專利名稱：數(shù)字視頻系統(tǒng)中譯碼數(shù)字視頻流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在數(shù)字視頻系統(tǒng)中譯碼所記錄的傳輸流或打包(packetized)的基本流的方法，它也涉及實現(xiàn)這個方法的裝置。本發(fā)明特別應(yīng)用于特技方式(trickmode)譯碼。
MPEG Ⅱ或DVB兼容數(shù)字電視數(shù)據(jù)流由幾個層組成，其中有基本流層、打包的基本流(PES-Packetized Elementary Stream)層和傳輸流(TS-TransportStream)層。相應(yīng)的譯碼器通常包括多路分解器，用于濾波某個TS層的分組；PES分析器，用于移去PES層并傳送原始的基本流；以及至少一個視頻譯碼器，用于譯碼視頻基本流。
將來的譯碼器采用由大容量存儲器，以便記錄壓縮的TS或PES流。為了實現(xiàn)特技方式，例如慢進或快進播放，或慢倒或快倒播放，視頻流在從大容量存儲器被傳送到視頻譯碼器之前需要被編輯。尤其對快進播放或快倒播放，僅僅特定的圖像或圖像序列被顯示。由于編輯，所得到的傳送到視頻譯碼器的數(shù)據(jù)將不一定具有有效的TS或PES流格式，同時視頻譯碼器的性能不一定是所希望的性能。
本發(fā)明的目標(biāo)是發(fā)送僅僅合法(在ISO 13818-2標(biāo)準(zhǔn)的意義上)的流到視頻譯碼器。
本發(fā)明的一個目的是一種用于譯碼打包的數(shù)據(jù)流的方法，該數(shù)據(jù)流包括分組，分組包括首標(biāo)和凈荷，在分組中將基本流封裝成凈荷，它包括下列步驟在基本流中選擇目標(biāo)首標(biāo)；在所述目標(biāo)首標(biāo)的前面插入經(jīng)封裝的數(shù)據(jù)流分組首標(biāo)；傳送所插入的分組首標(biāo)、目標(biāo)首標(biāo)和與目標(biāo)首標(biāo)依次相連的打包的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)至打包的數(shù)據(jù)流分析器。
通過在被分析和譯碼的目標(biāo)首標(biāo)之前插入附加分組首標(biāo)，如從分析器可見，基本流的完整性(integrity)被恢復(fù)。因此，分析器將正確地工作。
按照一個特定的實施例，打包的數(shù)據(jù)流是PES流，基本流是基本視頻流，以及目標(biāo)首標(biāo)是如下中的一個序列首標(biāo)、圖像首標(biāo)、一組圖像首標(biāo)。
本發(fā)明的另一個目的是一種用于譯碼封裝了打包的數(shù)據(jù)流的傳輸流的方法，該數(shù)據(jù)流包括分組，分組包括首標(biāo)和凈荷，分組中將基本流封裝成凈荷，它包括下列步驟在基本流中選擇目標(biāo)首標(biāo)；在包含該目標(biāo)首標(biāo)的傳輸流分組之前插入傳輸流分組，所述被插入的傳輸流分組包含打包的數(shù)據(jù)流首標(biāo)；傳送后面跟著包含目標(biāo)首標(biāo)的傳輸流分組的被插入的傳輸流分組至后面跟著打包的數(shù)據(jù)流分析器的傳輸流多路分解器。
就流的編輯來說，應(yīng)用于TS流的限制與應(yīng)用于PES流的限制不同。為了插入PES首標(biāo)，必須插入特殊的TS分組，其具有被包含作為TS分組的凈荷的PES首標(biāo)。
按照一個特定的實施例，傳輸流、打包的數(shù)據(jù)流和基本流是MPEG兼容的，其中基本流是基本視頻流，以及其中目標(biāo)首標(biāo)是如下中的一個序列首標(biāo)、圖像首標(biāo)、一組圖像首標(biāo)。
本發(fā)明的另一個目的是一種數(shù)字視頻譯碼裝置，它包括大容量存儲器，用于保存具有打包的基本流格式的數(shù)字視頻流；視頻譯碼電路，用于接收打包的基本流格式數(shù)據(jù)；用于定位在所述數(shù)字視頻流中所封裝的基本視頻流中的目標(biāo)首標(biāo)的電路，用于傳送從所述目標(biāo)首標(biāo)開始的一部分基本流到譯碼器，以及用于在所述傳送之前在所述目標(biāo)首標(biāo)前面插入偽(dummy)打包的基本流首標(biāo)。
本發(fā)明的另一個目的是一種數(shù)字視頻譯碼裝置，它包括大容量存儲器，用于保存具有傳輸流格式的數(shù)字視頻流；視頻譯碼電路，用于接收傳輸流格式數(shù)據(jù)；用于定位在所述數(shù)字視頻流中所封裝的基本視頻流中的目標(biāo)首標(biāo)的電路，用于傳送在包含有包含目標(biāo)首標(biāo)的基本流分組的傳輸流分組上開始的傳輸流到譯碼器，以及用于在包含目標(biāo)首標(biāo)的傳輸流分組之前插入傳輸流分組，所述被插入的傳輸流分組包括打包的數(shù)據(jù)流首標(biāo)。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將通過對本發(fā)明的特定的非限定實施例的描述并通過參照附圖來給出，其中


圖1是按照本實施例的電視接收機的方塊圖；圖2是按照本實施例用作大容量存儲媒體的硬盤驅(qū)動器的文件系統(tǒng)的部分圖；圖3是說明記錄和重現(xiàn)音頻/視頻流專用的部分文件系統(tǒng)的圖；圖4a是用于在PES方式下保存流數(shù)據(jù)的基本存儲單元(‘SEU’)的圖，而圖4b是用于在傳輸流方式下保存流數(shù)據(jù)的SEU的圖；圖5a和5b是當(dāng)在PES方式時用于保存要被寫入到硬盤驅(qū)動器的PES數(shù)據(jù)的FIFO的圖；圖6是代表按照本實施例用于保存特技方式信息的不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖；圖7a是在插入偽PES首標(biāo)之前PES層視頻流的圖示；圖7b是在插入偽PES首標(biāo)之后圖7a的PES層視頻流的圖示；圖8a是在插入包含偽PES首標(biāo)的TS分組之前TS層視頻流的圖示；圖8b是在插入包含一個偽PES首標(biāo)的TS分組之后圖8a的TS層視頻流的圖示；以及圖9是由視頻譯碼器的輸入緩沖器所見到的基本視頻流的圖示。
這個描述在接受MPEGⅡ兼容數(shù)據(jù)流的系統(tǒng)框架內(nèi)進行，并使用相應(yīng)的詞匯。有關(guān)視頻和傳輸電平編碼的MPEGⅡ標(biāo)準(zhǔn)語法的更多信息可以見例如文檔ISO/IEC 13818-1(信息技術(shù)-運動圖像和伴生的音頻信息的通用編碼系統(tǒng)(Information Technology-Generic coding of moving pictures andassociated audio information:System))和ISO/IEC 13818-2(信息技術(shù)-運動圖像和伴生的音頻信息的通用編碼視頻(Information Technology-Genericcoding of moving pictures and associated audio information:Video))。本系統(tǒng)也遵守DVB ETR-154標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明當(dāng)然不限于MPEGⅡ環(huán)境，或在本專利申請中所述的數(shù)據(jù)層。
1．系統(tǒng)概述為了在播放來自本地大容量存儲器的視頻流時獲得高質(zhì)量的特技方式管理，要求所記錄的視頻流的結(jié)構(gòu)的知識。這個結(jié)構(gòu)在下文將被稱為特技方式信息。它從在記錄視頻流之前和期間所執(zhí)行的分析過程中獲得。分析過程涉及分析流結(jié)構(gòu)和記住某個語法結(jié)構(gòu)的特性。與結(jié)構(gòu)有關(guān)的信息，以及它們在大容量存儲媒體上的位置也被記錄。
按照本實施例，諸如視頻但不限于視頻的數(shù)據(jù)被記錄在傳輸流層或打包的基本流層。特技方式信息描述保存在許多層(按照眾所周知的MPEGⅡ語法的傳輸流(TS)-打包的基本流(PES)-基本流(ES))上的視頻流的結(jié)構(gòu)，直到被壓縮的視頻信息。
將首先描述在TS層的層次上執(zhí)行記錄的主要實施例。與在PES層的層次上記錄的第二個實施例的差別將在每種情況中被指出。在兩個記錄層次的意義上兼容的兩個實施例可以共處在相同的譯碼器中，它們將同時參照圖1來描述。
(a)TS層記錄圖1是按照本實施例的數(shù)字電視接收機的方塊圖。接收機1包括前端電路2，該電路可以輸出傳輸流到傳輸流多路分解器和濾波器4。前端電路一般包括調(diào)諧器、模/數(shù)變換器、適當(dāng)?shù)慕庹{(diào)器和前向糾錯電路。它接收來自信號源(未示出)的信號，信號源一般是電纜、衛(wèi)星碟形天線和相關(guān)的低噪聲塊和下變頻器，或地面天線。在系統(tǒng)中的整體資源包括RAM 5、PES分析器6、第二傳輸流多路分解器7、音頻和視頻譯碼器8和9以及微處理器10。TS濾波器和多路分解器4被微處理器編程，以便濾波和從輸入的傳輸流中提取符合某個準(zhǔn)則的數(shù)據(jù)分組，一般是具有某分組識別符(PID)值的數(shù)據(jù)分組。輸入的流內(nèi)容，特別是PID賦值，例如根據(jù)由MPEGⅡ標(biāo)準(zhǔn)或DVB業(yè)務(wù)信息標(biāo)準(zhǔn)(文檔參考號ETSI EN 300 468)所定義的被發(fā)送的數(shù)據(jù)表的某個數(shù)字得知。也可以定義專用PID值。
經(jīng)濾波的傳輸流數(shù)據(jù)分組在存儲器5中被緩沖，它的一部分被配置作為TS寫FIFO 15，供由流分析器3進一步處理。
與普通多路分解器相反，其根據(jù)TS分組的PID值進而它們的目的應(yīng)用(例如音頻和視頻譯碼器)，將不同的TS分組發(fā)送到分離的緩沖器，TS濾波器和多路分解器4將相應(yīng)于要被記錄的流的PID的所有分組以分組接收的次序?qū)懭氲絾我痪彌_器(即在本實施例中的TS寫FIFO 15)。
被壓縮的流數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)(例如控制數(shù)據(jù))經(jīng)由由總線11規(guī)范的數(shù)據(jù)路徑在外圍塊之間被傳送。接收機還包括大容量存儲器12，按照本實施例，它是硬盤驅(qū)動器。大容量存儲器12經(jīng)由接口13，在本情況中是EIDE接口，被連接到總線10。視頻譯碼器電路9以已知方式被連接到視頻處理和顯示器電路14。
存儲器5包含如下區(qū)域
已提到的寫FIFO 15，用于保存要被寫入硬盤的經(jīng)濾波的TS分組數(shù)據(jù)，TS讀FIFO 16，用于保存從硬盤讀出的TS分組數(shù)據(jù)，特技方式緩沖區(qū)17，用于保存要被寫入到(或讀出)硬盤的特技方式信息。
(b)PES層記錄為了PES層記錄的目的，存儲器5包含三個寫FIFO，標(biāo)號為18至20，分別用于音頻PES、視頻PES和其它數(shù)據(jù)，同時包括標(biāo)號為21至23的三個讀FIFO，也分別用于類似類型的分組。
當(dāng)譯碼器以PES方式運行時，不使用第二個多路分解器7，PES分組被從硬盤12經(jīng)由FIFO 21和22直接傳送到PES分析器6。
FIFO 15、16和18至23最好以循環(huán)方式來建立。
2．大容量存儲器現(xiàn)在描述硬盤驅(qū)動器文件系統(tǒng)。硬盤驅(qū)動器12擁有圖2所示的文件系統(tǒng)，該文件系統(tǒng)用于音頻/視頻流記錄和重現(xiàn)。文件系統(tǒng)相應(yīng)于它所管理的數(shù)據(jù)類型的特定要求。本文件系統(tǒng)以相對大尺寸的塊對信息組的等時數(shù)據(jù)流的順序存取進行最佳化。
作為一個變形，在相同的硬盤上可以具有第二個文件系統(tǒng)(未示出)，用于除流數(shù)據(jù)以外的其它數(shù)據(jù)的記錄和檢索。這個第二個文件系統(tǒng)對更普通的計算機類型文件的隨機存取被最佳化。引導(dǎo)塊可由兩個文件系統(tǒng)共用。這個第二個文件系統(tǒng)是一個普通類型，如UNIX或MINIX文件系統(tǒng)，將不作更詳細的描述。
圖3是流文件系統(tǒng)的更詳細的示圖。這個文件系統(tǒng)包括超級塊(superblock)、節(jié)點(node)存儲區(qū)、游程(run)擴充存儲區(qū)、音頻/視頻數(shù)據(jù)存儲區(qū)和位表區(qū)，位表區(qū)保存描述在三個存儲區(qū)的每一個中每個基本存儲結(jié)構(gòu)的狀態(tài)的三個位表。
引導(dǎo)塊包括與硬盤驅(qū)動器有關(guān)的一般信息，如卷名和卷標(biāo)識符、BIOS參數(shù)和引導(dǎo)程序。
超級塊包含與流文件系統(tǒng)有關(guān)的信息，特別是文件系統(tǒng)不同區(qū)的地址(在邏輯塊地址的格式下--‘LBAs’)和大小。
節(jié)點存儲區(qū)被用于保存節(jié)點。節(jié)點是描述保存在音頻/視頻數(shù)據(jù)存儲區(qū)中的文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它也可以描述目錄。它包含諸如文件名、父目錄信息、以及文件所在的部分音頻/視頻數(shù)據(jù)存儲區(qū)的描述的信息。這個信息在由LBA起始地址和構(gòu)成游程的許多LBA塊定義的LBA游程的格式下被給出。因為在給定節(jié)點中可以保存受限制的游程數(shù)目，所以在該節(jié)點內(nèi)的指針可以指向位于相應(yīng)存儲區(qū)中的游程擴充數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。文件位置信息用文件或目錄標(biāo)識符代替，如果節(jié)點被用于描述目錄的話。第一個節(jié)點描述根目錄。
游程擴充存儲區(qū)包含標(biāo)識給定文件的進一步LBA游程的特定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
位表區(qū)包含三個位表節(jié)點位表、游程擴充位表和存儲基本單元位表。頭二個表分別表示各游程擴充的每個節(jié)點的空閑或已使用狀態(tài)。第三個位表對每個基本存儲區(qū)做相同的事，其按照本實施例，代表128K字節(jié)的塊(當(dāng)然，可以使用不同大小的塊尤其是較大尺寸的塊，僅給出128K值作為一個例子)。
最后，音頻/視頻數(shù)據(jù)存儲區(qū)包括一系列基本存儲單元(‘SEU’)。每個SEU包括256扇區(qū)，因此代表128K字節(jié)。
采用上述的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，微處理器10可以創(chuàng)建和刪除文件，以及把數(shù)據(jù)寫入這些文件和從這些文件中讀出數(shù)據(jù)。
(a)對TS層記錄圖4b是當(dāng)SEU被用于TS層記錄時該SEU的圖。
SEU包括短的首標(biāo)和由許多被多路傳輸?shù)恼麄€TS分組構(gòu)成的凈荷。因為SEU的大小當(dāng)它包含整數(shù)個TS分組時是512字節(jié)的倍數(shù)，所以一定數(shù)目的填充位必須被添加到該凈荷。
(b)對PES層記錄圖4a說明PES流SEU的內(nèi)容。SEU包含首標(biāo)，以及按照本實施例，最多三個改變大小的區(qū)，分別用于視頻PES分組、音頻PES分組和其它PES分組。
區(qū)的數(shù)目不限于三個，雖然這是一個實際的例子。若干視頻基本流、音頻基本流和輔助數(shù)據(jù)流可以導(dǎo)致在SEU內(nèi)相應(yīng)數(shù)目的區(qū)。在這種情況下，存儲器5將包含相應(yīng)數(shù)目的讀/寫FIFO。
3．記錄處理過程(a)TS層記錄TS層記錄和重現(xiàn)的SEU的構(gòu)造可以通過被濾波的TS分組如何被接收機的不同部件處理的描述來作最好的解釋。當(dāng)多路分解器已選擇相應(yīng)于已編程PID值的分組時，它將它們保存在存儲器5中的循環(huán)寫FIFO 15中。分組的內(nèi)容的類型，即視頻(V)、音頻(A)或其它(O)由微處理器10根據(jù)在分組首標(biāo)中各自的PID值確定。由多路分解器處理的視頻(V)傳輸流分組的內(nèi)容被分析，即由流分析器6分析，以便提取后面要詳述的某種類型的特技方式信息。原則上，不對音頻或其它數(shù)據(jù)分組執(zhí)行這樣的分析。在流中TS分組的初始次序被保存在FIFO 15中。這樣一來，在不同分組中連續(xù)計數(shù)器值仍是相關(guān)的。此外，在不同流(尤其是相應(yīng)于相同事件的視頻和音頻流)之間的同步被保持。微處理器10管理寫FIFO 15的讀指針和寫指針，如圖5a所示。當(dāng)寫指針與讀指針之間的差達到128K字節(jié)減SEU首標(biāo)的尺寸時，微處理器對硬盤發(fā)起寫過程。
對TS記錄，每個SEU首標(biāo)包含在TS分組凈荷中有用數(shù)據(jù)長度的指示，以便區(qū)分TS分組和填充位。
(b)PES層記錄在這種情況下，多路分解器和濾波器4不僅僅濾波TS分組，它也在將TS凈荷，即PES分組寫入RAM 5之前除去TS層。PES分組被傳送到循環(huán)寫FIFO 18至20中的一個，這取決于它們被傳輸?shù)腡S分組的PID值。微處理器10管理這些FIFO中的每一個的讀指針和寫指針。當(dāng)所有緩沖器的寫指針和讀指針之間的所有差的和達到等于128K字節(jié)減SEU首標(biāo)的尺寸時，微處理器對硬盤發(fā)起一個寫過程。視頻PES由流分析器3對特技方式信息進行分析。
對PES記錄，首標(biāo)包含正在被寫入SEU的各類數(shù)據(jù)的數(shù)量的信息，即，與特定PID有關(guān)的每個區(qū)的大小，和在SEU內(nèi)每個區(qū)的偏置地址。在PES記錄的情況下沒有使用填充位PES分組可以在一個SEU中開始并在后面的SEU中結(jié)束。
寫過程，無論對TS或PES記錄，都由微處理器10通過發(fā)送適當(dāng)?shù)拿畹紼IDE接口，指定寫應(yīng)開始的LBA地址和被寫的LBA的數(shù)目來啟動。當(dāng)硬盤驅(qū)動器準(zhǔn)備執(zhí)行寫過程時，EIDE接口通過適當(dāng)?shù)闹袛嗤ㄖ⑻幚砥鳌?br> 寫過程通過將由微處理器10生成的SEU首標(biāo)內(nèi)容寫到HDD接口來繼續(xù)。寫過程還通過對或者從TS寫FIFO 15(對TS記錄)或者依次對寫FIFO 18至20中的每個(對PES記錄)啟動DMA處理至HDD接口13來進一步繼續(xù)。在一已知方式下，HDD接口13包含用作盤存取緩沖器的高速緩沖存儲器。
這里當(dāng)然假定適當(dāng)?shù)奈募驯晃⑻幚砥鞔蜷_以及微處理器也已指出傳送數(shù)據(jù)到EIDE接口的目的SEU。
在這個硬盤寫過程正在發(fā)生的同時，分組(TS或PES)繼續(xù)被寫到FIFO。
對PES記錄，如果圖5a示出傳送至硬盤剛開始之前的FIFO和讀指針和寫指針的狀態(tài)，則圖5b代表剛好實現(xiàn)傳送時的狀態(tài)。當(dāng)指針到達FIFO的頂?shù)刂窌r，它們環(huán)繞到底地址。雖然在圖5a和5b中FIFO都具有相同的視在尺寸，但可以采用不同的尺寸。類似的處理應(yīng)用于TS記錄。
4．特技方式數(shù)據(jù)的生成圖6是用于保存特技方式信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的圖。首先討論這些結(jié)構(gòu)和它們的存儲，接著討論在流記錄期間獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)的方法。
按照本實施例，特技方式數(shù)據(jù)被展開在三個不同的結(jié)構(gòu)視頻描述單元表(VDU表)、時間索引表(TT)和許多描述符塊(VDU-視頻描述符單元)。
圖6示出以灰色給出的兩個VDU。VDU包含許多序列的描述符，對每個序列，描述符與在那個序列中所包含的PES首標(biāo)和圖像有關(guān)。作為一個例子，按照本實施例，每個VDU包含七個序列描述符，相應(yīng)于約3.5秒的視頻。VDU也可以只具有一個最大尺寸，并描述可變數(shù)目的序列。
下面給出的表和解釋指的是PES層記錄方式。對TS層記錄，在盤上或SEU中的項目的地址用包含該項目的第一個字節(jié)的TS分組TS首標(biāo)的地址代替。
每個序列描述符(“S”描述符)包括在表1中所示的數(shù)據(jù)
表1序列描述符按照本實施例，‘序列’是如在ISO/IEC 13818-1文檔中所規(guī)定的MPEGⅡ序列。
與所記錄的視頻流的起點相比較，序列索引給出序列序列等級(rank)。
與該視頻流的起點相比較，第一個圖像索引給出在該序列內(nèi)第一個圖像的序列等級。
PES定位是表示在該序列中的PES首標(biāo)是否后面緊跟著圖像首標(biāo)的標(biāo)志。
SEU(存儲基本單元)地址是在硬盤上包含該序列首標(biāo)的第一個字節(jié)的128Kb塊的地址(邏輯塊地址數(shù))。
與該SEU起點相比較，在SEU中第一個字節(jié)的地址是該序列首標(biāo)的第一個字節(jié)的偏置字節(jié)。
圖像列表是在VDU中的指針列表，指向在所考慮序列中每個圖像的圖像描述符。
在VDU中的所有指針采用基于VDU基地址的對應(yīng)尋址方案。這樣一來，VDU可以被裝入任何存儲器區(qū)而同時保留正確的指針值。
以類似方式，PES首標(biāo)列表是在VDU中的指針列表，指向在所考慮序列中每個PES首標(biāo)的PES首標(biāo)描述符。
下一個序列地址是在VDU中的指針，指向?qū)?yīng)于跟在所考慮序列后面的視頻序列的序列描述符的地址。
以類似方式，上一個序列地址是在VDU中的指針，指向?qū)?yīng)于在所考慮序列前面的視頻序列的序列描述符的地址。采用特定地址值來表示這個描述符是在另一個VDU中的情況。
每個圖像描述符(“P”描述符)保存下列數(shù)據(jù)項
表2圖像描述符類型信息表示圖像是否是內(nèi)型(intra)、預(yù)測或雙向編碼類型。
時間參考信息直接從MPEGⅡ圖像首標(biāo)中提取。它給出圖像相互關(guān)系的顯示次序。
字段/幀信息表示圖像是否包括偶數(shù)字段、奇數(shù)字段、或整個幀。
SEU地址是包含圖像首標(biāo)的第一個字節(jié)的SEU的第一個LBA的號碼。
與SEU地址的起點相比較，在SEU中第一個字節(jié)地址是圖像首標(biāo)的第一個字節(jié)的字節(jié)偏置。它允許對圖像的第一個字節(jié)進行直接訪問。這個信息由流分析器導(dǎo)出。
在PES序列中第一個字節(jié)地址是圖像起始代碼的第一個字節(jié)和在復(fù)原期間將被裝入存儲器供編輯用的整個視頻序列的第一個字節(jié)之間的相對地址。
PES首標(biāo)的內(nèi)容可能被要求適當(dāng)?shù)刈g碼和/或呈現(xiàn)圖像。因此，對PES首標(biāo)也創(chuàng)建描述符。
每個PES描述符(“E”描述符)保存下列數(shù)據(jù)項目
表3 PES描述符SEU地址是包含PES首標(biāo)的第一個字節(jié)的128Kb塊的第一個LBA的號碼。
與SEU地址的起點相比較，在SEU中第一個字節(jié)地址是PES首標(biāo)的第一個字節(jié)的字節(jié)偏置。
與在復(fù)原期間將被裝入存儲器的整個視頻序列的第一個字節(jié)相比較，在PES視頻序列中第一個字節(jié)的地址是PES起始代碼的開始的字節(jié)偏置。
下一個PES首標(biāo)地址是指向在VDU中下一個PES首標(biāo)的指針。
雖然這不是本實施例中的情況，但按照一個變形的實施例，另一個描述符與圖像組(GOP)首標(biāo)有關(guān)。
時間索引表具有如表4所示的格式。
表4時間表時間索引對應(yīng)于從一個視頻流的起點被計數(shù)的秒數(shù)。按照本實施例，14400項是可能的，相當(dāng)于四小時視頻，每個圖像或幀為40ms。
序列描述符地址給出與相應(yīng)的VDU基地址相比較，指向包含在時間索引之后第一個圖像的序列描述符的指針。如果在存儲器中不存在相應(yīng)的VDU，則它必須采用在VDU表中給出的信息首先從硬盤被裝入。
SEU地址是SEU在硬盤驅(qū)動器上LBA號碼中的地址，該SEU包含(a)在TS層記錄的情況中，包含在T秒之后開始的第一個視頻序列的序列首標(biāo)的傳輸流分組的傳輸流首標(biāo)，b)在PES層記錄的情況中，在T秒之后開始的第一個視頻序列的序列首標(biāo)。
對于大約在時間T秒上開始的視頻序列的存取，它足以使用T作為索引尋址時間表，并使用相應(yīng)的SEU地址從在LBA上開始的硬盤上開始讀取，LBA包括譯碼序列所要求的傳輸流分組的起點(在情況(a)中)或直接為序列首標(biāo)的位置(在情況(b)中)。對這樣一個存取，僅要求時間表。
保存在表和VDU兩者中的其余數(shù)據(jù)主要用于特技方式重現(xiàn)。
VDU表具有如表5所示的格式
表5 VDU表VDU表對每個VDU具有一個項，并對每個VDU表示在硬盤上第一個LBA的號碼、根據(jù)LBA的VDU的尺寸和由VDU代表的部分視頻的時間間隔(以秒為單位，從視頻流的起點開始)。這個間隔指定進入TT表的項。
時間索引表、VDU表和VDU被保存在硬盤上。這些表也被裝入存儲器5的特技方式緩沖區(qū)17，供在記錄視頻到硬盤的情況中變更用和供在從硬盤重現(xiàn)的情況中參考用。在需要時，必要的VDU從硬盤讀出或?qū)懭?，這取決于可利用的空存儲器容量。
保存在TIT和VDU表和在VDU中的特技方式數(shù)據(jù)的生成被如下地執(zhí)行要被生成的信息有3類直接從被多路分解的視頻分組中提取的信息、描述視頻流結(jié)構(gòu)的信息和有關(guān)某個視頻流數(shù)據(jù)在硬盤驅(qū)動器上的位置的信息。在第一種情況中，對流中PES或圖像首標(biāo)的簡單分析得出所要求的信息。在第二種情況中，必須分析視頻流并記住它的結(jié)構(gòu)。在第三種情況中，必須從文件系統(tǒng)中尋找更多的信息。表6示出每類數(shù)據(jù)的由來。
表6下文假設(shè)在給定時間僅記錄一個基本視頻流，即僅一個視頻PID被濾波。如果一個以上的視頻PID被濾波，則對每個流并行和單獨地創(chuàng)建表和VDU。
對TS和PES層記錄，分析以類似方式執(zhí)行，即相同的項被配置在所保存的數(shù)據(jù)中。所改變的是對TS記錄，當(dāng)項被配置時，使用包含這個項的TS分組的TS首標(biāo)的地址來代替該項的地址。
被多路分解器保存在存儲器8中的TS或PES分組通過首先檢測序列首標(biāo)、PES首標(biāo)或圖像首標(biāo)來分析。這些首標(biāo)的每一個具有由MPEGⅡ視頻標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的預(yù)定起始代碼，并可方便地被配置在輸入的TS分組凈荷或PES分組中。注意不要忽視兩個PES分組上擴展的圖像或序列的起始代碼，以及兩個TS分組上擴展的圖像、序列或PES首標(biāo)的起始代碼。對于每個被檢測的首標(biāo)，創(chuàng)建相應(yīng)的描述符(S、P、E)。PES和圖像首標(biāo)被進一步分析，以便提取要被插入到該描述符中的有關(guān)字段。序列和圖像從第一個序列分別地對圖像開始編號，并在每個序列中的序列號碼和第一個圖像的號碼被插入到序列描述符。正如已經(jīng)提到的，大約對每個3.5秒視頻創(chuàng)建一個新VDU，以便保持VDU大小供可管理性。這樣的VDU平均保存84個圖像。VDU僅保存完整的序列，所以特定的VDU的大小可以變化。
微處理器10也確定下一個SEU塊的地址，音頻、視頻和/或其它數(shù)據(jù)被寫到該地址。在分析處理期間，流分析器6確定給定數(shù)據(jù)片段與SEU的起點相比較的字節(jié)偏置(或LBA和字節(jié))。每當(dāng)SEU被寫到硬盤時該偏置被復(fù)位。偏置對如下數(shù)據(jù)項被確定對PES層記錄，為序列首標(biāo)、圖像首標(biāo)、PES首標(biāo)，以及對TS層記錄，為相應(yīng)的TS首標(biāo)的地址。三個首標(biāo)的SEU地址和偏置被插入到各自的描述符。
在創(chuàng)建VDU的同時，微處理器創(chuàng)建VDU表和時間表。
每當(dāng)VDU即將被寫入硬盤時，在VDU表中創(chuàng)建一個項。(按照本實施例，VDU被寫到流文件系統(tǒng)的文件中。)對每個VDU，它的位置和大小以LBA被給定。它覆蓋的時間間隔(以秒為單位，與視頻流的起點相比較)根據(jù)在VDU中所包含的圖像數(shù)目被計算。這個信息也被插入到VDU表中。
按照本實施例，時間索引表包括每秒一個項。它的內(nèi)容使用VDU的內(nèi)容和TS首標(biāo)偏置(對TS層記錄)或序列首標(biāo)偏置(對PES層記錄)來確定。
VDU表和時間索引表兩者在它們被創(chuàng)建時就被寫到硬盤。取決于它們的大小和可利用的存儲器，可能要求分開這些表并在要求時裝載部分表。
VDU采用相對尋址故意由被相連的部件構(gòu)成，以便允許分開和在存儲器中動態(tài)重新安置。
5．特技方式復(fù)原在特技方式視頻復(fù)原期間，音頻數(shù)據(jù)不被傳送到音頻譯碼器。
現(xiàn)在將描述為特技方式目的從硬盤驅(qū)動器的重現(xiàn)。在這個階段中，微處理器10執(zhí)行預(yù)先記錄的視頻流的實時流編輯、根據(jù)特技方式的信息提取和記錄視頻存取單元(與一個圖像有關(guān)的被編碼數(shù)據(jù)的一個單元)、饋入譯碼器9并控制譯碼和顯示過程。
由于對硬盤驅(qū)動器的隨機存取時間相當(dāng)長，因此一個現(xiàn)實的方法是從硬盤中讀取包含單一視頻序列的一片段被記錄的流到存儲器5。整個序列在存儲器5中，在該序列中的每個圖像可以被存取以被傳送到視頻譯碼器。
PES分析器6和/或TS多路分解器7除去相應(yīng)的PES和TS層，并從PES首標(biāo)、各個TS首標(biāo)提取與較低層有關(guān)的信息。當(dāng)接收數(shù)據(jù)時，無論是直接從總線還是從多路分解器7，PES將剔除出現(xiàn)在有效PES首標(biāo)起始代碼之前的任何數(shù)據(jù)。
對于特技方式重現(xiàn)，流中的圖像在相應(yīng)的序列已被從硬盤讀取之后逐個地在存儲器中被存取。然而，無論是在TS還是在PES記錄方式中，PES首標(biāo)不是有次序地直接在相應(yīng)圖像首標(biāo)的前面。換句話說，圖像首標(biāo)不一定排在PES包組凈荷的起點，與所考慮圖像不相干的數(shù)據(jù)可能存在于PES首標(biāo)和圖像首標(biāo)之間。對于正確地工作的PES分析器，仍然必須供給這個PES首標(biāo)。否則，PES分析器可能不發(fā)送圖像數(shù)據(jù)到視頻譯碼器9在第一個PES首標(biāo)前面的所有數(shù)據(jù)通常在譯碼器復(fù)位之后被剔除。因此，后面跟著PES首標(biāo)不在前面的圖像數(shù)據(jù)的圖像首標(biāo)也被剔除。按照本實施例，在被譯碼的圖像的圖像首標(biāo)之前插入偽PES首標(biāo)。相關(guān)的PES流因而在從硬盤中讀取最少的不相干數(shù)據(jù)和不相干數(shù)據(jù)不被發(fā)送到譯碼器9的情況下被恢復(fù)。
采用涉及以12倍正常速度快進的簡單例子來描述偽PES首標(biāo)的插入。對于解釋這個例子，將假定僅存取I類圖像。應(yīng)注意將在后面描述另外的情況，即當(dāng)被顯示的圖像是P或B類的情況。
以十倍正常速度的快進涉及在50Hz幀速率情況下，讀出和譯碼12個中的一個圖像(假設(shè)僅存取I類圖像)，并以每40ms一個圖像的正常速率顯示被譯碼的圖像。
(a)在PES層級上的流編輯微處理器10的第一個任務(wù)是確定將從硬盤驅(qū)動器提取的第一個視頻存取單元。假設(shè)快進在與該視頻流的起點相比較的時間T上開始，則將被顯示的第一個圖像是在T之后在流中存在的第一個圖像。
為了被用作在VDU表和時間表中的索引，T被截斷成以秒為單位的整數(shù)。采用VDU表，從EIDE接口請求相應(yīng)的VDU，并將其裝入存儲器(即特技方式緩沖區(qū))，如果它不是已存在的話。
時間表指向在包含圖像描述符的這個VDU中的序列描述符。序列描述符的內(nèi)容被用于將相應(yīng)的整個視頻序列裝入存儲器5。譯碼器9能夠使微處理器10調(diào)節(jié)譯碼器9的譯碼參數(shù)。它然后可能沒有必要地在傳送后面跟著圖像數(shù)據(jù)的偽PES首標(biāo)之前將序列首標(biāo)傳送到PES分析器。
代表40ms和使用圖像列表(其指向在序列中圖像的不同圖像描述符)的每個圖像，可以很容易地恰好在最接近T時存取圖像描述符。圖像描述符表示在被裝入存儲器的視頻序列中圖像首標(biāo)的偏置。因此，所希望的圖像被發(fā)送到譯碼器，而該譯碼器被微處理器10編程，以便正確地處理這個圖像。
在這種情況下，數(shù)據(jù)被從存儲器5提供給PES分析器6，因為傳輸層已被移去。
圖7a和7b代表在被映射為包含將被譯碼的圖像的順序圖像的格式下的PES流。所代表的流部分可以是被保存在視頻讀FIFO中的流，假設(shè)僅記錄PES層。每個圖像數(shù)據(jù)前面有圖像首標(biāo)，兩者一起構(gòu)成視頻存取單元。流在通常與基本視頻流的內(nèi)容無關(guān)的位置上包括PES首標(biāo)。
圖7a示出未編輯的PES流，圖像n是被顯示的圖像。它的前面有首標(biāo)。包含圖像n的圖像首標(biāo)的PES分組首標(biāo)用一箭頭示出。圖7b示出經(jīng)編輯的PES流，微處理器10已在其中插入偽PES首標(biāo)，就在圖像n的圖像首標(biāo)的前面，從而避免兩個首標(biāo)之間的任何干擾數(shù)據(jù)。
按照本實施例，偽PES首標(biāo)具有表7中給出的格式。它是MPEGⅡ系統(tǒng)文檔所允許的最短首標(biāo)(即9字節(jié))，并且在視頻讀FIFO的內(nèi)容從由圖像首標(biāo)偏置所規(guī)定的地址開始被讀出之前被發(fā)送到視頻譯碼器9。譯碼器然后將看到有效的PES流，并按微處理器10的指示處理圖像數(shù)據(jù)。
每當(dāng)將被發(fā)送到譯碼器的視頻存取單元的序列中有空隙時就插入偽PES首標(biāo)。
在下表中，符號‘0x’表示十六進制值。小寫字母‘u’表示一個可變的二進制值。
表7偽PES首標(biāo)(b)在TS層級上的流編輯在這種情況下，數(shù)據(jù)被從讀FIFO 22傳送到傳輸流多路分解器7。
TS層與PES層相比較具有附加的限制編輯只能在TS分組級上進行，即整個TS分組必須被添加或去除。在現(xiàn)有的分組中插入或刪除字節(jié)導(dǎo)致不正確的TS流。
因此，包含要被譯碼的圖像的SEU的確定以與情況(a)相比較稍為不同的方式執(zhí)行。另外，包含有包含圖像的視頻序列的整個一片段流被裝入存儲器5。為了遵守僅提供整個TS分組到多路分解器7的要求，要求從包含將被譯碼的圖像的圖像首標(biāo)的TS分組的TS首標(biāo)開始進行讀出。特技方式信息提供必需的地址信息在TS流記錄的情況下，在特技方式信息描述符中的所有地址被適當(dāng)?shù)嘏旁赥S分組邊緣。
圖8a代表包含將被譯碼的圖像的圖像首標(biāo)的相同視頻分量(即具有相同PID)的分組的TS流。
整個TS分組被插入，而不是僅插入PES首標(biāo)。鑒于如(a)的同樣理由，這個TS分組也包含偽PES首標(biāo)。圖8b示出在TS插入之后的流。
被插入的TS首標(biāo)包含與包括圖像首標(biāo)的TS分組的TS首標(biāo)的PID值相同的PID值。TS首標(biāo)也包含continuity_count值，它等于包含圖像首標(biāo)的TS分組的TS首標(biāo)的連續(xù)計數(shù)值，減1并取模16，與下一個TS分組的值相一致。連續(xù)計數(shù)值直接在存儲器的流讀取。在適配字段標(biāo)志中，設(shè)置不連續(xù)差錯標(biāo)志，以便表示與任意的上一個continuity_count_value相比較的不連續(xù)性。這樣選擇適配字段的長度，以使包括首標(biāo)的整個TS分組的長度為188字節(jié)。
TS凈荷包含偽PES首標(biāo)，如前所述。與情況(a)相反，不相干或不可用的數(shù)據(jù)可以存在于PES首標(biāo)與將被譯碼圖像的圖像首標(biāo)之間，因為圖像首標(biāo)不一定排在TS首標(biāo)的末尾。為了通知視頻譯碼器忽略這個不相干數(shù)據(jù)，在偽PES首標(biāo)之后，被插入的TS首標(biāo)也包含序列差錯代碼。圖9示出由譯碼器接收的PES層被去除的數(shù)據(jù)。圖像X是將被譯碼圖像。譯碼器的輸入緩沖器仍包含以前接收的部分數(shù)據(jù)，涉及傳送上一個將被譯碼圖像，例如圖像B所得到的一個圖像B+1。與圖像X-1有關(guān)的數(shù)據(jù)是存在于由微處理器10插入的偽TS分組和圖像X的圖像首標(biāo)之間的數(shù)據(jù)。偽TS分組的TS首標(biāo)已被多路分解器7去除，在偽TS分組的凈荷中所包含的偽PES首標(biāo)已被PES分析器6去除。在圖像B+1和X-1的部分數(shù)據(jù)之間，在另一個代碼(“0xB4”)后面仍有序列差錯代碼(“0x000001B4”)。
在檢測序列差錯代碼時，如在MPEGⅡ視頻文檔的6.2.1節(jié)和6-1表中已提到的，譯碼器9剔除在差錯代碼之前所接收的所有數(shù)據(jù)，以及在將來所接收的所有數(shù)據(jù)，直至下一個圖像首標(biāo)。譯碼器9被如此構(gòu)造，以致于具有這種性能。
由插入序列差錯代碼引出一個新問題當(dāng)PES分析器17已去除PES首標(biāo)的流時，可能碰巧會發(fā)生在被插入PES分組之前的PES分組的凈荷的最末字節(jié)與序列差錯代碼的第一字節(jié)(即“0x00”)組合構(gòu)成圖像首標(biāo)起始代碼(即“0x00000100”)的情況。為了避免這種情況，在偽PES首標(biāo)和序列差錯代碼之間插入值“0xB4”的字節(jié)。在這種情況下，如果在PES分組凈荷之前的最末三個字節(jié)確實為“0x000001”，那么所構(gòu)成的代碼是另一個序列差錯代碼“0x000001B4”。就所涉及的視頻譯碼器的性能來說，這個代碼存在一次還是二次并不重要。當(dāng)最末三個字節(jié)和“0xB4”字節(jié)不構(gòu)成序列差錯代碼時，B4的存在無關(guān)緊要，因為后一個序列差錯代碼將在任何事件中消除視頻譯碼器的輸入緩沖器的上一個內(nèi)容，包括附加“0xB4”。
表8具有偽PES分組和序列差錯代碼的TS分組通常，在特技方式期間逐個地存取的圖像不一定是內(nèi)型(intra-type)圖像。因此可能需要譯碼其它圖像并將它們保存在存儲器中，以便譯碼特定圖像。如果將被顯示的圖像是P型圖像，那么必須譯碼前面的I型圖像(其可以使用將被顯示的圖像的圖像描述符之前的圖像描述符來找出)，并首先譯碼那個I型圖像。必須記住，圖像按照它們將被譯碼的次序，而不是按照它們將被顯示的次序被傳送(和保存)。這個次序通常與顯示次序不同。視頻譯碼器將被微處理器6指令，僅譯碼I型圖像，但不顯示它。P型圖像然后被譯碼和顯示。
同樣地，如果B型圖像要被譯碼，則前面的和后面的I和/或P型圖像必須從硬盤提取并首先被譯碼。
本實施例主要半涉及TS流分組記錄和重現(xiàn)，但當(dāng)然其它層，特別是PES層的記錄/重現(xiàn)也屬于本發(fā)明的范圍。
此外，雖然按照本實施例，微處理器6管理硬盤驅(qū)動器的文件系統(tǒng)，但是這個任務(wù)也可以由接收機中的另一個處理器，特別是視頻譯碼器10執(zhí)行。
另外，雖然在本實施例中所用的大容量存儲器是硬盤驅(qū)動器，但是也可使用另一種類型的裝置。例如，可以使用可記錄壓縮光盤或數(shù)字視盤。
權(quán)利要求
1．一種用于譯碼打包的數(shù)據(jù)流的方法，該數(shù)據(jù)流包括分組，分組包括首標(biāo)和凈荷，在分組中將基本流封裝成凈荷，其特征在于，它包括下列步驟在基本流中選擇目標(biāo)首標(biāo)；在所述目標(biāo)首標(biāo)的前面插入經(jīng)封裝的數(shù)據(jù)流分組首標(biāo)；傳送所插入的分組首標(biāo)、目標(biāo)首標(biāo)和與目標(biāo)首標(biāo)依次相連的打包的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)至打包的數(shù)據(jù)流分析器。
2．按照權(quán)利要求1所述的方法，其中打包的數(shù)據(jù)流是PES流，基本流是基本視頻流，以及目標(biāo)首標(biāo)是如下中的一個序列首標(biāo)、圖像首標(biāo)、一組圖像首標(biāo)。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所插入的分組首標(biāo)是一偽首標(biāo)。
4．一種用于譯碼封裝了打包的數(shù)據(jù)流的傳輸流的方法，該數(shù)據(jù)流包括分組，分組包括首標(biāo)和凈荷，分組中將基本流封裝成凈荷，其特征在于，它包括下列步驟在基本流中選擇目標(biāo)首標(biāo)；在包含該目標(biāo)首標(biāo)的傳輸流分組之前插入傳輸流分組，所述被插入的傳輸流分組包含打包的數(shù)據(jù)流首標(biāo)；傳送后面跟著包含目標(biāo)首標(biāo)的傳輸流分組的被插入的傳輸流分組至后面跟著打包的數(shù)據(jù)流分析器的傳輸流多路分解器。
5．按照權(quán)利要求4所述的方法，其中傳輸流、打包的數(shù)據(jù)流和基本流是MPEG兼容的，其中基本流是基本視頻流，以及其中目標(biāo)首標(biāo)是如下中的一個序列首標(biāo)、圖像首標(biāo)、一組圖像首標(biāo)。
6．按照權(quán)利要求4或5所述的方法，其中在被插入的傳輸流首標(biāo)中的打包的數(shù)據(jù)流分組首標(biāo)是偽(dummy)首標(biāo)。
7．按照權(quán)利要求4至6中的任意一個所述的方法，其中被插入的傳輸流分組還包括在它的凈荷中的序列差錯代碼。
8．按照權(quán)利要求7所述的方法，其中在序列差錯代碼之前插入附加代碼，以避免在基本流層次上出現(xiàn)特殊的二進制序列代碼如起始代碼。
9．按照權(quán)利要求8所述的方法，其中所述附加代碼是代碼“0xB4”。
10．按照權(quán)利要求4至9中的任意一個所述的方法，其中被插入的傳輸分組的首標(biāo)包括連續(xù)計數(shù)器值，其等于包含目標(biāo)首標(biāo)的傳輸分組的首標(biāo)的值減1，還包括連續(xù)計數(shù)器的不連續(xù)信息。
11．一種數(shù)字視頻譯碼裝置，其特征在于它包括大容量存儲器，用于保存具有打包的基本流格式的數(shù)字視頻流；視頻譯碼電路，用于接收打包的基本流格式數(shù)據(jù)；用于定位在所述數(shù)字視頻流中所封裝的基本視頻流中的目標(biāo)首標(biāo)的電路，用于傳送從所述目標(biāo)首標(biāo)開始的一部分基本流到譯碼器，以及用于在所述傳送之前在所述目標(biāo)首標(biāo)前面插入偽打包的基本流首標(biāo)。
12．一種數(shù)字視頻譯碼裝置，其特征在于它包括大容量存儲器，用于保存具有傳輸流格式的數(shù)字視頻流；視頻譯碼電路，用于接收傳輸流格式數(shù)據(jù)；用于定位在所述數(shù)字視頻流中所封裝的基本視頻流中的目標(biāo)首標(biāo)的電路，用于傳送在包含有包含目標(biāo)首標(biāo)的基本流分組的傳輸流分組上開始的傳輸流到譯碼器，以及用于在包含目標(biāo)首標(biāo)的傳輸流分組之前插入傳輸流分組，所述被插入的傳輸流分組包括打包的數(shù)據(jù)流首標(biāo)。
全文摘要
一種用于譯碼打包的數(shù)據(jù)流的方法和裝置,該數(shù)據(jù)流包括分組,分組包括首標(biāo)和凈荷,在分組中將基本流封裝成爭荷。該方法包括下列步驟:在基本流中選擇目標(biāo)首標(biāo);在所述目標(biāo)首標(biāo)的前面插入經(jīng)封裝的數(shù)據(jù)流分組首標(biāo);傳送所插入的分組首標(biāo)、目標(biāo)首標(biāo)和與目標(biāo)首標(biāo)依次相連的打包的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)至打包的數(shù)據(jù)流分析器。該方法可應(yīng)用于數(shù)字視頻系統(tǒng),特別是數(shù)字電視譯碼器。
文檔編號H04N7/24GK1321045SQ0111620
公開日2001年11月7日 申請日期2001年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月5日
發(fā)明者弗蘭克·埃布拉德, 菲利普·萊延德克, 克里斯托弗·拉布 申請人:湯姆森多媒體公司