利用屏幕显示(OSD)向外部设备提供控制与辅助信息

对相关申请的交叉参照本申请为基于1998年7月22日提交的共同未决临时专利申请序号60/093,699的非临时专利申请。

本发明涉及数字视频信号处理，更具体地涉及在数字数据流中提供控制信息的方法。

在模拟电视系统中，诸如封闭字幕、扩充数据服务(XDS)、垂直间隔测试信号(VITS)之类某些辅助信息是以插入垂直消隐间隔(VBI)中的数据的形式包含在模拟信号中的。在数字电视或多媒体系统中，传统的模拟垂直与水平消隐区或间隔及包含在这些区中的信息不能作为画面信息的一部分传输。

在数字域中，诸如在模拟信号的消隐部分中找到的辅助信息通常是独立于所接收的视频信息传输与处理的。例如，数字电视信号或诸如Direc TVTM提供的直接广播卫星(DBS)信号提供安排在“分组”中的数字数据流，从而称作分组数据。该分组数据是由数字信号接收机接收与处理的。一些分组提供视频信息，其它分组提供音频信息，而另一些分组提供诸如封闭字幕数据等控制与/或辅助信息。包含在各分组中的附加信息标识包含在各分组中的数据的类型。该接收机处理分组并生成视频、音频与辅助信息信号。

可以用诸如NTSC、PAL或其它标准的任何格式提供模拟输出信号，并通过将数字信号转换成模拟信号及在编码器(NTSC、PAL等)电路中处理该模拟信号而产生。在美国，将数字信号转换成NTSC标准模拟信号并在此后这样指称它，但应理解为这一参照包括其它类型的编码模拟信号。该数字信号也能作为RGB(红、绿、兰)信号或分量Y、Pr、Pb或Y、Cr、Cb信号输出。

随着NTSC编码器电路生成NTSC模拟输出信号，在该信号中产生垂直与水平消隐区。必要时，可将数字信号中作为分组数据接收的辅助信息插入模拟信号的适当部分中。例如，将封闭字幕(CC)信息插入字段1的行21中，如在美国NTSC系统中实施的。然后可将得出的NTSC信号连接到传统的模拟电视(视频)信号接收机上并可用包含在该模拟电视信号接收机中的传统封闭字幕解码器解码封闭字幕信息。然而，取决于广播网络与数字接收机/解码器的能力，有时在数字接收机所生成的消隐间隔中不可能包含某些或任何辅助信息。此外，具有RGB分量或类似输出的视频接收机可能没有消隐间隔并从而不能以传统方式包含辅助信息。

除了在模拟视频(电视)信号的消隐间隔中发送的CC、XDS及其它辅助信息之外，模拟视频信号也可包含诸如称作防拷贝管理系统(CGMS)的控制信息。已开发出CGMS来使接收设备能控制节目的录制与拷贝。CGMS方案提供包含在节目信号中的两位来指示四种不同录制/拷贝模式中该节目所允许的一种。例如，一种模式禁止拷贝。另一模式允许制作一份拷贝。另一模式允许无限制的拷贝。在模拟电视信号中，能在垂直消隐间隔中将所需的拷贝控制信息提供给接收机。其它编码/数据/信息发送方案也可利用消隐间隔。在接收没有消隐间隔的数字信号或模拟信号的接收机中或在缺少能在生成的消隐间隔中插入信息的编码器的系统中，提供其它设备能检测到及处理的诸如拷贝控制信息等必要的控制信息成为问题。即使信号包含消隐间隔，对于需要在已经包含在消隐间隔中的已经是大量的数据上增加大量控制数据的系统，加入诸如拷贝控制信息等附加的控制信息可能是困难或不可能的。

大多数当前的视频或电视接收设备，无论是模拟还是数字的，当前都包含屏幕显示(OSD)能力，用于生成出现在显示视频图象中并传递诸如频道号、时间之类信息给用户的消息。典型的OSD发生器能操纵各象素的彩色与/或调色板以及控制接通或断开该象素。典型的OSD还包含生成所要求的图形或字符显示信息(如该微处理器访问字符发生器ROM)并在适当的时间上将显示信息插入输出信号中以便在显示器的要求的区域中产生OSD显示的微处理器。为了在准确的时间上插入OSD信息，这些系统能通过确定每行中的象素(水平显示位置)与行间隔(垂直显示位置)来用视频同步信号跟踪当前显示位置。当行计数与象素计数指示显示已到达要插入OSD信息的位置时，微处理器便控制快速开关将OSD信息耦合到输出信号上。

本技术领域中所需要的是在产生缺少消隐间隔的信号的系统中提供控制与辅助信息的方法。

同时，本技术领域中所需要的是在消隐间隔中不能包含这种信息的系统中提供控制与辅助信息的方法。

上述在产生缺少消隐间隔的信号的系统中或在消隐间隔中不能包含控制与/或辅助信息的系统中提供控制与/或辅助信息的问题，是由本发明通过使用常驻的OSD特征在诸如有效显示间隔等信号的非消隐部分期间插入诸如签名或水印等控制或其它信息来解决的。

能例如通过软件控制OSD系统通过视频信号在显示区中任何位置上插入信息。从而，能利用OSD系统将通常包含在模拟电视信号的消隐间隔中的控制与/或辅助信息反映或投送到该信号的非消隐部分中。作为实例，对于作为RGB信号输出的信号，OSD通过操作象素可在对应于要求的信号非消隐部分的输出信号的部分中插入表示所要求的控制或辅助信息的数据的视觉描绘。然后，提供OSD能力的该设备外部的诸如耦合在数字接收机的输出上的视频显示设备、VCR、或耦合在数字接收机的输出上的其它录制/播放设备等设备接收表示非消隐区中所要求的信息的数据并处理该数据来获得所需要的控制与/或辅助信息。或者该外部设备可在所获得的信息上操作。

对于某些系统，OSD可重复非消隐区中的辅助或控制信息以供解码消隐区中的信息是不现实或不希望的系统解码。在其它系统中，OSD可将通常在消隐区中找到的信息以类似的格式生成或复制到非消隐区中。此外，可利用OSD的色度与亮度能力来进一步扩展数据处理能力，由于OSD能够确定单个象素的特征。

可用不产生令人不愉快的显示的方式由OSD在非消隐区中插入信息。例如，OSD能在过度扫描区的有效显示区中插入信息。如果信息量是极为有限或静态的；诸如两位拷贝控制信息(CGMS)，可将这种辅助或控制信息插入可见显示区中而不会导致令人不愉快的显示后果。

按照本发明的一个方面，当解码消隐区中的信息是不可能、不现实或不理想时，可利用视频接收机的筑入式OSD以视频信号在非消隐部分中相似的格式生成或仿真传统上与消隐区中的视频信息一起发送的任何其它数据或信息的控制与/或辅助信息，供外部设备解码。这能在控制OSD的软件中实现。

当解码消隐区中的信息不现实或不理想时，可在视频的非消隐部分中复制信息供外部设备解码。

通过参照结合附图作出的本发明的实施例的下面的描述，本发明的上述与其它特征与优点及达到它们的方式将是显而易见的，并将更好地理解本发明，附图中：图1为按照本发明的原理的数字视频接收机的框图；以及图2为可耦合在按照本发明的原理的图1的数字视频接收机的输出上的外部设备或模块的框图。

在全部若干视图中对应的参照字符指示对应的部件。这里提出的示例展示本发明较佳实施例，并且不应将这一示例构想为以任何方式限制本发明的范围。

参见附图，具体地参见图1，其中示出了按照本发明的原理的总体指定为10的视频接收机的简化的功能框图。接收机10可以是适应于通过输入端12接收射频(RF)数字信号的任何类型的视频信号接收机，诸如DBS接收机、转换器/机顶盒之类。输入信号源可以是通过卫星、有线系统、空中的，或者可以也可以不包含控制信息、签名信息、XDS、CC之类。

接收机10具有通过输入端12接收数字信号的RF调谐器/解调器/链路16，后者包含用于这种接收以及用于从进入的数字信号选择输入信号或频道，数字解调该信号，前向纠错(FEC)解码及输出解码的数据的电路。调谐器/解调器/链路16与提供从调谐器/解调器16接收的经纠错的数据的第一级解码的传送部分18通信。主要是，这种第一级解码包括将所接收的数据/信息发送到接收机10中的适当目的地设备供进一步处理，例如将音频数据/信息发送到音频解码器，及将视频数据/信息发送到视频解码器等。在视频情况中，传送18将视频信息发送给视频解码器22，通常为MPEG视频解码器。MPEG视频解码器22为解码与处理MPEG压缩的数据的实时视频解压缩处理器。MPEG视频解码器22与微处理器或控制器20及为了提供必要的解码与处理功能可能需要的任何内部或外部存储器(未示出)通信。并且，微处理器20与RAM与/或ROM通信。微处理器20根据接收与处理进入的音频与视频信号的需要通过链路28耦合在接收机10中其它示出的模块或设备上以及未示出的模块或设备上。

如图1中所示，MPEG视频解码器22包含整体OSD发生器24，然而，应理解OSD发生器可与MPEG解码器分开。OSD发生器24提供位图能力来操纵各象素的彩色与调色板以及该象素是接通还是断开，以便将该象素复盖在包含消隐区在内的显示的任何部分上，同时进行视频解码。可选择调色板寄存器并用任何颜色或用指示透明象素的值加载。

按照本发明的一个方面，微处理器20按适当的软件的要求提供适当的控制、数据、签名与类似的信息(集体称作控制信息)给OSD24供作为OSD数据/信息包含在视频信号中。接收机10所接收的诸如CGMS信息等任何数据/信息都可在非消隐间隔中作为OSD信号插入视频信号中。可将不包含在进入信号中而接收机10未接收的或接收机10不能处理的数据或信息作为内部生成(仿真)的OSD数据/信息插入视频信号中。当然，作为OSD信号发送的任何数据/信息都将显示在显示设备(外部设备)上。然而，虽然这些信息可以显示，如果这些信息是在过度扫描区中或包含在整个显示部分的各单个象素中或肉眼不易认出的整个显示区中，不一定能看见它。

MPEG视频解码器22与视频数模(D/A)转换器26通信，后者将带或不带包含按照本原理的OSD编码数据/信息的OSD数据/信息的数字视频信号转换成不带同步信号的模拟视频信号。同步信号是在接收机10中生成的并作为与视频信号分开的信号输出。视频D/A转换器26包含三个数模转换器将来自MPEG视频解码器22的Y、Cr与Cb视频数据信号转换成Y、Pr与Pb视频信号。必要时如本技术中已知的可换算Y、Pr与Pb信号以提供PGB(视频)输出信号。在这一情况中，视频信号也包含任何OSD数据/信息。视频D/A转换器26具有输出14，后者提供接收机10所接收的数字视频信息的模拟视频表示及包含任何编码、仿真或嵌入的数据/信息的任何OSD数据/信息。

因而，利用视频接收机的OSD将数据或信息传输给外部设备，后者在实时视频处理期间分开处理OSD数据或信息，然后外部设备可用它来控制设备或其它方面。这是至少部分地由视频接收机的适当软件完成的。

参见图2，其中示出能包含进接收与利用视频信号并当然与接收机10分开的VCR或其它录制/播放设备、电视机/监视器之类中的外部设备或模块30。外部设备30包含馈入检测器38中的视频输入32。在一情况中，检测器38适应于接收Y、Pr与Pb或RGB视频信号并提供对应于各象素的色度与亮度值的输出信号，本质上处理视频信号包含这些信号包含的OSD数据/信息。同时，外部设备30包含接收机10作为独立信号提供的同步输入34。视频同步信号用于确定象素在视频信号上的位置。利用计数器与/或定时电路40来标识分配了诸如调色板、彩色、通/断之类的特征的显示器上的任何位置(或构成显示的位映象区)。从而任何单个象素、象素行、象素群、象素模式之类可用接收机10的OSD24给于它的特征标识。通常与RAM及ROM通信的微处理器44可与检测器38及计数器/计时器40通信并在适当的软件的指导下确定、理解及处理包含在OSD数据/信息中的代码、数据或信息，与/或在处理中加入智能。

检测器38、微处理器44及计数器/计时器40与输出门42通信，后者用计数器/计时器输出在适当时提供检测器输出信号的选通(如在一个位置或一群位置上出现的色度与亮度值)，将通常是逻辑或电压电平信号的信号提供给输出端36。然后，可将对应于OSD数据/信息的输出信号用于任何目的。一种目的可以是显示预存储在诸如包含外部设备30的VCR或视频显示设备的ROM中的，或通过视频期间控制某一或某些点上的各象素的特征，来显示水印或消息。另一目的可以是利用信号作为控制又另一设备或例如限制或禁止该另一设备的拷贝、录制或其它功能的方法的手段。同样，信号源上的广播员可将数据/信息插入到可由本发明检测到与利用的视频信号的非消隐部分中。

虽然已将本发明描述为具有较佳设计的，但本发明可在本公开的精神与范围内进一步修改。因此本申请旨在复盖使用其一般原理的本发明的任何改型、使用与适应。而且，本申请旨在复盖脱离本公开进入本发明所属的技术的已知或惯例实践中及在所附权利要求的限定内的改变。