在數字視頻系統中生成特技模式的方法和設備的製作方法
2023-05-09 22:28:11
專利名稱：在數字視頻系統中生成特技模式的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及在數字視頻環境下編碼特技模式(trickmode)信息的方法，和生成這種信息的設備。
背景技術：
服從MPEG(運動圖像專家組)II或DVB(數字視頻廣播)的數位電視流包括幾個層，其中有基本流層、分組基本流(PES)層和傳輸流(TS)層。相應的解碼器通常包括過濾某些TS層分組的多路分用器、刪除PES層和轉移原始基本流的PES分析器和解碼視頻基本流的至少一個視頻解碼器。
未來的解碼器將包含大型存儲器件，以便記錄壓縮TS或PES流。為了實現特技模式，譬如，慢或快進或倒放，在把視頻流從大型存儲器件轉移到視頻解碼器之前，需要對其進行編輯。尤其是對於快進或倒放，只有特定的圖像或圖像序列才被顯示出來。因此，需要一種訪問記錄介質上的這種信息的有效途徑。
發明內容
本發明的目的是為要記錄在數字視頻系統中的數字視頻流生成特技模式信息的方法，其特徵在於，包括下列步驟分析所述視頻流的結構和導出所述流的數個對象的數個描述符；把所述流寫入記錄介質；把描述記錄介質上數個對象的地址的信息插入對象描述符中。
通過對附圖所示的、本發明的特定非限制性實施例加以描述，本發明的其它特徵和優點將顯現出來，
在附圖中圖1是根據本實施例的電視接收機的方塊圖；
圖2是根據本實施例的、用作大型存儲介質的硬碟驅動器的文件系統的示圖；圖3是文件系統專用於記錄和再現音頻/視頻流的那一部分的示圖；圖4a是在PES模式下用於存儲流數據的基本存儲單元(『SEU』)的圖形，而圖4b是在TS模式下用於存儲流數據的SEU的示圖；圖5a和5b是當處在PES模式下時，用於存儲要寫入硬碟驅動器的PES數據的FIFO(先進先出緩衝器)的示圖；圖6是代表根據本實施例的、用於存儲特技模式信息的不同數據結構的示圖；圖7a是插入虛擬(dummy)PES首標之前PES層視頻流的表示；圖7b是插入虛擬PES首標之後PES層視頻流的表示；圖8a是插入包含虛擬PES首標的TS分組之前TS層視頻流的表示；圖8b是插入包含虛擬PES首標的TS分組之後圖8a的TS層視頻流的表示；和圖9是視頻解碼器的輸入緩衝器所看到的基本視頻流的表示。
具體實施例方式
本說明書進行的描述是在接受服從MPEG II的數字流的系統的框架下形成的，並且使用了相應的詞彙。與用於視頻和傳輸層編碼的MPEG II標準句法有關的更多信息可以在，例如，如下文件中找到ISO/IEC(國際標準化組織/國際電子技術委員會)13818-1(信息技術-運動圖像和相關音頻信息的通用編碼系統)和ISO/IEC 13818-2(信息技術-運動圖像和相關音頻信息的通用編碼視頻)。本系統也服從DVB ETR-154標準。
當然，本發明不限於MPEG II環境，也不限於在本專利申請中所述的數據層。
1.系統綜述為了在重放來自本機大型存儲器件的視頻流時達到高質特技模式管理，需要有關記錄視頻流的結構的知識。這種結構在下文中將被稱為特技模式信息。它來源於在記錄視頻流之前和期間進行的分析處理。這種分析包括分析流結構和存儲某些句法結構的性質。與結構有關的信息，以及它們在大型存儲介質上的位置也被記錄下來。
根據本發明的實施例，這種諸如但不限於視頻的數據被記錄在傳輸流層上或分組基本流層上。特技模式信息描述數個層上所存儲的視頻流(根據眾所周知的MPEG II句法，傳輸流(TS)-分組基本流(PES)-基本流(ES))，直到壓縮視頻信息的結構。
首先將描述在TS層這一級別上進行記錄的主實施例。在每種情況中都將指出與在PES層這一級別上進行記錄的第二實施例之間的差異。從這兩個記錄級別可以在同一個解碼器中共存這一點上來說，這兩個實施例是兼容的。這兩個實施例都將參照圖1加以描述。
(a)TS層記錄圖1是根據本實施例的數位電視接收機的方塊圖。接收機1包括可以把傳輸流輸出到傳輸流多路分用器和過濾器4的前端電路2。前端電路通常包括調諧器、模擬/數字轉換器、適當的解調器和向前糾錯電路。它接收來自信號源(未示出)的信號，信號源通常是電纜、碟形衛星電視天線和相關的低噪聲模塊和下變頻器、或地面天線。系統中的全局資源包括RAM 5、PES分析器6、第二傳輸流多路分用器7、音頻和視頻解碼器8和9、和微處理器10。TS過濾器和多路分用器4由微處理器編程成從與某些準則相對應的輸入傳輸流數據分組中過濾和提取出具有某些分組標識符(PID)值的典型數據分組。例如，從MPEG II標準或DVB業務信息標準(參考文獻ETSI EN 300468)規定的一定個數的傳輸數據表中可以得知輸入流內容，尤其是PID指定。也可以定義專用PID值。
經過濾的傳輸流數據分組緩存在存儲器5中，供流分析器3作進一步處理用，存儲器5的一部分被安排成TS寫FIFO 15。
傳統多路分用器根據TS分組的PID值，把不同的TS分組調度到分開的緩衝器，因而調度到它們的應用目的地(例如，音頻和視頻解碼器)，與傳統多路分用器不同，TS過濾器和多路分用器4以接收分組的次序，把與要記錄的流的PID相對應的所有分組都寫入單個緩衝器(即，本實施例中的TS寫FIFO 15)中。
壓縮流數據和其它數據(例如，控制數據)通過由總線11建造的數據路徑，在外圍模塊之間傳輸。接收機還包括大型存儲器件12，根據本實施例，大型存儲器件12是硬碟驅動器。大型存儲器件12通過接口13，在當前的情況中，為EIDE(增強型集成電路設備)接口，與總線11相連接。視頻解碼器電路9以公知的方式與處理和顯示電路14相連接。
存儲器5包含如下區域已經提到的寫FIFO 15，用於存儲要寫入硬碟的過濾TS分組數據；TS讀FIFO 16，用於存儲從硬碟讀出的TS分組數據；特技模式緩衝區17，用於存儲要寫入硬碟(或從硬碟讀出)的特技模式信息。
(b)PES層記錄為了PES層記錄的目的，存儲器5包含分別專用於音頻PES、視頻PES和其它數據的、標為18至20的三個寫FIFO、和也分別專用於類似類型的分組的、標為21至23的三個讀FIFO。
當解碼器在PES模式下工作時，不使用第二多路分用器7，PES分組從硬碟12通過FIFO 21和22直接轉移到PES分析器6。
最好把FIFO 15、16和18至23組織成以循環的方式工作。
2.大型存儲器件現在描述硬碟驅動器文件系統。硬碟驅動器12處理圖2所示的文件系統，這個文件系統專用於音頻/視頻流記錄和再現。文件系統對應於它管理的數據的類型的特定要求。本文件系統最適合於順序訪問塊尺寸相對較大的等時數據流。
作為一種變型，在同一個硬碟中可以存在專用於記錄和檢索除了流化數據之外的其它數據的第二文件系統(未示出)。這個第二文件系統最適合於隨機訪問更傳統計算機類型的文件。引導塊可以為兩個文件系統所共有。這個第二文件系統是傳統型的，譬如，UNIX或MINIX文件系統，不再作更詳細描述。
圖3更詳細地考察了流文件系統。這個文件系統包括超級塊、節點存儲區、遊程擴展存儲區、音頻/視頻數據存儲區和位表區。位表區保存用於描述三個存儲區的每一個中每個基本存儲結構的狀態的三個位表。
引導塊包括卷名和卷標識符之類與硬碟驅動器有關的一般信息、BIOS(基本輸入輸出系統)參數和引導程序。
超級塊包含與流文件系統有關的信息，尤其是文件系統的不同區域的地址(以邏輯塊地址-『LBA』的形式)和尺寸。
節點存儲區用於存儲節點。節點是描述存儲在音頻/視頻數據存儲區中的文件的數據結構。它也可以描述目錄。它包含諸如文件名、母目錄信息和音頻/視頻數據存儲區中文件所在的部分的描述之類的信息。這個信息以LBA遊程的形式給出，由LBA開始地址和形成遊程的許多LBA塊定義。由於有限個數的遊程可以存儲在給定節點中，因此，節點內的指針可以指向位於相應存儲區中的遊程擴展數據結構。如果用節點來描述目錄，那麼，文件位置信息用文件或目錄標識符來代替。第一節點描述根目錄。
遊程擴展存儲區包含為給定文件進一步標識LBA遊程的特定數據結構。
位表區包含三個位表節點位表、遊程擴展位表和存儲基本單元位表。前兩個表分別表示每個節點的空閒或使用狀態、各個遊程擴展。第三個表對於每個基本存儲單元來說是相同的，根據本實施例，它代表128KB(千字節)的塊(當然，也可以使用不同尺寸的塊，尤其是更大尺寸的塊，128 K值只是作為一個例子給出)。
最後，音頻/視頻數據存儲區包括一系列基本存儲單元(『SEU』)。每個SEU包括256個扇區，因此，代表128KB。
利用上述數據結構，微處理器10可以建立和刪除文件，以及把數據寫入這些文件中，或從這些文件中讀出數據。
(a)對於TS層記錄圖4b是當用於TS層記錄時SEU的圖形。
SEU包括短首標和由許多個多路復用總TS分組構成的有效負載。由於SEU包含了整數個TS分組，造成SEU尺寸是512 B(字節)的倍數，因此，必須把一定個數的填充位加入有效負載中。
(b)對於PES層記錄圖4a顯示了PES流SEU的內容。SEU包括首標、和根據本實施例，分別專用於視頻PES分組、音頻PES分組和其它PES分組的、多達三個的尺寸可變區域。
區域的個數不限於三個，三個只不過是實際例子。可以把幾種視頻基本流、音頻基本流和輔助數據流引入SEU內相應個數的區域中。在這種情況中，存儲器5將包含相應個數的讀/寫FIFO。
3.記錄處理(a)TS層記錄
用於TS層記錄和再現的SEU的構造可以通過描述接收機的不同單元如何管理過濾TS分組得到最好說明。一旦多路分用器已經選擇了與編程的PID值相對應的分組，它就把它們存儲在存儲器5中的循環寫FIFO 15中。微處理器10從分組首標中的各個PID中可以確定分組的內容的類型，即，視頻(V)、音頻(A)、還是其它(O)。對於以後要作更詳細描述的某些類型的特技模式信息的提取，流分析器6分析經多路分用器處理的視頻(V)傳輸流分組的內容。在原理上，對於音頻或其它數據分組，不進行這樣的分析。在FIFO 15中保持TS分組在流中的初始次序。這樣，在不同分組中連續計數器值保持連貫性。此外，還保持不同流(尤其是與同一事件相對應的視頻和音頻流)之間的同步性。微處理器10管理寫FIFO 15的讀和寫指針。當寫和讀指針之差達到128KB減去SEU首標的尺寸那麼多時，微處理器啟動對硬碟的寫處理。
對於TS記錄，每個SEU包含TS分組有效負載中有用數據的長度的指示，以便區分TS分組和填充位。
(b)PES層記錄在這種情況中，在把TS有效負載，即，PES分組寫入RAM 5之前，多路分用器和過濾器4不僅過濾TS分組，而且還把TS層剝掉。根據已經傳輸的TS分組的PID值，把PES分組轉移到循環寫FIFO 18至20之一中。微處理器10管理這些FIFO的每一個的讀和寫指針。當所有緩衝器的所有寫與讀指針之差的總和達到128KB減去SEU首標的尺寸那麼多時，微處理器啟動對硬碟的寫處理。對於特技模式信息，由流分析器3分析視頻PES。
對於PES記錄，首標包含打算寫入SEU的每種類型數據的數量的信息，即，與特定PID相關的每個區域的尺寸、和SEU內每個區域的偏移地址。在這種PES記錄的情況中，用不著填充位PES分組可以從一個SEU開始，並且在下一個SEU結束。
對於TS或PES記錄，寫處理都由微處理器10通過把適當的命令發送到EIDE接口，指定應該開始寫入的LBA地址和要寫入的LBA個數來啟動。一旦硬碟驅動器準備好進行寫處理，EIDE就通過適當的中斷通知微處理器。
寫處理繼續把微處理器10生成的SEU首標內容寫入HDD(硬碟驅動器)接口。寫處理還繼續啟動從TS寫FIFO 15(用於TS記錄)或輪流地從寫FIFO 18至20的每一個(用於PES記錄)到HDD接口13的DMA(直接存儲器訪問)處理。為了盤訪問，HDD接口以已知的方式包括起緩衝器作用的高速緩衝存儲器。
當然，這裡假設了適當的文件已經被微處理器打開，和微處理器也已經指出了與到EIDE接口的轉移數據有關的目標SEU。
雖然這種硬碟寫處理正在進行著，但仍然繼續把分組(TS或PES)寫入FIFO中。
對於PES記錄，如果圖5a顯示了正好在開始轉移到盤上之前的FIFO和讀和寫指針狀態，那麼，圖5b就代表完成了轉移時的狀態。當指針到達FIFO的頂部地址時，它們就繞回到底部地址。儘管在圖5a和5b中FIFO均具有相同的視在尺寸，但是實際上可以使用不同的尺寸。相似的處理可應用於TS記錄。
4.特技模式數據生成圖6是用於存儲特技模式信息的數據結構的圖形。下面將首先討論這些結構和它們的存儲，接著描述在流記錄期間獲取相應數據的方法。
特技模式信息數據結構具有幾種功能它描述流的視頻MPEG結構；它為訪問硬碟驅動器上的MPEG視頻訪問單元和為把它們發送到解碼器提供必要的數據；它允許根據時間索引對MPEG視頻訪問單元進行隨機訪問；這是一種可以雙向使用(即，向前和向後方向)的結構MPEG句法元的描述符按照它們在流中的次序彼此相聯繫，和描述符和表以易於找到接在當前描述符之前或之後的描述符這樣一種方式定義。
取決於環境，為了易於和快速訪問信息，特技模式信息分布在三種不同的結構上視頻描述單元表(VDU表)、時間索引表(TT)和許多塊(視頻描述單-VDU)；在存儲器中視頻描述單元是可重新定位的。相關地址指針是為這個目的實施的。因此，當被存儲在硬碟驅動器上時，特技模式信息數據結構可以由各個部分根據可用的存儲器，按需要裝載到存儲器中；VDU表包含訪問硬碟驅動器上的VDU和部分地或不把它存儲在存儲器中的信息。
圖6顯示了看上去灰色的兩個VDU。VDU包含許多個序列的描述符、和對於每個序列，與包含在該序列中的PES首標和圖像相關的描述符。作為一個例子，在圖6中，每個VDU包含三個序列描述符，大約相當於1.5秒的視頻。特技模式信息分布在數個VDU上，以便使系統能夠在必要時只訪問VDU，和降低管理這個數據所需的存儲器總數。
VDU也可以只具有最大尺寸，並描述個數可變的序列。VDU最大尺寸的知識可以由系統用來預報存儲器需要。例如，在重放期間，在存儲器中最好總是有兩個VDU當前處理的VDU、和接在後面的VDU。
最好，每個VDU保存與整個序列有關，而不是與部分序列有關的描述符。這避免了當對同一序列的圖像進行處理時，不得不對不同的VDU(其中的一些也許不得不被先裝載)進行處理。
如下給出的表和說明涉及到PES層記錄模式。對於TS層記錄，一個項目在盤上或在SEU中的地址要被包含這個項目的第一字節的TS分組的TS分組首標的地址所取代。
根據本實施例，只有整個SEU從盤上讀出並被寫入盤中。因此，每個流對象描述符包含允許(a)從盤驅動器轉移相應SEU，和(b)從存儲器轉移到解碼器上的信息。
對於步驟(a)(整數SEU轉移)，使用了如下數據(1)要轉移的第一SEU的地址(邏輯塊地址)(2)要轉移的SEU的個數對於步驟(b)(3)在第一SEU中的對象的偏移(4)對象的長度(例如，以字節為單位)如下所述，在每個描述符中還配備了附加數據，尤其是用於連結描述符的數據。
每個序列描述符(「S」描述符)包括如表1所示的數據
表1-序列描述符根據本實施例，『序列』是如在ISO/IEC 13818-1文件中定義的MPEG II序列。
「序列索引」給出與記錄視頻流的開頭相比，序列的排序。它也起序列描述符的標識符作用。
「PES對準」是指示序列中的PES首標是否正好在圖像首標之前的標誌。
「以字節為單位的SEQ EXT首標尺寸」是用序列中MPEG序列首標加上所有隨後的MPEG首標，以及在第一圖像首標之前的擴展的字節數表示的尺寸。
這個信息使這些首標(除了其它數據之外，還包含MPEG量化表、圖像尺寸…)能夠迅速地轉移到解碼器，或與序列的第一圖像一起發送序列首標。
由於這些首標可以分布在幾個SEU上，因此，「以SEU為單位的SEQ EXT首標尺寸」是包含聯繫前一項提到的MPEG首標的擴展的一部分的SEU個數。在本實施例中，這個數最大等於2。
「到第一圖像的描述符的指針」是VDU中到所考慮的序列中第一圖像的圖像描述符的指針。請注意，根據本實施例，序列描述符和屬於這個序列的所有圖像的描述符通過構造，總是在同一個VDU中。
VDU中所有指針使用基於VDU基地址的相對尋址方案。這樣，在保留有效指針值的同時，可以把VDU裝載到任何存儲區中。
「到最後一個圖像的描述符的指針」是VDU中到所考慮的序列中最後一個圖像的圖像描述符的指針。
到第一和最後一個圖像的指針可用於分別沿著正方向和反方向進行重放。結合表2可以看出，每個圖像描述符指向前一個和下一個圖像。
「到下一個序列的描述符的指針」是VDU中到流中隨後序列的描述符的指針。如果這個描述符不在同一個VDU中，那麼，這個指針是空的。在這種情況中，隨後序列的描述符是下一個VDU中第一序列描述符。這個進一步的VDU可以容易地利用VDU表來訪問。
「到前一個序列的描述符的指針」是VDU中到流中前一個序列的描述符的指針。如果這個描述符不在同一個VDU中，那麼，這個指針是空的。在這種情況中，前一個序列的描述符是前一個VDU中最後一個序列描述符。這個前一個VDU可以利用VDU表來訪問。
「邏輯塊地址(項目9)」是包含序列首標的第一字節的SEU的地址。結合項目11(序列首標離SEU開頭的偏移)，可以容易地分析從盤中讀出的SEU。SEU(存儲基本單元)地址是硬碟上，包含序列首標的第一字節的128KB塊的地址(邏輯塊地址號)。
「SEU的個數(項目10)指示為了在存儲器中含有整個序列而必須裝載的SEU的個數。的確，根據一種讀模式，一次把至少一個完整序列裝載到存儲器中，然後，把一個一個地從中提取的圖像發送到適當的解碼器。就盤訪問效率而論，這種類型的處理在反向重放模式中是非常有效的。
每個圖像描述符(「P」描述符)擁有如下數據項
表2-圖像描述符「圖像索引」給出與記錄視頻流的開頭相比，圖像的順序。它也起圖像描述符的標識符作用，尤其是，與如下所述的時間表聯繫在一起。
圖像「類型」信息指示圖像是內部編碼型的、預測編碼型的、還是雙向編碼型的。
「時間基準」信息是直接從MPEG II圖像首標中提取的。它給出彼此相關的圖像的顯示次序。
「半幀/幀」信息指示圖像包括偶數半幀、奇數半幀、還是全幀。
「到下一個圖像的描述符的指針」是VDU中到當前序列中下一個圖像的描述符的指針。如果當前圖像是序列中的最後一個，那麼，指針是空的。
「到前一個圖像的描述符的指針」是VDU中到當前序列中前一個圖像的描述符的指針。如果當前圖像是序列中的第一個，那麼，指針是空的。
如果當前PES流是「對準」的，那麼，每個圖像被封裝在單個PES分組內。在這種情況中，把每個圖像與封裝它的PES分組相聯繫是令人感興趣的。表7中的欄位允許把「對準PES分組」的描述符與它包含的圖像的描述符相聯繫。是否對準是從存在於PES首標中的信息中推測出來的。在對準的情況中，無需作任何進一步的處理，就可以把圖像數據與相應的PES首標一起從存儲器發送到PES分析器。
在沒有對準的情況中，欄位7的內容被設置成空的。
如果當前流沒有對準，那麼，圖像可能分布在幾個PES分組中。在這種情況中，識別從圖像「內部」開始的PES首標，以通過在存儲器中進行處理刪除它們，或修改它們是令人感興趣的。尤其是，在只有部分PES分組被發送到PES分析器的情況中，存在於PES首標中的PES分組長度項可能需要修改。表2中的欄位8指向包含在與當前圖像相對應的數據中的第一PES分組的描述符。每個PES分組描述符本身指向同一圖像中下一個PES分組的描述符。
「SEU(存儲基本單元)地址」是硬碟上，包含圖像首標第一字節的SEU的地址(邏輯塊地址號)。
「SEU中第一字節地址」是圖像首標的第一字節與SEU地址的開頭相比，以字節為單位的偏移。它允許直接訪問圖像的第一字節。這個信息是通過流分析器導出的。
「在PES序列中第一字節的地址」是圖像開始碼的第一字節與在復原期間為了編輯而裝載到存儲器中的整個視頻序列的第一字節之間的相對地址。
項目10和12能夠使包含與一個圖像有關的所有數據的SEU得到裝載。因此，沒有必要裝載整個序列，並且，為了降低從盤上轉移的可能無用數據的數量(即，在只有一個圖像要顯示時，避免轉移整個序列)，可以只轉移與單個圖像相關的SEU。也許還有必要裝載把適當參數發送到視頻解碼器的相應序列首標。
要適當地解碼和/或播放圖像，可能需要PES首標的內容。因此，也要為PES首標建立描述符。
每個PES描述符(「E」描述符)擁有如下數據項
表3-PES描述符「PES索引」給出與記錄視頻流的開頭相比，PES分組的順序。它也起PES描述符的標識符作用。
「SEU地址」是包含PES首標第一字節的SEU(128KB塊)的第一LBA的號碼。
「SUE中第一字節地址」是PES首標的第一字節與SEU地址的開頭相比，以字節為單位的偏移。
圖6是到同一個圖像中下一個PES的描述符的指針。如果在同一個圖像中沒有接下來的PES分組，那麼，這個指針是空的。
倘若把表1和2說清楚了，那麼，表3的其它項也就不言自明了。
儘管這不是本實施例的情況，但是，根據一種變形的實施例，另一個描述符與圖像組(GOP)和它們的首標相聯繫。
時間索引表具有表4所示的格式。
表4-時間表時間索引對應於從視頻流的開頭開始計數的秒數。根據本實施例，14400個入口是可以接受的，它對應於4個小時的視頻，其中一個圖像或幀代表40ms。
序列描述符地址給出與相應VDU基地址相比，到包含時間索引之後的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的VDU，那麼，不得不利用在VDU表中給出的信息，首先從硬碟裝載它。
SEU地址是硬碟驅動器上的LBA號中，包含下列的SEU的地址(a)在TS層記錄的情況中，包含在T秒之後開始的第一視頻序列的序列首標的傳輸流分組的傳輸流首標，(b)在PES層記錄的情況中，在T秒之後開始的第一視頻序列的序列首標。
對於對大約從以秒為單位的時間T開始的視頻序列的訪問，利用T作為索引足以尋址時間表，和足以利用相應的SEU地址開始從包含解碼序列所需的傳輸流分組的開頭的LBA(在情況(a)中)，或直接從序列首標位置(在情況(b)中)開始的讀取。對於這樣的訪問只需要時間表。
存儲在表和VDU兩者中的其餘數據主要用於特技模式再現。
VDU表具有如表5所示的格式
表5-VDU表VDU表對於每個VDU，有一個入口，並且，對於每個VDU，指示第一LBA在硬碟上的號碼、VDU用LBA表示的尺寸、和VDU所代表的視頻部分的時間間隔(以秒為單位，從視頻流的開頭開始)。這個間隔指定進入TT表的入口。
時間索引表、VDU表和VDU都存儲在硬碟上。在把視頻記錄到硬碟上的情況中，為了修改，在從硬碟上再現的情況中，為了參考，還可以把這些表裝載到存儲器5的特技模式緩衝區17中。如有必要，也可以根據空閒存儲器的可用數量，從硬碟中讀出所需的VDU，或把所需的VDU寫入硬碟中。
生成存儲在TT和VDU表和VDU中的特技模式數據按如下方式進行。
要生成的信息分成三種類型直接從多路分用視頻分組中提取的信息、描述視頻流的結構的信息和與硬碟驅動器上某些視頻流數據的位置相關的信息。在第一種情況中，簡單分析流中的PES或圖像首標形成必要的信息。在第二種情況中，必須對視頻流進行分析，並且記憶它的結構。在第三種情況中，必須從文件系統中尋找進一步的信息。表6表示每種類型數據的來源。
表6在下文中，假設在給定時間只記錄一個基本視頻流，即，只過濾一個視頻PID。如果過濾了多於一個的視頻PID，那麼，對於每個流，並行地和分開地建立表格和VDU。
對於TS和PES層記錄，以相似的方式進行分析，即在存儲的數據中認出相同的項目，所不同的是，對於TS記錄，當挑出一個項目時，使用包含這個項目的TS分組的TS首標的地址，而不是項目的地址。
由多路分用器存儲在存儲器8中的TS或PES分組首先通過檢測序列首標、PES首標或圖像首標來分析。這些首標的每一個都具有如MPEG II視頻標準所規定的預定開始碼，並且，在輸入TS分組有效負載或PES分組中可以容易地被認出。必須非常細心，不要漏掉分布在兩個PES分組上的序列開始碼，和分布在兩個TS分組上的圖像、序列或PES首標開始碼。對於每個檢測到的首標，建立相應的描述符(S，P，E)。對PES和圖像首標作進一步分析，提取要插入描述符中的相關欄位。分別從第一序列、PES分組或圖像開始編號序列、PES分組或圖像。
根據本實施例，VDU只擁有完整序列。可以預定VDU的最大尺寸，限制按照每個序列的圖像個數和PES分組的存在存儲在VDU中的序列個數。一旦第一序列，以及所有相關圖像和PES分組已經得到了描述，存儲相關特技模式信息所需的存儲器空間的尺寸就是已知的，並且可以確定將在每個VDU中描述的序列的個數。
微處理器10(通過文件系統)還確定要把音頻、視頻和/或其它數據寫入的下一個SEU塊地址。在分析處理期間，流分析器6確定與SEU的開頭相比，給定數據段以字節(或LBA和字節)為單位的偏移。每當把SEU寫入盤中時，就重新設置偏移。除了其它東西之外，還針對如下數據項確定偏移對於PES層記錄，序列首標、圖像首標、和PES首標，和對於TS層記錄，相應TS分組首標的地址。把SEU地址和三個首標的偏移插入各個描述符中。
與VDU的建立平行，微處理器建立VDU表和時間表。
每當VDU即將被寫入盤中時，就建立進入VDU表的入口。(根據本實施例，VDU被寫入流文件系統的文件中)。對於每個VDU，以LBA為單位給出它的位置和尺寸。根據包含在VDU中的圖像的個數，計算它覆蓋的時間間隔(以秒為單位，與視頻流的開頭相比)。這個信息也被插入VDU表中。
根據本實施例，時間索引表包括每秒一個入口。它的內容利用VDU的內容和TS首標偏移(對於TS層記錄)或序列首標偏移(對於PES層記錄)來確定。
當前，取決於具體應用，TT入口的周期可以大於或小於一秒。
一旦建立起VDU表和時間索引表兩者，就把它們寫入硬碟中。取決於它們的尺寸和可用存儲器，在需要的時候，可以要求分裂這些表和裝載一部分表。
利用相關尋址有目的地使VDU由相互連結的單元構成，以允許分裂和存儲器中的動態再定位。
在視頻再現期間，利用包括兩個指針的光標結構實現特技模式信息的分析從一個序列跳到另一個序列的、到序列描述符的指針，和指向序列指針所指的序列內部的圖像的、到圖像描述符的指針。
5.特技模式復原根據本實施例，在特技模式視頻復原期間，不把音頻數據發送到音頻解碼器。
現在將描述為了特技模式的目的，從硬碟驅動器的再現。在這個階段，微處理器10進行以前記錄的視頻流的實時流編輯，視頻訪問單元(作為與一個圖像相關的編碼數據的單元)根據特技模式信息的提取和重新排序，解碼器9的饋送和解碼和顯示處理的控制。
當對硬碟驅動器的隨機訪問時間相當長時，切實可行的方法是，把包含單個視頻序列的一段記錄流從盤讀到存儲器5中。可以訪問正處在存儲器5中的整個序列，序列中的每個圖像(或諸如序列首標之類的其它數據)，以便把它們轉移到視頻解碼器。
PES分析器6和/或TS多路分用器7除去相應的PES或TS層，和分別從PES首標和TS首標中提取與較低層相關的信息。當接收到數據時，無論是直接來自總線的，還是來自多路分用器7的，PES分析器都將捨棄在有效PES首標開始碼之前出現的任何數據。
對於特技模式再現，在已經從硬碟中讀出相應序列之後，在存儲器中逐個訪問流中的圖像。但是，無論是處在TS記錄模式下，還是處在PES記錄模式下，PES首標都不能系統直接地在相應圖像首標之前。換言之，沒有必要在PES分組有效負載的開頭上對準圖像首標，和與所考慮的圖像無關的數據可以存在於PES首標與圖像首標之間。對於正確工作的PES分析器，仍然沒有必要供應這個PES首標。此外，PES分析器可以不把圖像數據轉發到視頻解碼器9在解碼器復位之後，通常捨棄掉在第一PES首標之前的所有數據。因此，後面接著前面不是PES首標的圖像數據的圖像首標也要被捨棄掉。根據本實施例，虛擬PES首標被插在要解碼的圖像的圖像首標之前。因此，相干的PES流得到恢復，從硬碟中讀出的不相關數據達到最小，並且，沒有不相關的數據被發送到解碼器9。
與以兩倍於正常速度的速度快進有關的簡單例子將用於描述虛擬PES首標的插入。為了這個例子的目的，假設只訪問I型圖像。以後再描述不是這種情況時，即要顯示的圖像是P或B型時要採取的預防措施。
在50Hz幀速率的情況中，以兩倍於正常速度的速度快進涉及到從十二個圖像當中讀取和解碼一個圖像(假設只訪問I型圖像)，和以每40ms一個圖像的正常速率顯示解碼圖像。
(a)在PES層這一級別上的流編輯微處理器10的第一任務是確定要從硬碟驅動器提取的第一視頻訪問單元。假設與視頻流的開頭相比，快進從時間T開始，那麼，要顯示的第一圖像就是T之後出現在流中的第一圖像。
為了用作VDU表和時間表中的索引，把T截成整數的秒數。如果還不存在，就利用VDU表，向EIDE接口請求相應的VDU，並且將其裝載到存儲器(即，特技模式緩衝區)中。
時間表指向這個包含圖像描述符的VDU中的序列描述符。序列描述符的內容用於把相應的整個視頻序列裝載到存儲器5中。解碼器9是這樣一種解碼器，它使微處理器10能夠調整解碼器9的解碼參數。在發送後面接著圖像數據的虛擬PES首標之前，那時也許還沒有必要把序列首標發送到PES分析器。
當每個圖像代表40ms和利用圖像列表(指向序列中各個圖像的不同圖像描述符)時，訪問在時間上最接近T的圖像描述符就容易了。圖像描述符指示裝載在存儲器中的視頻序列中圖像首標的偏移。因此，把所需的圖像發送到解碼器，並且，解碼器由微處理器10安排成正確管理這個圖像。
在這種情況中，由於傳輸層已經被除去了，因此，把數據從存儲器5提供到PES分析器6。
圖7a和7b代表處在映射到包含要解碼的一個圖像的PES分組的順序圖像的形式下的PES流。假設只有PES層得到記錄，所代表的流部分可以是存儲在視頻讀FIFO中的那個。每個圖像數據的前面是圖像首標，這兩者形成視頻訪問單元。流包括在通常與基本視頻流的內容無關的位置上的PES首標。
圖7a顯示了未經編輯的PES流，圖像n是要顯示的圖像。它的前面是一個首標。包含圖像n的圖像首標的PES分組的首標用箭頭指示。圖7b顯示了經編輯的PES流，微處理器10已經把虛擬PES首標插入PES流中，正好在圖像n的圖像首標之前，以便在兩個首標之間避免任何幹擾數據。
根據本實施例，虛擬PES首標具有表7給出的格式。它是MPEG II系統文件允許的最短首標(即，9個字節)，並且，在從圖像首標偏移定義的地址開始讀出視頻讀FIFO的內容之前，被發送到視頻解碼器9。然後，解碼器按照微處理器10發出的指令，注意有效的PES流和處理圖像數據。
每當要發送到解碼器的視頻訪問單元的序列中存在一個間隙時，就插入虛擬PES首標。
在下表中，記號『0x』代表十六進位值。
小寫字母『u』代表可變二進位值。
表7-虛擬PES首標(b)在TS層這一級別上的流編輯在這種情況中，把數據從讀FIFO 22轉移到傳輸流多路分用器7。
與PES層相比，TS層具有附加的約束只可以在TS分組這一級別上進行編輯，即，必須加上或除去整個TS分組。由於TS分組具有188個字節的固定長度，因此，在存在的分組中插入或刪除字節都將導致TS流無效。
因此，與情況(a)相比，以略有不同的方式進行包含要解碼的圖像的SEU的確定。把包含含有圖像的視頻序列的整個流段再次裝載到存儲器5中。為了照只把整個TS分組提交給多路分用器7的要求去做，要求從包含要解碼的圖像的圖像首標的TS分組的TS首標開始著手讀取。特技模式信息規定必要的地址信息在TS流記錄的情況中，把特技模式信息描述符中的所有地址適當地對準在TS分組的邊界上。
圖8a代表包含要解碼的圖像首標的相同視頻部分(即，具有相同PID)的分組的TS流。
不是只插入PES首標，而是插入整個TS分組。由於與情況(a)相同的理由，這個TS分組也包含虛擬PES首標。圖8b顯示了插入TS分組之後的流。
插入的TS分組首標包含與包括圖像首標的TS分組的TS分組首標的PID相同的PID值。TS分組首標也包含要與如下TS分組的值一致的、減去1的和取模16(modulo 16)的、等於包含圖像首標的TS分組的TS分組首標的連續計數值的continuity_count值。連續計數值是直接從存儲器中的流中讀取的。在適應性欄位標誌中，與任何以前的continuity_count值相比，不連續性錯誤標誌被設置成指示不連續性。選擇適應性欄位的長度，以便整個TS分組的長度，包括首標在內，是188個字節。
如上所述，TS有效負載包含虛擬PES首標。與情況(a)不同，由於圖像首標沒有必要與TS首標的結尾對準，因此，無關的或無用的數據可以存在於PES首標與要解碼的圖像的圖像首標之間。為了告訴視頻解碼器忽略這個無關數據，插入的TS首標在虛擬PES首標之後，還包含序列錯誤碼。圖9顯示了由解碼器接收的、去掉PES層的數據。圖像X是要解碼的圖像。解碼器的輸入緩衝器仍然包含源於要解碼的前一個圖像，例如，圖像B的轉移的、與圖像B+1有關的、以前接收的部分數據。與圖像X-1有關的數據是存在於由微處理器10插入的虛擬TS分組與圖像X的圖像首標之間的數據。虛擬TS分組的TS首標已經由多路分用器7除去，和包含在虛擬TS分組的有效負載中的虛擬PES首標已經由PES分析器6除去。在圖像B+1和X-1的部分數據之間，保留著接在另一個碼(＂0xB4＂)後面的錯誤序列碼(＂0x00 0001 B4＂)。
除了其它東西之外，在MPEG II視頻文件的第6.2.1.節和表6-1中還提到序列錯誤碼，一旦檢測到這樣的序列錯誤碼，解碼器9就捨棄掉在錯誤碼之前接收到的所有數據，和將來接收到的所有數據，直到下一個圖像首標為止。解碼器9被構造成能起到這樣的作用。
插入序列錯誤碼帶來了新問題PES分析器17除去了PES首標的流，這樣可能會發生，在插入的PES分組之前的PES分組的有效負載的最後字節與序列錯誤碼(即，＂0x00＂)組合在一起，構成圖像首標開始碼(即，＂0x00 0001 00＂)。為了避免這種情況的發生，把值＂0xB4＂的字節插在虛擬PES首標與序列錯誤碼之間。在這種情況中，如果前面PES分組有效負載的最後三個字節的確是＂0x00 00 01＂，那麼，形成的代碼是另一個序列錯誤碼＂0x00 00 01B4＂。就視頻解碼器的作用而論，這個代碼出現一次還是出現兩次並不重要。當最後三個字節和＂0xB4＂不形成序列錯誤碼時，因為接下來的序列錯誤碼無論如何都將排除視頻解碼器輸入緩衝器以前的內容，包括附加的＂0xB4＂，所以B4的存在沒有什麼意義。
表8-附帶虛擬PES首標和序列錯誤碼的TS分組通常，在特技模式期間逐個訪問的圖像沒有必要是內部型圖像。因此，也許有必要解碼其它圖像，和把它們保留在存儲器中，以便解碼特定的圖像。如果要顯示的圖像是P型圖像，那麼，有必要解碼前一個I型圖像(可以利用在要顯示的圖像的圖像描述符之前的圖像描述符找到它)，並且首先解碼I型圖像。必須記住，根據要解碼它們的次序，而不是要顯示它們的次序，發送和存儲這些圖像。這個解碼次序通常與顯示次序不同。微處理器6指令視頻解碼器只解碼I型圖像，但不顯示它。然後，解碼和顯示P型圖像。
類似地，如果要解碼B型圖像，必須從硬碟中提取前面的和接著的I和/或P型圖像，並且首先解碼它們。
本實施例主要涉及到TS流分組記錄和再現，但是，顯而易見，其它層，尤其是PES層的記錄/再現也不在本發明的範圍之外。
此外，儘管根據本實施例，微處理器6管理硬碟驅動器的文件系統，但是，這個任務也可以由接收機中的另一個處理器，尤其是視頻解碼器10來完成。
此外，儘管用在本實施例中的大型存儲器件是硬碟驅動器，但是，也可以使用其它類型的器件。例如，可以應用可記錄緻密盤或數字視頻盤。
權利要求
1.一種為要記錄在數字視頻系統中的數字視頻流生成特技模式信息的方法，其特徵在於，包括下列步驟分析所述視頻流的結構和導出所述流的數個對象的數個描述符；把所述流寫入記錄介質；把描述記錄介質上數個對象的地址的信息插入對象描述符中。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，每個描述符包含標識含有與描述符相聯繫的對象的記錄介質數據塊的信息；標識對象在所述記錄介質數據塊內的位置的信息。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，每個描述符包含到前一個描述符和/或到後一個描述符的連結。
4.根據權利要求1至3任何一項所述的方法，其中，每個描述符包含給出對象相對於記錄流的開頭的排序的標識符。
5.根據權利要求1至4任何一項所述的方法，其中，還包括下列步驟組裝視頻描述單元內與時間間隔相對應的對象的描述符；和生成所有視頻描述單元的視頻描述單元索引表。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，視頻描述單元包括與圖像的N個序列相關的所有描述符，此處，N是大於或等於1的整數。
7.根據權利要求5至6任何一項所述的方法，其中，到描述符的指針是相對於視頻描述單元基地址給出的。
8.根據權利要求1至7任何一項所述的方法，其中，描述符包括與圖像序列、圖像和PES分組相關的描述符。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，序列描述符包括到序列中第一和最後一個圖像描述符的指針。
10.根據權利要求8至9任何一項所述的方法，其中，序列描述符包含標識序列首標的位置的數據和它在記錄介質數據塊中的擴展。
11.根據權利要求8至10任何一項所述的方法，其中，圖像描述符包含PES分組和圖像首標是否對準的信息。
12.根據權利要求3和權利要求8至10任何一項所述的方法，其中，圖像描述符包含到與插在記錄圖像數據內的PES首標相對應的PES描述符的指針。
13.根據權利要求8至12任何一項所述的方法，其中，圖像描述符還包括到包含圖像的序列的序列描述符的指針。
14.根據權利要求5與權利要求1至4或6至13任何一項組合在一起所述的方法，還包括下列步驟把視頻描述單元記錄在記錄介質上，和把視頻描述單元在記錄介質上的地址插入視頻描述單元表中。
15.根據權利要求5與權利要求1至4和6至14任何一項組合在一起所述的方法，還包括下列步驟對於每個視頻描述單元，把如下數據包括在視頻描述單元表中記錄視頻描述單元的第一記錄介質數據塊的地址；和視頻描述單元所佔的記錄介質數據塊數。
16.根據權利要求5與權利要求1至4和6至15任何一項組合在一起所述的方法，其中，對於每個視頻描述單元，視頻描述單元表還包括定義由單元所述的視頻流的時間間隔的信息。
17.根據權利要求1至16任何一項所述的方法，還包括下列步驟生成的時間索引表，所述時間索引表包含數個時間索引、和對於每個索引，復原從所述索引開始的視頻流所需的數據的開頭上的、記錄介質上的地址。
18.根據權利要求5與權利要求17組合在一起所述的方法，其中，對於每個索引，所述時間索引表還包括與給定索引相對應的序列描述符的、與視頻描述單元的基地址相關的指針。
全文摘要
本發明涉及一種為要記錄在數字視頻系統中的數字視頻流生成特技模式信息的方法。該方法包括下列步驟:分析所述視頻流的結構和導出所述流的數個對象的數個描述符;把所述流寫入記錄介質;和把描述記錄介質上數個對象的地址的信息插入對象描述符中。本發明可應用在接收機與記錄裝置相匹配的數位電視系統中。
文檔編號H04N5/00GK1378748SQ00813992
公開日2002年11月6日 申請日期2000年10月6日 優先權日1999年10月7日
發明者弗蘭克·埃布拉德, 費比恩·德沙普斯, 克裡斯託夫·拉布, 帕斯卡爾·梅茨 申請人:湯姆森特許公司