專利名稱：時分復(fù)用信號反向重放的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對編碼的時分復(fù)用信號進(jìn)行解碼的方法和設(shè)備，用于以反向重放、慢速反向重放、和逐幀反向重放操作模式向用戶顯示。具體的各實施例提供了對編碼的音頻和視頻時分復(fù)用信號的解碼。
用于從一種存儲設(shè)備再生視頻信號的設(shè)備，諸如盒式錄像機(jī)(VCR)通常的特點是由用戶控制的再生功能。這種功能除了標(biāo)準(zhǔn)重放、快進(jìn)、和快倒能力外，包括反向重放、慢速反向重放、和逐幀反向重放。隨著數(shù)字視頻信號記錄技術(shù)的發(fā)展，期望數(shù)字視頻信號再生設(shè)備將提供具有改善的圖象質(zhì)量的同樣重放功能。然而，由于普通數(shù)字視頻信號編碼方案的固有操作，實現(xiàn)這種與增強(qiáng)圖象質(zhì)量相聯(lián)系的功能是困難的。諸如由MPEG(運(yùn)動圖象編碼專家組)開發(fā)的那些典型的編碼方案，通常操作為高度壓縮視頻信息，以便于其在非常有限的帶寬的信道上傳輸。
按照MPEG系統(tǒng)，視頻和音頻數(shù)據(jù)被壓縮和以時分復(fù)用的格式被記錄在存儲設(shè)備中。

圖1A、1B、和1C表示一種MPEG數(shù)據(jù)格式。圖1A表示由至少一個信息“組”和一個結(jié)束碼組成的一個復(fù)用的數(shù)據(jù)單元。每個信息組包括一個組的首部和至少一個信息“分組”。在一個復(fù)用的數(shù)據(jù)單元中，每個組的長度是可以改變的。
如圖1B所示，一個組的首部可以包括一個組的開始碼、一個系統(tǒng)時鐘基準(zhǔn)(SCR)標(biāo)示，和一個復(fù)用的速率(MUC RATE)指示。每個分組通常包括一個分組的首部和一個編碼的數(shù)據(jù)包。圖1C表示由一個分組開始碼前綴、數(shù)據(jù)流識別碼(ID)、一個分組長度或下一個分組長度(LENGTH)的指示、一個解碼時間標(biāo)記(DTS)、和一個顯示時間標(biāo)記(PTS)組成的分組首部的樣品。數(shù)據(jù)流識別碼用于識別該分組，指示該分組的類型，和/或指示在該分組中的數(shù)據(jù)的特定類型。例如，數(shù)據(jù)流識別碼可以指示音頻碼流、視頻碼流、保留碼流、保留數(shù)據(jù)流、專用碼流、填充碼流等等。
按照直接的MPEG實現(xiàn)，給出的一組視頻圖象被分為一序列幀，每幀可被編碼為內(nèi)幀編碼的圖象(I圖象)、幀內(nèi)前向預(yù)測編碼圖(P圖象)，或內(nèi)幀雙向預(yù)測編碼圖象(B圖象)。內(nèi)幀編碼是通過壓縮代表僅對于該幀數(shù)據(jù)的一個具體幀的數(shù)據(jù)實現(xiàn)的。因此，I圖象可以從代表該I圖象的數(shù)據(jù)中被全面解碼，減少視頻數(shù)據(jù)的原始幀。
相反，一幀的幀內(nèi)前向預(yù)測編碼是通過確定該幀與前一幀(基礎(chǔ))之間的差得到的，該前一幀是按照I圖象或按照P圖象來編碼的。待編碼的幀是由對應(yīng)于產(chǎn)生P圖象的這些差的數(shù)據(jù)表示的。為了解碼P圖象，對于已被編碼的基礎(chǔ)幀(I圖象或P圖象)必須首先被解碼。被解碼的基礎(chǔ)幀然后按照P圖象的數(shù)據(jù)被修正從而恢復(fù)原來的幀。內(nèi)幀前向預(yù)測編碼的優(yōu)點是實現(xiàn)比幀內(nèi)編碼更大的壓縮效率。
通過確定要按I或P圖象編碼的緊前面的幀和要按I或P圖象編碼的緊接著的幀的組合與該幀之間的差可以實現(xiàn)一個幀的雙向預(yù)測編碼。利用對應(yīng)于產(chǎn)生B圖象的這些差的數(shù)據(jù)表示要編碼的幀。為了解碼B圖象，對于已被編碼的緊前面的和接著后面的幀必須首先被解碼，該解碼的緊前面的和接著后面的幀的組合然后按照B圖象的數(shù)據(jù)修改從而恢復(fù)原來的幀。內(nèi)幀雙向預(yù)測編碼的優(yōu)點是經(jīng)常實現(xiàn)比幀內(nèi)前向預(yù)測編碼更高壓縮效率。
按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的I圖象、P圖象、和B圖象之間的相互關(guān)系的一個例子提供在圖2A。在這個例子中，一組圖象(組A)包括通過編碼15幀的圖象數(shù)據(jù)(未示出)產(chǎn)生的15個圖象。其相互關(guān)系，具體來說是預(yù)測編碼的模式在這幅圖中是由箭頭指示的。
幀內(nèi)編碼圖象I2是僅相對于該幀的數(shù)據(jù)編碼的。幀內(nèi)前向預(yù)測編碼圖象P5是相對于用于產(chǎn)生圖象I2的數(shù)據(jù)編碼的。圖象P8是相對于用于產(chǎn)生圖象P5的數(shù)據(jù)編碼的。幀內(nèi)雙向預(yù)測編碼圖象B3和B4每個都是相對于用于產(chǎn)生圖象I2和P5的數(shù)據(jù)編碼的。同樣，圖象B6和B7每個都相對于用于產(chǎn)生圖象P5和P8的數(shù)據(jù)編碼的。利用這種方式，產(chǎn)生了組A中的每個圖象。還要注意，用于產(chǎn)生組A的最后一個P圖象，即P14的數(shù)據(jù)還要用于編碼圖象B0′和B1′。
按照MPEG1視頻標(biāo)準(zhǔn)(ISO 11172-2)和MPEG2視頻標(biāo)準(zhǔn)(ISO13818-2)，圖2A的圖象為了從左到右解碼可被重新安排為如圖2B所示，以便正常的(正向)視頻重放。這種重新安排使預(yù)測編碼的幀(P圖象和B圖象)的解碼更為容易，即僅相對于已被編碼的幀內(nèi)編碼圖象(I圖象)或幀內(nèi)前向預(yù)測編碼圖象(P圖象)之后被解碼。例如，圖象I2在圖象P5可被解碼之前必須被解碼，因為圖象P2的編碼取決于用于產(chǎn)生圖象I2的數(shù)據(jù)的未編碼幀。作為另外一個例子，圖象I2和P5必須在圖象B3和B4可被解碼之前被解碼，因為圖象B3和B4的編碼取決于用于產(chǎn)生圖象I2和P5的數(shù)據(jù)的未編碼幀。組B中的圖象的不同分組影響這種重新排列。
圖3表示按照其可能存儲在一個記錄介質(zhì)中的形式的編碼視頻數(shù)據(jù)的序列。該序列由組#0、1、......J的一些圖象組所組成，其中每組包括按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼的圖象，例如I圖象、P圖象、和B圖象。正如在這個例子中所述，每組的一個I圖象開始，其后面接著B圖象和P圖象的交替的序列。每組還包括一個組的首部(未示出)。一個典型的組的首部包括一個組開始碼(GSC)、一個時間碼(TC)、閉合的圖象組指示(CG)、和一個斷開鏈接指示(BC)。
建議的用于解碼時分復(fù)用數(shù)據(jù)的簡單設(shè)備表示在圖4。該設(shè)備包括一個數(shù)字存儲裝置100、一個信號分離單元21、一個視頻解碼器25、和一個音頻解碼器26。裝置100按照圖1A、1B和1C描述的通常的時分復(fù)用格式存儲數(shù)據(jù)。信號分離單元21訪問和讀取存儲的數(shù)據(jù)，分離該數(shù)據(jù)為音頻和視頻分量，和饋送這些分量到各自的信號解碼器。視頻解碼器25和音頻解碼器26分別解碼編碼的視頻和編碼的音頻信號，產(chǎn)生相應(yīng)的視頻輸出信號和音頻輸出信號。
信號分離單元21包括一個首部分離電路22、開關(guān)23、和控制裝置24。首部分離電路22檢測從裝置100讀出的數(shù)據(jù)流的組首部和分組首部數(shù)據(jù)并饋送這些首部到控制裝置24。時分復(fù)用的數(shù)據(jù)被饋送到開關(guān)23的輸入端。開關(guān)23的一個輸出端被連接到視頻解碼器25，而另一輸出端被連接到音頻解碼器26。
控制裝置24發(fā)出控制從存儲裝置100取數(shù)據(jù)和控制開關(guān)23操作的命令。控制裝置讀出含在每個分組首中的數(shù)據(jù)流識別碼和控制開關(guān)23發(fā)送相應(yīng)的分組數(shù)據(jù)到適當(dāng)?shù)慕獯a器。具體地講，當(dāng)該數(shù)據(jù)流識別碼指示一個分組含有視頻信號時，該分組被發(fā)送到視頻解碼器25。當(dāng)該數(shù)據(jù)流識別碼指示該分組含有音頻信號時，該分組被發(fā)送到音頻解碼器26。以這種方式，時分復(fù)用的數(shù)據(jù)被分離為音頻和視頻分量和被正確地解碼。
如果存儲在存儲裝置100中的視頻數(shù)據(jù)是按照如圖3所示的MPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼和安排的，則取出規(guī)定的視頻幀(隨機(jī)存取)和搜索或掃描通過各視頻幀的操作將固有地受到視頻解碼器25的解碼速度的限制。為了實現(xiàn)更快的幀讀取和圖象再生，已經(jīng)建議在這種解碼操作期間，視頻解碼器跳過某些編碼的圖象。
因為僅I圖象可以獨立于其他圖象數(shù)據(jù)幀被編碼，視頻解碼器25可以僅解碼和輸出存儲的I圖象，以實現(xiàn)視頻搜索(視頻掃描)功能。另外一種方案，信號分離單元21可能被改進(jìn)為在搜索(掃描)操作期間僅傳送I圖象到視頻解碼器25。控制裝置24控制數(shù)據(jù)存儲裝置100將會有感興趣的I圖象的視頻數(shù)據(jù)的那些部分提供給信號分離單元。通過，在搜索(掃描)模式中，音頻解碼器26是靜噪的。
為了隨機(jī)地讀取一個特定的存儲的視頻幀以便解碼和顯示，已經(jīng)建議，位于緊相鄰的例如一前和一后的兩個I圖象的選擇的幀被解碼。從這兩個I圖象和在某些情況下多個中間的P圖象的所期望的幀可被解碼。當(dāng)然，在所選擇的幀已被編碼為I圖象的情況下，則僅該圖象需要被解碼。在利用固定數(shù)據(jù)編碼速率和規(guī)范編碼模式的應(yīng)用中，每個I圖象的位置可以通過直接計算得到。
然而，在利用可變編碼數(shù)據(jù)速率或可變編碼模式的情況下，I圖象的位置利用同樣直接計算不能被確定而必考慮附加信息。一般來說，MPEG系統(tǒng)按可變速率編碼數(shù)據(jù)。因此，諸如圖3的系統(tǒng)，通過僅顯示I圖象進(jìn)行隨機(jī)的數(shù)據(jù)讀取或自始至終搜索存儲數(shù)據(jù)時，則將需要檢查每個存儲的圖象，以確定I圖象的位置。這種處理必須花費(fèi)時間。
為了減少搜索存儲的以可變速率編碼的視頻數(shù)據(jù)所要求的時間，已建議了兩種不同的與存儲的數(shù)的附加信息有關(guān)的系統(tǒng)，以便容易確定I圖象的位置。
一種這樣的系統(tǒng)表示在圖5和是由數(shù)字存儲裝置100、信號分離電路64、視頻解碼器25、音頻解碼器26、主控制器67所組成。在該系統(tǒng)中，一個“內(nèi)容表”被存儲在裝置100中，該表指示存儲在裝置100中的視頻數(shù)據(jù)的每個I圖象的位置。通過查閱該內(nèi)容表，主控制器很快確定I圖象的位置，能夠快速讀取、解碼、和顯示這些圖象。結(jié)果，以減少處理時間的方式可以實現(xiàn)搜索和隨機(jī)讀取的功能。
裝置100以時分復(fù)用格式存儲視頻數(shù)據(jù)和存儲識別包括在存儲的視頻數(shù)據(jù)中I圖象位置的內(nèi)容表。信號分離單元64訪問和讀出存儲的數(shù)據(jù)；分離該數(shù)據(jù)為音頻、視頻和內(nèi)容表分量，饋送音頻和視頻分量到各自的信號處理器，和饋送內(nèi)容表數(shù)據(jù)到主控制器67。視頻解碼器25和音頻解碼器26響應(yīng)于來自主控制器67的控制信號，分別解碼編碼的視頻信號和編碼的音頻信號，分別產(chǎn)生視頻輸出信號和音頻輸出信號。
主控制器67提供讀取命令信號到數(shù)字存儲裝置100，使該裝置讀取和饋送規(guī)定的存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段到信號分離電路64。接著，存儲裝置向主控制器提供位置信息(數(shù)據(jù)檢索信息)，該信息可能是涉及要讀取的數(shù)據(jù)的在該裝置中的實際數(shù)據(jù)地址的形式。另外，控制器饋送命令信號到視頻解碼器25和音頻解碼器26的每一個，控制其每一個執(zhí)行的解碼操作。另外，控制器67包括內(nèi)容表(TOC)存儲器68，用于存儲內(nèi)容表數(shù)據(jù)。
信號分離單元64包括首部分離電路22、開關(guān)23、控制裝置66、和內(nèi)容表(TOC)分離器65。電路22和開關(guān)23以與圖4所描述相同的方式操作。裝置66除了不控制讀取存儲的數(shù)據(jù)以外是和控制裝置26相同的。內(nèi)容表(TOC)分離器65檢測以音頻和視頻數(shù)據(jù)提供的內(nèi)容表信息和饋送內(nèi)容表信息到TOC存儲器68。
響應(yīng)于來自用戶的搜索命令，主控制器67發(fā)一個命令，啟動從數(shù)字存儲裝置100向信號分離電路64饋送存儲的數(shù)據(jù)。由TOC分離器65檢測內(nèi)容表數(shù)據(jù)并饋送到TOC存儲器68。利用內(nèi)容表數(shù)據(jù)確定在視頻數(shù)據(jù)中I圖象的位置，主控制器67控制視頻解碼器25僅解碼I圖象數(shù)據(jù)和跳過其他數(shù)據(jù)。音頻解碼器26被靜噪。另外一種方案，主控制器67控制數(shù)字存儲裝置100僅讀出和饋送I圖象視頻信號到信號分離電路64。利用這兩種方法，I圖象數(shù)據(jù)的位置被相對快地識別和僅I圖象數(shù)據(jù)被解碼和輸出用于顯示。
遺憾地是，在一些視頻數(shù)據(jù)應(yīng)用的情況下，內(nèi)容表數(shù)據(jù)的存儲要求相當(dāng)大的存儲容量。結(jié)果，每個I圖象位置的存儲已被確定為不實際了。已建議的僅存儲一些I圖象位置的系統(tǒng)仍然被予以考慮。固有地，這些系統(tǒng)不能達(dá)到精確地搜索操作，導(dǎo)致明顯的搜索延遲。這種延遲是不希望的。
按照第二個建議的用于以較快速度讀取存儲的I圖象的數(shù)據(jù)解碼系統(tǒng)，數(shù)據(jù)是按照表示在圖6和7的格式存儲的和是利用描述在圖8的裝置中解碼的。
圖6中一個數(shù)據(jù)組(或扇區(qū))是以組首部、第一視頻分組、入口分組、第二視頻分組、和音頻分組這樣的次序構(gòu)成的。每個視頻分組包括視頻分組首部和視頻數(shù)據(jù)段。每個音頻分組包括音頻分組首部和音頻數(shù)據(jù)段。其位置被稱為“入口點”的I圖象位于第二視頻分組的視頻數(shù)據(jù)段的開始。入口分組存儲涉及在該組中的一個或多個I圖象的位置，或在任何數(shù)目的分組中I圖象的位置的信息，或其他信息。
圖7表示入口分組的格式，在該格式中有關(guān)該分組之前三個和之后三個的六個入口點位置的信息被存儲在該分組中。該入口分組包括如上所述的構(gòu)成一個分組開始碼前綴的分組首部、識別碼、和該分組長度指示。該入口分組還包括附加的識別信息(ID)、分組類型信息、當(dāng)前數(shù)據(jù)流數(shù)目的指示、當(dāng)前視頻數(shù)據(jù)流的指示、和當(dāng)前音頻數(shù)據(jù)流的指示。在該分組結(jié)束時，用于六個入口點的位置信息被存儲。
圖8的解碼裝置包括數(shù)字存儲裝置100、信號分離電路70、視頻解碼器25、和音頻解碼器26。信號分離電路70包括首部分離電路71、開關(guān)23、控制裝置72、和入口點存儲器73。
響應(yīng)于來自控制裝置72的讀取命令，裝置100饋送存儲的數(shù)據(jù)到首部分離電路71。首部分離電路71檢測在從裝置100中讀出數(shù)據(jù)流中的組首部數(shù)據(jù)、分組首部數(shù)據(jù)、和入口分組數(shù)據(jù)和饋送這些數(shù)據(jù)到控制裝置24。該時分復(fù)用數(shù)據(jù)被饋送到開關(guān)23的輸入端。開關(guān)23的一個輸出端連接到視頻解碼器25，而另一輸出端連接到音頻解碼器26。
控制裝置72發(fā)出控制在存儲裝置100中讀取數(shù)據(jù)的命令和控制開關(guān)23的操作?？刂蒲b置讀出含在每個分組首部中的數(shù)據(jù)流識別碼和控制開關(guān)23發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)分組到適當(dāng)?shù)慕獯a器。具體來講，當(dāng)數(shù)據(jù)流識別碼指示該分組含有視頻信號時，該分組被發(fā)送到視頻解碼器25。當(dāng)數(shù)據(jù)流識別碼指示該分組含有音頻信號時，該分組被發(fā)送到音頻解碼器26。以這種方式、時分復(fù)用的數(shù)據(jù)被分離為音頻和視頻分量和被適當(dāng)?shù)亟獯a。
再有，控制裝置72接收入口分組數(shù)據(jù)、分析該數(shù)據(jù)、和饋送從入口分組數(shù)據(jù)得到的入口點信息到入口點存儲器73以便存儲。控制裝置72還接收來自存儲裝置100的數(shù)據(jù)檢索信息。取決于應(yīng)用，數(shù)據(jù)檢索信息可能與入口點信息相關(guān)，以確定在存儲裝置中各入口點的實際位置。這些實際位置還可以作為入口點信息被存儲在存儲器73。以這種方式，存儲在存儲裝置100的I圖象位置被裝入入口點存儲器73。
在一種搜索模式中，控制裝置72從饋送的數(shù)據(jù)檢索信息確定存儲裝置100的當(dāng)前數(shù)據(jù)檢索位置。然后控制裝置從入口點存儲器73檢索與位于入口點最近但在該存儲裝置的當(dāng)前數(shù)據(jù)檢索位置之前的有關(guān)信息。數(shù)據(jù)存儲裝置100由裝置72控制，立即改變其數(shù)據(jù)檢索位置到識別的入口點。數(shù)據(jù)從該點再生，例如該I圖象被再生，和被饋送到信號分離電路70以便進(jìn)行處理和，而后進(jìn)行顯示。
例如，如果圖6的入口分組簡單地是一個指示從一個入口點開始的連續(xù)的視頻分組的標(biāo)號，則數(shù)據(jù)檢索可以在位于該入口分組的位置之后立即開始。如果，代之以入口分組是如圖7構(gòu)成的，該入口點信息被處理，確定下一個數(shù)據(jù)檢索位置。接下去的各入口點或者是由從入口點存儲器73檢索另外的信息，或者是從在當(dāng)前讀出的入口點存儲的入口分組信息的分析中確定。以這種方式，I圖象數(shù)據(jù)以一種有效的搜索操作被快速檢索和再生。
雖然上述建議的各系統(tǒng)能夠以一種快速的方式顯示I圖象，但是沒有一種系統(tǒng)能夠利用B圖象、P圖象和I圖象有效地實現(xiàn)反向重放、慢速反向重放、和逐幀反向重放操作模式，以便產(chǎn)生高分辨率搜索模式圖象以便顯示。
本發(fā)明的一個目的是提供一種用于解碼一個編碼的時分復(fù)用視頻信號的方法和設(shè)備，以便向用戶顯示反向重放、慢速反向重放、和逐幀反向重放的操作模式。
更具體地講，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于對按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)編碼的視頻數(shù)據(jù)反向重放、慢速反向重放、和逐幀反向重放的方法和解碼設(shè)備。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用幀內(nèi)相關(guān)編碼的視頻數(shù)據(jù)、例如B圖象和P圖象的逐幀反向重放的方法和解碼設(shè)備，以便產(chǎn)生高分辨率的圖象。
本發(fā)明的再有一個目的是對用戶提供一種以明顯具有最小處理延遲的視頻數(shù)據(jù)的逐幀反向重放的方法和解碼設(shè)備。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于解碼和反向重放由多個數(shù)據(jù)單元組成并存儲在數(shù)字存儲裝置中的編碼數(shù)字信號的設(shè)備。假定一個反向重放操作在一個數(shù)據(jù)單元開始，一個檢索裝置從數(shù)字存儲裝置檢索一個前面的數(shù)據(jù)單元，該數(shù)據(jù)單元在正向重放次序中緊在所述數(shù)據(jù)之前。該檢索裝置檢索存儲在數(shù)字存儲裝置的解碼數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)對于解碼前面單元是需要的。連接到該檢索裝置的解碼裝置解碼作為解碼數(shù)據(jù)的函數(shù)的該前面的數(shù)據(jù)單元。
按照本發(fā)明的另外一個方面，提供了一種用于解碼和反向再生由多個數(shù)據(jù)單元組成和存儲在數(shù)字存儲裝置的多個相應(yīng)數(shù)據(jù)位置的編碼數(shù)字信號的設(shè)備。假定一個反向重放操作在一個數(shù)據(jù)單元開始，存儲裝置存儲一個第一解碼數(shù)據(jù)單元的第一數(shù)據(jù)位置，該第一解碼數(shù)據(jù)單元可被用于該數(shù)據(jù)單元的解碼。檢索裝置在該第一解碼數(shù)據(jù)單元的第一數(shù)據(jù)位置上從該數(shù)字存儲裝置中檢索和從該數(shù)字存儲裝置檢索一個在正向重放次序中在該數(shù)據(jù)單元緊前面的一個前面的數(shù)據(jù)單元。解碼裝置解碼作為該第一解碼數(shù)據(jù)單元的函數(shù)的該前面的數(shù)據(jù)單元。
按照本發(fā)明還有一個方面，提供一種用于解碼和反向再生包括多個數(shù)據(jù)單元和存儲在數(shù)字存儲裝置中的編碼數(shù)字信號的方法。假定一個反向重放操作在一個數(shù)據(jù)單元開始，該方法的第一個步驟是從數(shù)字存儲裝置中檢索在正向重放次序中在該數(shù)據(jù)單元的緊前面的一個前面的數(shù)據(jù)單元和檢索存儲在該數(shù)字存儲裝置中解碼該前面的單元所需要的解碼數(shù)據(jù)。下一個步驟是解碼作為解碼數(shù)據(jù)的函數(shù)的該前面的數(shù)據(jù)單元。
按照本發(fā)明的再一個方面，提供一種用于解碼和反向再生包括多個數(shù)據(jù)單元和在多個各自的數(shù)據(jù)位置上存儲在一個數(shù)字存儲裝置中的編碼數(shù)字信號的方法。假定一個反向重放操作在一個數(shù)據(jù)單元開始，該方法的第一個步驟是存儲可被用于該數(shù)據(jù)單元的解碼的第一解碼數(shù)據(jù)單元的第一數(shù)據(jù)位置。下一個步驟是從該數(shù)字存儲裝置在第一數(shù)據(jù)位置的第一解碼數(shù)據(jù)單元進(jìn)行檢索和從該數(shù)據(jù)存儲裝置檢索在正向重放次序中該數(shù)據(jù)單元的緊前面的一個前面數(shù)據(jù)單元。接下來的步驟是解碼作為第一解碼數(shù)據(jù)單元的函數(shù)的該前面的數(shù)據(jù)單元。
當(dāng)結(jié)合各附圖閱讀了下面說明各實施例的詳細(xì)描述以后，本發(fā)明的其他目的、特點、和優(yōu)點將變得顯而易見，在各附圖中相同部件是由相同標(biāo)號表示的。
圖1A、1B、和1C是數(shù)據(jù)格式圖；圖2A是表示MPEG編碼方法的圖；圖2B是MPEG數(shù)據(jù)格式圖；圖3是另外一種數(shù)據(jù)格式圖；圖4是建議的音頻和視頻數(shù)據(jù)解碼設(shè)備的方框圖；圖5是另外一種建議的音頻和視頻數(shù)據(jù)解碼設(shè)備的方框圖；圖6是另外一種數(shù)據(jù)格式；圖7是另外一種數(shù)據(jù)格式；圖8是另外一種建議的音頻和視頻數(shù)據(jù)解碼設(shè)備的方框圖；圖9是按照本發(fā)明的一個實施例的用于反向重放時分復(fù)用信號的音頻和視頻數(shù)據(jù)解碼設(shè)備的方框圖；圖10是在描述圖9的設(shè)備的操作中將要進(jìn)行參照的一個流程圖；圖11是在描述圖9的設(shè)備的操作中將要進(jìn)行參照的一個流程圖；圖12是在描述圖9的設(shè)備的操作中將要進(jìn)行參照的一個流程圖；圖13是按照本發(fā)明的另一個實施例的用于反向重放時分復(fù)用信號的音頻和視頻數(shù)據(jù)的解碼設(shè)備的方框圖；圖14是在描述圖13的設(shè)備的操作中要進(jìn)行參照的一個定時圖；和圖15是在描述圖9和圖13的設(shè)備的另外一種操作將要進(jìn)行參照的流程圖。
按照本發(fā)明的一個實施例用于反向重放時分復(fù)用信號的設(shè)備被表示在圖9，總的用80來指示。設(shè)備80包括數(shù)字存儲裝置100、多路分解器81、視頻解碼器85、音頻解碼器86、主控制器87、和外幀存儲器89。
數(shù)字存儲裝置100按照從主控制器87饋送的命令信號的控制讀取存儲的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。再生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被饋送到多路分解器81，該分解器分離該數(shù)據(jù)為其不同的分量。視頻數(shù)據(jù)分量被饋送到視頻解碼器用于選擇性解碼。音頻數(shù)據(jù)分量被饋送到音頻解碼器86用于解碼。入口點信息被饋送到包含在主控制器a7中的入口點存儲器單元88。主控制器87控制數(shù)字存儲裝置100、視頻解碼器85、和外幀存儲器89的操作，解碼存儲的視頻數(shù)據(jù)，以便在正向和反向重放模式下顯示。
數(shù)字存儲裝置100是用于存儲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和從存儲器中檢索數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字存儲裝置。裝置100可能是由視頻磁帶記錄/重放裝置、集成電路存儲器等等組成的。作為說明，最好是數(shù)字存儲裝置是由一個光盤存儲系統(tǒng)101構(gòu)成的。存儲在裝置100中的視頻數(shù)據(jù)包括一個首部數(shù)據(jù)的變化，將在下文詳細(xì)地描述。
光盤存儲系統(tǒng)101包括光盤存儲介質(zhì)110、跟蹤伺服電路111、拾取裝置112、驅(qū)動控制電路113、解調(diào)器114、和糾錯電路(ECC)115。介質(zhì)110用于存儲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。驅(qū)動控制器113按照從主控制器87接收的控制命令控制系統(tǒng)101的操作。具體來講，控制器113通過跟蹤伺服電路111控制和監(jiān)視拾取器112的數(shù)據(jù)讀取位置的操作?？刂破?13輸出有關(guān)拾取器112的位置的數(shù)據(jù)檢索信息到主控制器87。
跟蹤伺服電路111控制拾取裝置112的位置，以便規(guī)定介質(zhì)110被裝置112讀取的區(qū)域。裝置112讀存儲在介質(zhì)110上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和饋送該再生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到解調(diào)器114。解調(diào)器114解調(diào)再生的信號，產(chǎn)生饋送到ECC 115的解調(diào)的信號。ECC 115檢測和糾正在該解調(diào)信號中的差錯和饋送已校正過的數(shù)字信號到多路分解器81。
多路分解器81包括首部分離電路82、開關(guān)83、和控制裝置84。響應(yīng)來自主控制器87的存取命令、裝置100饋送再生的數(shù)據(jù)到首部分離電路82。首部分離電路82在從裝置100讀出的數(shù)據(jù)流中檢測組首部數(shù)據(jù)、分組首部數(shù)據(jù)、和入口分組數(shù)據(jù)和饋送這種數(shù)據(jù)到控制設(shè)備84。首部分離電路82還檢測在再生的數(shù)據(jù)中的時分復(fù)用數(shù)據(jù)和饋送該復(fù)用的數(shù)據(jù)到開關(guān)83的輸入端。開關(guān)的一個輸出端被連接到視頻解碼器85，而另一個輸出端被連接到音頻解碼器86。
控制裝置84讀含在每個分組首部的數(shù)據(jù)流識別碼和控制開關(guān)83發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)包到適合的解碼器。具體地講，當(dāng)數(shù)據(jù)流識別碼表示一個分組含有視頻信號時，該分組被發(fā)送到視頻解碼器85，以便解碼產(chǎn)生一個解碼的視頻信號。當(dāng)數(shù)據(jù)流識別碼指示一個數(shù)據(jù)組含有音頻信號時，該分組被發(fā)送到音頻解碼器86，以便產(chǎn)生音頻輸出信號。以這種方式，時分復(fù)用數(shù)據(jù)被分離為音頻和視頻分量和適當(dāng)?shù)乇唤獯a。
另外，控制裝置84接收入口分組數(shù)據(jù)、分析該數(shù)據(jù)、和饋送從入口分組數(shù)據(jù)得到的入口點位置信息到入口點存儲器88，以便存儲。主控制器87從存儲裝置100接收檢索信息的數(shù)據(jù)。取決于應(yīng)用，檢索信息數(shù)據(jù)可能相關(guān)于入口點信息，確定在存儲裝置中的入口點的實際位置。檢索位置信息和/或由其確定的實際位置數(shù)據(jù)也可能作為入口點信息存儲在存儲器88中。以這種方式，入口點存儲器88被裝入有關(guān)存儲在存儲裝置100的I圖象位置的信息。
視頻解碼器85包括緩沖器121、圖象首部檢測器122、開關(guān)123、和信號檢測器125。通過開關(guān)83接收的視頻數(shù)據(jù)被暫時地存儲在緩沖器121。存儲在緩沖器121中的視頻數(shù)據(jù)被圖象首部檢測器122讀出和對圖象的首部和圖象群(GOP)的首部檢驗。一般，圖象首部信息包括瞬間基準(zhǔn)(TR)信息、在圖象群中各圖象的次序的指示、和指示是否一個圖象是I圖象、P圖象或B圖象的圖象類型信息。例如，瞬間基準(zhǔn)信息可以包括時間標(biāo)記、序號、或者分配的次序、諸如圖2A中圖象的從左向右的次序等等。GOP首部可以包括圖象群的識別和可以在一群中或在一群中是與每個圖象有關(guān)時出現(xiàn)。如果GOP首部是與個別圖象有關(guān)，則首部可以指示包括需要解碼個別圖象的數(shù)據(jù)的第一圖象群。優(yōu)選的圖象首部格式在MPEG1視頻標(biāo)準(zhǔn)(ISO 11172-2)和MPEG2視頻標(biāo)準(zhǔn)(ISO 13818-2)中限定。檢測的首部被饋送到主控制器87。
圖象首部檢測器122饋送視頻圖象數(shù)據(jù)到開關(guān)123的輸入端。開關(guān)123的一個輸出端連接到信號解碼器125，而另外的輸出端留著不連接，或者適當(dāng)?shù)乇欢私樱苑乐惯M(jìn)一步的信號傳播。作為從圖象首部檢測器122接收的該首部信息的函數(shù)，主控制器87控制開關(guān)123的操作，按照每個特定的操作模式僅傳送視頻數(shù)據(jù)的某些圖象到信號解碼器125。在一個特定的處理步驟中不被解碼的視頻圖象數(shù)據(jù)被連接到信號端接輸出端并因此被放棄。
信號解碼器125包括一個幀存儲器和進(jìn)行操作解碼編碼的視頻圖象數(shù)據(jù)。在一個優(yōu)選的實施例中，在信號解碼器中的幀存儲器具有至少三個存儲器平面。還最好是，信號解碼器按照MPEG2視頻標(biāo)準(zhǔn)解碼編碼的數(shù)據(jù)。解碼的視頻數(shù)據(jù)被饋送到外部幀存儲器89。
外部幀存儲器89接收解碼的視頻數(shù)據(jù)和響應(yīng)于來自主控制器87的控制信號作為視頻輸出信號輸出該數(shù)據(jù)。在正常操作期間，存儲器89立即輸出接收的視頻數(shù)據(jù)。在圖象保持操作期間，按照由主控制器87饋送的圖象保持信號的指示，存儲器89保持和重復(fù)地輸出視頻數(shù)據(jù)的一個特定的圖象。另外，在圖象保持操作期間接收的視頻數(shù)據(jù)也可以由存儲器89來存儲。
在重放操作中，主控制器87發(fā)出控制讀取在存儲裝置100中的數(shù)據(jù)和配置視頻解碼器85和音頻解碼器86以便解碼數(shù)據(jù)的命令。在數(shù)字存儲裝置100包含一個光盤存儲系統(tǒng)101的情況下，主控制器87發(fā)出控制命令，驅(qū)動控制器113讀取具體的一些存儲數(shù)據(jù)段。因此，驅(qū)動控制器113控制跟蹤伺服電路111使拾取器112到達(dá)相對于光盤110的宜當(dāng)位置。跟著拾取器112的位置變化，驅(qū)動控制器饋送涉及該拾取器的位置的檢索信息數(shù)據(jù)到主控制器87。這種檢索信息數(shù)據(jù)可以包括為了讀取光盤上的數(shù)據(jù)的實際地址信息。從光盤110讀的數(shù)據(jù)被饋送到多路分解器81。多路分解器81分離該數(shù)據(jù)為其各個組成部分和適當(dāng)?shù)匕l(fā)送視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、和入口點信息。
在“正?！?正向)重放模式中，主控制器87控制開關(guān)123，發(fā)送所有視頻數(shù)據(jù)到信號解碼器125以便解碼和啟動外部幀存儲器89立即輸出該解碼的視頻數(shù)據(jù)。音頻解碼器86解碼音頻數(shù)據(jù)產(chǎn)生音頻輸出信號。視頻解碼器85與外部幀存儲器89一起產(chǎn)生視頻輸出信號。
與解碼的數(shù)據(jù)重放的同時，主控制器87在入口點存儲器88中存儲來自控制設(shè)備84的入口點信息。來自數(shù)字存儲裝置100的相應(yīng)檢索信息數(shù)據(jù)也可以被存儲，或與入口點信息一起被存儲。再有，主控制器87連續(xù)從圖象首部檢測器122接收圖象首部信息和保持反映該編碼圖象的特征的圖象首部信息，然后被顯示。對于每個新的圖象，由主控制器87保持的圖象首部信息被更新。
下面將描述最好是發(fā)生在正常操作之后的逐幀反向重放。反向重放、慢速反向重放、平均速度反向重放操作等等是在適當(dāng)?shù)拈g隔中利用重復(fù)下面描述的逐幀反向重放來實現(xiàn)的。因此，僅在下面詳細(xì)描述逐幀反向重放操作。對于普通技術(shù)人員將是顯而易見的，其他的反向重放操作的實現(xiàn)簡單地包括下面教導(dǎo)的重復(fù)應(yīng)用。
逐幀反向重放操作的全貌表示在圖10的流程圖中。在第一步驟S10中，主控制器87控制裝置80從存儲器中檢索和解碼視頻數(shù)據(jù)的編碼圖象。在步驟S20中，編碼圖象被向用戶顯示。在步驟S30輸入產(chǎn)生逐幀反向重放的用戶命令。最后，在步驟S40，確定下一個待顯示的圖象和處理操作循環(huán)返回到步驟S10。這種處理的詳細(xì)解釋提供在下面。
響應(yīng)于一個逐幀反向重放的用戶命令。主控制器87發(fā)出一個圖象保持信號到外部存儲器89。外部幀存儲器89保持正被顯示的當(dāng)前圖象和重復(fù)輸出該相同圖象。作為存儲在入口點存儲器88的入口點信息的函數(shù)和用于該顯示的圖象而存儲的從該圖象首部信息提取的瞬時基準(zhǔn)信息的函數(shù)，確定有關(guān)緊前面的圖象的瞬時基準(zhǔn)信息。作為一個簡單的例子，在瞬時基準(zhǔn)信息在分配的次序為整數(shù)時，對應(yīng)于該顯示的圖象的瞬時基準(zhǔn)數(shù)可以被減1，產(chǎn)生緊前面的圖象的瞬時基準(zhǔn)數(shù)。這個緊前面的圖象將稱為“目標(biāo)圖象”。
假定，上述的設(shè)備目前已被操作在正向重放的操作模式下，以致于當(dāng)前一個圖象正被顯示和以致于入口點信息已被存儲在存儲器88中。然而，本發(fā)明不限于在這些假設(shè)下進(jìn)行操作。如果此刻沒有圖象被顯示，一個逐幀反向重放的用戶命令被輸入，則一個視頻數(shù)據(jù)的單一圖象首先被從裝置100中檢索、解碼、和在進(jìn)一步處理之前被顯示。如果總的數(shù)量不夠，或入口點信息未被存儲，設(shè)備80可以快速反向掃描存儲的數(shù)據(jù)，按照需要檢索這個信息，而不顯示掃描的視頻數(shù)據(jù)?？焖僬驋呙璺祷卦摯鎯ρb置到該顯示的圖象的位置。另外一種方案，入口點信息可以按下面描述的逐幀反向重放操作的處理步驟被檢索。
對于目標(biāo)圖象屬于例如在該群中第一個I圖象的位置的圖象群的入口點也從存儲的入口點信息和存儲的瞬時基準(zhǔn)信息來確定。在這個討論中，如果目標(biāo)圖象是該群的各圖象之一，或如果需要在群中對圖象之一進(jìn)行解碼以便解碼該目的圖象，則一個目標(biāo)圖象“屬于”一個圖象群。作為這種確定處理的一個例子，如果在入口點的圖象被用于被顯示的圖象的解碼，該圖象也可能需要解碼該目標(biāo)圖象。這樣一個入口點將稱為“存取點”(access point)。該目標(biāo)圖象屬于的圖象群將稱為“目標(biāo)群”。因此，對于目標(biāo)群的入口點是存取點。
然而，某些目標(biāo)圖象的解碼要求從兩個相鄰的圖象群解碼圖象數(shù)據(jù)。因此，這種目標(biāo)圖象“屬于”多于一個的目標(biāo)群。在圖2B的例子中，圖象B0和B1要求來自按圖象I2和P14＂(未示出)編碼幀的信息。在這個討論中，這些圖象將被假設(shè)屬于，和因此具有與第一圖象群相一致的引導(dǎo)信息，來自該信息的數(shù)據(jù)對于解碼各圖象是需要的。盡管如此，對于這些圖象的其他限定也是可能的。為適應(yīng)這種類型的目標(biāo)圖象精細(xì)的數(shù)據(jù)處理是需要的。
按照步驟S10和步驟S20，設(shè)備80的操作將結(jié)合圖11的流程圖進(jìn)一步描述。在步驟S100中，主控制器87饋送一個搜索命令到數(shù)字存儲裝置100，存取存儲在存取點上的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)通過多路分解器81饋送到視頻解碼器85。在步驟S110由圖象首部檢測器122檢測在存取點上存儲的圖象的圖象首部?？晒┻x擇地是，在存取點上的GOP首部信息也被檢索。
該圖象首部信息被饋送到主控制器87，在步驟S120，控制器87確定是否檢測的圖象首部對應(yīng)于該目標(biāo)群。另外一種方案，GOP首部信息也被饋送到主控制器87和相關(guān)于該目標(biāo)群。如果該首部信息對應(yīng)于該目標(biāo)群，則處理前進(jìn)到步驟S130；否則，處理前進(jìn)到步驟S160。缺少這種對應(yīng)表示該目標(biāo)圖象屬于前面一個圖象群?？梢赃x擇地，在不存在對應(yīng)和目標(biāo)圖象是B圖象的情況下，則要求對來自為待解碼的圖象的前面的圖象群的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，存取點被復(fù)位到緊前面的圖象群。
在步驟S130，主控制器87對檢測的圖象的瞬間參考值與目標(biāo)圖象的瞬間參考值進(jìn)行比較。如果兩個瞬間參考值相對應(yīng)，例如相等，則目標(biāo)已經(jīng)達(dá)到，處理前進(jìn)到步驟S140。否則，處理前進(jìn)到步驟S160。
在步驟S140，主控制器87控制開關(guān)123發(fā)送檢索的目標(biāo)圖象的圖象數(shù)據(jù)到解碼圖象數(shù)據(jù)的信號解碼器125。解碼的圖象數(shù)據(jù)被饋送到外部幀存儲器89，主控制器87控制存儲器89連續(xù)重復(fù)或其他方式地顯示新的解碼的圖象。
在步驟S160，如果檢測的圖象對于解碼目標(biāo)圖象是不需要的，例如檢測的圖象是B圖象，主控制器87控制開關(guān)123放棄該檢測的數(shù)據(jù)和處理前進(jìn)到步驟S180。否則，開關(guān)123被控制饋送該檢測的圖象到信號解碼器125，以便在步驟S170進(jìn)行解碼和暫存。另外，在檢測的圖象是I圖象的情況下，該圖象的瞬間參考值由主控制器87存儲。檢測的圖象被檢測是由于目標(biāo)圖象的解碼依賴于由該檢測的圖象解碼的數(shù)據(jù)，例如，在上面的例子中，B圖象的解碼取決于從前面的I圖象和從介于各P圖象之間的解碼的數(shù)據(jù)。接著這種解碼、處理前進(jìn)到步驟S180。
在一些應(yīng)用中，步驟S180和步驟S190可以不需要和接著就前進(jìn)到步驟S110，在步驟S110，下一個圖象的首部被檢測。在步驟S180，檢測的圖象的暫時參考值與可達(dá)到的瞬時參考值(TRMAX)的最大值的比較。這個最大值可對應(yīng)于該圖象群中的最后的一個圖象。如果兩個值相等，處理前進(jìn)到步驟S190；否則，處理前進(jìn)到步驟S110和檢測下一個圖象的首部。
另一種方案，在步驟S180，監(jiān)視檢測的圖象的值TR，和如果檢測的圖象的TR值大于當(dāng)前最大的TR值，則處理前進(jìn)到步驟S190。否則，處理前進(jìn)到步驟S110。
在步驟S190，如果下一個檢測的圖象是在下一個圖象群的開始，例如是一個I圖象，或包括一個GOP首部，則目標(biāo)圖象的瞬時參考值更新，反映其原來的瞬時參考值。處理前進(jìn)到步驟S110和檢測下一個圖象的首部。另外一種方案，最大TR值被更新和保持。
按照步驟S40設(shè)備80的詳細(xì)操作將結(jié)合圖12予以描述。在這個處理中，下一個目標(biāo)圖象的瞬時參考值，例如要被顯示的下一個檢測的圖象和適當(dāng)?shù)拇嫒↑c由主控制器87確定。
在步驟S300，如果當(dāng)前顯示的圖象的瞬時參考值、目標(biāo)圖象等于0，表示在該圖象群中的第一個圖象已經(jīng)到達(dá)，例如I圖象已被顯示，則處理前進(jìn)到步驟S310。否則處理前進(jìn)到步驟S330。
在步驟S310，目標(biāo)圖象的瞬時參考值被設(shè)置為最大瞬時參考值，例如TRmax。這個最大瞬時參考值指示在該目標(biāo)群之前的圖象群中最后的圖象。另外，存取點被重新確定為在該目標(biāo)群之前的圖象群的入口點。以這種方式，前面的圖象群的最后圖象被確定為新的目標(biāo)圖象，和因此，目標(biāo)群的識別和存取點的值被調(diào)整。
在步驟S330，如果在目標(biāo)群的開始的I圖象的瞬時參考值已知，則處理前進(jìn)到步驟S340；否則，處理前進(jìn)到步驟S360。
在步驟S340，如果目標(biāo)圖象的瞬時參考值大于目標(biāo)群的引導(dǎo)I圖象的瞬時參考值，則處理前進(jìn)到步驟S350。如目標(biāo)圖象的瞬時參考值小于(或等于)目標(biāo)群的引導(dǎo)I圖象的瞬時參考值，則處理前進(jìn)到步驟S360。
在步驟S360，目標(biāo)圖象的瞬時參考值被減1，指定新的目標(biāo)圖象，同時使存取點和目標(biāo)群保持不變。
在步驟S360，目標(biāo)圖象的瞬時參考值被減1，指定新的目標(biāo)圖象，同時使存取點被重新確定為在(老的)目標(biāo)群之前的圖象群的入口點。以這種方式，在被顯示的圖象之前的圖象被指定為新的目標(biāo)圖象，和因此，目標(biāo)群和存取點的值的識別被調(diào)整。
按照本發(fā)明用于反向重放時分復(fù)用信號的設(shè)備的另外一個實施例表示在圖13和總的用90來表示。具有與圖9相對應(yīng)的部件的相同結(jié)構(gòu)和功能的圖13的那些部件已經(jīng)利用了以前所用的標(biāo)號來表示和這樣將避免重復(fù)的描述。
設(shè)備90包括數(shù)字存儲裝置100、多路分解器81、視頻解碼器95、音頻解碼器86、和主控制器97。數(shù)字存儲裝置100按照從主控制器97饋送的命令信號的控制存取存儲的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。再生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)被饋送到用于分離該數(shù)據(jù)為其各種分量的多路分解器81。視頻數(shù)據(jù)分量被饋送到視頻解碼器95以便有選擇的進(jìn)行解碼。音頻數(shù)據(jù)分量被饋送到音頻解碼器86以便進(jìn)行解碼。入口點信息被饋送到含在主控制器97中的入口點存儲器單元88。主控制器97控制數(shù)字存儲介質(zhì)100和視頻解碼器95的操作，解碼存儲的視頻數(shù)據(jù)，以便在正向和反向重放模式中予以顯示。
視頻解碼器95包括緩沖器121、圖象首部檢測器122、開關(guān)123、126和130、信號解碼器132、和幀存儲器127、128、和129。緩沖器121、檢測器122與開關(guān)123。如前面實施例的相關(guān)描述一樣地操作。視頻解碼器132通過開關(guān)123接收編碼的視頻數(shù)據(jù)和能夠從幀存儲器127、128和129的每個中存取解碼的視頻數(shù)據(jù)。按照需要參照在各幀存儲器中的解碼的數(shù)據(jù)，視頻解碼器132解碼編碼的視頻數(shù)據(jù)和饋送解碼的視頻數(shù)據(jù)到開關(guān)126的一個輸入端。最好是，信號解碼器132可操作來解碼按照MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼的信號。
寫控制開關(guān)126的輸出端a、b和c分別被連接到幀存儲器FMa、FMb、和FMc的輸入端。同樣，讀控制開關(guān)130的輸入端a、b、和c被分別連接到幀存儲器FMa、FMb、和FMc的輸出端。開關(guān)126和130的操作狀態(tài)按照從圖象首部檢測器122饋送的圖象首部信息的函數(shù)由主控制器97進(jìn)行控制。存儲在幀存儲器中解碼的數(shù)據(jù)通過開關(guān)130進(jìn)行存取和作為視頻輸出信號被饋送。
正向重放操作將聯(lián)系圖14的定時圖予以描述。在這個定時圖中，時間軸沿水平方向延伸和每個水平行對應(yīng)于一個不同的數(shù)據(jù)類型或操作狀態(tài)。行A表示從存儲裝置中檢索的要被解碼的圖象。行B表示寫控制開關(guān)126的輸出狀態(tài)。行C表示幀存儲器127(FMa)的內(nèi)容。行D表示幀存儲器128(FMb)的內(nèi)容。行E表示幀存儲器129(FMc)的內(nèi)容。行F表示讀控制開關(guān)130的輸入狀態(tài)。行G表示作為用于顯示的視頻輸出信號要被輸出的解碼圖象。
在時間T1，圖象I2被饋送到信號解碼器132用于解碼和主控制器97控制開關(guān)126饋送解碼的圖象數(shù)據(jù)到存儲來自圖象I2的解碼的數(shù)據(jù)的存儲器127(FMa)。
在時間T2，圖象B0被饋送到信號解碼器132用于參照FMa(I2)和FMb的(P14＂，出現(xiàn)在I2之前的P圖象(未示出))的內(nèi)容進(jìn)行解碼。主控制器97控制開關(guān)126饋送解碼的圖象數(shù)據(jù)到存儲來自B0的解碼的數(shù)據(jù)的存儲器129(FMc)和控制開關(guān)130輸出存儲器129的內(nèi)容。
在時間T3，圖象B1被饋送到信號解碼器132用于參照FMa(I2)和FMb(P14＂，出現(xiàn)在I2之前的P圖象(未示出))的內(nèi)容進(jìn)行解碼。主控制器97控制開關(guān)126饋送解碼的圖象數(shù)據(jù)到存儲來自圖象B1的解碼數(shù)據(jù)的存儲器129(FMc)和控制開關(guān)130輸出存儲器129的內(nèi)容。
在時間T4，圖象P5被饋送到信號解碼器132用于參照FMa(I2)的內(nèi)容進(jìn)行解碼。主控制器97控制開關(guān)126饋送解碼的圖象數(shù)據(jù)到存儲來自圖象P5的解碼的數(shù)據(jù)的存儲器128(MFb)和控制開關(guān)130輸出FMa的內(nèi)容。
在時間T5，圖象B3被饋送到信號解碼器132用于參照FMa(I2)和FMb(P5)的內(nèi)容進(jìn)行解碼。主控制器97控制開關(guān)126饋送解碼的圖象數(shù)據(jù)到存儲來自圖象B3解碼的數(shù)據(jù)的存儲器129(FMc)和控制開關(guān)130輸出存儲器129的內(nèi)容。
在時間T6，圖象B4被饋送到信號解碼器132，用于參照FMa(I2)和MFb(P5)的內(nèi)容進(jìn)行解碼。主控制器97控制開關(guān)126饋送解碼的圖象數(shù)據(jù)到存儲來自圖象B4的解碼數(shù)據(jù)的存儲器129(FMc)和控制開關(guān)130輸出存儲器129的內(nèi)容。
在時間T7，圖象P8被饋送到信號解碼器132用于參照MFb(P5)的內(nèi)容進(jìn)行解碼。主控制器97控制開關(guān)126饋送解碼的圖象數(shù)據(jù)到存儲來自圖象P8的解碼數(shù)據(jù)的存儲器127(FMa)和控制開關(guān)130輸出FMb的內(nèi)容。
接著上面描述的圖形，存儲的視頻數(shù)據(jù)被處理，產(chǎn)生正向重放模式的視頻輸出信號。因此產(chǎn)生的視頻輸出信號的幀具有與圖2A所表示的相同的次序。
最好是接著一個正常重放操作發(fā)生的逐幀反向重放操作可以利用基本上與在圖9中所描述的實施例相關(guān)聯(lián)的上述相同的處理步驟實現(xiàn)的。反向重放、慢速反向重放、平均速度反向重放操作等等是在一個適當(dāng)?shù)臅r間間隔中通過逐幀反向重放操作實現(xiàn)的。正如本專業(yè)的普通技術(shù)人員十分清楚的那樣，其他反向重放操作的實現(xiàn)簡單地包括這些技術(shù)的重復(fù)應(yīng)用。
響應(yīng)于用戶的逐幀反向重放的命令，主控制器97控制開關(guān)130保持連接到存儲當(dāng)前顯示的解碼圖象數(shù)據(jù)的幀存儲器。重復(fù)輸出相同的用于顯示的存儲圖象，產(chǎn)生在前面的實施例利用外部幀存儲器89實現(xiàn)的“幀保持”效果。進(jìn)一步處理，產(chǎn)生逐幀反向重放是接在上文中詳細(xì)地描述的在圖10、11、和12中被說明的各步驟之后，利用參照圖9的設(shè)備的各部件對在圖13所表示的實施例的各部件的適當(dāng)調(diào)整實現(xiàn)的。然而，解碼和顯示步驟S140和S170要求修改，適應(yīng)各實施例之間結(jié)構(gòu)上的不同。
在步驟S140，主控制器97控制開關(guān)123發(fā)送目標(biāo)圖象的檢索圖象數(shù)據(jù)到信號解碼器132，該解碼器當(dāng)解碼存儲在幀存儲器127、128、和129中的數(shù)據(jù)時按照需要通過引導(dǎo)解碼該圖象數(shù)據(jù)。因為僅幀存儲器127、128、和129中的一個需要存儲當(dāng)前顯示的幀，I圖象和P圖象可以利用其他兩個幀存儲器被解碼。解碼的I圖象和P圖象被存儲在一個幀存儲器中，并可以通過調(diào)整開關(guān)130存取該幀存儲器被顯示。另外一種方案，解碼的數(shù)據(jù)可以利用結(jié)合B圖象的解碼描述在下面的處理被改寫數(shù)據(jù)到存儲當(dāng)前顯示的幀中的幀存儲器。
為了解碼B圖象，存儲在兩個幀存儲器的I和/或P圖象被存取以解碼編碼的圖象數(shù)據(jù)和解碼的B圖象被寫入來自其一個圖象當(dāng)前正被顯示的幀存儲器。通過寫入新解碼的B圖象的每一場到存儲所顯示的場的幀存儲器的相應(yīng)位置，當(dāng)那一場未被立即存取用于顯示時，可以防止兩個圖案之間的干擾。
在步驟S170，主控制器97控制開關(guān)123發(fā)送目標(biāo)圖象的檢索圖象數(shù)據(jù)到信號解碼器132，當(dāng)解碼的數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器127、128、和129時，如果需要該解碼器通過引導(dǎo)解碼圖象數(shù)據(jù)。解碼的I圖象或P圖象存儲在幀存儲器之一且在這個步驟中不被顯示。
表示在圖10的處理操作具有這樣一個缺點，即在逐幀反向重放命由用戶輸入以后，會出現(xiàn)耗時的、加載要被顯示的圖象的集中處理步驟。結(jié)果，可能存在用戶的命令的輸入與視頻數(shù)據(jù)的下一幀的實際顯示之間的一個延遲。這種延遲是不希望的。
為了避免用戶的逐幀反向重放命令輸入以后的處理延遲，在圖15中提供了表示在圖10中處理操作的另外一種方案。在第一步驟S500，主控制器87(97)控制設(shè)備80(90)從存儲裝置中檢索和解碼編碼的視頻數(shù)據(jù)的圖象。在步驟S510中等待產(chǎn)生逐幀反向重放的用戶命令。在步驟S520，解碼的圖象被顯示給該用戶。最后，在步驟S530，確定要被顯示的下一個圖象和重復(fù)步驟S500的處理操作。這個處理的細(xì)節(jié)是與結(jié)合圖10的處理描述的處理是相同的。
圖15的處理有優(yōu)點地允許解碼設(shè)備在該用戶實際上已經(jīng)要求以前的視頻數(shù)據(jù)幀的顯示之前就檢索和解碼下一個待顯示的圖象。當(dāng)該用戶輸入了這樣一個命令時，已經(jīng)被解碼的新的圖象可以被迅速地發(fā)送，以便無延遲地顯示。
雖然本發(fā)明的說明的實施例及其改進(jìn)已經(jīng)被詳細(xì)地描述在本說明書中，但是應(yīng)當(dāng)理解為，本發(fā)明不限于這些實際的實施例和改進(jìn)，和其他的改進(jìn)和改變由本專業(yè)的技術(shù)人員在不脫離由所附的權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的范圍和精神情況下也可以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.用于解碼和反向重放包括多個數(shù)據(jù)單元和存儲在數(shù)字存儲裝置中的編碼數(shù)字信號的設(shè)備，其中一個反向重放操作在一個數(shù)據(jù)單元開始，所述設(shè)備包括檢索裝置，用于從所述數(shù)字存儲裝置檢索以正向重放次序在所述數(shù)據(jù)單元緊前面的一個前面的數(shù)據(jù)單元和用于檢索存儲在所述數(shù)字存儲裝置中需要解碼所述前面的單元的解碼數(shù)據(jù)；和解碼裝置，連接到所述檢索裝置，用于解碼作為解碼數(shù)據(jù)的函數(shù)的所述前面的數(shù)據(jù)單元。
2.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述編碼的數(shù)字信號是時分復(fù)用的信號。
3.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)單元是相對于該解碼數(shù)據(jù)預(yù)測編碼的。
4.按照權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)單元是相對于該解碼數(shù)據(jù)前向預(yù)測編碼的。
5.按照權(quán)利要求3的設(shè)備，其中所述數(shù)據(jù)單元是相對于該解碼數(shù)據(jù)雙向預(yù)測編碼的。
6.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中該解碼數(shù)據(jù)按正向存儲次序在所述前面的數(shù)據(jù)單元之前。
7.按照權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述解碼裝置解碼該解碼的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生被解碼的解碼數(shù)據(jù)和其中所述前面的數(shù)據(jù)單元作為已解碼的解碼數(shù)據(jù)的函數(shù)被解碼。
8.用于解碼和反向重放包括多個數(shù)據(jù)單元和在多個相應(yīng)數(shù)據(jù)位置存儲在數(shù)字存儲裝置中的編碼數(shù)字信號的設(shè)備，其中反向重放操作在一個數(shù)據(jù)單元開始，所述設(shè)備包括存儲裝置，用于存儲第一解碼數(shù)據(jù)單元的第一數(shù)據(jù)位置，該數(shù)據(jù)單元可以被利用于所述數(shù)據(jù)單元的解碼；檢索裝置，用于從所述數(shù)字存儲裝置在所述第一數(shù)據(jù)位置檢索所述第一解碼數(shù)據(jù)和用于從所述數(shù)字存儲裝置檢索以正向重放次序在所述數(shù)據(jù)單元緊前面的前面的數(shù)據(jù)單元；和解碼裝置，用于解碼作為所述第一解碼數(shù)據(jù)單元的函數(shù)的所述前面的數(shù)據(jù)單元。
9.按照權(quán)利要求8的設(shè)備其中所述存儲裝置存儲第二解碼數(shù)據(jù)單元的第二數(shù)據(jù)位置，該數(shù)據(jù)單元不能被利用在所述數(shù)據(jù)單元的解碼；其中所述檢索裝置從所述數(shù)字存儲裝置在所述第二數(shù)據(jù)位置檢索所述第二解碼數(shù)據(jù)單元；和其中所述解碼裝置可操作地解碼作為所述第一解碼數(shù)據(jù)單元和所述第二解碼數(shù)據(jù)單元的函數(shù)的所述前面的數(shù)據(jù)單元。
10.按照權(quán)利要求9的設(shè)備，其中所述檢索裝置從所述第二數(shù)據(jù)位置開始直至所述第一數(shù)據(jù)位置到達(dá)，連續(xù)檢索多個數(shù)據(jù)單元。
11.按照權(quán)利要求10的設(shè)備，其中所述解碼裝置解碼可以被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼的檢索的數(shù)據(jù)單元。
12.按照權(quán)利要求11的設(shè)備，其中所述檢索裝置放棄不能被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼的檢索的數(shù)據(jù)單元。
13.按照權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述檢索裝置從所述第一數(shù)據(jù)位置開始直至所述前面的數(shù)據(jù)單元到達(dá)，連續(xù)檢索多個數(shù)據(jù)單元。
14.按照權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括確定裝置，用于確定所述前面的數(shù)據(jù)單元的特征和其中所述檢索裝置分析檢索的每個數(shù)據(jù)單元，確定是否它具有所述特征。
15.按照權(quán)利要求13的設(shè)備，其中所述解碼裝置解碼可以被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼的檢索的數(shù)據(jù)單元。
16.按照權(quán)利要求15的設(shè)備，其中所述檢索裝置放棄不能被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼中的檢索的數(shù)據(jù)單元。
17.用于解碼和反向再生包括多個數(shù)據(jù)單元和被存儲在數(shù)字存儲裝置中的編碼數(shù)字信號的方法，其中一個反向重放操作是在一個數(shù)據(jù)單元開始的，所述方法包括以下步驟從所述數(shù)字存儲裝置檢索以正向重放次序在所述數(shù)據(jù)單元緊前面的一個前面的數(shù)據(jù)單元和檢索存儲在所述數(shù)字存儲裝置中的解碼數(shù)據(jù)，該解碼數(shù)據(jù)對于解碼所述前面的單元是需要的。解碼作為該解碼的數(shù)據(jù)的函數(shù)的所述前面的數(shù)據(jù)單元。
18.按照權(quán)利要求17的方法，其中所述編碼數(shù)字信號是時分復(fù)用信號。
19.按照權(quán)利要求17的方法，其中所述數(shù)據(jù)單元相對于該解碼數(shù)據(jù)是預(yù)測編碼的。
20.按照權(quán)利要求19的方法，其中所述數(shù)據(jù)單元相對于該解碼數(shù)據(jù)是前向預(yù)測編碼的。
21.按照權(quán)利要求19的方法，其中所述數(shù)據(jù)單元相對于該解碼數(shù)據(jù)是雙向預(yù)測編碼的。
22.按照權(quán)利要求17的方法，其中該解碼的數(shù)據(jù)在正向存儲次序中先于所說在前的數(shù)據(jù)單元。
23.按照權(quán)利要求17的方法，還包括解碼該解碼數(shù)據(jù)產(chǎn)生解碼的解碼數(shù)據(jù)和解碼作為該解碼的解碼數(shù)據(jù)的函數(shù)的所述前面的數(shù)據(jù)單元的步驟。
24.用于解碼和反向再生包括多個數(shù)據(jù)單元和在多個相應(yīng)的數(shù)據(jù)位置存儲在數(shù)字存儲裝置中的編碼數(shù)字信號的方法，其中一個反向重放操作是在一個數(shù)據(jù)單元開始的，所述方法包括以下步驟存儲能夠被利用在所述數(shù)據(jù)單元的解碼中的第一解碼數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)位置；從所述數(shù)字存儲裝置中在所述第一數(shù)據(jù)位置檢索所述第一解碼數(shù)據(jù)單元和從所述數(shù)字存儲裝置中檢索以正向重放次序在所述數(shù)據(jù)單元的緊前面的一個前面的數(shù)據(jù)單元；解碼作為所述第一解碼數(shù)據(jù)單元的函數(shù)的所述前面的數(shù)據(jù)單元。
25.按照權(quán)利要求24的方法，還包括以下步驟存儲不能被利用在所述數(shù)據(jù)單元的解碼中的第二解碼數(shù)據(jù)單元的第二數(shù)據(jù)位置；和從所述數(shù)字存儲裝置中在所述第二數(shù)據(jù)位置檢索所述第二解碼數(shù)據(jù)單元；和解碼作為所述第一解碼數(shù)據(jù)單元和所述第二解碼數(shù)據(jù)單元的函數(shù)的所述前面的數(shù)據(jù)單元。
26.按照權(quán)利要求25的方法，還包括從所述第二數(shù)據(jù)位置開始直至所述第一數(shù)據(jù)位置到達(dá)，連續(xù)檢索多個數(shù)據(jù)單元的步驟。
27.按照權(quán)利要求26的方法，還包括解碼能夠被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼中的檢索的數(shù)據(jù)單元。
28.按照權(quán)利要求27的方法，還包括放棄不能夠被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼中的檢索的數(shù)據(jù)單元的步驟。
29.按照權(quán)利要求24的方法，還包括從所述第一數(shù)據(jù)位置開始直至所述前面的數(shù)據(jù)單元到達(dá)連續(xù)檢索多個數(shù)據(jù)單元的步驟。
30.按照權(quán)利要求29的方法，還包括以下步驟確定所述前面的數(shù)據(jù)單元的一個特征；和分析檢索的每個數(shù)據(jù)單元，確定是否它具有所述特征。
31.按照權(quán)利要求29的方法，還包括解碼可以被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼中的檢索的數(shù)據(jù)單元的步驟。
32.按照權(quán)利要求31的方法，還包括放棄不能被利用在所述前面的數(shù)據(jù)單元的解碼的檢索的數(shù)據(jù)單元的步驟。
33.按照權(quán)利要求24的方法，其中作為所說第一解碼的數(shù)據(jù)單元的函數(shù)的所說前面數(shù)據(jù)單元的解碼發(fā)生在接收用戶命令之前，以便開始所說的反向重放操作。
全文摘要
一種用于反向重放、慢速反向重放、和逐幀反向重放時分復(fù)用信號的方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備可兼容于包括按照MPEG系統(tǒng)編碼的數(shù)字視頻信號的固定速率和可變速率的壓縮方案。
文檔編號H04N5/783GK1136260SQ9610143
公開日1996年11月20日 申請日期1996年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月31日
發(fā)明者河村真, 藤波靖 申請人:索尼公司