专利名称：译码mpeg比特流以增加子图内容的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理包括视频比特流和子图比特流的图像数据信号的设备和方法。具体上，本发明涉及将DVD传送流译码为数字广播传送流。
背景技术：
在一些应用中，需要从DVD传送流向数字广播传送流的转换。一般的，DVD传送流包括三种基本比特流视频、音频和子图比特流。但是，像DSS、DVB或HD-TV的数字广播传送流不包括这样的子图比特流，并且当执行从DVD格式向数字广播格式的逐个译码时，会丢失DVD子图比特流。
发明内容
在传统的系统中，当译码数字比特流时，需要完整的解码和编码硬件。而且，如果数字比特流被解码和转换为模拟信号，则发生质量的损失。
考虑到这一点，本发明的目的是提供一种用于改善比特流的译码的方法和设备。
按照本发明，这个目的是通过一种用于处理包括视频比特流和子图比特流的图像数据信号的方法来解决的，所述方法数字地解码所述视频和子图比特流、数字地处理所述被解码的比特流、数字地编码所述被处理的一个或多个比特流。
而且，上述的目的是通过一种用于处理包括视频比特流和子图比特流的图像数据信号的设备来解决的，所述设备包括解码装置，用于数字地解码所述视频和子图比特流；处理装置，用于数字地处理所述被解码的比特流；编码装置，用于数字地编码所述被处理的一个或多个比特流。
在从属权利要求中限定了本发明的方法和设备的进一步的有益发展。
当进行将DVD传送流译码为诸如DVB、DSS或HD-TV的数字广播传送流时，在所述DVD流中可用的基本子图比特流不能放置在广播传送流中。
用于保持子图在数字广播传送比特流中可用的解决方案是将视频和子图合并成单个视频比特流。所合并的视频比特流——包括视频和子图——可以被再次放置在数字广播传送流中。
子图和视频比特流的合并要求两个解码器的系列和用于合并的视频的单个编码器，其中所述两个解码器中的一个用于子图，另一个用于视频。通过使用在此描述的用于编码合并的视频的本发明，可以大大地简化编码器硬件。在第一步中，可以节省复杂的运动估计硬件。通过将编码的宏块类型进一步限制为仅仅是内编码的宏块，甚至编码器的整个解码回路也可以被去除。
编码器可以具有专门的控制单元，用于接收未受子图影响的、视频的图像中所有未改变的宏块，即在与子图合并后保持不变的宏块。对于在其中原始视频已经被子图内容影响的图像中的所有宏块，控制单元转换到新的编码操作。
新的编码可以是零向量预测编码或内编码。两种模式都不需要任何运动估计，并且对于这个应用不需要运动估计硬件。通过避免对在图像中的受影响的宏块使用非零向量预测模式和仅仅使用内模式，甚至可以节省预测硬件，即节省解码回路。
因此，在此所述的本发明提供了一种经济的解决方案，用于解码DVD传送比特流和将视频和子图数据的叠加编码为新的单个视频比特流。通过使用本发明，新的编码节省了MPEG编码硬件通常需要的运动估计单元。
现在参照附图来更详细地说明本发明，其中图1是解码器-编码器系列(chain)的原理方框图；图2是按照本发明的用于合并子图和视频信号的解码器-编码器系列的细节；图3是视频信号、子图信号和被影响的宏块的遮蔽框(mask)的两个示例；图4是用于根据子图宏块分析使用内或零向量预测宏块类型来合并子图信号和视频信号的解码器-编码器系列；图5是用于根据子图宏块分析仅仅使用内宏块类型来合并子图信号和视频信号的解码器-编码器系列。
具体实施例方式
当DVD传送流被提供到DSS、DVB或HDTV接收器时，它首先需要被转换以适合于对应的传送流数据帧。DVD传送比特流经常包括子图比特流。子图比特流包括例如用于电影对白的某种语言的字幕。用户可能想要在屏幕上观看字幕。不幸的是，广播传送流不提供用于子图比特流的任何入口，并且也不试图通过相应的硬件来解码子图比特流，即使当它将被嵌入为专用比特流时也是这样。如果子图比特流需要在广播解码器内变得可见，则它必须与原始的视频比特流合并，并且在交叉编码处理期间被重新编码为合并的视频比特流。
将在DVD应用中使用的子图和视频比特流合并为用于数字广播的新的合并的视频比特流需要两个解码器1、2和单个编码器3的系列(见图1)。
通过视频解码器1将视频比特流解码为视频信号(VID信号)，并且通过子图解码器2将子图比特流解码为子图信号(SP信号)。通过加法器4将视频信号和子图信号相加以获得合并的信号。通过视频编码器3将所合并的信号编码为用于数字广播中的合并的视频比特流。
本发明主要可以用于广播电台的演播室。视频点播服务提供者的演播室对于使用本发明具有特殊的兴趣。在此，独立的客户可以选择以特定的语言来插入字幕，并且视频点播服务提供者提供具有集成的字幕的译码的比特流。
图2更详细地示出了视频编码器3。因为所描述的编码器3是标准的MPEG-2编码器，因此参见MPEG-2标准来获得详细的说明。
完整的MPEG视频编码器通常很复杂，因为它包括运动估计单元5和解码回路6以及编码硬件7(见图2)。通过使用用于编码合并的视频的、在此所述的本发明，可以按照下列实施例大大地简化编码器硬件3。
作为简化用于产生合并的视频比特流的编码硬件的前提，必须执行子图宏块分析(见图3)。宏块分析产生(亮度和色度的)宏块遮蔽框，包括在其中定位了子图或其一部分的图像中的所有宏块。图3示出了视频信号、子图信号和被影响的宏块的遮蔽框的两个示例。在情况a)下，视频信号对应于传统的图像。子图信号对应于通常的字幕文本。被字幕影响的宏块导致以矩形形式在图3的右侧所显示的遮蔽框。
在情况b)下，视频信号对应于从计算机应用程序得到的典型菜单。在这种情况下，子图信号代表对应于菜单的按钮的图形。被图形子图按钮影响的宏块导致小矩形形式的遮蔽框。仅仅是帧中未被遮蔽的这些元素(在图3的右侧帧中的阴影区域)需要被处理来用于译码。而帧中被遮蔽的其他部分可以维持不变。
通过使用从子图宏块分析产生的、被影响的宏块的遮蔽框(MAM)，在第一步中，可以节省复杂的运动估计硬件(见图4)。编码器3基于MAM使用专门的控制单元8，将未改变的所有宏块复制到输出比特流中(见图4中的开关9)，所述未改变的所有宏块不被子图影响，即在与子图合并后保持不变。对于其中原始视频内容已经被子图内容影响的图像中的所有宏块，，MAM控制单元转换以进行新的编码。编码处理使用在MPEG内的可能的所有宏块类型I、P、B，但是如果用于新的编码，所有的运动向量被设置为零。因此，复杂的运动估计可以被省略。
通过将编码的宏块类型仅仅限定为内宏块，可能进一步简化编码器硬件。当如此进行时，甚至编码器3的整个解码回路6也可以被去除，如图5所描述的。再一次，MAM控制单元8根据从子图比特流产生的MAM来控制编码处理。未受重新编码影响的部分比特流通过编码处理而不改变。所有的其他宏块被重新编码为内宏块。除了运动估计单元5之外，这个编码硬件还节省了整个解码回路6，即也可以去除帧缓冲器。
在此所述的本发明提供了一种经济的解决方案，用于解码DVD传送比特流以及将视频和子图数据编码为新的单个视频比特流。
总之，本发明允许1)通过确定在子图比特流中的有效宏块来产生宏块遮蔽框。
2)通过使用由子图信息所产生的遮蔽框情况来重新编码合并的视频和子图比特流。
3)通过将所有的运动补偿的宏块类型限定为零运动向量来重新编码合并的视频和子图比特流。
4)通过将所有的宏块类型限定为内编码(I类型)来重新编码合并的视频和子图比特流。
5)通过将视频和子图数据合并为新的比特流来产生新的视频比特流。
本发明的另一个应用领域是在家用网络中分发视频内容。例如，基于IEEE1394的家用网络能够传送IEEE1394总线分组形式的MPEG2传送流。使用本发明，有可能在DVD播放机中产生被译码的MPEG2 TS，并且通过IEEE1394总线将其传送到具有MPEG2解码器的任何设备。这可以是机顶盒、个人计算机、数字录像机、数字电视机等。MPEG2解码器向它所连接的显示设备传送被解码的视频内容。所述显示设备可以是电视机、计算机监视器等。字幕因此出现在显示设备的屏幕上。
权利要求
1.一种用于合并来自包括视频比特流和子图比特流的传送流的编码的视频图像数据的方法，其特征在于，数字地解码所述子图比特流，提取将由子图影响的视频图像区域的位置信息，产生合并的比特流，所述合并的比特流包括未改变的编码视频数据，它来自保存未被子图影响的区域中的视频比特流；新编码的视频数据，用于其中子图影响在图像中的视频内容的区域。
2.按照权利要求1的方法，其中所述数字地编码包括关于运动估计和预测的标准MPEG-2编码。
3.按照权利要求1或2的方法，其中所述位置信息限定了一个由子图影响的、最好由宏块组成的帧区域。
4.按照权利要求1-3之一的方法，其中所述数字地编码包括被限定到零向量运动补偿的运动补偿。
5.按照权利要求1-4之一的方法，其中视频图像数据被处理为宏块，并且在被影响的图像区域中的所有宏块被内编码。
6.按照前述权利要求之一的方法，其中被合并的比特流是MPEG2传送流，并且传送分组以总线分组的形式经由家用网络的总线连接被传送到配备有MPEG2解码器的设备。
7.按照权利要求6的方法，其中家用网络的总线是IEEE1394总线。
8.一种用于合并来自包括编码的视频比特流和编码的子图比特流的传送流的编码的视频图像数据的设备，其特征在于，解码装置(1，2)，用于数字地解码所述视频和子图比特流；相加装置(4)，用于合并解码的视频和子图数据；编码装置(3)，用于数字地编码所述合并的视频和子图数据以产生新的视频比特流。
9.按照权利要求8的设备，其中所述编码装置(3)包括标准MPEG-2编码器。
10.按照权利要求8或9的设备，其中所述设备包括确定装置(8)，用于处理至少所述解码的子图数据，以便最好以宏块为单位来提取将被子图影响的视频图像区域的位置信息。
11.按照权利要求10的器件，其中所述位置信息控制开关装置(9)用于将来自视频比特流的未受子图影响的编码的宏块复制到输出，并且用于将编码的合并视频和子图数据发送到输出以形成新的视频比特流。
12.按照权利要求8-11之一的设备，其中所述编码装置(3)包括运动补偿装置(5)，它专门地补偿零运动向量。
13.按照权利要求8-12之一的设备，其中图像数据被处理为宏块，并且所有宏块被所述编码装置(3)内编码。
14.按照权利要求8-13之一的设备，其中被合并的比特流是MPEG2传送流，并且所述设备包括以用于家用网络的总线连接的总线分组形式对MPEG2传送分组进行分类的装置。
15.按照权利要求14的器件，其中用于将MPEG2传送分组以总线分组形式分类的装置包括在IEEE1394总线接口中。
全文摘要
包括视频和子图流的DVD传送流被译码为广播传送流。为此，提供了一种解码－编码系列，用于将视频和子图合并为单个视频比特流以保存虽然未以广播格式保存的子图的信息。通过执行子图宏块分析，可以控制译码以便可以节省标准MPEG2编码器的运动估计单元和/或在编码器内的整个解码回路。
文档编号H04N5/92GK1611078SQ02826333
公开日2005年4月27日 申请日期2002年12月14日 优先权日2001年12月28日
发明者德克·阿道夫, 拉尔夫·奥斯特曼 申请人:汤姆森特许公司