专利名称：视象设备管理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电视设备的管理，特别是涉及关于下述目的的管理跟踪以预先记录的形式存储并正在设备中发送的电视节目，以及跟踪由设备正在接收和发射的节目。
电视节目在对外广播或在一个有线系统上发送之前，可以被导向一个设备内的或多个设备之间的许多通道上。到目前为止，还没有任何系统或手续可以可靠地实时监视这些节目的传送情况。其后果是，这种设备的管理一般必须依赖于这样的假定即所有操作人员都以所需的方式采取了跟踪节目传送路径的必要步骤。目前，确定实际上究竟已经对外广播或给有线系统配给了什么节目的最现实的手续之一是，在停播后记录已经广播或分配给用户的所有节目。换言之，该手续只能离线地作出必要的决定，因此不是实时的。
电视工业界已经实现了几种不同的计算机系统和相关的软件，它们是为实现某些特定目的而设计的，例如为了制作准备广播或配给的节目的工作日志。已经开发了一些记帐程序，其中需要用到从计划广播的节目的日志中得到的人工输入数据，以及值班操作员在广播时和阅读停播后记录时所作出的不准确的报告。此外，已在试图实现对正在播放的节目的有限的自动化。然而，这种系统的能力是有限的，这是因为一般地说，这些系统不能够自动地识别正在通过一个设备或被存储到该设备内的节目。这样，不论是通过广播还是通过向有线电视网按时地向用户提供电视节目，在极大程度上(如果不是全部地)取决于负责的操作人员，而且在极大多数情形下也只能由他们来确认。
本发明的一个主要目的是，自动地监视电视节目或其元素在一个设备内或多个设备之间的传送路径，以便能够自动地作出关于每个电视节目或元素所传送的路径的记录和关于每个节目或元素沿着其路径到达各个分配对象点的时间的记录。
本发明的一个较为具体的目的是，向每个节目的视象信号提供能够识别该节目的并能按可以输送给计算机的方式解码的信息，由此可以实现电视设备的实时管理。
本发明的另一个具体的目的是，在视象信号中含有图象信息的，但又不会干扰在家用接收机上观看节目的区域内提供这种节目识别信息。
根据本发明，上述目的和其他目的通过提供下述设备来达到，该设备用来跟踪电视节目在节目配给系统中的传送，每个节目都包含了一个带有能产生电视图象的视象信号，配给系统包含了多个电视节目在其中传送的单元，上述设备包括第一信号处理装置，它连接在系统之内，用来在节目的视象信号中添加一些信号元素，其目的是在电视图象上添加一些符号图案(以下称作图标)，使这些符号位在电视图象的预定位置处，并且多个相继的图案组成一个可以唯一地识别该节目的代码；以及第二信号处理装置，它连接在系统之内，用来探测原先添加在视象信号中的信号元素，并在对该探测作出响应时用来产生含在视象信号内的节目识别标记。
根据本发明，上述目的还通过下述方法来达到，该方法用来跟踪电视节目在节目分配系统中的传送，每个节目都包含了一个带有能产生电视图象的视象信号，配给系统包含了多个电视节目在其中传送的单元，上述方法包括在连接在系统内的第一信号处理装置中向一个节目的视象信号添加一些信号元素，其目的是在电视图象上添加一些符号图案(以下称作图标)，使这些符号位在电视图象的预定位置处，并且多个相继的图案组成一个可以唯一地识别该节目的代码；以及，在连接在系统内的第二信号处理装置中探测原先添加在视象信号中的信号元素，并且在对该探测作出响应时用来产生含在视象信号内的节目识别标记。
由于电视节目在广播或分配给用户有线系统之前，其各个元素要经过多个信号处理设备，所以这些元素将出现原始节目内容中不存在的各种缺陷和失真。当然，在广播或分配给用户有线系统的过程中，在电视信号内也会引入更多的缺陷和失真。位在有效图象窗口之外的含有图象信息的区域(也称作漫散图象区)中的视象信号的所有部分在某些地点实际上要发生形状变化、时间变化和/或被替换，这使得任何利用这些区域的信息添加方案常常不是最可靠的。因此，任何形式的识别标记方案的最可靠的插入位置是有效图象区。
利用有效图象区所涉及的一个最大的问题是标记信息可能被插入到影响观看者观看的位置上。
本发明通过下述装置排除或至少改善这些问题中的第一个问题，也即利用与整体图象相比很小的一些图标，并把这些图标插入到视象信号之中，使得它们在适当调节后的家用电视接收机上位在由视象信号所产生的图象中的看不到的区域内。下面将把这个区域称为图标区。图标区的外部边界与上述漫散图象区的边界相重合；图标区的内部边界最好与本技术领域内称之为安全标题区的边界相重合，更好的情况是与本技术领域内称之为安全作用区的边界相重合，后者稍大于安全标题区。后面将说明这些区域的形状和大小。在经过适当调节后的家用电视接收机中，图象宽度和高度的调整使得电子束的扫描对应一个稍大于显象管可用区的区域。理想地说，该调整使得图象的安全有效区对应于显象管的可用区。
第二个问题是用户在观看节目时存在的失真和缺陷。虽然这些失真可能不至于影响到用户，但它们在数字系统中仍然可能引起不可靠性。
例如，由于目前用于处理视象信号的设备的固有特性，要想把信息精确地放置到图象区域中的确定的位置上存在着一些障碍。关于在垂直方向上的精确定位，需利用垂直同步信号作为参考信号对图象的行进行计数，并用数字图象处理器和录象带的记录时间基准校正器来代替垂直和水平同步脉冲。因此，确定某一特定的图象行的精度取决于处理时所使用的各个个别的设备。在某些较为常见的磁带录象机中，一个共有的问题是它们能够滞后一行地锁定在视象信号上。这样时间基准校正器将加上使图象在垂直方向移动一行的同步信息。由于丢失的那行在正常观看的家用电视机上位在图象区域的外面，所以观看者不会注意到这种移动。
关于图象元素在水平方向上的位置，沿着实际视象信号的一行内的任意象素的位置是由该行水平同步脉冲的前沿决定的。上面提到的各类视象处理设备和甚至于较老的模拟式处理放大器都会有改变这个关系的作用。由于观看者没有图象边缘的实际位置作参考，所以他们同样不会受到这种改变的影响。在实际中，由于较大量的相位误差会使得水平消隐信号扩展到可容忍的限度之外，所以这个误差被保持在大约次载波的半个周期之内。
现有的设备还存在有模拟亮度大小和信号放大的线性问题。即使是电视处理系统中所使用的最简单的分配放大器，也会给它们所处理的信号引入明显的模拟误差。这些误差包括差分增益、信号压缩、高或低亮度等级、非线性传递函数等等方面的误差。较复杂的设备会引入更大的误差。因此，当对通过任一个这些设备的信号进行数字化时，就可能产生量化误差。
根据本发明所使用的用来提供信息的元素或图标具有这样的能力，即使当包含它们的视象信号出现了上述各种移动和失真时，它们也能保持它们的信息内容。这些图标由一些简单的图案组成，它们具有足够的冗余度来保证即使在受到了上述的垂直和水平移动影响时，也能可靠地被探测。为了保证即使当图标出现了模拟亮度的量化误差时也能被可靠地解码，在每帧图象的确定区域内包含了一个特定的参考图标，它具有代表图象的黑色、白色和灰色亮度等级的区域。这些亮度等级的已知值与读出该参考图标时得到的象素值之间的差值给出了表明增益大小和在编码之后所出现的非线性误差。这个信息可以在从图象帧的另三个图标区中读出图标时用作补偿量。
较具体地说，本发明通过利用具有下述性质的图标图形克服了图象元素位置移动和模拟信号失真的问题，即使在出现了大的噪声或失真的情形下，这些图标图形也能借助于目前已有的技术，利用模糊逻辑被可靠地探测和识别。在经典的布尔代数逻辑探测技术中，每个信号元素只能具有0或1两个值，模糊逻辑与此不同，它能够把每个信号元素和基本上连续地位在0和1区间内的一个值相联系起来。因此，模糊逻辑图案恢复并不依赖于完全的匹配。它给出一个关于匹配准确程度的值。只要组成图标的图案参数满足本发明的要求范围，合理大小的噪声或失真不会阻碍符号的恢复，从而给系统赋予了基于布尔代数的信息系统所没有的鲁棒性(robustness，抗干扰性)。
图1是一个方框图，示出装备有实现本发明所需的元部件的普通电视设备；图2是一个方框图，示出图1系统中根据本发明的部件之一；图3.0是图2部件的一个单元的方框图；图3.1是一个方框图，示出图3单元中那些用来把图标插入到视象信号中去的部分；图3.2是一个方框图，示出图3单元中那些用来从视象信号中读出图标的部分；图3.3是一个方框图，示出图3单元中那些用来识别从视象信号中读出的图标的部分；图4是电视图象屏幕的示意图，示出根据本发明的识别元素的位置；图5.1和5.2是本发明在实际中可以使用的多种识别图案的各部分的示意图。
图6.1至6.3是时序图，说明图3装置的工作过程。
图1是一个典型的电视配给系统的方框图，它可以根据本发明来构筑。该示例性系统的形式是任意选取的，其目的只是用来说明问题。需要理解，不论一个电视节目配给系统的复杂程度和/或分布范围大小如何，任何系统都可以作为实现本发明的基础。再有，虽然所示的实施例是结合NTSC制式来说明的，但必须看到本发明适用于所有的电视制式，不论是目前正在使用的制式还是将来要开发的制式。
图1所示的系统包含一些电视信号处理部件，例如一个卫星接收机102，一个磁带录象机104，和一个在电视工业中称为分配播放室(break studio)的电视信号处理和控制区106。卫星接收机102与一个接收天线112相连，用来接收卫星向下传送的节目，到达接收机102的节目通过一个路径器114被导向系统的其他部件，例如部件104和106。这样，通过向下联系而到达接收机102的节目可以由录象机104记录或者直接通过控制单元106向空中送出。另外，预先记录在磁带上的节目也可以通过路径器114从VTR(磁带录象机)104传导到控制单元106中。
迄今所说明的系统虽然简单，但它是一个可工作的电视站。根据本发明，专门设计的节点器(node)120连接在电视节目信号进入、离开电视站或电视站内部路径的各个交接点上。如后面将更详细地说明的那样，每一个这种节点器120可以被控制得用来识别经过其内的各个电视节目，或者用来发送经过其内的电视节目，以及/或者在每个这种发送中插入识别标记。
最后，图1所示的系统还包含这样一些单元，它们的作用是使用根据本发明在视象信号中所提供的信息，而且它们通过电缆122与节点器120相连接。这些附加的单元含有一个监视计算机系统，它由例如下述一些单元所组成单元130，用来保存电视站所执行的日常工作的计划；单元132，用来提供将由电视站广播的节目记录日志；单元134，用来执行记帐功能；以及一个或多个单元136，用来执行需要利用根据本发明所提供的信息的杂务工作。该监视计算机系统也还可以存储关于识别某个节目计划广播的时间的信息，并利用该信息和表明节目在录象机中所存储的位置的信息发出控制信号，以起动录象机的放象和把记录的信号输出给电视站发送器。
电视站还包含一个由下述一些单元组成的工程网络单元140，用来存储该电视站所处理的每个节目的识别标记；单元142，用来存储关于所接收和所发送的节目的图象和声音内容的技术质量的数据；单元144，它可以执行杂务工作；单元146，它构成了一个文件服务器，用来保存关于该电视站接收或广播的节目的数据的最新记录；以及单元148，用来使单元130-136与单元140-146之间的信息交换成为可能。
图1标注中多次出现的以及本文中其它地方出现的的术语“节目”用来代表一个可识别的电视节目元素，也就是已经为向空中广播或通过有线系统播放而剪辑好的一个完整的电视演出或电视作品，其中还包括商业广告或大众服务公告。当然，这个“节目”也可以是现场直播，例如新闻故事或体育比赛。关于普通广播设备的结构和安排，在最新版NAB(国家广播协会)工程手册中有所说明。
图2是说明根据本发明的节点器120的一个实施例的方框图。该节点器含有一个使节点器与电缆122相连的接口202。接口202可以是一个局部区域网络控制器，例如由Standard Microsystems Corp.以型号COM20020推向市场的接口。接口202通过控制总线204和地址/数据总线206连接到CPU(中央处理单元)210、系统存储器212和实际时间时钟214上。CPU210通过主从控制总线220和模块222、224、226和228中的一个或多个相连。
模块222的结构和控制使它可用来在视象信号中插入识别标记，例如“图标”；或者可用来读出原先插入在视象信号中的图标。模块222含有一个模拟部分和一个数字部分，后者能够给出代表在模拟部分内处理的视象信号中的图标的数字信号。一组图标通过某个特定节点器的时间可以从时钟214读出，并和关于识别该节目以及所通过的节点器的数据一起被存储起来。
模块224是一个机器控制模块，它可以设计成用来在响应于由模块222从视象信号中得到的信息时，控制电视配给系统的一个部件的工作。适用于机器控制的部件的例子有，字符发生器、路径器、诸如Ampex VPR-2B和Ampex VPR-250那样的磁带录象机、以及其他可寻址的部件。
模块226是一个数字声音图标接口，它可以在响应于添加在电视节目的视象信号中并已被模块222解码的信息时，修改电视节目的声音部分。模块228是一个电视站时间读出器，它可以接收代表当前时间的输入，并使由模块222得到的每一组数据都带上时间标记或印记。
机器控制模块224和接口226都是可以根据需要而提供的任选部件。在说明了关于在视象信号中插入信息的装置和步骤，以及如何读出这些信息之后，将说明在装备了这些部件后可以产生的某些功能。
图3是图标编码/解码模块222的原理方框图。图3.1-3.3根据所执行的功能画出了模块222的各个部分。图6.1-图6.3是几个时序图，它们分别说明图3.1-3.3电路中某些点处的信号波形。图3.1-3.3电路中出现图6.1-6.3所示信号的各个地点和图6.1-6.3中的各个相应的波形用相同的字母标明。
首先转向图3.1，那里画出了模块222中为了在视象信号中插入信息而与该信号互相作用的那个部分的一个优选实施例。图3.1所示的电路包含一个视象缓存放大器302和一个开关放大器(Key amplifier)304，它们相串联地连接在相关的电视信号通道上。施加在放大器302输入端的视象信号具有图6.1中的波形a和a’，它不加改动地被传送到放大器304的第一信号输入端。开关放大器304是一个电视信号处理系统中所使用的普通器件。它基本上是一个高速视象开关，在本情形中它或者让未改动的视象信号通过，或者让已插入了经过数模转换处理的识别信息的视象信号通过。在所示的实施例中，这个识别信息最好具有图形符号或“图标”的形式，如后面所述。对放大器304的输入信号的选择由“插入”信号来控制，该信号的波形如图6.1中的s所示，由一个同步分离/时钟发生器电路306产生。
离开缓存放大器302的视象信号被传送到同步分离/时钟发生器306，后者具有一个基本的计时元件。电路306含有一个由National Semiconductor推向市场的LM1881型视频同步分离器芯片，它的输出(标作“插入”)被连接到一个辅助时钟发生器310和开关放大器304上。放大器304还有一个第二视象输入端，用以接收可以添加到视象信号中的一个或几个图标。图标数据通过包括一个FIFO(先进先出)存储器320和一个数模转换器322的电路提供给放大器304的第二视象输入端。代表所需图标图形的信号从存储器320读出，在转换器322中转换成模拟形式，并在适当的时间点上被添加到视象信号中。
器件306和320由一个带有存储器332的微处理器330控制。微处理器330通过控制总线340与时钟发生器306相连。微处理器330通过数据总线342和地址总线与存储器332和存储器320相连。
微处理器插入激活信号(图6.1中的波形r)在器件306中产生，并通过控制总线340提供给微处理器330。该信号提示微处理器用存储在与它相连的存储器332内的适当的图标图案去装载FIFO存储器320。由于FIFO存储器320可以被同时地读出和写入，所以微处理器330不必要一次性地把所有准备插入到一个图象帧中的图标都装载给存储器320。在所示的实施例中，每一次只把准备插入到一帧中去的各图标的第一行的数据装载到FIFO存储器内。
在视象信号帧的一场或几场中的所希望的位置上，时钟发生器306在微处理器330的控制之下产生定时信号，它使得时钟发生器310向FIFO存储器320和数模转换器322发出一串快速的时钟脉冲。FIFO存储器在对这些时钟脉冲作出响应时，每次一个象素地输出原先已存储的图标信息，后者被转换器322转换成模拟形式，然后被开关放大器304插入到视象信号之中。
通过这种方式，识别节目的信息就可以被添加到节目的视象信号中。该信息的形式是一些信号成分，它们在最终的电视图象中将以图标或图形符号的形式出现在选定的地点上。这些图标可以表现成各种图案的形式；每种图案代表一个特定的信息单元，或基准；并且一组这种图案提供了所需的信息。
在所示的实施例中，例如图5.1所示，第一组象素被插入到一个图象帧的第一场中的相继行上。为了使图标完整，在同一帧的第二场中的各相关相继行中又插入了第二组象素。
为了读出图标，位在预先选定的图标保留区内的视象信号被转换成数字象素信号，然后被存储到图3.2的存储器314中，存储的地点使得一个给定图标的第一场和第二场中的所有象素能够以选定的次序一起被读出。图4示出一个视象帧的4个这样的图标区404a-404d的例子。需要认识到，图标也可以放置在图象帧的其他区域中。
图标区404的垂直位置和大小是这样确定的从每一场的开始起对水平同步脉冲计数，并对应于选定的水平同步脉冲产生垂直门控脉冲。在所示的实施例中，在每一帧内有两个图标插入在行22-27中，两个图标插入在行257-262中，每帧总共4个图标，如图4所示。由于每一帧含有两个交织的场所以每个图标的垂直高度为12行，如图5.1所示。当然，应该认识到，在一个特定的帧中可以插入不同数目的图标。例如，可以在一个帧的每个角上的同一水平位置上堆放三个图标，造成每帧总共有12个图标。
图标区404的水平位置和大小是这样确定的，产生一串象素时钟脉冲，把每个扫描行分割成多个象素位置，对这些象素时钟脉冲计数，并对应于已选定的象素时钟脉冲产生水平门控脉冲。垂直和水平门控信号相重合的部分对应于一个图标区。
图6.2含有一些时序图，示出图3.2电路中某些点上的信号波形。在图6.2中，波形a和a’示出一个彩色电视信号的一场的两个相继部分，从垂直消隐信号开始，到图6.2中波形a的左端，在该时期内提供平衡脉冲和同步脉冲，接着是不出现在电视屏幕上的11行图象行(图象行10-20)。垂直消隐区间的后面是由242.5个图象行组成的有效图象时期。众所周知，每个图象行含有一个水平同步脉冲610、一个颜色同步脉冲串612和一个图象信息区614。含有图象信息的区614只在图象行21上画成了一个脉冲，在其他图象行上都没有画出。
图6.2中的波形g示出了由图3.2的器件306从每个场信号中提取出来的奇-偶场识别脉冲。该奇-偶信号被送给计数器309的复原输入端RST，该计数器的输出是一个代表该帧内的象素地址的10比特并行数字信号。这样，当从奇数场变成偶数场或由偶数场变成奇数场时，计数器309被复原并产生相继的10比特象素地址。将可看到，每个图标象素的象素帧地址在各行之间是不相邻的。于是，由计数器309产生的10比特象素地址被传送给一个PROM(可编程只读存储器)器件312，在那里把象素的帧地址重新安排成存储器314的相邻的存储器地址。其结果是，每一个读出的图标的象素在进入存储器314时是存储在相邻的存储器位置上的。
图6.2中的波形b示出从具有波形a和a’的视象信号中提取出来的水平同步脉冲(分离的水平同步脉冲)。该信号是在图3.2的器件306中产生的。通过对图6.2中波形b所示的分离的水平同步脉冲的计数，产生了如图6.2波形C所示的行门控信号，该信号提供同步于图象帧顶部处的图象行22-27的第一门控脉冲，以及同步于图象帧底部处的图象行257-262的第二门控脉冲。该信号也是在图3.2的器件306中产生的。
在每个行门控脉冲期间，发生器306产生一系列被标为象素门控信号的脉冲，如图6.2的波形d所示。每个象素门控脉冲在时间上都与一个相应的图标区中的一个水平行相重合。如前所述，所示实施例的帧含有4个图标区，分别位在帧的四角。由于在所示实施例中通过一个图标区的每一图象行都要通过两个图标区，所以这些象素门控脉冲将在时间上交替地分别与每一图象行中的一个确定的起始部分和一个确定的结尾部分相重合。每个这样的门控脉冲用来对由发生器306产生的两串门控象素时钟进行门控，如图6.2的波形e和f所示。门控象素时钟e(第一相)作为一个模数转换器308的时钟，使得只有对应于预先选定的图标区的那部分视象信号才被转换成数字象素数据。门控象素时钟f(第二相)作为计数器309的时钟，使它产生上述要被PROM312重新安排成相邻存储器地址的象素帧地址。每个被写入到存储器314中的象素由一个8比特的字组成，它被并行地写入到存储器314中。
现在参见图3.3和6.3，图标的识别是通过把在前一次图标读出操作时存储到可寻址数字存储器314中的图标象素数据与存储在图形RAM(随机存取存储器)318中的图标象素数据进行比较来实现的。为此，在每个图象帧的结束处，把从图象帧中读出并存储在存储器314中的象素数据输出给一个移位寄存器315，它把象素数据每次一比特地输送给一个图形识别单元。在本实施例中，该图形识别单元用一个模糊图形比较器316和图形RAM318实现。比较器316的一个合适的具体例子是由佛罗里达州Sanford市的American Neuralogix公司所推出的型号为NLX110的器件。该器件有8个图形数据输入端，所以可以给RAM318提供8个数据输出端，以便能够同时地向比较器316提供多达8个所选出的图形。
NLX110集成电路可以同时把多达8个已知的图形与一个未知图形进行比较。为了最大限度地利用这个性能，本发明所示的实施例使用了8种不同的图标图形。一个图标图形被指定为参考图标图形，位在有效图象窗口的左上角，如图4的404a所示。该参考图标图形被控制微处理器330用来设定NLX110图形比较器316对下三个图标(位在区域404b、c、d中)的误差阀值，由此排除了输入图标中的噪声或失真影响。
其它7个所选图标图形构成一个图标原组，利用关于从N个(N＝7)图形中每次取R个(R＝3)图形的排列数目公式，可以得出结论每个图象帧可以有210种可能的不同图形排列。前128种排列可以指定用来对应于普通主题发送的7比特ASCII码。其余的可以指定用作特殊目的。当采用这种方案提供节目识别信息时，在一个帧上将呈现三个不同的图标图形和一个参考图标图形。这样，每一图象帧都可以提供一个字母或数字识别符号。由于普通的电视帧速率为每秒30帧，所以只需要在几秒钟的电视节目信号中呈现图标就可以提供全部所需的识别信息。
通过增加不同图标图形的数目将可增加每一帧所含的信息量。然而可以预料，当不同图标图象的数目增大时将可能增大电路和控制程序的复杂性。而且，不同图标图形数目的增大将使电视站工作人员的目视读出更为困难。
在所示的本发明实施例中所使用的图标图形的类型具有下述特性即使当视象信号含有噪声或失真时，或者当视象信号中的定时误差使图标象素中的一行(列)或两行(列)不能到达比较器316时，也能够用模糊逻辑比较器以高度的可靠性识别它们或对它们解码。在所示的实施例中，这些图标图形的特性包括只有8种不同的图标图形需要识别，其中每个图形由144个象素构成；每个图形由只能取两、三个相差比较大的不同灰度值的象素构成；每个图形在水平方向和垂直方向上的灰度值改变次数都不大于4次；以及，除了每个三角形图形的两个角为例外情形之外，在水平方向上和垂直方向上任一给定的灰度值至少出现在相邻的两个象素位置上。因此，可以把这8个不同的图形做成为一些比较简单的几何图形，使这些图形互相之间的差别足够地大，从而可以用设定了较低识别阀值的比较器316来可靠地识别每个图形。
在所示的实施例中，存储在某一特定帧内的图标信息在18.2MHz的移位脉冲作用下可以在相当于12个图象行的时期内被识别或被解码。如图6.3所示，波形g是在器件306中产生的用来识别每一帧的当前场的奇-偶信号。该信号的状态被每个垂直同步脉冲的前沿反转(图6.1)。在奇-偶信号的每一个向上跳变的时刻，也即对应于垂直消隐时期中各个奇数场的开始时刻，器件306将产生一个比较激活脉冲信号，其周期为12个图象行，如波形h所示。
在每个比较激活脉冲期间，器件306产生一列4个互相分开的读出胜者脉冲，如波形i所示；还产生一列4个互相分开的比较门控脉冲，如波形j所示。每个比较门控脉冲紧接在对应的读出胜者脉冲的前面。在每个比较门控脉冲期间，器件306产生一列144个门控时钟脉冲，波形k示出了其一般的形状。
如波形l和m所示，每个门控时钟脉冲由每列为8个时钟脉冲的两列脉冲组成，每列中的时钟脉冲频率都是18.2MHz。再有，器件306还对每个门控时钟脉冲产生一个如波形m所示的存储器读出脉冲。图3.3的计数器319在每一帧开始时被奇-偶脉冲(波形g)复原。存储器读出脉冲被提供给计数器319的输入端，它通过图3.3的转接器311向存储器314提供10比特的象素读出地址。
一个标记为波形l(第一相)的含有8个时钟脉冲的脉冲列被传送给移位寄存器315，以使象素比特移位，串行地进入比较器316；另一个标记为波形m(第二相)的8时钟脉冲列被提供给比较器316，以触发比较操作。每个第一相的脉冲移动一个象素比特位，每个第二相的脉冲触发与前一次移位的比特位的比较。第二相中的各脉冲是由第一相中的相应脉冲移相180°而得到的。
每个从移位寄存器315来到的比特与由RAM318提供的8个图形中的每个图形的相应比特进行比较。当一个图标的所有比特位都被比较过之后，相应的读出胜者脉冲被送给微处理器330，后者在对此脉冲作出响应时，从比较器316读出比较的结果。该比较结果的形式是一个信号，该信号确定了最接近地匹配于由寄存器315提供的各个比特位所代表的图形的参考图形。这个信号和有效图象窗口中的相应图标位置的识别信号一起被提供给存储器332。
微处理器330在比较激活脉冲的尾端产生一个完成信号，该信号表明一帧中的所有4个图标都已经在图形方面和位置方面被分别识别出来了。它们所代表的信息，即字符，可以借助于例如存储器332内的一个查找表被识别出来。
根据本发明的一个特色，在发送器输入方设置了一个节点器，用来读出存储在电视信号中的识别信息，以向设备的中央数据处理系统提供实时的和可靠的指示，表明所识别的节目已经开始播放。这个信息将和播放开始的时间信息一起被存储起来。
此外，在读出之后，可以在发送电视信号之前从中删除掉已存的信息。然而，为了确定在各个电视接收机上的收看情况，例如为了统计节目的收视率，也可以在广播或发送电视信号的时期内保留上述识别信息即图标。为此，每个准备要监视的电视接收机都需要装备一个连接在电视机调谐器输出端上或外部调谐器的组成部分上的含有图2中节点器的适当部分的解调器。这样，电视机所调谐的各个节目所含的识别数据就可以和时间信息一起被存储起来，或者还有可能通过电话线路立即发送给一个控制数据收集点。其结果是，有可能基本上实时地确定节目的收视率。
当根据本发明的识别数据用来确定收看情况时，有可能希望在每个节目期间以固定的时间间隔，例如5分钟，发送这些数据，以及在每个广告的开始时和结束后发送这些数据，以便在节目进行过程中监视频道转换开关的状态。这种监视收看情况的技术可以排除由于节目观看者的不正确报告而造成的收视率误差。
图4示出一个具有一个外部边界402的有效图象窗口，边界402划出了包含在一个视象信号中的所有图象信息所形成的图象区域，也就是视象信号中除了水平消隐和垂直消隐部分之外的全部区域。有效图象窗口之内有一个被外部边界406所包围的安全作用区，安全作用区之内有一个被外部边界408所包围的安全标题区。
根据电影电视工程师学会(Society ofMotion Picture and Television Engineering)所出版的规范RP27.3-1989，安全作用区应包含希望显示给观看者的图象部分，也即电视节目中所有有意义的部分；安全标题区应包含所有更为重要的信息，例如标题，以保证该信息在大多数家用电视接收机上都能够看到。
这些规范还进一步规定了以被边界402包围的有效图象窗口的垂直高度作为基准的由百分比所表示的下述与各个图象区有关的尺寸。
有效图象窗口的水平宽度-133％；安全作用区的垂直高度-90％；安全作用区的水平宽度-120％；安全作用区底边与有效图象窗口底边的垂直间距-5％；安全作用区右边与有效图象窗口右边的水平间距-6.67％；安全作用区每个角的半径-24％；安全标题区的垂直高度-80％；安全标题区的水平宽度-106％；安全标题区底边与有效图象窗口底边的垂直间距-10％；安全标题区右边与有效图象窗口右边的水平间距-13。33％；安全标题区每个角的半径21％。
图4还示出4个位在有效图象窗口的四个角上、并在被边界406包围的安全作用区之外的小矩形图标区404。最好把各个图标区404分别限制在由从各个角的曲率中心出发的水平半径线和垂直半径线410所限定的角区之内。这些角区既为图标提供了适当的空间又可保证图标不会被家庭观看者看到。不过，，如果需要，图标区404也可以全部地或部分地位在边界406之内，但最好是位在边界408之外。在此情形下，区域404内的图标最多只会对观看者造成最低程度的干扰，这特别是因为通常图标只会在几秒钟的时期内出现在节目元素之中，对此下面将有说明。另一方面，由于图标区404位在有效图象窗口之内，所以它们可以被电视站的工作人员看到，并且如果以足够慢的速度重放录象带，它们还可以用目视识别。
一个例如位在区域402的左上角处的图标区404a可以保留给参考图标，它可以具有特殊的形状，并且出现在每个含有识别信息的电视图象帧中。图象帧中所含的信息可以用其他三个位置上的图标是否出现来表示，以及/或者用其他三个位置上的一个或几个图标的形状来表示。
图4示出根据本发明的图标方案的一个简单例子，其中所有的图标都具有方形或矩形的轮廓。这种轮廓可以用上述门控电路以比较容易的方式来产生。在所示的实施例中参考图标区404a位在左上角，其形状是一个空心的黑方框围着一个空心的灰方框，而中央是一个白的方块。其他三个图标404b-d都是方形，并被其对角线分成一个黑三角形和一个白三角形；为了形成差别，区域404b和c图标中的黑三角形位在右下方；而区域404d图标中的黑三角形位在左上方。
图5.1-5.2示出一些本发明在实际中可以使用的可能的图标图形。图5.1-5.2的图标场图案5a-5h示出8种特定图标在一帧电视图象帧的第一场中呈现的图标象素，而图标场图案5i-5p示出该8种图标在同一电视图象帧的第二场中呈现的相应图标象素。当显示在电视屏幕上时，两个相应的图标场图案中的各行交替地排列，示出一个完整的图标图形。这样，场图案5a和5i结合起来形成图4的404a区域中的参考图标图形；而图标场图案5b和5j形成图4的404d区域中的图标图形，图标场图案5c和5k形成图4的404b和404c区域中的图标图形。图标场图案5d和51，5e和5m，5f和5n，5g和5o，以及5h和5p可以分别相结合，形成另外5种可以采用的图标图形。在所示的实施例中，白色象素未加阴影线，灰色象素加上了稀疏的阴影线，黑色象素加上了较密的阴影线。
当然，不难看出，也可以采用其他的图标图形。然而，在本优选实施例中，每个图标含有多个具有不同灰度值或颜色的象素。还有，每个图标图形都比较简单，并且具有比较多的象素，所以可以提供高度的冗余度和抵抗信号降质的能力。
根据本发明提供的节目信息还可以有许多有益的用途。举例来说，根据本发明的图标所提供的信息可以用来帮助对被编辑的节目素材的分析。由于录象带节目编辑的分层次性质，有时难以确定原始材料的来源，也即难以确定原始的视象信息存储在哪盘磁带上。通过利用图标以一个或一组特定的符号在一盘给定的磁带上标志每一帧，便可方便于对这种节目的重新编辑。当事后通过一个图标解码器重放完成后的节目时，便可以得到一个准确的拍摄清单。
也可以容易地提供机器可读的广告位置信息。在例如体育比赛等现场直播的情形中，广告不是在某些确定的时间上播送的，而是在整个节目内机动地播送的。可以在节目的起源地点插入图标，以触发使用该节目的所有电视站中的自动广告插入设备。利用这样的方法，所有当地的网络或有线公司机构都能够保持和现场节目的同步。
图标可以用来把识别标记植入节目和/或广告中。通过在结束后的节目或广告中植入图标，播放后的接收机就能够监视到这些节目或广告，以制作实际的和计划的节目材料播放情况的对照日志记录。此外，还可以自动地制备出给广告商的帐单。
选出的一些图标图形可以保留作为灵巧测试信号或测试信号识别图形，它们能使电视设备中的测量设备在测试信号于其中通过时自动地对它进行适当的测量。用这种方法得到的信息可以传递到一个节点器，然后再传递到电视站的控制计算机，用来控制电视站中的各种处理和产生工作清单及数据库。
在现场制作中，图标可以用作磁带盘和拍摄的标记。上述图标编码电路可作为一个独立的设备，或者作为摄象机的一个部件，与便携式磁带录象机一起使用。利用例如手持式计算机等便携式数据输入装置，导演就可以在即将拍摄景物之前向摄录象设备输入关于磁带盘、景物和拍摄的代号。这些信息将被传递到设置在录象机或摄象机内的一个图标编码器中，使得所有被记录的帧都用适当的信息进行了标记。这些信息在节目的后期制中将有很大的价值，并有可能构成机器可读的等效于目前使用的场景说明板的场景板。
图标还可以用于提供全国传送路径的信息，在一个节目或广告的前端信息中可以用根据本发明的图标形式来编码专门的说明。其后，该信息就可以被位在该国家各不同地区的自动转播设备实时地利用，以把电视信号送到它的目的地去，而不再需要在各个转播点安置具有关于指定路径的事先知识的工作人员。
尽管上面的说明是针对本发明的特定实施例进行的，但应该理解，在不偏离这些精神的情况下可以做出许多修改。所附的权利要求试图能把这种修改涵括到本发明实际的范畴和精神范围之内。
因此，从所有角度来说，应该认为这里所公开的实施例只是示例性的，而不具有限制性；本发明的范畴应由所附的权利要求而不是由前面的说明来确定，从而期望把所有可归属于与权利要求相等效的含义和范围之内的修改全部包含在内。
权利要求
1.跟踪电视节目在一个节目配给系统内的传送情况的设备，每个节目都包含一个含有能产生电视图象的信息的视象信号，节目配给系统包含多个电视节目在其中经过的单元，上述设备包括连接在系统内的第一信号处理手段，用来在一个节目的视象信号中添加信号元素，其目的是向电视图象添加一些非二进制的图形符号图案，使得这些非二进制图形符号位在电视图象的一些预定的位置处，并且多个相继的图形构成了可唯一地识别该节目的代码；以及连接在系统内的第二信息处理手段，用来探测原先添加在视象信号中的信号元素，并用来在对该探测作出响应时产生包含视象信号的节目的识别标记。
2.根据权利要求1的设备，它还包括连接在上述第一和第二信号处理手段上的控制手段，用来向上述第一信号处理手段提供识别节目的信息，该信息传经上述第一信号处理手段，以控制上述第一信号处理手段产生相应的信号元素。
3.根据权利要求2的设备，其中上述控制手段的连接使得能够从上述第二信号处理手段接收节目识别标记。
4.根据权利要求1的设备，其中上述电视图象的一些预定位置是在图象的各个角上。
5.根据权利要求4的设备，其中上述预定位置之一是参考位置，用来包含能表明在某一给定图象帧中出现了节目识别信息的信号元素。
6.根据权利要求1的设备，其中每个符号图形由形成一个电视图象帧的相继两场中的一些信号元素构成。
7.根据权利要求1的设备，其中每个符号图形是一个模拟视象信号的一部分，并且上述第二信号处理手段包括模数转换手段，用来把原先添加到视象信号中的信号元素转换成数字象素信号；以及探测手段，用来探测该数字象素信号。
8.根据权利要求1的设备，其中视象信号由被垂直消隐区分开的一系列图象场组成，并且上述第二信号处理手段在垂直消隐区期间执行对信号元素的探测。
9.一种跟踪电视节目在一个节目配给系统内的传送情况的方法，每个节目都包含一个含有能产生电视图象的信息的视象信号，节目配给系统包含多个电视节目在其中经过的单元，上述方法包括在连接在系统内的第一信号处理手段中，把信号元素添加到一个节目的视象信号中，其目的是向电视图象添加一些非二进制的图形符号图案，使得这些非二进制图形符号位在电视图象的一些预定的位置处，并且多个相继的图形构成了可唯一地识别该节目的代码；以及在连接在系统内的第二信息处理手段中，探测原先添加在视象信号中的信号元素，并在对该探测作出响应时，产生包含视象信号的节目的识别标记。
10.一种与一个带有代表图标的信息元素的视象信号结合使用的设备，包括用来读出视象信号的图标的手段；以及用来根据读出的图标产生一个报告的手段。
11.根据权利要求10的设备，其中视象信号包含了产生一个视象节目的信息，由视象信号中的信号元素所代表的图标形成了一个构成能唯一地识别该节目的代码的图形，并且所产生的报告包含了一个该节目的识别标记。
12.根据权利要求10的设备，其中视象信号包含了能产生多个拍摄内容的信息，每个拍摄内容都带有相应的视象信号元素，其中由相应的拍摄内容中的信号元素所代表的图标形成了一个构成能唯一地识别该拍摄内容的代码的图形，并且所产生的报告包含了一个识别视象信号的每个拍摄内容的拍摄内容清单。
13.根据权利要求10的设备，其中每个图标都是一个含有多个不同颜色的象素的图形符号图案。
14.一种与一个或多个从动单元以及一个带有代表图标的信息元素的视象信号结合使用的设备，包括用来读出视象信号中的图标的手段；以及用来在对从视象信号读出的图标作出响应时控制从动单元的手段。
15.根据权利要求14的设备，其中该从动单元是一个磁带录象机，并且控制手段含有在响应于从视象信号中读出的图标时能激活该磁带录象机记录该视象信号的手段。
16.根据权利要求14的设备，其中该从动单元是一个路径器，并且控制手段含有可以根据从视象信号中读出的图标来激活该路径器，以把该视象信号送到相应的路径中去的手段。
17.根据权利要求14的设备，其中该从动单元是自动广告插入设备，并且控制手段含有在响应于从视象信号中读出的图标时能激活该设备，以把广告插入到该视象信号中去的手段。
18.根据权利要求14的设备，其中每个图标都是一个含有多个不同颜色的象素的图形符号图案。
19.根据权利要求18的设备，其中至少有一个图标是用来向图标的各种颜色提供参考亮度的参考图标。
20.根据权利要求18的设备，其中图标的颜色包括白色、灰色和黑色。
21.根据权利要求19的设备，其中用来读出图标的手段包含用来在响应于参考亮度时把视象信号中的图标与预定的图标图形进行比较的手段。
22.与含有能产生包括多个象素的电视图象的信息的电视信号结合使用的设备，上述设备包括一个编码器，用来向视象信号添加信号元素，其目的是向电视图象添加一些图形符号，使得每个这种符号都包括多个以预定图案排列的具有多种颜色的象素，并位在电视图象中的一些预定位置处，而且多个相继的符号构成一个编码的消息；以及一个解码器，用来深测原先添加到视象信号中的信号元素，并用来在对该探测作出响应时产生从该视象信号中解码得到的消息。
23.根据权利要求22的设备，其中每个符号图案包含了至少在两个相正交的方向上的一些不同颜色的象素。
全文摘要
在一个节目配给系统中跟踪电视节目流的设备和方法，各节目都包含含有能产生电视图象的信号的视象信号，节目配给系统包含多个电视节目在其中经过的单元，该设备包括连接在系统内的第一处理装置，用来向视象信号中添加信号元素以向电视图象中添加符号图形，使符号位于电视图象的预定位置处，且多个相继的图形构成可唯一地识别该节目的识别码；以及用来探测添加在视象信号中的信号元素及识别包含该视象信号的节目的第二信息处理装置。
文档编号H04N7/08GK1116479SQ9419093
公开日1996年2月7日 申请日期1994年1月6日 优先权日1993年1月12日
发明者金·R·莱盖特 申请人:视象自动系统股份有限公司