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Dokumentenidentifikation DE60220944T2 06.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001457058
Titel MPEG-VIDEOAUFNAHMEMEDIUM UND WIEDERGABEGERÄT
Anmelder Thomson Licensing, Boulogne-Billancourt, FR
Erfinder KOCHALE, Axel, 31832 Springe, DE
Vertreter Kurth, D., Dipl.-Ing. Faching.f.Schutzrechtswesen, Pat.-Anw., 30880 Laatzen
DE-Aktenzeichen 60220944
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 09.12.2002
EP-Aktenzeichen 027929371
WO-Anmeldetag 09.12.2002
PCT-Aktenzeichen PCT/EP02/13903
WO-Veröffentlichungsnummer 2003055233
WO-Veröffentlichungsdatum 03.07.2003
EP-Offenlegungsdatum 15.09.2004
EP date of grant 27.06.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse H04N 9/888(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen MPEG-Videoaufzeichnungsträger und ein Wiedergabegerät zur Rekonstruktion fehlender Datensequenzen eines Videodatenstroms.

MPEG-Videoaufzeichnungsträger, wie beispielsweise eine Video-CD oder Video-DVD, sind dadurch gekennzeichnet, daß auf ihnen ein kontinuierlicher Datenstrom gemäß MPEG1-Video-Standard oder MPEG2-Video-Standard aufgezeichnet ist. Dabei werden Folgen von Bildern in als GOP bezeichnete Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe von Bildern mit einem auch als Intra Frame bezeichneten I-Frame beginnt, dessen Information eine Voraussetzung für die Wiedergabe der nachfolgenden Bilder dieser Gruppe bildet. Auf das I-Frame folgen B-Frames und P-Frames, die Differenzinformationen zum I-Frame enthalten, mit denen die dem I-Frame folgenden Bilder erzeugt werden. B-Frames sind Bidirektionale Frames und P-Frames werden auch als predicted Frames bezeichnet. Fehlende oder gestörte I-Frames verhindern dann die Darstellung der nachfolgenden Bilder. Kratzer und andere Fehler des Aufzeichnungsträgers verursachen Unterbrechungen oder Störungen im vom Aufzeichnungsträger gelesenen Datenstrom, die mit konventionellen Fehlerkorrekturverfahren, wie beispielsweise dem Reed Solomon-Code nur in begrenztem Umfang korrigiert werden können. Im ECMA-Standard-267 für die DVD ist beispielsweise angegeben, daß der Durchmesser von Luftblasen nicht größer als 100 &mgr;m und der Durchmesser von sogenannten Black Spots nicht größer als 300 &mgr;m sein darf. Darüber hinaus ist gefordert, daß die Gesamtlänge von Defekten größer als 30 &mgr;m einen Betrag von 300 um nicht überschreiten soll und daß nur sechs solcher Defekte erlaubt sind.

Aus US 4,796,098 ist ein Informationsträger mit einer ersten Reihe von Regionen und mindestens einer zweiten Reihe von Regionen in einem Abstand von den ersten Regionen zur Bereitstellung von Duplikation der gespeicherten Informationen an mindestens zwei Orten bekannt, so daß, sogar wenn ein Defekt in einer Region auftritt, die Informationen immer noch von einer anderen Region gelesen werden können.

Ferner ist aus EP-A2-0 606 857 ein digitaler Video-Bandrecorder bekannt, der für die Erzeugung von Bildern während Spezialwiedergabe nützliche Daten auswählt und die Daten in Spezialwiedergabe-Bandsegmenten aufzeichnet, die auf einem Band angeordnet sind, um Schnellaufspuren und Mehrfachgeschwindigkeits-Wiedergabespuren zu bilden. Während spezifischer Geschwindigkeiten des Wiedergabebetriebs, die durch die Verwendung von Schnellaufspuren unterstützt werden, liefern aus den Schnellaufspuren gelesene Daten Bilder höherer Qualität als Daten, die aus der Mehrfachgeschwindigkeits-Spur gelesen werden können. Daten werden in jedem Spezialwiedergabesegment auf eine Weise aufgezeichnet, die die Datenmenge optimiert, die routinemäßig während eines Spezialwiedergabebetriebs trotz Spurfehlern wiederhergestellt werden kann.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Aufzeichnungsträger und ein Wiedergabegerät zu schaffen, mit denen trotz gestörter oder fehlender I-Frames eine Rekonstruktion der fehlenden Datensequenzen des Videodatenstroms ermöglicht wird. Trotz spezieller Eigenschaften des Aufzeichnungsträgers soll darüber hinaus auch eine Wiedergabe des originären Datenstroms auf konventionellen Wiedergabegeräten ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird mit in unabhängigem Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.

Einem nicht zu der Erfindung gehörenden Aspekt entsprechend ist vorgesehen, daß auf dem MPEG-Videoaufzeichnungsträger Zusatzinformationen gespeichert sind, die zusätzliche I-Frames bzw. Ersatz-I-Frames beinhalten. Diese I-Frames können eine Kopie im ursprünglichen Datenstrom enthaltener I-Frames oder ähnliche I-Frames mit geringerem Datenvolumen sein, die zur Rekonstruktion fehlender Datensequenzen des Videodatenstroms vorgesehen sind. Diese Zusatzinformation ist auf dem Aufzeichnungsträger in einem oder in mehreren Abständen zum ursprünglichen bzw. originären I-Frame aufgezeichnet. Durch den physikalischen Abstand auf dem Aufzeichnungsträger wird erreicht, daß bei einem im ursprünglichen Datenstrom gestörten I-Frame dessen teilweise oder vollständige Rekonstruktion gelingt. Der physikalische Abstand zum originären I-Frame wird dadurch erreicht, daß für zusätzliche I-Frames ein separater Datenstrom vorgesehen ist, der in den kontinuierlichen Datenstrom abschnittsweise integriert ist oder an den originären Datenstrom anschließend aufgezeichnet ist. Informationen über den Ort der Zusatzinformationen sind entweder auf dem Aufzeichnungsträger oder in einem für derartige Aufzeichnungsträger vorgesehenen Aufzeichnungs- oder Wiedergabegerät gespeichert. MPEG-Videoaufzeichnungsträger mit zusätzlichen I-Frames und Informationen über den Aufzeichnungsort dieser zusätzlichen I-Frames können sowohl in konventionellen als auch speziell für diese Aufzeichnungsträger vorgesehenen Wiedergabegeräten verwendet werden.

Zum Verringern des zusätzlichen Datenvolumens ist vorgesehen, daß zum originären I-Frame ähnliche I-Frames als Ersatz-I-Frames verwendet werden. Ein reduziertes Datenvolumen wird dadurch erreicht, daß als Ersatz-I-Frame beispielsweise ein Abbild geringerer Bildgröße, d.h. mit verminderter Ortsauflösung, oder ein Schwarz-Weiß-Bild anstelle eines Farbbildes verwendet wird.

Die Wiedergabe von Aufzeichnungsträgern, die zusätzlich zum originären I-Frame eine oder mehrere Kopien oder ähnliche I-Frames aufweisen, wird in konventionellen Wiedergabegeräten dadurch ermöglicht, daß die Zusatzinformationen auf dem Aufzeichnungsträger in speziell vorgesehenen MPEG-Datenströmen mit eigener Datenstromnummer oder als sogenannte User-Daten vorgesehen sind, die von konventionellen Wiedergabegeräten ignoriert werden.

In einem Gerät zur Wiedergabe auf MPEG-Videoaufzeichnungsträgern gespeicherter Informationen ist zur Rekonstruktion fehlender Datenstromsequenzen vorgesehen, daß das Fehlen eines I-Frames erkannt und das fehlende oder fehlerhafte I-Frame im Datenstrom durch eine Kopie oder ein ähnliches I-Frame ersetzt wird. Die Kopie oder das ähnliche I-Frame sind als Zusatzinformation auf dem Aufzeichnungsträger vorgesehen. Dadurch wird eine erhöhte Zuverlässigkeit der vollständigen Wiedergabe auf optischen Aufzeichnungsträgern gespeicherter Informationen erreicht.

Ein beschädigtes oder fehlendes I-Frame, das zu ersetzen ist, wird dadurch erkannt, daß eine Diskontinuität im Datenstrom ausgewertet wird, die auf unterschiedliche Art und Weise festgestellt wird. Einer Ausführung entsprechend wird die Sektornummerierung überwacht während eine andere Ausführung ein Signal der Abtasteinrichtung auswertet, welches die Nichtlesbarkeit eines Sektors signalisiert. Darüber hinaus ist vorgesehen, daß der Decoder anhand der übertragenen Bildgröße ermittelt, ob ein I-Frame nicht vollständig oder beschädigt ist. In diesen Fällen ist die Startsektornummer des beschädigten I-Frames bereits bekannt und kann zum Auffinden eines zusätzlich auf dem Aufzeichnungsträger vorgesehenen I-Frames verwendet werden. Dieser Ausführung entsprechend ist eine Tabelle vorgesehen, die den Ort angibt, an dem das für diese Startsektornummer ersatzweise verwendbare I-Frame gespeichert ist. Bei MPEG2-Videodatenströmen kann beispielsweise der User-Data-Bereich verwendet werden, in den für jede Gruppe von Bildern eine Sektornummer für ein zusätzliches I-Frame eingetragen wird. Eine derartige Tabelle wird auch in vorteilhafter Art und Weise verwendet, um fehlende I-Frames zu detektieren. Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Abfolge der Startsektornummern der I-Frames mit den Einträgen in der Tabelle verglichen wird. Dabei kann gleichzeitig die Anzahl zu ersetzender I-Frames festgestellt werden.

Weiterhin ist das Fehlen eines I-Frames dadurch feststellbar, daß eine vorgegebene Anzahl von Bildern in einer Gruppe überschritten wird, oder indem der Abstand zwischen im Datenstrom vorgesehenen Zeitmarken ausgewertet wird.

Nach der Identifikation des beschädigten oder fehlenden I-Frames wird das ersatzweise auf dem Aufzeichnungsträger vorgesehene I-Frame angefordert und den Erfordernissen entsprechend in den Datenstrom eingefügt. Das dekodierte Ersatz I-Frame wird dann zur Rekonstruktion der fehlenden Datensequenz verwendet.

Der MPEG-Videoaufzeichnungsträger kann ein nur lesbarer, ein einmal beschreibbarer oder ein mehrfach beschreibbarer optischer Aufzeichnungsträger sein. Bei nur lesbaren Aufzeichnungsträgern können die Ersatz-I-Frames im äußeren Bereich, intermittierend oder innerhalb eines vorgegebenen Bereichs im Programmbereich auf dem Aufzeichnungsträger vorgesehen werden. Das heißt, daß aufgrund der verwendbaren Adressierung eine Anordnung der Ersatz-I-Frames sowohl nach als auch vor dem originären I-Frame möglich ist. Ersatz-I-Frames können deshalb bei nur lesbaren Aufzeichnungsträgern derart auf dem Aufzeichnungsträger angeordnet werden, daß die Wiedergabe des originären Datenstroms auf konventionellen Wiedergabegeräten nicht beeinflußt wird.

Bei einmal und mehrfach beschreibbaren Aufzeichnungsträgern ist eine vorgegebene Schreibstrategie einzuhalten. Ein aufzuzeichnender Datenstrom wird jedoch generell gepuffert, so daß er hinsichtlich darin enthaltener I-Frames analysiert werden kann. Nach einer vorgegebenen Anzahl von Bildgruppen werden dann Kopien im originären Datenstrom enthaltener I-Frames oder zu den originären I-Frames ähnliche I-Frames in Sektoren aufgezeichnet, die der Bildgruppe folgen. Darüber hinaus wird während der Aufzeichnung der Ersatz-I-Frames eine Tabelle gebildet, welche die Startsektornummer der originären I-Frames und die Sektornummer der Kopie bzw. ähnlicher I-Frames enthält. Diese Tabelle wird dann im Anschluß an die Ersatz-I-Frames oder in einem Abstand hierzu auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Dadurch entsteht eine intermittierende Aufzeichnung von Ersatz-I-Frames, die aufgrund der mit der Tabelle gebildeten Konkordanz im Bedarfsfall zu Rekonstruktion fehlender oder fehlerhafter Datensequenzen verwendet werden. Grundsätzlich ist es auch möglich alle Ersatz-I-Frames und die vorgenannte Tabelle am Ende des Datenstroms bzw. am Ende der Aufzeichnung auf dem Aufzeichnungsträger aufzuzeichnen.

Dadurch, daß auf dem Aufzeichnungsträger eine oder mehrere Kopien unterschiedlicher oder gleicher Qualitätsstufe der originären I-Frames vorgesehen sind, wird in vorteilhafter Weise das Rekonstruieren fehlender oder beschädigter Datensequenzen bei der Wiedergabe von MPEG-Video-Informationen ermöglicht.

Kratzer oder andere Störungen optischer Aufzeichnungsträger, die dadurch, daß I-Frames nicht gelesen werden können, üblicher Weise zu Unterbrechungen bei der Bildwiedergabe führen, wirken sich durch das Verwenden der Ersatz-I-Frames nicht nachteilig auf die Bildwiedergabe aus. Dadurch wird trotz beschädigter Aufzeichnungsträger eine vollständige Wiedergabe aufgezeichneter Videoinformationen ermöglicht.

Der physikalische Abstand, in dem die Ersatz-I-Frames zu den originären I-Frames vorgesehen sind, ist um ein Vielfaches größer als es die üblichen Maßnahmen zur Fehlerkorrektur, wie beispielsweise Reed Solomon und Kanalbündelung, erlauben. Somit können auch größere und mehrfach auftretende Fehler, die mit der üblichen Fehlerkorrektur nicht mehr korrigiert werden können, beseitigt werden.

Grundsätzlich gibt es unterschiedliche Möglichkeiten, die vorliegende Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand von Zeichnungen verwiesen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 Störstellen auf optischen Aufzeichnungsträgern,

2 Frames eines Videodatenstroms,

3 eine Anordnung von Ersatzinformationen auf einem optischen Aufzeichnungsträger,

4 eine Prinzipskizze eines ersten Widergabegerätes für MPEG-Videoaufzeichnungsträger,

5 ein Blockschaltbild eines zweiten Wiedergabegerätes für MPEG-Videoaufzeichnungsträger,

6 eine Anordnung von Zusatz- bzw. Ersatzinformationen im originären Datenstrom,

7 den Inhalt von Tabellen, mit denen eine Konkordanz zu Kopien oder ähnlichen I-Frames hergestellt wird und

8 eine Prinzipskizze zur Struktur eines Videodatenstroms.

In 1 sind auf zwei optischen Aufzeichnungsträgern OD vier unterschiedliche Arten von Störstellen dargestellt, wie sie nach längerem Gebrauch oder bei unpfleglicher Behandlung optischer Aufzeichnungsträger OD häufig auftreten. Solche Störstellen sind beispielsweise Fingerabdrücke E1, Staub E2 oder Kratzer, die einen linearen E3 oder radialen E4 Verlauf aufweisen. Bei der Wiedergabe auf dem optischen Aufzeichnungsträger OD aufgezeichneter Informationen führen derartige Störstellen zu Lesefehlern bzw. zu Unterbrechungen im abgetasteten Datenstrom. Ist der Datenstrom ein MPEG-Datenstrom, in dem ein MPEG-Videodatenstrom enthalten ist, bilden die Sektoren des Datenstroms typischer Weise eine Gruppe von Bildern, wie sie in 2 dargestellt ist.

Das Einzelbild einer Videosequenz wird auch als Frame bezeichnet und standardmäßig beträgt die Bilddatenrate der Digital-Videonorm 167 Megabit pro Sekunde. Unkomprimiert könnten dann auf einer Video-DVD mit einer Speicherkapazität von 4,7 GB nur für circa vier Minuten Videoinformation aufgezeichnet werden. Video enthält jedoch eine Vielzahl redundanter Informationen, da jedem einzelnen Pixel eines Bildes digitale Informationen zur Helligkeit und Farbe zugeordnet sind. Da sich unbewegte Bildanteile über einen längeren Zeitraum nicht verändern, ist es völlig ausreichend die Änderungen eines Bildes bzw. Frames zu codieren. Ein MPEG-Datenstrom enthält dementsprechend sogenannte I-Frames I, die unabhängig von anderen Frames Informationen über ein gesamtes Einzelbild enthalten, sowie B-Frames B und P-Frames P. Ein B-Frame B nutzt vorhergehende Frames, um den komprimierten Dateninhalt der Frames zu errechnen und P-Frames P repräsentieren die Differenz der I-Frames. Ein P-Frame analysiert die vorhergehenden Frames und schätzt dadurch ab, wo sich Objekte im nächsten Frame befinden müßten. Wie in 2 dargestellt, folgt auf ein I-Frame I jeweils eine Anzahl von Differenzbildern, welche das Anfangs-Frame I1 zwingend zum Bilden der Einzelbilder benötigen. Fällt ein I Frame I1 beispielsweise dadurch aus, daß es vom Aufzeichnungsträger OD nicht gelesen und mit einer konventionellen Fehlerkorrektur nicht wieder hergestellt werden kann, können auch die nachfolgenden Bilder B, B, P, B, B, P, B, B der Bildgruppe nicht gebildet werden. Die Wiedergabe einer gesamten Datensequenz wäre dadurch gestört.

Es ist deshalb ein MPEG-Videoaufzeichnungsträger vorgesehen, auf dem zur Rekonstruktion einer Bildgruppe eine Ersatzinformation bzw. ein Ersatz-I-Frame I1* für ein gestörtes I-Frame I1 aufgezeichnet ist, um Unterbrechungen im Bildverlauf zu verhindern oder zumindest zu vermindern. Diese Ersatzinformation kann, wie in 3 in einer Prinzipskizze dargestellt, innerhalb des Aufzeichnungsbereichs A des originären Datenstroms oder auch separat in einem Aufzeichnungsbereich B außerhalb des Aufzeichnungsbereichs A des originären Datenstroms auf dem optischen Aufzeichnungsträger OD gehalten werden. Die Ersatzinformationen sind derart auf dem Aufzeichnungsträger OD vorgesehen, daß eine Wiedergabe mit konventionellen Wiedergabegeräten nicht behindert oder beeinflußt wird. Hierzu ist für die Ersatzinformationen ein separater Datenstrom mit eigener Datenstromnummer vorgesehen, die beispielsweise mit einer außerhalb des DVD-Standards liegenden StreamID gebildet wird oder die Zusatz- bzw. Ersatzinformationen sind in einem sogenannten User-Data-Bereich aufgezeichnet, der sich vor einer auch als GOP bezeichneten Gruppe von Einzelbildern befindet und nicht als Videoinformation wiedergegeben wird. Ersatzinformationen werden dadurch in konventionellen Geräten auch bei Verschachtelung im originären Datenstrom ignoriert bzw. als Fehler übersprungen. Vorzugsweise werden Zusatz- bzw. Ersatzinformationen, wie in 6 dargestellt, im originären Datenstrom im Abstand von mehreren Bildgruppen GOP eingefügt. Dabei bietet es sich an, daß mehrere Ersatz-I-Frames I* in Gruppen GOP* abgelegt werden, so daß beispielsweise zwanzig Ersatz-I-Frames I1* ... I20* eine Bildgruppe GOP*a bilden. Der Abstand dieser Ersatz-I-Frames I* Gruppen GOP* ergibt sich für einmal und mehrfach beschreibbare Aufzeichnungsträger aus der minimalen Entfernung zur originären Bildinformation, welche sich wiederum aus der maximalen Fehlerkorrekturlänge des gewählten Fehlerkorrekturverfahrens für die Aufzeichnung auf dem optischen Aufzeichnungsträger OD ergibt, und der Größe des Schreibspeichers, welcher beim Aufzeichnungsvorgang die Ersatz-I-Frame I* Gruppe GOP* so lange vorhält, bis sie auf dem optischen Aufzeichnungsträger OD abgespeichert werden kann.

7 zeigt beispielhaft den Inhalt von Tabellen TB1, TB2, mit denen eine Konkordanz zu den Kopien oder ähnlichen I-Frames I* hergestellt wird. Dabei wird angenommen, daß diese Tabellen TB1, TB2 als Tabelle TB nach Abschluß eines Aufzeichnungsvorgangs als Datenstrom aufgezeichnet werden, welcher mit einer privaten Datenstromkennzeichnung TableID versehen wird. Diese private Datenstromkennzeichnung TableID, die beispielsweise private stream id ist, wird ebenfalls von konventionellen Wiedergabegeräten ignoriert und übersprungen.

Die erste Tabelle TB1, welche die Datenstromkennzeichnung TableID sowie die Anzahl der Einträge EntryTag[MAXENTRIES] und einen Zeiger auf eine vorangehende Tabelle PreviousTable enthält, ist in dieser Struktur insbesondere für das Aufzeichnen und die Wiedergabe mehrerer, voneinander unabhängiger Videodatenströme vorgesehen.

Mit dem Zeiger auf eine vorangehende Tabelle PreviousTable wird jedoch auch das Auffinden von Ersatz-I-Frames I* in anderen Gruppen GOP* von Ersatz-I-Frames I* innerhalb eines Videodatenstroms ermöglicht, ohne daß hierzu oder für mehrere Videodatenströme eine Gesamttabelle am Ende des Aufzeichnungsträgers gehalten werden muß.

Den Abschluß einer Aufzeichnung bildet eine zweite Tabelle TB2 der Tabelle TB direkt hinter der letzten Gruppe GOP* von gehaltenen Ersatz-I-Frames In*.

Der Zeiger auf das Vorhandensein einer Tabelle TB kann, wie in 8 dargestellt, in einem für konventionelle Wiedergabegeräte vorgesehenen Filesystem FS oder in einem separaten Verzeichnis gehalten werden.

Die Konkordanztabelle gemäß der zweiten Tabelle TB2 in 7 enthält die Positionen für originäre I-Frames I als ReferenceFrameSectorID und für Ersatz-I-Frames I* als RedundantFrameSectorID sowie eine Kennzeichnung FrameInfoFlags, aus der hervorgeht, wie diese Ersatz-I-Frames I* aufzubereiten sind, damit sie zur Rekonstruktion des originären Datenstroms verwendet werden können.

Ein Videodatenstrom mit Zusatzinformationen weist dann eine in einer Prinzipskizze in 8 dargestellte Struktur auf. An das Filesystem FS schließt sich eine Videodatenstromsequenz SMVS an, die als Video MV den originären Datenstrom und Ersatz-I-Frames I* sowie eine Tabelle TB enthält. Ein sich an die Videodatenstromsequenz SMVS anschließender Bereich EONS kann dann entweder leer sein oder es kann eine folgende Videodatenstromsequenz SMVS vorgesehen sein.

Der Aufbau eines Wiedergabegerätes zur Rekonstruktion fehlender Datensequenzen eines originären Videodatenstroms von einem MPEG-Videoaufzeichnungsträger mit Ersatzinformation ist in 4 als Prinzipskizze dargestellt. Der von einem optischen Aufzeichnungsträger OD mit einer optischen Abtasteinrichtung PU abgetastete MPEG-Datenstrom wird zunächst einem an der Abtasteinrichtung PU angeschlossenen Speicher, einem sogenannten Track-Buffer TB, zugeführt. Am Track-Buffer TB ist eine Sektor-Analyseeinrichtung SA-U angeschlossen, die den Datenstrom in Einzelströme für Video und Audio trennt, welche dann den entsprechenden MPEG Decodern für Video VD-U und Audio AD-U zur Wiedergabe zugeführt werden.

Befinden sich Störungen auf dem Aufzeichnungsträger, welche nicht durch konventionelle Fehlerkorrekturverfahren zu beheben sind, treten im MPEG-Datenstrom Lücken auf, welche zu Störungen einzelner Bilder oder ganzer Bildgruppen führen. Diese Lücken werden entweder durch Analyse der Sektoren in der Sektor-Analyseeinrichtung SA-U oder bei der Decodierung der Bilder im Videodecoder VD-U erkannt und eine Information über die Sektoradresse des fehlenden oder fehlerhaften I-Frames I an eine Fehlerverarbeitungseinheit EH-U übermittelt. Die Fehlerverarbeitungseinheit EH-U veranlaßt dann eine Überprüfung, ob Zusatz- bzw. Ersatzinformationen auf dem optischen Aufzeichnungsträger OD zur Verfügung stehen, welche die Störung im Bildverlauf beseitigen oder vermindern können. Die Ersatzinformationen werden dann von der Fehlerverarbeitungseinheit EH-U mit einer Sektoranforderung SR von der Abtasteonrichtung PU angefordert und im Videodecoder VD-U in den Bildverlauf eingefügt bzw. eingesetzt.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform, die als Blockschaltbild in 5 dargestellt ist, ist ein Navigations-Manager NM vorgesehen, welcher Funktionen zur Kontrolle einer Benutzeroberfläche der Wiedergabeeinrichtung beinhaltet. Mit dem Navigations-Manager NM wird ein Zugriff auf den optischen Aufzeichnungsträger OD dadurch gestartet, daß über einen Filesystem-Manager FM, der bidirektional mit dem Navigations-Manager NM kommuniziert, die Startpositionen von MPEG-Datenströmen auf dem optischen Aufzeichnungsträger OD angefordert werden. Der Filesystem-Manager FM übergibt hierzu diese Anforderung an einen Pickup-Manager PU-M, welcher daraufhin eine Übertragung eines Datenstroms mit der Abtastvorrichtung PU auslöst. Die angeforderten Daten werden mit der Abtastvorrichtung PU an den Pickup-Manager PU-M übermittelt und in einen Track-Buffer TB eingetragen. Der Filesystem-Manager FM liest diese Sektoren im Track-Buffer TB und ermittelt aus ihnen die Startpositionen der MPEG-Datenströme, welche er an den Navigations-Manager NM übergibt. Die Startpositionen der MPEG-Datenströme werden auch verwendet, um eine Übertragung eines MPEG-Datenstroms vom optischen Aufzeichnungsträger OD zu den entsprechenden MPEG- Decodern für Video VD-U und Audio AD-U zwecks Wiedergabe durchzuführen. Dabei übergibt der Navigations-Manager NM die Startposition des MPEG-Datenstroms einer Anforderungssteuereinheit RC, die den Pickup-Manager PU-M veranlaßt, mit der optischen Abtasteinrichtung PU einen kontinuierlichen MPEG-Datenstrom vom Aufzeichnungsträger OD zu lesen.

Damit gelangt der MPEG-Datenstrom vom optischen Aufzeichnungsträger OD über die Abtasteinrichtung PU in den Pickup-Manager PU-M, welcher die Daten kontrolliert in den Track-Buffer TB einträgt und dabei bereits erste Maßnahmen zur Überwachung der Kontinuität des Datenstroms ausführt. Dabei werden gezielt Rücksprünge zum nochmaligen Einlesen ausgeführt, um Lücken im Datenstrom zu schließen oder zu reduzieren und Meldungen an die nachfolgende Sektor-Analyseeinrichtung SA-U übermittelt, um eine Lücke im Datenstrom anzuzeigen. Die Sektor-Analyseeinrichtung SA-U erhält außerdem eine Liste mit Startadressen im Track-Buffer TB, die aufzeigen an welcher Stelle die vom Pickup-Manager PU-M eingetragenen Sektoren des MPEG-Datenstroms abgelegt wurden. Die Sektor-Analyseeinrichtung SA-U verteilt die einzelnen Teildatenströme des MPEG-Datenstroms mit Hilfe dieser Liste und den Inhalten der Sektoren. Es entstehen dabei Teillisten, welche an die nachfolgenden MPEG-Decoder für Video VD-U und Audio AD-U weitergegeben werden.

Außerdem erweitert die Sektor-Analyseeinrichtung SA-U die bereits vom Pickup-Manager PU-M vorgenommene Überprüfung des Datenstroms, indem anhand vorhandener Information im Datenstrom, wie die Sektornummer oder die Startkennzeichnungen der MPEG-Datenabschnitte, herausgefunden wird, ob ein MPEG-Videodatenstrom eine Lücke enthält, in der es I-Frames I gegeben hat. Ist dies der Fall wird eine Fehlermitteilung an die Fehlerverarbeitungseinheit EH-U übermittelt. Weiterhin können Bereichsüberschreitungen, z.B. am Ende eines MPEG-Datenstroms, abgefangen und über die Anforderungssteuereinheit RC dem Navigations-Manager NM mitgeteilt werden.

Der Videodecoder VD-U erhält die Teilliste der Sektorpositionen des MPEG-Datenstroms im Track-Buffer TB, welche Videosektoren enthalten. Wird von dieser Stufe ein fehlendes oder beschädigtes I-Frame I erkannt, beispielsweise durch Auswerten der Zeitmarken oder Vergleiche der vorhandenen Anzahl der Makroblöcke mit der im Videodatenstrom übergebenen Bildgröße, wird ebenfalls eine Fehlermitteilung an die Fehlerverarbeitungseinheit EH-U übermittelt. Die Fehlerverarbeitungseinheit EH-U veranlaßt einen Zugriff der Anforderungssteuereinheit RC auf die Tabelle mit den Zusatzinformationen, welche dann über den Pickup-Manager PU-M und die Sektor-Analyseeinrichtung SA-U von der Abtasteonrichtung PU zur Fehlerverarbeitungseinheit EH-U übermittelt wird. Die Fehlerverarbeitungseinheit EH-U ermittelt aus der Tabelle eine mögliche Ersatzdarstellung des fehlenden oder beschädigten I-Frames I und startet eine erneute Anfrage eines Sektorstroms über die Anforderungssteuereinheit RC und den Pickup-Manager PU-M mit der Abtastvorrichtung PU vom optischen Aufzeichnungsträger OD.

Der nun folgende Datenstrom wird von der Abtastvorrichtung PU und dem Pickup-Manager PU-M an die Sektor-Analyseeinrichtung SA-U übermittelt. Wurde der Fehler im Datenstrom bereits in dieser Stufe erkannt, kann das Ersatz-I-Frame I1* in den ursprünglichen Datenstrom eingesetzt werden. Handelte es sich um eine größere Lücke mit mehreren fehlenden I-Frames I1, I2, ... wird jedes ersetzte I-Frame I in der Fehlerverarbeitungseinheit EH-U abgemeldet, welche daraufhin überprüft, ob noch weitere Ersatz-I-Frames I2* angefordert werden müssen. Ist dies nicht der Fall, kann die Fehlerverarbeitungseinheit EH-U einen neuen Datenstrom anfordern, welcher mit der Sektornummer startet, an der die Lücke erkannt wurde. Die normale Verarbeitung des originären MPEG-Datenstroms wird an dieser Stelle wieder aufgenommen.

Wurde der Fehler im Datenstrom im Videodecoder VD-U erkannt, wird von der Fehlerverarbeitungseinheit EB-U ebenfalls eine Tabelle angefordert. Die sich aus dieser Tabelle ergebende Startadresse für ein Ersatz-I-Frame I* wird anschließend ermittelt und dieses Ersatz-I-Frame I* angefordert. Das dekodierte Ersatz-I-Frame I* kann nun bei einer erneuten Anforderung des Datenstroms der Bildgruppe ein fehlendes oder beschädigtes I-Frame I ersetzen. Sind auch hier mehrere I-Frames I betroffen, kann es notwendig sein, daß die Fehlerverarbeitungseinheit EH-U solange Ersatz-I-Frames I* anfordert, die decodiert und wiedergegeben werden, bis wieder ein gültiger bzw. originärer MPEG-Videodatenstrom in den Videodecoder VD-U gelangt.

Dadurch wird trotz beschädigter Aufzeichnungsträger, die Störstellen aufweisen, die mit konventionellen Fehlerkorrekturverfahren nicht korrigierbar sind, eine vollständige Wiedergabe aufgezeichneter Videoinformationen ohne Unterbrechung ermöglicht.

Die hier beschriebenen Ausführungsformen sind nur als Beispiele angegeben und ein Fachmann kann andere Ausführungsformen der Erfindung realisieren, die im Schutzumfang der Erfindung bleiben, der in den angefügten Ansprüchen definiert wird.


Anspruch[de]
Wiedergabegerät zur Rekonstruktion fehlender oder fehlerhafter Datensequenzen eines Videodatenstroms von einem MPEG-Videoaufzeichnungsträger (OD), worauf in bezug auf einen originären I-Frame (I1, I2) an einem Punkt auf dem Aufzeichnungsträger (OD), der nicht an den originären I-Frame und den Ersatz-I-Frame angrenzt, mindestens ein Ersatz-I-Frame (I1*, I2*) vorgesehen ist, der einer Version mit reduzierter Auflösung, einer Version ohne die Farbinformationen oder einer Kopie des durch den originären I-Frame (I1, I2) repräsentierten Bildes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Wiedergabegerät folgendes umfaßt: ein Fehlererkennungsmittel, ein Steuermittel und einen Videodecoder (VD-U), wobei das Fehlererkennungsmittel zum Ermitteln der Sektoradresse eines fehlenden oder fehlerhaften I-Frame (I1, I2) im gespeicherten Videodatenstrom und zum Suchen nach einem besagten Ersatz-I-Frame (I1*, I2*) auf dem Aufzeichnungsträger (OD) dient, wobei das Steuermittel zum Ersetzen des fehlenden oder fehlerhaften I-Frame durch den besagten Ersatz-I-Frame (I1*, I2*) dient und der Videodecoder (VD-U) den besagten Ersatz-I-Frame (I1*, I2*) zum Decodieren von P- und B-Frames in der Gruppe von Bildern in bezug auf den fehlenden oder fehlerhaften I-Frame in dem gespeicherten Videodatenstrom verwendet. Wiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlererkennungsmittel eine an einen Track Buffer (TB) angeschlossene Sektor-Analyseeinrichtung (SA-U) oder der Videodecoder (VD-U) ist, wobei diese mit einer als Steuermittel vorgesehenen Fehlerverarbeitungseinheit (EH-U) verbunden sind. Wiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fehlererkennungsmittel ein den Datenstrom vom Aufzeichnungsträger (OD) in einen Track-Buffer (TB) eintragender Pickup-Manager (PM-U), eine Sektor-Analyseeinrichtung (SA-U) oder der Videodecoder (VD-U) ist, worin Zeitmarken oder die Anzahl im Datenstrom enthaltener Makroblöcke ausgewertet werden. Wiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel eine an Fehlererkennungsmittel angeschlossene Fehlerverarbeitungseinheit (EH-U) ist, die mit einer Sektoranforderung (SR) die Kopie oder das ähnliche I-Frame (I1*, I2*) von dem Aufzeichnungsträger (OD) anfordert und im Videodecoder (VD-U) durch Ersetzen des fehlenden oder fehlerhaften I-Frame (I1, I2) im originären Datenstrom zur Rekonstruktion fehlender oder fehlerhafter Datensequenzen des Videodatenstroms einfügt. Wiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuermittel ein Navigations-Manager (NM) ist, an dem bidirektional ein Filesystem-Manager (FM) und eine Anforderungssteuereinheit (RC) angeschlossen sind, die von Fehlererkennungsmitteln angesteuert werden und mit einem Pickup-Manager (PM-U) die Kopie oder das ähnliche I-Frame (I1*, I2*) vom Aufzeichnungsträger (OD) anfordern und im originären Datenstrom fehlende oder fehlerhafte I-Frame (I1, I2) in einem am Pickup-Manager (PM-U) angeschlossenen Track-Buffer (TB) oder im Videodecoder (VD-U) durch die Kopie oder das ähnliche I-Frame (I1*, I2*) mit dem Filesystem-Manager (FM) oder mit einer Sektor-Analyseeinrichtung (SA-U) zur Rekonstruktion fehlender oder fehlerhafter Datensequenzen des Videodatenstroms ersetzt werden.






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