DE69935861T2 - Multimedia zeitverschiebungssystem - Google Patents
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B2220/00—Record carriers by type
- G11B2220/90—Tape-like record carriers
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die Erfindung bezieht sich auf die Zeitverschiebung von Fernsehrundfunksignalen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Echtzeiterfassung, Speicherung und Anzeige von Fernseh-Rundsendesignalen.
- BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
- Der Videokassettenrekorder (VCR – video cassette recorder) hat das Leben von Fernsehzuschauern (TV-Zuschauern) auf der ganzen Welt verändert. Der VCR bietet Zuschauern die Flexibilität, TV-Programme zeitlich zu verschieben, so dass sie in ihren Lebensstil passen.
- Der Zuschauer speichert TV-Programme unter Verwendung des VCR auf ein Magnetband. Der VCR gibt dem Zuschauer die Möglichkeit, das gespeicherte Programmmaterial abzuspielen, zurückzuspielen, schnell vorlaufen zu lassen und pausieren zu lassen. Diese Funktionen ermöglichen es dem Zuschauer, die Programmwiedergabe immer dann, wenn er das wünscht, zu unterbrechen, durch unerwünschtes Programmmaterial oder Werbung einen Schnellvorlauf vorzunehmen und seine Lieblingsszenen erneut abzuspielen. Jedoch kann ein VCR nicht gleichzeitig sowohl Informationen erfassen als auch abspielen.
- Ein Lösungsansatz in Bezug darauf, dieses Problem zu lösen, besteht darin, mehrere VCRs zu verwenden. Wenn beispielsweise zwei Videobandrekorder zur Verfügung stehen, kann es möglich sein, zwischen den beiden hin- und herzuspringen. In diesem Fall wird der erste Rekorder zu Beginn des interessierenden Programms gestartet. Wenn der Betrachter die Rundsendung zurückspielen möchte, beginnt der zweite Rekor der die Aufzeichnung, während der erste Rekorder angehalten, zu der entsprechenden Stelle zurückgespult und bei demselben eine Wiedergabe eingeleitet wird. Jedoch ist zumindest ein dritter Videobandrekorder erforderlich, wenn der Betrachter zu einem bestimmten Zeitpunkt, nachdem der anfängliche Rücklauf angefordert wurde, einen Schnellvorlauf vornehmen möchte. In diesem Fall beginnt der dritte Rekorder den Sendestrom aufzuzeichnen, während der zweite angehalten und zu der entsprechenden Stelle zurückgespult wird. Wenn man diese Übung fortsetzt, kann man rasch erkennen, dass die Ausrüstung unhandlich, unzuverlässig, teuer und schwer zu bedienen wird und dabei nie alle gewünschten Funktionen unterstützt. Außerdem weisen Bänder eine begrenzte Länge auf und können potentiell zu unzweckmäßigen Zeiten enden, wodurch der Wert der Lösung drastisch verringert wird.
- Die Verwendung von digitalen Computersystemen, um dieses Problem zu lösen, wurde bereits vorgeschlagen. Die US-Patentschrift Nr. 5,371,551, die am 6. Dezember 1994 an Logan et al. erteilt wurde, lehrt ein Verfahren eines gleichzeitigen Videoaufzeichnens und -abspielens. Sie präsentiert eine Mikroprozessor-gesteuerte Rundfunk- und Wiedergabevorrichtung. Die Vorrichtung komprimiert und speichert Videodaten auf eine Festplatte. Jedoch ist dieser Lösungsansatz schwierig zu implementieren, da die Prozessoranforderungen zum Schritthalten mit den hohen Videoraten die Vorrichtung teuer und problematisch machen. Der Mikroprozessor muss extrem schnell sein, um mit den eingehenden und ausgehenden Videodaten Schritt zu halten.
- Die US-A-5438423 beschreibt ein System, das vorübergehend einen kleinen Teil des Videoinhalts eines Programms puffert. Die EP-A-0726574 beschreibt ein Videoprogrammaufzeichnungssystem, das es einem Benutzer ermöglicht, aufgezeichnete Abschnitte eines Programms, das gerade aufgezeichnet wird, zu reproduzieren.
- Es wäre vorteilhaft, ein Multimedia-Zeitsprungsystem zu liefern, das dem Benutzer die Fähigkeit verleiht, TV-Rundfunkprogramme gleichzeitig aufzuzeichnen und abzuspielen. Ferner wäre es vorteilhaft, ein Multimedia-Zeitsprungsystem zu liefern, das einen Lösungsansatz verwendet, der den Mikroprozessor von den hohen Videodatenraten entkoppelt und dadurch die Mikroprozessor- und Systemanforderungen, die sehr hoch sind, reduziert.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die Erfindung liefert ein Multimedia-Zeitsprungsystem. Die Erfindung verwendet ein ohne weiteres manipuliertes, kostengünstiges Multimedia-Speicherungs- und -Anzeigesystem, das es dem Benutzer ermöglicht, ein Fernsehrundfunkprogramm mit der Option anzusehen, frühere Szenen in dem Programm sofort erneut anzuschauen. Außerdem ermöglicht es die Erfindung dem Benutzer, ausgewählte Fernsehrundfunkprogramme zu speichern, während der Benutzer gleichzeitig ein anderes Programm ansieht oder erneut ansieht.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung nimmt Fernseh-Eingangsströme (TV-Eingangsströme) in einer Vielzahl von Formen entgegen, beispielsweise analogen Formen wie z.B. NTSC (National Television Standards Committee) oder PAL-Rundfunk, und digitalen Formen wie z.B. DSS (Digital Satellite System), DBS (Digital Broadcast Services) oder ATSC (Advanced Television Standards Committee). AnalogeTV-Ströme werden in einen MPEG-formatierten (MPEG = Moving Pictures Experts Group) Strom zum Zweck eines internen Transfers und einer Manipulation umgewandelt, wohingegen vorformatierte MPEG-Ströme aus dem digitalen TV-Signal extrahiert und in einem Format präsentiert werden, das ähnlich dem Format codierter analoger Ströme ist.
- Die Erfindung parst bzw. analysiert syntaktisch den resultierenden MPEG-Strom und teilt ihn in seine Video- und Au diokomponenten auf. Dann speichert sie die Komponenten in vorübergehende Puffer. Es werden Ereignisse aufgezeichnet, die den Typ der gefundenen Komponente, ihre Position und den Zeitpunkt ihres Auftretens angeben. Die Programmlogik wird benachrichtigt, dass ein Ereignis aufgetreten ist, und die Daten werden aus den Puffern extrahiert.
- Der Parser und der Ereignispuffer entkoppeln die CPU davon, den MPEG-Strom parsen zu müssen, und von der Echtzeitigkeit der Datenströme. Diese Entkopplung ermöglicht langsamere CPU- und Busgeschwindigkeiten, die sich in geringeren Systemkosten niederschlagen.
- Die Video- und Audiokomponenten werden in einer Speicherungsvorrichtung gespeichert. Wenn das Programm zu einer Anzeige aufgefordert wird, werden die Video- und Audiokomponenten aus der Speicherungsvorrichtung extrahiert und zu einem MPEG-Strom neu zusammengefügt. Der MPEG-Strom wird an einen Decodierer gesendet. Der Decodierer wandelt den MPEG-Strom in TV-Ausgangssignale um und liefert die TV-Ausgangssignale an eine TV-Empfangsvorrichtung.
- Steuerbefehle eines Benutzers werden angenommen und durch das System gesendet. Diese Befehle beeinflussen den Fluss des MPEG-Stroms und ermöglichen es dem Benutzer, gespeicherte Programme mit zumindest den folgenden Funktionen zu betrachten: Rücklauf, Schnellvorlauf, Wiedergabe, Pause, Index, schnelle/langsame Rückwärts-Wiedergabe und schnelle/langsame Wiedergabe.
- Andere Aspekte und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen, die die Prinzipien der Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ansicht, auf hoher Ebene, eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß der Erfindung; -
2 ist ein schematisches Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das mehrere Eingabe- und Ausgabemodule gemäß der Erfindung verwendet; -
3 ist ein schematisches Diagramm eines MPEG-Datenstroms (MPEG = Moving Pictures Experts Group) und seiner Video- und Audiokomponenten gemäß der Erfindung; -
4 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Parsers und von vier Direktspeicherzugriffs-(DMA)Eingabemaschinen, die in dem Medienschalter (Media Switch) gemäß der Erfindung enthalten sind; -
5 ist ein schematisches Diagramm der Komponenten eines Paketierter-Elementarstrom-(PES)Puffers gemäß der Erfindung; -
6 ist ein schematisches Diagramm des Aufbaus eines PES-Puffers ausgehend von den geparsten Komponenten in den Medienschalter-Ausgaberingpuffern; -
7 ist ein schematisches Blockdiagramm des Medienschalters und der verschiedenen Komponenten, mit denen er gemäß der Erfindung kommuniziert; -
8 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ansicht, auf hoher Ebene, der Programmlogik gemäß der Erfindung; -
9 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Klassenhierarchie der Programmlogik gemäß der Erfindung; -
10 ist ein schematisches Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Clip-Cache-Komponente der Erfindung gemäß der Erfindung; -
11 ist ein schematisches Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das einen Rundfunkstudiovideomischer gemäß der Erfindung emuliert; -
12 ist ein schematisches Blockdiagramm eines geschlossene-Kennung-Parsers gemäß der Erfindung; und -
13 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ansicht, auf hoher Ebene, eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das einen VCR als einen festen Bestandteil bildende Komponente der Erfindung gemäß der Erfindung verwendet. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
- Die Erfindung ist in einem Multimedia-Zeitsprungsystem verkörpert. Ein System gemäß der Erfindung liefert ein Multimedia-Speicherungs- und -Anzeigesystem, das es dem Benutzer ermöglicht, ein Fernsehrundfunkprogramm mit der Option anzuschauen, frühere Szenen in dem Programm augenblicklich erneut anzuschauen. Die Erfindung verleiht dem Benutzer zusätzlich die Fähigkeit, ausgewählte Fernsehrundfunkprogramme zu speichern und gleichzeitig ein anderes Programm anzuschauen oder erneut anzuschauen und gespeicherte Programme mit zumindest den folgenden Funktionen zu betrachten: Rücklauf, Schnellvorlauf, Wiedergabe, Pause, Index, schnel le/langsame Rückwärts-Wiedergabe und schnelle/langsame Wiedergabe.
- Unter Bezugnahme auf
1 weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung einen Eingangsabschnitt101 , einen Medienschalter102 und einen Ausgangsabschnitt103 auf. Der Eingangsabschnitt101 nimmt Fernseh-Eingangsströme (TV-Eingangsströme) in einer Vielzahl von Formen entgegen, beispielsweise National Television Standards Committee (NTSC) oder PAL-Rundfunk sowie digitalen Formen wie z.B. Digital Satellite System (DSS), Digital Broadcast Services (DBS) oder Advanced Television Standards Committee (ATSC). DBS, DSS und ATSC beruhen auf Standards, die als Moving Pictures Experts Group 2 (MPEG2) und MPEG2-Transport bezeichnet werden. MPEG2-Transport ist ein Standard zum Formatieren des Digitaldatenstroms von dem TV-Quellensender, so dass eine TV-Empfangsvorrichtung den Eingangsstrom auseinandernehmen kann, um Programme im den multiplexierten Signal zu finden. Der Eingangsabschnitt101 erzeugt MPEG-Ströme. Ein MPEG2-Transport-Multiplex unterstützt mehrere Programme in demselben Rundfunkkanal, mit mehreren Video- und Audioeinspeisungen und privaten Daten. Der Eingangsabschnitt101 stimmt den Kanal auf ein bestimmtes Programm ab, extrahiert ein spezifisches MPEG-Programm aus demselben und speist es in das restliche System ein. Analoge TV-Signale werden unter Verwendung separater Video- und Audiocodierer in ein ähnliches MPEG-Format codiert, so dass das restliche System nicht weiß, wie das Signal erhalten wurde. Informationen können auf eine Reihe von standardmäßigen Arten und Weisen in die Vertikalaustastlücke (VBI – vertical blanking interval) des analogen TV-Signals moduliert werden; beispielsweise kann der North American Broadcast Teletext Standard (NABTS) dazu verwendet werden, Informationen auf Zeilen 10 mit 20 eines NTSC-Signals zu modulieren, während das FCC die Verwendung der Zeile 21 für eine geschlossene Kennung (CC – closed caption) und erweiterte Datendienste (EDS – extended data services) vorschreibt. Derartige Signale werden durch den Eingangsabschnitt decodiert und an die anderen Abschnitte weitergeleitet, als ob sie über einen privaten MPEG2-Datenkanal bereitgestellt würden. - Der Medienschalter
102 vermittelt zwischen einer Mikroprozessor-CPU106 , einer Festplatten- oder Speicherungsvorrichtung105 und einem Speicher104 . Eingangsströme werden in einen MPEG-Strom umgewandelt und an den Medienschalter102 gesendet. Der Medienschalter102 puffert den MPEG-Strom in einen Speicher. Dann führt er zwei Operationen durch, falls der Benutzer Echtzeit-TV ansieht: der Strom wird an den Ausgangsabschnitt103 gesendet und wird gleichzeitig auf die Festplatten- oder Speicherungsvorrichtung105 geschrieben. - Der Ausgangsabschnitt
103 nimmt MPEG-Ströme als Eingang und erzeugt gemäß dem NTSC-, PAL- oder anderen erforderlichen TV-Standards ein analoges TV-Signal. Der Ausgangsabschnitt103 enthält einen MPEG-Decodierer, eine Bildschirmanzeige (OSD)-Erzeugungsvorrichtung, einen analogen TV-Codierer und eine Audiologik. Die OSD-Erzeugungsvorrichtung ermöglicht, dass die Programmlogik Bilder liefert, die über das resultierende analoge TV-Signal gelegt werden. Außerdem kann der Ausgangsabschnitt Informationen, die durch die Programmlogik geliefert werden, in einer Anzahl von standardmäßigen Formaten, einschließlich NABTS, CC und EDS, auf die VBI des Ausgangssignals modulieren. - Bezüglich der
2 erweitert sich die Erfindung ohne weiteres darauf, mehrere Eingangsabschnitte (Tuner)201 ,202 ,203 ,204 zu beherbergen, von denen jeder auf verschiedene Eingangsarten abgestimmt sein kann. Außerdem werden mehrere Ausgangsmodule (Decoder)206 ,207 ,208 ,209 hinzugefügt. Spezialeffekte wie z.B. ein Bild in einem Bild können mit mehreren Decodern implementiert werden. Der Medienschalter205 zeichnet ein Programm auf, während der Benutzer ein anderes ansieht. Dies bedeutet, dass ein Strom von der Platte extrahiert werden kann, während zugleich ein anderer Strom auf die Platte gespeichert wird. - Unter Bezugnahme auf
3 weist der ankommende MPEG-Strom301 ineinander verschachtelte Videosegmente302 ,305 ,306 und Audiosegmente303 ,304 ,307 auf. Diese Elemente müssen getrennt und neu kombiniert werden, um separate Video308- und Audio309 -Ströme oder -Puffer zu erzeugen. Dies ist notwendig, da separate Decoder verwendet werden, um MPEG-Elemente in analoge Audio- oder Videokomponenten zurückzuwandeln. Eine derartige getrennte Lieferung erfordert, dass Zeitsequenzinformationen erzeugt werden, so dass die Decoder zum Zweck einer exakten Wiedergabe des Signals ordnungsgemäß synchronisiert werden können. - Der Medienschalter befähigt die Programmlogik, jedem Segment ordnungsgemäße Zeitsequenzinformationen zuzuordnen, wobei diese möglicherweise direkt in den Strom eingebettet werden. Die Zeitsequenzinformationen für jedes Segment werden als Zeitstempel bezeichnet. Diese Zeitstempel nehmen auf monotone Weise zu und beginnen jedes Mal, wenn das System hochgefahren wird, bei null. Dies ermöglicht, dass die Erfindung in jeglichem beliebigen Videosegment jede beliebige bestimmte Stelle findet. Wenn das System beispielsweise fünf Sekunden nach Beginn eines ankommenden zusammenhängenden Videostroms, der gerade in einem Cache gespeichert wird, lesen muss, muss das System einfach damit beginnen, einen Vorlauf in den Strom durchzuführen und nach dem entsprechenden Zeitstempel zu suchen.
- An einer gespeicherten Datei kann eine binäre Suche durchgeführt werden, um eine Indexierung in einen Strom vorzunehmen. Jeder Strom wird als Sequenz von eine feststehende Größe aufweisenden Segmenten gespeichert, was auf Grund der einheitlichen Zeitstempelung schnelle binäre Suchen ermöglicht. Falls der Benutzer mitten in dem Programm beginnen möchte, führt das System eine binäre Suche der gespeicherten Segmente durch, bis es die entsprechende Stelle findet, wobei es die gewünschten Ergebnisse mit einer minimalen Informationsmenge erhält. Wenn das Signal stattdessen als MPEG-Strom gespeichert würde, wäre es notwendig, den Strom von Anfang an linear zu parsen, um die gewünschte Stelle zu finden.
- Unter Bezugnahme auf
4 enthält der Medienschalter vier Direktspeicherzugriffs-(DMA)Maschinen402 ,403 ,404 ,405 , wobei jede DMA-Maschine einen zugeordneten Puffer410 ,411 ,412 ,413 aufweist. Vom Konzept her weist jede DMA-Maschine einen Zeiger406 , eine Grenze für diesen Zeiger407 , einen nächsten Zeiger408 und eine Grenze für den nächsten Zeiger409 auf. Jede DMA-Maschine ist einem bestimmten Typ von Informationen gewidmet, beispielsweise Video-402 , Audio-403 und geparsten Ereignissen405 . Die Puffer410 ,411 ,412 ,413 sind Ringpuffer und sammeln die spezifischen Informationen. Die DMA-Maschine inkrementiert den Zeiger406 in den zugeordneten Puffer, bis er die Grenze407 erreicht, und lädt anschließend den nächsten Zeiger408 und die nächste Grenze409 . Ein Einstellen des Zeigers406 und des nächsten Zeigers408 auf denselben Wert, zusammen mit dem entsprechenden Grenzwert, erzeugt einen Ringpuffer. Der nächste Zeiger408 kann auf eine andere Adresse eingestellt werden, um einen Vektor-DMA zu liefern. - Der Eingangsstrom fließt durch einen Parser
401 . Der Parser401 parst den Strom, wobei er nach unterschiedenen MPEG-Ereignissen sucht, die den Start von Video-, Audio- oder Privatdatensegmenten angeben. Wenn der Parser401 beispielsweise ein Videoereignis findet, richtet er den Strom auf die Video-DMA-Maschine402 . Der Parser401 puffert Daten hoch und platziert sie mittels eines Direktspeicherzugriffs durch die Video-DMA-Maschine402 in den Videopuffer410 . Gleichzeitig lenkt der Parser401 ein Ereignis an die Ereignis-DMA-Maschine405 , die ein Ereignis in den Ereignispuffer413 erzeugt. Wenn der Parser401 ein Audioereignis sieht, lenkt er den Bytestrom um auf die Audio-DMA-Maschine403 und erzeugt ein Erzeugnis in den Ereignispuffer413 . Desgleichen lenkt der Parser401 , wenn er ein Privatdatenereignis sieht, den Bytestrom an die Privatdaten-DMA-Maschine404 und lenkt ein Ereignis an den Ereignispuffer413 . Der Medienschalter benachrichtigt die Programmlogik über einen Unterbrechungsmechanismus, wenn Ereignisse in den Ereignispuffer platziert werden. - Unter Bezugnahme auf
4 und5 wird der Ereignispuffer413 durch den Parser401 mit Ereignissen gefüllt. Jedes Ereignis501 in dem Ereignispuffer weist einen Versatz502 , einen Ereignistyp503 und ein Zeitstempelfeld504 auf. Der Parser401 liefert den Typ und Versatz jedes Ereignisses, während es in den Puffer platziert wird. Wenn beispielsweise ein Audioereignis auftritt, wird das Ereignistypfeld auf ein Audioereignis eingestellt, und der Versatz gibt die Stelle in dem Audiopuffer411 an. Die Programmlogik weiß, wo der Audiopuffer411 beginnt und den Versatz hinzufügt, um das Ereignis in dem Strom zu finden. Der Adressversatz502 sagt der Programmlogik, wo das nächste Ereignis auftrat, aber nicht, wo es endete. Das vorherige Ereignis wird in einem Cache gespeichert, so dass das Ende des aktuellen Ereignisses ebenso gefunden werden kann wie die Länge des Segments. - Unter Bezugnahme auf
5 und6 liest die Programmlogik angesammelte Ereignisse in dem Ereignispuffer602 , wenn sie durch den Medienschalter601 unterbrochen wird. Ausgehend von diesen Ereignissen erzeugt die Programmlogik eine Sequenz von logischen Segmenten603 , die den geparsten MPEG-Segmenten615 entsprechen. Die Programmlogik wandelt den Versatz502 in die tatsächliche Adresse610 jedes Segments um und zeichnet die Ereignislänge609 unter Verwendung des zuletzt cachegespeicherten Ereignisses auf. Wenn der Strom durch Codieren eines analogen Signals erzeugt wurde, enthält er keine PTS-Werte (PTS = program time stamp, Programmzeitstempel), die seitens der Decoder dazu verwendet werden, die resultierende Ausgabe ordnungsgemäß zu präsentieren. Somit verwendet die Programmlogik den erzeugten Zeitstempel504 , um einen simulierten PTS für jedes Segment zu erzeugen, und platziert diesen in den Logisches-Segment- Zeitstempel607 . Im Fall eines digitalen TV-Stroms sind PTS-Werte bereits in dem Strom codiert. Die Programmlogik extrahiert diese Informationen und platziert sie in dem Logisches-Segment-Zeitstempel607 . - Die Programmlogik setzt ein Sammeln von logischen Segmenten
603 fort, bis sie die festgelegte Puffergröße erreicht. Wenn dies eintritt, erzeugt die Programmlogik einen neuen Puffer, der als PES-Puffer (PES = packetized elementary stream, Paketierter-Elementarstrom)605 bezeichnet wird und der diese logischen Elemente603 in einer Reihenfolge plus zusätzliche Steuerinformationen enthält. Jedes logische Segment zeigt604 direkt auf den Ringpuffer, z.B. den Videopuffer613 , der durch den Medienschalter601 gefüllt ist. Dieser neue Puffer wird anschließend an andere Logikkomponenten weitergeleitet, die den Strom in dem Puffer auf eine andere Art und Weise weiterverarbeiten können, beispielsweise indem sie ihn zum Zweck eines Decodierens oder Schreibens desselben in das Speicherungsmedium präsentieren. Somit werden die MPEG-Daten durch den Prozessor nicht von einer Stelle im Speicher zu einer anderen kopiert. Dies führt zu einem kostenwirksameren Entwurf, da eine geringere Speicherbandbreite und eine geringere Prozessorbandbreite benötigt werden. - Ein einzigartiges Merkmal der MPEG-Strom-Umwandlung in PES-Puffer besteht darin, dass die Daten, die logischen Segmenten zugeordnet sind, in dem Puffer selbst nicht vorliegen müssen, wie oben dargestellt wurde. Wenn ein PES-Puffer in eine Speicherung geschrieben wird, werden diese logischen Segmente in der logischen Reihenfolge, in der sie auftreten, in das Speicherungsmedium geschrieben. Dies hat den Effekt, dass Komponenten des Stroms, ob sie in dem Video-, dem Audio- oder den Privatdaten-Ringpuffern vorliegen, zu einem einzigen linearen Puffer von Stromdaten in dem Speicherungsmedium zusammengesammelt werden. Der Puffer wird mit einem einzigen Transfer von denm Speicherungsmedien aus dem Speicherungsmedium zurückgelesen, und die Logisches- Segment-Informationen werden dahin gehend aktualisiert, dass sie den tatsächlichen Positionen in dem Puffer
606 entsprechen. Eine Programmlogik auf höherer Ebene ist sich dieser Umwandlung nicht bewusst, da sie lediglich die logischen Segmente handhabt, somit werden Stromdaten ohne weiteres gehandhabt, ohne dass es erforderlich wäre, dass die Daten jemals durch die CPU zwischen Stellen im DRAM kopiert werden. - Ein einzigartiger Aspekt des Medienschalters ist die Fähigkeit, hohe Datenraten effektiv und kostengünstig zu handhaben. Er erfüllt die Funktionen des Annehmens von Video- und Audiodaten, des Aussendens von Video- und Audiodaten, des Sendens von Video- und Audiodaten an eine Platte und des Extrahierens von Video- und Audiodaten von der Platte auf einer kostengünstigen Plattform. Allgemein läuft der Medienschalter asynchron und autonom bezüglich der Mikroprozessor CPU, wobei er seine DMA-Fähigkeiten verwendet, um große Mengen an Informationen bei minimaler Intervention durch die CPU zu bewegen.
- Unter Bezugnahme auf
7 ist die Eingangsseite des Medienschalters701 mit einem MPEG-Codierer703 verbunden. Es gibt auch Schaltungen, die für MPEG-Audio-704 und Vertikalaustastlückendaten (VBI-Daten)702 spezifisch sind, die in den Medienschalter701 gespeist werden. Wenn stattdessen ein digitales TV-Signal verarbeitet wird, wird der MPEG-Codierer703 durch einen MPEG2-Transport-Demultiplexer ersetzt, und der MPEG-Audiocodierer704 und der VBI-Decodierer702 werden eliminiert. Der Demultiplexer multiplexiert die extrahierten Audio-, Video- und Privatdatenkanalströme durch das Videoeingangs-Medienschalter-Tor. - Der Parser
705 parst den Eingangsdatenstrom von dem MPEG-Codierer703 , Audio-Codierer704 und VBI-Decodierer702 oder von dem Transport-Demultiplexer, im Fall eines digitalen TV-Stroms. Der Parser705 erfasst den Beginn aller wichtigen Ereignisse in einem Video- oder Audiostrom, den Beginn aller Rahmen, den Beginn von Sequenzanfangsblöcken – alle Einzelinformationen, über die die Programmlogik Bescheid wissen muss, um sowohl eine ordentliche Wiedergabe als auch Spezialeffekte an dem Strom durchzuführen, z.B. Schnellvorlauf, Rückwärts, Wiedergabe, Pause, schnelle/langsame Wiedergabe, Indexierung und schnelle/langsame Rückwärts-Wiedergabe. - Der Parser
705 platziert Markierungen707 in den FIFO706 , wenn er Video- oder Audiosegmente identifiziert oder wenn ihm Privatdaten gegeben werden. Der DMA709 steuert, wann diese Markierungen herausgenommen werden. Die Markierungen707 und die DMA-Adressen der Segmente werden in die Ereigniswarteschlange708 platziert. Die Rahmentypinformationen, ob es sich um einen Beginn eines Video-I-Rahmens, eines Video-B-Rahmens, eines Video-P-Rahmens, eines Video-PES, eines Audio-PES, eines Sequenzanfangsblocks, eines Audiorahmens oder eines Privatdatenpakets handelt, werden zusammen mit dem Versatz in dem betreffenden Ringpuffer, wo die Einzelinformationen platziert wurden, in die Ereigniswarteschlange708 platziert. Die in der CPU713 arbeitende Programmlogik untersucht Ereignisse in dem Ringpuffer, nach er an den DRAM714 übertragen wurde. - Der Medienschalter
701 weist einen Datenbus711 auf, der mit der CPU713 und dem DRAM714 verbunden ist. Ein Adressbus712 wird ferner von dem Medienschalter701 , der CPU713 und dem DRAM714 gemeinsam verwendet. Eine Festplatte oder Speicherungsvorrichtung710 ist mit einem der Tore des Medienschalters701 verbunden. Der Medienschalter701 gibt Ströme an einen MPEG-Videodecodierer715 und einen separaten Audiodecodierer717 aus. Die Signale des Audiodecodierers717 enthalten Audiohinweise, die ansprechend auf Befehle des Benutzers auf einer Fernsteuerung oder auf andere interne Ereignisse durch das System erzeugt werden. Die decodierte Audioausgabe aus dem MPEG-Decodierer wird mit dem separaten Audiosignal digital gemischt718 . Die resultie renden Signale enthalten Video, Audio und Bildschirmanzeigen und werden an das Fernsehen716 gesendet. - Der Medienschalter
701 nimmt 8Bit-Daten an und sendet sie an die Platte, während er gleichzeitig einen weiteren Datenstrom von der Platte extrahiert und ihn an den MPEG-Decodierer715 sendet. Alle oben beschriebenen DMA-Maschinen können gleichzeitig arbeiten. Der Medienschalter701 kann unter Verwendung eines feldprogrammierbaren Gatterarrays (FPGA – field programmable gate array), einer ASIC oder einer diskreten Logik in Hardware implementiert werden. - Statt durch einen immensen Datenstrom parsen zu müssen und dabei nach dem Beginn dessen zu suchen, wo jeder Rahmen sich befinden würde, muss die Programmlogik lediglich den Ringereignispuffer in dem DRAM
714 ansehen, und sie weiß, wo der Beginn jedes Rahmens ist, und kennt den Rahmentyp. Dieser Lösungsansatz spart eine große Menge an CPU-Leistung ein, wobei die Echtzeitanforderungen der CPU713 gering gehalten werden. Die CPU713 muss zu keinem Zeitpunkt sehr schnell sein. Der Medienschalter701 gibt der CPU713 so viel Zeit wie möglich, um Aufgaben abzuschließen. Der Parsmechanismus705 und die Ereigniswarteschlange708 entkoppeln die CPU713 von einem Parsen des Audio, Video und von Puffern und der Echtzeitigkeit der Ströme, was geringere Kosten ermöglicht. Ferner ermöglicht dies die Verwendung einer Busstruktur in einer CPU-Umgebung, die bei einer viel niedrigeren Taktrate mit einem viel billigeren Speicher arbeitet, als dies andernfalls erforderlich wäre. - Die CPU
713 weist die Fähigkeit auf, einen DMA-Transfer in eine Warteschlange zu stellen, und sie kann den nächsten DMA-Transfer in ihrem Ermessen einrichten. Dies verleiht der CPU713 große Zeiträume, innerhalb derer sie die DMA-Steuerung709 warten kann. Die CPU713 kann auf Grund der großen zulässigen Latenzzeit auf eine DMA-Unterbrechung innerhalb eines größeren Zeitfensters reagieren. MPEG-Ströme, ob sie aus einem MPEG2-Transport extrahiert oder ausgehend von einem analogen TV-Signal codiert werden, werden üblicherweise unter Verwendung einer Technik codiert, die als Codierung mit variabler Bitrate (VBR – variable bit rate) bezeichnet wird. Diese Technik variiert die Datenmenge, die erforderlich ist, um eine Sequenz von Bildern darzustellen, um das Ausmaß an Bewegung zwischen diesen Bildern. Diese Technik kann die erforderliche Bandbreite für ein Signal stark verringern, jedoch können Sequenzen mit einer raschen Bewegung (z.B. ein Basketball-Spiel) mit viel größeren Bandbreitenanforderungen codiert sein. Beispielsweise codiert das Satellitensystem Hughes DirecTV Signale mit einem beliebigen Wert einer erforderlichen Bandbreite zwischen 1 und 10 Mb/s, wobei dies von Rahmen zu Rahmen variiert. Es wäre für jedes Computersystem schwierig, ohne diese Struktur mit derart rasch variierenden Datenraten Schritt zu halten. - Unter Bezugnahme auf
8 weist die Programmlogik in der CPU drei konzeptionelle Komponenten auf: Quellen801 , Transformierte802 und Verbraucher803 . Die Quellen801 erzeugen Datenpuffer. Die Transformierten802 verarbeiten Puffer von Daten, und Verbraucher803 verbrauchen Puffer von Daten. Eine Transformierte ist dafür verantwortlich, die Puffer von Daten, die sie bearbeitet, zuzuweisen und in eine Warteschlange zu stellen. Puffer werden so, als ob sie „leer" wären, Quellen von Daten zugewiesen, die dieselben „voll" zurückgeben. Die Puffer werden anschließend in eine Warteschlange platziert und als „voll" an Verbraucher gegeben, und der Verbraucher gibt den Puffer „leer" zurück. - Eine Quelle
801 nimmt Daten von Codierern an, z.B. einem digitalen Satellitenempfänger. Sie erfasst Puffer für diese Daten von der nachgeordneten Transformierten, paketiert die Daten in einen Puffer und schiebt den Puffer anschließend die Pipeline hinunter, wie oben beschrieben wurde. Das Quellenobjekt801 weiß nichts über das restliche System. Der Verbraucher803 konsumiert Puffer, wobei er einen Puf fer von der vorgeordneten Transformierten nimmt, die Daten an den Decodierer sendet und anschließend den Puffer zur Wiederverwendung freigibt. - Es gibt zwei Arten von verwendeten Transformierten
802 : räumlich und zeitlich. Räumliche Transformierte sind Transformierte, die beispielsweise eine Bildfaltung oder -kompression/-dekompression an den gepufferten Daten, die hindurchgelangen, vornehmen. Zeitlich Transformierte werden verwendet, wenn zwischen Puffern, die in ein System hineingehen, und Puffern, die aus einem System herauskommen, keine zeitliche Beziehung besteht, die ausgedrückt werden kann. Eine derartige Transformierte schreibt den Puffer in eine Datei804 in dem Speicherungsmedium. Der Puffer wird zu einem späteren Zeitpunkt herausgezogen, Pipeline hinunter gesandt und in dem Strom ordnungsgemäß sequenziert. - Unter Bezugnahme auf
9 ist eine C++-Klassenhierarchie-Ableitung der Programmlogik gezeigt. Der TiVo Media Kernel (Tmk)904 ,908 ,913 vermittelt mit dem Betriebssystemkern. Der Kern liefert Operationen wie z.B.: Speicherzuweisung, Synchronisierung und Verkettung (engl. threading). Der TmkCore904 ,908 ,913 strukturiert einen Speicher, der als Objekt aus dem Medienkern genommen wird. Er liefert Bedienpersonen, neu und löschen, zum Konstruieren und Dekonstruieren des Objekts. Jedes Objekt (Quelle901 , Transformierte902 und Verbraucher903 ) ist per definitionem mehrfach verkettet und kann parallel laufen. - Die TmkPipeline-Klasse
905 ,909 ,914 ist verantwortlich für die Strömungssteuerung durch das System. Die Pipelines zeigen auf die nächste Pipeline in der Strömung von der Quelle901 zu dem Verbraucher903 . Um die Pipeline vorübergehend anzuhalten, wird beispielsweise ein als „Pause" bezeichnetes Ereignis an das erste Objekt in der Pipeline gesendet. Das Ereignis wird entlang der Pipeline an das nächste Objekt weitergeleitet usw. All dies geschieht asynchron zu den Daten, die durch die Pipeline gehen. Somit ist die Steuerung der Strömung von MPEG-Strömen asynchron und separat von den Strömen selbst, ähnlich Anwendungen wie z.B. der Telefonie. Dies ermöglicht einen einfachen Logikentwurf, der gleichzeitig leistungsstark genug ist, um die zuvor beschriebenen Merkmale zu unterstützen, einschließlich Pause, Rücklauf, Schnellvorlauf und anderer. Außerdem ermöglicht diese Struktur ein schnelles und effizientes Umschalten zwischen Stromquellen, da unter Verwendung eines einzigen Ereignisses gepufferte Daten einfach verworfen und Decodierer zurückgesetzt werden können, woraufhin Daten aus dem neuen Strom an der Pipeline entlang weitergeleitet werden. Eine derartige Fähigkeit wird beispielsweise dann benötigt, wenn der durch den Eingangsabschnitt erfasste Kanal umgeschaltet wird oder wenn zwischen einem Live-Signal von dem Eingangsabschnitt und einem gespeicherten Strom umgeschaltet wird. - Das Quellenobjekt
901 ist eine Tmk-Quelle (TmkSource)906 , und das Transformierte-Objekt902 ist ein TmkXfrm910 . Dies sind Zwischenklassen, die standardmäßige Verhaltensweisen für die Klassen in der Pipeline definieren. Vom Konzept her tauschen sie Puffer an der Pipeline entlang aus. Das Quellenobjekt901 nimmt Daten aus einer physischen Datenquelle, wie z.B. dem Medienschalter, und platziert sie in einen PES-Puffer. Um den Puffer zu erhalten, fragt das Quellenobjekt901 das in Flussrichtung nachgelagerte Objekt in seiner Pipeline nach einem Puffer (allocEmptyBuf). Das Quellenobjekt901 wird blockiert, bis ausreichend Speicher vorliegt. Dies bedeutet, dass die Pipeline selbstregulierend ist; sie weist eine automatische Strömungssteuerung auf. Wenn das Quellenobjekt901 den Puffer aufgefüllt hat, gibt es ihn durch die Funktion pushFullBuf zurück an die Transformierte902 . - Der Verbraucher
903 wird ebenfalls strömungsgesteuert. Er ruft nextFullBuf auf, was der Transformierten902 sagt, dass er für den nächsten gefüllten Puffer bereit ist. Dieser Vorgang kann den Verbraucher903 blockieren, bis ein Puffer bereit ist. Wenn der Verbraucher903 mit einem Puffer fertig ist (d.h. die Daten in dem Puffer verbraucht hat), ruft er releaseEmptyBuf auf. ReleaseEmptyBuf gibt den Puffer an die Transformierte902 zurück. Dann kann die Transformierte902 diesen Puffer beispielsweise zu dem Quellenobjekt901 zurückgeben, damit er wieder aufgefüllt wird. Zusätzlich zu dem Vorteil einer automatischen Strömungssteuerung dieses Verfahrens sieht es ferner eine Begrenzung des für Puffer vorgesehenen Speicherumfangs vor, indem es eine Durchsetzung einer feststehenden Zuweisung von Puffern durch eine Transformierte ermöglicht. Dies ist ein wichtiges Merkmal bezüglich eines Erzielens einer kosteneffektiven, begrenzten DRAM-Umgebung. - Die Medienschalter-Klasse
909 ruft das allocEmptyBuf-Verfahren des TmkClipCache912 -Objekts und empfängt einen PES-Puffer von demselben. Dann geht sie hinaus zu den Ringpuffern in der Medienschalter-Hardware und erzeugt PES-Puffer. Die Medienschalter-Klasse909 füllt den Puffer auf und schiebt ihn zu dem TmkClipCache912 -Objekt zurück. - Der TmkClipCache
912 erhält eine Cache-Datei918 in einem Speicherungsmedium aufrecht. Ferner erhält er zwei Zeiger in diesen Cache aufrecht: einen Schiebezeiger919 , der zeigt, wo der nächste von der Quelle901 kommende Puffer eingefügt wird; und einen aktuellen Zeiger920 , der auf den verwendeten aktuellen Puffer zeigt. - Der Puffer, auf den durch den aktuellen Zeiger gezeigt wird, wird an die Vela-Decodierer-Klasse
916 übergeben. Die Vela-Decodierer-Klasse916 spricht mit dem Decodierer921 in der Hardware. Der Decodierer921 erzeugt ein decodiertes TV-Signal, das anschließend zu einem analogen TV-Signal in NTSC, PAL oder einem anderen analogen Format codiert wird. Wenn die Vela-Decodierer-Klasse916 mit dem Puffer fertig ist, ruft sie releaseEmptyBuf auf. - Auf Grund der Struktur der Klassen ist das System einfach zu testen und einer Fehlerbehebung zu unterziehen. Jede Ebene kann separat getestet werden, um zu gewährleisten, dass sie sich auf die entsprechende Weise verhält, und die Klassen können allmählich zusammengenommen werden, um die gewünschte Funktionalität zu erzielen und gleichzeitig die Fähigkeit, jedes Objekt effektiv zu testen, beizubehalten.
- Das Steuerobjekt
917 nimmt Befehle von dem Benutzer entgegen und sendet Ereignisse in die Pipeline, um zu steuern, was die Pipeline tut. Wenn der Benutzer beispielsweise eine Fernsteuerung hat und fernsieht, drückt der Benutzer auf Pause, und das Steuerobjekt917 sendet ein Ereignis an den Verbraucher903 , der ihm sagt, dass er pausieren soll. Der Verbraucher903 hört auf, nach neuen Puffern zu fragen. Der aktuelle Zeiger920 bleibt dort, wo er gerade ist. Der Verbraucher903 beginnt erneut, Puffer herauszunehmen, wenn er ein weiteres Ereignis empfängt, das ihm sagt, dass er wiedergeben soll. Das System befindet sich in einer perfekten Synchronisierung; es beginnt bei dem Rahmen, bei dem es anhielt. - Die Fernsteuerung kann auch eine Schnellvorlauf-Taste aufweisen. Wenn die Schnellvorlauf-Taste gedrückt wird, sendet das Steuerobjekt
917 ein Ereignis an die Transformierte902 , das ihr sagt, zwei Sekunden vorzulaufen. Die Transformierte902 stellt fest, dass die Zeitspanne von zwei Sekunden von ihr erfordert, dass sie sich um drei Puffer vorwärts bewegt. Dann gibt sie ein Rücksetzungsereignis an die in Flussrichtung nachgelagerte Pipeline aus, so dass jegliche in einer Warteschlange befindliche Daten oder jeglicher Zustand, die bzw. der in den Hardware-Decodierern vorliegen können bzw. kann, gespült wird. Dies ist ein kritischer Schritt, da die Struktur von MPEG-Strömen eine Aufrechterhaltung des Zustands über mehrere Datenrahmen hinweg erfordert und dieser Zustand durch ein Neupositionieren des Zeigers ungültig wird. Dann bewegt sie den aktuellen Zeiger920 um drei Puffer vorwärts. Das nächste Mal, wenn der Verbraucher903 nextFullBuf aufruft, bekommt er den neuen aktuellen Puffer. Dasselbe Verfahren funktioniert insofern für einen Schnellrückwärtslauf, als die Transformierte902 den aktuellen Zeiger920 rückwärts bewegt. - In dem Decodierer befindet sich eine Systemtaktreferenz. Die Systemtaktreferenz wird zum Zweck einer schnellen Wiedergabe beschleunigt oder zum Zweck einer langsamen Wiedergabe verlangsamt. Der Verbraucher fragt einfach schneller oder langsamer nach vollen Puffern, je nach der Taktgeschwindigkeit.
- In Bezug auf
10 sind zwei weitere von der TmkXfrm-Klasse abgeleitete Objekte zum Zweck eines Plattenzugriffs in der Pipeline platziert. Einer wird als TmkClipReader1003 bezeichnet, und der andere wird als TmkClipWriter1001 bezeichnet. Puffer kommen in den TmkClipWriter1001 und werden zu einer Datei in einem Speicherungsmedium1004 geschoben. Der TmkClipReader1003 fragt nach Puffern, die aus einer Datei in einem Speicherungsmedium1005 entnommen werden. Ein TmkClipReader1003 liefert lediglich das allocEmptyBuf- und das pushFullBuf-Verfahren, wohingegen ein TmkClipWriter1001 lediglich das nextFullBuf- und das releaseEmptyBuf-Verfahren liefert. Ein TmkClipReader1003 erfüllt somit dieselbe Funktion wie die Eingangs- oder „Schiebe"- bzw. „Push"- Seite eines TmkClipCache1002 , wohingegen ein TmkClipWriter1001 somit dieselbe Funktion wie die Ausgangs- oder „Ziehen"- bzw. „Pull"-Seite eines TmkClipCache1002 erfüllt. - Unter Bezugnahme auf
11 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel gezeigt, das mehrere Funktionen bewerkstelligt. Eine Quelle1101 weist einen TV-Signaleingang auf. Die Quelle sendet Daten an einen Druckschalter (PushSwitch)1102 , der eine von TmkXfrm abgeleitete Transformierte ist. Der Druckschalter1102 weist mehrere Ausgänge auf, die durch das Steuerobjekt1114 geschaltet werden können. Dies bedeutet, dass je nach Laune des Benutzers ein Teil der Pi peline angehalten und ein anderer gestartet werden kann. Der Benutzer kann zu verschiedenen Speicherungsvorrichtungen schalten. Der Druckschalter1102 könnte an einen TmkClipWriter1006 ausgeben, der in eine Speicherungsvorrichtung1107 geht oder in die Cache-Transformierte1103 schreibt. - Ein wichtiges Merkmal dieser Vorrichtung ist die Leichtigkeit, mit der sie Abschnitte eines ankommenden Signals unter der Steuerung einer Programmlogik selektiv festhalten kann. Auf der Basis von Informationen wie z.B. der aktuellen Zeit oder vielleicht einer spezifischen Zeitspanne oder vielleicht mittels einer Fernbedienungstaste, die durch den Betrachter gedrückt wird, kann ein TmkClipWriter
1106 dahin gehend eingeschaltet werden, einen Teil des Signals aufzuzeichnen, und kann zu einem späteren Zeitpunkt ausgeschaltet werden. - Dieses Schalten wird üblicherweise dadurch bewirkt, dass ein „Schalten"-Ereignis an das Druckschalter
1102 -Objekt gesendet wird. - Ein zusätzliches Verfahren zum Auslösen eines selektiven Festhaltens erfolgt durch Informationen, die in die VBI moduliert werden oder in einen MPEG-Privatdatenkanal platziert werden. Daten, die von der VBI oder dem Privatdatenkanal decodiert werden, werden an die Programmlogik weitergeleitet. Die Programmlogik untersucht diese Daten, um zu bestimmen, ob die Daten angeben, dass ein Festhalten des TV-Signals, in das sie moduliert wurden, beginnen sollte. Desgleichen können diese Informationen auch angeben, wann ein Aufzeichnen enden sollte, oder ein anderer Datenposten kann in das Signal moduliert werden, wodurch angegeben wird, wann das Festhalten enden sollte. Die Anfangs- und Ende-Indikatoren können explizit in das Signal moduliert werden, oder andere Informationen, die auf eine standardmäßige Art und Weise in das Signal platziert werden, können dazu verwendet werden, diese Informationen zu codieren.
- Unter Bezugnahme auf
12 ist ein Beispiel gezeigt, das demonstriert, wie die Programmlogik die in den Geschlossene-Kennung-Feldern (CC-Feldern) enthaltenen Wörter abtastet, um Anfangs- und Endzeiten zu bestimmen, unter Verwendung bestimmter Worte oder Phrasen, um das Festhalten auszulösen. Ein Strom von NTSC- oder PAL-Feldern1201 wird präsentiert. CC-Bytes werden aus jedem ungeradzahligen Feld1202 extrahiert und zum Verarbeiten durch den Wortparser1204 in einen Ringpuffer1203 eingegeben. Der Wortparser1204 sammelt Schriftzeichen, bis er auf eine Wortgrenze, üblicherweise einen Zwischenraum, eine Periode oder ein anderes begrenzendes Schriftzeichen, stößt. Man erinnere sich aus dem Vorstehenden, dass die MPEG-Audio- und -Videosegmente zu einer Serie von PES-Puffern einer feststehenden Größe gesammelt werden. Ein spezielles Segment wird zu jedem PES-Puffer hinzugefügt, um die aus dem CC-Feld1205 extrahierten Wörter zu halten. Somit werden die CC-Informationen in einer zeitlichen Synchronisation mit dem Audio und Video bewahrt und können dem Betrachter auf korrekte Weise präsentiert werden, wenn der Strom angezeigt wird. Dies ermöglicht auch, dass der gespeicherte Strom nach Gutdünken der Programmlogik bezüglich CC-Informationen verarbeitet wird, wodurch die Last verteilt, die Kosten verringert und die Effizienz verbessert werden. In einem solchen Fall werden die in dem speziellen Segment gespeicherten Wörter einfach an die Zustandstabellenlogik1206 weitergeleitet. - Während des Festhaltens des Stroms wird jedes Wort in einer Tabelle
1206 nachgeschlagen, die die Handlung angibt, das Erkennen dieses Wortes anzugehen. Diese Handlung kann einfach den Zustand der Erkennungsvorrichtungszustandsmaschine1207 verändern oder kann bewirken, dass die Zustandsmaschine1207 eine Handlungsanforderung wie z.B. ein „Festhalten beginnen", „Festhalten beenden", der „gesehenen Phrase" oder andere, ähnliche Anforderungen ausgibt. In der Tat kann ein erkanntes Wort oder eine erkannte Phrase bewirken, dass die Pipeline geschaltet wird; beispielsweise um ein anderes Audiostück zu überlagern, falls in dem Programm eine unerwünschte Sprache verwendet wird. - Man beachte, dass die parsende Zustandstabelle
1206 und die Erkennungsvorrichtungszustandsmaschine1207 zu jedem beliebigen Zeitpunkt modifiziert oder verändert werden können. Beispielsweise kann für jeden Eingangskanal eine andere Tabelle und eine andere Zustandsmaschine vorgesehen sein. Alternativ dazu können diese Elemente je nach der Tageszeit oder auf Grund anderer Ereignisse umgeschaltet werden. - Unter Bezugnahme auf
11 wird ein Zugschalter (Pull-Switch) hinzugefügt1104 , der an den Verbraucher1105 ausgibt. Der Verbraucher1105 ruft nextFullBuf und release EmptyBuf auf, um Puffer von dem Zugschalter1104 zu bekommen oder zurückzugeben. Der Zugschalter1104 kann eine beliebige Anzahl von Eingängen aufweisen. Ein Eingang könnte ein ActionClip1113 sein. Die Fernsteuerung kann zwischen Eingangsquellen umschalten. Das Steuerobjekt1114 sendet ein Ereignis an den Zugschalter1104 , das ihm sagt, dass er umschalten soll. Er schaltet von der aktuellen Eingangsquelle zu derjenigen Eingangsquelle, die das Steuerobjekt auswählt. - Eine ActionClip-Klasse sieht ein Sequenzieren einer Anzahl unterschiedlicher gespeicherter Signale auf eine voraussehbare und steuerbare Weise vor, möglicherweise mit der zusätzlichen Steuerung einer Betrachterauswahl mittels einer Fernsteuerung. Somit erscheint sie als Ableitung eines TmkXfrm-Objekts, das ein „Schalt"-Ereignis zum Umschalten zu dem nächsten gespeicherten Signal annimmt.
- Dies ermöglicht es der Programmlogik oder dem Benutzer, kundenspezifische Sequenzen einer Videoausgabe zu erzeugen. Eine Anzahl von Videosegmenten kann aufgereiht und kombiniert werden, als ob die Programmlogik oder der Benutzer einen Rundfunk-Studiovideomischer verwenden würde.
- TmkClipReaders
1108 ,1109 ,1110 werden zugewiesen, und jeder wird in den Zugschalter1104 eingehakt. Der Zugschalter1104 schaltet zwischen den TmkClipReaders1108 ,1109 ,1110 um, um Video- und Audioclips zu kombinieren. Auf Grund der Art und Weise, wie die Pipeline aufgebaut ist, ist die Strömungssteuerung automatisch. Der Druckschalter und der Zugschalter sind dieselben wie Videoschalter in einem Rundfunkstudio. - Die abgeleitete Klasse und die resultierenden Objekte, die hier beschrieben werden, können auf willkürliche Weise kombiniert werden, um eine Anzahl unterschiedlicher nützlicher Konfigurationen bezüglich eines Speicherns, Wiedergewinnens, Schaltens und Betrachtens von TV-Strömen zu erzeugen. Wenn beispielsweise mehrere Eingangs- und Ausgangsabschnitte zur Verfügung stehen, wird ein Eingang betrachtet, während ein weiterer gespeichert wird, und ein durch den zweiten Ausgang erzeugtes Bild-In-Bild-Fenster wird dazu verwendet, zuvor gespeicherte Ströme im Voraus zu betrachten. Derartige Konfigurationen stellen eine einzigartige und neuartige Anwendung von Softwaretransformationen dar, um die Funktionalität zu erzielen, die von teuren, hochentwickelten Hardwarelösungen in einer einzigen kostenwirksamen Vorrichtung erwartet wird.
- Mit Bezug auf
13 ist eine Systemansicht auf hoher Ebene gezeigt, die eine VCR-Sicherung implementiert. Das Ausgangsmodul1303 sendet TV-Signale an den VCR1307 . Dies ermöglicht es dem Benutzer, TV-Programme direkt auf Videoband aufzuzeichnen. Die Erfindung ermöglicht es dem Benutzer, Programme von der Platte, die auf Videoband aufzuzeichnen sind, in eine Warteschlange zu legen und die Zeit, zu der die Programme an den VCR1307 gesendet werden, zu planen. Titelseiten (EPG-Daten) können an den VCR1307 gesendet werden, bevor ein Programm gesendet wird. Längere Programme können skaliert werden, damit sie auf kleinere Videobänder passen, indem die Abspielgeschwindigkeit beschleunigt oder indem Rahmen weggelassen werden. - Die Ausgabe des VCR
1307 kann auch in das Eingangsmodul1301 zurückgeleitet werden. Bei dieser Konfiguration fungiert der VCR als Sicherungssystem für den Medienschalter1302 . Jegliche Überlaufspeicherung oder Niedrigere-Priorität-Programmierung wird zum Zweck einer späteren Wiedergewinnung an den VCR1307 gesendet. - Das Eingangsmodul
1301 kann Informationen, die in der Vertikalaustastlücke (VBI – vertical blanking interval) codiert sind, decodieren und an das restliche System weiterleiten. Das Ausgangsmodul1303 kann in die durch das restliche System bereitgestellten Ausgangs-VBI-Daten codieren. Die Programmlogik kann anordnen, Identifizierungsinformationen verschiedener Arten in das Ausgangssignal zu codieren, das unter Verwendung des VCR1307 auf Band aufgezeichnet wird. Ein Abspielen dieses Bandes in den Eingang ermöglicht, dass die Programmlogik diese Identifizierungsinformationen erneut abliest, so dass das auf dem Band aufgezeichnete TV-Signal ordnungsgemäß gehandhabt wird. Beispielsweise kann ein bestimmtes Programm zusammen mit Informationen über den Zeitpunkt seiner Aufzeichnung, über das Quellennetzwerk usw. auf Band aufgezeichnet werden. Wenn dieses Programm in das Eingangsmodul abgespielt wird, können diese Informationen dazu verwendet werden, eine Speicherung des Signals, eine Präsentation dem Betrachter gegenüber usw. zu steuern. - Fachleute werden ohne weiteres erkennen, dass ein derartiger Mechanismus dazu verwendet werden kann, verschiedene Datenposten, die man nicht ordnungsgemäß als Fernsehsignale versteht, in die Programmlogik einzuführen. Beispielsweise können Softwareaktualisierungen oder andere Daten an das System weitergeleitet werden. Die Programmlogik, die diese Daten von dem Fernsehstrom empfängt, kann Steuerungen darüber auferlegen, wie die Daten gehandhabt werden, kann z.B. bestimmte Authentifizierungssequenzen und/oder ein Entschlüsseln der eingebetteten Informationen gemäß einem zuvor erfassten Schlüssel erfordern. Ein derartiges Verfahren funktioniert auch für normale Rundfunksignale, was zu einer effizienten Einrichtung zum Bereitstellen von Nicht-TV-Steuerinformationen und -daten an die Programmlogik führt.
- Außerdem werden Fachleute ohne weiteres erkennen, dass, obwohl oben im Einzelnen ein VCR erwähnt wurde, jegliche Multimedia-Aufzeichnungsvorrichtung (z.B. ein Digital-Video-Platte-Direktzugriffsspeicher-(DVD-RAM-)Rekorder (digital video disk-random access memory)) ohne weiteres stattdessen eingesetzt wird.
- Obwohl die Erfindung hierin unter Bezugnahme auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel beschrieben ist, werden Fachleute ohne weiteres erkennen, dass die hierin dargelegten Anwendungen ohne weiteres durch andere ersetzt werden können. Beispielsweise kann die Erfindung bei der Erfassung von Spielcasino-Verbrechen verwendet werden. Der Eingabeabschnitt der Erfindung ist mit dem Videoüberwachungssystem des Casinos verbunden. Aufgezeichnete Videoaufnahmen werden im Cache gespeichert und gleichzeitig an externe VCRs ausgegeben. Der Benutzer kann zu einer beliebigen Videoeinspeisung schalten und ein spezifisches Segment des aufgezeichneten Videos untersuchen (d.h. zurücklaufen lassen, abspielen, langsam abspielen, schnell vorlaufen lassen usw.), während die externen VCRs mit dem Echtzeit-Eingangsvideo geladen werden. Demgemäß sollte die Erfindung lediglich durch die nachfolgend angehängten Patentansprüche beschränkt werden.
Claims (26)
- Ein Prozess zur gleichzeitigen Speicherung und Wiedergabe von Multimedia-Daten, der folgende Schritte umfasst: Entgegennehmen von Fernseh-(TV-)Rundfunksignalen, wobei die TV-Signale auf Standards beruhen, die jegliche der Folgenden umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind: National Television Standards Committee (NTSC)-Rundfunk, PAL-Rundfunk, Satellitenübertragung, DSS, DBS oder ATSC; Abstimmen der TV-Signale auf ein spezifisches Programm; Bereitstellen zumindest eines Eingangsabschnitts (
101 ), wobei der Eingangsabschnitt das spezifische Programm in einen MPEG-formatierten Strom (MPEG = Moving Pictures Experts Group) zur internen Übertragung und Manipulation umwandelt; Bereitstellen eines Medienschalters (102 ), wobei der Medienschalter den MPEG-Strom parst, wobei der MPEG-Strom in seine Video- und Audiokomponenten unterteilt wird; Speichern der Video- und Audiokomponenten in einer Speicherungsvorrichtung; Bereitstellen zumindest eines Ausgangsabschnitts (103 ), wobei der Ausgangsabschnitt die Video- und Audiokomponenten aus einer Speicherungsvorrichtung extrahiert; wobei der Ausgangsabschnitt die Video- und Audiokomponenten zu einem MPEG-Ausgangsstrom zusammenfügt; wobei der Ausgangsabschnitt den MPEG-Ausgangsstrom an einen Decodierer sendet; wobei der Decodierer den MPEG-Ausgangsstrom in TV-Ausgangssignale umwandelt; wobei der Decodierer die TV-Ausgangssignale an einen TV-Empfänger liefert; wobei das Speichern und Extrahieren der Video- und Audiokomponenten aus der Speicherungsvorrichtung gleichzeitig durchgeführt werden kann; und Entgegennehmen von Steuerbefehlen von einem Benutzer, wobei die Steuerbefehle den Fluss des MPEG-Stroms und des MPEG-Ausgangsstroms beeinflussen. - Der Prozess gemäß Anspruch 1, bei dem der Eingangsabschnitt den MPEG-Strom zu dem durch die Steuerbefehle angegebenen Zielort lenkt.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, bei dem der Ausgangsabschnitt die Video- und Audiokomponenten aus einer durch die Steuerbefehle angegebenen Speicherungsvorrichtung extrahiert.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, der ferner folgenden Schritt umfasst: Erzeugen von kundenspezifischen Videoausgangssequenzen, wobei die Sequenzen durch einen Benutzer oder eine Programmsteuerung spezifiziert werden.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, bei dem der Medienschalter Zeitstempelwerte berechnet oder Zeitstempelwerte aus einem digitalen TV-Strom extrahiert und die Zeitstempelwerte den Video- und Audiokomponenten logisch zuordnet.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, der ferner folgende Schritte umfasst: Platzieren der Videokomponente in einen Video-Ringpuffer; Platzieren der Audiokomponente in einen Audio-Ringpuffer; Eintragen eines Ereignisses in einen Ereignis-Ringpuffer, wobei das Ereignis eine Angabe, dass eine Video- oder Audiokomponente gefunden wurde, und eine Position der Video- oder Audiokomponente in dem Video- oder Audio-Ringpuffer enthält; Senden einer Nachricht des Eintragens des Ereignisses; Empfangen der Nachricht; Wiedergewinnen des Ereigniseintrags aus dem Ereignispuffer; Indexieren in einen entsprechenden Puffer, der durch die Typ- und Positionsinformationen in dem Ereignispuffer angegeben wird; und Erzeugen eines Puffers, der logische Audio- oder Videosegmente in einer Reihenfolge enthält, einschließlich Zusatzinformationen, wobei jedes der logischen Segmente auf die entsprechende Ringpufferposition zeigt, wo entsprechende Audio- oder Videokomponenten platziert wurden.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, der ferner folgenden Schritt umfasst: Erhöhen oder Verringern der Taktrate des Decodierers für eine schnelle Wiedergabe, eine Rückwärts-Wiedergabe, eine langsame Wiedergabe oder langsam rückwärts.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, der ferner folgenden Schritt umfasst: Kombinieren von System-Audiohinweisen und Bildschirmanzeigen mit den TV-Ausgangssignalen.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, der ferner folgende Schritte umfasst: Decodieren von Vertikalaustastlücken-(VBI-)Daten- oder von Privatdatenkanal-Informationen aus dem TV-Signal; und Untersuchen der Daten, um Anfangs- oder Endindikatoren eines spezifischen Programms zu ermitteln.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, der ferner folgenden Schritt umfasst: Abtasten von Wörtern, die in den Geschlossene-Kennung-Feldern (CC-Feldern) enthalten sind, um Programmanfangs- und -endzeiten zu bestimmen, wobei bestimmte Worte oder Phrasen dazu verwendet werden, ein Aufzeichnen eines spezifischen Programms auszulösen, und wobei die CC-Informationen in einer zeitlichen Synchronisation mit dem Audio und Video gesichert werden und dem Betrachter auf korrekte Weise präsentiert werden können, wenn der Strom angezeigt wird; und Durchführen einer spezifischen Handlung, wenn in den CC-Informationen ein spezifisches Wort gefunden wird.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, bei dem der Medienschalter asynchron und autonom mit einer CPU arbeitet und bei dem der Medienschalter ermöglicht, dass die CPU Direktspeicherzugriffs-Transfers (DMA-Transfers) in eine Warteschlange stellt.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, der ferner folgenden Schritt umfasst: Bereitstellen einer Multimedia-Aufzeichnungsvorrichtung, einschließlich, aber nicht ausschließlich, eines Videokassettenrekorders (VCR) oder einer Digitalvideoplatte-Direktzugriffsspeicher-(DVD-RAM-)Vorrichtung, wobei die Aufzeichnungsvorrichtung an der Ausgangsseite des Decodierers befestigt ist und ermöglicht, dass der Benutzer die TV-Ausgangssignale aufzeichnet; und wobei der Benutzer Programme von der Platte, die in der Aufzeichnungsvorrichtung zu speichern sind, in eine Warteschlange stellt.
- Der Prozess gemäß Anspruch 1, bei dem der Benutzer Zeitpläne für die an die Aufzeichnungsvorrichtung zu sendenden Programme festlegt; wobei Titelseiten an die Aufzeichnungsvorrichtung gesendet werden können, bevor ein auf der Aufzeichnungsvorrichtung zu speicherndes Programm gesendet wird; wobei ein Programm, das eine längere Dauer aufweist als ein Magnetband in der Aufzeichnungsvorrichtung zulässt, beschleunigt wird, damit es in eine gewünschte Zeitbegrenzung passt, oder um Rahmen gekürzt wird, damit es in die gewünschte Zeitbegrenzung passt; und wobei die Ausgabe der Aufzeichnungsvorrichtung an den Eingangsabschnitt geleitet wird, wodurch es der Aufzeichnungsvorrichtung ermöglicht wird, als Speicherungssicherungssystem zu agieren, wobei die Aufzeichnungsvorrichtung eine Überlaufspeicherung, TV-Programme, Software-Aktualisierungen oder andere Daten, die zu einem späteren Zeitpunkt wiedergewonnen und an den Eingangsabschnitt gesendet werden, entgegennimmt.
- Eine Vorrichtung zur gleichzeitigen Speicherung und Wiedergabe von Multimedia-Daten, die folgende Merkmale aufweist: ein Modul zum Entgegennehmen von Fernseh-(TV-)Rundfunksignalen, wobei die TV-Signale auf Standards beruhen, die jegliche der Folgenden umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind: National Television Standards Committee (NTSC)-Rundfunk, PAL-Rundfunk, Satellitenübertragung, DSS, DBS oder ATSC; ein Modul zum Abstimmen der TV-Signale auf ein spezifisches Programm; ein Modul zum Bereitstellen zumindest eines Eingangsabschnitts (
101 ), wobei der Eingangsabschnitt das spezifische Programm in einen MPEG-formatierten Strom (MPEG = Moving Pictures Experts Group) zur internen Übertragung und Manipulation umwandelt; ein Modul zum Bereitstellen eines Medienschalters (102 ), wobei der Medienschalter den MPEG-Strom parst, wobei der MPEG-Strom in seine Video- und Audiokomponenten unterteilt wird; ein Modul zum Speichern der Video- und Audiokomponenten in einer Speicherungsvorrichtung; ein Modul zum Bereitstellen zumindest eines Ausgangsabschnitts (103 ), wobei der Ausgangsabschnitt die Video- und Audiokomponenten aus einer Speicherungsvorrichtung extrahiert; wobei der Ausgangsabschnitt die Video- und Audiokomponenten zu einem MPEG-Ausgangsstrom zusammenfügt; wobei der Ausgangsabschnitt den MPEG-Ausgangsstrom an einen Decodierer sendet; wobei der Decodierer den MPEG-Ausgangsstrom in TV-Ausgangssignale umwandelt; wobei der Decodierer die TV-Ausgangssignale an einen TV-Empfänger liefert; wobei das Speichern und Extrahieren der Video- und Audiokomponenten aus der Speicherungsvorrichtung gleichzeitig durchgeführt werden kann; und ein Modul zum Entgegennehmen von Steuerbefehlen von einem Benutzer, wobei die Steuerbefehle den Fluss des MPEG-Stroms und des MPEG-Ausgangsstroms durch die Vorrichtung beeinflussen. - Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Eingangsabschnitt den MPEG-Strom zu dem durch die Steuerbefehle angegebenen Zielort lenkt.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Ausgangsabschnitt die Video- und Audiokomponenten aus einer durch die Steuerbefehle angegebenen Speicherungsvorrichtung extrahiert.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner folgendes Merkmal aufweist: ein Modul zum Erzeugen von kundenspezifischen Videoausgangssequenzen, wobei die Sequenzen durch einen Benutzer oder eine Programmsteuerung spezifiziert werden.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Medienschalter Zeitstempelwerte berechnet oder Zeitstempelwerte aus einem digitalen TV-Strom extrahiert und die Zeitstempelwerte den Video- und Audiokomponenten logisch zuordnet.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner folgende Merkmale aufweist: ein Modul zum Platzieren der Videokomponente in einen Video-Ringpuffer; ein Modul zum Platzieren der Audiokomponente in einen Audio-Ringpuffer; ein Modul zum Eintragen eines Ereignisses in einen Ereignis-Ringpuffer, wobei das Ereignis eine Angabe, dass eine Video- oder Audiokomponente gefunden wurde, und eine Position der Video- oder Audiokomponente in dem Video- oder Audio-Ringpuffer enthält; ein Modul zum Senden einer Nachricht des Eintragens des Ereignisses; ein Modul zum Empfangen der Nachricht; ein Modul zum Wiedergewinnen des Ereigniseintrags aus dem Ereignispuffer; ein Modul zum Indexieren in einen entsprechenden Puffer, der durch die Typ- und Positionsinformationen in dem Ereignispuffer angegeben wird; und ein Modul zum Erzeugen eines Puffers, der logische Audio- oder Videosegmente in einer Reihenfolge enthält, einschließlich Zusatzinformationen, wobei jedes der logischen Segmente auf die entsprechende Ringpufferposition zeigt, wo entsprechende Audio- oder Videokomponenten platziert wurden.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner folgendes Merkmal aufweist: ein Modul zum Erhöhen oder Verringern der Taktrate des Decodierers für eine schnelle Wiedergabe, eine Rückwärts-Wiedergabe, eine langsame Wiedergabe oder langsam rückwärts.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner folgendes Merkmal aufweist: ein Modul zum Kombinieren von System-Audiohinweisen und Bildschirmanzeigen mit den TV-Ausgangssignalen.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner folgendes Merkmal aufweist: ein Modul zum Decodieren von Vertikalaustastlücken-(VBI-)Daten- oder von Privatdatenkanal-Informationen aus dem TV-Signal; und ein Modul zum Untersuchen der Daten, um Anfangs- oder Endindikatoren eines spezifischen Programms zu ermitteln.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner folgendes Merkmal aufweist: ein Modul zum Abtasten von Wörtern, die in den Geschlossene-Kennung-Feldern (CC-Feldern) enthalten sind, um Programmanfangs- und -endzeiten zu bestimmen, wobei bestimmte Worte oder Phrasen dazu verwendet werden, ein Aufzeichnen eines spezifischen Programms auszulösen, und wobei die CC-Informationen in einer zeitlichen Synchronisation mit dem Audio und Video gesichert werden und dem Betrachter auf korrekte Weise präsentiert werden können, wenn der Strom angezeigt wird; und ein Modul zum Durchführen einer spezifischen Handlung, wenn in den CC-Informationen ein spezifisches Wort gefunden wird.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Medienschalter asynchron und autonom mit einer CPU arbeitet und bei dem der Medienschalter ermöglicht, dass die CPU Direktspeicherzugriffs-Transfers (DMA-Transfers) in eine Warteschlange stellt.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Multimedia-Aufzeichnungsvorrichtung, einschließlich, aber nicht ausschließlich, eines Videokassettenrekorders (VCR) oder einer Digitalvideoplatte-Direktzugriffsspeicher-(DVD-RAM-)Vorrichtung, wobei die Aufzeichnungsvorrichtung an der Ausgangsseite des Decodierers befestigt ist und ermöglicht, dass der Benutzer die TV-Ausgangssignale aufzeichnet; und wobei der Benutzer Programme von der Platte, die in der Aufzeichnungsvorrichtung zu speichern sind, in eine Warteschlange stellt.
- Die Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der der Benutzer Zeitpläne für die an die Aufzeichnungsvorrichtung zu sendenden Programme festlegt; wobei Titelseiten an die Aufzeichnungsvorrichtung gesendet werden können, bevor ein auf der Aufzeichnungsvorrichtung zu speicherndes Programm gesendet wird; wobei ein Programm, das eine längere Dauer aufweist als ein Magnetband in der Aufzeichnungsvorrichtung zulässt, beschleunigt wird, damit es in eine gewünschte Zeitbegrenzung passt, oder um Rahmen gekürzt wird, damit es in die gewünschte Zeitbegrenzung passt; und wobei die Ausgabe der Aufzeichnungsvorrichtung an den Eingangsabschnitt geleitet wird, wodurch es der Aufzeichnungsvorrichtung ermöglicht wird, als Speicherungssicherungssystem zu agieren, wobei die Aufzeichnungsvorrichtung eine Überlaufspeicherung, TV-Programme, Software-Aktualisierungen oder andere Daten, die zu einem späteren Zeitpunkt wiedergewonnen und an den Eingangsabschnitt gesendet werden, entgegennimmt.
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