006476, dane napisów są wydzielane z analogowego sygnału wizyjnego NTSC dostarczanego przez dystrybutora usług i kodowane w ostatnim bicie każdych czterech bajtów bitów, które tworzą linię w cyfrowym formacie ramki, który jest tutaj opisany. Demultiplekser wydziela dane napisów z danych wizyjnych w dekoderze, a płyta wideo regeneruje dane napisów jako sygnał analogowy, przekształca dane wizyjne w analogowy sygnał, oraz wstawia odtworzony analogowy sygnał napisów w linii 21 analogowego sygnału wizyjnego. W niniejszym wynalazku, dane napisów są kodowane w danych użytkowych zgodnie ze standardem MPEG, lub tym podobnym, w odróżnieniu od kodowania ich w danych ramki wizyjnej, jak to opisano w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr 08/ Układy do dekompresji i łączenia danych wizyjnych, dźwiękowych i użytkowych zgodnie z przemysłowymi standardami MPEG są przemysłowo produkowane i dostępne.

18 W niniejszym wynalazku, procesor sterujący kompresją jest tak sterowany, by wydobywać dane napisów z danych użytkowych MPEG i odprowadzać je do interfejsu wizyjnego według niniejszego wynalazku. Powinno być oczywiste, że inne typy dodatkowych danych, takich jak inne typy danych VBI zazwyczaj zakodowanych w przeglądanych liniach przesyłanych w czasie przedziału pionowego wygaszania, mogą zastępować dane napisów i są tutaj określane jako dane VBI. W innym przykładzie realizacji, pakiet danych użytkowych został zakodowany kodem Panscan. W strumieniach danych wizyjnych opartych na standardzie MPEG1, może być przesyłany obraz o współczynniku kształtu 16:9; jednakże, gdy dekoder wytwarza sygnały wizyjne dla urządzenia wyświetlającego lub telewizora o współczynniku kształtu 4:3, jedynie środkowa część obrazu sformatowanego ze stosunkiem kształtu 16:9 może być wyświetlana. Kod Panscan wyznacza przesunięcie, od którego obraz o współczynniku kształtu 4:3 ma być rozpakowywany. W tym przykładzie realizacji, kod Panscan przesunięcia jest korzystnie zakodowany w pakiecie danych użytkowych związanym z warstwą danych wizyjnych. W dekoderze, dekompresor MPEG1 dostarcza dane użytkowe do procesora sterującego kompresją, który dekoduje dane użytkowe i dostarcza kody Panscan przesunięć do sterownika interfejsu 42 interfejsu wizyjnego 40. Korzystne jest, gdy interfejs wizyjny jest wytwarzany jako jeden układ scalony. FIG. 1

19 FIG. 2 FIG. 3

20 FIG. 4 FIG. 5