專利名稱：在計算機顯示器上顯示二次抽樣視頻圖象的制作方法
交叉參照相關申請通過參照將與本申請一起提交的名為“自適應視頻壓縮”、“自適應視頻解壓縮”、“同步數(shù)字聲頻與數(shù)字視頻”及“計算機的視頻外圍設備”的專利申請結合在此。本發(fā)明的背景本發(fā)明涉及在計算機的顯示器上顯示圖象數(shù)據(jù)。
隨著高清晰度彩色計算機顯示器與處理能力的成本的下降，正在崛起的微型計算機的應用之一便是視頻后期制作-在編輯期間利用計算機的顯示器作為監(jiān)視器顯示與編輯視頻圖象。在一個計算機視頻編輯系統(tǒng)中，讀取一個視頻源(通常為帶式錄象機)，并以數(shù)字格式將其存儲在計算機的盤上。該視頻可以回放、編輯及寫回到一個視頻設備上。
在帶到盤、編輯及盤到帶處理期間，希望在一個顯示窗口中實時顯示視頻以使用戶能監(jiān)視其操作。保持更新顯示器會提出大量計算需要，這很容易在一個視頻節(jié)目的全部數(shù)據(jù)量中看出-每秒30幀，每幀300,000個以上象素，及每一個象素若干位。
降低監(jiān)視視頻數(shù)據(jù)所需的計算的一種方法稱作二次抽樣。在二次抽樣的視頻中，將各全幀(在美國采用的NTSC標準制式因數(shù)中為每幀640×480個象素，在歐洲與日本采用的PAL標準中每幀768×576個象素)降低到較小的象素數(shù)，諸如160×120個象素，然后顯示在顯示屏上的一個窗口中，從而允許顯示器的其它區(qū)域用于交互顯示與控制。
在已知的視頻編輯系統(tǒng)中，主計算機的CPU維持其它并發(fā)任務(諸如執(zhí)行用戶命令與監(jiān)視其它的系統(tǒng)活動)的同時，負責保持更新視頻監(jiān)視器。
本發(fā)明的概述本發(fā)明的基本特征在于通過將數(shù)據(jù)傳送到顯示控制器的存儲器而將來自視頻源的實時二次抽樣顯示在主計算機的顯示器上的裝置，在一個方面中，本發(fā)明的特征在于將一個縮小尺寸的圖象顯示在主計算機的顯示器的窗口中的裝置，該縮小尺寸的圖象是基于二次抽樣的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)的。該裝置包括一臺主計算機及一個外圍設備控制器。該外圍設備控制器包括一個接收數(shù)字源圖象數(shù)據(jù)并輸出二次抽樣的圖象數(shù)據(jù)的二次抽樣器，以及窗口顯示裝置。窗口顯示裝置從主計算機接收指示窗口在主機顯示器上的位置的指令及二次抽樣的圖象數(shù)據(jù)。窗口顯示裝置自動地(獨立于主機CPU)通過主機的系統(tǒng)總線將二次抽樣數(shù)據(jù)寫入顯示存儲器中對應于指定的窗口的地址上。該裝置允許在顯示屏上顯示視頻，同時在顯示視頻圖象數(shù)據(jù)期間避免主機CPU大量卷入或監(jiān)控。
較佳實施例可包括下述特征。二次抽樣器可編程為以所要求的尺寸與位置顯示二次抽樣。編程可在主計算機的指導下進行。窗口顯示裝置可包括用于解除隔行的圖象數(shù)據(jù)的場的掃描行的隔行的裝置，諸如通過將(來自兩個場的每一個的)視頻數(shù)據(jù)的連續(xù)的掃描行存儲進顯示存儲器的交錯的掃描行中。該裝置還可包括一個FIFO，用于在將二次抽樣數(shù)據(jù)寫入顯示存儲器之前存儲二次抽樣數(shù)據(jù)。該裝置可在主機不干涉或每幀少于一次的監(jiān)控下將二次抽樣的數(shù)據(jù)傳輸給顯示存儲器。該裝置可包括一個調度器，為了適時地完成高優(yōu)先級任務而暫時掛起窗口顯示裝置。調度器可監(jiān)視FIFO的填充水平。該裝置還可包括一個壓縮編碼器或一個解壓縮解碼器。該裝置還可包括一個彩色空間轉換器。窗口顯示裝置可將二次抽樣圖象數(shù)據(jù)組合成塊，供通過系統(tǒng)總線高效地傳輸?shù)斤@示存儲器中。
本發(fā)明有以下的優(yōu)點。實現(xiàn)本發(fā)明的一個設備在一臺主計算機的顯示器上顯示圖象數(shù)據(jù)，諸如視頻數(shù)據(jù)，同時降低對該主計算機的中央處理器的干預和監(jiān)控的需求。二次抽樣與顯示可被系統(tǒng)中的高優(yōu)先級任務搶先執(zhí)行。
從下面的一個較佳實施例的描述與權利要求中，本發(fā)明的其它優(yōu)點與特征將是顯而易見的。較佳實施例的描述

圖1為用在按照本發(fā)明操作的一個視頻編輯系統(tǒng)中的部件的示意性透視圖。
圖2為用在圖1的系統(tǒng)中的一臺主計算機及一塊視頻外圍設備板的方框圖。
圖3為主計算機的另一種組成的方框圖。
圖4為一次視頻編輯對話的屏幕顯示。
圖5為展示圖2的外圍設備板所執(zhí)行的一種操作即解隔行掃描的圖。
圖6為詳細說明圖2的視頻外圍設備板的某些特征的方框圖。
圖7為圖2的總線控制電路的方框圖。
圖8示出從主機CPU外圍設備的板的消息的數(shù)據(jù)結構。
圖9為展示該系統(tǒng)的操作的流程圖。
概括描述參見圖1與2，視頻編輯系統(tǒng)11包括插接在主計算機12中的外圍設備板10。其它部件包括帶式錄象機(VTR)16、監(jiān)視器18、鍵盤20、鼠標器22及大容量存儲盤24。提供視頻編輯功能的軟件分成兩部分，在主計算機的中央處理單元(CPU)28上執(zhí)行的一部分26通常提供用戶接口與監(jiān)控，而在外圍設備板上執(zhí)行的一個部分14通常控制外圍設備板、外圍設備板內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸以及主計算機與外圍設備之間的數(shù)據(jù)傳輸。
在視頻編輯系統(tǒng)11中，視頻是通過視頻輸入端口30讀入的，而聲頻則是通過聲頻輸入端口32輸入的。在讀入它們時，數(shù)字化與壓縮視頻，并數(shù)字化聲頻。將視頻與聲頻存儲在盤24上。壓縮的視頻/聲頻可以解壓縮并在顯示器18與揚聲器(未示出)上回放。視頻編輯軟件26允許用戶將壓縮的視頻與聲頻部分剪輯入一個視頻/聲頻節(jié)目。在用戶編輯節(jié)目時，他能夠播放它并從小到一個單個幀的小增量或者以剪輯組合重新排列它。一旦用戶對得出的節(jié)目感到滿意，便能通過視頻輸出端口34及聲頻輸出端口36在全幀速率將其輸出到諸如VTR16等視頻捕獲設備或廣播設備上。
參見圖2，該外圍設備板具有視頻與聲頻端口30-36(連接VTR16或其它視頻設備)、總線控制電路42(與主計算機12接口)、各種信號處理鏈路及監(jiān)控微處理器48。鏈路中包括一條通過一個壓縮/解壓縮編碼器/解碼器(CODEC)60將數(shù)字化視頻傳輸?shù)交蜃灾饔嬎銠C盤24的雙向鏈路，及一條將數(shù)字化視頻顯示在主計算機顯示器18上的單向彩色空間轉換(CSC)與二次抽樣鏈路。視頻I/O端口電路35將視頻數(shù)據(jù)從諸如NTSC或PAL等VTR的模擬制式轉換成諸如YUV 4∶2∶2格式等數(shù)字制式，并將數(shù)字視頻放置在視頻總線38上。(在視頻解壓縮期間，視頻總線38也能由CODEC60寫入)。跟蹤視頻信號從視頻總線38到二次抽樣鏈路上的顯示屏的鏈路，從視頻總線38上讀取的YUV數(shù)據(jù)，在二次抽樣器/CSS80上轉換成顯示系統(tǒng)所要求的格式與二次抽樣成符合顯示器的二次抽樣窗口，以及寫在外圍設備數(shù)據(jù)總線40上?？偩€控制電路42通過主計算機12的系統(tǒng)總線46將數(shù)據(jù)寫入主計算機12的顯示存儲器(也稱作“幀緩沖器”)44中。顯示系統(tǒng)顯示寫入顯示存儲器44中的數(shù)據(jù)。微處理器48控制外圍設備板的部件。
此外，如圖3中所示，主計算機的CPU28、顯示存儲器44、主存儲器50與/或盤控制52部件可通過一條主計算機12專用的帶有位于專用總線54與系統(tǒng)總線46之間的總線控制接口56的總線54傳輸數(shù)據(jù)。在這一情況中，外圍設備的總線控制電路42傳輸往來于系統(tǒng)總線46的數(shù)據(jù)，而主機的總線控制接口56則進一步將數(shù)據(jù)引導到/自主計算機的專用總線54上的設備。
再參見圖2，除了二次抽樣鏈路之外，外圍設備板10還具有若干條可選擇的鏈路。例如視頻數(shù)據(jù)可由CODEC60讀自視頻總線38；可從外圍設備數(shù)據(jù)總線40讀取編碼數(shù)據(jù)并將其寫到主計算機的主存儲器50上供傳輸?shù)奖P控制器52。一條聲頻通道通過一個聲頻控制器62與一個聲頻I/O端口3、36在VTR(或其它聲源)與外圍設備的數(shù)據(jù)總線46之間來往傳輸數(shù)據(jù)。
彩色空間轉換是從表示一個象素的色度與亮度(色與亮度值)的一種編碼轉換到另一種的過程。大多數(shù)計算機彩色顯示設備采用紅/綠/藍(RGB)編碼即，顯示存儲器44具有一個與顯示屏18的各象素對應的存儲單元，而該存儲單元具有表示每個紅、綠與蘭的亮度的三個子分量。通過改變?nèi)齻€子分量中每個的數(shù)值，便能改變該象素的彩色以產(chǎn)生指定的色彩，這與混合不同比例的紅、黃、蘭、黑與白顏料可以得到任何顏色的顏料十分相似。任何想要在顯示器上顯示一個圖象的程序或設備都必須通過在顯示存儲器中寫入紅、綠與蘭值來做到這一點，并且必須采用顯示系統(tǒng)的制造商預定的RGB編碼。另一方面，大多數(shù)視頻處理電子器件通過改變YUV編碼的值來表示色度與亮度。YUV通過將彩色視頻信息分成亮度分量Y及色彩分量U與V來表示它。將亮度與色度分離能更忠實地處理視頻信號，得到更高質量的最終圖象。較佳實施例的彩色空間轉換實現(xiàn)從視頻總線38上的YUV編碼到用于存儲進顯示存儲器44的RGB編碼的轉換。
二次抽樣是將一個全尺寸圖象縮小到一個縮減尺寸圖象的過程。全尺寸視頻可以縮小以符合任意尺寸的二次抽樣窗口，例如160×120象素(160×120能很好地用于顯示NTSC視頻，因為它是NTSC格式因子的整約數(shù))。二次抽樣可用若干種方法中的任何一種完成可一起對鄰接的若干象素求平均值，或者濾出象素的一個代表性子集-例如只選擇奇數(shù)編號的掃描行的奇數(shù)編號的象素。或者將這兩種技術組合在一起。例如，二次抽樣器80可從只顯示每四個掃描行中的第四行，從而去掉垂直象素中的四分之三。在各水平掃描行中，二次抽樣可跳過兩個象素，然后平均兩個，然后跳過兩個，然后再平均兩個等等(從而去掉四分之三水平象素的數(shù)目)。
參見圖5，某些視頻制式，諸如NTSC，隔行掃描一幀的掃描行。即不是連續(xù)地從左到右從上到下地掃描一幀，而是將一幀分成兩個場70、72。第一場70包含所有的奇數(shù)編號的掃描行，而在完成整個第一場之后傳輸?shù)牡诙?2則包含所有偶數(shù)編號的掃描行。交替地掃描組成幀的兩個場。
參見圖4，除了二次抽樣窗口202之外，主計算機的顯示屏200還顯示圖形206以允許用戶控制編輯對話?？刂茍D形中可包含來自視頻剪切部分的代表性幀、滑動開關控制鈕、指針等等。結構圖6更詳細地示出通過外圍設備板10的二次抽樣鏈路及壓縮/解壓縮鏈路。視頻數(shù)據(jù)總線38傳輸諸如視頻輸入端口或CODEC 60的解碼器部分等若干部件中任何一個所生成的視頻數(shù)據(jù)。彩色空間轉換器與二次抽樣器80具有控制其操作的控制寄存器84。這些控制寄存器是由外圍設備微處理器48讀與寫的。轉換后的二次抽樣象素值88是緩存在一個二次抽樣FIFO(先進先出排隊存儲器)90中的?？偩€控制電路42從FIFO90中讀出二次抽樣視頻并將象素值組合成能高效地通過系統(tǒng)總線46傳輸?shù)斤@示存儲器44的塊。(或者圖2的組成，其中顯示存儲器是連接在系統(tǒng)總線上的，或者圖3的組成，其中該主機具有一條專用總線，兩個之一都能應用。)二次抽樣器與彩色空間轉換器80可以一起設置在一片單一的芯片中，諸如來自象素半導體公司的CL-PX0070視窗發(fā)生器。這一部件提供從多種標準數(shù)字視頻輸入制式到多種RGB編碼輸出的轉換；所選用的RGB制式應與主計算機的顯示系統(tǒng)18所要求的匹配。這一部件具有指定彩色轉換，定標、象素分辨率處理與窗口剪切參數(shù)的內(nèi)部控制寄存器84。輸入管腳為輸入視頻提供定時與數(shù)據(jù)，并為轉換后的象素輸出提供讀請求。輸出管腳提供轉換后的二次抽樣輸出象素值及其它狀態(tài)信息，諸如芯片的內(nèi)部輸出FIFO的狀態(tài)等。
控制外圍設備板10的微處理器48為一個MotorolaMC68030。需要控制的外圍設備板10的部件包括二次抽樣FIFO90、壓縮與解壓縮FIFO 92、94、聲頻FIFO(未示出)、以及該外圍設備板的各種二次抽樣、彩色空間轉換與壓縮部件。選用了一種相對快速的微處理器來滿足實時服務的等待時間要求。
二次抽樣FIFO 90采用25ns部件，它是32位寬與16k字深的，每個項編碼一個象素的RGB值。32位寬足以容納最常用RGB編碼紅、綠與蘭各8位。將一個24位象素編碼填充成一個32位字。
視頻數(shù)據(jù)總線38及彩色空間轉換器與二次抽樣器80被限制在以視頻I/O系統(tǒng)的速率操作。但負有服務于來自各種外圍設備及用戶程序的中斷的責任的主計算機12則不能提供實時服務。FIFO90、92、94從主計算機12與外圍設備數(shù)據(jù)總線40的內(nèi)在異步操作上解除同步視頻數(shù)據(jù)總線38的實時操作與需求。下面描述各種FIFO之間的流控制的協(xié)調。
參見圖7，總線控制電路42將系統(tǒng)總線46接口到外圍設備板10上。緩沖器220緩沖系統(tǒng)總線46的總線數(shù)據(jù)與地址線。數(shù)據(jù)緩沖器224緩存要送往及接收自系統(tǒng)總線46的數(shù)據(jù)，而從屬地址鎖存器226則鎖存地址。外圍設備板10可作為總線主控制器工作在這一模式中時，總線主控制器地址發(fā)生器236(結合微處理器48)生成用于這些總線事務的地址?？偩€主/從控制邏輯228生成與接收去往/來自總線的總線控制信號230，并傳遞來自/去往微處理器48與外圍設備板的其它部件的信號232、234。
再參見圖6，如早先結合圖5指出的，總線控制電路42在微處理器48的監(jiān)控下，從二次抽樣FIFO90中卸載RGB二次抽樣象素值并通過系統(tǒng)總線46將它們寫入顯示存儲器44的適當單元中。水平掃描行是以隔行掃描的次序通過彩色空間轉換器、二次抽樣器及二次抽樣FIFO的；總線控制電路42在將它們存儲進顯示存儲器中時解除掃描行的隔行掃描。在一個掃描行的末尾或一個場的末尾，微處理器48為下一象素掃描行執(zhí)行地址運算來計算顯示存儲器44中的正確地址。計算新的掃描行的地址以便通過將二次抽樣數(shù)據(jù)的各掃描行引導到顯示存儲器44中的正確的行上而解除一幀的場的隔行掃描。微處理器48將這一地址與該掃描行中的象素數(shù)目給予總線控制電路42。
為了降低通信量，總線控制電路42將象素值組合成供高效總線傳輸?shù)膲K。塊間間隙允許諸如CODEC拷貝操作、聲道拷貝操作、或動態(tài)RAM刷新周期等其它操作搶占二次抽樣視頻數(shù)據(jù)流。總線控制電路42向二次抽樣FIFO90逐個地請求編碼象素值的32位寬的數(shù)據(jù)字直到它得到了一個總線傳輸塊為止，每塊通常是16個32位的字，然后以塊為單位傳輸象素值。總線控制電路32計數(shù)寫入各掃描行中的象素數(shù)目，并且可以用一個“短塊”來填滿一個掃描行的末尾而完成傳輸?？偩€控制電路執(zhí)行其自己的地址運算來找到一個掃描行的各相繼的塊在顯示存儲器44中的地址。在一個掃描行的末尾，總線控制電路中斷微處理器48；然后微處理器48將顯示存儲器44中的下一個地址提供給總線控制電路42。微處理器48在各場的末尾執(zhí)行地址運算來解除掃描行的隔行掃描并將總線控制電路42移回二次抽樣窗口的頂部。
一旦將象素值存儲在顯示存儲器44中，它們便顯示在顯示器18上直到被新的值改寫為止。
外圍設備板也可具有一個第二視頻輸出端口，在其上連接一個TV監(jiān)視器；這一TV監(jiān)視器以全制式顯示視頻。
較佳的主計算機為一臺Apple MacIntosh型號Quadra950或更快的機器。
視頻編輯會話是在主計算機的CPU28上運行的軟件26的控制下的。這一軟件向人類用戶提供一個圖形用戶接口用于控制視頻編輯會話，及監(jiān)控外圍設備板10的操作。然而，對主機CPU28所要求的監(jiān)控是有限的CPU28提供一則消息給外圍設備板以在一個指定的屏幕位置上的一個窗口中開始顯示視頻。將來的消息可以是指示外圍設備板將視窗移動到屏幕的不同窗口上，或者停止顯示，但無須向MacIntosh CPU要求其它的消息或計算以簡單地保持視頻顯示。
參見圖6與8，主機CPU28通過從主計算機寫入外圍設備的命令與狀態(tài)隊列64的消息來控制外圍設備的微處理器48。該隊列占用系統(tǒng)總線上的一個單一地址；為了寫入一則多個字的消息到外圍設備，主機依次將各字寫在這一地址上。微處理器48從隊列64抽取這些消息并依次根據(jù)各消息工作。
控制二次抽樣器的消息的格式示出在圖8中所示的C數(shù)據(jù)結構中?！癳num Subsample_mode_t”是主機周來控制二次抽樣器的停止/啟動命令詞匯。能指令二次抽樣器在下一個幀邊界上或立即停止。可指令二次抽樣器二次抽樣與顯示一幀然后停止(K_One_Frame)，二次抽樣每一幀(K_Full_Speed)，或者隔一幀二次抽樣一幀(K_Half_Speed)。半速率設定導致象素半導體公司的二次抽樣器部件每隔一幀忽略一幀。消息包本身包含一個帶有包長度及源與目的地址的包報頭。“類型”元素區(qū)別聯(lián)合的各種變型(只示出了與二次抽樣器操作相關的變型)。外圍設備在處理過該包之后求出序號的反碼；這使得主機能將回答消息包與它發(fā)布給該外圍設備的包互相關聯(lián)。聯(lián)合的窗口位置(Window-Location)變型指定二次抽樣窗口的左上象素在主機的顯示存儲器中的地址。成員“行字節(jié)”(“Row_bytes”)通知顯示存儲器的相繼掃描行之間的地址偏移。成員“高度”(“height”)與“寬度”(“width”)告知二次抽樣窗口的尺寸。消息包結構具有在圖8中未示出的其它成員，諸如主機用來管理其存儲器中的一個消息包池的那些，但這些元素并不傳輸給外圍設備。操作圖9示出微處理器48的操作。
系統(tǒng)的操作如下。在主計算機開機并執(zhí)行其引導過程時，它查詢顯示系統(tǒng)找出在系統(tǒng)總線上是否有一個外部顯示設備(如圖2中所示)，或者該顯示器是否在主機專用總線上(如圖3中所示)，以及顯示存儲器映射在什么地址上。主機還查詢擴展槽中的各外圍設備板，并為它們中每一個建立存儲器地址。
作為其加電例程的一部分，外圍設備板10運行自檢診斷(存儲在外圍設備板10上的ROM中)然后等待從主計算機12卸載軟件14到微處理器48。當在主計算機12上啟動視頻編輯軟件26時，它使主機脫離虛擬存儲模式，從而使外圍設備10能存取主機12的地址空間。然后主機軟件26卸載外圍設備軟件14到外圍設備板。卸載的軟件14建立外圍設備板10內(nèi)部的握手，然后是與主機CPU28的握手。在完成了這一啟動例程時，外圍設備板將自己設定在省卸模式中，此時將視頻總線上的圖象數(shù)據(jù)顯示在主機指定的窗口中，并且外圍設備準備好通過窗口30-36來記錄或播放視頻或聲頻。
一旦系統(tǒng)在操作中，通過外圍設備的二次抽樣鏈路基本上總是活躍的，它將視頻數(shù)據(jù)總線38上的任何視頻數(shù)據(jù)變換成可顯示的RGB形式，二次抽樣成縮小尺寸的圖象并將象素值存儲在顯示存儲器44中。從而，用戶總能在主機的顯示器的二次抽樣窗口202中監(jiān)視進入或出去的視頻數(shù)據(jù)。彩色空間轉換、二次抽樣及寫入FIFO90基本上在視頻設備的速率上實時同步連續(xù)進行。然而由于二次抽樣鏈路必須與通過外圍設備的其它鏈路爭用系統(tǒng)資源(諸如系統(tǒng)總線46)，總線控制電路42異步地從二次抽樣FIFO90將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示存儲器44。下面討論解決這些爭用中各種鏈路的調度交互作用。
注意在數(shù)據(jù)移動進程中，主計算機CPU28是不介入的，從而解放CPU28用于其它任務。在主機CPU上運行的軟件26提供用戶若干種選擇。通常用戶首先從VTR16或另一個源將源視頻數(shù)據(jù)加載到盤24上以便此后能編輯這些視頻數(shù)據(jù)。完成了編輯之后，便能將壓縮的視頻從盤拷貝到VTR16。根據(jù)用戶命令，主計算機可指令外圍設備停止二次抽樣鏈路，或者凍結一幀或者允許主計算機回收顯示存儲器供其它用途。主機CPU28與軟件26還執(zhí)行系統(tǒng)監(jiān)控任務；例如，主機能檢測外圍設備板10中的故障，并能依次復位外圍設備板10來清除一切不完整或不相容的狀態(tài)。
或加載視頻到盤24上時，二次抽樣器與彩色空間轉換器80繼續(xù)顯示視頻總線38上的任何圖象數(shù)據(jù)。CODEC60同時壓縮視頻數(shù)據(jù)，而總線控制電路42則將壓縮的圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C的RAM50，從那里將數(shù)據(jù)拷貝到盤24上。外圍設備則繼續(xù)顯示VTR16提供給視頻總線38的任何圖象數(shù)據(jù)。
在編輯中，用戶可觀察以壓縮形式存儲在盤24上的數(shù)據(jù)。在本例中，壓縮的視頻數(shù)據(jù)是從盤24通過CODEC60傳輸?shù)揭曨l總線38并同時通過二次抽樣器80傳輸?shù)斤@示存儲器44的，全部操作在快得足以使窗口中的圖象以接近視頻的速率改變。
用戶可指令系統(tǒng)移動視窗或重定視窗的大小。(雖然硬件能夠將任何尺寸的窗口驅動到主機顯示器18的整個屏面或視頻的全部尺寸，但視頻編輯軟件26限制用戶對顯示屏上窗口大小與位置的選擇。)主機可以若干方式向外圍設備指定窗口位置，例如通過指定左上角的象素地址及窗口的水平與垂直尺寸。主機指令外圍設備停止顯示視頻圖象。這時用戶可移動視窗或重定視窗的大小，例如通過拖動二次抽樣窗口的一角。一旦放置了視窗，主計算機便為尺寸改變的窗口計算新的格式因子信息，并指令外圍設備板開始將二次抽樣的視頻數(shù)據(jù)顯示在改變尺寸的窗口中。這一窗口尺寸信息是由外圍設備的總線控制電路42存儲的；它將用于引導二次抽樣數(shù)據(jù)流到顯示存儲器44中。將窗口尺寸/位置說明傳遞給外圍設備的微處理器48，后者依次計算控制值，并將這些控制值寫入二次抽樣器的控制寄存器84中以指令二次抽樣器從全尺寸視頻中抽取正確的二次抽樣。然后微處理器48起動二次抽樣器開始將視頻數(shù)據(jù)轉換并二次抽樣進二次抽樣FIFO中。
雖然二次抽樣鏈路總是活躍的，但諸如VTR與主機的盤之間的視頻與聲頻數(shù)據(jù)拷貝等其它數(shù)據(jù)拷貝操作可優(yōu)先于瀏覽操作在帶到盤拷貝操作中的數(shù)據(jù)丟失實際上是不可逆的，只要可能便應防止。反之，允許二次抽樣鏈路帶后于CODEC鏈路-即從視頻顯示中略去幾幀-是一種沒有較大影響的故障。外圍設備的微處理器48通過強制這一優(yōu)先權而負責維持拷貝流的完整性。為達此目的，微處理器48將控制FIFO90、92、94的卸載速率，最高至主計算機的系統(tǒng)總線46的飽和速率。因此，系統(tǒng)能選擇性地挑選將視頻數(shù)據(jù)送至顯示存儲器的速率，借此改變將二次抽樣的視頻展現(xiàn)在顯示器上的幀速率。這一流控制是由外圍設備微處理器48實現(xiàn)的它監(jiān)視CODEC的FIFO92、94及聲頻鏈路上的FIFO和二次抽樣FIFO90的填充水平，并用這一信息來控制外圍設備的總線事務。例如，如果CODEC92、94中之一接近充滿，微處理器48便掛起總線控制電路對二次抽樣FIFO90的抽取，并立即致力于抽取CODEC FIFO92、94。在實踐中，二次抽樣窗口的更新是接近實時的(即接近視頻速率)，其延遲限于二至四幀。
參見圖9中所示的中央循環(huán)，外圍設備的微處理器48監(jiān)視FIFO并指揮數(shù)據(jù)傳輸。微處理器48在通知總線控制電路42開始數(shù)據(jù)傳輸之前允許充分地填充FIFO以便高效地以塊傳輸數(shù)據(jù)。一旦微處理器48命令總線控制電路42開始一次傳輸，它便將來自二次抽樣FIFO90的數(shù)據(jù)組合成用于在系統(tǒng)總線46上傳輸?shù)?6個32位寬字的塊。圖9未示出總線控制電路42的組塊邏輯。
微處理器48、二次抽樣FIFO90、總線控制電路42及主機CPU28之間的并行性的結果是顯示流是完全異步的-二次抽樣窗口中的顯示通常在兩幀的顯示部分之間間斷若干分之一秒，通常是一個肉眼不能分辨的非常短時間。在CODEC流非常滿的期間，諸如緊接在場景從容易壓縮的內(nèi)容改變到難于壓縮的內(nèi)容之后(例如改變到帶有許多更清晰的邊沿的新場景)，總線控制電路42掛起卸載二次抽樣FIFO90若干幀，直到拷貝流上的數(shù)據(jù)量降低為止。在這一時期內(nèi)二次抽樣FIFO90可能溢出。這時外圍設備的微處理器48排空二次抽樣FIFO90，等待下一幀或場的邊界，然后重新啟動二次抽樣視頻流。
本發(fā)明的其它實施例在權利要求書的范圍以內(nèi)。
權利要求
1.用于在一臺主計算機的顯示器的一個窗口中顯示一個縮小尺寸的圖象的裝置，該圖象是根據(jù)二次抽樣的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)的，該主計算機包括一個中央處理單元(CPU)、一個顯示器、一個連接在所述顯示器上的顯示存儲器及一條連接在所述中央處理單元與所述顯示存儲器上的系統(tǒng)總線，所述裝置包括一個外圍設備控制器，包括一個接收數(shù)字源圖象數(shù)據(jù)及輸出二次抽樣圖象數(shù)據(jù)的二次抽樣器，以及窗口顯示裝置，用于接收所述二次抽樣圖象數(shù)據(jù)及來自所述主計算機的指示所述窗口在所述顯示器上的位置的指令，及用于通過所述系統(tǒng)總線自主地將所述二次抽樣數(shù)據(jù)寫入所述顯示存儲器中對應于所述窗口的地址上，所述寫入是獨立于所述主機CPU進行的。
2.權利要求1的裝置，其中所述二次抽樣器編程為抽取所述數(shù)字圖象數(shù)據(jù)的一個二次抽樣子集，使得該二次抽樣數(shù)據(jù)在所述顯示器上的所述窗口中建立一個具有所要求的尺寸的圖象。
3.權利要求2的裝置，其中對所述窗口的圖象尺寸的所述編程是在所述主計算機的控制下的。
4.權利要求1的裝置，其中所述數(shù)字源圖象數(shù)據(jù)是隔行掃描格式的，以及所述窗口顯示裝置包括解除隔行掃描裝置，用于解除隔行掃描圖象數(shù)據(jù)的場的掃描行的隔行掃描。
5.權利要求4的裝置，其中所述顯示存儲器包括多個地址上的存儲單元，以及所述解除隔行掃描裝置包括地址發(fā)生裝置，用于生成所述顯示存儲器中的地址，所述生成的顯示存儲器地址分割成對應于所述掃描行的順序組，并排序成實現(xiàn)對所述隔行掃描的行的所述解除隔行掃描。
6.權利要求4的裝置，其中所述二次抽樣器以隔行掃描次序輸出所述二次抽樣圖象數(shù)據(jù)，以及該裝置還包括存儲所述隔行掃描的二次抽樣圖象數(shù)據(jù)的一個排隊存儲器，以及所述解除隔行掃描裝置包括一個解除隔行掃描器，用于卸載來自所述排隊存儲器的所述隔行掃描的二次抽樣圖象數(shù)據(jù)，并將所述二次抽樣圖象數(shù)據(jù)的相繼掃描行存儲進所述顯示存儲器的交錯掃描行中。
7.權利要求1的裝置，還包括一個FIFO，用于在將所述二次抽樣數(shù)據(jù)寫入所述顯示存儲器之前，存儲所述二次抽樣數(shù)據(jù)。
8.權利要求1的裝置，其中所述窗口顯示裝置包括控制裝置，來建立所述窗口的屏幕位置與尺寸及對應于所述屏幕位置的在所述顯示存儲器中的存儲單元，以及將所述二次抽樣數(shù)據(jù)在無須所述主機CPU的干預下傳輸?shù)剿鲲@示存儲器的裝置。
9.權利要求1的裝置，其中所述外圍設備控制器還包括其它數(shù)據(jù)傳輸鏈路，以及一個優(yōu)先級調度器，為了能夠及時完成高于所述二次抽樣數(shù)據(jù)的優(yōu)先級的數(shù)據(jù)傳輸，而暫時掛起所述窗口顯示裝置。
10.權利要求9的裝置，其中所述其它數(shù)據(jù)傳輸鏈路包括用于暫存這些鏈路上的數(shù)據(jù)的FIFO，各所述FIFO具有用于確定所述FIFO中的數(shù)據(jù)量的監(jiān)視裝置，以及所述優(yōu)先級調度器監(jiān)視所述監(jiān)視裝置來掛起所述窗口顯示裝置。
11.權利要求9的裝置，還包括用于在完成了所述高優(yōu)選級傳輸時重新啟動所述窗口顯示裝置的裝置，所述重新啟動裝置是無須所述主機CPU的監(jiān)控而工作的。
12.權利要求9的裝置，其中所述其它數(shù)據(jù)傳輸鏈路包括一個壓縮編碼器或一個解壓縮解碼器。
13.權利要求1的裝置，還包括窗口描述裝置，它從所述主計算機上運行的一個應用程序中接收所述窗口的屏幕位置與圖象尺寸，并控制所述窗口顯示裝置將所述二次抽樣數(shù)據(jù)寫入所述顯示存儲器中對應于所述窗口的屏幕位置的存儲單元中，以便此后能將所述圖象數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿鲋鳈C顯示存儲器而無須主機CPU的介入與干預。
14.權利要求13的裝置，其中所述窗口說明裝置包括用于在所述主計算機的用戶指定的另一個屏幕位置上重新定尺寸與重新定位所述窗口的裝置，以及用于控制所述窗口顯示裝置將所述二次抽樣數(shù)據(jù)寫入所述顯示存儲器中對應于所述重新定尺寸與重新定位的屏幕位置的存儲單元中。
15.權利要求1的裝置，其中所述二次抽樣數(shù)據(jù)被寫入所述顯示存儲器中，在所述顯示器上提供一個作為時間的函數(shù)變化的圖象。
16.權利要求1的裝置，其中所述二次抽樣圖象數(shù)據(jù)以要求每幀少于一次的來自主機處理器的干預顯示在所述顯示器上。
17.權利要求1的裝置，其中所述顯示存儲器具有一個預定的協(xié)議，用于表示顯示器上的一個象素的色彩與亮度值，以及所述外圍設備控制器還包括一個彩色空間轉換器，用于將所述數(shù)字圖象數(shù)據(jù)轉換成該顯示器所要求的所述預定的協(xié)議中的圖象數(shù)據(jù)。
18.權利要求17的裝置，其中所述轉換器在所述二次抽樣器二次抽樣所述圖象數(shù)據(jù)之前將所述數(shù)字圖象數(shù)據(jù)轉換到所述預定的協(xié)議。
19.權利要求1的裝置，其中所述主計算機是一臺個人計算機，以及所述外圍設備控制器配置成插接在個人計算機的擴展槽中的一塊或多塊
20.權利要求1的裝置，其中所述主計算機的所述CPU與所述顯示存儲器用一條專用總線連接，以及所述外圍設備總線控制電路通過所述系統(tǒng)總線與所述專用總線連接在所述顯示存儲器上。
21.權利要求1的裝置，其中所述CPU、顯示存儲器與外圍設備總線是直接連接在所述系統(tǒng)總線上的。
22.權利要求1的裝置，其中所述窗口顯示裝置將所述二次抽樣圖象數(shù)據(jù)組合成供在所述系統(tǒng)總線上高效地傳輸?shù)剿鲲@示存儲器中的塊。
23.用于在一臺主計算機的顯示器上顯示數(shù)字圖象數(shù)據(jù)的裝置，該顯示器具有一個存儲器映射的顯示存儲器，帶有一個預定的協(xié)議來表示顯示器上的一個象素的彩色與亮度值，該裝置包括一個外圍設備處理器，它在主機處理器的指令下自主地將該數(shù)字圖象數(shù)據(jù)作為輸入，并通過寫入顯示存儲器中而將其存儲在主機的顯示器的一個目標顯示區(qū)中，該目標顯示區(qū)是由主機處理器指定的；其中作為顯示的一部分，外圍設備處理器將數(shù)字圖象數(shù)據(jù)從一種編碼解碼到該顯示器所要求的預定的協(xié)議；使得在要求主機處理器每幀少于一次的干預下在主機的顯示器上顯示活動的實時視頻。
24.權利要求23的裝置，其中所述解碼包括彩色空間轉換。
25.權利要求23的裝置，其中所述解碼包括解除隔行掃描。
26.權利要求23的裝置，還包括一個FIFO，用于在將所述解碼的圖象數(shù)據(jù)存儲進所述目標顯示區(qū)之前，存儲所述解碼的圖象數(shù)據(jù)。
27.用于在一臺主計算機的顯示器的一個窗口中顯示一個縮小尺寸的視頻圖象的一種方法，該縮小尺寸的圖象顯示二次抽樣的數(shù)字圖象數(shù)據(jù)，該主計算機包括一個中央處理單元(CPU)、一個顯示器、連接在所述顯示器上的一個顯示存儲器、及連接在所述中央處理單元與所述顯示存儲器上的一條系統(tǒng)總線，該方法包括下述步驟從所述主機CPU發(fā)布一條命令到一個外圍設備控制器，所述命令指示所述窗口在所述顯示器上的位置；在所述外圍設備控制器上接收所述圖象數(shù)據(jù)，并自主地二次抽樣所述圖象數(shù)據(jù)及通過所述系統(tǒng)總線將所述二次抽樣數(shù)據(jù)寫入所述顯示存儲器中對應于所述窗口的地址上，所述接收、二次抽樣、與寫入是基本上不受所述主機CPU干預進行的。
全文摘要
在一臺主計算機(12)的顯示器(18)的一個窗口中顯示一個縮小尺寸的圖象的裝置，該縮小尺寸的圖象是基于二次抽樣數(shù)字圖象數(shù)據(jù)的。該裝置包括一臺主計算機(12)及一個外圍設備控制器(10)。該外圍設備控制器(10)包括一個接收數(shù)字源圖象數(shù)據(jù)與輸出二次抽樣圖象數(shù)據(jù)的二次抽樣器(80)，及窗口顯示裝置(42)。該窗口顯示裝置(42)接收來自主計算機(12)的指示在主機的顯示器(18)上的一個窗口位置的指令以及地二次抽樣圖象數(shù)據(jù)。該窗口顯示裝置(42)自主地(獨立于主機CPU(28))通過主機的系統(tǒng)總線(46)將二次抽樣數(shù)據(jù)寫入顯示存儲器(44)中對應于指定的窗口的地址上。該裝置允許在顯示屏(18)上顯示視頻，同時在顯示視頻圖象數(shù)據(jù)期間避免主機CPU(28)的視頻介入與監(jiān)控。
文檔編號H04N5/765GK1124531SQ94192267
公開日1996年6月12日 申請日期1994年3月11日 優(yōu)先權日1993年4月16日
發(fā)明者T·R·萊波迪, D·F·庫特, B·M·諾沃庫斯基 申請人:數(shù)據(jù)翻譯公司