專利名稱：多媒體處理裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及到處理多媒體信號的系統(tǒng)和方法，具體涉及到用來并行處理多媒體信號的一種裝置及方法。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例包括一種用于高清晰度(HD)電視信號的有效位速率代碼轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
諸如機頂盒，高端電視，數(shù)字電視，個性化電視，存儲產(chǎn)品，個人數(shù)字助理(PDA)，無線Internet設(shè)備等高質(zhì)量多媒體設(shè)備的開發(fā)帶來了各種各樣的結(jié)構(gòu)格式并且使這些設(shè)備對新技術(shù)更加開放。這些新產(chǎn)品的開發(fā)及其按任何格式顯示視頻信號的能力對有關(guān)視頻處理的視頻增強算法帶來了新的要求和機會。大多數(shù)此類設(shè)備是按照MPEG-2格式接收和/或存儲視頻信號。
下一代存儲設(shè)備例如是藍色激光式數(shù)字錄像機對某些內(nèi)容具有高清晰度(HD)功能。高清晰度(HD)節(jié)目通常是按每秒二千萬比特(每秒20兆比特或20Mb/s)廣播并且按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)編碼的。數(shù)字錄像機的存儲容量范圍是大約二十Gigabytes(20GB)。每張視盤能顯示大約二(2)小時的HD視頻記錄時間。
為了提高視盤的記錄時間量，可以定義長時間播放模式。例如，按照Long Play(LP)模式，可以按每秒十兆比特(10Mb/s)的存儲比特率記錄每秒二十兆比特(20Mb/s)的廣播比特率。這樣的視盤能提供大約四(4)小時的記錄時間。在擴展長播放(ELP)模式，可以按每秒五兆比特(5Mb/s)的存儲比特率記錄每秒二十兆比特(20Mb/s)的廣播比特率，這樣的視盤能提供大約八(8)小時的記錄時間。
按低速率記錄一個比特流的程序被稱為比特流“代碼轉(zhuǎn)換”。代碼轉(zhuǎn)換高比特率的一種方法包括以下步驟，用MPEG-2解碼器對高比特率比特流解碼，對比特流去交錯，按2D比例縮放變換成低清晰度，對比特流執(zhí)行再交錯，并且按低比特率對所得的比特流執(zhí)行編碼。另一種高比特率代碼轉(zhuǎn)換方法包括將比特流直接代碼轉(zhuǎn)換成低比特率，不用對視頻信號完全解碼和再編碼。該方法被稱為Direct BitrateTranscoding(DBT)。
媒體處理器能夠按MPEG格式對多媒體數(shù)據(jù)執(zhí)行代碼轉(zhuǎn)換。如果媒體處理器的一個比特率代碼轉(zhuǎn)換器能夠按MPEG視頻數(shù)據(jù)到達的相同速率對MPEG視頻數(shù)據(jù)執(zhí)行代碼轉(zhuǎn)換，就可以說代碼轉(zhuǎn)換過程是“實時”進行的。如果媒體處理器的運算資源不足以實時處理MPEG視頻數(shù)據(jù)，就只能在最后一部分MPEG視頻數(shù)據(jù)到達之后完成代碼轉(zhuǎn)換過程。
如果媒體處理要求的運算資源最少，或是如果有待處理的MPEG幀的數(shù)據(jù)量很小，媒體處理器就能達到實時處理的性能水平。例如，由Philips Electronics North America Corporation制造的TrimediaTM系列媒體處理器(TM1100，TM1300)就幾乎能對標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)MPEG視頻數(shù)據(jù)執(zhí)行實時的MPEG視頻變換。TrimediaTM處理器需要大約每秒二百五十(250)到三百(300)兆周來處理高清晰度(HD)MPEG視頻數(shù)據(jù)。目前還沒有能達到這種水平的處理能力。
因而在技術(shù)上就需要有一種裝置和方法使現(xiàn)有的媒體處理器能夠處理高清晰度(HD)MPEG視頻數(shù)據(jù)，對HD視頻數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時的比特率代碼轉(zhuǎn)換。
發(fā)明概述本發(fā)明主要包括并行處理多媒體數(shù)字信號的裝置和方法。多媒體數(shù)字信號采取數(shù)字比特流的形式。本發(fā)明使得媒體處理器能夠處理高清晰度(HD)MPEG視頻數(shù)據(jù)，實時地實現(xiàn)HD視頻數(shù)據(jù)的比特率代碼轉(zhuǎn)換。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明的裝置包括由多個媒體處理器組成的一個處理鏈。每個媒體處理器實時地處理一部分多媒體數(shù)字比特流。各部分多媒體數(shù)字比特流被分離成主比特流和次比特流。被處理的主比特流并與未經(jīng)處理的次比特流合并。處理鏈實時地輸出一個經(jīng)完全處理的比特流。
處理鏈可以用多個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元實時地代碼轉(zhuǎn)換一個高清晰度(HD)視頻比特流。
按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，本發(fā)明的方法包括以下步驟，在一個處理鏈中的多個媒體處理器中的每個處理一部分多媒體數(shù)字比特流；將各個媒體處理器中的各部分分離成主比特流和次比特流；處理主比特流；并將處理后的主比特流與未經(jīng)處理的次比特流合并。
本發(fā)明的主要目的是提供一種并行處理多媒體數(shù)字比特流的裝置和方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種代碼轉(zhuǎn)換多媒體數(shù)字比特流的裝置和方法。
本發(fā)明的額外目的是提供一種實時代碼轉(zhuǎn)換高清晰度(HD)數(shù)字視頻比特流的裝置和方法。
本發(fā)明的再一目的是提供一種裝置和方法，用來調(diào)節(jié)本發(fā)明的處理鏈中的至少一個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元輸出的時鐘速率。
以上粗略地概括了本發(fā)明的特征和技術(shù)上的優(yōu)點，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠從下文中深入理解本發(fā)明具體的說明。以下要描述構(gòu)成本發(fā)明權(quán)利要求主題的本發(fā)明的附加特征及其優(yōu)點。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該能理解，以所述的具體實施例為基礎(chǔ)就容易按這種概念修改或設(shè)計用來實現(xiàn)本發(fā)明目的的其它結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還應(yīng)該認識到此類等效的結(jié)構(gòu)都屬于本發(fā)明的原理和范圍之內(nèi)。
在對本發(fā)明進行具體描述之前有必要說明本專利說明書中通篇使用的一些文字和短語的定義術(shù)語“包括”和“包含”及其派生詞意味著沒有限制的包含；術(shù)語“或”包括的意思是和/或；短語“與...相聯(lián)系”和“關(guān)系到”及其派生詞的意思是包括，被包括在其內(nèi)，與...有聯(lián)系，包含，被包含在其內(nèi)，連接到，耦合到，能與...進行通信，配合，交錯，并列，靠近，限制，被限制在，具有，具有...的特性等等；而術(shù)語“控制器”，“處理器”或“裝置”是指用來控制至少一種操作的任何設(shè)備，系統(tǒng)及其部件，這種設(shè)備可以用硬件，固件，軟件或是其中至少兩種的組合來實現(xiàn)。應(yīng)該注意到與任一具體控制器相聯(lián)系的功能可以是集中或分布的，可以在本地或遠程控制。本專利說明書中通篇采用的對某些文字和短語的定義是本領(lǐng)域中大多數(shù)普通技術(shù)人員能夠理解的，即使沒有很多例子，這樣定義的文字和短語也能應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)和未來的用途。
附圖簡介為了更充分地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，以下要參照附圖來說明，圖中相同的編號代表相同的對象，在附圖中

圖1的方塊圖表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的比特率代碼轉(zhuǎn)換；圖2的方塊圖表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的比特率代碼轉(zhuǎn)換器，用來從一個文件代碼轉(zhuǎn)換MPEG-2視頻數(shù)據(jù)；
圖3的方塊圖表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的比特率代碼轉(zhuǎn)換器，用來從一個高清晰度(HD)服務(wù)器代碼轉(zhuǎn)換MPEG-2視頻數(shù)據(jù)流；圖4的方塊圖表示按照本發(fā)明的比特率代碼轉(zhuǎn)換器的第一部分操作，在其中代碼轉(zhuǎn)換一個比特流的第一交錯部分；圖5的方塊圖表示按照本發(fā)明的比特率代碼轉(zhuǎn)換器的第二部分操作，在其中代碼轉(zhuǎn)換圖4中比特流的第二交錯部分；圖6的方塊圖表示按照本發(fā)明的比特率代碼轉(zhuǎn)換器的第三部分操作，在其中代碼轉(zhuǎn)換圖4中比特流的第三交錯部分；圖7的方塊圖表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的比特率代碼轉(zhuǎn)換器中的一個輸入塊，一個多路分解塊，和一個處理塊；圖8的方塊圖表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的比特率代碼轉(zhuǎn)換器中的一個處理塊，一個多路復(fù)用塊，和一個輸出塊；圖9的方塊圖表示按照本發(fā)明用來代碼轉(zhuǎn)換一個MPEG-2視頻信號的HD比特流的一個高清晰度(HD)代碼轉(zhuǎn)換鏈；圖10的方塊圖表示按照本發(fā)明配合一個比特率代碼轉(zhuǎn)換器使用的一個時鐘速率控制電路；圖11的流程圖表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的并行片段分析方法；圖12的方塊圖表示本發(fā)明中并行媒體處理器的操作，在其中處理一個媒體數(shù)據(jù)流的第一部分；圖13的方塊圖表示本發(fā)明中并行媒體處理器的操作，在其中處理圖12中媒體數(shù)據(jù)流的第二部分；以及圖14的方塊圖表示按照本發(fā)明用來并行處理一個媒體數(shù)據(jù)流的一種級聯(lián)視頻鏈。
發(fā)明的詳細說明以下討論的圖1到14和說明書中解釋的各種實施例僅僅是舉例說明了本發(fā)明的改進系統(tǒng)和方法的原理，不應(yīng)該構(gòu)成對本發(fā)明范圍的任何限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易理解本發(fā)明的原理還可以成功地應(yīng)用于并行處理多媒體數(shù)字信號的任何類型的裝置。
圖1表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的比特率代碼轉(zhuǎn)換器。源110向比特率代碼轉(zhuǎn)換器120提供高清晰度(HD)MPEG-2視頻數(shù)據(jù)。比特率代碼轉(zhuǎn)換器120包括BRT’單元130。正如下文所述，BRT’按照本發(fā)明的原理代碼轉(zhuǎn)換HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)。由比特率代碼轉(zhuǎn)換器120代碼轉(zhuǎn)換的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)被提供給存儲單元140。存儲單元140可以包括計算機或數(shù)字錄像機(DVR)中的硬盤。存儲單元140將代碼轉(zhuǎn)換的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)提供給HD視頻顯示器150。HD視頻顯示器可以包括高清晰度電視(HDTV)，HD計算機監(jiān)視器，或是能夠顯HD電視的任何其它類型的顯示裝置。
圖2表示按照本發(fā)明另一優(yōu)選實施例用來從一個文件代碼轉(zhuǎn)換成MPEG-2視頻數(shù)據(jù)的比特率代碼轉(zhuǎn)換器。本實施例中的源110包括一個計算機硬盤，盤中含有計算機文件中的高清晰度(HD)MPEG-2視頻數(shù)據(jù)。源110將HD數(shù)據(jù)傳送給比特率代碼轉(zhuǎn)換120的文件閱讀單元210。文件閱讀單元210閱讀HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)并且格式化用于BRT’單元130的數(shù)據(jù)。BRT’單元130按照本發(fā)明的原理代碼轉(zhuǎn)換HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)。來自BRT’單元130的代碼轉(zhuǎn)換的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)被提供給文件寫入單元230。文件寫入單元230格式化這種數(shù)據(jù)并且寫入存儲單元140。本實施例中的存儲單元140包括一個計算機硬盤，盤中含有計算機文件中代碼轉(zhuǎn)換的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)。
存儲單元140中代碼轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)被提供給MPEG-2解碼器240。MPEG-2解碼器240對代碼轉(zhuǎn)換的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)解碼并將解碼的數(shù)據(jù)提供給HD視頻顯示器150。如上所述，HD視頻顯示器150可以包括高清晰度電視(HDTV)，HD計算機監(jiān)視器，或是能夠顯示HD電視的任何其它類型的顯示裝置。
圖3表示按照本發(fā)明用于代碼轉(zhuǎn)換來自高清晰度(HD)服務(wù)器110的MPEG-2視頻數(shù)據(jù)的比特率代碼轉(zhuǎn)換的另一個優(yōu)選實施例。高清晰度(HD)服務(wù)器110向比特率代碼轉(zhuǎn)換120的視頻數(shù)字化裝置310提供一個HD傳輸流。視頻數(shù)字化裝置310向多路分解器320提供數(shù)字視頻信號。多路分解器320從HD傳輸流獲得一個MPEG-2基本數(shù)據(jù)流并將MPEG-2基本數(shù)據(jù)流提供給BRT’單元130。
BRT’單元130按照本發(fā)明的原理代碼轉(zhuǎn)換HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)。來自BRT’單元130的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)被提供給多路復(fù)用器340。多路復(fù)用器340將來自BRT’單元130的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)多路復(fù)用成一個傳輸流。多路復(fù)用器340隨之將HD傳輸流提供給視頻分裂單元350。視頻分裂單元350將代碼轉(zhuǎn)換的HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù)提供給數(shù)字錄像機360。一旦接收到顯示代碼轉(zhuǎn)換的視頻數(shù)據(jù)的指令，數(shù)字錄像機360就在HD視頻顯示器150上播放電視節(jié)目。如上所述，HD視頻顯示器150可以包括高清晰度電視(HDTV)，HD計算機監(jiān)視器，或是能夠顯示HD電視的任何其它類型的顯示裝置。在本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例中，比特率代碼轉(zhuǎn)換器120可以被包含一個電視單元內(nèi)。電視單元可以是電視接收機或電視機頂盒。
圖4的方塊圖表示BRT’單元130操作的第一部分?？傮w上用標(biāo)號400代表操作的第一部分。用一系列編號“1，2，3，4，5，6，7，...”代表輸入比特流405。各個編號代表比特流405的一部分或“片段”。字母“H”代表比特流405中包括字部的那一部分。分離單元410將比特流405分離成主比特流415和次比特流420。如圖4所示，主流415包括頭部“H”和比特流415中由編號“1，4，7，...”代表的那些部分。次流包括比特流405中其余部分。也就是說次流包括了頭部“H”和比特流405中由編號“2，3，4，5，6，8，9，11，12，...”代表的那些部分。
BRT’代碼轉(zhuǎn)換器425代碼轉(zhuǎn)換主流415產(chǎn)生代碼轉(zhuǎn)換的主流430。代碼轉(zhuǎn)換的主流430包括代碼轉(zhuǎn)換的頭部“H”和比特流405中由編號“1’，4’，7’，...”代表的那些代碼轉(zhuǎn)換的部分。比特流中編號片段上的撇表示已經(jīng)對這一比特流片段執(zhí)行過代碼轉(zhuǎn)換操作。代碼轉(zhuǎn)換的主流430和代碼轉(zhuǎn)換的次流420在合并單元435中組合產(chǎn)生部分代碼轉(zhuǎn)換流440。如圖4所示，部分代碼轉(zhuǎn)換流440包括頭部“H”和比特流405中由編號“1’2，3，4’，5，6，7’，...”代表的那些部分。沒有用頭部“H’”是因為數(shù)據(jù)流440尚未完成代碼轉(zhuǎn)換。在操作的這一階段已經(jīng)代碼轉(zhuǎn)換了比特流405中三分之一(1/3)的比特流片段。
圖5的方塊圖表示BRT’單元130操作的第二部分?？傮w上用標(biāo)號500代表操作的第二部分。輸入比特流440就是第一部分操作400的輸出。用一系列編號“1’，2，3，4’，5，6，7’，...”代表比特流440。各個編號代表比特流440的一部分或“片段”。字母“H”代表比特流440中包括頭部的那一部分。分離單元510將比特流440分離成主流515和次流520。如圖5所示，主流515包括頭部“H”和比特流440中由編號“2，5，8，...”代表的那些部分。次流520包括比特流440中其余部分。也就是說次流520包括了頭部“H”和比特流440中由編號“1’，3，4’，6，7’，9，10’，12，13’，...”代表的那些部分。
BRT’代碼轉(zhuǎn)換525代碼轉(zhuǎn)換主流515產(chǎn)生代碼轉(zhuǎn)換的主流530。代碼轉(zhuǎn)換的主流530包括代碼轉(zhuǎn)換的頭部“H”和比特流440中由編號“2’，5’，8’，...”代表的那些代碼轉(zhuǎn)換的部分。代碼轉(zhuǎn)換的主流530和次流520在合并單元535中組合產(chǎn)生部分代碼轉(zhuǎn)換流540。如圖5所示，部分代碼轉(zhuǎn)換流540包括頭部“H”和比特流440中由編號“1’，2’，3，4’，5’，6，7’，...”代表的那些部分。沒有用代碼轉(zhuǎn)換的頭部“H’”是因為數(shù)據(jù)流540尚未完成代碼轉(zhuǎn)換。在操作的這一階段已經(jīng)代碼轉(zhuǎn)換了比特流405中三分之二(2/3)的比特流片段。
圖6的方塊圖表示BRT’單元130操作的第三部分?？傮w上用標(biāo)號600代表操作的第三部分。輸入比特流540就是第二部分操作500的輸出。用一系列編號“1’，2’，3，4’，5’，6，7’，...”代表比特流540。各個編號代表比特流540的一部分或“片段”。字母“H”代表比特流540中包括頭部的那一部分。分離單元610將比特流540分離成主流615和次流620。如圖6所示，主流615包括頭部“H”和比特流540中由編號“3，6，9，...”代表的那些部分。次流620包括比特流540中其余部分。也就是說次流620包括了頭部“H”和比特流540中由編號“1’，2’，4’，5’，7’，8’，10’，11’，13’，...”代表的那些部分。
BRT’代碼轉(zhuǎn)換625代碼轉(zhuǎn)換主流615產(chǎn)生代碼轉(zhuǎn)換的主流630。代碼轉(zhuǎn)換的主流630包括代碼轉(zhuǎn)換的頭部“H’”和比特流540中由編號“3’，6’，9’，...”代表的那些代碼轉(zhuǎn)換的部分。代碼轉(zhuǎn)換的主流630和次流620在合并單元635中組合產(chǎn)生完全代碼轉(zhuǎn)換流640。如圖5所示，完全代碼轉(zhuǎn)換流640包括頭部“H’”和由編號“1’，2’，3’，4’，5’，6’，7’，...”代表的完全代碼轉(zhuǎn)換的比特流405。采用代碼轉(zhuǎn)換的頭部“H’”是因為數(shù)據(jù)流640已完成代碼轉(zhuǎn)換。在操作的這一階段已經(jīng)代碼轉(zhuǎn)換了比特流405中所有的比特流片段。
在圖4，圖5，和圖6所示的優(yōu)選實施例中，BRT’單元130包括三(3)個單元。第一單元包括分離單元410，BRT’代碼轉(zhuǎn)換器425，及合并單元435。第二單元包括分離單元510，BRT’代碼轉(zhuǎn)換器525，及合并單元535。第三單元包括分離單元610，BRT’代碼轉(zhuǎn)換器625，及合并單元635。應(yīng)該理解本實施例僅是一個例子，而本發(fā)明不僅限于采用本實施例中所示的BRT’代碼轉(zhuǎn)換器。例如，本發(fā)明的并行處理裝置和方法可以包括兩個BRT’代碼代碼轉(zhuǎn)換的一個處理鏈。本發(fā)明的并行處理裝置和方法也可以包括四個或者更多BRT’代碼轉(zhuǎn)換器的一個處理鏈。
本發(fā)明的裝置和方法能夠按所述的片段解析方法分離和合并MPEG-2視頻比特流。可以采用無限制數(shù)量的BRT’代碼轉(zhuǎn)換器，由各個BRT’代碼轉(zhuǎn)換處理選定數(shù)量的MPEG-2視頻比特流片段。在一個處理鏈中可以按針對三個BRT’代碼轉(zhuǎn)換器所述的方法級聯(lián)任意數(shù)量的BRT’代碼轉(zhuǎn)換器。
本發(fā)明的裝置和方法能實現(xiàn)最佳負荷平衡是因為各個BRT’代碼轉(zhuǎn)換得到的片段僅代表整個MPEG圖像中的一小部分。處理是并行執(zhí)行的。然而，在處理結(jié)束時不需要合并所有并行處理的輸出。這是因為發(fā)生在各個合并單元中的局部合并是與處理鏈中的各個BRT’代碼轉(zhuǎn)換器相聯(lián)系的。處理鏈中的各個BRT’代碼轉(zhuǎn)換器包含一簡單的單一輸入接口和一個簡單的單一輸出接口。這種布局能夠?qū)崟r地處理多媒體數(shù)據(jù)(例如是HD MPEG-2視頻數(shù)據(jù))。
圖7表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的比特率代碼轉(zhuǎn)換器中的一個輸入塊705，一個多路分解塊710，和一個比特率代碼轉(zhuǎn)換處理塊715。輸入塊705包括三個并行輸入模塊。“F Read”輸入模塊725按計算機文件格式接收多媒體數(shù)據(jù)。“F Read”輸入模塊725用文件輸入/輸出格式從PCI總線或其它類似的設(shè)備接收多媒體數(shù)據(jù)?！癡IStream”輸入模塊730從一個比特泵或射頻(RF)前端實時接收多媒體數(shù)據(jù)。詞首大寫字母“VI”代表“Video In”?！鞍l(fā)生器”輸入模塊735是一個開發(fā)測試工具，能夠產(chǎn)生用于測試目的的比特流。
多路分解器塊710包括兩個模塊。多路分解器MPEG TS模塊740從輸入塊705接收多媒體數(shù)據(jù)。多路分解器MPEG TS模塊740多路分解一個來自輸入傳輸流的視頻基本數(shù)據(jù)流。Copy Mux模塊745接收視頻基本數(shù)據(jù)流并將來自多路分解器MPEG TS模塊740的輸出緩沖器重新安排成下游部件所需的單一緩沖器包。Copy Mux模塊745不執(zhí)行任何視頻處理。
數(shù)據(jù)從Copy Mux模塊745傳送到比特率代碼轉(zhuǎn)換處理塊715。處理塊715中的分離單元750按照上述方法將比特流分離成主流和次流。BRT’代碼轉(zhuǎn)換器755對主流進行代碼轉(zhuǎn)換。然后由合并單元760按上述方法合并代碼轉(zhuǎn)換的主流和次流。代碼轉(zhuǎn)換處理塊715的輸出是一個部分代碼轉(zhuǎn)換的比特流。
如上所述，本發(fā)明的一個具體實施例可以包括處理塊715所示類型的一定數(shù)量的級聯(lián)處理塊。圖8表示的一個比特率代碼轉(zhuǎn)換處理塊805代表級聯(lián)處理塊的鏈條中最后一個處理塊。處理塊805的輸出是一個完成代碼轉(zhuǎn)換的比特流。
圖8還表示了一個多路復(fù)用單元830和一個輸出單元840。多路復(fù)用單元830將來自處理塊805的視頻基本數(shù)據(jù)流多路復(fù)用成一個傳輸流，也就是與多路分解器710所執(zhí)行的處理相反。多路復(fù)用單元830的輸出被提供給輸出單元840。
輸出單元840包括三個并行輸出模塊。“F Write”輸出模塊850按計算機文件格式輸出多媒體數(shù)據(jù)?！癋 Write”輸出模塊850用文件輸入/輸出格式將多媒體數(shù)據(jù)輸出到PCI總線或其它類似的設(shè)備。“VOStream”輸出模塊860將多媒體數(shù)據(jù)實時輸出到比特流目的地。詞首大寫字母“VO”代表“Video Out”?！靶ｒ炂?Verifyer)”輸出模塊870是一個開發(fā)測試工具，能夠校驗和輸出由“發(fā)生器”輸入模塊735產(chǎn)生的測試比特流。
圖9的方塊圖表示采用本發(fā)明的并行代碼轉(zhuǎn)換裝置和方法用來代碼轉(zhuǎn)換一個MPEG-2視頻信號的HD比特流的一個高清晰度(HD)代碼轉(zhuǎn)換鏈900。高清晰度(HD)比特泵905向電變換單元910提供一個HD比特流。電變換單元910根據(jù)代碼轉(zhuǎn)換鏈900的BRT’單元中采用的格式將輸入比特流從低壓差動信號(LVDS)格式變換成(1)發(fā)射極耦合邏輯(ECL)格式或是(2)晶體管晶體管邏輯(TTL)格式。
本實施例中的代碼轉(zhuǎn)換鏈900包括三(3)個BRT’單元。它們是一號BRT’單元915，二號BRT’單元920，和三號BRT’單元925。三號BRT’單元925的完全代碼轉(zhuǎn)換輸出被提供給電變換單元930。電變換單元930將來自(1)發(fā)射極耦合邏輯(ECL)格式或(2)晶體管晶體管邏輯(TTL)格式的代碼轉(zhuǎn)換的比特流變換成低壓差動信號(LVDS)格式。電變換單元930再將經(jīng)變換和代碼轉(zhuǎn)換的比特流傳送到高清晰度(HD)解碼器935。
HD比特泵905產(chǎn)生一個HD MPEG-2傳輸流。用三個BRT’單元915，920和925代碼轉(zhuǎn)換MPEG-2傳輸流。HD解碼器935解碼并實時顯示經(jīng)代碼轉(zhuǎn)換的視頻數(shù)據(jù)流。
HD比特泵905產(chǎn)生一個每秒二十兆比特(20Mb/s)的傳輸流。傳輸流在BRT’單元915中被多路分解并有三分之一(1/3)的片段按每秒十兆比特(10Mb/s)的目標(biāo)輸出速率被代碼轉(zhuǎn)換。BRT’單元915的輸出按每秒二十兆比特(20Mb/s)的速率向外傳送。由于有三分之一(1/3)的傳輸流已被從20Mb/s代碼轉(zhuǎn)換成10Mb/s，輸出數(shù)據(jù)速率不是20Mb/s而是比20Mb/s低六分之一(1/6)。這是因為(1)未代碼轉(zhuǎn)換的第一三分之一比特流的速率是20Mb/s，(2)未代碼轉(zhuǎn)換的第二三分之一比特流的速率是20Mb/s，而(3)代碼轉(zhuǎn)換的三分之一比特流的速率是10Mb/s。
為了將BRT’單元915輸出的數(shù)據(jù)保持在20Mb/s的固定數(shù)據(jù)速率，BRT’單元915的輸出部件會在其輸出端產(chǎn)生空數(shù)據(jù)包。也就是BRT’單元915產(chǎn)生和添加足夠數(shù)量的空數(shù)據(jù)包將BRT’單元915的輸出數(shù)據(jù)速率直到20Mb/s?？諗?shù)據(jù)包和滿數(shù)據(jù)包具有相同的大小?？諗?shù)據(jù)包和滿數(shù)據(jù)包占用的發(fā)送時間量是相同的，但是空數(shù)據(jù)包不含數(shù)據(jù)。BRT’單元915會每五(5)個滿數(shù)據(jù)包發(fā)送一個(1)空數(shù)據(jù)包。BRT’單元915的有效輸出比特率是每秒十六又三分之二兆比特(16 2/3Mb/s)。
BRT’單元920接收BRT’單元915的輸出。BRT’單元920能夠檢測出BRT’單元915發(fā)送的空數(shù)據(jù)包。BRT’單元920放棄空數(shù)據(jù)包。BRT’單元920代碼轉(zhuǎn)換第二個三分之一(1/3)的片段。這樣產(chǎn)生的輸出比特率是每秒十三又三分之一兆比特(13 1/3Mb/s)。這是因為(1)尚未代碼轉(zhuǎn)換的三分之一比特流的速率是20Mb/s，(2)代碼轉(zhuǎn)換的第一三分之一比特流的速率是10Mb/s，而(3)代碼轉(zhuǎn)換的第二三分之一比特流的速率是10Mb/s。計算輸出比特率的另一種方法是將20Mb/s比特率乘以數(shù)值(1-1/6-1/6)。這相當(dāng)于20Mb/s乘以數(shù)值三分之二(2/3)。得到的輸出比特率是13 1/3Mb/s。
為了將BRT’單元920輸出的數(shù)據(jù)保持在20Mb/s的固定數(shù)據(jù)速率，BRT’單元920的輸出部件會在其輸出端產(chǎn)生空數(shù)據(jù)包。也就是BRT’單元920產(chǎn)生和添加足夠數(shù)量的空數(shù)據(jù)包將BRT’單元920的輸出數(shù)據(jù)速率直到到20Mb/s。BRT’單元920會每三(3)個滿數(shù)據(jù)包發(fā)送二個(2)空數(shù)據(jù)包。BRT’單元920的有效輸出比特率是每秒十三又三分之一兆比特(13 1/3Mb/s)。
BRT’單元925接收BRT’單元920的輸出。BRT’單元925能夠檢測出BRT’單元920發(fā)送的空數(shù)據(jù)包。BRT’單元925放棄空數(shù)據(jù)包。BRT’單元925代碼轉(zhuǎn)換第三個三分之一(1/3)的片段。這樣產(chǎn)生的輸出比特率是每秒十兆比特(10Mb/s)。這是因為(1)第一個代碼轉(zhuǎn)換的三分之一比特流的速率是10Mb/s，(2)第二個代碼轉(zhuǎn)換的三分之一比特流的速率是10Mb/s，而(3)第三個代碼轉(zhuǎn)換的三分之一比特流的速率是10Mb/s。計算輸出比特率的另一種方法是將20Mb/s比特率乘以數(shù)值(1-1/6-1/6-1/6)。這相當(dāng)于20Mb/s乘以數(shù)值二分之一(1/2)。得到的輸出比特率是10Mb/s。
為了將BRT’單元925輸出的數(shù)據(jù)保持在20Mb/s的固定數(shù)據(jù)速率，BRT’單元925的輸出部件會在其輸出端產(chǎn)生空數(shù)據(jù)包。也就是BRT’單元925產(chǎn)生和添加足夠數(shù)量的空數(shù)據(jù)包將BRT’單元925的輸出數(shù)據(jù)速率直到20Mb/s。BRT’單元920會每一(1)個滿數(shù)據(jù)包發(fā)送一個(1)空數(shù)據(jù)包。BRT’單元925的有效輸出比特率是每秒十兆比特(10Mb/s)。
來自BRT’單元925的完全代碼轉(zhuǎn)換的比特流要提供給HD解碼器。由于HD解碼器935不能檢測出比特流中的空數(shù)據(jù)包，必須在比特流到達HD解碼器935之前從比特流中剔除空數(shù)據(jù)包。這可以用圖10所示類型的一種時鐘速率控制電路1000來實現(xiàn)。可以將時鐘速率控制電路1000納入BRT’單元925的輸出部件。時鐘速率控制電路1000調(diào)節(jié)BRT’單元925輸出的時鐘速率，從而調(diào)節(jié)HD解碼器935從BRT’單元925接收數(shù)據(jù)的速率。
在時鐘速率控制電路1000中，發(fā)生器模塊1010向緩沖器1020發(fā)送數(shù)據(jù)包。按照一個優(yōu)選實施例，緩沖器1020包含最多四十(40)個數(shù)據(jù)包。每個數(shù)據(jù)包含有48，128字節(jié)。緩沖器1020可能從未充滿或者完全是空的，這兩種條件都會導(dǎo)致錯誤輸出數(shù)據(jù)。
緩沖器1020向消耗器模塊1030提供數(shù)據(jù)包。消耗器模塊1030從緩沖器1020接收數(shù)據(jù)包并將數(shù)據(jù)包傳送給一個外部設(shè)備(例如是HD解碼器935)。消耗器模塊1030消耗數(shù)據(jù)包的速率單獨由控制器1040提供給消耗器模塊1030的時鐘速率值來確定?？刂破?040的目標(biāo)是調(diào)節(jié)消耗器模塊1030的時鐘速率，使得緩沖器1020跟隨發(fā)生器模塊1010的數(shù)據(jù)速率，并使緩沖器1020保持在接近半滿。緩沖器1020向控制器1040提供一個指示緩沖器1020充滿度的信號。
控制器1040調(diào)用的頻率是采樣速率。由采樣速率模塊1050向控制器1040提供采樣速率。每個采樣速率控制器1040都調(diào)節(jié)時鐘速率，使緩沖器1020的充滿度保持在接近百分之五十(50％)。
發(fā)生器模塊1010按照每秒一兆比特(1Mb/s)到每秒二十兆比特(20Mb/s)之間的一個速率填充緩沖器1020。信號模塊1030根據(jù)控制器1040提供的時鐘速率按照每秒一兆比特(1Mb/s)到每秒二十兆比特(20Mb/s)之間的一個速率清空緩沖器1020。
在一個優(yōu)選實施例中，控制器1040包括一個數(shù)字鎖相環(huán)(PLL)電路(未表示)。從數(shù)值二十(20)中減去緩沖器1020內(nèi)包的數(shù)量就能計算出一個誤差信號E。然后將誤差信號E乘以一個常數(shù)K并反饋給時鐘速率?？梢杂霉奖硎具@種關(guān)系Clock rate[n]＝Clock rate[n-1]+K*E其中n代表個體采樣時間。
控制器1040的鎖相環(huán)(PLL)電路調(diào)節(jié)消耗器模塊1030的時鐘速率，使得緩沖器1020不會溢出(即超過四十(40)個包)或下溢(即達到零(0)個包)。
參照圖9所述的本發(fā)明的優(yōu)選實施例是在BRT’單元925中采用時鐘速率控制電路1000。按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，可以在各個BRT’單元915，920和925的輸出部件中采用一個同樣的時鐘速率控制電路(未表示)來調(diào)節(jié)各個BRT’單元輸出的比特率。在這一變更實施例中不需要象前面所述的情況那樣產(chǎn)生和添加空數(shù)據(jù)包。
比特率代碼轉(zhuǎn)換只是用本發(fā)明的裝置和方法所能實現(xiàn)的多媒體處理的一種方式。在采用并行片段分析方法的媒體處理器中可以用本發(fā)明的裝置和方法處理其它類型的多媒體信號。
圖11的流程圖表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的并行片段分析方法。總體上用標(biāo)號1100表示這種方法的步驟。假定在用來處理輸入多媒體比特流的處理鏈中媒體處理器的數(shù)量是N。(步1110)。數(shù)量N是大于或等于二(2)的整數(shù)。
處理鏈中的第一媒體處理器處理比特流的第一(1/N)th交錯部分(步1120)。處理鏈中的第二媒體處理器處理比特流的第二(1/N)th交錯部分(步1130)。這種處理對處理鏈中的各個媒體處理器是連續(xù)的。在圖11中用步1130和步1140之間的省略符號(三個點)代表各個媒體處理器的連續(xù)處理。
處理鏈中最后的一個媒體處理器是Nth媒體處理器。處理鏈中的Nth媒體處理器處理比特流的Nth(1/N)th交錯部分(步1140)。然后從處理鏈實時地輸出完成處理的比特流(步1150)。
圖12的方塊圖表示本發(fā)明中并行媒體處理器的操作，在其中用一種多媒體處理算法處理一個媒體數(shù)據(jù)流的主流部分。假設(shè)用P1代表一個視頻數(shù)據(jù)流的第一區(qū)別部分(例如是一個電視幀的上一半)，并用P2代表一個視頻數(shù)據(jù)流的第二區(qū)別部分(例如是一個電視幀的下一半)。
按照與比特率代碼轉(zhuǎn)換相同的方式，可以用上述并行片段分析方法分離和合并視頻數(shù)據(jù)流。視頻數(shù)據(jù)流實時通過整個處理鏈。在各個媒體處理器之間實時傳送經(jīng)部分處理的視頻數(shù)據(jù)流。
圖12的方塊圖表示媒體處理器的第一部分操作。總體上用標(biāo)號1200表示第一部分操作。用符號“P1”和“P2”代表輸入比特流1205。符號“P1”和“P2”各代表比特流1205的一部分或“片段”。分離單元1210將比特流1205分離成主流1215和次流1220。如圖12所示，主流1215包括比特流415中由符號符號“P1”代表的那一部分。次流1220包括比特流1205的剩余部分。也就是說，次流1220包括比特流1205中由符號“P2”代表的那一部分。
處理算法單元1225處理主流1215產(chǎn)生經(jīng)處理的主流1230。經(jīng)處理的主流1230包括比特流1205中由符號“P1’”代表的經(jīng)處理部分。指定比特流片段上的一撇表示對比特流的這一片段已執(zhí)行過處理操作。經(jīng)處理的主流1230和次流1220在合并單元1235中組合產(chǎn)生部分處理的比特流1240。如圖12所示，部分處理的比特流1240包括用符號“P1”和“P2”代表的比特流的部分。在操作的這一階段已經(jīng)處理了比特流1205的一半(1/2)比特流片段。
圖13的方塊圖表示媒體處理器的第二部分操作?？傮w上用標(biāo)號1300表示第二部分操作。輸入比特流1240就是第一部分操作1200的輸出。用符號“P1”和“P2”代表比特流1240。各符號代表比特流1240的一部分或“片段”。分離單元1310將比特流1240分離成主流1315和次流1320。如圖13所示，主流1315包括由符號符號“P2”代表的比特流1240的部分。次流1320包括比特流1240的剩余部分。也就是說，次流1320包括比特流1240的由符號符號“P1”代表的部分。
處理算法單元1325處理主流1315產(chǎn)生經(jīng)處理的主流1330。經(jīng)處理的主流1330包括比特流1240中由符號“P2’”代表的經(jīng)處理部分。經(jīng)處理的主流1330和次流1320在合并單元1325中組合產(chǎn)生部分處理的比特流1340。如圖13所示，部分處理的比特流1340包括比特流1240中用符號“P1”和“P2”代表的部分。在操作的這一階段已經(jīng)處理了比特流1205的所有比特流片段。
圖14的方塊圖表示采用本發(fā)明的并行處理裝置和方法處理一個多媒體信號比特流的一個處理鏈1400。在這一實施例中，多媒體信號源1405向包括N個處理器單元的處理鏈提供一個多媒體信號。N個處理器單元是一號處理器單元1410，二號處理器單元1415，和N號處理器單元1420。N號處理器單元1420的完成處理的輸出被提供給目標(biāo)模塊1425。
在最后一級處理器單元中可以用時鐘控制電路1000類的一個時鐘控制電路去調(diào)節(jié)處理鏈1400的輸出比特流速率?；蚴强梢栽谔幚礞?400的各個處理器單元(1410，1415，1420)的輸出部件中采用一個時鐘控制電路來調(diào)節(jié)各個處理器單元的輸出比特流速率。
盡管已對本發(fā)明給出了詳細描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都能理解，無需脫離本發(fā)明廣義的原理和范圍還能對其實現(xiàn)各種修改，增刪和變更。
權(quán)利要求
1.一種能夠處理多媒體數(shù)字比特流(405)的一種裝置(120)，所述裝置(120)包括包括多個媒體處理器(715，805)的一個處理鏈(700，800)，其中，所述多個媒體處理器(715，805)每個能夠處理一部分所述多媒體數(shù)字比特流所述多個媒體處理器(715，805)各自能夠?qū)⑺龆嗝襟w數(shù)字比特流(405)的所述部分分離成主比特流(415)和次比特流(420)，并能夠處理所述主比特流(415)，還能夠?qū)⒔?jīng)過處理的主比特流(430)與所述次比特流(420)合并。
2.按照權(quán)利要求1的裝置(120)，其特征是所述多個媒體處理器(715，805)的數(shù)量是從二到N，其中N是大于二的整數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1的裝置(120)，其特征是所述多媒體數(shù)字比特流(405)包括高清晰度數(shù)字電視信號。
4.按照權(quán)利要求1的裝置(120)，其特征是所述多個媒體處理器(715，805)每個(715，805)包括一個能夠代碼轉(zhuǎn)換所述多媒體數(shù)字比特流(405)中一部分(415)的比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)。
5.按照權(quán)利要求4的裝置(120)，其特征是所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)包括一個分離單元(750，810)，一個BRT’代碼轉(zhuǎn)換(755，815)，和一個合并單元(760，820)。
6.按照權(quán)利要求4的裝置(120)，其特征是所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)包括一個輸出部件，它能夠產(chǎn)生空數(shù)據(jù)包，并為所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)的輸出(440)添加所述空數(shù)據(jù)包。
7.按照權(quán)利要求6的裝置(120)，其特征是在位于所述處理鏈(700，800)輸出端的最后一個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(805)的輸出部件中進一步包括一個時鐘控制電路(1000)，所述時鐘控制電路(1000)能夠調(diào)節(jié)所述處理鏈(700，800)中所述的最后一個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(805)的輸出的時鐘速率。
8.按照權(quán)利要求1的裝置(120)，其特征是所述處理鏈(700，800)進一步包括耦合到所述處理鏈(700，800)中第一個媒體處理器(715)的一個輸入塊(705)，其中所述輸入塊(705)能夠從一個計算機文件，一個比特泵，或是一個射頻前端實時接收多媒體數(shù)據(jù)；以及耦合到所述處理鏈(700，800)中最后一個媒體處理器(805)的一個輸出塊(840)，其中所述輸出塊(840)能夠按計算機文件格式或傳輸流格式實時輸出多媒體數(shù)據(jù)。
9.一種電視裝置(110，120，150，150)，包括一個能夠處理多媒體數(shù)字比特流(405)的裝置(120)，所述裝置(120)包括由多個媒體處理器(715，805)組成的一個處理鏈(700，800)，所述多個媒體處理器(715，805)每個能夠處理一部分所述多媒體數(shù)字比特流其中所述多個媒體處理器(715，805)每個能夠?qū)⑺龆嗝襟w數(shù)字比特流(405)的所述部分分離成主比特流(415)和次比特流(420)，并能夠處理所述主比特流(415)，還能夠?qū)⒔?jīng)過處理的主比特流(430)與所述次比特流(420)合并。
10.按照權(quán)利要求9的電視裝置(110，120，150，150)，其特征是所述多個媒體處理器(715，805)的數(shù)量是從二到N，其中N是大于二的整數(shù)。
11.按照權(quán)利要求9的電視裝置(110，120，150，150)，其特征是所述多媒體數(shù)字比特流(405)包括高清晰度數(shù)字電視信號。
12.按照權(quán)利要求9的電視裝置(110，120，150，150)，其特征是所述多個媒體處理器(715，805)每個(715，805)包括一個能夠代碼轉(zhuǎn)換所述多媒體數(shù)字比特流(405)中一部分(415)的比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)。
13.按照權(quán)利要求12的電視裝置(110，120，150，150)，其特征是所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)包括一個分離單元(750，810)，一個BRT’代碼轉(zhuǎn)換器(755，815)，和一個合并單元(760，820)。
14.按照權(quán)利要求12的電視裝置(110，120，150，150)，其特征是所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)包括一個輸出部件，它能夠產(chǎn)生空數(shù)據(jù)包，并為所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)的輸出(440)添加所述空數(shù)據(jù)包。
15.按照權(quán)利要求14的電視裝置(110，120，150，150)，其特征是在位于所述處理鏈(700，800)輸出端的最后一個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(805)的輸出部件中進一步包括一個時鐘控制電路(1000)，其中所述時鐘控制電路(1000)能夠調(diào)節(jié)所述處理鏈(700，800)中所述的最后一個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(805)的輸出的時鐘速率。
16.按照權(quán)利要求9的電視裝置(110，120，150，150)，其特征是所述處理鏈(700，800)進一步包括耦合到所述處理鏈(700，800)中第一個媒體處理器(715)的一個輸入塊(705)，其中所述輸入塊(705)能夠從一個計算機文件，一個比特泵和一個射頻前端之一實時接收多媒體數(shù)據(jù)；以及耦合到所述處理鏈(700，800)中最后一個媒體處理器(805)的一個輸出塊(840)，所述輸出塊(840)能夠按計算機文件格式或傳輸流格式實時輸出多媒體數(shù)據(jù)。
17.一種處理多媒體數(shù)字比特流(405)的方法，包括以下步驟在處理鏈中的多個媒體處理器中的每個處理一部分所述多媒體數(shù)字比特流(405)；其中，由所述多個媒體處理器(715，805)的每個執(zhí)行以下步驟將所述多媒體數(shù)字比特流(405)的所述部分分離成主比特流(415)和次比特流(420)；處理所述主比特流(415)；并將處理后的主比特流(430)與所述次比特流(420)合并。
18.按照權(quán)利要求17的多媒體數(shù)字比特流(405)處理方法，其特征在于處理所述主比特流(415)的步驟包括以下步驟在比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)中代碼轉(zhuǎn)換所述主比特流(415)。
19.按照權(quán)利要求18的多媒體數(shù)字比特流(405)處理方法，其特征進一步包括以下步驟在所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)的輸出部件中產(chǎn)生空數(shù)據(jù)包；并且為所述比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)的輸出添加所述空數(shù)據(jù)包。
20.按照權(quán)利要求19的多媒體數(shù)字比特流(405)處理方法，其特征進一步包括以下步驟用一個時鐘控制電路(1000)調(diào)節(jié)所述處理鏈(700，800)中最后一個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元(715，805)的輸出的時鐘速率。
全文摘要
本發(fā)明公開了用來處理多媒體數(shù)字比特流的一種裝置和方法。該裝置包括由多個媒體處理器組成的一個處理鏈。各個媒體處理器實時處理一部分多媒體數(shù)字比特流。多媒體數(shù)字比特流的各部分被分離成主比特流和次比特流。本發(fā)明的并行處理方法使得處理鏈能夠?qū)崟r輸出一個完成處理的比特流。處理鏈可以用多個比特率代碼轉(zhuǎn)換單元實時代碼轉(zhuǎn)換一個高清晰度(HD)電視比特流。
文檔編號H04N7/24GK1582581SQ02821816
公開日2005年2月16日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月2日
發(fā)明者R·沃格拉爾, J·G·W·M·詹森, W·H·A·布魯斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司