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WO2009018791A1 - Verfahren und system zum reduzieren der umschaltlücke bei einem programmwechsel in einer digitalen videoumgebung - Google Patents

Verfahren und system zum reduzieren der umschaltlücke bei einem programmwechsel in einer digitalen videoumgebung Download PDF

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Publication number
WO2009018791A1
WO2009018791A1 PCT/DE2008/000064 DE2008000064W WO2009018791A1 WO 2009018791 A1 WO2009018791 A1 WO 2009018791A1 DE 2008000064 W DE2008000064 W DE 2008000064W WO 2009018791 A1 WO2009018791 A1 WO 2009018791A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
program
video data
video
data stream
receiving device
Prior art date
Application number
PCT/DE2008/000064
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Stumpf
Heiko Dassow
Torsten Orth
Original Assignee
Deutsche Telekom Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deutsche Telekom Ag filed Critical Deutsche Telekom Ag
Priority to EP08706761A priority Critical patent/EP2177032A1/de
Priority to DE112008002798T priority patent/DE112008002798A5/de
Publication of WO2009018791A1 publication Critical patent/WO2009018791A1/de

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    • H04N21/60—Network structure or processes for video distribution between server and client or between remote clients; Control signalling between clients, server and network components; Transmission of management data between server and client, e.g. sending from server to client commands for recording incoming content stream; Communication details between server and client 
    • H04N21/63—Control signaling related to video distribution between client, server and network components; Network processes for video distribution between server and clients or between remote clients, e.g. transmitting basic layer and enhancement layers over different transmission paths, setting up a peer-to-peer communication via Internet between remote STB's; Communication protocols; Addressing
    • H04N21/643—Communication protocols
    • H04N21/64322—IP

Definitions

  • the invention generally relates to a video or multimedia network environment for distributing programs to a plurality of subscribers, and more particularly to a method and a data transfer system for reducing the switching gap when switching from a first program to a second program.
  • An essential aspect of such multimedia communication systems is to provide measures to enable a switchover from one program channel to another program channel.
  • the problem often arises that when switching between two program channels, a visible disturbance in the visualized content is perceived by the subscriber. Because when switching between channels at any time is not guaranteed that after switching a seamless transmission of the destination channel or an immediate playback of the destination channel at the subscriber is possible.
  • it when switching from a currently displayed program to a new program, it must be ensured that a full screen is sent at the beginning of the presentation of the new program, so that a continuous, seamless image structure after the
  • a known method for seamless switching between program channels in a digital video-based entertainment network is known, for example, from US 2004/0034864 A1. It discloses a system for transmitting digital video signals having a headend having, inter alia, an encoder, means for recognizing and evaluating handoff messages, and means for generating frames.
  • the headend is over a distribution network with a subscriber side Terminal connected.
  • a subscriber initiates a channel change by entering at his terminal a corresponding channel change command which is transmitted over the network to the headend.
  • the headend recognizer causes the encoder to generate an I frame, that is, a frame of the new destination channel.
  • the full screen of the new destination channel is then transmitted to the subscriber's terminal.
  • the actual switching between program channels takes place in the coder of the headend.
  • Data streams can not be switched from one program to another at any time. This has technical reasons. For example, when the program is switched to video data, it is necessary to wait for the next frame to start the presentation of the new program.
  • the MPEG encoding standard is the currently displayed on the TV program in the set-top box 120 arranged.
  • the video data stored in the memory 132 is transferred to a decoder 142, the video data stored in the buffer 131 is transferred to a decoder 141 and stored in the buffer 130
  • Video data is decoded in a decoder 142.
  • the decoders 140 through 142 are connected to a switching device 150 which, under the control of a microprocessor 155, can supply a selectable decoded video data stream to the television receiver 160.
  • the selection of the video data stream is under the condition that the switching gap is minimized when changing programs.
  • the microprocessor 155 takes control of the set-top box 120.
  • the microprocessor 155 also ensures that the set-top box 120 selects only certain video data streams at the multicast replication point 90, i. H. requests.
  • the set-top box 120 may also include a mixer 170 which, under the control of the microprocessor 155, may suitably mix decoded video data streams.
  • the composite signal is then output from mixer 170 via one of decoders 140, 141,
  • the set-top box shows
  • the coding device 31 encodes the video signal coming from the broadcasting station 21 into four parallel video data streams having the same bandwidth.
  • the four video streams (labeled streams 1, 2, 3 and 4) are shown in FIG. everybody coded
  • video data stream is encoded according to the MPEG standard and has regularly recurring frames, also called I frames, labeled I t in FIG. Furthermore, each video stream transmits so-called P-frames, each containing the image information different from the previous frame. Moreover, in each of the parallel video streams, one frame is simultaneously inserted when a scene change occurs within the program. This frame is indicated in Fig. 5 with I c . It should be noted at this point that the data structure shown in FIG. 5 has been selected only as an example. Encoder 31 ensures that the frames designated I t in the four video data streams are offset in time relative to each other. The times to which in each
  • Video data stream is a frame I t transmitted, the set-top box 120 must be known.
  • 120 • knows the set-top box the algorithm by which the encoder of the Encoder 31 insert frames I t in the respective video data stream.
  • the microprocessor 155 of the set-top box 120 can determine the video stream suitable for minimizing the switching gap.
  • Another possibility is to refer the times at which frames I t are inserted into the respective video data streams to a reference point which is communicated to the set-top box 120.
  • the reference point may be provided by a central clock or by synchronized clocks implemented in the encoders and the set-top box 120, respectively.
  • the relative times at which frames I t are inserted into the four video streams may then be within the video streams themselves or in a separate one
  • the differently coded video data streams of the program 2 make it possible to minimize the waiting time until the first displayable frame of the program 2 and thus the switching gap.
  • the video data streams encoded by the encoder 31, which represent the program 2 are transmitted via the IP distribution network 60 to the multicast replication point 90. Now suppose that the user has input to the set-top box 120 a toggle command to change from program 1 to program 2. Thereafter, the set-top box 120 causes the multicast replication point 90 to no longer transmit the video stream associated with the program 1. At this moment, a switching gap appears on the television receiver 160, which must be minimized.
  • the microprocessor 155 knows the timing of the frames I t within the four parallel ones Video data streams representing the program 2 and the switching time defined by the switching command. In response to this information, the microprocessor 155 at the multicast replication point 90 selects the video stream of the program 2 which next transmits a frame I t . In this example, the video stream Stream 1 is selected. As soon as at least the video data representing the first frame I t is stored in the buffer 132, the decoder 142 decodes the video data stored in the buffer 132 and passes it on to the television receiver 160 directly or via the switch 150. There, a corresponding full screen is then displayed. At this moment, the presentation of the second program begins with either a still image or immediately with a motion image. The different beginning of the representation of the second program will be explained in more detail in connection with FIG. In the described embodiment, it should be noted that each of the four encoded video data streams contains all the information to do so
  • the encoder 31 encodes the video signal reproducing the program 2 into two different video data streams shown as streams 1 and 2 in FIG.
  • the video stream "Stream 1" contains all the video data required to represent the program 2, which in the present example are I-frames and P-frames.
  • the second video stream "Stream 2" contains only Frames r t .
  • the frame rate of the second video data stream is greater than that of the first video data stream. This means that the time interval between successive frames in the second video data stream is shorter than the time interval between successive frames I t in the first video data stream.
  • Both video data streams are in turn transmitted from the encoder via the feed server 51 and the IP distribution network 60 to the multicast replication point 90.
  • the microprocessor 155 After entering a toggle command on the set-top box 120, the microprocessor 155 causes the transmission of the program 1 to be interrupted and, for example, only the two video streams of the program 2 to be transmitted via the VDSL line to the set-top box 120 , The video data of the first
  • video data stream is stored in the buffer 132 while the video data of the second video stream, which contains only frames, is stored in the buffer
  • the microprocessor 155 in turn knows the timing of the frames transmitted in the two video streams. In addition, the microprocessor 155 knows the contents of the two video data streams insofar as it knows when a difference image of the first video data stream can be replaced by a frame of the second video data stream containing only frames. In the present example, in response to the switching command and the position information, the microprocessor 155 recognizes that the video stream "stream 2" contains the next displayable frame I t . Thereafter, the microprocessor 155 transfers the memory
  • the output of the mixer 170 is supplied to the decoder 141, for example, which supplies the mixed output signal to the television receiver 160 via the switch 150, for example. Thanks to the use of both
  • Video data streams which transmit frames at different times, it is possible to minimize the switching gap occurring when changing the program 1 to the program 2.
  • the coding device 31 generates two video data streams for the program 2 provided by the broadcasting station 21.
  • the two video data streams are shown in FIG. 7 as stream 1 and stream 2.
  • each video data stream is suitable for displaying the program 2 on the television receiver 160, since each video data stream contains all the picture information (P and I frames).
  • the two video streams differ in that the first video stream "Stream 1" is a wideband video stream enabling high quality reproduction of the program 2, while the second video stream "Stream 2" is a narrow stream video stream representing a replay of the program 2 in poorer quality allows. Another difference is that the frame rate in the narrowband video data stream is higher than in the broadband
  • Video stream This means that the time interval between the frames inserted in the narrow-band video data stream is shorter than the time interval between the frames inserted into the broadband video data stream.
  • the time interval between the im For example, full-frame broadband video stream is four seconds, while the time interval between frames inserted in the narrow-band video stream may be 250 milliseconds.
  • the set-top box 120 is aware of where the frames are in the respective video streams.
  • the broadband video data stream is buffered in the buffer 42 while the narrowband video data stream is being stored in the buffer 43.
  • the buffer size of the buffer 42 is larger than that of the buffer 43.
  • the buffer size of the buffer 42 is, for example, dimensioned so that about 50 Mbit of the wideband video data stream can be stored while in the buffer 43 3 Mbit of the narrowband video data stream can be stored.
  • less data of the narrow-band video data stream is written into the buffer 43 than data of the wideband video data stream is written in the buffer 42 to represent the same program section.
  • the buffer 43 can also be read out faster than the buffer 42.
  • the narrowband video data stream must be delayed from the broadband video stream during transmission.
  • an unrepresented delay element with a predetermined delay time can be inserted into the transmission path of the narrowband video data stream.
  • the frames I t and I c generated in the video data streams and the Full screen also called I-frame or IDR frame.
  • the length of this interruption also called zapping gap, is determined by the time span between the confirmation of the
  • the present invention has for its object to provide a method and a data transmission system with which the zapping gap can be reduced.
  • a central idea of the invention is to distribute the video information to be transmitted to a plurality of parallel, preferably multicast streams, which are transmitted via an IP-based distribution network to at least one distribution point. If the receiving device set up at a user, in particular a set-top box, has the necessary knowledge as to when frames are included in the parallel multicast streams and how possibly several received multicast streams can be combined, the time of presentation of the first frame of the new one Optimized program on the terminal, so that the resulting switching gap can be minimized when changing programs.
  • the switching gap occurs at a terminal at a program change, ie when switching from a digital video data stream of a first program to a digital video data stream, a second program.
  • the video streams are distributed over an IP-based distribution network to multiple terminals.
  • video information of at least the second program is transmitted via several parallel video data streams to at least one distribution point of the distribution network.
  • the parallel video data streams are differently coded by inserting frames into each video data stream at predetermined times such that at least some of the frames in the parallel video data streams are differently distributed relative to each other.
  • Differently distributed relative to each other is meant that at least some frames of different video streams are inserted into the video streams at different times.
  • Any current program referred to herein as the first program, is displayed on the at least one terminal associated with the at least one distribution point.
  • a toggle command is input by at least one user at a receiving device associated with the terminal at which the current program is displayed.
  • the video stream of the second program which next contains a frame for display on the terminal, is automatically selected by the receiving device.
  • the second program is usually the one program to be changed to.
  • the second program is displayed on the terminal of the at least one user as soon as the first, in selected video data stream received full screen can be displayed. This means that at least the data representing the frame is stored in the receiving device.
  • the video information of the first program can be coded differently via several parallel
  • Video data streams are transmitted to the at least one distribution point of the distribution network, wherein in each video data stream at predetermined times frames are inserted such that at least some of the frames in the parallel video data streams are distributed differently relative to each other.
  • Video data streams of the at least one second program to the receiving device This information may be transmitted in the parallel video streams themselves or in a separate information channel.
  • the appropriate video stream of the second program is then selected by the receiving device in response to the switching command and the position information.
  • a suitable video data stream is to be understood as the video data stream which contains the first displayable frame after the switching command.
  • the parallel video data streams of at least the second program are coded with the same bandwidth according to an embodiment.
  • only the video stream of the second program is selected by the user's receiving device at the distribution point, i. H. requested, the next contains a full screen. In this way, the available bandwidth of the subscriber line connecting the distribution point to the receiving device can be efficiently utilized since only the video data stream is transmitted to the receiving device used in the terminal to display the second program.
  • the video information of at least the second program is transmitted via the distribution network via at least two parallel, differently coded video data streams.
  • the first video data stream of the second program transmits all the video information, while the second video data stream only transmits frames. Since only frames are transmitted in the second video data stream, the time interval between the frames transmitted in the second video stream may be shorter than the time interval between the frames transmitted in the first video stream.
  • the receiving device requests at least the first video data stream of the second program in response to the switching command.
  • the at least two video streams of the second program are only requested together and transmitted to the requesting receiver if the second video stream contains a frame that can be displayed earlier than the first frame in the first video stream.
  • the at least two video data streams of the second program in the receiving device if the second video stream contains a frame that can be displayed earlier than the first frame in the first video stream.
  • the mixing of the two video streams causes the frame transmitted in the second video stream to be the correct one
  • Position is inserted in the first video stream.
  • the difference image eg a P-frame in the case of the MPEG standard
  • the difference image of the first video data stream which carries the same sequence number as the first frame contained in the second video data stream, is replaced by the frame.
  • the video information of at least the second program is in each case via a broadband and a narrowband
  • the broadband video data stream can be reproduced as a high-resolution image on the terminal, while the narrow-band video data stream, the second program in poorer quality, but also in a moving form can be displayed.
  • the time interval between the frames transmitted in the narrow-band video data stream is shorter than the time interval between the frames transmitted in the wideband video data stream.
  • the video stream of the second program which next contains a frame for display on the user's terminal, is automatically selected by the receiving device. Since the frame rate in the narrow-band video data stream is higher than that in the wideband video data stream, the switching gap can be significantly reduced compared to the switching gap that occurs when transmitting broadband video data streams alone.
  • both video streams over the Subscriber line are transmitted to the receiving device.
  • the narrowband video data stream is first selected to represent the second program on the terminal, it will later switch to the wideband video data stream as soon as the wideband and narrowband video data stream receive the same frame for display on the terminal.
  • switching to the broadband video data stream only makes sense if the terminal is HDTV-capable.
  • both video data streams are transmitted to each delayed such that can be switched without interference from the narrowband video data stream to the broadband video data stream at the receiving device.
  • Receiving device terminated or interrupted after entering the switching command.
  • the narrowband video data stream of the at least one second program can be transmitted to the receiving device before entering the Umschaltbetation.
  • the transmission of the broadband video data stream of the second program can be done at a later time. If at a later time the broadband video data stream is received at the receiving device and the receiving device from the narrowband video data stream to the broadband
  • Switched video data stream of the second program the transmission of the narrowband video data stream from the distribution point to the receiving device can be stopped. This measure leads to a more efficient utilization of the bandwidth of the subscriber line.
  • the switching behavior of the user is preferably monitored on the receiving device.
  • at least the narrowband video data stream of the at least one second program may be transmitted to the receiving device prior to the input of the switching command. In this way it can be ensured that the first frame of the second program is already stored in the receiving device before or immediately after the input of the switching command and thus can be displayed immediately on the terminal.
  • Switching command for example when entering a multi-digit command, at least the narrowband Video data stream of the at least one second program is transmitted to the receiving device.
  • the currently available bandwidth of the subscriber line to which the receiving device is connected determined at predetermined times or continuously.
  • the transmission of the broadband video data stream and / or the narrowband video data stream of one or more programs to the receiving device is performed or interrupted.
  • the transmitted video data streams may preferably include recorded video programs or live video programs.
  • the receiving device can be arranged in the user's terminal or can be a set-top box.
  • the video data streams are expediently transmitted as multicast streams, that is to say the video data streams are intended for a selected group of subscribers.
  • the above technical problem is also solved by a data transmission system for reducing the switching gap.
  • the data transmission system comprises a first coding means for coding video information of the first program into a plurality of parallel video data streams, wherein frames are inserted into each video data stream at predetermined times such that at least some of the frames are distributed differently in parallel video data streams relative to each other.
  • the first encoder includes a plurality of encoders each generating one of the parallel video streams.
  • a second coding device for coding video information of the second program into a plurality of parallel video data streams. Again, frames are inserted into each video data stream at predetermined times such that at least some of the frames in the parallel video streams are differently distributed relative to each other.
  • An IP-based distribution network via which the parallel video data streams of the first and / or second program are transmitted to at least one distribution point of the distribution network.
  • at least one receiving device which is designed to receive at least one video data stream of at least one program, is connected.
  • the at least one receiving device is assigned a terminal for displaying a program.
  • the receiving device is arranged to automatically select, in response to a switching command, the video stream of the second program, which next includes a frame for presentation on the user's terminal, and to decode the selected video stream such that the first received frame of the second program can be displayed on the terminal.
  • the first and second coding means for inserting additional information are respectively formed in a separate information channel or in the parallel video data streams of the first and second programs.
  • the information contains information about the respective position of the frames in the parallel video data streams of the first and second programs, respectively.
  • the at least one receiving device selects, in response to the switching command and the additional information, the video data stream which next contains a displayable frame.
  • the first and second encoders encode the video information of the first and second programs, respectively, in parallel
  • Video data streams of the same bandwidth in response to the switching command, the receiving apparatus selects only the transmission of the video data stream of the second program at the distribution point, which includes a frame next.
  • the first and second encoders encode the video information of the first and second programs, respectively, into at least two parallel video data streams.
  • Video data stream of the first and second programs contains all the video information, that is, the information required to display motion pictures in the terminal.
  • the second video stream contains only frames.
  • the time interval between the frames transmitted in the respective second video data stream is shorter than the time interval between the frames transmitted in the respective first video data stream.
  • the receiving device selects, in response to the switching command, transmission of at least one of the two video streams of the second program at the distribution point.
  • the receiving device is designed to mix the at least two video data streams of the second program, provided that the second video stream contains a frame that can be displayed earlier than the first frame in the first video stream.
  • the first and second encoders encode the video information of the first and second programs respectively into a wideband and a narrowband video data stream.
  • the time interval between the encoded in the respective narrow-band video data stream frames is shorter than the time interval between encoded in the respective broadband video data stream frames.
  • the receiving apparatus is in this case configured to automatically select the video stream of the second program, which next contains a frame for display on the user's terminal.
  • the receiving device can also be designed for switching from the narrowband video data stream to the broadband video data stream of the second program, wherein the switching takes place when the same frame for presentation on the terminal is present in the receiving device for the broadband and the narrowband video data stream.
  • a delay element is inserted in the transmission path of the narrowband video data stream.
  • Delay time is to be selected such that the broadband and narrowband video data stream can be received synchronously in the receiving device, so that the receiving device can switch from the narrowband video data stream to the broadband video data stream without interference.
  • the receiving device may request at least the transmission of the narrowband video data stream of the second program and / or at least one other program prior to the input of the switching command at the distribution point.
  • the receiving device monitors the switching behavior of the user, evaluates the switching behavior and, responsive to the switching behavior, requests at least the transmission of the narrowband video data stream of the second program and / or at least one other program prior to the input of the switching command from the distribution point.
  • the receiving device may request at least the transmission of the narrowband video data stream of the second program and / or at least one other program at the distribution point.
  • At least one device for determining the current bandwidth is connected at least to the subscriber line to which the receiving device is connected.
  • the receiving device requests the transmission or interruption of the broadband video data stream and / or the narrowband video data stream of one or more programs as a function of the determined bandwidth
  • the above technical problem is also solved by a receiving device for use in a data transmission system.
  • the receiving device is preferably a set-top box that can be used in a data transmission system.
  • the receiving device has a plurality of input buffers for receiving a plurality of video data streams of at least one program transmitted in parallel. Multiple decoders are used to decode the received video data streams.
  • a controller automatically selects, in response to a switching command, the video stream of the program which next contains a frame for display on a terminal associated with the receiving device. The selected video data stream is decoded by the respective decoder so that the first received frame of the second program can be displayed on the terminal.
  • the receiving device may include means for mixing at least two video streams.
  • the mixer is primarily for selectively inserting a frame of one video stream into the other video stream so that the new program can be displayed at the terminal faster than would be the case for transmission of a single normal video stream.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a
  • Fig. 2 is a schematic representation of the
  • Fig. 3 shows a switching under Consideration of the switching behavior of the
  • Fig. 4 shows a switching operation upon inputting a multi-digit switching command
  • Fig. 5 shows four parallel video data streams having the same bandwidth
  • Fig. 6 shows two parallel video data streams of the second
  • FIG. 7 shows a broadband video data stream and a narrowband video data stream of the program 2.
  • FIG. 10 An exemplary data transmission system 10, with which switching gaps which occur during program change at a terminal, is shown in FIG. The
  • Data transmission system 10 comprises an IP distribution network 60, via which, for example, television programs can be distributed to different end users.
  • the television programs are supplied by broadcasters, which are shown in FIG. 1 as broadcasters 20, 21 and 22.
  • the broadcaster 20 delivers the program 1, the broadcaster 21 the program 2 and the broadcaster 22 the program n.
  • the video information contained in the programs 1, 2 and n is supplied to a coding device 30, 31 and 32, respectively.
  • Each coding device is designed such that it can divide the video signals supplied by the broadcaster into a plurality of parallel video data streams which are coded differently.
  • the encoders may, but need not, generate the same number of parallel video streams.
  • each encoder 30, 31 and 32 has k encoders which are the simple representation because not shown. More specifically, the video signal coming from broadcaster 20 is supplied to encoder 30, the video signal from encoder 31 provided by broadcaster 21 and the video signal from encoder 32 provided by broadcaster 22. Each encoder generates a plurality of parallel differently coded video streams with the aim of to significantly reduce the switching gap when changing programs. The operation of the encoders 30, 31 and 32 will be explained in more detail below.
  • the video data streams coded by the coding device 30 are buffered in each case in a buffer. For the sake of simplicity, only the two buffers 40 and 41 are shown. Similarly, those of the
  • Encoder 31 generated video data streams each stored in a buffer, wherein only the two buffers 42 and 42 are shown.
  • the video data streams coded by the coding device 32 are likewise buffered in each case in a buffer, whereby only the two buffers 44 and 45 are shown symbolically.
  • the video data streams of the program 1 stored in the buffers 40 and 41 are supplied to the IP distribution network 60 via a feed-in server 50.
  • the video data streams of the program 2 stored in the buffers 42 and 43 are fed into the IP distribution network 60 via a feed-in server 51.
  • the video data streams of the program n stored in the buffers 44 and 45 are fed into the IP distribution network 60 via a feed server 52.
  • the video streams are then called
  • Multicast streams supplied to predetermined multicast replication points MRP.
  • MRP multicast replication points
  • the video signals supplied by broadcasters 20, 21 and 22 are transmitted as encoded video data streams to the multicast replication points 70 and 90.
  • the Video streams associated with programs 1, 2, and 3 are transferred to multicast replication point 90.
  • the programs 1, 2 and 3 are provided for example by the broadcasters 20, 21 and a third, not shown broadcaster.
  • the multicast replication point 90 may, upon request, distribute the received programs to a plurality of terminals. In the present example, only the two terminals 110 and 160, which may be conventional television receivers, are connected to the multicast replication point 90.
  • the television receiver 110 is associated with a video data stream receiving device 100, which is also referred to as a set-top box.
  • the set-top box 100 is connected in the present example via an ADSL line to the multicast replication point 90.
  • the ADSL line also called Asymmetry Digital Subscriber Line, for example, has a bandwidth of 6 Mbit / s.
  • the television receiver 160 is also connected to the multicast replication point 90 via a set-top box 120.
  • the set-top box 120 is connected to the multicast replication point 90 via a VDSL line.
  • the VDSL line has a bandwidth of 50 Mbps. It should be noted that in the television receiver 80, the functionality of the set-top box 120 is implemented.
  • the set-top box 120 includes three receive buffers 130, 131, and 132 for receiving three parallel video data streams of a new program to be switched to. It should be noted that the set-top box 120 shown in FIG. 1 does not reflect the complete structure. Of course, the set-top box may have additional buffers for storing the video data streams of other programs, for example, a picture-in-picture representation in the
  • a buffer and a decoder for receiving and decoding a P-frames have different sizes.
  • the encoder 31 ensures that the two buffers 42 and 43 do not overflow or idle.
  • the buffer 131 has a memory size of, for example, 3 megabits, while the buffer 132, for example, has a memory capacity of 50 megabits. For this reason, the narrow-band video data stream can be transmitted to the television receiver 160 faster than the wideband video data stream since video data can be read from the buffer 131 faster than from the buffer 132.
  • the multicast replication point 90 for example, to transmit both the narrowband and the broadband video data stream of the program 2 via the VDSL line to the set-top box 120.
  • the transmission of program 1 to the set-top box is interrupted.
  • the data of the wideband video data stream is stored in the buffer 132 while data of the narrow-band video data stream is stored in the buffer 131. Since the microprocessor 155 knows the temporal position of the frames in the narrowband and wideband video data stream as well as the exact switching timing, it can select the video data stream which will next contain a frame. In the Usually, this will be the narrowband video stream, as it will transmit more frames than the broadband video stream.
  • the microprocessor 155 recognizes that the narrowband video data stream next transmits a frame.
  • the microprocessor 155 causes data to be transferred to the decoder 141.
  • the decoded data is then displayed over the switch 150 on the television receiver 160.
  • the duration of the switching gap can thus be significantly reduced since the transmission of the second program can not be carried out first with the first frame in the broadband video data stream, which will be transmitted later, but earlier with the transmission of the first frame of the narrowband video data stream.
  • the microprocessor 155 is programmed to display the high-definition image on the television receiver 160 as soon as the buffer 132 and the buffer 131 each store a frame representing the same program section. At this moment, the video data of the buffer 132 is decoded in the decoder 142 and transferred to the television receiver 160 via the switch 150 instead of the narrow-band video data stream.
  • the microprocessor 155 may be programmed to interrupt transmission of the narrowband video data stream from the multicast replication point 90 to the set-top box 120 once the decoded wideband video data stream is presented to the television receiver 160.
  • the UmsehaltVorgang program 1 to program 2 and in particular the UmsehaltVorgang from the narrow-band video data stream on the broadband video data stream is shown graphically.
  • the broadband Video data stream is labeled 180, while the narrowband video data stream is labeled 181.
  • the program 1 is first displayed on the television receiver 160.
  • a switch command is issued to the set-top box
  • the microprocessor 155 requests the multicast replication point 90 to transmit both the broadband and narrowband video data streams of the program 2.
  • the video data of the P2 frame now partially enters the buffer 132, while the first data of the Il frame of the narrow-band video data stream 181 enters the buffer 131.
  • a frame namely the I-frame 12
  • This frame could already be displayed as a still picture of the program 2 on the television receiver 160.
  • further data must enter the buffer 131, which at least partially represents the next difference image P3. This is the case at time T3, since the following difference image P3 is present at least partially in the memory 131 at this time.
  • the data of the buffer 131 can be given to the decoder 141, so that the decoded narrow-band
  • Video data stream via the switch 150 as a motion picture on the television receiver 160 can be played.
  • the moving picture representation of the program 2 starts at time T3.
  • a still image reproduction of the program 2 could, as I said, already take place at time T2.
  • a full frame 16 of the wideband video data stream is completely stored in the buffer 132 for the first time.
  • the buffer memory 132 At the time T6 are in the buffer memory 132 all video data of the frame 16 and additional data at least the subsequent difference image P7. Also in the buffer 131 are all the data of the frame 16 and at least partially data of the difference image P7 of the narrowband video data stream. Now, a switch from the narrow-band video data stream to the broadband video data stream can be made without interference. For this purpose, the data stored in the buffer 132 is given to the decoder 142. The decoded video data of the broadband video data stream are transferred to the television receiver in the decoder 142 via the switch 150 and reproduced there.
  • the set-top box 120 is designed such that it transmits an expected program from the set-top prior to the actual input or activation of a switching command Box 120 requests from the multicast replication point 90.
  • the microprocessor 155 of the set-top box 120 may be implemented to handle the switching behavior of the
  • Program A is displayed on the television receiver 160.
  • the following switching behavior is shown graphically in FIG.
  • lower case letters indicate a narrow-band video data stream or low-quality picture reproduction.
  • Capital letters indicate a broadband video data stream or high-resolution image reproduction.
  • FIG. 3 shows two graphs, one showing the image content on the television receiver 160 and a graph representing the bandwidth on the VDSL line between the multicast replication point 90 and the set-top box 120.
  • the program A is broadcast, for example, by the broadcaster 20, while the program B is provided by the broadcaster 21.
  • the encoder 31 transmits the program B over a narrowband and a wideband video data stream, as previously described. Due to the learned switching behavior of the user or by entering the letter "B" on the set top box 120, the microprocessor 155 at one time requests the multicast replication point 90, in addition to the broadband video data stream of the program A, the narrowband one
  • Video stream "b" of the program B to transmit.
  • the simultaneous transmission of the narrow-band video data stream “b” of the program B and the wideband video data stream “A” of the program A is reproduced in the lower illustration of FIG.
  • the confirmation of the actual switching command which is marked OK in FIG. 3, follows.
  • the microprocessor 155 requests the multicast replication point 90, in addition to the narrowband video data stream "b" and the broadband video data stream
  • the transmission of the narrowband video data stream "b" to the set-top box 120 is terminated as soon as the broadband video data stream "B" is transmitted in decoded form via the switching device 150 to the television receiver 160.
  • Fig. 4 shows the UmsehaltVorgang and the transmission of the respective video data streams via the VDSL line to the set-top box 120.
  • the broadband video data stream of the program A is transmitted to the set-top box 120 (see bandwidth diagram) and the associated program A is displayed on the television receiver 160 (see image content diagram).
  • the user enters the first digit of the three-digit switching command, for example a 1 at the set-top box 120, which corresponds to the program B.
  • Microprocessor 155 interprets the entry of the first digit as a possible switching instruction to program B and then requests the transmission of the video B streamed video data stream "b" from the multicast replication point 90. As before, however, the program A is transmitted to the television receiver 160. Now the user gives the second digit of the three digit toggle command, e.g. As the number 2, a. The microprocessor 155 interprets the two-digit input value "12" as a possible switching instruction to the program C. Thereafter, the microprocessor 155 requests the multicast replication point 90 to transmit the narrowband video data stream of the program C and interrupt the transmission of the narrowband video data stream of the program B. As before, the program A is transmitted to the television receiver 160.
  • the user gives the last digit of the three digit toggle command, e.g. As the number 3, a.
  • the microprocessor 155 interprets the three-digit input value "123" as a switching command to the program D. Thereafter, the microprocessor 155 requests the multicast replication point 90 to transmit the narrowband video data stream of the program d and interrupt the transmission of the program C narrow-band video data stream. Still, however, the program A is displayed on the television receiver 160 (see image content diagram).
  • the set-top box 120 requests the transmission of the broadband video data stream of the program D and stops the transmission of the program A on the television receiver 160
  • Program D has already been stored in the set-top box 120 during the playback of the program A, there will be a high probability at the time of confirmation of the switching command or a short time thereafter a frame of the narrow-band video data stream in the set-top box 120, to be displayed on the television receiver 160. Switching from the narrowband video data stream to the wideband video data stream is done in the manner described with respect to the third embodiment.
  • An advantageous measure provides that after the confirmation of the switching command, the set-top box 120 in turn requests the transmission of the narrow-band video data stream of the program A (see bandwidth diagram in FIG. 4).
  • the microprocessor 155 knows the switching behavior of the user and expects the user to switch back to program A at a later time.
  • the set-top box 120 may be programmed to simultaneously request, in addition to the broadband video stream of program A, the narrowband video stream of a program B to which the user is expected to switch, for example, between o.o o and oo o'clock. It can be seen that within the scope of the invention there are any various switching operations that the set-top box 120 can automatically take into account. The only important thing is that in addition to the currently displayed program is already a narrowband
  • the traffic load is determined via this line.
  • a set up at the subscriber device such as a network access device, calculate the traffic load.
  • narrowband and / or broadband video data streams of one or more programs can then be requested or terminated.
  • two television receivers are connected to the VDSL line via two parallel-connected set-top boxes. If a current available bandwidth is determined, which allows the transmission of a broadband and narrowband video data stream over the VDSL line, so can be displayed on a television receiver, a high-resolution image, while the other television receiver only a picture with poorer quality can be displayed. Depending on the determined available bandwidth of the
  • VDSL line can be requested during operation new video streams from the multicast replication point 90 or the transmission of video streams are selectively interrupted.
  • the quality of a program currently displayed on the television receiver 160 may be temporarily displayed at low quality when higher priority services need to be transmitted over the VDSL line.
  • the transmission of a program via parallel video data streams can also be activated or deactivated by the content of the programs to be transmitted or in dependence on the broadcaster.
  • the encoders 30, 31 and 32 are then respectively driven by a central controller to either generate a plurality of parallel, differently encoded video streams or just a video stream carrying the video signals of the program.
  • the set-top box 120 requests transmission of video streams or interruption of transmission of video streams at the multicast replication point 90, this does not necessarily mean that all of them are for the set-top box 120 provided video data streams at the multicast replication point 90.
  • the IP distribution network 60 may have a hierarchical structure of multicast replication points, the requested video data streams may also be cached in higher-level multicast replication points. In this case, the multicast replication point 90 sends corresponding request commands to the parent multicast replication points.
  • Reference character list for FIG. 1

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Datenübertragungssystem (10) zum Reduzieren der Umschaltlücke, die bei einem Endgerät (160) beim Umschalten von einem digitalen Videodatenstrom eines ersten Programms auf einen digitalen Videodatenstrom eines zweiten Programms auftritt. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Umschaltlücke zu minimieren. Dazu werden zu übertragende Videoinformatione eines Programms in einer Kodiereinrichtung (30, 31, 32) auf mehrere parallele, vorzugsweise Multicastströme verteilt und über ein IP-basiertes Verteilernetz (60) zu wenigstens einem Verteilerpunkt (90) übertragen. Wenn eine bei einem Nutzer aufgestellte Empfangs Vorrichtung (120), insbesondere eine Set-Top-Box, über die notwendige Kenntnis verfügt, wann in den parallelen Multicastströmen Vollbilder enthalten sind und wie gegebenenfalls mehrere empfangene Multicastströme zusammengesetzt werden können, kann der Zeitpunkt der Darstellung des ersten Vollbildes des neuen Programms an einem der Empfangsvorrichtung (120) zugeordneten Endgerät (160) optimiert werden, so dass die entstehende Umschaltlücke beim Wechsel von Programmen minimiert werden kann.

Description

Verfahren und System zum Reduzieren der
Umschaltlücke bei einem Programmwechsel in einer digitalen Videoumgebung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft im allgemeinen eine Video- oder Multimedia-Netzwerkumgebung zum Verteilen von Programmen an eine Vielzahl von Teilnehmern und insbesondere ein Verfahren sowie ein Datenübertragungssystem zum Reduzieren der Umschaltlücke beim Umschalten von einem ersten Programm auf ein zweites Programm.
Verfahren und Systeme zur Übertragung von gruppenindividuellen Medienstrδmen, auch Media-Streams genannt, über ein Verteilernetzwerk sind hinlänglich bekannt. Bei diesen bekannten Verfahren werden verschiedene Medienströme an einem Punkt oder mehreren vorbestimmten Punkten in das Verteilernetz eingespeist und am anderen Ende des Verteilernetzes über sogenannte Multicast-
Replikationspunkte gezielt einzelnen Teilnehmern oder Gruppen von Teilnehmern zugeführt.
Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei derartigen Multimedia- KommunikationsSystemen ist darin zu sehen, Maßnahmen bereitzustellen, mit denen eine Umschaltung von einem Programmkanal auf einen anderen Programmkanal ermöglicht werden kann. Hierbei tritt häufig das Problem auf, dass beim Umschalten zwischen zwei Programmkanälen eine sichtbare Störung im visualisierten Inhalt beim Teilnehmer wahrgenommen wird. Denn bei der Umschaltung zwischen Kanälen zu einem beliebigen Zeitpunkt ist nicht gewährleistet, dass nach der Umschaltung eine nahtlose Übertragung des Zielkanals beziehungsweise eine unmittelbare Wiedergabe des Zielkanals beim Teilnehmer möglich ist. Grundsätzlich muss beim Umschalten von einem aktuell dargestellten Programm auf ein neues Programm dafür gesorgt werden, dass zu Beginn der Darstellung des neuen Programms ein Vollbild gesendet wird, so dass ein kontinuierlicher, nahtloser Bildaufbau nach dem
Umschaltprozess ermöglicht wird und somit sichtbare Störungen beim Teilnehmer vermieden werden können.
Ein bekanntes Verfahren zum nahtlosen Umschalten zwischen Programmkanälen in einem digitalen videobasierten Unterhaltungsnetzwerk ist beispielsweise aus der US 2004/0034864 Al bekannt. Darin ist ein System zur Übertragung von digitalen Videosignalen beschrieben, welches eine Kopfstelle aufweist, die unter anderem einen Kodierer, eine Einrichtung zum Erkennen und Auswerten von Kanalwechsel -Nachrichten sowie eine Einrichtung zum Erzeugen von Vollbildern aufweist, Die Kopfstelle ist über ein Verteilernetz mit einer teilnehmerseitigen Endeinrichtung verbunden. Ein Teilnehmer leitet einen Kanalwechsel ein, indem er an seinem Endgerät einen entsprechenden Kanalwechsel -Befehl eingibt, der über das Netzwerk zur Kopfstelle übertragen wird. Unter Auswertung der Kanalwechsel -Nachricht veranlasst die Erkennungseinrichtung der Kopfstelle den Kodierer, einen I -Frame, das heißt ein Vollbild des neuen Zielkanals zu erzeugen. Das Vollbild des neuen Zielkanals wird dann zur Endeinrichtung des Teilnehmers übertragen. Mit anderen Worten erfolgt die eigentliche Umschaltung zwischen Programmkanälen im Kodierer der Kopfstelle. Bei der Wiedergabe von digitalen audiovisuellen
Datenströmen kann nicht zu jedem beliebigen Zeitpunkt von einem Programm auf ein anderes Programm umgeschaltet werden. Dies hat technische Gründe. Zum Beispiel muss beim Wechseln des Programms bei Videodaten auf das nächste Vollbild gewartet werden, mit dem die Darstellung des neuen Programms beginnen kann. Beim MPEG Kodierstandard wird das aktuell am Fernsehgerät dargestellten Programms in der Set- Top-Box 120 angeordnet. Die im Speicher 132 gespeicherten Videodaten werden einem Dekodierer 142 übergeben, die im Puffer 131 gespeicherten Videodaten werden einem Dekodierer 141 übergeben und die im Puffer 130 gespeicherten
Videodaten werden in einem Dekodierer 142 dekodiert. Die Dekodierer 140 bis 142 sind mit einer Umschalteinrichtung 150 verbunden, die unter Steuerung eines Mikroprozessors 155 einen auswählbaren dekodierten Videodatenstrom dem Fernsehempfänger 160 zuführen kann. Die Auswahl des Videodatenstroms erfolgt unter der Maßgabe, dass die Umschaltlücke beim Wechseln der Programme minimiert wird. Der Mikroprozessor 155 übernimmt die Steuerung der Set -Top- Box 120. Wie nachfolgend noch näher erläutert wird, sorgt der Mikroprozessor 155 auch dafür, dass die Set-Top-Box 120 nur bestimmte Videodatenströme an dem Multicast- Replikationspunkt 90 auswählt, d. h. anfordert. Optional oder zusätzlich kann die Set-Top-Box 120 auch einen Mischer 170 aufweisen, der unter Steuerung des Mikroprozessor 155 in geeigneter Weise dekodierte Videodatenströme mischen kann. Im vorliegenden Beispiel sind die Dekodierer 140 und
141 mit dem Mischer 170 verbunden. Das Mischsignal wird dann vom Mischer 170 über einen der Dekodierer 140, 141,
142 oder einen separaten Dekodierer dem Fernsehempfänger 160 zugeführt. Wie bereits erwähnt, zeigt die Set-Top-Box
120 lediglich die Empfangsstufe für parallele Videodatenströme eines Programms. Für den Fall, dass die Set-Top-Box 120 gleichzeitig mehrere Programme, d. h. deren zugehörige Videodatenströme empfangen soll, sind weitere, ähnlich aufgebaute Empfangsstufen zu implementieren.
Die Funktionsweise des in Fig. 1 dargestellten Datenübertragungssystems wird nunmehr ausführlich erläutert . Für alle nachfolgend beschriebenen Szenarien wird angenommen, dass am Fernsehempfänger 160 aktuell das Programm 1 der Sendeanstalt 20 dargestellt wird.
Erstes Ausführungsbeispiel
Angenommen sei, dass der Nutzer der Set-Top-Box 120 einen Programmwechsel, und zwar von Programm 1 auf Programm 2 vornehmen will.
Weiterhin sei angenommen, dass die Kodiereinrichtung 31, das von der Sendeanstalt 21 kommende Videosignal in vier parallele Videodatenströme mit der gleichen Bandbreite kodiert. Die vier Videodatenströme (mit Stream 1, 2, 3 und 4 bezeichnet) sind in Fig. 5 dargestellt. Jeder kodierte
Videodatenstrom ist beispielsweise gemäß dem MPEG- Standard kodiert und weist regelmäßig wiederkehrende Vollbilder, auch I -Frames genannt, auf, die in Fig. 5 mit It gekennzeichnet sind. Weiterhin überträgt jeder Videodatenstrom sogenannte P-Frames, die jeweils die zum vorhergehenden Frame unterschiedlichen Bildinformationen enthalten. Darüber hinaus wird in jedem der parallelen Videodatenströme gleichzeitig ein Vollbild eingefügt, wenn ein Szenenwechsel innerhalb des Programms erfolgt. Dieses Vollbild ist in Fig. 5 mit Ic gekennzeichnet. Angemerkt sei an dieser Stelle, dass die in Fig. 5 gezeigte Datenstruktur nur beispielhaft gewählt worden ist. Die Kodiereinrichtung 31 sorgt dafür, dass die mit It gekennzeichneten Vollbilder in den vier Videodatenströmen relativ zueinander zeitlich versetzt sind. Die Zeitpunkte, zu denen in jedem
Videodatenstrom ein Vollbild It übertragen wird, muss der Set-Top-Box 120 bekannt sein. Beispielsweise kennt die •Set- Top-Box 120 den Algorithmus, mit dem die Kodierer der Kodiereinrichtung 31 Vollbilder It in den jeweiligen Videodatenstrom einfügen. Auf diese Weise kann, wie nachfolgend noch erläutert wird, der Mikroprozessor 155 der Set-Top-Box 120 den zur Minimierung der Umschaltlücke geeigneten Videodatenstrom ermitteln. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Zeitpunkte, zu denen Vollbilder It in die jeweiligen Videodatenströme eingefügt werden, auf einen Bezugspunkt zu beziehen, der der Set-Top- Box 120 mitgeteilt wird. Der Bezugspunkt kann von einer zentralen Uhr oder von synchronisieten Uhren, die jeweils in den Kodiereinrichtungen und der Set-Top-Box 120 implementiert ist, geliefert werden. Die relativen Zeitpunkte, zu denen Vollbilder It in die vier Videodatenströme eingefügt werden, können dann innerhalb der Videodatenströme selbst oder in einem separaten
Informationskanal von der Kodiereinrichtung 31 über das IP-Verteilernetz zur Set-Top-Box 120 übertragen werden. Die unterschiedlich kodierten Videodatenströme des Programms 2 ermöglichen es, dass die Wartezeit bis zum ersten darstellbaren Vollbilds des Programms 2 und somit die Umschaltlücke minimiert werden kann. Die von der Kodiereinrichtung 31 kodierten Videodatenströme, welche das Programm 2 darstellen, werden über das IP-Verteilernetz 60 zum Multicast-Replikationspunkt 90 übertragen. Nunmehr sei angenommen, dass der Nutzer an der Set-Top-Box 120 einen Umschaltbefehl eingegeben hat, um von Programm 1 auf Programm 2 zu wechseln. Daraufhin veranlasst die Set-Top- Box 120 den Multicast-Replikationspunkt 90, den zum Programm 1 gehörenden Videodatenstrom nicht mehr zu übertragen. In diesem Moment erscheint eine Umschaltlücke am Fernsehempfänger 160, die es zu minimieren gilt. Der Mikroprozessor 155 kennt die zeitliche Lage der Vollbilder It innerhalb der vier parallelen Videodatenströme, die das Programm 2 darstellen, und den durch den Umschaltbefehl definierten Umschaltzeitpunkt. Unter Ansprechen auf diese Informationen wählt der Mikroprozessor 155 an dem Multicast-Replikationspunkt 90 denjenigen Videodatenstrom des Programms 2 aus, der als nächstes ein Vollbild It überträgt. Im vorliegenden Beispiel wird der Videodatenstrom "Stream 1" ausgewählt. Sobald zumindest die das erste Vollbild It darstellenden Videodaten im Puffer 132 gespeichert sind, dekodiert der Dekodierer 142 die im Puffer 132 abgelegten Videodaten und reicht sie unmittelbar oder über den Umschalter 150 an das Fernsehempfangsgerät 160 weiter. Dort wird dann ein entsprechendes Vollbild wiedergegeben. In diesem Moment beginnt die Darstellung des zweiten Programms entweder mit einem Standbild oder sofort mit einem Bewegt-Bild. Der unterschiedliche Beginn der Darstellung des zweiten Programms wird in Verbindung mit Fig. 2 noch näher erläutert. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist festzuhalten, dass jeder der vier kodierten Videodatenströme alle Informationen enthält, um das
Programm 2 am Fernsehempfänger 160 darstellen zu können.
Zweites Ausführungsbeispiel
Wiederum sei angenommen, dass der Nutzer der Set -Top-Box 120 einen Programmwechsel von Programm 1 auf Programm 2 vornehmen möchte. Bei der vorliegenden Ausführungsform kodiert die Kodiereinrichtung 31 das das Programm 2 wiedergebende Videosignal in zwei unterschiedliche Videodatenströme, die in Fig. 6 als Streams 1 und 2 dargestellt sind. Der Videodatenstrom "Stream 1" enthält alle zur Darstellung des Programms 2 erforderlichen Videodaten, das sind im vorliegenden Beispiel I-Frames und P-Frames. Der zweite Videodatenstrom "Stream 2" enthält nur Vollbilder rt . Allerdings ist die Vollbildrate des zweiten Videodatenstroms größer als die des ersten Videodatenstroms. Das heißt, dass der zeitliche Abstand zwischen aufeinander folgenden Vollbildern im zweiten Videodatenstrom kürzer ist als der zeitliche Abstand zwischen aufeinander folgenden Vollbildern It im ersten Videodatenstrom. Beide Videodatenströme werden wiederum von der Kodiereinrichtung über den Einspeiseserver 51 und das IP-Verteilernetz 60 zum Multicast-Replikationspunkt 90 übertragen. Nach Eingabe eines Umschaltbefehls an der Set- Top-Box 120 veranlasst der Mikroprozessor 155, dass die Übertragung des Programms 1 unterbrochen wird und, beispielsweise, nur die beiden Videodatenströme des Programms 2 über die VDSL-Leitung zur Set-Top-Box 120 übertragen werden. Die Videodaten des ersten
Videodatenstroms werden beispielsweise im Puffer 132 abgelegt, während die Videodaten des zweiten Videodatenstroms, welcher nur Vollbilder enthält, im Puffer
131 abgelegt werden. Der Mikroprozessor 155 kennt wiederum die zeitliche Position der in den beiden Videodatenströme übertragenen Vollbildern. Darüber hinaus kennt der Mikroprozessor 155 den Inhalt der beiden Videodatenströme insoweit, dass er weiß, wann ein Differenzbild des ersten Videodatenstroms durch ein Vollbild des zweiten Videodatenstroms, welcher nur Vollbilder enthält, ersetzt werden kann. Im vorliegenden Beispiel erkennt der Mikroprozessor 155 unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl und die Positionsinformationen, dass der Videodatenstrom "Stream 2" das nächste darstellbare Vollbild It enthält. Daraufhin übergibt der Mikroprozessor 155 die im Speicher
132 und 131 abgelegten Videodaten dem Mischer 170, der die Videodaten, die das erste Vollbild des zweiten Videodatenstroms enthalten, in die entsprechende Position des ersten Videodatenstroms "Stream 1" einfügt. Das Ausgangssignal des Mischers 170 wird beispielsweise dem Dekodierer '141 zugeführt, der das gemischte Ausgangssignal beispielsweise über den Umschalter 150 dem Fernsehempfänger 160 zuführt. Dank der Verwendung der beiden
Videodatenströme, welche Vollbilder zu unterschiedlichen Zeitpunkten übertragen, ist es möglich, beim Wechsel des Programms 1 auf das Programm 2 die auftretende Umschaltlücke zu minimieren.
3. Ausführungsbeispiel
Wiederum sei angenommen, dass der Nutzer einen Programmwechsel von Programm 1 zu Programm 2 vornehmen möchte. In diesem Fall erzeugt die Kodiereinrichtung 31 zwei Videodatenströme für das von der Sendeanstalt 21 bereitgestellte Programm 2. Die beiden Videodatenströme sind in Fig. 7 als Stream 1 und Stream 2 dargestellt. Wie Fig. 7 zeigt, ist jeder Videodatenstrom geeignet, das Programm 2 am Fernsehempfänger 160 darzustellen, da jeder Videodatenstrom alle Bildinformationen enthält (P- und I- Frames) . Die beiden Videodatenströme unterscheiden sich darin, dass der erste Videodatenstrom "Stream 1" ein breitbandiger Videodatenstrom ist, der eine Wiedergabe des Programm 2 in hoher Qualität ermöglicht, während der zweite Videodatenstrom "Stream 2" ein schmalbandiger Videodatenstrom ist, der eine Wiedergabe des Programm 2 in schlechterer Qualität ermöglicht. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass die Vollbildrate im schmalbandigen Videodatenstrom höher ist als im breitbandigen
Videodatenstrom. Dies bedeutet, dass der zeitliche Abstand zwischen den im schmalbandigen Videodatenstrom eingefügten Vollbildern kürzer ist als der zeitliche Abstand zwischen den in den breitbandigen Videodatenstrom eingefügten Vollbildern. Der zeitliche Abstand zwischen den im breitbandigen Videodatenstrom eingefügten Vollbildern beträgt beispielsweise vier Sekunden, während der zeitliche Abstand zwischen den im schmalbandigen Videodatenstrom eingefügten Vollbildern 250 Millisekunden betragen kann. Wiederum ist der Set-Top-Box 120 bekannt, an welchen Stellen sich die Vollbilder in den jeweiligen Videodatenströmen befinden.
Im vorliegenden Fall sei angenommen, dass der breitbandige Videodatenstrom im Puffer 42 zwischengespeichert wird, während der schmalbandige Videodatenstrom im Puffer 43 abgelegt wird. Die Puffergröße des Puffers 42 ist größer als die des Puffers 43. Die Puffergröße des Puffers 42 ist beispielsweise so dimensioniert, dass etwa 50 Mbit des breitbandigen Videodatenstroms gespeichert werden können, während im Puffer 43 beispielsweise 3 Mbit des schmalbandigen Videodatenstroms gespeichert werden können. Demzufolge werden weniger Daten des schmalbandigen Videodatenstrom in den Puffer 43 geschrieben als Daten des breitbandigen Videodatenstrom in den Puffer 42 geschrieben werden, um den selben Programmabschnitt darzustellen. Demzufolge kann der Puffer 43 auch schneller als der Puffer 42 ausgelesen werden. Um sicherzustellen, dass beide Videodatenströme im Wesentlichen synchron an der Set-Top- Box 120 ankommen, muss der schmalbandige Videodatenstrom gegenüber dem breitbandigen Videodatenstrom während der Übertragung verzögert werden. Hierzu kann ein nicht dargestelltes Verzöhgerungselement mit vorbestimmter Verzögerungszeit in den Übertragungspfad des schmalbandigen Videodatenstroms eingefügt werden.
Anzumerken ist an dieser Stelle, dass die in den Videodatenströmen erzeugten Vollbilder It und Ic sowie die Vollbild auch als I-Frame oder IDR-Frame bezeichnet. Somit ergibt sich beim Umschalten zum Beispiel am Fernseher zwangsweise eine kurze Unterbrechung des Bildflusses. Die Länge dieser Unterbrechung, auch Zapping-Lücke genannt, wird durch die Zeitspanne zwischen der Bestätigung des
Umschaltvorgangs und Darstellung des ersten Vollbildes des neuen Programms bestimmt .
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein Datenübertragungssystem bereitzustellen, mit denen die Zapping-Lücke reduziert werden kann.
Ein Kerngedanke der Erfindung ist darin zu sehen, die zu übertragenden Videoinformationen auf mehrere parallele, vorzugsweise Multicastströme zu verteilen, die über ein IP-basiertes Verteilernetz zu wenigstens einem Verteilerpunkt übertragen werden. Wenn die bei einem Nutzer aufgestellte Empfangsvorrichtung, insbesondere eine Set-Top-Box, über die notwendige Kenntnis verfügt, wann in den parallelen Multicastströmen Vollbilder enthalten sind und wie gegebenenfalls mehrere empfangene Multicastströme zusammengesetzt werden können, kann der Zeitpunkt der Darstellung des ersten Vollbildes des neuen Programms am Endgerät optimiert werden, so dass die entstehende Umschaltlücke beim Wechsel von Programmen minimiert werden kann.
Anzumerken ist an dieser Stelle, dass bei der Übertragung von audiovisuellen Datenströmen der Mehrkanalton und andere Zusatzinformationen in einem getrennten Datenstrom übertragen und in der Set-Top-Box der Videoinformation zugeführt werden können. Diese Verfahren sind jedoch nicht Gegenstand der Erfindung. Das oben genannte technische Problem wird mit einem Verfahren zum Reduzieren der Umschaltlücke gelöst. Die Umschaltlücke tritt bei einem Endgerät bei einem Programmwechsel, d. h. beim Umschalten von einem digitalen Videodatenstrom eines ersten Programms auf einen digitalen Videodatenstrom ein zweites Programms. Die Videodatenströme werden über ein IP-basiertes Verteilernetz auf mehrere Endgeräte verteilt. Um Umschaltlücken reduzieren zu können, werden Videoinformationen wenigstens des zweiten Programms über mehrere parallele Videodatenströme zu wenigstens einem Verteilerpunkt des Verteilernetzes übertragen. Die parallelen Videodatenströme werden unterschiedlich kodiert, indem in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten Vollbilder derart eingefügt werden, dass zumindest einige der Vollbilder in den parallelen Videodatenstrδmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind. Mit dem Ausdruck "relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind" wird zum Ausdruck gebracht, dass zumindest einige Vollbilder verschiedener Videodatenströmen zu unterschiedlichen Zeitpunkten in die Videodatenströme eingefügt werden. Ein beliebiges aktuelles Programm, welches hier als das erste Programm bezeichnet wird, wird an dem wenigstens einen Endgerät, welches dem wenigstens einen Verteilerpunkt zugeordnet ist, dargestellt. Ein Umschaltbefehl wird durch wenigstens einen Nutzer an einem Empfangsgerät eingegeben, welches dem Endgerät, an welchem das aktuelle Programm dargestellt wird, zugeordnet ist. Unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl wir. der Videodatenstrom des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung an dem Endgerät enthält, automatisch vom Empfangsgerät ausgewählt. Als zweites Programm wird in der Regel dasjenige Programm bezeichnet, zu dem gewechselt werden soll. Das zweite Programm wird an dem Endgerät des wenigstens einen Nutzers dargestellt, sobald das erste, im ausgewählten Videodatenstrom empfangene Vollbild darstellbar ist. Das bedeutet, dass zumindest die Daten, die das Vollbild darstellen, im Empfangsgerät gespeichert werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche .
Auch die Videoinformationen des ersten Programms können über mehrere parallele unterschiedlich kodierte
Videodatenströme zu dem wenigstens einen Verteilerpunkt des Verteilernetzes übertragen werden, wobei in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten Vollbilder derart eingefügt werden, dass zumindest einige der Vollbilder in den parallelen Videodatenströmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind.
Damit das Empfangsgerät den geeigneten Videodatenstrom finden kann, werden Informationen über die jeweiligen Positionen der Vollbilder in den parallelen
Videodatenströmen des wenigstens einen zweiten Programms zu dem Empfangsgerät übertragen. Diese Informationen können in den parallelen Videodatenströmen selbst oder in einem separaten Informationskanal übertragen werden. Der geeignete Videodatenstrom des zweiten Programms wird dann vom Empfangsgerät unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl und die Positionsinformationen ausgewählt. Mit einem geeigneten Videodatenstrom ist der derjenige Videodatenstrom zu verstehen, der nach dem Umschaltbefehl das erste darstellbare Vollbild enthält.
Um die Umschaltlücke reduzieren zu können, werden gemäß einem Ausführungsbeispiel die parallelen Videodatenströme wenigstens des zweiten Programms mit derselben Bandbreite kodiert. Unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl wird nur der Videodatenstrom des zweiten Programms von dem Empfangsgerät des Nutzers am Verteilerpunkt ausgewählt, d. h. angefordert, der als nächster ein Vollbild enthält. Auf diese Weise kann die verfügbare Bandbreite der Teilnehmeranschlussleitung, welche den Verteilerpunkt mit dem Empfangsgerät verbindet, effizient ausgenutzt werden, da nur derjenige Videodatenstrom zum Empfangsgerät übertragen wird, der im Endgerät zur Darstellung des zweiten Programms benutzt wird.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden die Videoinformationen wenigstens des zweiten Programms jeweils über wenigstens zwei parallele, unterschiedlich kodierte Videodatenströme über das Verteilernetz übertragen. Der erste Videodatenstrom des zweiten Programms überträgt die gesamte Videoinformation, während der zweite Videodatenstrom nur Vollbilder überträgt. Da in dem zweiten Videodatenstrom nur Vollbilder übertragen werden, kann der zeitliche Abstand zwischen den im zweiten Videodatenstrom übertragenen Vollbilder kürzer als der zeitliche Abstand zwischen den im ersten Videodatenstrom übertragenen Vollbilder sein. Gemäß Schritt d) fordert das Empfangsgerät unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl zumindest den ersten Videodatenstrom des zweiten Programms an.
Um die verfügbare Bandbreite der Teilnehmeranschlussleitung effizient ausnutzen zu können, werden die wenigstens zwei Videodatenströme des zweiten Programms nur gemeinsam angefordert und zum anfordernden Empfangsgerät übertragen, wenn der zweite Videodatenstrom ein Vollbild enthält, welches früher dargestellt werden kann als das erste Vollbild im ersten Videodatenstrom.
Andernfalls braucht nur der erste Videodatenstrom, der die gesamten Videoinformationen enthält, übertragen zu werden.
Um möglichst schnell das zweite Programm im Endgerät des Nutzers darstellen zu können, werden die wenigstens zwei Videodatenströme des zweiten Programms im Empfangsgerät gemischt, sofern der zweite Videodatenstrom ein Vollbild enthält, welches früher dargestellt werden kann als das erste Vollbild im ersten Videodatenstrom. Das Mischen der beiden Videodatenströme bewirkt, dass das im zweiten Videodatenstrom übertragene Vollbild an der richtigen
Position in den ersten Videodatenstrom eingefügt wird. Dazu wird beispielsweise das Differenzbild (z. B. beim MPEG- Standard ein P-Frame) des ersten Videodatenstrom, welches die selbe Folgenummer trägt wie das im zweiten Videodatenstrom enthaltene erste Vollbild, durch das Vollbild ersetzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Videoinformationen wenigstens des zweiten Programms jeweils über eine breitbandigen und einen schmalbandigen
Videodatenstrom über das Verteilernetz übertragen. Der breitbandige Videodatenstrom kann als hochauflösendes Bild am Endgerät wiedergegeben werden, während der schmalbandige Videodatenstrom das zweite Programm in schlechterer Qualität, aber auch in bewegter Form dargestellt werden kann. Der zeitliche Abstand zwischen den im schmalbandigen Videodatenstrom übertragenen Vollbilder ist kürzer als der zeitliche Abstand zwischen den im breitbandigen Videodatenstrom übertragenen Vollbilder. Gemäß Schritt d) wird der Videodatenstrom des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf dem Endgerät des Nutzers enthält, automatisch vom Empfangsgerät ausgewählt. Da die Vollbildrate im schmalbandigen Videodatenstrom höher ist als die im breitbandigen Videodatenstrom, kann die Umschaltlücke im Vergleich zu der Umschaltlücke, die bei alleiniger Übertragung von breitbandigen Videodatenströmen auftritt, deutlich reduziert werden.
Da sowohl der schmalbandige als auch der breitbandige Videodatenstrom die gesamte Videoinformation des zweiten
Programms enthalten und somit auf dem Endgerät darstellbar sind, können beispielsweise beide Videodatenströme über die Teilnehmeranschlussleitung zum Empfangsgerät übertragen werden. Wenn zuerst der schmalbandige Videodatenstrom ausgewählt wird, um das zweite Programm am Endgerät darzustellen, wird später auf den breitbandigen Videodatenstrom umgeschaltet, sobald im Empfangsgerät für den breitbandigen und den schmalbandigen Videodatenstrom das gleiche Vollbild zur Darstellung am Endgerät vorliegt. Ein Umschalten auf den breitbandigen Videodatenstrom ist aber nur dann sinnvoll, wenn das Endgerät HDTV-fähig ist.
Angemerkt sei an dieser Stelle, dass nur der schmalbandige Videodatenstrom vom Verteilerpunkt zum Empfangsgerät übertragen wird, wenn die Teilnehmeranschlussleitung nur schmalbandige Dienste unterstützt.
Da die Übertragung der schmalbandigen und breitbandigen Videodatenströme über das Verteilernetz aus technischen Gründen zu einer ZeitVerzögerung am Empfangsgerät führt, werden beide Videodatenströme zueinander derart verzögert übertragen, dass am Empfangsgerät störungsfrei von dem schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen Videodatenstrom umgeschaltet werden kann.
Vorteilhafterweise wird die Übertragung des wenigstens einen Videodatenstroms des ersten Programms zum
Empfangsgerät nach Eingabe des Umschaltbefehls beendet oder unterbrochen .
Um möglichst schnell nach dem Umschaltbefehl das zweite Programm am Endgerät darstellen zu können, wird nach der
Eingabe des Umschaltbefehls das erste Vollbild des zweiten Programms als Standbild am Endgerät dargestellt. In diesem Fall muss nicht abgewartet werden, bis im Empfangsgerät neben dem Vollbild bereits weitere Videodaten gespeichert werden, die zur Darstellung eines Bewegt-Bildes erforderlich sind.
Um die verfügbare Bandbreite der
Teilnehmeranschlussleitung, beispielsweise eine ADSL- oder VDSL-Leitung, effizient nutzen zu können, kann zunächst der schmalbandige Videodatenstrom des wenigstens einen zweiten Programms vor der Eingabe des Umschaltbefehls zum Empfangsgerät übertragen werden. Die Übertragung des breitbandigen Videodatenstroms des zweiten Programms kann zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Wenn zu einem späteren Zeitpunkt der breitbandige Videodatenstrom am Empfangsgerät empfangen wird und das Empfangsgerät vom schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen
Videodatenstrom des zweiten Programms umgeschaltet hat, kann die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms vom Verteilungspunkt zum Empfangsgerät beendet werden. Diese Maßnahme führt zu einer effizienteren Ausnutzung der Bandbreite der Teilnehmeranschlussleitung.
Um die Umschaltlücke beim Umschalten vom ersten auf den zweiten Programmkanal weiter reduzieren zu können, wird das Umschaltverhalten des Nutzers vorzugsweise am Empfangsgerät überwacht. Unter Ansprechen auf das Umschaltverhalten kann wenigstens der schmalbandige Videodatenstrom des wenigstens einen zweiten Programms vor Eingabe des Umschaltbefehls zum Empfangsgerät übertragen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass bereits vor oder unmittelbar nach Eingabe des Umschaltbefehls bereits das erste Vollbild des zweiten Programms im Empfangsgerät gespeichert ist und somit unverzüglich am Endgerät dargestellt werden kann.
Ein weitere Ansatz, die Umschaltlücke zu verkürzen, ist darin zu sehen, dass während der Eingabe des
Umschaltbefehls, zum Beispiel bei Eingabe eines mehrstelligen Befehls, wenigstens der schmalbandige Videodatenstrom des wenigstens einen zweiten Programms zum Empfangsgerät übertragen wird.
Um die Bandbreite auf der Teilnehmeranschlussleitung zwischen dem Verteilerpunkt und dem Empfangsgerät optimal ausnutzen zu können, wird zum Beispiel die aktuell verfügbare Bandbreite des Teilnehmeranschlusses, an dem das Empfangsgerät angeschlossen ist, zu vorbestimmten Zeitpunkten oder kontinuierlich ermittelt. In Abhängigkeit der ermittelten Bandbreite wird die Übertragung des breitbandigen Videodatenstroms und/oder des schmalbandigen Videodatenstroms eines oder mehrerer Programme zum Empfangsgerät durchgeführt oder unterbrochen.
Die übertragenen Videodatenströme können vorzugsweise aufgezeichnete Video-Programme oder Live-Video-Programme enthalten.
Das Empfangsgerät kann im Endgerät des Nutzers angeordnet oder eine Set-Top-Box sein.
Zweckmäßigerweise werden die Videodatenstrδme als Multicastströme übertragen, das heißt die Videodatenströme sind für eine ausgewählte Gruppe von Teilnehmern bestimmt .
Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch ein Datenübertragungssystem zum Reduzieren der Umschaltlücke gelöst. Das Datenübertragungssystem weist eine erste Kodiereinrichtung zum Kodieren von Videoinformationen des ersten Programms in mehrere parallele Videodatenströme auf, wobei in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten Vollbilder derart eingefügt werden, dass zumindest einige der Vollbilder in parallelen Videodatenströmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind. Zweckmäßigerweise umfasst die erste Kodiereinrichtung mehrere Kodierer, die jeweils einen der parallelen Videodatenströme erzeugen.
Weiterhin ist eine zweite Kodiereinrichtung zum Kodieren von Videoinformationen des zweiten Programms in mehrere parallele Videodatenströme vorgesehen. Wiederum werden in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten Vollbilder derart eingefügt, dass zumindest einige der Vollbilder in den parallelen Videodatenströmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind.
Ein IP-basiertes Verteilernetz ist vorgesehen, über das die parallelen Videodatenströme des ersten und/oder zweiten Programms zu wenigstens einem Verteilerpunkt des Verteilernetzes übertragen werden. An dem Verteilerpunkt ist wenigstens ein Empfangsgerät, welches zum Empfangen wenigstens eines Videodatenstroms wenigstens eines Programms ausgebildet ist, angeschlossen. Dem wenigstens einen Empfangsgerät ist ein Endgerät zum Darstellen eines Programms zugeordnet. Das Empfangsgerät ist derart ausgebildet, dass es unter Ansprechen auf einen Umschaltbefehl den Videodatenstrom des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf dem Endgerät des Nutzers enthält, automatisch auswählt und den ausgewählten Videodatenstrom dekodiert, so dass das erste empfangene Vollbild des zweiten Programms am Endgerät darstellbar ist.
Um dem Empfangsgerät Informationen zukommen zu lassen, die es zum Auswählen geeigneter Videodatenströme benötigt, sind die erste und zweite Kodiereinrichtung zum Einfügen von Zusatzinformationen in jeweils einen separaten Informationskanal oder in die parallelen Videodatenströme des ersten beziehungsweise des zweiten Programms ausgebildet. Die Informationen enthalten Angaben über die jeweilige Position der Vollbilder in den parallelen Videodatenströmen des ersten beziehungsweise zweiten Programms. Das wenigstens eine Empfangsgerät wählt unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl und auf die Zusatzinformationen den Videodatenstrom aus, der als nächstes ein darstellbares Vollbild enthält.
Bei einer Ausführungsform kodieren die erste und zweite Kodiereinrichtung die Videoinformationen des ersten beziehungsweise zweiten Programms in parallele
Videodatenströme gleicher Bandbreite. In diesem Fall wählt das Empfangsgerät unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl nur die Übertragung des Videodatenstroms des zweiten Programms am Verteilerpunkt aus, der als nächster ein Vollbild enthält.
Bei einer weiteren Ausführungsform kodieren die erste und zweite Kodiereinrichtung die Videoinformationen des ersten beziehungsweise zweiten Programms in wenigstens zwei parallele Videodatenströme. Der jeweils erste
Videodatenstrom des ersten und zweiten Programms enthält die gesamte Videoinformation, das heißt die Informationen, die zur Darstellung von Bewegt-Bildern im Endgerät erforderlich sind. Der jeweils zweite Videodatenstrom enthält nur Vollbilder. Der zeitliche Abstand zwischen den im jeweils zweiten Videodatenstrom übertragenen Vollbildern ist kürzer als der zeitliche Abstand zwischen den im jeweils ersten Videodatenstrom übertragenen Vollbildern. Das Empfangsgerät wählt dann unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl die Übertragung wenigstens eines der beiden Videodatenströme des zweiten Programms am Verteilerpunkt aus .
Das Empfangsgerät ist dazu ausgebildet, die wenigstens zwei Videodatenströme des zweiten Programms zu mischen, sofern der zweite Videodatenstrom ein Vollbild enthält, welches früher dargestellt werden kann, als das erste Vollbild im ersten Videodatenstrom.
Bei einer weiteren Ausführungsform kodieren die erste und zweite Kodiereinrichtung die Videoinformationen des ersten beziehungsweise zweiten Programms jeweils in einen breitbandigen und einen schmalbandigen Videodatenstrom. Der zeitliche Abstand zwischen den im jeweiligen schmalbandigen Videodatenstrom kodierten Vollbildern ist hierbei kürzer als der zeitliche Abstand zwischen im jeweiligen breitbandigen Videodatenstrom kodierten Vollbildern. Das Empfangsgerät ist in diesem Fall zum automatischen Auswählen des Videodatenstroms des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf dem Endgerät des Nutzers enthält, ausgebildet.
Das Empfangsgerät kann auch zum Umschalten vom schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen Videodatenstrom des zweiten Programms ausgebildet sein, wobei die Umschaltung dann erfolgt, wenn im Empfangsgerät für den breitbandigen und den schmalbandigen Videodatenstrom das gleiche Vollbild zur Darstellung am Endgerät vorliegt.
Um eine technisch bedingte Verzögerung bei der Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms und des breitbandigen Videodatenstroms kompensieren zu können, wird ein Verzögerungselement in den Übertragungspfad des schmalbandigen Videodatenstroms eingefügt. Die
Verzögerungzeit ist derart zu wählen, dass der breitbandige und schmalbandige Videodatenstrom im Empfangsgerät synchron empfangen werden können, so dass das Empfangsgerät vom schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen Videodatenstrom störungsfrei umschalten kann. In vorteilhafter Weise kann das Empfangsgerät wenigstens die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des zweiten Programms und/oder wenigstens eines anderen Programms vor der Eingabe des Umschaltbefehl am Verteilerpunkt anfordern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform überwacht das Empfangsgerät das Umschaltverhalten des Nutzers, wertet das Umschaltverhalten aus und fordert unter Ansprechen auf das Umschaltverhalten wenigstens die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des zweiten Programms und/oder wenigstens eines anderen Programms vor der Eingabe des Umschaltbefehls vom Verteilerpunkt an.
In vorteilhafter Weise kann das Empfangsgerät während der Eingabe des Umschaltbefehls wenigstens die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des zweiten Programms und/oder wenigstens eines anderen Programms am Verteilerpunkt anfordern.
Um die von der Teilnehmeranschlussleitung zur Verfügung gestellte Bandbreite effiziente nutzen zu können, ist wenigstens eine Einrichtung zum Ermitteln der aktuellen Bandbreite wenigstens an dem Teilnehmeranschluss, an dem das Empfangsgerät angeschlossen ist, angeschlossen. Das Empfangsgerät fordert dann in Abhängigkeit der ermittelten Bandbreite die Übertragung oder Unterbrechung des breitbandigen Videodatenstroms und/oder des schmalbandigen Videodatenstroms eines oder mehrerer Programme am
Verteilerpunkt an.
Das oben genannte technische Problem wird ebenfalls durch eine Empfangsvorrichtung zum Einsatz in einem Datenübertragungssystem gelöst. Bei der Empfangsvorrichtung handelt es sich vorzugsweise um eine Set-Top-Box, die in einem DatenübertragungsSystem verwendet werden kann. Die Empfangsvorrichtung weist mehreren Eingangspuffern zum parallelen Empfangen mehrerer, Vollbilder übertragender Videodatenströme wenigstens eines Programms auf. Mehreren Dekodierern dienen dem Dekodieren der empfangenen Videodatenströme. Eine Steuereinrichtung wählt unter Ansprechen auf einen Umschaltbefehl den Videodatenstroms des Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf einem der Empfangsvorrichtung zugeordneten Endgerät enthält, automatisch aus. Der ausgewählte Videodatenstrom wird vom jeweiligen Dekodierer dekodiert, so dass das erste empfangene Vollbild des zweiten Programms am Endgerät darstellbar ist.
Die Empfangsvorrichtung kann eine Einrichtung zum Mischen von wenigstens zwei Videodatenströmen enthalten. Der Mischer dient vornehmlich dazu, gezielt ein Vollbild des einen Videodatenstroms in den anderen Videodatenstrom einzufügen, so dass das neue Programm schneller am Endgerät dargestellt werden kann, als dies bei der Übertragung eineseinzigen normalen Videodatenstroms der Fall wäre.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild eines
Datenübertragungssystems, in welchem die Erfindung verwirklicht ist,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des
UmsehaltVorgangs von einem schmalbandigen zu einem breitbandigen Videodatenstrom,
Fig. 3 einen Umschaltvorgang unter Berücksichtigung des Umschaltverhaltens des
Nutzers, Fig. 4 einen Umschaltvorgang bei Eingabe eines mehrstelligen Umschaltbefehls, Fig. 5 vier parallele Videodatenströme, welche die gleiche Bandbreite haben, Fig. 6 zwei parallele Videodatenströme des zweiten
Programms, wobei in einem Videodatenstrom lediglich Vollbilder übertragen werden, und Fig. 7 einen breitbandigen Videodatenstrom und einen schmalbandigen Videodatenstrom des Programms 2.
Ein beispielhaftes Datenübertragungssystem 10, mit welchem Umschaltlücken, die beim Programmwechsel an einem Endgerät auftreten, ist in Fig. 1 gezeigt. Das
Datenübertragungssystem 10 weist ein IP-Verteilernetzwerk 60 auf, über das zum Beispiel Fernsehprogramme auf verschiedene Endteilnehmer verteilt werden können. Die Fernsehprogramme werden von Sendeanstalten geliefert, die in Fig. 1 als Sendeanstalten 20, 21 und 22 dargestellt sind. Beispielsweise liefert die Sendeanstalt 20 das Programm 1, die Sendeanstalt 21 das Programm 2 und die Sendeanstalt 22 das Programm n. Die in den Programmen 1, 2 und n enthaltene Videoinformationen werden jeweils einer Kodiereinrichtung 30, 31 beziehungsweise 32 zugeführt. Jede Kodiereinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie die von der Sendeanstalt gelieferten Videosignale auf mehrere parallele Videodatenströme aufteilen kann, die unterschiedlich kodiert werden. Die Kodiereinrichtungen können, müssen aber nicht die gleiche Anzahl an parallelen Videodatenströmen erzeugen. Für den Fall, dass die empfangenen Videosignale jeweils auf k-parallele Videodatenströme aufgeteilt werden, verfügt jede Kodiereinrichtung 30, 31 und 32 über k Kodierer, die der einfachen Darstellung wegen nicht dargestellt sind. Im einzelnen wir das von der Sendeanstalt 20 kommende Videosignal der Kodiereinrichtung 30 zugeführt, das von der Sendeanstalt 21 gelieferte Videosignal der Kodiereinrichtung 31 und das von der Sendeanstalt 22 bereitgestellte Videosignal der Kodiereinrichtung 32. Jede Kodiereinrichtung erzeugt mehrere parallele, unterschiedlich kodierte Videodatenströme mit dem Ziel, die Umschaltlücke beim Programmwechsel deutlich reduzieren zu können. Die Funktionsweise der Kodiereinrichtungen 30, 31 und 32 wird unten noch näher erläutert. Die von der Kodiereinrichtung 30 kodierten Videodatenströme werden jeweils in einem Puffer zwischengespeichert. Der einfachen Darstellung wegen sind lediglich die beiden Puffer 40 und 41 dargestellt. In ähnlicher Weise werden die von der
Kodiereinrichtung 31 erzeugten Videodatenströme jeweils in einem Puffer zwischengespeichert, wobei lediglich die beiden Puffer 42 und 42 dargestellt sind. Die von der Kodiereinrichtung 32 kodierten Videodatenströme werden ebenfalls jeweils in einem Puffer zwischengespeichert, wobei symbolisch nur die beiden Puffer 44 und 45 dargestellt sind. Die in den Puffern 40 und 41 gespeicherten Videodatenströme des Programms 1 werden über einen Einspeiseserver 50 dem IP-Verteilernetz 60 zugeführt. Die in den Puffern 42 und 43 gespeicherten Videodatenströme des Programms 2 werden über einen Einspeiseserver 51 in das IP-Verteilernetz 60 eingespeist. Die in den Puffern 44 und 45 gespeicherten Videodatenströme des Programms n werden über einen Einspeiseserver 52 in das IP-Verteilernetz 60 eingespeist. Die Videodatenströme werden dann als
Multicastströme vorbestimmten Multicast-Replikationspunkten (MRP) zugeführt. Im vorliegenden Beispiel sei angenommen, dass die von den Sendeanstalten 20, 21 und 22 gelieferten Videosignale als kodierte Videodatenströme zu den Multicast-Replikationspunkten 70 und 90 übertragen werden. Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, werden die Videodatenströme, die den Programmen 1, 2 und 3 zugeordnet sind, zum Multicast-Replikationspunkt 90 übertragen. Die Programme 1, 2 und 3 werden beispielsweise von den Sendeanstalten 20, 21 und einer dritten, nicht dargestellten Sendeanstalt bereitgestellt. Der Multicast- Replikationspunkt 90 kann auf Anforderung die empfangenen Programme auf mehrere Endeinrichtungen verteilen. Im vorliegenden Beispiel sind lediglich die beiden Endgeräte 110 und 160, welche herkömmliche Fernsehempfänger sein können, an den Multicast-Replikationspunkt 90 angeschlossen. Zum Empfangen digitaler Videodatenströme ist dem Fernsehempfänger 110 ein Videodatenstrom-Empfangsgerät 100, welches auch als Set-Top-Box bezeichnet wird, zugeordnet. Die Set-Top-Box 100 ist im vorliegenden Beispiel über eine ADSL-Leitung an den Multicast- Replikationspunkt 90 angeschlossen. Die ADSL-Leitung, auch Asymmetrie Digital Subscriber Line genannt, besitzt beispielsweise eine Bandbreite von 6 Mbit/s. Der Fernsehempfänger 160 ist ebenfalls über eine Set-Top-Box 120 an den Multicast-Replikationspunkt 90 angeschlossen. Im vorliegenden Beispiel ist die Set-Top-Box 120 über eine VDSL-Leitung an den Multicast-Replikationspunkt 90 angeschlossen. Die VDSL-Leitung besitzt beispielsweise eine Bandbreite von 50 Mbit/s. Angemerkt sei, dass in dem Fernsehempfänger 80 die Funktionalität der Set-Top-Box 120 implementiert ist. Auf ein separates Zusatzgerät kann in diesem Fall verzichtet werden. Die Set-Top-Box 120 enthält beispielsweise drei Empfangspuffer 130, 131 und 132 zum Empfangen von drei parallelen Videodatenströme eines neuen Programms, auf das umgeschaltet werden soll. Angemerkt sei, dass die in der Fig. 1 dargestellte Set-Top-Box 120 nicht den vollständigen Aufbau wiedergibt. Natürlich kann die Set-Top-Box weitere Puffer zum Speichern der Videodatenströme weiterer Programme aufweisen, um beispielsweise eine Bild-in-Bild-Darstellung im
Fernsehempfänger 160 zu ermöglichen. Ferner sind ein Puffer und ein Dekodierer zum Empfangen und Dekodieren eines P-Frames unterschiedliche Größen aufweisen. Die ■ Kodiereinrichtung 31 sorgt jedoch dafür, dass die beiden Puffer 42 und 43 nicht überlaufen oder leerlaufen. Darüber hinaus ist sichergestellt, dass die Videodaten aus dem Puffer 42 und 43 mit konstanter Bitrate als Videodatenstrom gesendet werden, so dass trotz Schwankungen der Framegrößen immer gleich viele Daten übertragen werden. Soll der breitbandige Videodatenstrom im Puffer 132 und der schmalbandige Videodatenstrom im Puffer 131 der Set-Top-Box gespeichert werden, weist der Puffer 131 eine Speichergröße von beispielsweise 3 Megabit auf, während der Puffer 132 beispielsweise eine Speicherkapazität von 50 Megabit besitzt. Aus diesem Grunde kann der schmalbandige Videodatenstrom schneller als der breitbandige Videodatenstrom zum Fernsehempfänger 160 übertragen werden, da Videodaten aus dem Puffer 131 schneller als aus dem Puffer 132 ausgelesen werden können.
Sobald der Nutzer an der Set-Top-Box 120 einen Umschaltbefehl eingegeben hat, fordert der Mikroprozessor
155 den Multicast-Replikationspunkt 90 auf, beispielsweise sowohl den schmalbandigen als auch den breitbandigen Videodatenstrom des Programms 2 über die VDSL-Leitung zur Set-Top-Box 120 zu übertragen. Gleichzeitig wird die Übertragung des Programms 1 zur Set-Top-Box unterbrochen. Wie bereits erwähnt, werden die Daten des breitbandigen Videodatenstroms im Puffer 132 gespeichert, während Daten des schmalbandigen Videodatenstroms im Puffer 131 gespeichert werden. Da der Mikroprozessor 155 die zeitliche Position der Vollbilder in dem schmalbandigen und breitbandigen Videodatenstrom sowie den genauen Umschaltzeitpunkt kennt, kann er den Videodatenstrom auswählen, der als nächstes ein Vollbild enthält. In der Regel wird dies der schmalbandige Videodatenstrom sein, da dieser häufiger Vollbilder überträgt als der breitbandige Videodatenstrom. Im vorliegenden Beispiel erkennt der Mikroprozessor 155, dass der schmalbandige Videodatenstrom als nächstes ein Vollbild überträgt. Wenn zumindest die das Vollbild darstellenden Videodaten im Puffer 131 gespeichert sind, veranlasst der Mikroprozessor 155, Daten dem Dekodierer 141 zu übergeben. Die dekodierten Daten werden dann über dem Umschalter 150 am Fernsehempfänger 160 dargestellt. Die Dauer der Umschaltlücke kann somit deutlich reduziert werden, da die Übertragung des zweiten Programms nicht erst mit dem ersten Vollbild im breitbandigen Videodatenstroms, welches später übetragen wird, sondern bereits früher mit der Übertragung des ersten Vollbildes des schmalbandigen Videodatenstroms erfolgen kann. Der Mikroprozessor 155 ist derart programmiert, dass am Fernsehempfänger 160 das hochauflösende Bild dargestellt wird, sobald der Puffer 132 und der Puffer 131 jeweils ein Vollbild speichern, welche den gleichen Programmausschnitt darstellen. In diesem Moment werden die Videodaten des Puffers 132 im Dekodierer 142 dekodiert und über den Umschalter 150 anstelle des schmalbandigen Videodatenstroms dem Fernsehempfänger 160 übergeben.
Der Mikroprozessor 155 kann derart programmiert sein, dass er die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms vom Multicast-Replikationspunkt 90 zur Set-Top-Box 120 unterbricht, sobald der dekodierte breitbandige Videodatenstrom am Fernsehempfänger 160 dargestellt wird.
In Fig. 2 ist der UmsehaltVorgang von Programm 1 auf Programm 2 und insbesondere der UmsehaltVorgang vom schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen Videodatenstrom graphisch dargestellt. Der breitbandige Videodatenstrom ist mit 180 gekennzeichnet, während der schmalbandige Videodatenstrom mit 181 gekennzeichnet ist. Wie in Fig. 2 dargestellt, wird zunächst am Fernsehempfänger 160 das Programm 1 dargestellt. Zum Zeitpunkt Tl wird ein Umschaltbefehl an der Set-Top-Box
120 erkannt, woraufhin die Darstellung des Programms 1 am Fernsehempfänger 160 beendet wird. Zum Zeitpunkt Tl fordert der Mikroprozessor 155 den Multicast-Replikationspunkt 90 auf, sowohl den breitbandigen als auch den schmalbandigen Videodatenstrom des Programms 2 zu übertragen. Im dargestellten Beispiel laufen nun im Puffer 132 teilweise die Videodaten des P2 -Frames ein, während in den Puffer 131 die ersten Daten des Il-Frames des schmalbandigen Videodatenstroms 181 einlaufen. Zum Zeitpunkt T2 ist erstmalig ein Vollbild, nämlich der I-Frame 12, vollständig im Puffer 131 gespeichert. Dieses Vollbild könnte bereits als Standbild des Programms 2 am Fernsehempfänger 160 dargestellt werden. Um jedoch das Programm 2 mit Bewegt- Bildern zu beginnen, müssen noch weitere Daten in den Puffer 131 einlaufen, die zumindest teilweise das nächste Differenzbild P3 darstellen. Dies sei zum Zeitpunkt T3 der Fall, da zu diesem Zeitpunkt das folgende Differenzbild P3 zumindest teilweise im Speicher 131 vorliegt. Nunmehr können die Daten des Puffers 131 dem Dekodierer 141 übergeben werden, so dass der dekodierte schmalbandige
Videodatenstrom über den Schalter 150 als Bewegt-Bild am Fernsehempfänger 160 wiedergegeben werden kann. Mit anderen Worten beginnt die Bewegt-Bild- Darstellung des Programms 2 zum Zeitpunkt T3. Eine Standbildwiedergabe des Programms 2 könnte, wie gesagt, bereits zum Zeitpunkt T2 erfolgen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird, zum Zeitpunkt T4 erstmals ein Vollbild 16 des breitbandigen Videodatenstroms vollständig im Puffer 132 gespeichert. Allerdings kann in diesem Fall noch nicht auf den breitbandigen Videodatenstrom umgeschaltet werden, da das gleiche Vollbild 16 des schmalbandigen Videodatenstroms noch nicht im Speicher 131 vorliegt. Erst zum Zeitpunkt T5 liegt auch im Speicher 131 das Vollbild 16 des schmalbandigen Videodatenstroms vor. Zum Zeitpunkt T6 befinden sich im Pufferspeicher 132 alle Videodaten des Vollbildes 16 und zusätzliche Daten zumindest des nachfolgenden Differenzbildes P7. Auch im Puffer 131 befinden sich alle Daten des Vollbildes 16 und zumindest teilweise Daten des Differenzbildes P7 des schmalbandigen Videodatenstroms. Nunmehr kann eine Umschaltung vom schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen Videodatenstrom störungsfrei vorgenommen werden. Hierzu werden die im Puffer 132 abgelegten Daten dem Dekodierer 142 gegeben. Die dekodierten Videodaten des breitbandigen Videodatenstroms werden im Dekodierer 142 über den Umschalter 150 dem Fernsehempfangsgerät übergeben und dort wiedergegeben.
Um die Umschaltlücke beim Umschalten von einem Programm auf ein anderes Programm weiter verkürzen zu können, ist die Set-Top-Box 120 derart ausgebildet, dass sie bereits vor der eigentlichen der Eingabe oder Aktivierung eines Umschaltbefehls die Übertragung eines erwarteten Programms von der Set-Top-Box 120 vom Multicast-Replikationspunkt 90 anfordert .
Der Mikroprozessor 155 der Set-Top-Box 120 kann derart implementiert sein, dass er das Umschaltverhalten des
Nutzers überwacht und lernt. Angenommen sei beispielsweise, dass der Mikroprozessor 155 erkannt hat, dass der Nutzer in regelmäßigen Abständen zwischen dem ersten und zweiten Programm hin und her wechselt. Weiterhin sei angenommen, dass der Nutzer vor Kurzem das Programm A angewählt hat und
Programm A am Fernsehempfänger 160 dargestellt wird. Das nun folgende Umschaltverhalten ist graphisch in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 kennzeichnen Kleinbuchstaben einen schmalbandigen Videodatenstrom bzw. eine Bildwiedergabe mit niedriger Qualität. Großbuchstaben kennzeichnen einen breitbandiger Videodatenstrom bzw. eine hochauflösende Bildwiedergabe . Fig. 3 zeigt zwei graphische Darstellungen, eine die den Bildinhalt am Fernsehempfänger 160 zeigt und eine graphische Darstellung, die die Bandbreite auf der VDSL- Leitung zwischen dem Multicast-Replikationspunkt 90 und der Set-Top-Box 120 wiedergibt. Zunächst wird nur der breitbandige Videodatenstrom des Programms A zur Set-Top- Box 120 übertragen und das dazugehörende Programm A auf dem Fernsehempfänger 160 dargestellt. Das Programm A wird beispielsweise von der Sendeanstalt 20 ausgestrahlt, während das Programm B von der Sendeanstalt 21 bereitgestellt wird. Weiterhin sei angenommen, dass die Kodiereinrichtung 31 das Programm B über einen schmalbandigen und einen breitbandigen Videodatenstrom überträgt, wie dies zuvor beschrieben worden ist. Aufgrund des gelernten Umschaltverhaltens des Nutzers oder durch die Eingabe des Buchstaben "B" an der Set-Top-Box 120 fordert der Mikroprozessor 155 zu einem Zeitpunkt den Multicast- Replikationspunkt 90 auf, zusätzlich zum breitbandigen Videodatenstrom des Programms A den schmalbandigen
Videodatenstrom "b" des Programms B zu übertragen. Die gleichzeitige Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms "b" des Programms B und des breitbandigen Videodatenstroms "A" des Programms A ist in der unteren Darstellung der Fig. 3 wiedergegeben. Zu einem späteren Zeitpunkt folgt die Bestätigung des tatsächlichen Umschaltbefehls, der in Fig. 3 mit OK gekennzeichnet ist. Daraufhin fordert der Mikroprozessor 155 den Multicast- Replikationspunkt 90 an, neben dem schmalbandigen Videodatenstrom "b" auch den breitbandigen Videodatenstrom
"B" des Programms B zu übertragen und die Übertragung des Programms A zu beenden. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 3 mit einem leeren Bildinhalt dargestellt. Da bereits vor dem eigentlichen Umschaltvorgang der Mikroprozessor 155 die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms "b" des Programms B angefordert hat, ist davon auszugehen, dass sehr schnell ein Vollbild des schmalbandigen Videodatenstrom im Puffer 131 abgelegt wird, so dass ohne große Zeitverzögerung das Programm B, wenn auch in minderer Qualität, am Fernsehempfänger 160 dargestellt werden kann. Das Umschalten von schmalbandigen Videodatenstrom "b" auf den breitbandigen Videodatenstrom "B" des zweiten Programms B erfolgt in der oben beschriebenen Art und Weise und ist in Fig. 3 noch einmal bildlich dargestellt.
Gemäß einer Ausführungsvariante wird die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms "b" zur Set-Top-Box 120 beendet, sobald der breitbandige Videodatenstrom "B" in dekodierter Form über die Umschalteinrichtung 150 zum Fernsehempfänger 160 übertragen wird.
Ein alternatives Verfahren zur Reduzierung der Umschaltlücke ist in Fig. 4 dargestellt.
Angenommen sei nun, dass der Nutzer mittels eines dreistelligen Umschaltbefehl das Programm D an der Set-Top- Box 120 auswählen möchte. Weiterhin sei angenommen, dass in diesem Fall alle notwendigen Programme A, B, C und D von einer entsprechenden Kodiereinrichtung jeweils über einen schmalbandigen und breitbandigen Videodatenstrom zum Multicast-Replikationspunkt 90 übertragen werden.
Fig. 4 zeigt den UmsehaltVorgang sowie die Übertragung der jeweiligen Videodatenströme über die VDSL-Leitung zur Set- Top-Box 120. Zunächst sei angenommen, dass nur der breitbandige Videodatenstrom des Programms A zur Set-Top- Box 120 übertragen wird (siehe Bandbreitendiagramm) und das dazugehörende Programm A am Fernsehempfänger 160 dargestellt wird (siehe Bildinhaltsdiagramm) . Nunmehr gibt der Nutzer die erste Stelle des dreistelligen Umschaltbefehls, beispielsweise eine 1 an der Set-Top-Box 120 ein, welche dem Programm B entspricht. Der
Mikroprozessor 155 interpretiert die Eingabe der ersten Ziffer als möglichen Umschaltbefehl auf das Programm B und fordert daraufhin die Übertragung des schraalbandigen Videodatenstroms "b" des Programms B vom Multicast- Replikationspunkt 90 an. Nach wie vor wird aber das Programm A am Fernsehempfänger 160 übertragen. Nunmehr gibt der Nutzer die zweite Stelle des dreistelligen Umschaltbefehls, z. B. die Ziffer 2, ein. Der Mikroprozessor 155 interpretiert den zweistelligen Eingabewert "12" als möglichen Umschaltbefehl auf das Programm C. Daraufhin fordert der Mikroprozessor 155 den Multicast-Replikationspunkt 90 an, den schmalbandigen Videodatenstrom des Programms C zu übertragen und die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des Programms B zu unterbrechen. Nach wie vor wird das Programm A am Fernsehempfänger 160 übertragen. Nunmehr gibt der Nutzer die letzte Stelle des dreistelligen Umschaltbefehls, z. B. die Ziffer 3, ein. Der Mikroprozessor 155 interpretiert den dreistelligen Eingabewert "123" als Umschaltbefehl auf das Programm D. Daraufhin fordert der Mikroprozessor 155 den Multicast-Replikationspunkt 90 an, den schmalbandigen Videodatenstrom des Programms d zu übertragen und die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des Programms C zu unterbrechen. Nach wie vor wird jedoch das Programm A am Fernsehempfänger 160 dargestellt (siehe Bildinhaltsdiagramm) . Schließlich bestätigt der Nutzer durch Eingabe des Befehls "OK" seine Programmwahl D. Daraufhin fordert die Set-Top-Box 120 die Übertragung des breitbandigen Videodatenstroms des Programms D an und beendet die Übertragung des Programms A am Fernsehempfangsgerät 160. Da der schmalbandige Videodatenstrom des gewünschten Programms D bereits während der Wiedergabe des Programms A in der Set-Top-Box 120 gespeichert worden ist, wird mit hoher Wahrscheinlichkeit zum Zeitpunkt der Bestätigung des Umschaltbefehls oder kurze Zeit danach ein Vollbild des schmalbandigen Videodatenstroms in der Set-Top-Box 120 vorliegen, um am Fernsehempfänger 160 dargestellt werden zu können. Ein Umschalten vom schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen Videodatenstrom erfolgt in der Art und Weise, die hinsichtlich des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde.
Eine vorteilhafte Maßnahme sieht vor, dass nach der Bestätigung des Umschaltbefehls die Set-Top-Box 120 wiederum die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des Programms A anfordert (siehe Bandbreitendiagramm in Fig. 4) . In diesem Fall kennt der Mikroprozessor 155 das Umschaltverhalten des Nutzers und erwartet, dass der Nutzer zu einem späteren Zeitpunkt wieder zu Programm A wechseln möchte.
Der Fachmann erkennt, dass die beiden dargestellten Ausführungsbeispiele lediglich zwei Möglichkeiten darstellen, eine Umschaltlücke beim Wechseln von einem Programm zu einem anderen Programm durch Berücksichtigung des Umschaltverhaltens eines Nutzers zu minimieren. Andere Umschaltprozeduren können die Tageszeit berücksichtigen.
Beispielsweise kann die Set-Top-Box 120 derart programmiert sein, dass sie beispielsweise zwischen 17. oo und 18. oo Uhr neben dem breitbandigen Videodatenstrom des Programms A gleichzeitig den schmalbandigen Videodatenstrom eines Programms B anfordert, zu dem der Nutzer erwartungsgemäß umschalten wird. Hieraus wird ersichtlich, dass es im Rahmen der Erfindung beliebige verschiedene Umschaltvorgänge gibt, die die Set-Top-Box 120 automatisch berücksichtigen kann. Wichtig ist lediglich, dass neben dem aktuell dargestellten Programm bereits ein schmalbandiger
Videodatenstrom eines zukünftig darzustellenden Programms vom Multicast-Replikationspunkt 90 zur Set-Top-Box übertragen wird.
Um die verfügbare Bandbreite der
Teilnehmeranschlussleitung, im vorliegenden Beispiel beispielsweise die VDSL-Leitung zwischen dem Multicast- Replikationspunkt 90 und der Set-Top-Box 120 effizient ausnutzen zu können, wird die Verkehrslast über diese Leitung ermittelt. Hierzu kann eine beim Teilnehmer aufgestellte Einrichtung, beispielsweise eine Netzzugangseinrichtung, die Verkehrslast berechnen. In
Abhängigkeit von der Verkehrslast kann dann die Übertragung schmalbandiger und/oder breitbandiger Videodatenströme eines oder mehrerer Programme angefordert oder beendet werden .
Bei einem möglichen Szenario sind beispielsweise zwei Fernsehempfänger über zwei parallel angeschlossene Set-Top- Boxen mit der VDSL-Leitung verbunden. Wird eine aktuelle verfügbare Bandbreite ermittelt, die die Übertragung eines breitbandigen und schmalbandigen Videodatenstroms über die VDSL-Leitung ermöglicht, so kann an einem Fernsehempfänger ein hochauflösendes Bild dargestellt werden, während am anderen Fernsehempfänger lediglich ein Bild mit schlechterer Qualität dargestellt werden kann. In Abhängigkeit von der ermittelten verfügbaren Bandbreite der
VDSL-Leitung können während des Betriebs neue Videodatenströme vom Multicast-Replikationspunkt 90 angefordert oder die Übertragung von Videodatenströme gezielt unterbrochen werden. So kann die Qualität eines aktuell am Fernsehempfänger 160 dargestellten Programms vorübergehend mit niedriger Qualität dargestellt werden, wenn Dienste mit einer höheren Priorität über die VDSL- Leitung übertragen werden müssen.
Um einen weichen Übergang beim Umschalten von einem
Programm auf ein anderes Programm oder von einem schmalbandigen Videodatenstrom auf einen breitbandigen Videodatenstrom und umgekehrt zu erreichen, können allgemein bekannte Überblendtechniken verwendet werden. Denkbar ist auch, dass der am Fernsehempfänger 160 benutzte Bildbereich verkleinert wird, wenn schmalbandige Videodatenströme dargestellt werden sollen. Auch die Verwendung von Grauschleiern beim Wechseln von Bildern durch gezieltes Überlagern zweier Bilder kann Anwendung finden.
Weiterhin ist denkbar, dass die Übertragung eines Programms über parallele Videodatenströme auch vom Inhalt der zu übertragenden Programme oder in Abhängigkeit von der Sendeanstalt aktiviert oder deaktiviert werden kann. Die Kodiereinrichtungen 30, 31 und 32 werden dann beispielsweise von einer zentralen Steuereinrichtung entsprechend angesteuert, um entweder mehrere parallele, unterschiedlich kodierte Videodatenströme zu erzeugen oder lediglich einen Videodatenstrom, der die Videosignale des Programms überträgt .
Auch wenn in den vorgenannten Ausführungsbeispielen erläutert wurde, dass die Set-Top-Box 120 eine Übertragung von Videodatenströmen oder die Unterbrechung der Übertragung von Videodatenströmen beim Multicast- Replikationspunkt 90 anfordert, heißt dies nicht zwingendermaßen, dass alle für die Set-Top-Box 120 bereitgestellten Videodatenströme am Multicast- Replikationspunkt 90 vorliegen. Da das IP-Verteilernetz 60 eine hierarchische Struktur von Multicast - Replikationspunkten aufweisen kann, können die angeforderten Videodatenströme auch in übergeordneten Multicast -Replikationspunkten zwischengespeichert werden. In diesem Fall sendet der Multicast-Replikationspunkt 90 entsprechende Anforderungsbefehle an die übergeordneten Multicast -Replikationspunkte . Bezuqszeichenliste zur Fig. 1
10 Datenübertragungssystem
20 Sendeanstalt
21 Sendeanstalt
22 Sendeanstalt
30 Kodiereinrichtung
31 Kodiereinrichtung
32 Kodiereinrichtung
40 Puffer
41 Puffer
42 Puffer
43 Puffer
44 Puffer
45 Puffer
50 Einspeiseserver
51 Einspeiseserver
52 Einspeiseserver 60 IP-Verteilernetz
70 Multicast-Replikationspunkt
80 Fernsehempfänger
90 Multicast-Replikationspunkt
100 Set-Top-Box
110 Fernsehempfänger
120 Set-Top-Box
130 Empfangspuffer
131 Empfangspuffer
132 Empfangspuffer
140 Dekodierer
141 Dekodierer
142 Dekodierer
150 Umschalteinrichtung
155 Mikroprozessor
160 Fernsehempfänger
170 Mischer

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Reduzieren der Umschaltlücke, die bei einem Endgerät (160) beim Umschalten von einem digitalen Videodatenstrom eines ersten Programms auf einen digitalen Videodatenstrom eines zweiten Programms auftritt, wobei die Videodatenströme über ein IP-basiertes Verteilernetz (60) auf mehrere
Endgeräte (80, 110, 160) verteilt werden, wobei nach dem Verfahren a) Videoinformationen wenigstens eines zweiten Programms über mehrere parallele Videodatenströme zu dem wenigstens einen Verteilerpunkt (70, 90) des
Verteilernetzes (60) übertragen werden, wobei in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten Vollbilder derart eingefügt werden, dass zumindest einige der Vollbilder in den parallelen Videodatenströmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind, b) das erste Programm an dem Endgerät (160) wenigstens eines Nutzers, welcher dem wenigstens einen Verteilerpunkt (90) zugeordnet ist, aktuell dargestellt wird, c) ein Umschaltbefehl durch den wenigstens einen Nutzer an einem Empfangsgerät (120) eingegeben wird; d) unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl der Videodatenstrom des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung an dem Endgerät
(160) des Nutzers enthält, automatisch vom Empfangsgerät (120) ausgewählt wird, und e) das zweite Programm an dem Endgerät (160) des wenigstens einen Nutzers dargestellt wird, sobald das erste, im ausgewählten Videodatenstrom empfangene Vollbild darstellbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
Videoinformationen des ersten Programms über mehrere parallele Videodatenströme zu dem wenigstens einen Verteilerpunkt (90) des Verteilernetzes (60) übertragen werden, wobei in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten Vollbilder derart eingefügt werden, dass zumindest einige der Vollbilder in den parallelen Videodatenströmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
Informationen über die jeweilige Position der Vollbilder in den parallelen Vidoedatenströme des wenigstens einen zweiten Programms zu dem Empfangsgerät (120) des wenigstens einen Nutzers übertragen werden und dass der geeignete Videodatenstrom des zweiten Programms vom Empfangsgerät (120) unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl und die Positionsinformationen ausgewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die parallelen Videodatenströme wenigstens des zweiten Programms dieselbe Bandbreite haben, und dass unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl nur der Videodatenstrom des zweiten Programms von dem Empfangsgerät (120) des Nutzers am Verteilerpunkt (90) ausgewählt wird, der als nächster ein Vollbild enthält .
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Videoinformationen wenigstens des zweiten Programms jeweils über . wenigstens zwei parallele, unterschiedlich kodierte Videodatenströme über das IP- Verteilernetz (60) übertragen werden, wobei der erste Videodatenstrom des zweiten Programms die gesamte Videoinformation überträgt, während der zweite Videodatenstrom nur Vollbilder überträgt, wobei der zeitliche Abstand zwischen den im zweiten Videodatenstrom übertragenen Vollbildern kürzer ist als der zeitliche Abstand zwischen den im ersten
Videodatenstrom übertragenen Vollbildern, und dass gemäß Schritt d) das Empfangsgerät unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl wenigstens den ersten Videodatenstrom des zweiten Programms auswählt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl die wenigstens zwei Videodatenströme des zweiten Programms auswählt und dass die wenigstens zwei Videodatenströme des zweiten Programms parallel zum Empfangsgerät (120) übertragen werden, wenn der zweite Videodatenstrom ein Vollbild enthält, welches früher dargestellt werden kann als das erste Vollbild im ersten Videodatenstrom.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Videodatenströme des zweiten Programms im Empfangsgerät (120) gemischt werden, sofern der zweite Videodatenstrom ein Vollbild enthält, welches früher dargestellt werden kann als das erste Vollbild im ersten Videodatenstrom.
8. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Videoinformationen wenigstens des zweiten Programms jeweils über einen breitbandigen und einen schmalbandigen Videodatenstrom über das IP- Verteilernetz (60) übertragen werden, wobei der zeitliche Abstand zwischen den im schmalbandigen Videodatenstrom übertragenen Vollbilder kürzer ist als der zeitliche Abstand zwischen den im breitbandigen Videodatenstrom übertragenen Vollbilder, und dass gemäß Schritt d) der Videodatenstrom des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf dem Endgerät (160) des Nutzers enthält, automatisch vom Empfangsgerät (120) ausgewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn zuerst der schmalbandige Videodatenstrom ausgewählt und am Endgerät (160) dargestellt wird, auf den breitbandigen Videodatenstrom umgeschaltet wird, sobald im Empfangsgerät für den breitbandigen und den schmalbandigen Videodatenstrom das gleiche Vollbild zur Darstellung am Endgerät (160) vorliegt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der breitbandige und schmalbandige Videodatenstrom des ersten Programms und der breitbandige und schmalbandige Videodatenstrom des zweiten Programms verzögert zueinander über das IP-Verteilernetz (60) übertragen werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung des wenigstens einen Videodatenstroms des ersten Programms zum Empfangsgerät (120) nach
Eingabe des Umschaltbefehls beendet oder unterbrochen wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
, nach Eingabe des Umschaltbefehls das erste Vollbild des zweiten Programms als Standbild am Endgerät (160) dargestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der schmalbandige Videodatenstrom des wenigstens einen zweiten Programms vor der Eingabe des Umschaltbefehls zum Empfangsgerät (120) übertragen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltverhalten des Nutzers überwacht wird und dass unter Ansprechen auf das Umschaltverhalten wenigstens der schmalbandige Videodatenstrom des wenigstens einen zweiten Programms vor der Eingabe des Umschaltbefehls zum Empfangsgerät (120) übertragen wird .
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass während der Eingabe des Umschaltbefehls, insbesondere eines mehrstelligen Umschaltbefehls, wenigstens der schmalbandige Videodatenstrom des wenigstens einen zweiten Programms zum Empfangsgerät (120) übertragen wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Bandbreite des Teilnehmeranschlusses, an dem das Empfangsgerät (120) angeschlossen ist, zu vorbestimmten Zeitpunkten oder kontinuierlich ermittelt wird, und dass in Abhängigkeit der ermittelten Bandbreite die Übertragung des breitbandigen Videdatenstroms und/oder des schmalbandigen Videodatenstroms eines oder mehrerer Programme zum Empfangsgerät (120) erfolgt oder unterbrochen wird.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Videodatenströme aufgezeichnete Video-Programme oder Live-Video-Programme enthalten.
18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät (120) im Endgerät (160) des Nutzer angeordnet oder eine Set-Top-Box ist.
19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Videodatenströme als Multicastströme übertragen werden .
20. DatenübertragungsSystem (10) zum Reduzieren der Umschaltlücke, die bei einem Endgerät (160) beim Umschalten von einem digitalen Videodatenstrom eines ersten Programms auf einen digitalen Videodatenstrom eines zweiten Programms auftritt, umfassend folgende Merkmale :
- eine erste Kodiereinrichtung (30) zum Kodieren von Videoinformationen des ersten Programms in mehrere parallele Videodatenströme, wobei in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten
Vollbilder derart eingefügt werden, dass zumindest einige der Vollbilder in den parallelen Videodatenströmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind, - eine zweite Kodiereinrichtung (31) zum Kodieren von Videoinformationen des zweiten Programms in mehrere parallele Videodatenströme, wobei in jeden Videodatenstrom zu vorbestimmten Zeitpunkten Vollbilder derart eingefügt werden, dass zumindest einige der Vollbilder in den parallelen
Videodatenströmen relativ zueinander unterschiedlich verteilt sind
- ein IP-basiertes Verteilernetz (60) zum Übertragen der parallelen Videodatenströme des ersten und zweiten Programms zu wenigstens einem Verteilerpunkt (70, 90) des Verteilernetzes (60) , an welchem wenigstens ein Empfangsgerät (120) , welches zum Empfangen wenigstens eines Videodatenstroms wenigstens eines Programms ausgebildet ist, angeschlossen ist, wobei dem wenigstens einen Empfangsgerät (120) ein Endgerät
(160) zum Darstellen eines Programm zugeordnet ist, und wobei das Empfangsgerät (120) derart ausgebildet ist, dass es unter Ansprechen auf einen Umschaltbefehl den Videodatenstroms des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf dem Endgerät
(160) des Nutzers enthält, automatisch auswählt und den ausgewählten Videodatenstrom dekodiert, so dass das erste empfangene Vollbild des zweiten Programms am Endgerät (160) darstellbar ist.
21. Datenübertragungssystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kodiereinrichtung (30, 31) zum Einfügen von Zusatzinformationen in jeweils einen separaten Informationskanal oder in die parallelen Videodatenströme des ersten bzw. zweiten Programms ausgebildet ist, wobei die Informationen Angaben über die jeweilige Position der Vollbilder in den parallelen Videodatenströme des ersten bzw. zweiten Programms enthalten, und dass das wenigstens eine Empfangsgerät (120) unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl und auf die Zusatzinformationen den Videodatenstrom auswählt, der als nächstes ein darstellbares Vollbild enthält wird.
22. DatenübertragungsSystem nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kodiereinrichtung (30, 31) die Videoinformationen des ersten bzw. zweiten Programms in parallele Videodatenströme gleicher Bandbreite kodieren, und dass das Empfangsgerät (120) unter Ansprechen auf den Umschaltbefehl nur die Übertragung des Videodatenstrom des zweiten Programms vom Verteilerpunkt (90) anfordert, der als nächster ein Vollbild enthält.
23. Datenübertragungssystem nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kodiereinrichtung (30, 31) die Videoinformationen des ersten bzw. zweiten Programms jeweils in wenigstens zwei parallele Videodatenströme kodiert, wobei der jeweils erste Videodatenstrom des ersten und zweiten Programms die gesamte Videoinformation enthält, während der jeweils zweite Videodatenstrom nur Vollbilder enthält, wobei der zeitliche Abstand zwischen den im jeweils zweiten Videodatenstrom übertragenen Vollbildern kürzer ist als der zeitliche Abstand zwischen den im jeweils ersten Videodatenstrom übertragenen Vollbildern, und dass das Empfangsgerät (120) unter Ansprechen auf den
Umschaltbefehl die Übertragung wenigstens den ersten Videodatenstrom des zweiten Programms am Verteilerpunkt (90) anfordert.
24. Datenübertragungssystem nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät (120) die wenigstens zwei Videodatenströme des zweiten Programms mischt, sofern der zweite Videodatenstrom ein Vollbild enthält, welches früher dargestellt werden kann als das erste
Vollbild im ersten Videodatenstrom.
25. Datenübertragungssystem nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Kodiereinrichtung (30, 31) die Videoinformationen des ersten bzw. zweiten Programms jeweils in einen breitbandigen und einen schmalbandigen Videodatenstrom kodieren, wobei der zeitliche Abstand zwischen den im jeweiligen schmalbandigen Videodatenstrom kodierten Vollbildern kürzer ist als der zeitliche Abstand zwischen den im jeweiligen breitbandigen Videodatenstrom kodierten Vollbildern, und dass das Empfangsgerät (120) zum automatischen Auswählen des Videodatenstrom des zweiten Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf dem Endgerät (160) des Nutzers enthält, ausgebildet ist.
26. Datenübertragungssystem nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät (120) zum Umschalten vom schmalbandigen Videodatenstrom auf den breitbandigen
Videodatenstrom des zweiten Programms ausgebildet ist, wobei die Umschaltung erfolgt, sobald im Empfangsgerät (120) für den breitbandigen und den schmalbandigen Videodatenstrom das gleiche Vollbild zur Darstellung am Endgerät (160) vorliegt.
27. Datenübertragungssystem nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch ein Verzögerungselement zum Verzögern der Übertragung des breitbandigen und schmalbandigen Videodatenstrom des ersten Programms und des breitbandigen und schmalbandigen Videodatenstrom des zweiten Programms relativ zueinander.
28. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät (120) wenigstens die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstrom des zweiten Programms und/oder wenigstens eines anderen Programms vor der Eingabe des Umschaltbefehls am Verteilerpunkt (90) anfordert .
29. Datenübertragungssystem nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät (120) das Umschaltverhalten des Nutzers überwacht, auswertet und unter Ansprechen auf das Umschaltverhalten wenigstens die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des zweiten Programms und/oder wenigstens eines anderen Programms vor der Eingabe des Umschaltbefehls am Verteilerpunkt (90) anfordert .
30. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät (120) während der Eingabe des Umschaltbefehls wenigstens die Übertragung des schmalbandigen Videodatenstroms des zweiten Programms und/oder wenigstens eines anderen Programms am Verteilerpunkt (90) anfordert.
31. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 20 bis 30, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einrichtung zum Ermitteln der aktuellen Bandbreite wenigstens an dem Teilnehmeranschluss, an dem das Empfangsgerät (120) angeschlossen ist, wobei das Empfangsgerät (120) in Abhängigkeit der ermittelten Bandbreite die Übertragung oder
Unterbrechung des breitbandigen Videdatenstroms und/oder des schmalbandigen Videodatenstroms eines oder mehrerer Programme am Verteilerpunkt (90) anfordert .
32. Datenübertragungssystem nach einem der Ansprüche 20 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfangsgerät (120) im Endgerät (160) des Nutzer angeordnet oder eine Set-Top-Box ist.
33. Empfangsvorrichtung (120), insbesondere eine Set-Top- Box, zum Einsatz in einem DatenübertragungsSystem nach einem der Ansprüche 20 bis 32, mit mehreren Eingangspuffern (130, 131, 132) zum parallelen Empfangen mehrerer, Vollbilder übertragender Videodatenströme wenigstens eines Programms , mehreren Dekodierern (140, 141, 142) zum Dekodieren der empfangenen Videodatenströme, einer Steuereinrichtung (155) , die unter Ansprechen auf einen Umschaltbefehl den Videodatenstroms des Programms, der als nächstes ein Vollbild zur Darstellung auf einem der Empfangsvorrichtung zugeordneten Endgerät (160) enthält, automatisch auswählt und dem jeweiligen Dekodierer (140, 141, 142) zuführt, so dass das erste empfangene Vollbild des zweiten Programms am Endgerät (160) darstellbar ist.
34. EmpfangsVorrichtung nach Anspruch 33, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (170) zum Mischen von wenigstens zwei Videodatenströmen.
PCT/DE2008/000064 2007-08-07 2008-01-16 Verfahren und system zum reduzieren der umschaltlücke bei einem programmwechsel in einer digitalen videoumgebung WO2009018791A1 (de)

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