專利名稱：視頻數(shù)據(jù)解碼器及其解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)采用MPEG(Moving Picture Experts Group)即數(shù)字視頻數(shù)據(jù)壓縮與編碼的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)編碼的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的裝置與方法，更具體說(shuō)涉及對(duì)使用光盤、磁光盤與數(shù)字盒式錄像機(jī)磁帶的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼的裝置或在諸如異步傳輸模式(ATM)和衛(wèi)星廣播之類的系統(tǒng)中采用的解碼裝置和方法。
本申請(qǐng)以韓國(guó)專利3411/1996號(hào)為基礎(chǔ)，在本文中納入該專利以作參考。


圖1所示為先有技術(shù)的MPEG視頻數(shù)據(jù)解碼器的框圖。以MPEG格式壓縮的輸入位流通常由控制該MPEG視頻解碼器的外部處理器送來(lái)。輸入位流通過(guò)編碼數(shù)據(jù)輸入單元10和存儲(chǔ)器接口單元40之后存入外部存儲(chǔ)器50中的位流緩沖器。在這種先有技術(shù)中，因?yàn)樵谕獠看鎯?chǔ)器50中一般采用廉價(jià)的DRAM(動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，且其處理速度低于靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，所以需采用一種特殊的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器刷新技術(shù)。輸入位流由外部存儲(chǔ)器50中的位流緩沖器讀入數(shù)據(jù)解碼單元20，然后進(jìn)行實(shí)質(zhì)的MPEG視頻解碼操作。經(jīng)過(guò)上述過(guò)程解碼的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)通過(guò)存儲(chǔ)器接口單元40存入外部存儲(chǔ)器50中的幀緩沖器。在這樣的MPEG視頻解碼操作中，先要通過(guò)存儲(chǔ)器接口單元讀出幀緩沖器中記錄的已被解碼的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，將其作為參考幀，方能對(duì)某些數(shù)據(jù)解碼。這樣，實(shí)際上要多讀許多外部存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。通過(guò)上述MPEG視頻解碼操作后，記錄在幀緩沖器中的已解碼的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)在預(yù)設(shè)時(shí)刻被數(shù)字視頻輸出單元30讀取然后輸出。在不使用外部緩沖器50中的幀緩沖器情況下，數(shù)據(jù)解碼單元20是不輸出數(shù)據(jù)的。這是因?yàn)閼?yīng)理想解碼的視頻幀序列與在MPEG視頻中待實(shí)際顯示的視頻幀序列不同，并且視頻幀被解碼的時(shí)刻不是它們應(yīng)實(shí)際顯示的時(shí)刻，這就需要象外部緩沖器50中的幀緩沖器這樣的裝置，通過(guò)控制這種時(shí)序來(lái)幫助數(shù)字視頻輸出單元30以數(shù)據(jù)原來(lái)形式輸出數(shù)據(jù)。作為其他幀解碼的參考幀數(shù)據(jù)，即便已通過(guò)數(shù)字視頻輸出單元，但是為了將它解碼成為原來(lái)形式，應(yīng)在預(yù)設(shè)期間仍保持為數(shù)字視頻數(shù)據(jù)形式。簡(jiǎn)而言之編碼數(shù)據(jù)輸入單元10、數(shù)據(jù)解碼單元20、數(shù)字視頻輸出單元30各自獨(dú)立工作，同時(shí)通過(guò)存儲(chǔ)器接口單元40并行地使用外部存儲(chǔ)器50。
圖2為根據(jù)MPEG定義表示的I、P、B圖像概念的示意圖。I圖像僅使用圖像本身信息編碼，可不參照其他圖像解碼。P圖像如果沒(méi)有在前向預(yù)測(cè)中所使用的圖像數(shù)據(jù)就不能解碼，因?yàn)闉榱双@得最佳圖像質(zhì)量，P圖像是通過(guò)前向預(yù)測(cè)對(duì)I或P圖像數(shù)據(jù)編碼的輸出。B圖像如果沒(méi)有在雙向預(yù)測(cè)中所使用的兩類圖像數(shù)據(jù)就不能被解碼，因?yàn)锽圖像是通過(guò)雙向預(yù)測(cè)對(duì)過(guò)去的和未來(lái)的圖像(I和P)數(shù)據(jù)編碼的輸出。因此，圖1中的幀緩沖器儲(chǔ)存著三種幀數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)解碼和輸出時(shí)都還要用到該幀緩沖器。
參閱圖3，該圖是符合美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)標(biāo)準(zhǔn)的MPEG數(shù)據(jù)的圖像構(gòu)成圖，圖中所示為一秒鐘內(nèi)被劃分為I、B、P圖像的綜合MPEG數(shù)據(jù)。每秒顯示30幀，由2幀I圖像、8幀P圖像和20幀B圖像組成。B圖像占據(jù)絕大部分，這是因?yàn)锽圖像需要兩幀以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。所以，需要頻繁地通過(guò)存儲(chǔ)器接口對(duì)外部存儲(chǔ)器中的幀緩沖器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。如在盒式磁帶錄像機(jī)(VCR)中那樣地實(shí)現(xiàn)快速向前播放和快速倒放時(shí)，通常所實(shí)現(xiàn)和顯示的只是隨機(jī)存取單元形式的I圖像。這是因?yàn)镮圖像是獨(dú)立編碼的，以便即使其它圖像尚未解碼也可以只用I圖像自身的圖像信息進(jìn)行解碼。當(dāng)處理速度提高時(shí)，如果以更快速度播放，P圖像也能像I圖像一樣實(shí)現(xiàn)和顯示出來(lái)，這是因?yàn)镻圖像只需一個(gè)經(jīng)過(guò)解碼的參考幀。
MPEG視頻解碼器的性能決定于它能解碼多少高傳輸比特率的位流，或者它能多快地接收輸入數(shù)據(jù)。圖1所示的結(jié)構(gòu)中，獨(dú)立而同時(shí)工作的編碼數(shù)據(jù)輸入單元10、數(shù)據(jù)解碼單元20及數(shù)字視頻輸出單元30，通過(guò)同一個(gè)存儲(chǔ)器接口單元40來(lái)利用同一個(gè)外部存儲(chǔ)器。在這樣的結(jié)構(gòu)中，MPEG視頻解碼器的性能受存儲(chǔ)器接口單元40利用率的影響，換言之，對(duì)外部存儲(chǔ)器50的存取頻率越高，MPEG視頻解碼器所表現(xiàn)的性能越差。如前所述，在快速播放時(shí)，并將所有數(shù)據(jù)而僅是I圖像或I與P圖像被解碼以便顯示。然而，在先有技術(shù)中，不必要的數(shù)據(jù)(B或P圖像)也被記錄在外部存儲(chǔ)器50的位流緩沖器中，數(shù)據(jù)解碼單元20讀出所有數(shù)據(jù)，然后再通過(guò)判斷舍棄那些對(duì)數(shù)據(jù)解碼不必要的數(shù)據(jù)，這樣就占用了更多的時(shí)間去解碼。而且在快速播放時(shí)，自然地顯示圖像還存在另一個(gè)難題，即通過(guò)存儲(chǔ)器接口單元讀取并記錄不必要的數(shù)據(jù)所造成的負(fù)擔(dān)限制了解碼器的數(shù)據(jù)輸入速度。
因此，本發(fā)明的目的是給出一種解碼器和一種解碼方法，用以改善解碼器的性能，并且當(dāng)快速播放時(shí)，通過(guò)在MPEG解碼器中，將記錄、讀取和判定不必要數(shù)據(jù)的功能取消，代之以其它功能，來(lái)實(shí)現(xiàn)更自然的快速播放。
為了達(dá)到這些及其它一些目的，這里給出了一種用于解碼和再現(xiàn)MPEG視頻數(shù)據(jù)的裝置，包括用于接收MPEG視頻數(shù)據(jù)并輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的編碼數(shù)據(jù)輸入單元；用于接收數(shù)據(jù)信號(hào)并決定其是否需要解碼的數(shù)據(jù)分析單元；用于響應(yīng)數(shù)據(jù)分析單元輸出信號(hào)而輸出控制信號(hào)的存儲(chǔ)器接口單元；用于響應(yīng)控制信號(hào)而存儲(chǔ)所述MPEG視頻信息的外部存儲(chǔ)器單元；用于讀取并解碼存儲(chǔ)于外部存儲(chǔ)器單元中的MPEG視頻數(shù)據(jù)并再次將它們存入外部存儲(chǔ)器單元的數(shù)據(jù)解碼單元；以及用于從外部存儲(chǔ)器單元中讀出解碼數(shù)據(jù)并在預(yù)設(shè)時(shí)刻將其輸出的數(shù)字視頻輸出單元。
通過(guò)下面的詳細(xì)描述并且參照附圖，可以較全面地理解本發(fā)明并且更好地理解本發(fā)明許多附帶的優(yōu)點(diǎn)，圖中相同或相似部分使用相同的參考符號(hào)。
圖1是按照先有技術(shù)的MPEG視頻數(shù)據(jù)解碼器方框圖；圖2是表示一般I、B、P圖像之間關(guān)系的示意圖；圖3是符合美國(guó)國(guó)家電視系統(tǒng)委員會(huì)(NTSC)標(biāo)準(zhǔn)的MPEG數(shù)據(jù)的圖像結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明所述的MPEG視頻數(shù)據(jù)解碼器的框圖；圖5是圖4中的數(shù)據(jù)分析單元的框圖；圖6是圖5中的起始碼檢測(cè)單元的詳細(xì)流程圖；圖7是圖5中的控制單元的第一種時(shí)序圖；圖8是圖5中的控制單元的第二種時(shí)序圖。
參照附圖，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將在下面作詳細(xì)描述。請(qǐng)記住附圖中各圖相同的部分采用同一個(gè)參考號(hào)。
如圖4所示，MPEG視頻數(shù)據(jù)的輸入位流輸入到編碼數(shù)據(jù)輸入單元100，通過(guò)數(shù)據(jù)分析單元200和存儲(chǔ)器接口單元300后，記錄在外部存儲(chǔ)器單元600中的位流緩沖器中。在MPEG視頻解碼器800處于正常播放模式時(shí)，數(shù)據(jù)分析單元200允許所有輸入數(shù)據(jù)都記錄到位流緩沖器中；但是當(dāng)視頻解碼器800在快速播放模式時(shí)，它將不要被解碼的數(shù)據(jù)濾除掉，并且使不必要的數(shù)據(jù)免于記錄在位流緩沖器中。如前所述，輸入位流在被讀入外部存儲(chǔ)器600的位流緩沖器后，被輸入到數(shù)據(jù)解碼單元400。然后在數(shù)據(jù)解碼單元400中進(jìn)行實(shí)質(zhì)的MPEG視頻解碼操作。解碼后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)通過(guò)存儲(chǔ)器接口單元300記錄在外部存儲(chǔ)器單元600中的幀緩沖器中。在MPEG視頻解碼操作中，通過(guò)存儲(chǔ)器接口單元300提前在幀緩沖器中讀出已經(jīng)解碼的并且記錄的參考幀，可以對(duì)某些類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。通過(guò)上述操作而記錄在幀緩沖器中的解碼過(guò)的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，在預(yù)設(shè)時(shí)刻，被數(shù)字視頻輸出單元500讀出然后輸出。
如圖5所示，輸入位流通過(guò)數(shù)據(jù)延遲單元110輸出。該延遲一直持續(xù)到起始碼檢測(cè)單元120檢測(cè)到起始碼而且控制單元140產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào)。起始碼檢測(cè)單元120從輸入數(shù)據(jù)中檢測(cè)圖像起始碼I、P和B。由于所有的MPEG數(shù)據(jù)都采用長(zhǎng)度可變的編碼方式進(jìn)行編碼，所以根據(jù)圖像的復(fù)雜度和亮度以及過(guò)去的與未來(lái)的圖像的相互關(guān)系，編碼后圖像的尺寸是可變的。因而只有在完成可變長(zhǎng)度解碼(VLD)之后才能推斷數(shù)據(jù)的位置和含義。但是，用于MPEG中的所有起始碼都設(shè)定為以字節(jié)為單位，這樣可以通過(guò)判定以字節(jié)為單位的數(shù)據(jù)來(lái)檢測(cè)起始碼。模式選擇單元130在正常播放狀態(tài)下產(chǎn)生正常信號(hào)，在快速播放狀態(tài)下，產(chǎn)生BP跳過(guò)模式信號(hào)，僅再現(xiàn)I圖像，在更快速播放狀態(tài)產(chǎn)生B跳過(guò)模式信號(hào)，僅再現(xiàn)I和P圖像。利用起始碼檢測(cè)單元120產(chǎn)生的起始碼I、P及B，和利用模式選擇單元130產(chǎn)生的正常、BP跳過(guò)及B跳過(guò)模式信號(hào)，控制單元140產(chǎn)生寫(xiě)允許信號(hào)，表示數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)記錄在存儲(chǔ)器中。如果模式選擇單元130的輸出為正常模式，由于所有的輸入數(shù)據(jù)都應(yīng)被記錄，所以控制單元140就激活寫(xiě)允許信號(hào)，以便存儲(chǔ)器對(duì)所有數(shù)據(jù)都產(chǎn)生存儲(chǔ)器記錄信號(hào)?？刂茊卧?40由BP跳過(guò)與B跳過(guò)模式信號(hào)操作時(shí)，也產(chǎn)生相應(yīng)的寫(xiě)允許信號(hào)來(lái)記錄圖像。
如圖6所示，MPEG的圖像起始碼被固定為16進(jìn)制(H)的“00000100”。由于所有的起始碼均被設(shè)定為以字節(jié)為單位，這就決定了在步驟201至204以字節(jié)為單位順序讀入(H)“00000100”。由于可以在起始碼前面插入不定個(gè)H“00”，所以應(yīng)有步驟205來(lái)檢查在檢測(cè)H“01”的點(diǎn)上，當(dāng)不是H“01”輸入時(shí)是否有H“00”加入。如果在步驟206檢測(cè)到圖像起始碼，那么圖像的類型由第11、12、13位的三位表示。在步驟208及209中二進(jìn)制位(B)“001”代表I圖像，在步驟210及211中B“010”代表P圖像，在步驟212與213中B“011”代表B圖像。圖像起始碼被檢測(cè)到后，僅讀取下一個(gè)字節(jié)而不作運(yùn)算。再下一個(gè)字節(jié)讀取后，通過(guò)同B“00111000”的逐位與運(yùn)算，存入預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)器A。此操作是為了只揀出象類型為I，產(chǎn)生的是I圖象起始碼信號(hào)，這表明I圖象起始碼被檢測(cè)到。若寄存器A中包含H“10”，則說(shuō)明該圖象類型為P，產(chǎn)生的是P圖象起始碼信號(hào)，這表明P圖象起始碼被檢測(cè)到。若寄存器A中包含H“18”，則說(shuō)明該圖象類型為B，產(chǎn)生的是B圖象起始碼信號(hào)，表明B圖象起始碼被檢測(cè)到。只要MPEG視頻解碼器在工作，上述操作過(guò)程就繼續(xù)，否則上述操作即結(jié)束。
圖7所示為第一種時(shí)序圖，表示只有I圖象被解碼時(shí)BP跳過(guò)模式的時(shí)序。在各種類型的圖象開(kāi)始后，起始碼檢測(cè)單元用預(yù)設(shè)的時(shí)間從輸入位流中檢測(cè)出不同的起始碼。輸入位流經(jīng)過(guò)延遲后作為輸出位流輸出直到起始碼被檢測(cè)到。當(dāng)I起始碼被檢測(cè)到時(shí)，寫(xiě)允許信號(hào)被激活，以便在存儲(chǔ)器中記錄數(shù)據(jù)，當(dāng)B或P起始碼被檢測(cè)到時(shí)，寫(xiě)允許信號(hào)被禁止，從而不在存儲(chǔ)器中記錄數(shù)據(jù)。
圖8所示為第二種時(shí)序圖，表示只有I和P圖象被解碼時(shí)的B跳過(guò)模式的時(shí)序。在各種類型的圖象開(kāi)始后，起始碼檢測(cè)單元用預(yù)定時(shí)間從輸入位流中檢測(cè)出不同的起始碼，因此輸入位流經(jīng)延遲后作為輸出位流輸出直到起始碼被檢測(cè)到。當(dāng)I或P起始碼被檢測(cè)到時(shí)，寫(xiě)允許信號(hào)被激活以便在存儲(chǔ)器中記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)B起始碼被檢測(cè)到時(shí)，寫(xiě)允許信號(hào)被禁止，便不在存儲(chǔ)器中記錄數(shù)據(jù)。
因此，MPEG視頻解碼器在快速播放模式下，不把不希望解碼的數(shù)據(jù)記錄到存儲(chǔ)器中。由于這種操作不必浪費(fèi)時(shí)間從存儲(chǔ)器中讀出不需要的數(shù)據(jù)和判定其不需要，解碼器可執(zhí)行其它過(guò)程，因此可改善解碼器的性能。這種改進(jìn)降低了解碼器的負(fù)荷，使得解碼器可以處理更多的數(shù)據(jù)并且實(shí)現(xiàn)更為自然的快速播放。
因此，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本發(fā)明不局限于在這里公開(kāi)的作為適合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式的特定實(shí)施例。除了所附的權(quán)利要求書(shū)中限定的內(nèi)容之外，本發(fā)明不限于特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)MPEG視頻信息進(jìn)行解碼和再現(xiàn)的裝置，其特征在于所述裝置包括編碼數(shù)據(jù)輸入單元，用于接收所述MPEG視頻數(shù)據(jù)并輸出一個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)；數(shù)據(jù)分析單元，用于接收所述數(shù)據(jù)信號(hào)并決定是否應(yīng)當(dāng)對(duì)其解碼；存儲(chǔ)器接口單元，用于響應(yīng)所述數(shù)據(jù)分析單元的一個(gè)輸出信號(hào)而輸出一個(gè)控制信號(hào)；外部存儲(chǔ)器單元，用于響應(yīng)所述控制信號(hào)而存儲(chǔ)所述MPEG視頻數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)解碼單元，用于讀取和解碼存儲(chǔ)在所述外部存儲(chǔ)器單元中的MPEG視頻數(shù)據(jù)，并再次將它們存入所述外部存儲(chǔ)器單元；數(shù)字視頻輸出單元，用于從所述外部存儲(chǔ)單元中讀出所述解碼數(shù)據(jù)，并在預(yù)設(shè)時(shí)刻將其輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)分析單元包括數(shù)據(jù)延遲單元，用于將數(shù)據(jù)延遲一段預(yù)設(shè)時(shí)間；起始碼檢測(cè)單元，用于接收所述MPEG視頻數(shù)據(jù)并檢測(cè)不同類型的圖像起始碼；模式選擇單元，用于根據(jù)外部輸入模式信號(hào)選擇一個(gè)操作模式；以及控制單元，用于根據(jù)不同種類的圖像起始碼和所述選擇的操作模式，僅在有必要數(shù)據(jù)時(shí)才向所述外部存儲(chǔ)器單元輸出一個(gè)寫(xiě)允許信號(hào)。
3.一種用于解碼和再現(xiàn)MPEG視頻數(shù)據(jù)的視頻數(shù)據(jù)解碼裝置的視頻數(shù)據(jù)解碼方法，其特征在于所述視頻數(shù)據(jù)解碼方法包括以下的步驟當(dāng)所述視頻解碼裝置處于正常播放模式時(shí)，將不必要的數(shù)據(jù)也存入所述存儲(chǔ)器并對(duì)其解碼后，通過(guò)所述視頻解碼裝置的輸出端口將所述不必要的數(shù)據(jù)輸出，而當(dāng)所述視頻解碼裝置處于快速播放模式時(shí)，在所述視頻解碼裝置的存儲(chǔ)器中不存入不必要數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種用于對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)視頻圖像進(jìn)行解碼和再現(xiàn)的裝置，包括一個(gè)編碼數(shù)據(jù)輸入單元；一個(gè)數(shù)據(jù)分析單元；一個(gè)存儲(chǔ)器接口單元；一個(gè)外部存儲(chǔ)器單元；一個(gè)數(shù)據(jù)解碼單元；以及一個(gè)數(shù)字視頻輸出單元。該裝置的特點(diǎn)在于當(dāng)該視頻解碼裝置快速播放時(shí)，在其存儲(chǔ)器中不存入不必要的數(shù)據(jù)，但當(dāng)該視頻解碼裝置正常播放時(shí)，將這些數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器并對(duì)其解碼后，通過(guò)該視頻解碼裝置的輸出端口將其輸出。
文檔編號(hào)G11B20/10GK1158053SQ9611675
公開(kāi)日1997年8月27日 申請(qǐng)日期1996年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月13日
發(fā)明者樸判基 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社