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Hintergrund
der vorliegenden Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren für persönliche digitale Produkte, um
digitales Video/Audio-Multimedia zu verarbeiten, und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrüsten persönlicher digitaler Produkte
mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens des digitalen Video/Audio-Multimedias.
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Derzeit
werden, da sich die Informationstechnologie weiter entwickelt, Produkte
so wie analoges Fernsehen, Hifi-Ausrüstung und Videorecorder und
Anzeigevorrichtungen nach und nach durch digitale Produkte so wie
Personal Computer, Notebook, persönlicher digitaler Assistent,
digitale Videokamera, digitale Fotokamera und hoch auflösendes Fernsehen
ersetzt, welche in Haushalten weit verbreitete elektrische Geräte geworden
sind.
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Der
Trend der Digitalisierung hat sich gebildet, seit digitale Information
leicht zu speichern ist, und die leistungsfähige Funktion der Komprimierung ebenfalls
dabei hilft, die Menge an Informationsübertragung zu vergrößern. Zum
Beispiel kann ein analoger Fernsehkanal nur ein Programm übertragen, während ein
digitaler Fernsehkanal drei oder vier oder mehr Programme übertragen
kann. Daneben können
digitale Signale auf viele verschiedene Weisen verarbeitet werden.
Daher hat sich die Anwendung von Multimedia erfolgreich entwickelt,
bei welchem das Video/Audio-Übertragungs-
und Anzeigesystem der Hauptstrom ist, der sich in dem Verbrauchermarkt
entwickelt. So genanntes Multimedia ist ein Medium, das Informationen
so wie Wörter,
Diagramme, Bilder, Töne
und Animation enthält,
und die Information wird durch mindestens zwei Arten von Medieninhalten
gleichzeitig angezeigt, was der Grund dafür ist, dass sie als Multimedia-Information bezeichnet
wird.
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Weiterhin
gibt es einen anderen Hauptgrund für die Anwendung von Digitalisierung.
In dem Übertragungs-
und Verarbeitungsvorgang eines analogen Signals werden sich viele
Störungen
bzw. Rauschen anhäufen
und können
nicht beseitigt werden, digitale Signale können aber diese Störgeräusche beseitigen und
die Qualität
und Klarheit des ursprünglichen
Signals erhalten, und daher ist die Qualität des Bilds perfekt. Um das
analoge Telefon zu nehmen, das beispielsweise einige Jahre zuvor
verwendet worden ist, wenn der Benutzer Taiwan von außerhalb
anruft, wird er undeutlich und unklar klingen, da es zu viele Störgeräusche gibt
und er am Telefon laut sprechen bzw. schreien muss. Derzeit, da
das Signal des Telefons digitalisiert worden ist, klingt die Stimme
des Benutzers sehr klar, als befände
er sich gleich in der nächsten
Tür. Daher,
wenn sich die Industrie des Videosignals von analog zu digital wendet,
muss mehr und mehr Videoverarbeitungsausrüstung mit Funktionen der Umwandlung
von analogem Signal zu digitalem Signal ausgerüstet werden.
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Weiterhin
existieren derzeit zwei Arten von Standards von analogem Fernsehen,
Nation Television Systems Committee und Phase Alternating Line. Der
Standard NTSC wird in Japan oder den USA verwendet, gemäß dem ein
Bild durch 525 Abtastzeilen gebildet wird, oder 525 Abtastzeilen
werden ein Bild genannt, was bedeutet, dass das Bild wiederholt
bei der Frequenz von 30 Bildern pro Sekunde angezeigt wird. Allerdings
werden 525 Abtastzeilen, die ein Bild bilden, nicht in nur einem
Abtastvorgang beendet. Das Bild wird angezeigt durch Abtasten einer
Zeile und der Zeile, die auf die nächste Zeile folgt. Mit anderen
Worten, nachdem die erste Zeile abgetastet ist, wird die dritte
Zeile abgetastet anstatt die zweite Zeile, und dann die fünfte, siebte,
bis zu der 525ten Zeile. Dann kehrt der Abtastvorgang zu der zweiten Zeile
zurück
und wiederholt sich, es folgen die vierte, sechste, achte etc. Daher
wird das gleichmäßige und klare
Bild, das angezeigt wird, eigentlich durch eine ungerade Zahl, eine
gerade Zahl, und dann eine ungerade Zahl gebildet, wobei das Formatierungsverfahren
davon „Abtasten
mit doppeltem Zeilenabstand" bzw. „Zeilensprungverfahren" genannt wird.
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Ein
Videosignal im Zeilensprungverfahren (interlaced) wird von zwei
Feldern gebildet, von denen jedes der zwei Felder ungerade Zeilen
oder gerade Zeilen des Bilds enthält. In dem Vorgang der Bildaufzeichnung
wird die Kamera ungerade Zeilen des Bilds sofort in der Zeit ausgeben
und gerade Zeilen des Bilds nach 16,7 Millisekunden ausgeben. Zwischen
dem Vorgang der Ausgabe von ungeraden Zeilen und geraden Zeilen
des Bilds wird eine zeitliche Verschiebung auftreten. Für ein stehendes
Bild kann ein gutes mit diesem Verfahren erreicht werden. Aber für ein Bild
mit Bewegung wird das Bild unscharf werden, da eine Randverzahnung
bzw. eine Kammbildung (serration) an der Kante des Bildes auftreten wird.
Daneben, da das Feld der ungeraden Zeilen und das Feld der geraden
Zeilen von nur der halben Anzahl von Abtastzeilen gebildet werden
(262,5 Zeilen) weist jedes Feld von ungeraden Zeilen und jedes Feld
von geraden Zeilen nur die halbe Auflösung auf, die das ursprüngliche
Bild aufweist. Und jedes Feld ungerader Zeilen und jedes Feld gerader
Zeilen wird mit der Geschwindigkeit von 60 Feldern pro Sekunde angezeigt.
Ein solches Bild wird dem menschlichen Auge nicht so erscheinen,
als ob es Bewegungsartefakte aufweist, aber wenn das Bild vergrößert wird, werden
die Abtastzeilen dick erscheinen und das Bild wird unscharf werden.
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Die
Nachteile von „Interlacing
Scanning" bzw. „Zeilensprungabtastung", die vorstehend
beschrieben worden sind, können
durch eine Technik beseitigt werden, genannt „Progressive Scan" bzw. „progressive
Abtastung". Bei
Progressive Scan werden die erste, zweite, dritte, bis zur 525ten
Zeile in der Reihenfolge abgetastet und bei einer Geschwindigkeit
von 60 Bildern pro Sekunde angezeigt. Daher ist seine Abtastgeschwindigkeit
doppelt so hoch wie die Abtastgeschwindigkeit vom „Zeilensprungverfahren" und das Bild wird
auf dem Monitor mit 525 Abtastzeilen angezeigt, was das Bild fein
und klar macht, was die beste Eigenschaft von „Progressive Scan" ist. Daher hat die
meiste derzeit entwickelte Ausrüstung
dieses Verfahren für
das Abtasten und Anzeigen verwendet.
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Jedoch
hat das Videosignal des derzeitigen NTSC-Systems bisher hauptsächlich das
Verfahren des „Zeilensprungverfahrens" verwendet. Daher
können,
wenn ein Bild, das durch Zeilensprungverfahren gebildet wird, von
einem Anzeigesystem angezeigt wird, das Progressive Scan verwendet,
so wie ein DVD-Film, der durch das Zeilensprungverfahren bearbeitet
worden ist, der direkt ausgestrahlt und auf HDTV angezeigt wird,
nur Bilder von ungeraden Zeilen und Bilder von geraden Zeilen angezeigt
werden, und die Auflösung
des Bilds wird schlechter sein (da die Auflösung davon nur die halbe Auflösung des
ursprünglichen
Bildes ist). Um dieses Problem zu lösen sollte die Technik des „De-Interlacings" bzw. „Aufheben
des Zeilensprungs" verwendet
werden. Mit anderen Worten, Aufheben des Zeilensprungs ist ein Verfahren,
um Zeilensprung zu Progressive Scan umzuwandeln. Zum Beispiel, um
TV mit Standard-Auflösung
in hochauflösendes
TV umzuwandeln werden die Abtastzeilen von 480i auf 720p erhöht. Die
Umwandlung von Bearbeiten und Erhöhen ist aus zwei Schritten
zusammengesetzt, Aufheben des Zeilensprungs und neu Abtasten. Aufheben
des Zeilensprungs ist der kompliziertere der beiden Schritte, da das
Zeilensprung-Bild von ungeraden Zeilen und von geraden Zeilen zeitlich
versetzt ist, und wenn die Kombination unveränderbar ist, wird eine Fehlausrichtung
des Bilds auftreten. Die Fehlausrichtung des Bilds sollte geändert werden,
so dass ein Progressive Scan Bild erzeugt werden kann, welches den
Blick zufriedenstellen kann. Wenn ein ausgerichtetes Bild erzeugt
wird, wird es dann einem Neu-Abtastvorgang unterworfen, um in ein
Bild verwoben zu werden.
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Obwohl
die Technik des Aufheben des Zeilensprungs das Problem lösen kann,
dass ein Zeilensprung-System auf einem Progressive Scan System mit
schlechter Auflösung
angezeigt wird, ist da noch ein anderes Problem, das nicht vernachlässigt werden
kann, welches darin besteht, dass das ausgestrahlte Bild sich ständig in
Bewegung befindet, und wenn dies vernachlässigt wird und das Feld ungerader
Zeilen und das Feld gerader Zeilen dennoch kombiniert werden, daher
können
wir nur ein klares Bild bekommen in dem Fall eines stehenden Bildes, aber
eines unscharfen Bilds und Bewegungsartefakten in dem Fall eines
Bilds mit Bewegung und daher kann hohe Bildqualität nicht
angezeigt werden, ähnlich
dem vorher beschriebenen Problem. Daher gibt es zwei grundlegende
Algorithmen, aus denen ausgewählt
werden kann in der Technik des Vorgangs des Aufhebens des Zeilensprungs,
nicht bewegungskompensiert und bewegungskompensiert.
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1. Nicht bewegungskompensierter
Algorithmus des Aushebens des Zeilensprungs
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Zwei
grundlegende lineare Umwandlungstechniken von auf Bewegung hin kompensierten
Algorithmen des Aufhebens des Zeilensprungs werden Weave und Bob
genannt, wobei Weave der einfachere ist.
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Weave
ausführen
bedeutet, dass zwei Felder überlagert
oder verwoben werden, um ein progressives Bild zu erzeugen. Obwohl
die verschiedenen Bildfelder in dem Vorgang eines stehendes Bildes
in dieser Technik vollständig
ausgerichtet werden können
und ein klares Bild erzeugt werden kann; allerdings, wenn ein Bild
mit Bewegung verarbeitet wird, wird sichtbare Kammbildung oder Ausfransen (feathering)
auftreten, da das Bild mit Bewegung sich verschieben wird, wenn
Zeit vergeht, und daher, wenn ein Bild ungerader Zeilen und ein
Bild gerader Zeilen in ein Bild verwoben werden, wird eine Fehlausrichtung
des Bilds auftreten, da eine zeitliche Versetzung zwischen dem Bild
ungerader Zeilen und dem Bild gerader Zeilen auftreten wird. Daher
werden Kammbildung oder Ausfransen vorhanden sein und daher ein
unscharfes Bild erzeugen. Situationen wie sichtbare Kammbildung
oder Ausfransen werden in der Rundfunkausstrahlung oder professionellen Fernsehausstrahlung
nicht akzeptiert.
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Daneben,
da Bob nur eins der Felder als Eingabebild annimmt (zum Beispiel
Bild gerader Zeilen), und das andere Feld (Bild ungerader Zeilen)
verworfen wird, wird sich die vertikale Auflösung des Bilds von 720 × 486 auf
720 × 243
verringern. Die Lücken der
verworfenen Zeilen werden gefüllt
durch benachbarte Abtastzeilen in diesem Bild mit nur der halben Auflösung, um
die Auflösung
von 720 × 486
zurück zu
erhalten. Der Vorteil dieses Algorithmus ist, dass er Bewegungsartefakte
eines Bilds beseitigen kann und die geringsten Berechnungsanforderungen
aufweist. Der Nachteil davon ist, dass die vertikale Auflösung des
Eingabebilds immer noch halb so groß ist wie die des ursprünglichen
Bilds nach der Interpolation, was bewirkt, dass die Detailauflösung des
Progressive Scan Bilds sich verringert.
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2. Bewegungskompensierter
Algorithmus des Aufhebens des Zeilensprungs
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Das
beste Verfahren des Aufhebens des Zeilensprungs ist Bewegungskompensation.
Diese Technik ist in DTV-Bearbeitungs-Umwandlung von entwickeltem
SDTV und Hi-Fi verwendet worden. Das bewegungskompensierte Verfahren
des Aufhebens des Zeilensprungs umfasst, dass zwischen-Feld-Bewegung
gemessen wird und Bildpunkte von zwei zeitlichen Verschiebungsfeldern
in einem Schritt zu einem gemeinsamen Punkt verschoben werden. Bewegungsabschätzung wird
dazu herangezogen, um das Verschiebungsausmaß von jedem Bildpunkt zu entscheiden,
und wobei Identifizierung und Verfolgung eines Bewegungsvektors von
einem Feld zu einem anderen Feld ausgeführt wird. Ein typisches Block-Übereinstimmungs-Verfahren wird eingesetzt
und typische Blockgrößen reichen
von 4 × 4
Bildpunkten bis zu 8 × 8
Bildpunkten. Diese Blöcke werden
verwendet, da in einem Schritt bzw. gleichzeitig nur die Bildpunktblöcke von
relativer Größe verschoben
werden können,
um die räumliche
Anordnung zu korrigieren.
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Und
in dynamischer Videokompressionstechnik wird ein komprimiertes Verfahren
von MPEG derzeit in der Praxis verwendet, wobei MPEG die Abkürzung von
Motion Pictures Experts Group ist. Die Bearbeitungsstandards davon
können
in drei Teile aufgeteilt werden: Video, Audio und System. Da die
Anforderung zunimmt, werden neue Generationen von MPEG entwickelt,
so wie MPEG1, MPEG2, MPEG4 und MPEG7.
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Allgemein
gesprochen, in einem kontinuierlich ausgestrahlten Bewegungsbild
gibt es eine hohe Relevanz zwischen dem vorherigen Bild und dem späteren, daher
gibt es in einer Reihe von ursprünglichen
Bewegungsbildsequenzen eine hohe räumliche Relevanz und hohe zeitliche
Relevanz zwischen dem vorherigen Bild und dem späteren. Und Videokomprimierung
wird verarbeitet durch Entfernen redundanter Information gemäß der Relevanz
dieser zwei Arten von Information, um den Zweck der Kompression
zu erreichen. Das Verfahren des Entfernens von räumlich redundanter Information
wird normalerweise verarbeitet, gemäß den Eigenheiten des menschlichen
Sehens, mit räumlicher
Umwandlung bzw. Transformation (so wie diskreter Kosinustransformation
oder Wavelet bzw. Elementarwellen-Transformation) und Quantifizierung,
um den Teil von hoher Frequenz zu filtern und zu entfernen, um eine Komprimierung
zu erreichen. Zum Entfernen zeitlich redundanter Information wird
das Prinzip der Bewegungsabschätzung
verwendet, um zeitlich redundante Information herauszufinden und
zu entfernen, um Komprimierung zu erreichen. Und in dem Vorgang der
MPEG-Komprimierung (oder Kodieren) werden drei verschiedene Verfahren
verwendet, um jedes Bild zu komprimieren: In-Bild, Bidirektionales
Bild, und vorhergesagtes Bild. Wobei das In-Bild seine Korrelation
mit anderen Bildern nicht berücksichtigen muss,
da ein vollständiges
Bild gespeichert wird; vorhergesagtes Bild nimm ein vorheriges In-Bild
als Referenzbild, wobei der redundante Teil des Bildes nicht gespeichert
wird und nur ein verschiedener Teil des Bilds gespeichert wird;
das Prinzip des bidirektionalen Bilds ist das gleiche wie das des
vorhergesagten Bilds, wobei der einzige Unterschied darin liegt,
dass das bidirektionale Bild ein vorheriges In-Bild oder vorhergesagtes
Bild als Referenz nehmen kann und ebenso ein späteres vorhergesagtes Bild als
Referenz nehmen kann.
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Wenn
das Bild dekomprimiert wird (wenn es ausgestrahlt wird), wird es
in einer Reihenfolge verarbeitet, die dem Kodieren entgegen verläuft, zuerst Dekodieren,
dann umgekehrte Quantifizierung und umgekehrte DCT, Umwandeln des
Signals aus dem Frequenzbereich in ein räumliches Signal, um das Signal
zurück
zu einem Datenstrom vor der Komprimierung umzuwandeln, und diese
Datenströme
werden dann integriert und an einen Video-Rekonstruktionsbildpuffer (oder Videobildpuffer)
gesendet, welcher die empfangenen Daten in die ursprünglichen
Bilder zurückgewinnt.
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Wie
vorstehend beschrieben muss ein hochqualitatives zeilensprungloses
Bewegungsbild erreicht werden, ein sehr komplizierter Bildvorgang muss
verarbeitet werden und daher würden
viele Berechnungsressourcen aufgebraucht werden. Wenn also ein Personal
Computer oder ein Notebook verwendet wird, um ein hochqualitatives
digitales Video/Audio-Multimediabild zu übertragen, ist das System des
PC normalerweise ausgelegt, einen einfacheren Algorithmus zu verwenden,
um den Algorithmus des Aufhebens des Zeilensprungs eines Zeilensprung-Bildes
zu verarbeiten, um nicht zu viele Ressourcen in der zentralen Prozessoreinheit
des PCs aufzubrauchen und den PC davon abzuhalten, andere Funktionen
auszuführen.
Zum Beispiel wird nur der Bob-Algorithmus verwendet, um das Aufheben des
Zeilensprungs eines Bewegungsbildes zu verarbeiten. Auf diese Weise,
obwohl ein Bild des digitalen Multimedia auf dem PC betrachtet werden
kann, kann die Qualität
des digitalen Multimediabildes doch nicht in großem Umfang verbessert werden.
Daneben ist das Bild, nachdem es dem Vorgang des Aufhebens des Zeilensprungs
unterworfen worden ist, ein komprimiertes wiederhergestelltes Bild,
daher wird sich die Bandbreite des Bilds erhöhen und kann nicht an den Monitor
ausgegeben werden durch einen Bus des PCs und das zeilensprunglose
Bild muss direkt an den Monitor gesendet werden, um angezeigt zu
werden. Daher muss die Bandbreite des zeilensprunglosen Bilds abgesenkt
werden, um zu ermöglichen,
dass das zeilensprunglose Bild vom Ausgabebus des PC-Systems ausgegeben
wird, um ein zeilensprungloses Bild anzuzeigen und digitales Videoprogramm
durch das PC-System aufzuzeichnen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Das
vorstehend beschriebene Problem ist, dass das digitale Videosignal
von hoher Bildqualität von
einem persönlichen
digitalen Produkt nicht verarbeitet und angezeigt werden kann, daher
stellt die Erfindung ein Verfahren und eine Hardwarestruktur bereit,
welche das Videosignal bei hoher Bildqualität belassen können und
die Anforderungen an Systemressourcen von einem persönlichen
digitalen Produkt verringern können,
welche als eine perfekte Lösung zum
Anzeigen eines Multimedia-Videosignals auf einem fortschrittlichen
persönlichen
digitalen Produkt in der Zukunft dienen können. Daher kann digitales Video/Audio-Multimedia
perfekt von einem PC-System in hoher DPI-Auflösung angezeigt werden, und einige
TV-Programme können
auch auf Festplatten von PCs mit kleinerem Platz gespeichert werden, nachdem
sie einem Komprimierungs- und Kodiervorgang unterworfen wurden.
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Wie
vorstehend beschrieben stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren
zum Ausrüsten
persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias bereit, wobei durch ein System,
das digitales Video/Audio-Multimedia
verarbeitet, ein persönliches
Computersystem mit der Funktion des Anzeigens eines digitalen Multimedias
mit hoher Bildqualität
ausgerüstet
wird, um wirksam die Berechnungsressource in Personalcomputersystemen
zu verringern.
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Eine
andere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren
zum Ausrüsten
persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias bereitzustellen, wobei durch
ein System, das digitales Video/Audio-Multimedia verarbeitet, ausgestrahlte
Programmen und TV-Programme auf Festplatten von PCs mit kleinerem
Platz gespeichert werden können,
nachdem sie einem Komprimierungs- und Kodiervorgang unterworfen
wurden, um ein PC-System mit Funktionen des Voraufzeichnens und
Ausstrahlens auszurüsten.
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Noch
eine andere Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Vorrichtung zum Ausrüsten
persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias bereitzustellen, welche verschiedene
Verarbeitungseinheiten in einen ASIC zusammenfasst, der sich leicht
mit einer Schnittstelle eines PC-Systems integrieren lässt und
wirksam die Komplexität
der Auslegung und die Herstellungskosten verringert.
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Gemäß den vorstehend
beschriebenen Aufgaben stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum
Ausrüsten
persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias bereit, umfassend: zuerst
Bereitstellen eines modulierten Videosignals im Zeilensprungverfahren
und eines analogen Audiosignals zur Demodulation und Aufhebung des
Zeilensprungs des Videosignals im Zeilensprungverfahren, um dieses
Videosignal im Zeilensprungverfahren in ein zeilensprungloses Videosignal
umzuwandeln; wobei gleichzeitig eine digitale Umwandlung des analogen
Audiosignals verarbeitet wird, um ein digitales Audiosignal zu erhalten;
dann Komprimieren des zeilensprunglosen Videosignals und des digitalen
Audiosignals, um ein komprimiertes zeilensprungloses Videosignal
und ein komprimiertes Audiosignal zu erhalten; Unterziehen des komprimierten zeilensprunglosen
Videosignals und des komprimierten digitalen Audiosignals einem
Synchronisierungsvorgang, um ein synchronisiertes komprimiertes
Videosignal und komprimiertes Audiosignal zu erhalten; schließlich Ausgeben
und Anzeigen des synchronisierten komprimierten Videosignals und
komprimierten Audiosignals.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso eine Vorrichtung zum Ausrüsten persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias
bereit, umfassend: eine digitale Videokomprimierungseinheit, welche
ein zeilensprungloses dynamisches Videosignal komprimiert, um die
Bandbreite zu verringern, die von dem zeilensprunglosen dynamischen
Videosignal verwendet wird; eine digitale Audiosignalkomprimierungseinheit,
welche ein digitales Audiosignal komprimiert, um die Bandbreite
zu verringern, die von dem digitalen Audiosignal verwendet wird;
eine Video/Audio-Synchronisierungseinheit, welche
das komprimierte zeilensprungslose Videosignal und das komprimierte
digitale Audiosignal synchronisiert, um ein synchronisiertes komprimiertes Videosignal
und komprimiertes Audiosignal zu erhalten und das synchronisierte
komprimierte Videosignal und komprimierte Audiosignal auszugeben.
Weiterhin kann die Vorrichtung weiter eine digitale Videosignal-Dekodiereinheit,
eine Zeilensprungsaushebe-Einheit, eine Audiosignal-Analog/Digital-Wandlereinheit
und eine Ausgabebus-Schnittstelleneinheit umfassen, um das synchronisierte
komprimierte Videosignal und komprimierte Audiosignal auszugeben,
um das synchronisierte komprimierte Videosignal und komprimierte
Audiosignal anzuzeigen oder zu speichern.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 ist
ein Flussdiagramm der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
ein Funktionsblockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
ein Funktionsblockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
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4 ist
ein Funktionsblockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Da
die verwandten Techniken und Verfahren des Zeilensprungs, Aufheben
des Zeilensprungs und MPEG-Komprimierungsstandard im Detail im Stand der
Technik beschrieben worden sind; daher ist der vollständige Vorgang
dieser Techniken und Verfahren nicht in der folgenden Beschreibung
enthalten. Weiterhin wird die Technik des Kodierens und Dekodierens,
die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, die aus der MPEG-Komprimierungstechnik
angepasst ist, hier in Zusammenfassung zitiert, um die Beschreibung
der Erfindung zu unterstützen.
Und die Blockdiagramme in dem folgenden Text sind nicht gemäß einer
relativen Stellung in der Realität
und dem vollständigen
Schaltdiagramm gemacht, dessen Funktion ausschließlich darin
besteht, die Merkmale der Erfindung darzustellen.
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Demgemäß stellt
die vorliegende Erfindung zuerst ein Verfahren zum Ausrüsten persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias
bereit, umfassend: zuerst Bereitstellen eines modulierten Videosignals
im Zeilensprungverfahren und eines analogen Audiosignals zum Demodulieren
und Aufheben des Zeilensprungs des modulierten Videosignals im Zeilensprungsverfahren,
um dieses Videosignal im Zeilensprungsverfahren in ein zeilensprungsloses
Videosignal umzuwandeln; gleichzeitig Verarbeiten einer digitalen
Umwandlung des analogen Audiosignals zum Digitalisieren des analogen Audiosignals,
um ein digitales Audiosignal zu erhalten; dann Komprimieren des
zeilensprunglosen Videosignals, um ein komprimiertes zeilensprungloses
Videosignal und ein komprimiertes digitales Audiosignal zu erhalten;
Unterziehen des komprimierten zeilensprunglosen Videosignals and
des komprimierten digitalen Audiosignals einem Synchronisierungsvorgang,
um ein synchronisiertes komprimiertes Videosignal und komprimiertes
Audiosignal zu erhalten; schließlich
Ausgeben und Anzeigen des synchronisierten komprimierten Videosignals
und komprimierten Audiosignals.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso eine Vorrichtung zum Ausrüsten persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias
bereit, umfassend: eine digitale Videosignalkomprimierungseinheit,
welche ein zeilensprungloses dynamisches Videosignal komprimiert,
um die Bandbreite zu verringern, die von dem zeilensprunglosen dynamischen
Videosignal verwendet wird; eine digitale Audiosignalkomprimierungseinheit,
welche ein digitales Audiosignal komprimiert, um die Bandbreite
zu verringern, die von dem digitalen Audiosignal verwendet wird;
eine Video/Audio-Synchronisierungseinheit, welche
das komprimierte zeilensprunglose Videosignal und das komprimierte
digitale Audiosignal synchronisiert, um ein synchronisiertes komprimiertes Videosignal
und komprimiertes Audiosignal zu erhalten und das synchronisierte
komprimierte Videosignal und komprimierte Audiosignal auszugeben.
Weiterhin kann die Vorrichtung weiter eine digitale Videosignal-Analog/Digital-Wandlereinheit
und eine Ausgabebus-Schnittstelleneinheit
umfassen, um das synchronisierte komprimierte Videosignal und komprimierte
Audiosignal zum Anzeigen oder Speichern des synchronisierten komprimierten
Videosignals und komprimierten Audiosignals auszugeben. Und eine
Verarbeitungseinheit in dem persönlichen
digitalen Produkt, ausgerüstet
mit der Funktion des Steuerns des Aufzeichnens und Anzeigens des
synchronisierten komprimierten Videosignals und komprimierten Audiosignals.
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Die
vorliegende Erfindung stellt dann eine Vorrichtung zum Ausrüsten persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
des digitalen Video/Audio-Multimedias
bereit, umfassend: eine digitale Videosignal-Dekodiereinheit, welche
ein moduliertes Videosignal im Zeilensprungverfahren einem Demodulierungs-Vorgang unterzieht,
um ein dynamisches Videosignal zu erhalten; eine Zeilensprungaufhebe-Einheit,
welche bei dem dynamischen Videosignal den Zeilensprung aufhebt,
um das Videosignal im Zeilensprungverfahren in ein zeilensprungloses
dynamisches Videosignal umzuwandeln; eine Audiosignal-Analog/Digital-Wandlereinheit,
welche ein analoges Audiosignal einer digitalen Umwandlung unterzieht,
um ein digitales Audiosignal zu erhalten, eine digitale Videosignal-Komprimierungseinheit,
welche das zeilensprunglose dynamische Videosignal komprimiert,
um die Bandbreite zu verringern, die von dem zeilensprunglosen dynamischen
Videosignal verwendet wird; eine digitale Audiosignalkomprimierungseinheit,
welche ein digitales Audiosignal komprimiert, um die Bandbreite
zu verringern, die von dem digitalen Audiosignal verwendet wird;
eine Video/Audio-Synchronisierungseinheit, welche das komprimierte
digitale Videosignal und das komprimierte digitale Audiosignal synchronisiert,
um ein synchronisiertes komprimiertes Videosignal und komprimiertes Audiosignal
zu erhalten; eine Ausgabebus-Schnittstelleneinheit,
welche das synchronisierte komprimierte Videosignal und komprimierte
Audiosignal ausgibt, um das synchronisierte komprimierte Videosignal
und komprimierte Audiosignal anzuzeigen. Und eine CPU, die in dem
persönlichen
digitalen Produkt angeordnet ist, ausgerüstet mit der Funktion das Aufzeichnen
oder Anzeigen des Aufzeichnens und das Anzeigens des synchronisierten
komprimiertes Videosignals und komprimierten Audiosignals zu steuern.
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Im
Folgenden ist die detaillierte Beschreibung der Erfindung, und nehmen
Sie bitte Bezug auf 1 bis 4, wobei 1 ein
Flussdiagramm einer Ausführungsform
der Erfindung ist, und 2 bis 4 Funktionsblockdiagramme
einer Ausführungsform
der Erfindung sind.
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Zuerst
ist das Verfahren der Erfindung durch 1 dargestellt.
Insofern das Ausstrahlen von Multimedia derzeit betroffen ist, VCD/DVD-Spieler, CD-ROM-Spieler
im PC, Kabel-TV-Programme,
und ausgestrahlte Programm können
verwendet werden um auszustrahlen, und der Inhalt der ausgestrahlten Information
schließt
modulierte Videosignale im Zeilensprungverfahren und analoge Audiosignale
ein. Daher empfängt
für eine
persönliche
digitale Vorrichtung ihr Eingang das modulierte Videosignal im Zeilensprungverfahren,
wie in Schritt 110 gezeigt. Dann werden Dekodieren des
Videosignals von Schritt 120 und Digitalisieren des Audiosignals
von Schritt 150 gleichzeitig verarbeitet.
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Bezüglich des
Videosignals, Schritt 120 demoduliert das modulierte Videosignal
im Zeilensprungverfahren, das es empfängt, um das eingehende modulierte
Videosignale im Zeilensprungverfahren in ein dynamisches Bild zu
digitalisieren, das durch kontinuierliches Zeilensprung-Feld bearbeitet ist.
Dann wird bei dem dekodierten dynamischen Bild in Schritt 130 der
Zeilensprung aufgehoben, unter Verwendung von zum Beispiel einem
Blockübereinstimmungsalgorithmus,
bei welchem eine Reihe eines Zeilensprungaufhebe-Vorgangs in Blockbasis verarbeitet werden,
um das umgewandelte Eingabe-Bild im Zeilensprungsverfahren in ein
zeilensprungloses Bild umzuwandeln. Und dann unterzieht Schritt 140 das
zeilensprunglose dynamische Bild einem Komprimierungs- und Kodiervorgang,
um die Bandbreite zu verringern, die von dem dynamischen Bild verwendet
wird, bei welchem die Komprimierungs- und Kodierungsverfahren so
wie MPEG-Serie und einige Spezifikationen der Motion Joint Photographics
Experts Group verwendet werden können.
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Bezüglich des
empfangenen analogen Audiosignals, es wird in Schritt 150 digitalisiert
und das digitalisierte Audiosignal wird komprimiert und kodiert gemäß einem
Standard von Audio in Schritt 160. Zum Beispiel können Spezifikationen
wie MPEG-1 Layer1, 2, 3 MPEG-2, AC3 oder Adaptive Differential Pulse
Code Modulation verwendet werden. Da das Verhältnis der Komprimierung des
Videosignals und dem des Audiosignals verschieden sind, müssen das komprimierte
Videosignal und Audiosignal in Schritt 170 synchronisiert
und gebündelt
bzw. multiplext werden, wobei die Aufgabe davon ist, das Videosignal
und Audiosignal einem Multiplex-Vorgang eines bestimmten Verhältnisses
zu unterziehen gemäß dem Standard
der Komprimierung und Kodierung, um einen Datenstrom des Synchronisierungsbilds
zu erhalten.
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Bezüglich dem
Komprimierungsstandard von MPEG, sein Komprimierungsverhältnis des
Videosignals muss höher
sein als sein Komprimierungsverhältnis
des Audiosignals, daher wird die Rate der komprimierten Videobits
durch die Rate der komprimierten Audiobits geteilt und die Dezimale
des Ergebnisses wird dann bedingungslos getragen (carried unconditionally),
um eine ganze Zahl zu erhalten. Dann werden der Synchronisierungs-
und Multiplex-Vorgang ausgeführt,
gemäß diesem
integralen Verhältnis,
um einen Datenstrom eines Bilds eines komprimierten Videosignals
und komprimierten Audiosignals zu erhalten. Schließlich wird
entschieden, ob dieser synchronisierte Bild-Datenstrom an Schritt 180 gesendet
wird, um in einem Speicher gespeichert zu werden, oder direkt an
den Monitor gesendet wird, zum Anzeigen durch Schritt 190.
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Dann
wird ein PC-System als ein Beispiel genommen, um die Ausführungsform
der Erfindung zu beschreiben, und nehmen Sie bitte Bezug auf 2, in
welcher ein PC-System, ausgerüstet
mit System 20, das digitales Video/Audio-Multimedia durch
die Erfindung aufzeichnet und anzeigt, angezeigt ist. Das System 20 empfängt ein
moduliertes analoges Videosignal oder analoges Audiosignal von Kommunikationsvorrichtungen
so wie einem VCD/DVD-Spieler, CD-ROM-Spieler
im PC, Kabel-TV-Programmen, und ausgestrahlten Programmen, welche
jeweils durch eine digitale Videosignal-Dekodiereinheit 21 und
eine Audiosignal-Analog/Digital-Wandlereinheit 23 verarbeitet
werden. Wenn die digitale Videosignal-Dekodiereinheit 21 ein
moduliertes Videosignal im Zeilensprungverfahren empfängt, demoduliert
sie das modulierte Videosignal. Wenn das modulierte analoge Videosignal
moduliert ist und von der digitalen Videosignal-Dekodiereinheit 21 digitalisiert
ist, kann ein Bild im Zeilensprungverfahren erhalten werden. Und
dann wird der Zeilensprungaufhebe-Vorgang des Bilds verarbeitet
von der Zeilensprungaufhebe-Einheit 22, um das ursprüngliche
Bild, das von dem Videosignal im Zeilensprungverfahren zusammengesetzt
ist, zu einem progressiven Bild umzuwandeln. Ein voreingestelltes
Verfahren kann für
den Zeilensprungaufhebe-Vorgang verwendet werden. Der Weave-Algorithmus
kann voreingestellt werden, und das Verfahren, das für den Zeilensprungaufhebe-Vorgang
verwendet wird, kann auch durch eine externe Steuerschnittstelle
(nicht angezeigt) geändert
werden. Dann wird das progressive Bild komprimiert von einer digitalen
Videosignal-Komprimierungseinheit 24. Der Komprimierungsstandard
von MPEG2 wird verwendet, zum Beispiel, um die Komprimierung des
progressiven Bildes zu verarbeiten, um ein komprimiertes progressives
Bild zu erhalten, welches dann an eine Synchronisierungs- und Multiplex-Einheit 26 für den nächsten Schritt
des Vorgangs gesendet wird.
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Wenn
das digitale Videosignal einer Reihe von Zeilensprungaufhebe- und
Komprimierungsvorgängen
unterzogen wird, wird das von der Erfindung bereitgestellte System 20 auch
das analoge Audiosignal, das es empfängt, an eine Audiosignal-Analog/Digital-Wandlereinheit 23 senden,
für den
Vorgang der Digitalisierung des Audiosignals, um ein digitales Audiosignal
zu erhalten. Das digitale Audiosignal wird dann von der digitalen
Audiosignal-Komprimiereinheit 25 komprimiert, gemäß einem
Standard in Proportion zu dem der Komprimierung des Videosignals,
zum Beispiel dem Audiosignal-Komprimierungsstandard von MPEG2. Das
komprimierte digitale Audiosignal wird dann an die Synchronisier-
und Multiplex-Einheit 26 für den nächsten Schritt des Vorgangs
gesendet.
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Da
in derzeitigem Komprimierungsstandard ein Videosignal und Audiosignal
in verschiedenen Proportionen komprimiert werden, daher müssen das komprimierte
Videosignal und Audiosignal synchronisiert und multiplext werden,
bevor sie zu einem Multimedia zum Ausstrahlen oder Speichern gesendet werden.
Daher, wenn die Synchronisierungs- und Multiplex-Einheit 26 ein
komprimiertes Videosignal und Audiosignal von der digitalen Videosignal-Komprimiereinheit 24 und
digitalen Audiosignal-Komprimierungseinheit 25 gleichzeitig
empfängt,
unterzieht sie das komprimierte Videosignal und komprimierte Audiosignal
einem Multiplex-Vorgang eines Verhältnisses von Gleichheit gemäß einer
gemischten Proportion, um ein synchronisiertes komprimiertes Videosignal
und komprimiertes Audiosignal zu erhalten. Schließlich werden
das synchronisierte komprimierte Videosignal und komprimierte Audiosignal
an die Busschnittstellen-Verarbeitungseinheit 27 des PCs gesendet,
um zu universellen Spezifikationen von schneller Informationsübertragung
umgewandelt zu werden, so dass sie durch den Bus gesendet werden können. Peripheral
Component Interconnect (PCI) oder Universal Serial Bus (USB) zum
Beispiel werden verwendet, um synchronisiertes komprimiertes Videosignal
und komprimiertes Audiosignal anzuzeigen.
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Mit
der Entwicklung der Halbleiter-Herstellungstechnik hat sich die
Kapazität
von Speicher der Einheit Quadratmessung erhöht. Daher hat die Kapazität von Festplatten,
die in PC verwendet werden, derzeit 500 Hundert Millionen Byte erreicht
(50 Gigabyte). Insofern es einen Multimedia-Film von hoher Bildqualität betrifft,
beträgt
das dpi von jedem seiner Bilder mindestens 720 × 480 Bildpunkte. Daher benötigt ein
Multimedia-Film von 120 Minuten mindestens 12 Gigabyte, um in dem
Speicher gespeichert zu werden, was ein wirklich sehr großer Platz
ist, um einen Film zu speichern, und nicht sehr ökonomisch ist für die Verwendung
der Speicherkapazität
einer Festplatte. Daher ist die Hauptaufgabe des Systems, das ein
persönliches
digitales Produkt mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
von digitalem Video/Audio-Multimedia ausrüstet, das von der Erfindung
offenbart wird, bei dem Videosignal im Zeilensprungverfahren den
Zeilensprung aufzuheben, das von einem gewöhnlichen Multimedia-Ausstrahlungssystem
gesendet wird, um ein Bild des Multimedia in ein progressives Bild
von hoher Bildqualität
umzuwandeln. Das progressive Bild wird dann komprimiert, so dass
ein Multimedia-Film nur ein Zehntel bis ein Zwanzigstel des Speicherplatzes
benötigt,
den er ursprünglich
benötigt
(etwa 650 Megabyte ~ 1,2 Gigabyte), was sehr ökonomisch ist. Wenn der Benutzer
wünscht,
einen digitalen Multimedia-Film vorher aufzuzeichnen, der im Kabel-TV
oder TV-Programm ausgestrahlt wird, und ihn dann anzusehen, kann
der Benutzer den Film mit dem System der Erfindung aufzeichnen,
das den Film in der Festplatte speichern kann. Daneben, wenn der
Benutzer wünscht,
diesen digitalen Multimedia-Film direkt durch eine VGA-Anzeigeschnittstelle
anzusehen, kann der Film direkt gezeigt werden, indem das zeilensprunglose
progressive Bild durch eine Busschnittstelleneinheit an den Monitor
gesendet wird. Da das progressive Bild nicht durch die CPU des PCs
verarbeitet wird (nicht angezeigt), und sein Aufzeichnen oder Ausstrahlen oder
Aufzeichnen und Ausstrahlen gleichzeitig nur durch die Systemschnittstelle
des PC gesteuert wird (nicht angezeigt), werden die meisten Ressourcen der
CPU nicht beansprucht bzw. belegt. Daher kann der Benutzer Dinge
mit seinem PC bearbeiten und gleichzeitig das Programm aufzeichnen,
das er ansehen will; während
dem Ansehen kann das aufgezeichnete Programm mit HDTV zum Anzeigen
durch das PC-System verbunden werden, und der PC kann immer noch
die Arbeit ausführen,
auf die er eingestellt ist. Daher kann der Benutzer die Unterhaltung von
Multimedia genießen
und gleichzeitig die Berechnungsressource des PC für gewöhnliche
Vorgänge
nutzen, ohne belastet bzw. gestört
zu werden.
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Wenn
der Benutzer nur einen CD-ROM-Spieler im PC verwenden kann, um einen VCD/DVD
Film abzuspielen, da der CD-ROM-Spieler das Videosignal und Audiosignal
bereits dekodiert hat, daher schließt die Signalausgabe digitales
Video im Zeilensprung und Audiosignal ein. Daher ist eine Vorrichtung 30 zum
Ausrüsten
persönlicher
digitaler Produkte mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
von digitalem Video/Audio-Multimedia in einer anderen Ausführungsform
der Erfindung offenbart, wobei seine Komponenten eine Zeilensprungaufhebe-Einheit 22,
eine digitale Videosignal-Komprimierungseinheit 24, digitale
Audiosignal-Komprimierungseinheit 25 und
eine Synchronisierungs- und Multiplex-Einheit 26 umfassen,
Bezug nehmend auf 3. Die Funktionen von jedem
zusammensetzenden Element in der Vorrichtung 30 der Erfindung
und die des vorstehend beschriebenen Systems 20 der Erfindung
sind die gleichen und werden nicht wiederholt beschrieben.
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Daneben,
wenn der Benutzer einen fortgeschrittenen DVD-Spieler zum Abspielen
verwendet, da bei dem Ausgabevideosignal der Zeilensprung aufgehoben
worden ist und das Audiosignal ebenso digitalisiert worden ist,
daher ist eine andere Vorrichtung 40 zum Ausrüsten eines
persönlichen
digitalen Produkts mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
von digitalem Video/Audio-Multimedia in noch einer anderen Ausführungsform
der Erfindung offenbart, umfassend eine digitale Videosignal-Komprimierungseinheit 24,
digitale Audiosignal-Komprimierungseinheit 25 und
eine Synchronisierungs- und Multiplex-Einheit 26, Bezug
nehmend auf 4. Die Funktionen von jedem
zusammensetzenden Element in der Vorrichtung 40 der Erfindung
und die des vorstehend beschriebenen Systems 20 der Erfindung sind
die gleichen und werden nicht wiederholt beschrieben.
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Da
die Halbleiterherstellungstechnik zu einem Prozess von 0,13 μm fortgeschritten
ist, schreiten die Techniken von Application Specific ICs bzw. anwendungsspezifische
integrierte Schaltungen und einem System on Chip bzw. System auf
einem Chip ebenso voran. Daher kann in jeder Ausführungsform der
Erfindung das System, das ein persönliches digitales Produkt mit
Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens von digitalem Video/Audio-Multimedia ausrüsten kann,
das von der Erfindung bereitgestellt wird, auf einem SoC-Chip integriert
werden; und da die zusammensetzenden Elemente der Vorrichtung, die
ein persönliches
digitales Produkt mit Funktionen des Aufzeichnens und Anzeigens
von digitalem Video/Audio-Multimedia ausrüstet, die von der Erfindung
bereitgestellt wird, digitale Signale sind, kann die Funktion der
Vorrichtung weiter durch ASIC erreicht werden.
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Was
vorstehend beschrieben worden ist, sind nur bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung, nicht zum Beschränken
der Ansprüche
der Erfindung; und von denen, welche mit dem derzeitigen technischen
Gebiet vertraut sind kann die vorstehende Beschreibung verstanden
und in die Praxis umgesetzt werden, daher sollen irgendwelche Variationen oder
Modifikationen mit gleicher Wirkung, die innerhalb des Wesens gemacht
werden, das von der Erfindung offenbar ist, in den angefügten Ansprüchen eingeschlossen
sein.