專利名稱：使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種以個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品來處理數(shù)字影音多媒體的方法，特別是有關(guān)一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法及裝置。
背景技術(shù)：
在目前信息科技發(fā)達(dá)的情況下，模擬式的電視、音響和錄放影機(jī)等產(chǎn)品，均已漸漸地被數(shù)字式的產(chǎn)品所取代，例如個(gè)人電腦(Personal Computer；PC)、筆記本電腦(Laptop or Notebook；NB)、個(gè)人數(shù)字助理(Personal DigitalAssistant；PDA)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)(Digital Video Camera；DVC)及數(shù)字照相機(jī)(DigitalStill Camera；DSC)及高解析度電視(High Definition Television；HDTV)等，同時(shí)這些數(shù)字化的裝置已是現(xiàn)在非常普遍的家電用品。
數(shù)字化趨勢的形成，是由于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)不僅僅便于保存，而且還可加上強(qiáng)大的「壓縮」功能，使傳送信息量加大，例如；一個(gè)模擬電視頻道只能播送一個(gè)節(jié)目，而一個(gè)數(shù)字電視頻道卻可播送三、四個(gè)或更多節(jié)目，再加上數(shù)字化信號還可以增加很多信號處理方式，因此使得多媒體(Multimedia)的應(yīng)用得以蓬勃發(fā)展，這其中以影音撥放及顯示系統(tǒng)更是目前消費(fèi)市場發(fā)展的主流。所謂的多媒體(multimedia)是指媒體內(nèi)容包括文字、圖表、影像、聲音與動(dòng)畫等信息，而信息的呈現(xiàn)是以至少二種以上的媒體內(nèi)容同時(shí)表達(dá)，故稱之為多媒體信息。
此外，采用數(shù)字化還有一主要的原因，為模擬信號在經(jīng)過傳輸處理過程中，會(huì)累積許多「雜訊」無法去除，而「數(shù)字信號」可以把這些「雜訊」去除，維持原有信號「品質(zhì)」與「干凈」，因此畫面的品質(zhì)自然「十分完美」。舉例說；若干年前的模擬式電話，自國外打回臺灣時(shí)，因「雜訊」太大，聽起來會(huì)模糊不清，雜音很大，必須大聲叫喊才能通話?，F(xiàn)在由于電話信號已「數(shù)字化」，聲音就像隔鄰打來一樣清晰，故當(dāng)視頻產(chǎn)業(yè)從模擬轉(zhuǎn)移至數(shù)字時(shí)，會(huì)有愈來愈多的視頻處理設(shè)備(video processing equipment)亦必須將模擬信號轉(zhuǎn)移至數(shù)字信號的功能。
再者，以目前模擬電視的標(biāo)準(zhǔn)(standard)而言，計(jì)有全國電視系統(tǒng)委員會(huì)制式(Nation Television Systems Committee，NTSC)及逐行倒相制式(PhaseAlternation Line，PAL)兩種方式。在日本或美國是采用NTSC標(biāo)準(zhǔn)，其是以525條的掃描線來構(gòu)成一個(gè)畫面或是稱為畫面(frame)，也就是以1秒30畫面(畫面)的速度重復(fù)顯示。但構(gòu)成一個(gè)畫面的525掃描線并非一次掃描就完成，而是以隔行掃描的方式來重現(xiàn)一個(gè)畫面。換句話說，在第1條掃描線完成后，緊接而來的并非第2線，而是以3、5、7的順序進(jìn)行，直至第525線，然后再回到第2線，然后以4、6、8的順序重復(fù)進(jìn)行，因此實(shí)際上所獲得光滑且清晰的畫面，是由奇數(shù)、偶數(shù)、奇數(shù)的方式去構(gòu)成的，這就是「隔行掃描」也稱為「交錯(cuò)掃描(Interlacing)」的編輯(format)方式。
交錯(cuò)視頻信號(Interlaced Video Signal)是由兩個(gè)視場(field)所組成，其中每一個(gè)視場只包含影像的奇數(shù)線(odd lines)或影像的偶數(shù)線(even lines)。在進(jìn)行影像捕捉(image capture)的過程，電視攝影機(jī)(camera)會(huì)在一個(gè)瞬間(on instant in time)輸出影像的奇數(shù)線，然后在16.7毫秒(milli-seconds)后，再輸出影像的偶數(shù)線。這個(gè)在輸出影像的奇數(shù)線及偶數(shù)線的過程之間，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間的位移(temporal shift)。然而此方式對于靜止畫面而言，是可得到一良好的畫面，但對于具有移動(dòng)的畫面而言，則會(huì)在影像的邊緣產(chǎn)生鋸齒狀(serration)的影像而變得模糊難辨(blurred)。此外，由于奇數(shù)場和偶數(shù)場是由一半的掃描線(即262.5條線)所組成，因此每個(gè)奇數(shù)場和偶數(shù)場只有原來影像一半的解析度(resolution)而已，而每個(gè)奇數(shù)場和偶數(shù)場是以1/60秒的速度來顯示。這樣的畫面以人眼來看，雖然不至于讓人眼的視覺感到不自然(motionartifacts)，但畫面一旦放大，便會(huì)感到掃描線粗大，甚至?xí)X得畫面模糊。
前述這些在「交錯(cuò)掃描」或是「隔行掃描」所述的缺點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)可由一種稱為「順序掃描(progressive scan)」的技術(shù)來解決。「順序掃描」是以1、2、3連續(xù)至525條線，一次順序描繪出所有的掃描線，并且以1秒60格畫面的速度重現(xiàn)，因此其掃描速度是「隔行掃描」的兩倍，因而畫面是以525條掃描線在顯示器(monitor)上顯示畫面，所以畫面非常纖細(xì)且清晰，這是「順序掃描」最大的優(yōu)點(diǎn)，因此目前先進(jìn)的影音設(shè)備大都已采用此方式來掃描及顯示。
然而，現(xiàn)行的NTSC系統(tǒng)的影像信號，到目前為止，仍是采用「交錯(cuò)掃描」的方式為主，因此若將交錯(cuò)掃描所組成的畫面在「順序掃描」的顯示系統(tǒng)來顯示時(shí)，例如將一經(jīng)由交錯(cuò)掃描編輯成的DVD影片，直接在高解析度電視(HDTV)上撥放及顯示時(shí)，則只能顯示奇數(shù)場和偶數(shù)場的畫面，因此會(huì)使得影像的解析度變差(因只有原來影像一半的解析度)。為解決此一問題，就必須使用「解交錯(cuò)(De-interlace)」的技術(shù)來克服，換句話說，「解交錯(cuò)」就是將交錯(cuò)掃描(interlacing)轉(zhuǎn)換成順序掃描(progressive)的一種方法。例如將標(biāo)準(zhǔn)解析度電視(Standard Definition TVSDTV)轉(zhuǎn)換至高解析度電視(High DefinitionTV；HDTV)時(shí)，其是將掃瞄線由480條交錯(cuò)掃瞄(480i)提升至720條順序掃瞄(720p)。編輯提升的轉(zhuǎn)換是由解交錯(cuò)(De-interlacing)及再取樣(resampling)兩個(gè)步驟來組成，其中解交錯(cuò)(De-interlacing)是兩個(gè)步驟中較復(fù)雜的，這是因?yàn)槠鏀?shù)線及偶數(shù)線的交錯(cuò)掃瞄影像被時(shí)間地位移了，而如果合并是不可改變的，則這會(huì)造成影像對準(zhǔn)產(chǎn)生誤差(misalignment)。這個(gè)影像對準(zhǔn)產(chǎn)生誤差必須被修正，以便能產(chǎn)生在視覺上可使人滿意的順序影像(progressive image)。當(dāng)此一修正對準(zhǔn)后的影像產(chǎn)生出來，然后將它經(jīng)過再取樣的程序去編織成影像。
雖然使用解交錯(cuò)的技術(shù)可以將交錯(cuò)掃描(interlacing)系統(tǒng)在順序掃描(progressive)系統(tǒng)上顯示所產(chǎn)生解析度不足的問題解決，但是同樣有一不可忽略的狀況，就是播放的影像總是在動(dòng)的，若不理會(huì)此點(diǎn)，硬是將奇數(shù)場與偶數(shù)場重合，則亦會(huì)與前述問題相同，對靜態(tài)影像部分可得到鮮明的圖像，但是對動(dòng)態(tài)影像的部分則一樣會(huì)有模糊及不自然的現(xiàn)象，所以高畫質(zhì)就不能顯示出來了。故在解交錯(cuò)(De-Interlacing)處理的技術(shù)上，有兩種基本的演算法(algorithms)可以來選擇，即無移動(dòng)補(bǔ)償(non-motion compensated)及移動(dòng)補(bǔ)償(motion-compensated)。
1.無移動(dòng)補(bǔ)償解交錯(cuò)演算法(De-Interlacing Non-Motion CompensatedDe-Interlacing Algorithm)無移動(dòng)補(bǔ)償(non-motion compensated)的解交錯(cuò)演算法有兩種最基本的線性轉(zhuǎn)換技術(shù)稱為編織(Weave)及快速擺動(dòng)(Bob)，其中編織(weave)是兩種方法中較簡易的一種。
編織(weave)就是將兩個(gè)輸入視場重疊(overlaid)或是被編織(woven)在一起，以產(chǎn)生一個(gè)順序畫面(progressive frame)。然而這個(gè)技術(shù)在處理靜態(tài)影像時(shí)，雖可以將不同視場的區(qū)影像完全對準(zhǔn)(alignment)，因而可得到一個(gè)清晰解交錯(cuò)影像；但是，當(dāng)在處理移動(dòng)影像的邊緣，卻會(huì)顯示出明顯的鋸齒狀(serrations)或是毛邊(feathering)，這是因?yàn)橐苿?dòng)影像會(huì)隨著時(shí)間而產(chǎn)生位移，故將奇數(shù)影像與偶數(shù)影像編織成一個(gè)畫面時(shí)，就會(huì)因?yàn)槠鏀?shù)影像與偶數(shù)影像之間有一時(shí)間位移，因而在將奇數(shù)視場與偶數(shù)視場編織在一起時(shí)，產(chǎn)生影像對準(zhǔn)誤差(misalignment)。故會(huì)出現(xiàn)鋸齒狀或是毛邊，而形成模糊不清的畫面，這種明顯的鋸齒狀或是毛邊的情況，在廣播或是專業(yè)的電視環(huán)境下是不被接受的。
另外，由于擺動(dòng)(Bob)只接受輸入影像的其中一視場(例如只接受偶數(shù)線的影像)，而另一個(gè)視場(即奇數(shù)線的影像)則是被丟棄的(discarded)，因此影像在垂直方向得解析度大小會(huì)從720×486降低到720×243。這個(gè)只有一半解析度的影像，則藉由相鄰掃描線去填補(bǔ)另一線的空隙空間(voids)，以便將影內(nèi)插回到720×486。這個(gè)演算過程的優(yōu)點(diǎn)是它可克服不自然動(dòng)作(motionartifacts)的影像并且有最小的計(jì)算需求。而其缺點(diǎn)是輸入影像的垂直解析度在經(jīng)過內(nèi)插后仍然只有原來影像的一半，因此順序影像的細(xì)部解析度就降低了。
2.移動(dòng)補(bǔ)償解交錯(cuò)演算法(Motion Compensated De-InterlacingAlgorithm)最好的去交錯(cuò)方法是移動(dòng)補(bǔ)償(motion compensation)。此技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)使用在先進(jìn)SDTV(Standard Definition TV)及高傳真(hi-fi)的DTV編輯變換上。移動(dòng)補(bǔ)償去交錯(cuò)的方法是量測場間(inter-field)移動(dòng)量，然后在一時(shí)間中將兩時(shí)間位移視場中的像素位移到一共同點(diǎn)上所組成。決定每一個(gè)像素的位移量是經(jīng)由參考移動(dòng)預(yù)估(motion estimation)，其中移動(dòng)向量(motion vector)的確認(rèn)和追蹤是從一個(gè)視場到另一個(gè)視場。這是一種典型的以區(qū)塊匹配(block-matching)的程序來執(zhí)行，而典型的區(qū)塊大小(block size)是從4×4到8×8像素。使用這些區(qū)塊含意是在一時(shí)間中只有這些相對大小的像素區(qū)塊能夠被搬移到正確的空間位置。
而在動(dòng)態(tài)視頻壓縮技術(shù)中，目前均使用MPEG的壓縮方法來執(zhí)行，所謂的MPEG即是Motion Pictures Experts Group(運(yùn)動(dòng)圖像專家組)的縮寫，其編輯規(guī)格分為視頻(Video)、音頻(Audio)及系統(tǒng)(System)三部分。隨著需求的增加，MPEG也不斷有新一代的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)，如MPEG1、MPEG2、MPEG4、MPEG7等。
一般來說，在一個(gè)連續(xù)播放的動(dòng)態(tài)影片中，其前后圖片的關(guān)聯(lián)性非常高，因此在一連串動(dòng)態(tài)的原始影像序列中，其前后影像間具有空間的(spatial)相關(guān)性與時(shí)間的(temporal)相關(guān)性，而視頻壓縮(video compression)就是根據(jù)這兩類數(shù)據(jù)的相關(guān)性，來進(jìn)行去除重復(fù)性(redundancy)的數(shù)據(jù)而達(dá)到壓縮的目的。去除空間上的重復(fù)性數(shù)據(jù)的方法，通常是根據(jù)人類視覺的特性，以空間轉(zhuǎn)換(例如Discrete Cosine Transform或Wavelet Transform)再加上量化(Quantization)過程，將屬于高頻的部分濾除，以達(dá)到壓縮的效果。至于去除時(shí)間上的重復(fù)性，則是以運(yùn)動(dòng)估測(Motion Estimation)的原理，將時(shí)間上重復(fù)的數(shù)據(jù)找出而后去除，以達(dá)到壓縮的目的。而在MPEG壓縮(或稱為編碼)過程中，是采用了3種不同的方式來壓縮每個(gè)畫面，即I畫面(Intra-frame)、B畫面(Bi-directional frame)跟P畫面(Predicted frame)。其中I畫面不需要考慮與其他畫面之間的關(guān)系，其所儲存的是一張完整的畫面；P畫面是以前面的I畫面作為參考圖像，畫面中有重復(fù)的部份就不再儲存，僅只儲存不一樣的地方；B畫面的原理跟P畫面的原理相同，唯一的差別在于B畫面可以參考前面的I畫面或P畫面，也可以參考后面的P畫面。
至于在影像的解壓縮時(shí)(即播放影像時(shí))，則是以與編碼相反的程序先進(jìn)行解碼(decoding)，然后進(jìn)行反量化(Inverse Quantization；IQ)及反離散余弦轉(zhuǎn)換(Inverse DCT；IDCT)，將頻域(frequency domain)的信號再轉(zhuǎn)換為空間的信號，如此可將信號回復(fù)成壓縮前的數(shù)據(jù)流(data stream)，然后將這些數(shù)據(jù)流作整合后，送到影像重建緩沖器(video reconstructed image buffer)或稱視頻影像緩沖器(video image buffer)中，最后依接收到的數(shù)據(jù)再還原成原來的畫面。
由前所述，若欲獲得一高畫質(zhì)的解交錯(cuò)式動(dòng)態(tài)影像時(shí)，必須經(jīng)過非常復(fù)雜的影像處理過程，因此會(huì)耗費(fèi)極大的運(yùn)算資源。故當(dāng)使用個(gè)人電腦(例如PC；NB)來播放高畫質(zhì)的數(shù)字影音多媒體影像時(shí)，為了避免個(gè)人電腦內(nèi)的中央處理單元(Central Processing Unit；CPU)耗費(fèi)大部份的資源去處理影像的解交錯(cuò)，而使得個(gè)人電腦無法執(zhí)行其他的功能。因此，在以往的個(gè)人電腦(PC)系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)，大都會(huì)采用以比較簡單的演算法來進(jìn)行交錯(cuò)式影像的解交錯(cuò)處理運(yùn)算，例如，只能使用擺動(dòng)演算來進(jìn)行動(dòng)態(tài)影像的解交錯(cuò)處理。如此一來，雖然可以在個(gè)人電腦(PC)系統(tǒng)上觀賞數(shù)字多媒體的影像，但是在畫質(zhì)上，并無法使數(shù)字多媒體的影像有很大的提升。此外，由于經(jīng)過解交錯(cuò)處理后的影像，已將原來經(jīng)過壓縮的影像還原，因此會(huì)使得影像的頻寬增加，而無法經(jīng)由個(gè)人電腦的輸出總線輸出至顯示器，而只能將解交錯(cuò)后的影像直接連接到顯示器中顯示。因此，為了使解交錯(cuò)的影像能通過個(gè)人電腦系統(tǒng)，進(jìn)行顯示及錄制數(shù)字視頻節(jié)目的功能，就必須將解交錯(cuò)后的影像頻寬降低，才能將解交錯(cuò)后的影像能經(jīng)由個(gè)人電腦系統(tǒng)的輸出總線輸出。

發(fā)明內(nèi)容
前述問題是無法在個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品上處理及顯示高畫質(zhì)的數(shù)字視頻，因此本發(fā)明提出了一個(gè)可以同時(shí)兼顧視頻高畫質(zhì)與降低個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品的系統(tǒng)資源需求的方法及硬件架構(gòu)，作為提供未來先進(jìn)個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品播放多媒體視頻的一個(gè)完美解決方案。如此，除了可以在個(gè)人電腦系統(tǒng)上面以更完美、更高的解析度呈現(xiàn)數(shù)字影音多媒體，并且還可以將一些電視節(jié)目在經(jīng)過壓縮編碼的處理后，能夠以較小的空間儲存在個(gè)人電腦的硬盤(Hard disc)。
因此，本發(fā)明的一目的是提出一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法，其是通過一處理數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)，使個(gè)人電腦系統(tǒng)可以顯現(xiàn)數(shù)字多媒體的高畫質(zhì)的特性，以有效降低個(gè)人電腦系統(tǒng)上的運(yùn)算資源。
本發(fā)明另一主要目的是提出一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法，其是通過一處理數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)，使廣播電視節(jié)目在經(jīng)過壓縮編碼的處理后，能夠以較小的空間儲存在個(gè)人電腦的硬盤，使個(gè)人電腦系統(tǒng)具有預(yù)先錄制及播放的功能。
本發(fā)明再一主要目的在提出一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，其可將不同的處理單元組合成一數(shù)字化的特殊應(yīng)用集成電路，不但便于與個(gè)人電腦系統(tǒng)界面整合，還可以可有效的降低設(shè)計(jì)的復(fù)雜度及制造的成本。
依據(jù)以上所述的目的，本發(fā)明提出一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法，包括首先提供一調(diào)變的交錯(cuò)視頻及一模擬音頻的信息，以便進(jìn)行此一交錯(cuò)視頻的解調(diào)變及解交錯(cuò)處理，以轉(zhuǎn)換成一解交錯(cuò)視頻。同時(shí)進(jìn)行模擬音頻的數(shù)字轉(zhuǎn)換，以獲得一數(shù)字音頻。接著進(jìn)行解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻的壓縮處理，以獲得一經(jīng)過壓縮處理的解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻。再接著，進(jìn)行同步處理經(jīng)過壓縮的解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。最后輸出并顯示該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。
本發(fā)明同時(shí)提出一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，包括一數(shù)字視頻壓縮單元，是將一解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該解交錯(cuò)動(dòng)態(tài)視頻所使用的頻寬。一數(shù)字音頻壓縮單元，將一數(shù)字音頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該數(shù)字音頻所使用的頻寬。一視頻/音頻同步處理單元，將該壓縮的解交錯(cuò)視頻及該壓縮的數(shù)字音頻進(jìn)行同步處理，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻，并輸出該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。此外，本裝置還可包括一數(shù)字視頻解碼單元、一解交錯(cuò)處理單元、一音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；以及一輸出總線接口單元，以使該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻輸出，以顯示或儲存該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，以更清楚理解本發(fā)明的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的流程圖。
圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例的功能方塊示意圖。
圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例的功能方塊示意圖。
圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例的功能方塊示意圖。
具體實(shí)施例方式
由于本發(fā)明中所利用到的交錯(cuò)處理(Interlacing)、解交錯(cuò)處理(De-interlacing)以及MEPG壓縮標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)的技術(shù)及方法，已于先前技術(shù)中詳細(xì)說明，故下述說明中對于交錯(cuò)處理、解交錯(cuò)處理及MPEG壓縮技術(shù)的描述并不包括其完整流程。同時(shí)本發(fā)明對MPEG壓縮技術(shù)所沿用的現(xiàn)有編碼(encoding)及解碼(decoding)技術(shù)，在此僅作重點(diǎn)式的引用，以助本發(fā)明的闡述。而且下述文中的方塊圖，亦并未依據(jù)實(shí)際的相關(guān)位置及完整的連接圖來繪制，其作用僅在表達(dá)與本發(fā)明特征有關(guān)的示意圖。
據(jù)此，本發(fā)明首先提出一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法，包括首先提供一調(diào)變的交錯(cuò)視頻及一模擬音頻的信息，以便進(jìn)行此一交錯(cuò)視頻的解調(diào)變及解交錯(cuò)處理，以轉(zhuǎn)換成一解交錯(cuò)視頻。同時(shí)進(jìn)行模擬音頻的數(shù)字轉(zhuǎn)換，以獲得一數(shù)字音頻。接著進(jìn)行解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻的壓縮處理，以獲得一經(jīng)過壓縮處理的解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻。再接著，進(jìn)行同步處理經(jīng)過壓縮的解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。最后輸出并顯示該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。
本發(fā)明接著提出一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，包括一數(shù)字視頻壓縮單元，將一解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該解交錯(cuò)動(dòng)態(tài)視頻所使用的頻寬。一數(shù)字音頻壓縮單元，將一數(shù)字音頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該數(shù)字音頻所使用的頻寬。一視頻/音頻同步處理單元，將該壓縮的解交錯(cuò)視頻及該壓縮的數(shù)字音頻進(jìn)行同步處理，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻，并輸出該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。此外，本裝置還可包括一數(shù)字視頻解碼單元、一解交錯(cuò)處理單元、一音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元；一輸出總線接口單元，以使該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻輸出，以顯示或儲存該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。以及，位于該個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品中的一處理單元，其具有控制該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻的錄像或顯示的功能。
本發(fā)明同時(shí)再提出一種使個(gè)人電腦具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)，包括一數(shù)字視頻解碼單元，將一調(diào)變的交錯(cuò)視頻進(jìn)行解調(diào)變處理，以獲得一動(dòng)態(tài)的視頻。一解交錯(cuò)處理單元，將該動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行解交錯(cuò)處理，以使該交錯(cuò)視頻轉(zhuǎn)換成一解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻。一音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將一模擬音頻進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，以獲得一數(shù)字音頻。一數(shù)字視頻壓縮單元，將該解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該解交錯(cuò)動(dòng)態(tài)視頻所使用的頻寬。一數(shù)字音頻壓縮單元，將該數(shù)字音頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該數(shù)字音頻所使用的頻寬。一視頻/音頻同步處理單元，將該壓縮的解交錯(cuò)視頻及該壓縮的數(shù)字音頻進(jìn)行同步處理，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻；一輸出總線接口單元，將該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻輸出，以顯示該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。以及位于該個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品中的一中央處理器(CPU)，其具有控制該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻的錄像或顯示的功能。
接下來是本發(fā)明的詳細(xì)說明，并請參考圖1至圖4，其中圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例的流程圖；而圖2至圖4則為本發(fā)明具體實(shí)施例的功能方塊圖。
首先，由圖1來說明本發(fā)明的方法。以目前多媒體的播放而言，其可利用VCD/DVD播放機(jī)(player)、個(gè)人電腦中的CD-ROM播放機(jī)或是經(jīng)由有線電視節(jié)目(Cable TV Programs)及廣播電視節(jié)目(Broadcasting Programs)等方式來傳播，而其傳播的數(shù)據(jù)內(nèi)容包括了經(jīng)過調(diào)變的交錯(cuò)視頻(modulatedinterlacing video)以及模擬音頻(analog audio)兩種。因此對一個(gè)個(gè)人數(shù)字裝置而言，其輸入端即接收此壓縮的交錯(cuò)視頻及模擬音頻，如步驟110所示。接著即同時(shí)進(jìn)行步驟120的視頻解碼及步驟150的音頻數(shù)字化的處理。
以視頻而言，步驟120是將所接收到的調(diào)變交錯(cuò)視頻進(jìn)行解調(diào)變，使輸入的調(diào)變交錯(cuò)視頻能夠被數(shù)字化成一連續(xù)的交錯(cuò)視場(interlaced field)所編輯成的動(dòng)態(tài)影像。接著，由步驟130將解碼后的動(dòng)態(tài)影像進(jìn)行解交錯(cuò)處理(De-interlacing)，例如利用區(qū)塊匹配演算法(block matching algorithm)以區(qū)塊為單位(block-base)的進(jìn)行一連串的解交錯(cuò)處理，以使輸入的交錯(cuò)影像轉(zhuǎn)換成解交錯(cuò)的影像。再接著，由步驟140對已完成解交錯(cuò)處理的動(dòng)態(tài)影像進(jìn)行壓縮及編碼的處理，以降低動(dòng)態(tài)影像所占的頻寬，而其所能采用的壓縮及編碼方法包括MPEG系列以及動(dòng)態(tài)的靜態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)(Motion JointPhotographic Experts Group；Motion JPEG)等多種規(guī)格(specifications)。
而就接收的模擬音頻而言，其是先經(jīng)過步驟150將模擬音頻數(shù)字化，然后再經(jīng)步驟160將數(shù)字化的音頻以audio的規(guī)格來壓縮及編碼。例如，可使用MPEG-1 Layer1，2，3、MPEG-2、AC3或是適應(yīng)性差分脈波編碼調(diào)變標(biāo)準(zhǔn)(Adaptive Differential Pulse Code Modulation；ADPCM)等規(guī)格。由于視頻壓縮的比率與音頻壓縮的比率不同，因此需將經(jīng)過壓縮后的視頻及音頻交由步驟170來進(jìn)行同步及混合(synchronized and multiplexed)處理，其目的是依壓縮及編碼的標(biāo)準(zhǔn)，對視頻及音頻進(jìn)行某一比率的混合處理，以便獲得一同步化的影像數(shù)據(jù)流(a data stream of the synchronizationimage)。
就MPEG壓縮標(biāo)準(zhǔn)而言，其視頻的壓縮比率必定大于音頻的壓縮比率，因此將壓縮過的視頻位元率(video bits rate)除以壓縮過的音頻位元率(audiobits rate)，然后再以無條件進(jìn)位的方式來取得一整數(shù)。接著，即用此一整數(shù)的比例進(jìn)行視頻及音頻的同步及混合處理，以便獲得一同步化的壓縮視頻及壓縮音頻的影像數(shù)據(jù)流。最后再?zèng)Q定是否將此一同步化的影像數(shù)據(jù)流送至步驟180儲存到一存儲器中，或是由步驟190直接送到顯示器中顯示。
接著，以個(gè)人電腦系統(tǒng)為例來加以說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，并請參考圖2所示，其顯示本發(fā)明的使個(gè)人電腦具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)20。系統(tǒng)20可接收來自VCD/DVD播放機(jī)(player)、個(gè)人電腦中的CD-ROM播放機(jī)或是經(jīng)由有線電視節(jié)目(Cable TV Programs)及廣播電視節(jié)目(Broadcasting Programs)等傳播方式中的調(diào)變的模擬視頻以及模擬音頻，然后分別由數(shù)字視頻解碼單元21及音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元23來進(jìn)行處理。當(dāng)數(shù)字視頻解碼單元21接收到一經(jīng)過調(diào)變的交錯(cuò)視頻后，即對該調(diào)變視頻進(jìn)行解調(diào)變(demodulation)，當(dāng)數(shù)字視頻解碼單元21將調(diào)變的模擬視頻解調(diào)變并數(shù)字化后，即可得到交錯(cuò)畫面。隨即由解交錯(cuò)單元22進(jìn)行畫面的解交錯(cuò)處理，以使原來以交錯(cuò)視頻所組成的影像畫面轉(zhuǎn)換成一順序畫面(progressiveframe)，而其所使用的解交錯(cuò)方法可采用一預(yù)先內(nèi)定方法(a default method)來進(jìn)行解交錯(cuò)處理，例如預(yù)先內(nèi)(default)定使用編織演算法(WeaveAlgorithm)，也可以由外接控制界面(未顯示)來改變解交錯(cuò)處理的方法。再接著，由數(shù)字視頻壓縮單元24對順序畫面進(jìn)行壓縮處理，例如使用MPEG2的壓縮標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行順序影像的壓縮，以獲得一經(jīng)過壓縮處理的順序影像，并送到同步及混合單元26中等待處理。
在對數(shù)字視頻進(jìn)行一連串處理的解交錯(cuò)及壓縮過程的同時(shí)，本發(fā)明所提供的系統(tǒng)20亦將接收到的模擬音頻交由音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元23來進(jìn)行音頻的數(shù)字化，以便獲得一數(shù)字音頻，然后由數(shù)字音頻壓縮單元25以相對于視頻壓縮的標(biāo)準(zhǔn)，對數(shù)字音頻進(jìn)行壓縮處理，例如以MPEG2的音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)字音頻進(jìn)行壓縮處理。然后，亦送到同步及混合單元26中等待處理。
由于現(xiàn)行的壓縮標(biāo)準(zhǔn)中，對視頻及音頻的壓縮比例不同，因此須將經(jīng)過壓縮的視頻及音頻進(jìn)行同步及混合處理后，才能交由使多媒體的影音同步，以便能對多媒體進(jìn)行播放或儲存。因此當(dāng)同步及混合處理單元26同時(shí)接收到由數(shù)字視頻壓縮單元24及數(shù)字音頻壓縮單元25所傳遞的壓縮視頻及壓縮音頻后，隨即以一混合比例對壓縮視頻及壓縮音頻進(jìn)行等比例的混合處理，以便能獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。最后，再將同步化的壓縮視頻與壓縮音頻送到個(gè)人電腦的總線接口處理單元27，以便將同步化的壓縮視頻與壓縮音頻轉(zhuǎn)換成符合快速數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ靡?guī)格，以便由總線來傳遞。例如利用周邊元件內(nèi)連接器(Peripheral Component Interconnect；PCI)或是通用串列總線(Universal Serial Bus；USB)的接口，來進(jìn)行顯示同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。
由于半導(dǎo)體制造技術(shù)的提升，使得單位面積的存儲器的容量愈來愈大，因此現(xiàn)行個(gè)人電腦中所使用硬盤(Hard-Disc)的容量已可到達(dá)500億單元(即50 Giga Byte)。對高畫質(zhì)的多媒體影片而言，其每一畫面的解析度至少須要720×480像素，故一部120分鐘的多媒體影片所需使用的儲存空間約需要12Giga Byte以上，使用這么大的儲存空間來儲存一部影片，對硬盤儲存容量的使用上，并不是很經(jīng)濟(jì)。因此，本發(fā)明所揭示的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)，其最主要的目的是將一般多媒體播放系統(tǒng)所傳遞的交錯(cuò)視頻進(jìn)行解交錯(cuò)處理，使多媒體的畫面能轉(zhuǎn)換成高畫質(zhì)的順序畫面，然后再將順序畫面進(jìn)行壓縮處理，可使得一部多媒體影片僅需原來的10-20分之一的儲存空間就能完成儲存(即約650Mega Byte-1.2Giga Byte)，這樣的儲存空間就非常的經(jīng)濟(jì)。若使用者欲將有線電視或是廣播電視中所播放的數(shù)字多媒體影片，先行錄制再觀賞時(shí)，即可利用本發(fā)明的系統(tǒng)進(jìn)行錄像，將影片儲存在硬盤中。此外，若使用者欲經(jīng)由VGA顯示界面直接觀賞此一數(shù)字多媒體影片時(shí)，其亦可將經(jīng)過解交錯(cuò)處理的順序畫面，由總線接口單元將順序畫面直接送到顯示器上顯示。由于個(gè)人電腦中的中央處理單元(未顯示)并不對順序影像進(jìn)行任何處理，而僅由個(gè)人電腦的系統(tǒng)界面(未顯示)來控制順序畫面的錄像或播放信號或同時(shí)錄像與播放，故不會(huì)占據(jù)中央處理單元大部份的資源，因此使用者可在使用個(gè)人電腦處理事務(wù)的同時(shí)，對想觀賞的節(jié)目進(jìn)行錄像；而在觀賞時(shí)，不但能將錄像的節(jié)目，通過個(gè)人電腦系統(tǒng)連接到高解析度電視(HDTV)上顯示，此時(shí)亦可讓個(gè)人電腦繼續(xù)執(zhí)行設(shè)定的工作，使得個(gè)人電腦的使用者在享受多媒體娛樂的同時(shí)，又可以毫無負(fù)擔(dān)的運(yùn)用個(gè)人電腦的運(yùn)算資源，進(jìn)行一般的處理。
若當(dāng)使用者只能使用個(gè)人電腦中的光盤驅(qū)動(dòng)器(CD-ROM Player)來播放VCD/DVD影片時(shí)，由于光盤驅(qū)動(dòng)器(CD-ROM Player)已將數(shù)字視頻及音頻解碼，故其輸出的信號包括了數(shù)字交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻。為此，在本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中所揭示的一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置30，其組成元件包括了解交錯(cuò)單元22、數(shù)字視頻壓縮單元24、數(shù)字音頻壓縮單元25及同步及混合單元26，請參考圖3所示。本發(fā)明裝置30中的各個(gè)組成單元的功能與前述的本發(fā)明系統(tǒng)20中相同，不再重復(fù)說明。
另外，若使用者使用先進(jìn)的DVD光盤驅(qū)動(dòng)器播放時(shí)，由于其所輸出視頻已完成解交錯(cuò)處理且音頻亦經(jīng)數(shù)字化，故本發(fā)明的再一具體實(shí)施例中，其揭示一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置40，其包組成括了數(shù)字視頻壓縮單元24、數(shù)字音頻壓縮單元25及同步及混合單元26，請參考圖4所示。本發(fā)明裝置40中的各個(gè)組成單元的功能與前述的本發(fā)明系統(tǒng)20中相同，不再重復(fù)說明。
在本發(fā)明的各個(gè)具體實(shí)施例中，隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)已邁入0.13微米的制作工藝時(shí)，使得特殊應(yīng)用集成電路(Application Specific IC；ASIC)及單芯片系統(tǒng)(System 0n a Chip；SoC)的技術(shù)亦日益成熟，因此本發(fā)明所提出的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)即可整合在一SoC芯片上；而本發(fā)明所提出的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，因?yàn)槠涓鹘M成單元均為數(shù)字信號，故可進(jìn)一步的以數(shù)字特殊應(yīng)用集成電路(ASIC)來達(dá)成。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用以限定本申請的權(quán)利要求范圍；同時(shí)以上的描述，對于熟知本技術(shù)領(lǐng)域的專門人士應(yīng)可明了及實(shí)施，因此其他未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效的改變或替換，均應(yīng)包含在下述的本申請權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求
1.一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法，包括提供一調(diào)變的交錯(cuò)視頻及一模擬音頻的信息；進(jìn)行該調(diào)變的交錯(cuò)視頻的解調(diào)變及解交錯(cuò)處理，以使該調(diào)變的交錯(cuò)視頻轉(zhuǎn)換成一數(shù)字化的解交錯(cuò)視頻；進(jìn)行該模擬音頻的數(shù)字轉(zhuǎn)換，使該模擬音頻數(shù)字化以獲得一數(shù)字音頻；進(jìn)行該解交錯(cuò)視頻的壓縮處理，以獲得一經(jīng)過壓縮的解交錯(cuò)視頻；進(jìn)行該數(shù)字音頻的壓縮處理，以獲得一經(jīng)過壓縮的數(shù)字音頻；同步處理該壓縮的解交錯(cuò)視頻及該壓縮的數(shù)字音頻，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻；以及輸出該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻至該數(shù)字產(chǎn)品的一處理單元，以決定進(jìn)行錄像或顯示或同時(shí)錄像與顯示該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。
2.一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，包括一解交錯(cuò)處理單元，將一動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行解交錯(cuò)處理，以使該交錯(cuò)視頻轉(zhuǎn)換成一解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻；一數(shù)字視頻壓縮單元，將該解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該解交錯(cuò)動(dòng)態(tài)視頻所使用的頻寬；一數(shù)字音頻壓縮單元，將一數(shù)字音頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該數(shù)字音頻所使用的頻寬；以及一視頻/音頻同步處理單元，將該壓縮的解交錯(cuò)視頻及該壓縮的數(shù)字音頻進(jìn)行同步處理，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻，并輸出該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。
3.如權(quán)利要求2所述的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，其特征在于還包括一數(shù)字視頻解碼單元，該數(shù)字視頻解碼單元是將一調(diào)變的交錯(cuò)視頻進(jìn)行解調(diào)變處理，以獲得一數(shù)字化的動(dòng)態(tài)視頻。
4.如權(quán)利要求2所述的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，其特征在于還包括一音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，該音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元是將一模擬音頻進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，以獲得一數(shù)字音頻。
5.如權(quán)利要求2所述的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，其特征在于還包括一輸出總線接口單元，該輸出總線接口單元是將該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻輸出以顯示該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。
6.如權(quán)利要求5所述的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，其特征在于中該輸出總線接口單元為一通用串列總線。
7.如權(quán)利要求5所述的使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的裝置，其特征在于該輸出總線接口單元為一周邊元件內(nèi)容連接器。
8.一種使個(gè)人電腦具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)，包括一數(shù)字視頻解碼單元，將一調(diào)變的交錯(cuò)視頻進(jìn)行解調(diào)變處理，以獲得一數(shù)字化的動(dòng)態(tài)視頻；一解交錯(cuò)處理單元，將該動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行解交錯(cuò)處理，以使該交錯(cuò)視頻轉(zhuǎn)換成一解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻；一音頻模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換單元，將一模擬音頻進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，以獲得一數(shù)字音頻；一數(shù)字視頻壓縮單元，將該解交錯(cuò)的動(dòng)態(tài)視頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該解交錯(cuò)動(dòng)態(tài)視頻所使用的頻寬；一數(shù)字音頻壓縮單元，將該數(shù)字音頻進(jìn)行壓縮處理，以降低該數(shù)字音頻所使用的頻寬；一視頻/音頻同步處理單元，將該壓縮的解交錯(cuò)視頻及該壓縮的數(shù)字音頻進(jìn)行同步處理，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻；一輸出總線接口單元，將該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻輸出，以進(jìn)行顯示該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻；以及位于該個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品中的一中央處理器，其用以控制該同步化的壓縮視頻與壓縮音頻進(jìn)行錄像或顯示或同時(shí)錄像與顯示。
9.如權(quán)利要求8所述的使個(gè)人電腦具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)，其特征在于該輸出總線接口單元為一通用串列總線。
10.如權(quán)利要求8所述的使個(gè)人電腦具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的系統(tǒng)，其特征在于該輸出總線接口單元為一周邊元件內(nèi)容連接器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使個(gè)人數(shù)字產(chǎn)品具有錄像及顯示數(shù)字影音多媒體的方法，包括提供一調(diào)變的交錯(cuò)視頻及一模擬音頻的信息，以便進(jìn)行交錯(cuò)視頻的解調(diào)變及解交錯(cuò)處理。同時(shí)進(jìn)行該模擬音頻的數(shù)字轉(zhuǎn)換，使該模擬音頻數(shù)字化，以獲得一數(shù)字音頻。接著進(jìn)行解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻的壓縮處理，以獲得一經(jīng)過壓縮處理的解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻。同步處理經(jīng)過壓縮的解交錯(cuò)視頻及數(shù)字音頻，以獲得一同步化的壓縮視頻與壓縮音頻。最后，輸出同步化的壓縮視頻與壓縮音頻至數(shù)字裝置的一處理單元，以決定進(jìn)行錄像或顯示同步化的壓縮視頻與壓縮音頻的數(shù)字影音多媒體。
文檔編號H04N5/00GK1735184SQ20041005672
公開日2006年2月15日 申請日期2004年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者張皓杰, 許鴻亨, 王逸竹, 陳坤洲, 楊瑞祥 申請人:圓剛科技股份有限公司