專利名稱：傳送在視頻信號(hào)的可視部分上的數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻信號(hào)上的數(shù)據(jù)傳送，尤其涉及模擬視頻信號(hào)的可視部分上的數(shù)據(jù)傳送。
背景技術(shù)：
過(guò)去，嘗試了一些方法，試圖將數(shù)據(jù)疊加到視頻信號(hào)上。最普通的方法是在垂直消隱期間(比如在產(chǎn)生閉路字幕信號(hào)(closed captioningsignal)時(shí))插入數(shù)據(jù)。另一種方法是將數(shù)據(jù)置于視頻信號(hào)的可視部分上。后一種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，它可以用光學(xué)方法和用電學(xué)方法檢測(cè)數(shù)據(jù)。
Broughton等人申請(qǐng)的專利號(hào)4,807,031中公開了光學(xué)檢測(cè)方式的一個(gè)例子。該專利中所公開的基本技術(shù)是，通過(guò)提高和降低某一指定視區(qū)內(nèi)連續(xù)水平行的亮度來(lái)表示數(shù)據(jù)。由于相鄰兩行的平均亮度保持相同，因此，眼睛覺(jué)察不到這種影響，但通過(guò)合適的接收機(jī)來(lái)感測(cè)亮度的交替提高和降低，使得可以檢測(cè)到該數(shù)據(jù)。如Broughton等人的專利中所述，這種技術(shù)等同于在視頻信號(hào)上疊加7.867kHz的副載波頻率，這種副載波頻率可通過(guò)適當(dāng)?shù)臑V波來(lái)檢測(cè)。Broughton等人還給出了如何判斷哪些區(qū)域可以讓數(shù)據(jù)疊加。例如，太白或太黑的段都不適合插入數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的總目的在于，通過(guò)以相反的方向改變成對(duì)的行的亮度，將數(shù)據(jù)插入到視頻信號(hào)的可視部分上，要做到這一點(diǎn)，應(yīng)考慮采用比現(xiàn)有技術(shù)所能達(dá)到的高得多的數(shù)據(jù)速率和精確得多的數(shù)據(jù)檢測(cè)方法。
本文中，術(shù)語(yǔ)“視頻信號(hào)”適用于視頻傳輸中常用的標(biāo)準(zhǔn)NTSC、PAL或SECAM信號(hào)的任一表示方式，包括模擬形式，直接數(shù)字化數(shù)值表示方式，基于CCIR 601/656標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字表示方式，計(jì)算機(jī)表示方式(如RGB或YUV)，或其他簡(jiǎn)單地由標(biāo)準(zhǔn)視頻的直接數(shù)字化表示方式數(shù)值變換得到的數(shù)字表示方式。(只要能確定信號(hào)是如何被數(shù)字化的以及數(shù)字化后信息沒(méi)有丟失，就可以根據(jù)任一數(shù)字化方式進(jìn)行編碼和解碼。)發(fā)明內(nèi)容數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)比特組(稱為碼元)的形式進(jìn)行傳輸。每個(gè)碼元都使預(yù)定數(shù)目個(gè)較長(zhǎng)的預(yù)定“碼片”序列(稱為PN序列)之一與其關(guān)聯(lián)。為任一碼元所發(fā)送的PN序列被劃分為多個(gè)碼片行。每一碼片行都與其反相行一起成對(duì)地被發(fā)送，發(fā)送時(shí)分別將它們插入到視頻信號(hào)的各對(duì)行掃描中。例如，每個(gè)代表4個(gè)數(shù)據(jù)比特的碼元都可以使16個(gè)各有80個(gè)碼片的PN序列之一與其關(guān)聯(lián)。任一要疊加在視頻信號(hào)上的這種PN序列被劃分成4行，每行20個(gè)碼片。每一碼片行都以其常規(guī)形式和以其相反形式被發(fā)送，這樣，共有8行(每行均有20個(gè)碼片)，以便可以在視頻信號(hào)的各自的行掃描中分別加上或減去這些行。
對(duì)接收到的成對(duì)的行掃描進(jìn)行處理，就可以提取出它們所表示的20個(gè)碼片。這可以這樣來(lái)完成將這兩個(gè)行掃描相減，以便最大限度地減小視頻的影響，并在每一碼片期間將差信號(hào)積分。由于在一個(gè)行掃描中加上原始PN序列中的每一碼片，而在另一個(gè)行掃描中減去該碼片，因此，當(dāng)將這兩個(gè)行掃描相減時(shí)，不僅可以使視頻影響最小，而且還可以將碼片幅度加倍。在以這種方式對(duì)所有80個(gè)碼片對(duì)進(jìn)行處理得到80個(gè)“積分碼片值”后，將接收到的代碼與16個(gè)可能的PN序列中的每一個(gè)進(jìn)行相關(guān)，以達(dá)到最佳匹配。所發(fā)送的碼元被認(rèn)為是其PN序列與接收到的代碼具有最強(qiáng)相關(guān)的那個(gè)碼元。


根據(jù)結(jié)合附圖所作的詳述，可以看到本發(fā)明進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，其中
圖1描述了與各個(gè)碼元關(guān)聯(lián)的典型PN序列被疊加到視頻信號(hào)的行掃描中的方式；圖2描述了在每一視頻場(chǎng)中何處發(fā)送數(shù)據(jù)；圖3描述了在視頻信號(hào)廣播點(diǎn)的示例編碼器；圖4A和4B包括了表示編碼過(guò)程的流程圖；圖5描述了電視接收機(jī)中的示例解碼器；圖6A和6B包括了表示接收機(jī)中的處理過(guò)程的流程圖；圖7說(shuō)明了如何得到每個(gè)“積分碼片值”；圖8說(shuō)明了本發(fā)明的相關(guān)過(guò)程；圖9A說(shuō)明了行與行之間視頻偏移量的影響，而圖9B說(shuō)明了這種偏移量為何會(huì)導(dǎo)致解碼錯(cuò)誤；圖10規(guī)定了排除行與行之間偏移量引入的差錯(cuò)所采用的規(guī)則，并提供了一個(gè)采用這些規(guī)則典型例子；和圖11說(shuō)明了一些優(yōu)選的參數(shù)值。
具體實(shí)施例方式
本文中，PN(偽噪聲)碼是一連串1和0，其中，1和0出現(xiàn)的概率均為50％，并且任一比特的值都與前一比特的值無(wú)關(guān)。偽噪聲發(fā)生器(其中許多在技術(shù)上都是已知的)提供一種類似于擲硬幣所得到的正/反面序列那樣的序列，但是，任何一種模式都是可重復(fù)的，只不過(guò)要在同樣的狀態(tài)下起動(dòng)發(fā)生器。本文中，PN序列是所有可能的PN碼中的特定的一連串1和0。
本發(fā)明的通信方法是為PN序列中的每個(gè)0或1都產(chǎn)生一個(gè)“碼片”。碼片只是相當(dāng)于在視頻信號(hào)中加上或減去的一個(gè)DC電平，而且其持續(xù)期間相當(dāng)于PN序列中的一個(gè)1或一個(gè)0。碼片被定義為可能的轉(zhuǎn)變點(diǎn)之間的時(shí)長(zhǎng)。
圖1描述了一個(gè)16碼片的PN序列，代表一個(gè)要被編碼的4比特碼元。直接在視頻信號(hào)上通過(guò)簡(jiǎn)單地產(chǎn)生4個(gè)碼片及其反相來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)比特進(jìn)行編碼并不好。也難以無(wú)差錯(cuò)地對(duì)輸入視頻信號(hào)進(jìn)行解碼并提取出碼片值。即使在一組比特中加進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)糾錯(cuò)碼一般也不能無(wú)差錯(cuò)解碼。為此，采用一種統(tǒng)計(jì)方法。不是以4個(gè)碼片(加上其反相共8個(gè))的方式來(lái)發(fā)送4比特信息，而是發(fā)送更多的碼片。使不同的16碼片的PN序列與每個(gè)4比特碼元關(guān)聯(lián)。在接收機(jī)中，將接收到的PN碼和與16個(gè)碼元關(guān)聯(lián)的16個(gè)PN序列相比較，于是，這16個(gè)PN序列中的與所檢測(cè)代碼最強(qiáng)相關(guān)的那個(gè)PN序列被認(rèn)為是所發(fā)送的序列，據(jù)此可以確定原始4比特碼元。
圖1描述了在視頻信號(hào)中用碼片來(lái)表示4比特碼元0101的方式。有一個(gè)16碼片的PN序列，它與該4比特碼元單獨(dú)關(guān)聯(lián)。該16碼片序列被劃分成4個(gè)子組。每個(gè)子組在兩個(gè)成對(duì)的行中被發(fā)送兩次(盡管這些行和子組不必是連續(xù)的)，其中第二行是第一行的反相。因此，圖1中所示的具體的PN序列的前4個(gè)碼片是1011。用于對(duì)PN序列進(jìn)行編碼的視頻的第1行表示這4個(gè)碼片，其中，1用加在視頻信號(hào)上的一個(gè)小正電壓來(lái)表示，而0用加在視頻信號(hào)上的一個(gè)小負(fù)電壓來(lái)表示。(為簡(jiǎn)明起見，在整個(gè)圖1中，視頻信號(hào)被示為固定灰色電平，即幅度恒定。)第二行是第一行的反相，其中值為1的碼片變成加在視頻信號(hào)上的一個(gè)小負(fù)電壓，而值為0的碼片變成加在視頻信號(hào)上的一個(gè)小正電壓。所考慮的PN序列中的后續(xù)4個(gè)碼片0100以相同的方式如第3行和第4行中所示。因此，需要8行來(lái)表示16個(gè)碼片，它們依次與4比特碼元(所要發(fā)送的最終信息)關(guān)聯(lián)。
在整個(gè)描述中，假定，每個(gè)4比特碼元使16個(gè)單獨(dú)的16碼片的PN序列之一與其關(guān)聯(lián)。在實(shí)際實(shí)施中，最好選用每行20個(gè)碼片。這樣，要使用80碼片的PN序列，就用8行得到80個(gè)碼片及其反相來(lái)表示4個(gè)比特。這樣，在檢測(cè)中可以提供精確得多的精度。只是，為簡(jiǎn)明起見，在整個(gè)描述中以每行4碼片為例。本發(fā)明的原理很容易擴(kuò)展到任意長(zhǎng)度的PN序列，以及擴(kuò)展到表示任意多個(gè)數(shù)據(jù)比特的碼元。
使用每行多個(gè)碼片(尤其在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中使用每行20個(gè)碼片)得到一個(gè)擴(kuò)展到寬頻率范圍的信號(hào)頻譜。這一結(jié)果是一種擴(kuò)頻通信方式。這種通信技術(shù)最初發(fā)明用于軍事。其思想是，將所發(fā)送信號(hào)的頻譜擴(kuò)展到寬頻率范圍，使得，任意窄范圍都只含有少量信號(hào)能量。這樣，就可以使信號(hào)躲過(guò)監(jiān)測(cè)小頻率范圍的掃描器的偵察，同時(shí)，還可使信號(hào)合理地免受單頻干擾機(jī)的干擾。鑒于任一頻率上的低能量，因此，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)和視頻一同在TV監(jiān)視器上顯示時(shí)，該數(shù)據(jù)信號(hào)很少顯現(xiàn)，這正是本發(fā)明中采用這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。
圖2示出了碼片在視頻信號(hào)場(chǎng)中的布局。第1-21行構(gòu)成垂直消隱區(qū)間和置于這些行上的任意VBI信息(比如，閉路字幕)，在技術(shù)上這是已知的。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，發(fā)送碼片的一種同步模式。一旦檢測(cè)到同步模式，任何接收機(jī)中的解碼器就可以同步操作，因?yàn)?，已知道碼片行在何處跟在該同步模式之后。同步模式本身可以是16個(gè)PN序列之一，或者它也可以是一個(gè)不同的序列。即使它是與可被發(fā)送的16個(gè)碼元關(guān)聯(lián)的16個(gè)序列之一，每個(gè)接收機(jī)也都知道一整場(chǎng)中檢測(cè)到的第一個(gè)PN序列是同步模式，而不是與碼元關(guān)聯(lián)的碼片序列。檢測(cè)同步模式可以采用與檢測(cè)其他碼片序列一樣的方式，這將在后面描述。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，同步模式開始于第25行。然而，在接收信號(hào)中，它可能提前到第23行或推遲到第27行開始。其原因是，由于去掉了同步脈沖后再重新插入水平和垂直同步脈沖，從而編碼器后視頻信號(hào)的處理可能使首行上移或下移一、兩行。因此，解碼器必須稍早一點(diǎn)開始尋找同步PN序列并繼續(xù)往后尋找一會(huì)兒。同步模式包括8行。同步模式在第25-32行被編碼。在同步模式開始時(shí)，接收機(jī)查看到的首行是第23行，而末行是第34行。
數(shù)據(jù)緊跟在同步模式后面。8個(gè)碼片行用于所發(fā)送的各個(gè)碼元。因此，如果數(shù)據(jù)開始于第35行，則可被使用的最后一行是第258行。因此，有224個(gè)碼片行，共有28組，每組8行。每8行碼片表示4比特(本發(fā)明的舉例實(shí)施方式中，每個(gè)碼元表示4比特)，因此，每場(chǎng)表示(28)*(4)個(gè)數(shù)據(jù)比特。當(dāng)場(chǎng)頻為每秒60場(chǎng)時(shí)，數(shù)據(jù)速率為每秒7200比特。
應(yīng)當(dāng)注意，可以采用標(biāo)準(zhǔn)糾錯(cuò)技術(shù)，這樣可降低比特率。不過(guò)，糾錯(cuò)本身并不屬于本發(fā)明的內(nèi)容。此外，還希望能通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)壓縮方式來(lái)提高數(shù)據(jù)速率。總之，估計(jì)在一般應(yīng)用情況下比特率將略小于每秒7200比特。
在繼續(xù)描述編碼硬件和編碼過(guò)程之前，最好先弄清楚圖7的解碼過(guò)程，這是因?yàn)椋獯a步驟實(shí)際上也發(fā)生在編碼過(guò)程中。圖7中的前兩幅圖描述了碼片模式為1001的兩個(gè)連續(xù)的視頻行。在第1行中，對(duì)于值為1的每個(gè)碼片加上一個(gè)小電壓，而對(duì)于值為0的每個(gè)碼片減去一個(gè)小電壓。對(duì)于成對(duì)的第2行，加減操作相反。
圖7中的第三幅圖表明了每行中各碼片期間的積分結(jié)果。實(shí)線表示第2行中各碼片期間的積分，類似地，虛線表示第1行中碼片的積分。小圓點(diǎn)表示的值是第1行中各碼片上的最終積分結(jié)果，從而反映出視頻信號(hào)本身的積分和疊加碼片值。記號(hào)×表示的各個(gè)值是第2行中各碼片上的積分值圖7中的最后一幅圖表示本文中所述的“積分碼片值”。積分碼片值只不過(guò)是第1行中碼片上的積分與第2行中相應(yīng)碼片上的積分的差值。圖7中，第1行中第一碼片的積分大于第2行中相應(yīng)的反相第一碼片的積分，因此，這對(duì)碼片的積分碼片值是正的，在最下面的圖中用1表示。而第2行中第二碼片的積分大于第1行中第二碼片的積分，因此，積分碼片值是負(fù)的，在最下面的圖中用0表示。有關(guān)第三和第四積分碼片值的討論與此類似。
盡管前兩幅圖中所示的視頻信號(hào)在所有碼片上都是不變的，實(shí)際上，視頻信號(hào)是不斷變化的。因此，在這些碼片上作出的積分是多值的，這就是積分碼片值。必須懂得，積分碼片值可能不能實(shí)際反映出哪些碼片是正的，哪些碼片是負(fù)的(或者，更準(zhǔn)確地說(shuō)，哪些碼片在一行中以正值發(fā)送在下一行中以負(fù)值發(fā)送，哪些碼片先以負(fù)值發(fā)送再以正值發(fā)送)。如果行與行之間視頻信號(hào)變化很大，那么，得到的積分碼片值將受視頻控制，而不受極性相反的碼片中先被發(fā)送的碼片控制。
相關(guān)過(guò)程如圖8中所示。實(shí)際上，將16個(gè)PN碼片序列中的每一個(gè)都與16個(gè)表示所發(fā)送的PN碼的積分碼片值相關(guān)。無(wú)論哪個(gè)只要具有最大相關(guān)值就是“勝利者”，因此接收到的PN碼被認(rèn)為可以表示所關(guān)聯(lián)的4比特碼元。
圖8中的第一假定是，積分器增益和碼片持續(xù)期間是這樣設(shè)置每個(gè)積分碼片值為+0.1或-0.1伏。實(shí)用中，積分碼片值是多值的，而圖8中的例子相應(yīng)于圖7中的簡(jiǎn)單化的雙值例子。在整個(gè)描述所用的例子中，相關(guān)過(guò)程涉及一些16碼片序列(相應(yīng)于4個(gè)行對(duì)子，每對(duì)有4個(gè)積分碼片值)。還假定，只針對(duì)兩種可能性1001(正確模式)和1110來(lái)檢驗(yàn)圖7中的積分碼片值1，0，0和1。
相關(guān)過(guò)程如下所述。針對(duì)接收到的PN碼計(jì)算出的積分碼片值與所有可能的PN序列進(jìn)行相關(guān)?？梢詾槊恳豢赡艿腜N序列都提供一個(gè)累加器(對(duì)于圖7和8中的例子，只需要兩個(gè)這樣的累加器)。每一積分碼片值可根據(jù)每一可能的PN序列的相應(yīng)位置上的碼片的值來(lái)處理。對(duì)于PN序列的任何為1的碼片，將所計(jì)算出的與該位置相應(yīng)的積分碼片值加到該P(yáng)N序列的相關(guān)累加器中。如果碼片為0，那么從相關(guān)累加器中減去積分碼片值。如圖8中所示，對(duì)于PN序列1001，依次有+、-、-、+運(yùn)算。由于從圖7中可以看到，第一和第四積分碼片值是正的，而第二和第三積分碼片值是負(fù)的，減去負(fù)量值得到正結(jié)果，因此，所有四個(gè)積分碼片值(絕對(duì)值均為0.1伏)將使相關(guān)累加器中的值遞增，總數(shù)為0.4。(通常，圖8中的相關(guān)累加器值的每一增加或減小量都是0.1伏，這是因?yàn)?，在這一簡(jiǎn)單化的例子中，所示的所有積分碼片值都有相同的絕對(duì)值。實(shí)用中，積分碼片值是多值的。)另一方面，對(duì)于PN序列1110，有+、+、+、-運(yùn)算。后三個(gè)運(yùn)算(加上圖7中第二和第三個(gè)負(fù)積分碼片值，以及減去圖7中第四個(gè)正積分碼片值)使得在將第一積分碼片值加到累加器中后所得到的原來(lái)+0.1的累加器值依次被減了三次，最終結(jié)果為-0.2。因此，前一PN序列1001具有最大相關(guān)值，從而可以認(rèn)為接收到的PN碼是PN序列1001。
在本主題發(fā)明中，象上述專利號(hào)4,807,031中那樣，可以采用極性相反的電壓對(duì)成對(duì)的連續(xù)行進(jìn)行編碼。如圖7中所示，基本思想是，將這兩行相減，所剩下的全是數(shù)據(jù)信號(hào)(假定，將這兩個(gè)行掃描相減可以消除視頻)。當(dāng)然，連續(xù)行掃描通常是不完全相同的，這正是積分碼片值的值經(jīng)常不能準(zhǔn)確地反映碼片極性的原因。正是圖8中所示的這種統(tǒng)計(jì)技術(shù)，使得可以相當(dāng)精確地識(shí)別被編碼的原始碼元。本主題發(fā)明與上述專利號(hào)4,807,031中的情況的主要區(qū)別在于，不是利用每場(chǎng)的單個(gè)結(jié)果或針對(duì)至少一組行掃描的單個(gè)結(jié)果，而是利用高得多的數(shù)據(jù)速率，因?yàn)樵诒景l(fā)明中要對(duì)各個(gè)碼片進(jìn)行處理。(事實(shí)上，甚至同一行中的各碼片幅度也未必要求相同，這將在后面描述。)此外，涉及相關(guān)技術(shù)的解碼過(guò)程也完全不同于現(xiàn)有技術(shù)中所用的解碼過(guò)程。
由于每個(gè)數(shù)據(jù)碼元有4個(gè)比特，因此，可認(rèn)為需要16個(gè)PN序列來(lái)表示這4個(gè)比特。事實(shí)上，到目前為止本發(fā)明所描述的正是這種情形。如果每個(gè)碼元有不同的PN序列，那么，必須計(jì)算出16個(gè)相關(guān)，才能得到每個(gè)計(jì)算的積分碼片值序列。然而，需要有一種將計(jì)算量減半的方法，這可以按如下本發(fā)明的舉例實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)。
只用8個(gè)PN序列來(lái)表示16個(gè)碼元。本發(fā)明中，每一碼片值的行伴隨有一個(gè)具有反相碼片值的行。這一技術(shù)是本發(fā)明的核心，因?yàn)?，有了碼片的互補(bǔ)行，就有望抵消積分碼片值中的視頻信號(hào)。由于每一碼片都以其常規(guī)形式和反相形式被發(fā)送，顯然，首先發(fā)送反相形式實(shí)際上表示有某些不同之處。事實(shí)上，圖7中，如果先發(fā)送第二行的話，那么兩行中的每一積分碼片值都可能具有符號(hào)相反的量值。(不過(guò)，未必一定如此，因?yàn)閮尚兄械囊曨l可能完全不同。)這意味著，雖然只需8個(gè)PN序列來(lái)表示16個(gè)碼元，但是每個(gè)PN序列可能表示兩個(gè)碼元之一，這取決于是對(duì)常規(guī)形式還是對(duì)反相形式編碼。在相關(guān)過(guò)程中，“勝利者”是16個(gè)碼元中其相應(yīng)的PN序列(考慮到是先發(fā)送常規(guī)形式還是先發(fā)送反相形式)具有最大絕對(duì)量值的相關(guān)值的一個(gè)碼元。在這種情況下，-2000是戰(zhàn)勝+150的“勝利者”。這樣，對(duì)于每一接收的PN碼，只需計(jì)算8個(gè)相關(guān)，而不是16個(gè)相關(guān)。
圖3中示出了編碼硬件。輸入視頻被輸入到10比特模-數(shù)轉(zhuǎn)換器10，而轉(zhuǎn)換器的輸出被輸入到數(shù)字積分器12和一整場(chǎng)延時(shí)存儲(chǔ)器14。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所有處理都在數(shù)字域中進(jìn)行(盡管未必如此)。線路8上的水平同步信號(hào)使數(shù)字積分器與每一行掃描同步，以便于提取碼片值。
積分器處理接收到的視頻信號(hào)并將積分碼片值輸入到數(shù)字信號(hào)處理器16的輸入端。由于水平同步脈沖通過(guò)線路8被輸入到數(shù)字積分器，而數(shù)字積分器與數(shù)字信號(hào)處理器之間通過(guò)線路18來(lái)傳送控制信息，因此，數(shù)字信號(hào)處理器可以開始尋找第23行中的同步模式。檢測(cè)同步模式的方法將在后面描述。(盡管未示出，但對(duì)熟練技術(shù)人員而言，顯然，垂直同步脈沖也可以很方便地用來(lái)使數(shù)字積分器同步。)假定，實(shí)際上輸入視頻信號(hào)上可能已經(jīng)疊加了數(shù)據(jù)。編碼器可被要求增加原始數(shù)據(jù)。例如，廣播可以包括與國(guó)內(nèi)連鎖商店的比薩廣告有關(guān)的數(shù)據(jù)。在單獨(dú)的TV臺(tái)，可能有必要將“本地”數(shù)據(jù)(比如，涉及用戶怎樣才能訂購(gòu)本地交付的比薩的數(shù)據(jù))加到視頻信號(hào)中。這正是編碼器實(shí)際上必須檢測(cè)可能出現(xiàn)在輸入視頻信號(hào)中的數(shù)據(jù)的原因。所要完成的是要有效地從視頻信號(hào)中取出這一數(shù)據(jù)，以便將該數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)組合，然后再在“干凈的”視頻信號(hào)上將這一復(fù)合數(shù)據(jù)全部編碼，這將在后面結(jié)合描述處理過(guò)程的流程圖來(lái)描述。事實(shí)上，輸入視頻信號(hào)中的碼片成分實(shí)際上并不先從視頻中去除。而是，先由數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)存儲(chǔ)這些成分(這由積分碼片值來(lái)確定)，當(dāng)有新數(shù)據(jù)加到視頻信號(hào)中時(shí)再?gòu)囊曨l信號(hào)中減去這些成分，然后再?gòu)V播視頻信號(hào)。
輸出的碼片幅度通過(guò)線路20被輸入到數(shù)字加法器22。數(shù)字信號(hào)處理器確定整個(gè)場(chǎng)所要求的碼片值。由于延時(shí)14引入了等于整個(gè)場(chǎng)的延時(shí)，因此，當(dāng)該場(chǎng)進(jìn)入到數(shù)字加法器時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器可以在場(chǎng)起點(diǎn)將新的碼片幅度輸入到該場(chǎng)。
正如以上關(guān)于解碼過(guò)程所述，將成對(duì)碼片中一個(gè)碼片上的積分減去另一個(gè)碼片上的積分得到積分碼片值結(jié)果(理想情況下該結(jié)果不受視頻信號(hào)本身的影響)，并可表示碼片的幅度(或者，更準(zhǔn)確地說(shuō)，減去負(fù)值，結(jié)果得到碼片對(duì)中每個(gè)碼片的幅度的兩倍)。利用這種積分碼片值，可以從輸入視頻中減掉原始碼片(假定視頻減法過(guò)程是理想的，并且根據(jù)半積分碼片值得出碼片幅度)，與此同時(shí)，加進(jìn)新的碼片。編碼器(如后面所述)根據(jù)視頻信號(hào)的性質(zhì)將使用不同幅度的碼片。知道原來(lái)的積分碼片值的好處在于，可以認(rèn)為，這些積分碼片值被準(zhǔn)確地確定，以供首先將這些值加到視頻信號(hào)上的編碼器正在處理的視頻場(chǎng)所使用，并且，最初就可為現(xiàn)在所要編碼的視頻信號(hào)中的相同碼片位置選擇同樣的幅度。
輸出數(shù)字場(chǎng)數(shù)據(jù)輸入到10比特?cái)?shù)-模轉(zhuǎn)換器26的輸入端，它產(chǎn)生一個(gè)模擬輸出視頻。作為數(shù)據(jù)是否已被正確加到視頻信號(hào)上的最終檢驗(yàn)，由數(shù)字積分器28來(lái)處理(數(shù)字加法器22輸出端的)輸出視頻信號(hào)，該數(shù)字輸出是通過(guò)線路30被輸入到該積分器的。模擬輸出中的水平同步脈沖通過(guò)線路32被輸入到數(shù)字積分器的輸入端?？刂凭€路34使數(shù)字信號(hào)處理器16可以控制數(shù)字積分器28，其控制方法與數(shù)字信號(hào)處理器控制數(shù)字積分器12的方法一樣。數(shù)字積分器28得出積分碼片值，并輸入到數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端。它們被稱為輸出積分碼片，而不是輸入積分碼片，這是因?yàn)?，與原來(lái)輸入中的碼片相比，它們表示輸出視頻信號(hào)中的碼片。數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)際上將輸出積分碼片所表示的數(shù)據(jù)解碼，并檢驗(yàn)該數(shù)據(jù)是否已完全加到視頻信號(hào)中。(雖然在后面將要描述的流程圖中并未示出這一最終檢驗(yàn)，但解碼過(guò)程與任何接收機(jī)中所完成的解碼過(guò)程相同，如后面所述。)數(shù)字信號(hào)處理器16在微處理器38的主控下工作，微處理器還與存儲(chǔ)器40和串行輸入/輸出線42通信。微處理器的工作細(xì)節(jié)對(duì)理解本發(fā)明而言并不重要。微處理器確定文本是否要加到視頻信號(hào)中，這基于輸入視頻信號(hào)(若有的話)中已有的文本以及數(shù)字信號(hào)處理器16與微處理器38之間的雙向通信。
如果數(shù)據(jù)在視頻信號(hào)上編碼錯(cuò)誤，則要在最終檢驗(yàn)中通過(guò)對(duì)輸出積分碼片的處理來(lái)查明。不及時(shí)的話將什么也不能返回——因?yàn)橐曨l已被發(fā)送。所做的這一切都是為了利用這樣一則消息對(duì)隨后的場(chǎng)進(jìn)行編碼，在這則消息中，有效地通知每個(gè)接收機(jī)前一整場(chǎng)中的數(shù)據(jù)應(yīng)被忽略。然后，在當(dāng)前場(chǎng)中將該數(shù)據(jù)重新編碼。
還有許多其他情形，可以很好地將文本或數(shù)據(jù)加到已在輸入視頻上的文本或數(shù)據(jù)中。例如，本地麥當(dāng)勞總經(jīng)銷商可以將“Coke”加到麥當(dāng)勞正在提供的“Big Mac”中，或者，可以對(duì)優(yōu)待券進(jìn)行檢驗(yàn)。所有這些由微處理器在較高層中完成，而與本發(fā)明無(wú)關(guān)。本發(fā)明涉及如何將數(shù)據(jù)編碼和解碼，而與數(shù)據(jù)表示的內(nèi)容無(wú)關(guān)。類似的討論還適用于例如糾錯(cuò)協(xié)議，這種協(xié)議可以很好地使用，但并不屬于本發(fā)明的內(nèi)容。
圖4A和4B包括編碼過(guò)程的流程圖。開始于最初可視水平行之一中的同步模式被加到視頻中，其方法類似于如何加其他碼片模式的方法，如后面所詳述。為了便于畫圖，流程圖中并未示出同步模式的插入。該模式包括一個(gè)特殊的PN序列，它共有8行，如前面所述。
在步驟11中，將下一個(gè)輸入視頻場(chǎng)解碼。該解碼過(guò)程與后面所述的關(guān)于在接收機(jī)中進(jìn)行的解碼過(guò)程相同。如上所述，只要信號(hào)上有數(shù)據(jù)，輸入視頻信號(hào)就必須被解碼。如果有數(shù)據(jù)，那么重寫整個(gè)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，這是因?yàn)椋诩訑?shù)據(jù)時(shí)，可能必須重構(gòu)整個(gè)場(chǎng)，而不只是將碼片加到與原先“填充”在該場(chǎng)中的數(shù)據(jù)相應(yīng)的位置，也不只是將數(shù)據(jù)加到?jīng)]有數(shù)據(jù)的位置。如圖7中所示那樣，計(jì)算出積分碼片值，然后，在步驟25中，信號(hào)處理器存儲(chǔ)這些值。在步驟13中，檢驗(yàn)在輸入視頻上是否有數(shù)據(jù)。如果有，那么，在步驟15中，將數(shù)據(jù)解壓縮(如果數(shù)據(jù)原先已被壓縮的話)，再進(jìn)行糾錯(cuò)(如果原先的數(shù)據(jù)是通過(guò)糾錯(cuò)發(fā)送的話)。如上所述，糾錯(cuò)和壓縮是在較高層中進(jìn)行的，而不是在本發(fā)明的方法中所涉及的步驟中進(jìn)行的，因此并不屬于本發(fā)明本身的內(nèi)容。
在步驟17中，檢驗(yàn)視頻信號(hào)中是否有新數(shù)據(jù)可用的空間(即，是否存在無(wú)碼片的行，或者是否有只表示沒(méi)有意義的“填充”模式的行)。如果沒(méi)有，則返回到步驟11，對(duì)下一個(gè)輸入視頻場(chǎng)進(jìn)行處理。當(dāng)前場(chǎng)只通過(guò)一整場(chǎng)延時(shí)存儲(chǔ)器14被發(fā)送而不會(huì)有變化。
而如果在步驟17中判定有新數(shù)據(jù)可用的空間，那么，將新數(shù)據(jù)加到原數(shù)據(jù)，可以將該數(shù)據(jù)壓縮，并可以加入糾錯(cuò)碼。所有這些都是由微處理器38完成的。由于輸入到數(shù)字處理器16的積分碼片值表示原來(lái)的碼片幅度，因此，在步驟21中，可以確定每個(gè)8行組的原編碼電平。在步驟23中，針對(duì)8行中的表示碼元的各個(gè)碼片，形成一個(gè)表，指出視頻中所要加上或減去的幅度。
在步驟21中，確定表示4比特碼元的每個(gè)8行組中所有碼片的原編碼電平。各碼片可以有不同的幅度，但難以確定它們?cè)谠瓉?lái)編碼時(shí)的情況。最好的辦法是估算出一組碼片的原編碼電平，然后，用與特定碼元相應(yīng)的所有這些碼片來(lái)估算出與該碼元相應(yīng)的16個(gè)碼片的平均編碼電平。這就是為什么在步驟21中要為與每個(gè)碼元相應(yīng)的8行組估算原編碼電平的原因。在這一過(guò)程中，并不使用所有的積分碼片值。在步驟11中，當(dāng)?shù)谝淮螌⑤斎胍曨l場(chǎng)解碼時(shí)，太大的積分碼片值將忽略不用。(當(dāng)詳細(xì)討論解碼過(guò)程時(shí)，可以清楚地看到這一點(diǎn)。)因此，在步驟21中，甚至并不是所有的積分碼片值都可用來(lái)估算原編碼電平。對(duì)于表示各碼元的所有碼片，碼片幅度表中有相同的值。該值只是一個(gè)估算值，這是因?yàn)?，如果行與行之間的視頻變化很大，那么各個(gè)積分碼片值本身不可能精確地反映出碼片幅度之間的差別。不過(guò)，初始估算是原編碼電平。經(jīng)后面所述的修改，這一電平可用來(lái)去掉在被處理的8行中的所有原來(lái)的碼片。應(yīng)當(dāng)理解，碼片幅度表是根據(jù)步驟11中確定的碼元所建立的。有一些碼元，它們?cè)诮獯a處理過(guò)程中具有最大的相關(guān)值，這樣，就可以知道該場(chǎng)中與每個(gè)碼元相應(yīng)的16個(gè)碼片。在步驟23中，術(shù)語(yǔ)“反相模式”是指這樣的情況，所存儲(chǔ)的碼片幅度用于使視頻信號(hào)中的碼片反相，換言之，將它們消除。
如果在步驟13中判定輸入視頻上沒(méi)有數(shù)據(jù)，那么微處理器38為新場(chǎng)建立數(shù)據(jù)。這在步驟27中進(jìn)行。由于輸入信號(hào)中沒(méi)有碼片，因此，什么也不用去除。于是，在步驟29中，最初在碼片幅度表中為所有碼片存儲(chǔ)的都是0。
當(dāng)處理過(guò)程進(jìn)至步驟31時(shí)，碼片幅度表包括的要么都是0，要么是“反相”值(這些值可以很好地從視頻信號(hào)中去除原來(lái)的碼片)。因此，在步驟31中，系統(tǒng)可以開始為新數(shù)據(jù)加入碼片幅度，就好象開始時(shí)沒(méi)有碼片。微處理器確定要編碼的數(shù)據(jù)，然后確定PN序列。數(shù)字信號(hào)處理器針對(duì)新數(shù)據(jù)將盡可能低的碼片幅度加到碼片幅度表中。任何積分碼片值都是碼片長(zhǎng)度、積分器增益以及碼片幅度的函數(shù)。系統(tǒng)知道碼片長(zhǎng)度和任何接收機(jī)的積分器增益，因此，可以認(rèn)為在步驟31中使用每個(gè)新碼片的最低碼片幅度。
此時(shí)，碼片幅度表包括要加到視頻場(chǎng)中各位置上的碼片的值。每個(gè)值等于用來(lái)消除輸入視頻中原來(lái)的碼片的電壓估算和將增加新碼片的電壓的總和，這樣它就可以精確地被解碼?，F(xiàn)在可進(jìn)行檢驗(yàn)(完全在數(shù)字域內(nèi))，以查看在接收機(jī)中是否可以很好地將輸出視頻解碼。將步驟25中所存儲(chǔ)的每個(gè)積分碼片值加到碼片幅度表中任何碼片對(duì)所引入的積分碼片值成分中。步驟33中計(jì)算出的和值表示任何接收機(jī)中所要計(jì)算的積分碼片值。(實(shí)際上，由于碼片幅度表表示要加到視頻信號(hào)中的碼片幅度，因此輸入積分碼片值并不加到該表中，并且，在檢索過(guò)程中不應(yīng)改變這些值?？捎靡粋€(gè)輔助表來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。)在步驟35中，將模擬的視頻信號(hào)解碼。該信號(hào)是模擬的，因?yàn)檫€沒(méi)有得到實(shí)際模擬信號(hào)的抽樣。而是，利用步驟33中所得到的積分碼片值。在步驟35中，進(jìn)行通常的解碼過(guò)程，該解碼過(guò)程將在后面詳述，但體現(xiàn)了圖7和8中所述的算法。在步驟37中，檢驗(yàn)是否所有碼元都已被正確解碼。(不言而喻，許多碼片會(huì)得到與被發(fā)送的PN序列中的碼片不相符的積分碼片值。最希望的是，統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)可得到該場(chǎng)的正確碼元“勝利者”。)檢驗(yàn)是指檢查該場(chǎng)中所表示的所有碼元數(shù)據(jù)比特是否正確。如果所有碼元解碼錯(cuò)誤，那么，在步驟39中，相關(guān)PN序列中的相應(yīng)碼片使其碼片幅度表中的幅度提高一定的量(例如，最大峰峰值的20％)。(提高碼片幅度的類似技術(shù)盡管在上述Broughton等人的專利中并沒(méi)有描述，但實(shí)際上可利用Broughton等人發(fā)明的商用方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。)如果任一碼片幅度超過(guò)了最大允許碼片幅度(如步驟41中所判定)，那么，在正被處理的場(chǎng)中不存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，而是返回到步驟11。而如果所有碼片幅度都不超過(guò)最大值，那么，在步驟43更新碼片幅度表，然后，在模擬的編碼和后來(lái)的解碼過(guò)程中，將輸入積分視頻碼片值加到碼片幅度表中，以便重復(fù)上述過(guò)程。
最后，如果所有比特解碼正確，那么，隨著該場(chǎng)從一整場(chǎng)延時(shí)存儲(chǔ)器14發(fā)出，在加法器22中將這些碼片相加(需要的話)。然后，系統(tǒng)返回到步驟11，以便對(duì)下一個(gè)輸入視頻場(chǎng)進(jìn)行解碼。
如果，在步驟41中判定不可能提高錯(cuò)誤PN序列中的碼片的幅度，從而不超過(guò)最大值，那么，不是在場(chǎng)中不發(fā)送數(shù)據(jù)，而可能在模-數(shù)轉(zhuǎn)換器10的輸入端發(fā)送帶有數(shù)據(jù)的視頻。(轉(zhuǎn)換器可以是8比特的、10比特的、12比特的或其他任何合適比特值的。)盡管可能重構(gòu)數(shù)據(jù)的場(chǎng)不太可行，但仍可以使該場(chǎng)與其原始數(shù)據(jù)一起被廣播。
解碼器如圖5中所示。輸入視頻被輸入到10比特模-數(shù)轉(zhuǎn)換器50。視頻同步分離器56從視頻中提取出水平同步脈沖，并將這些脈沖輸入到數(shù)字積分器52的觸發(fā)輸入端。這樣，數(shù)字積分器可以得到每個(gè)碼片上的積分，并計(jì)算出如圖7中所示的積分碼片值。這些值被發(fā)送到微處理器54，該微處理器還可以得到來(lái)自視頻同步分離器的同步信息。微處理器判斷那些碼元與接收到的PN序列相應(yīng)?；叵胍幌虑懊嫠懻摰膬?nèi)容，解碼過(guò)程最好是在編碼期間在圖3中所示的編碼器的輸出端以硬件方式實(shí)現(xiàn)。編碼器必須完成多得多的處理，而其微處理器比每個(gè)解碼器的微處理器能力更強(qiáng)。因此，可以以軟件方式而不是硬件方式來(lái)完成整個(gè)編碼過(guò)程中步驟11中的解碼過(guò)程。不過(guò)，不論以什么方式進(jìn)行解碼，這兩種情況下的解碼過(guò)程的邏輯都是一樣的，因此，在這兩種情況下，可以使用硬件或軟件。
圖6A和6B是解碼過(guò)程的流程圖。積分碼片值的產(chǎn)生結(jié)合圖7已作了描述，而圖8說(shuō)明了利用圖7中的結(jié)果的相關(guān)過(guò)程。該流程圖嚴(yán)密地說(shuō)明了如何和何時(shí)得出積分碼片值，以及進(jìn)行相關(guān)處理的方法。
在步驟51和53中，系統(tǒng)尋找垂直和水平同步。當(dāng)檢測(cè)到新場(chǎng)的第一個(gè)水平同步時(shí)，判斷是否該是檢查同步PN序列的時(shí)候了。在步驟55中，系統(tǒng)開始尋找第23行中的同步序列，即使該序列在場(chǎng)中的第25行被編碼。如前面所述，其原因是，后編碼器處理可能使首行上移或下移一、兩行。因此，解碼器必須稍早一點(diǎn)開始尋找同步PN序列并繼續(xù)尋找一會(huì)兒。
在12行數(shù)據(jù)使其碼片被積分后，同頻PN序列已在那些行中的第8行中被發(fā)送。將同步PN序列與從前8行得到的16個(gè)積分碼片值相關(guān)。相關(guān)結(jié)果在步驟57中被保存，然后，在步驟59中，檢驗(yàn)其中可能具有同步碼片的最后一行(第34行)是否已處理完。如果沒(méi)完，則返回到步驟53。同步PN序列首先與從第23-30行得到的積分碼片值進(jìn)行相關(guān)。下一次，是與從第24-31行得到的積分碼片值進(jìn)行相關(guān)。繼續(xù)這一過(guò)程，最后一次是同步PN序列與第27-34行中的16個(gè)積分碼片值進(jìn)行相關(guān)。(如前面所述，同步PN序列可以是用來(lái)表示4比特碼元的PN序列之一，或者它也可以是一個(gè)完全不同的序列。)在步驟61中，確定最大同步相關(guān)結(jié)果。這樣可以安排表示數(shù)據(jù)的碼片中的首行。在同步序列之后，第一數(shù)據(jù)PN碼立即啟動(dòng)。(最大同步相關(guān)結(jié)果必須比次最大值高出至少100％，否則，忽略整個(gè)檢驗(yàn)，而系統(tǒng)等待一個(gè)新的場(chǎng)。)在步驟63中，積分并保存下一個(gè)數(shù)據(jù)PN碼的8行，然后計(jì)算出積分碼片值。通過(guò)將碼片期間的視頻信號(hào)積分，再將這兩個(gè)積分值相減，可以得到積分碼片值，或者，也可以先作減法后積分。然后，在步驟83中，系統(tǒng)選擇要與接收數(shù)據(jù)碼進(jìn)行相關(guān)的8個(gè)可能的PN序列中的第一個(gè)。
檢驗(yàn)所有積分碼片值是否太大。檢驗(yàn)中所用的閾值對(duì)每個(gè)系統(tǒng)都是唯一的。在步驟65中，得到新PN碼的第一積分碼片值，并在步驟67中，檢驗(yàn)該值。例如，如果值大于理想視頻情況下(即一對(duì)中兩個(gè)碼片期間有相同的視頻)積分出的最大值的1.5倍(或者，在別的例子中為2.0倍)，那么，積分碼片值一定過(guò)分受到了視頻信號(hào)的影響。例如，如果可能加到視頻信號(hào)上的最大幅度為30毫伏，那么，這兩個(gè)碼片的積分碼片值應(yīng)是(30毫伏)*(2)*(以毫秒為單位的碼片寬度)*(積分器增益)。注意，該式中不含視頻，這是因?yàn)?，在理想視頻情況下(即兩個(gè)碼片期間的視頻相同)視頻已抵消。此外，計(jì)算中使用因子(2)是因?yàn)闇p去負(fù)30毫伏的碼片幅度所造成的。(或者，如果第一碼片為負(fù)數(shù)，那么最終結(jié)果也是其幅度的兩倍，只是其值為負(fù)數(shù)。)如果在成對(duì)的碼片期間成對(duì)的水平行不同，那么所有積分碼片值都可能會(huì)太大。如果該值不太大，那么，在步驟69中，將該值計(jì)入所檢驗(yàn)的PN序列的相關(guān)累加器中。參照?qǐng)D8，針對(duì)8個(gè)(最初在從來(lái)沒(méi)有反相碼被發(fā)送的情況下，為16個(gè))可能的PN序列中的每一個(gè)的相關(guān)累加器只是一個(gè)加法器。在和值中加上或減去各積分碼片值，這取決于PN序列中相應(yīng)碼片的值。每一累加器都可能是正數(shù)或負(fù)數(shù)值。
在步驟71中，進(jìn)行檢驗(yàn)，以判斷前一積分碼片值是否太大。如果不大，分支到步驟85，該步驟的用途將在后面描述。而如果前一積分碼片值太大，則不再進(jìn)行當(dāng)前積分碼片值的處理過(guò)程，并直接分支到步驟73。在此，判斷所檢驗(yàn)的PN序列的所有碼片是否已處理完。如果沒(méi)有處理完，則返回到步驟65，得到下一個(gè)積分碼片值。在步驟75中，只有當(dāng)處理完所檢驗(yàn)的PN序列的所有16個(gè)積分碼片值之后，才執(zhí)行這一步驟，在該步驟中，判斷是否已將所有16個(gè)PN序列與正在被處理的16個(gè)積分碼片值進(jìn)行了比較。如果沒(méi)有比較完，則在步驟79中選擇下一個(gè)PN序列，再返回到步驟65以處理第一個(gè)積分碼片值，此時(shí)使用剛選擇的PN序列。
最后，在步驟77中，將具有最大相關(guān)累加器量值的PN序列選定為“勝利者”。如上所述，正數(shù)和負(fù)數(shù)值與16個(gè)PN序列中的不同序列相應(yīng)。在步驟81中，檢驗(yàn)是否已處理完該場(chǎng)的所有數(shù)據(jù)。如果已處理完，則返回到步驟51。如果尚未處理完，則返回到步驟63，以便能處理下一個(gè)數(shù)據(jù)序列。
問(wèn)題是，怎么來(lái)處理步驟67中被判定為太大的積分碼片值。另外，當(dāng)在步驟67中判定當(dāng)前積分碼片值并不太大時(shí)，也尚未作出要完成怎樣的附加處理的描述，而步驟71中所判斷的前一積分碼片值的情況也存在同樣的問(wèn)題。下面，首先描述后者的步驟進(jìn)程，然后再描述第一積分碼片值。
在每個(gè)PN序列的第一反復(fù)中，當(dāng)在處理第一積分碼片值時(shí)，不存在前一積分碼片值，因此對(duì)步驟71的檢驗(yàn)的應(yīng)答結(jié)果被設(shè)置為“是”。如果第二積分碼片值不太大(如步驟67中所判定)，那么在步驟69中再一次將該值計(jì)入正被處理的PN序列的相關(guān)累加器中。此時(shí)，當(dāng)執(zhí)行步驟71時(shí)，已存在前一積分碼片值。如果該值不太大，那么，在步驟85中檢驗(yàn)當(dāng)前和前一碼片值是否與所檢測(cè)的PN序列相匹配。步驟85旁邊的圖表表示，如果所檢驗(yàn)的PN序列在所討論的兩個(gè)碼片位置具有00或11，并且如果兩個(gè)積分碼片值符號(hào)相同，那么分支到步驟89?；叵胍幌虑懊嫠懻摰膬?nèi)容，因?yàn)镻N序列可以首先以其常規(guī)形式被發(fā)送或首先以其反相形式被發(fā)送，隨后對(duì)應(yīng)的是反相形式或常規(guī)形式，因此，無(wú)論哪種符號(hào)的積分碼片值都可以提高所檢驗(yàn)的特定PN序列的相關(guān)值(這是因?yàn)?，最終“勝利者”是具有最大絕對(duì)量值的相關(guān)值，即使它是負(fù)的)。因此，只要在步驟85中是“匹配”的，就表示有與所檢驗(yàn)的PN序列相應(yīng)的兩個(gè)連續(xù)的積分碼片值。由于一行中有兩“擊”，因此，被處理的輸入PN碼更有可能與所檢驗(yàn)的PN序列相符。由于這個(gè)原因，不僅在步驟69中將該積分碼片值計(jì)入(加上或減去)相關(guān)累加器，而且還根據(jù)步驟85所判定的匹配結(jié)果將它再次計(jì)入。
再者，如果前一積分碼片值與當(dāng)前積分碼片值不同，那么這些積分碼片值可能比前一和當(dāng)前值符號(hào)相同時(shí)還要好。這是因?yàn)椋绻噜彺a片不僅與所檢驗(yàn)的PN序列匹配而且極性也不同，那么極可能不存在影響積分碼片值符號(hào)的行與行之間視頻偏移量。為此，在步驟89中，檢驗(yàn)前一碼片的符號(hào)與當(dāng)前碼片的符號(hào)是否相同。最后的結(jié)果是，如果兩個(gè)連續(xù)的積分碼片值的極性與所檢驗(yàn)的PN序列中的相應(yīng)碼片都不相匹配(在步驟85中判定)，那么，分支到步驟73，然后在步驟69中只一次將當(dāng)前積分碼片值加到相關(guān)累加器中。如果當(dāng)前積分碼片值和前一積分碼片值與所檢驗(yàn)的PN序列中的相應(yīng)碼片都相匹配(在步驟85中判定)，而且在步驟89中判定它們符號(hào)相同，那么，在步驟87中，根據(jù)步驟85中所判定的存在一個(gè)至少有兩個(gè)與所討論的PN序列相匹配的積分碼片值的序列，在相關(guān)累加器中又一次加上或減去當(dāng)前積分碼片值。最后，如果在步驟89中判定當(dāng)前積分碼片值與前一積分碼片值符號(hào)不同，那么，在步驟91中將當(dāng)前積分碼片值又再次計(jì)入相關(guān)累加器中。
步驟81、93、95和97尚未討論，要理解這些步驟需要同時(shí)考慮圖9A、9B和10。步驟67中檢驗(yàn)的是正被處理的積分碼片值是否太大。如果太大，則意味著，行與行之間的視頻有變化，使得，各自成對(duì)的兩個(gè)碼片期間的積分之間的差值超過(guò)了兩個(gè)極性相反的碼片之間最大差值，因而，積分碼片值與視頻的關(guān)系太大。如果對(duì)于對(duì)比輸入數(shù)據(jù)序列被檢驗(yàn)的PN序列，前一碼片與當(dāng)前碼片極性相同，那么，無(wú)法對(duì)積分碼片值作處理，分支到步驟73。事實(shí)上，被處理的積分碼片值可以忽略，從而不必在所檢驗(yàn)的PN序列的相關(guān)累加器中加上或減去該值。這只意味著，所檢驗(yàn)的PN序列不太可能是“勝利者”。但是，如果所檢驗(yàn)的PN序列的前一碼片與當(dāng)前碼片極性不同，那么，在步驟93中，將當(dāng)前積分碼片值減去前一積分碼片值。如果差值太大(其含義將結(jié)合圖10來(lái)描述)，那么，同樣無(wú)法利用當(dāng)前積分碼片值，分支到步驟73。但如果差值不太大，那么，在步驟97中將該差值計(jì)入到相關(guān)累加器，然后再進(jìn)至步驟73。參照?qǐng)D9A、9B和10可以很明白這一技術(shù)的工作原理。
參照?qǐng)D9A，圖中示出了兩個(gè)連續(xù)的具有反相碼片模式的視頻行。可以看到，最重要的一點(diǎn)是，第一幅圖中，視頻的值為0.5伏，而第二幅圖中，視頻的值為0.2伏。如果最大峰值碼片幅度為0.1伏，顯然，兩個(gè)視頻偏移量之間的差值大于碼片的峰峰值的三倍。圖9A中的第三幅圖假定積分器增益為1，并且，對(duì)于這種情況，考慮到視頻偏移量，那么可以看到，積分碼片值中有兩個(gè)為0.4，另兩個(gè)為0.2。所有這四個(gè)值都太大，它們明顯地反映了不同的視頻偏移量。
圖9B說(shuō)明了行之間的視頻偏移量為何會(huì)造成信號(hào)解碼過(guò)程中的錯(cuò)誤。參見圖9A中的第一幅圖，顯然，被發(fā)送的碼片序列為1001。圖9B顯示了當(dāng)輸入PN碼與正確PN序列1001和錯(cuò)誤序列1110比較時(shí)的處理情況。利用常用規(guī)則，與輸入碼進(jìn)行比較的PN序列中的1使得積分碼片值加到累加器中，而0使得將累加器減去該值。在正確PN序列1001的情況下，在相關(guān)累加器中分別+、-、-、+4個(gè)連續(xù)的積分碼片值0.4、0.2、0.2和0.4，得到的最終值為0.4。
在錯(cuò)誤PN序列1110的情況下，在累加器中分別+、+、+、-這4個(gè)積分碼片值。得到的最終結(jié)果為0.4，與正確PN序列得到的結(jié)果相同。因此，顯然行之間的偏移量導(dǎo)致了錯(cuò)誤，這是因?yàn)?，無(wú)論對(duì)于正確PN序列還是錯(cuò)誤PN序列，這4個(gè)積分碼片值在相關(guān)累加器中導(dǎo)致了相同的結(jié)果。
圖10規(guī)定了當(dāng)被處理的當(dāng)前積分碼片值與前一積分碼片值極性不同時(shí)用于執(zhí)行步驟93、95和97的兩條規(guī)則。規(guī)則1是如果當(dāng)前積分碼片值與碼片幅度相比，其量值大于1.5倍最大峰峰值碼片幅度，那么，除非如規(guī)則2中所述，否則不用該積分碼片值。這條規(guī)則主要表示步驟93、95和97中的后續(xù)處理，而圖10中下半部分中的圖表說(shuō)明了這一規(guī)則針對(duì)同樣的兩個(gè)PN序列1001(正確序列)和1110的應(yīng)用情況。
普通的加減規(guī)則是，PN碼片為1表示應(yīng)將積分碼片值加到相關(guān)累加器中，而PN碼片為0表示應(yīng)將相關(guān)累加器減去積分碼片值?！芭c上次不同”列表示所考慮的碼片與前一碼片相同還是不同。記號(hào)“NA”(不適用)是指各序列中的第一碼片沒(méi)有前一碼片，因此，它既不是相同也不是不同?！俺龇秶绷兄槐硎静襟E95中的檢驗(yàn)表明積分碼片值太大。參照?qǐng)D9A中所討論的例子，所有4個(gè)積分碼片值不是0.2就是0.4，而這兩個(gè)值都大于峰峰值碼片幅度0.1伏的1.5倍。最后一列說(shuō)明了這兩條規(guī)則是如何改變相關(guān)累加器值的。
對(duì)于第一個(gè)PN序列1001，第一積分碼片值被忽略，這是由于第一個(gè)碼片不會(huì)與PN序列中的前一碼片不同(因?yàn)椴淮嬖谇耙淮a片)。相關(guān)累加器仍為0。下一個(gè)碼片與前一碼片不同，因此，規(guī)則是在步驟93中，將當(dāng)前積分碼片值減去前一積分碼片值，然后，將相關(guān)累加器減去這一差值(因?yàn)樗鶛z驗(yàn)的PN序列中的第二碼片為0)。根據(jù)圖9A，該前一積分碼片值為0.4，而該當(dāng)前積分碼片值為0.2，因此差值為-0.2。當(dāng)將相關(guān)累加器減去這一差值時(shí)，相關(guān)累加器顯示值為+0.2。第三積分碼片值被忽略，這是因?yàn)?，所討論的PN序列中的這一碼片與前一碼片的值相同。最后，第四碼片與第三碼片不同，因此，在本例子的最后的處理步驟中，將第四積分碼片值減去第三積分碼片值，再將這一差值加到相關(guān)累加器中。最后一個(gè)積分碼片值為0.4而第三積分碼片值為0.2，因此差值為0.2，將這一差值加到累加器中，得到最終結(jié)果為+0.4。
對(duì)于錯(cuò)誤PN序列1110，顯然，前三個(gè)積分碼片值被忽略，這是由于，在這三種情況中，沒(méi)有一種情況其前一碼片與當(dāng)前碼片不同。但由于該P(yáng)N序列中的第四碼片為0而第三碼片為1，因此，將第四積分碼片值減去第三積分碼片值，再將相關(guān)累加器減去這一差值。這樣，便得到相關(guān)累加器結(jié)果為-0.2。
通過(guò)比較這兩個(gè)結(jié)果，并回想一下前面所討論的內(nèi)容，“勝利者”應(yīng)是具有最大絕對(duì)量值的那一個(gè)序列，顯然，這種處理過(guò)程使得至少可以處理一些太大的積分碼片值，并可以改變相關(guān)累加器值。
應(yīng)當(dāng)注意，在步驟95中，要檢驗(yàn)差值是否太大。就圖10的例子中所考慮的一切情況而言(其中，將當(dāng)前積分碼片值減去前一積分碼片值，并且在相關(guān)累加器中加上或減去當(dāng)前值)，差值不是+0.2就是-0.2。這種差值的絕對(duì)量值大于1.5倍峰峰值碼片幅度，如步驟67中的檢驗(yàn)。然而，在步驟95中，檢驗(yàn)差值是否是3倍峰峰值碼片幅度。其原因是，步驟93中的減運(yùn)算(目的是用于消除視頻偏移量)實(shí)際上將積分碼片值信息加倍。如果，對(duì)于所檢驗(yàn)的PN序列，前一碼片與當(dāng)前碼片符號(hào)不同，那么，兩個(gè)連續(xù)積分碼片值符號(hào)應(yīng)相反。當(dāng)將這兩個(gè)積分碼片值相減以消除視頻偏移量時(shí)，這可將碼片本身的作用加倍。這就是為何步驟95中的檢驗(yàn)的閾值是步驟67中的檢驗(yàn)的閾值的兩倍。如果無(wú)論如何步驟93中所確定的差值大于3倍峰峰值碼片幅度，那么，分支到步驟73，并忽略被處理的積分碼片值。
再參照?qǐng)D9A，可以看到，為何這一附加處理過(guò)程使得太大的積分碼片值仍然可影響相關(guān)累加器值。在有碼片極性轉(zhuǎn)變(如步驟81中所判定)的地方，轉(zhuǎn)變前的積分碼片值與轉(zhuǎn)變后的積分碼片值都將有很大的因子，這是因?yàn)橐恍兄械囊曨l偏移量比另一行中的視頻偏移量大得多所造成的。然而，當(dāng)將這兩個(gè)積分碼片值相減時(shí)，視頻偏移量差值將消失。因?yàn)榇a片值不同，所以，所剩下的完全是一個(gè)絕對(duì)量值(由于這兩個(gè)碼片對(duì)積分碼片值的影響量符號(hào)不同，而且兩者相減，因此該絕對(duì)量值等于兩個(gè)絕對(duì)量值的和)。不保證該方法起作用，這是因?yàn)椋到y(tǒng)無(wú)法知道實(shí)際上這兩個(gè)連續(xù)的輸入碼片具有不同的值，也就是說(shuō)，系統(tǒng)無(wú)法知道兩個(gè)碼片之間的轉(zhuǎn)變。步驟81中的檢驗(yàn)只涉及所檢驗(yàn)的PN序列——它有兩個(gè)值相反的連續(xù)碼片嗎？最終是在步驟95中檢驗(yàn)該差值是否太大。如果該差值太大，則表示實(shí)在無(wú)法利用該積分碼片值。然而，如果該差值不太大，則假定，積分碼片值的差值不能正確地反映當(dāng)前碼片的值，所以將差值計(jì)入所檢驗(yàn)的PN序列的相關(guān)累加器中。
這是因?yàn)?，只有在步驟81中判定所檢驗(yàn)的PN序列其被處理的兩個(gè)碼片位置之間有轉(zhuǎn)變時(shí)(希望用來(lái)表示可被發(fā)送的碼元的PN序列具有許多個(gè)轉(zhuǎn)變)，圖9A、9B和10中所示的處理過(guò)程才進(jìn)行。對(duì)于8碼片的PN序列，最好每個(gè)PN序列都具有至少5個(gè)轉(zhuǎn)變，同時(shí)一行中不多于5個(gè)0或1。
為了便于說(shuō)明，按照這樣的PN序列來(lái)描述本發(fā)明，其中每個(gè)PN序列有8行，每行4個(gè)碼片，這些行都是成對(duì)的(常規(guī)行和反相行)，這樣，每個(gè)PN序列實(shí)際上都包括16條不同的信息。實(shí)用中，每行最好有20個(gè)碼片。如圖11中所示。通常，對(duì)于一個(gè)任意大小的碼元，其可能的每一PN序列的行數(shù)、每行中的碼片數(shù)、碼片幅度、碼片起點(diǎn)以及PN序列的個(gè)數(shù)都是可變化的。增加每行中的碼片數(shù)可以改善誤碼率。然而，隨著碼片變少，行同步顯得更重要，因此也更難以將視頻信號(hào)解碼。
圖11中陳述了一些優(yōu)選參數(shù)。第一個(gè)碼片在水平同步脈沖的上升沿約8微秒后開始。碼片寬度為2.3微秒，而峰峰值碼片幅度在5到20毫伏之間變化。開始的水平行是第25行，而結(jié)束的水平行是第233行。在本發(fā)明的舉例實(shí)施方式中，如上所述，針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)碼元，共有8行，8個(gè)數(shù)據(jù)模式(PN序列)用于16個(gè)碼元，并且在每一視頻場(chǎng)中對(duì)25種數(shù)據(jù)模式進(jìn)行編碼。由于在本發(fā)明的舉例實(shí)施方式中，每個(gè)碼元代表4比特，且在每一視頻場(chǎng)中有25種被編碼的數(shù)據(jù)模式，因此，該行的數(shù)據(jù)速率為每場(chǎng)100比特(即，如果場(chǎng)頻為每秒60場(chǎng)，那么數(shù)據(jù)速率為每秒6000比特)。
應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明還可以有其他許多形式。例如，不是使解碼過(guò)程與每行中的水平同步脈沖的上升沿同步，而可以使該處理過(guò)程與色同步信號(hào)或某個(gè)別的特征同步。具有疊加數(shù)據(jù)的視頻信號(hào)可以如前面提到的Broughton等人的專利中所述的任意方式來(lái)檢測(cè)，或者，它也可以直接對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行處理以電學(xué)方式來(lái)檢測(cè)。關(guān)于使用8個(gè)PN序列來(lái)表示16個(gè)4比特碼元或者每個(gè)碼元8行并不是唯一的。例如，可用16個(gè)PN序列取代8個(gè)PN序列。如果這16個(gè)序列可以首先以其常規(guī)形式被發(fā)送或首先以其反相形式被發(fā)送，那么它們可以表示32個(gè)碼元。如果采用10行而不是8行，并且使PN序列變長(zhǎng)(假定碼片寬度不變)，那么可以是10行中表示5比特而不是8行中表示4比特，而數(shù)據(jù)速率可保持不變。然而，總的來(lái)說(shuō)，可能的PN序列的個(gè)數(shù)越大，解碼輸入序列出錯(cuò)概率越大，且判定正確序列所需的處理時(shí)間也越長(zhǎng)。
在本發(fā)明的舉例實(shí)施方式中，一旦輸入PN碼被確定，就逐個(gè)地對(duì)可能PN序列中的每一個(gè)進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)。不是單獨(dú)地對(duì)各個(gè)PN序列進(jìn)行檢驗(yàn)，而是可利用定制的硬件并行地處理所有這些檢驗(yàn)。在舉例的實(shí)施方式中，模-數(shù)轉(zhuǎn)換器是10比特器件。也可以使用8比特轉(zhuǎn)換器，盡管這樣可能會(huì)因?yàn)樗幋a信號(hào)相當(dāng)小而增大出錯(cuò)概率。
盡管在本發(fā)明的舉例實(shí)施方式中，使每個(gè)PN序列的連續(xù)行成對(duì)，但也可以以不同的方式插入PN序列。因?yàn)楸仨毜玫椒e分碼片值，因此有必要使每個(gè)PN序列以其常規(guī)方式和反相方式被發(fā)送；必須將兩個(gè)相反的編碼行相減，以便消除視頻，希望所剩下的恰好能反映數(shù)據(jù)信號(hào)。甚至最好可以將成對(duì)的行分割成幾行，這是因?yàn)椋绻曨l的“不好的”部分不太可能涉及到連續(xù)的若干行，則可以改善誤碼率。換言之，即使PN序列的一部分惡化，成對(duì)的兩行也多半不會(huì)惡化。然而，成對(duì)的行也不應(yīng)分割得太細(xì)，這是因?yàn)?，還希望保持平均亮度不變，而且，如果成對(duì)的這兩行中視頻信號(hào)相似(這兩行相鄰時(shí)，它們相似的可能性更大)，那么相減過(guò)程很管用。如權(quán)利要求書中所述，“成對(duì)的”行彼此都應(yīng)當(dāng)在約5行內(nèi)。不過(guò)，最好還是采用連續(xù)行的方法，因?yàn)檫@樣實(shí)現(xiàn)起來(lái)最簡(jiǎn)單且所需計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器最少。
可以不調(diào)制視頻信號(hào)的亮度部分，而是調(diào)制色度。實(shí)際上，這兩者都可以調(diào)制，從而可將數(shù)據(jù)速率加倍，這主要是因?yàn)樯群土炼刃盘?hào)相互影響不太大。此外，還可以以較大幅度來(lái)調(diào)制色度信號(hào)，從而達(dá)到更高的數(shù)據(jù)速率，而出錯(cuò)概率與調(diào)制亮度信號(hào)情況相同。不過(guò)，總的來(lái)說(shuō)，調(diào)制和解調(diào)色度信號(hào)需要更復(fù)雜的設(shè)備。
最好，所有編碼都是基于每場(chǎng)的，也就是說(shuō)，PN序列不跨躍連續(xù)的場(chǎng)。其原因是，視頻信號(hào)可以被編輯(例如，當(dāng)視頻從TV節(jié)目轉(zhuǎn)到廣告節(jié)目時(shí))，其間，如果PN序列不完全包含在一整個(gè)場(chǎng)中，那么數(shù)據(jù)可能被切斷。
盡管這里參照一些具體的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，然而，應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施方式只是為了舉例說(shuō)明本發(fā)明原理的應(yīng)用。在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以作出許多修改，還可以設(shè)計(jì)出其他方案。
權(quán)利要求
1.一種將數(shù)據(jù)疊加到視頻信號(hào)的可視部分上的方法，包括如下步驟(a)將輸入視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成其數(shù)字表示方式；(b)對(duì)于多個(gè)數(shù)據(jù)碼元中的每個(gè)數(shù)據(jù)碼元，指定各自的具有比所述每個(gè)數(shù)據(jù)碼元所表示的比特?cái)?shù)更多的碼片的碼片模式，每個(gè)碼片模式有多行，每行有多個(gè)碼片，以便將碼片模式在成對(duì)的分別具有常規(guī)和反相形式的行中疊加到所述視頻信號(hào)上；(c)建立一個(gè)具有數(shù)字值的碼片幅度表，這些數(shù)字值表示要疊加到相應(yīng)位置上的所述視頻信號(hào)上的各個(gè)碼片的值；(d)通過(guò)以數(shù)字方式將所述輸入視頻信號(hào)的表示與所述碼片幅度表中相應(yīng)位置上所表示的碼片值相加，得到輸出視頻信號(hào)的數(shù)字表示；(e)通過(guò)以數(shù)字方式對(duì)步驟(d)中得到的數(shù)字表示進(jìn)行處理，來(lái)模擬疊加在所述輸出視頻信號(hào)上的數(shù)據(jù)的解碼；(f)如果所模擬的步驟(e)的解碼得到錯(cuò)誤結(jié)果，那么提高所述碼片幅度表中的值；和(g)在所述碼片幅度表中的值被提高從而所模擬的步驟(e)的解碼得到正確結(jié)果后，根據(jù)所述輸入視頻信號(hào)的數(shù)字表示和所述碼片幅度表中相應(yīng)位置上所表示的碼片值得到輸出視頻信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，還包括如下步驟(h)將所述輸入視頻信號(hào)解碼，以得到所疊加的任何數(shù)據(jù)的數(shù)字表示；和其中，步驟(d)、(e)和(g)都包括附加利用步驟(h)中所得到的數(shù)字表示。
3.如權(quán)利要求2所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，在步驟(g)中，所述碼片幅度表可包括所述輸出視頻信號(hào)中成對(duì)的行中的極性相反的碼片。
4.如權(quán)利要求3所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，步驟(e)和(h)中的解碼包括得到所處理的視頻信號(hào)在每對(duì)極性相反的碼片的一個(gè)的期間的積分的差值，然后，以統(tǒng)計(jì)方式將所述碼片模式中的每種模式與積分差值進(jìn)行相關(guān)以確定最強(qiáng)相關(guān)。
5.如權(quán)利要求1所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，在步驟(g)中，所述碼片幅度表可包括所述輸出視頻信號(hào)中成對(duì)的行中的極性相反的碼片。
6.如權(quán)利要求5所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，步驟(e)中的解碼包括得到所處理的輸出視頻信號(hào)在每對(duì)極性相反的碼片中一個(gè)的期間的積分的差值，然后，以統(tǒng)計(jì)方式將所述碼片模式中的每種模式與積分差值進(jìn)行相關(guān)以確定最強(qiáng)相關(guān)。
7.如權(quán)利要求1所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，還包括如下步驟將所述輸入視頻信號(hào)解碼以得到所疊加的任何原數(shù)據(jù)的數(shù)字表示，從所述輸出視頻信號(hào)中消除所述原數(shù)據(jù)，將所述原數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)組合以得到復(fù)合數(shù)據(jù)，并在執(zhí)行步驟(d)、(e)和(g)時(shí)利用所述復(fù)合數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，在步驟(g)中，所述碼片幅度表可包括所述輸出視頻信號(hào)中成對(duì)的行中的極性相反的碼片。
9.如權(quán)利要求8所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，步驟(e)中的解碼包括得到所處理的輸出視頻信號(hào)在每對(duì)極性相反的碼片的一個(gè)的期間的積分的差值，然后，以統(tǒng)計(jì)方式將所述碼片模式中的每種模式與積分差值進(jìn)行相關(guān)以確定最強(qiáng)相關(guān)。
10.一種將數(shù)據(jù)疊加到視頻信號(hào)的可視部分上的方法，包括如下步驟(a)將輸入視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成其數(shù)字表示方式；(b)對(duì)于多個(gè)數(shù)據(jù)碼元中的每個(gè)數(shù)據(jù)碼元，指定各自的具有比所述每個(gè)數(shù)據(jù)碼元所表示的比特?cái)?shù)更多的碼片的碼片模式，每個(gè)碼片模式有多行，每行有多個(gè)碼片，以便在成對(duì)的分別具有常規(guī)和反相形式的行中將碼片模式疊加到所述視頻信號(hào)上；(c)建立一個(gè)具有數(shù)字值的碼片幅度表，這些數(shù)字值表示要疊加到所述視頻信號(hào)的相應(yīng)位置上的各個(gè)碼片的值；和(d)根據(jù)所述輸入視頻信號(hào)的數(shù)字表示和所述碼片幅度表中相應(yīng)位置上所表示的碼片值得到輸出視頻信號(hào)。
11.如權(quán)利要求10所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，還包括如下步驟(e)將所述輸入視頻信號(hào)解碼，以得到所疊加的任何數(shù)據(jù)的數(shù)字表示；和其中，步驟(d)包括附加利用步驟(e)中所得到的數(shù)字表示。
12.如權(quán)利要求11所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，在步驟(d)中，所述碼片幅度表可包括所述輸出視頻信號(hào)中成對(duì)的行中的極性相反的碼片。
13.如權(quán)利要求12所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，還包括如下步驟將所述輸入視頻信號(hào)解碼以得到所疊加的任何原數(shù)據(jù)的數(shù)字表示，從所述輸出視頻信號(hào)中消除所述原數(shù)據(jù)，將所述原數(shù)據(jù)與新數(shù)據(jù)組合以得到復(fù)合數(shù)據(jù)，并在執(zhí)行步驟(d)時(shí)利用所述復(fù)合數(shù)據(jù)。
14.如權(quán)利要求10所述的將數(shù)據(jù)疊加到輸出視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，在步驟(d)中，所述碼片幅度表可包括所述輸出視頻信號(hào)中成對(duì)的行中的極性相反的碼片。
15.一種將數(shù)據(jù)疊加到視頻信號(hào)的可視部分上的方法，包括如下步驟(a)對(duì)于多個(gè)數(shù)據(jù)碼元中的每個(gè)數(shù)據(jù)碼元，指定各自的具有比所述每個(gè)數(shù)據(jù)碼元所表示的比特?cái)?shù)更多的碼片的碼片模式，每個(gè)碼片模式有多行，每行有多個(gè)碼片，以便在成對(duì)的分別具有常規(guī)和反相形式的行中將碼片模式疊加到所述視頻信號(hào)上；(b)建立所述視頻信號(hào)和與要疊加到所述視頻信號(hào)上的數(shù)據(jù)碼元相應(yīng)的碼片模式的復(fù)合數(shù)字表示；和(c)根據(jù)所述復(fù)合數(shù)字表示產(chǎn)生視頻信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的將數(shù)據(jù)疊加到視頻信號(hào)的可視部分上的方法，還包括如下步驟(d)在執(zhí)行步驟(b)之前先將所述視頻信號(hào)解碼，以確定原來(lái)所疊加的任何數(shù)據(jù)；和(e)利用步驟(d)中解碼后的數(shù)據(jù)，以部分地確定要疊加到所述視頻信號(hào)上的數(shù)據(jù)碼元。
17.如權(quán)利要求16所述的將數(shù)據(jù)疊加到視頻信號(hào)的可視部分上的方法，其中，在步驟(b)中，從所述數(shù)字表示中消除步驟(d)中所確定的表示任何原數(shù)據(jù)的碼片模式。
18.一種將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，所述視頻信號(hào)針對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)碼元中的每個(gè)數(shù)據(jù)碼元都包括一個(gè)相應(yīng)的具有比各自的數(shù)據(jù)碼元所表示的比特?cái)?shù)更多的碼片的碼片模式，每個(gè)碼片模式有多行，每行有多個(gè)碼片，這些碼片模式在成對(duì)的分別具有常規(guī)和反相形式的行中被疊加到所述視頻信號(hào)上；該方法包括如下步驟(a)在表示與單個(gè)數(shù)據(jù)碼元相應(yīng)的碼片模式的行中的每一成對(duì)的行中，得到每個(gè)位置上的積分碼片值；(b)將為單個(gè)數(shù)據(jù)碼元得到的積分碼片值與所有與所述多個(gè)數(shù)據(jù)碼元中的各自數(shù)據(jù)碼元相應(yīng)的碼片模式進(jìn)行相關(guān)；和(c)根據(jù)與所述數(shù)據(jù)碼元具有最強(qiáng)相關(guān)的碼片模式，識(shí)別出所述視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)碼元。
19.如權(quán)利要求18所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，步驟(b)包括如下分步驟(b1)對(duì)于所述碼片模式中的每種模式，如果該模式中的相應(yīng)碼片具有第一極性，則將各自的相關(guān)累加器中所存放的值加上一個(gè)積分碼片值；和(b2)對(duì)于所述碼片模式中的每種模式，如果該模式中的相應(yīng)碼片具有第二極性，則將各自的相關(guān)累加器中所存放的值減去一個(gè)積分碼片值。
20.如權(quán)利要求19所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，在步驟(b)的相關(guān)中，任何超過(guò)第一閾值的積分碼片值并不直接使用，而是與前一積分碼片值一起作為差值函數(shù)的一部分，如果差值函數(shù)不超過(guò)第二閾值且被相關(guān)的碼片模式在與所述任何積分碼片值和前一積分碼片值相應(yīng)的位置上具有極性相反的碼片的話。
21.如權(quán)利要求19所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，不超過(guò)所述第一閾值的任何積分碼片值將使被相關(guān)的碼片模式的相關(guān)值增加一個(gè)附加量，如果該積分碼片值和前一積分碼片值這兩者的極性都與被相關(guān)的碼片模式中的兩個(gè)碼片的極性相符的話。
22.如權(quán)利要求21所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，將使被相關(guān)的碼片模式的相關(guān)值增加一個(gè)附加量的任何積分碼片值還會(huì)將它增加一個(gè)更大的量，如果對(duì)于被相關(guān)的碼片模式所述積分碼片值與前一積分碼片值極性不同的話。
23.如權(quán)利要求18所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，在步驟(b)的相關(guān)中，任何超過(guò)第一閾值的積分碼片值并不直接使用，而是與前一積分碼片值一起作為差值函數(shù)的一部分，如果差值函數(shù)不超過(guò)第二閾值且被相關(guān)的碼片模式在與所述任何積分碼片值和前一積分碼片值相應(yīng)的位置上具有極性相反的碼片的話。
24.如權(quán)利要求18所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，不超過(guò)所述第一閾值的任何積分碼片值將使被相關(guān)的碼片模式的相關(guān)值增加一個(gè)附加量，如果該積分碼片值和前一積分碼片值這兩者的極性都與被相關(guān)的碼片模式中的兩個(gè)碼片的極性相符的話。
25.如權(quán)利要求24所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，將使被相關(guān)的碼片模式的相關(guān)值增加一個(gè)附加量的任何積分碼片值還會(huì)將它增加一個(gè)更大的量，如果對(duì)于被相關(guān)的碼片模式所述積分碼片值與前一積分碼片值極性不同的話。
26.一種將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，所述視頻信號(hào)針對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)碼元中的每個(gè)數(shù)據(jù)碼元都包括一個(gè)相應(yīng)的碼片模式，每個(gè)碼片模式有多行，每行有多個(gè)碼片，這些碼片模式在成對(duì)的分別具有常規(guī)和反相形式的行中被疊加到所述視頻信號(hào)上；該方法包括如下步驟(a)在表示與單個(gè)數(shù)據(jù)碼元相應(yīng)的碼片模式的行中的每一成對(duì)的行中，得到每個(gè)位置上的基于碼片的值；(b)將步驟(a)中為單個(gè)數(shù)據(jù)碼元得到的值與所有與所述多個(gè)數(shù)據(jù)碼元中的各自數(shù)據(jù)碼元相應(yīng)的碼片模式進(jìn)行相關(guān)；和(c)根據(jù)與所述數(shù)據(jù)碼元具有最強(qiáng)相關(guān)的碼片模式，識(shí)別出所述視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)碼元。
27.如權(quán)利要求26所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，步驟(b)包括如下分步驟(b1)對(duì)于所述碼片模式中的每種模式，如果該模式中的相應(yīng)碼片具有第一極性，則將各自的相關(guān)累加器中所存放的值加上一個(gè)積分碼片值；和(b2)對(duì)于所述碼片模式中的每種模式，如果該模式中的相應(yīng)碼片具有第二極性，則將各自的相關(guān)累加器中所存放的值減去一個(gè)積分碼片值。
28.如權(quán)利要求26所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，在步驟(b)的相關(guān)中，任何超過(guò)第一閾值的積分碼片值并不直接使用，而是與前一積分碼片值一起作為差值函數(shù)的一部分，如果差值函數(shù)不超過(guò)第二閾值且被相關(guān)的碼片模式在與所述任何積分碼片值和前一積分碼片值相應(yīng)的位置上具有極性相反的碼片的話。
29.如權(quán)利要求28所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，不超過(guò)所述第一閾值的任何積分碼片值將使被相關(guān)的碼片模式的相關(guān)值增加一個(gè)附加量，如果該積分碼片值和前一積分碼片值這兩者的極性都與被相關(guān)的碼片模式中的兩個(gè)碼片的極性相符的話。
30.如權(quán)利要求29所述的將視頻信號(hào)的可視部分中所表示的數(shù)據(jù)解碼的方法，其中，將使被相關(guān)的碼片模式的相關(guān)值增加一個(gè)附加量的任何積分碼片值還會(huì)將它增加一個(gè)更大的量，如果對(duì)于被相關(guān)的碼片模式所述積分碼片值與前一積分碼片值極性不同的話。
31.一種將所發(fā)送的視頻信號(hào)的可視部分中的數(shù)據(jù)編碼而不會(huì)影響接收視頻信號(hào)的顯示，并用于將接收視頻信號(hào)中的所述數(shù)據(jù)解碼的方法，該方法包括如下步驟(a)對(duì)于所要發(fā)送的一組數(shù)據(jù)比特，從若干個(gè)較長(zhǎng)的預(yù)定碼片序列中選擇關(guān)聯(lián)的一個(gè)序列，(b)將所選定的碼片序列劃分為多個(gè)碼片行，(c)在發(fā)送所述視頻信號(hào)之前，成對(duì)地將每一碼片行及其反相行插入到所述視頻信號(hào)的各對(duì)行掃描中，(d)對(duì)接收到的成對(duì)的行掃描進(jìn)行處理，以便檢測(cè)由此表示的碼片行，(e)將所述若干個(gè)碼片序列中的每一個(gè)與所述檢測(cè)的碼片行進(jìn)行相關(guān)，以便因此而得到相關(guān)量值，和(f)將具有最大相關(guān)量值的碼片序列選為被發(fā)送的碼片序列。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在步驟(c)中，碼片的兩種可能的值會(huì)以各自相反的方向改變視頻信號(hào)的特征。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，在步驟(d)中，將所處理的每對(duì)行掃描中的兩個(gè)行掃描相減，以便減小所檢測(cè)的碼片行上的視頻信號(hào)的影響，同時(shí)增加所檢測(cè)的碼片行的幅度。
34.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，在步驟(d)中，通過(guò)得到每個(gè)碼片的積分函數(shù)據(jù)來(lái)處理每個(gè)行掃描，并將一個(gè)行掃描的每個(gè)碼片函數(shù)與成對(duì)的行掃描中的相應(yīng)位置的碼片的碼片函數(shù)相減。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，還包括如下步驟在發(fā)送所述視頻信號(hào)之前，將一個(gè)同步碼片模式插入到所述視頻信號(hào)的若干個(gè)行掃描中，并且對(duì)接收到的視頻信號(hào)進(jìn)行處理以確定同步碼片模式的位置，從而確定步驟(d)的檢測(cè)的碼片位置。
36.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在步驟(d)中，將所處理的每對(duì)行掃描中的兩個(gè)行掃描相減，以便減小所檢測(cè)的碼片行上的視頻信號(hào)的影響，同時(shí)增加所檢測(cè)的碼片行的幅度。
37.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在步驟(d)中，通過(guò)得到每個(gè)碼片的積分函數(shù)據(jù)來(lái)處理每個(gè)行掃描，并將一個(gè)行掃描的每個(gè)碼片函數(shù)與成對(duì)的行掃描中的相應(yīng)位置的碼片的碼片函數(shù)相減。
38.如權(quán)利要求31所述的方法，還包括如下步驟在發(fā)送所述視頻信號(hào)之前，將一個(gè)同步碼片模式插入到所述視頻信號(hào)的若干個(gè)行掃描中，并且對(duì)接收到的視頻信號(hào)進(jìn)行處理以確定同步碼片模式的位置，從而確定步驟(d)的檢測(cè)的碼片位置。
全文摘要
一種將所發(fā)送的視頻信號(hào)(11)的可視部分中的數(shù)據(jù)(21)編碼的方法,它不會(huì)影響接收視頻信號(hào)的顯示,并用于將接收視頻信號(hào)(13)中的數(shù)據(jù)解碼(11)。所要發(fā)送的稱為數(shù)據(jù)碼元(21)的每一數(shù)據(jù)比特組與若干個(gè)較長(zhǎng)的預(yù)定碼片(23)序列之一關(guān)聯(lián)。每一碼片序列都被劃分為多個(gè)碼片(23)行,并且每一碼片行都與其反相行一起成對(duì)地被插入到所處理的各自的成對(duì)的行中,以檢測(cè)它們表示的碼片行,然后將該若干個(gè)碼片序列中的每一個(gè)與所檢測(cè)的碼片行進(jìn)行相關(guān),以便得到相關(guān)量值。具有最大相關(guān)量值的碼片序列被選為要發(fā)送其數(shù)據(jù)碼元的碼片序列。
文檔編號(hào)H04N7/08GK1367981SQ99816859
公開日2002年9月4日 申請(qǐng)日期1999年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月23日
發(fā)明者丹尼爾·A·查杜羅, 庫(kù)爾特·L·考斯巴, 克里斯托弗·E·丘普 申請(qǐng)人:科普拉交互式系統(tǒng)國(guó)際公司