专利名称：用于文件压缩的系统和方法
技术领域：
本发明涉及文件压缩领域，更具体而言，本发明涉及文件压缩方法、文件压缩设备以及相关的系统。
背景技术：
随着将个人计算机(PC)用于多媒体文件处理(例如视频编排、视频表演、视频压缩和应用的多任务处理)变得更为普遍，出现了因为中央处理器(CPU)的有限带宽所引发的问题。总体系统性能有可能会在执行这类任务的时候降低。而数字视频文件则时常转换成一种兼容数字多用途光盘(DVD)标准的格式，例如运动图像专家组-2(MPEG-2)格式。在添加了必要的DVD导航信息之后，可以将文件写入DVD盘片，由此可以使用诸如DVD播放器这样的消费类电子设备来观看该文件。举例来说，在现今PC上，对从数字视频(DV)代码转换成MPEG-2之类的DVD格式的操作而言，转换每一小时的视频所需要的时间将会长达三个小时。在转换时间期间，PC通常无法适当实行多任务处理或是执行其他任何任务。
视频压缩通常是通过单独压缩视频每一帧或是执行帧间压缩来实施的，其中压缩和解压缩取决于视频的一个或多个相邻帧。在PC上，视频编排最好以一种未压缩的数字格式来执行，或是采用诸如DV摄像机输出的视频格式这样一种独立压缩每一帧的格式来执行。由于必须实时“解开”帧间压缩而使每个视频帧可用，因此对压缩流进行编排有可能会非常慢。另外，与DV格式之类的单独帧压缩相比，举例来说，与MPEG格式相结合的帧间压缩往往是一种损失更大的压缩。因此，许多用户宁愿直接对来自诸如DV源或其他信源的原始未压缩视频进行编排。然而在结束编排之后，为了将视频写入视频高密光盘(VCD)或DVD，或者将所述视频用作因特网流的一部分，有必要对所述视频进行压缩。代码转换可用于将DV或相似格式的文件转换成MPEG-2或其他格式，由此使文件适合写入DVD盘片。大多数用于执行从DV到MPEG的代码转换的软件应用都在开始执行帧间压缩之前将DV转换成了没有压缩的视频。对一台PC来说，执行这种转换所需要的计算机带宽总量可能会过于沉重。基于软件的MPEG压缩则有可能会在每一小时的视频上耗费数个小时的CPU时间。而MPEG编码软件在计算方面非常密集并使所述PC的CPU在压缩视频数据的同时不能用于其他任务。
视频捕获设备是针对视频或多媒体文件压缩来优化的。这些视频捕获设备可以用来转换模拟视频，例如从VHS或8毫米录像磁带转换成兼容DVD的格式或类似格式。许多视频捕获设备都包含了便于视频压缩的硬件逻辑电路，而其他设备则将未压缩视频传递到主机PC，以便使用软件来对其进行压缩。
在视频捕获设备中频繁使用了MPEG压缩芯片。这里使用的视频捕获设备是一个旨在将模拟信号转换成数字信号并以一个大小约为100的因数来将数字信号压缩成MPEG流或类似格式的设备。通常，视频捕获设备是使用模-数(A/D)转换器来将未压缩数字视频流提供到MPEG压缩器中的。所述数字视频流通常是以200兆比特/秒的速度提供给压缩器芯片的，而在压缩器芯片中则使用了诸如MPEG-2这样的标准压缩格式以一个大小为50或100的因数来压缩文件。然后，最终得到的MPEG流可以作为文件保存在PC上，或者也可写入DVD盘片。
与计算机中用作由数百名不同程序员所编写的软件压缩应用的一部分的算法不同，在视频捕获设备中实现压缩的算法可以得到很好的测试。此外还存在这样一种可能性，那就是这种软件压缩应用将会加锁或者不兼容PC上的其他程序。而运行在PC上的其他程序则有可能导致视频压缩程序冻结，由此丢失直至该点的所有视频压缩。另一方面，视频捕获设备是专为一个任务而设计的。视频压缩设备具有额外的稳定性程度，并且很少会具有导致崩溃或锁住的软件易变性。
目前没有一种现有系统或方法利用到与用于模拟视频输入不同的MPEG压缩器芯片的功能。视频压缩芯片则通常是在PC外部执行其任务的。只不过直到最近，诸如通用串行总线第2.0版(USB2.0)和“火线”I EEE 1394这类接口的带宽才变得非常快，从而足以支持未压缩视频流。然而，由于现有路径都是从视频捕获设备到PC的“单向”路径，因此没有一种现有方式利用到了存在于PC之外并处于外部视频压缩设备上的压缩引擎。
发明内容
一种文件压缩方法的实施例包括由视频捕获设备从处理器那里接收一个文件，所述视频捕获设备将这个文件压缩成一个经过压缩的文件，以及所述视频捕获设备将这个经过压缩的文件输出到所述处理器。
一种文件压缩设备的实施例包括压缩编码器，该压缩编码器包含了用于接收数字数据流的装置和将数字数据流转换成经过压缩的数据流的装置；以及控制器，其中包括用于从处理器设备中接收数字文件的高速输入流的装置，用于将所述输入流输入压缩编码器来进行压缩的装置，以及从压缩编码器接收经过压缩的文件而将其作为一个输出流输出到所述处理器的装置。
一个系统的实施例包括一个视频捕获设备，所述视频捕获设备包括一个模-数转换器、一个多媒体压缩编码器以及一条内部总线，其中所述多媒体压缩编码器包含了用于接收数字数据流的装置以及用于将数字数据流转换成一个经过压缩的多媒体数据流的装置，而内部总线则把来自模-数转换器的数字数据流传送到编码器；以及一个控制器，其中包括用于从处理器中接收数字多媒体文件的高速输入流的装置，用于将所述输入流输入内部总线以便由编码器进行压缩的装置，用于从多媒体压缩编码器中接收那些经过压缩的多媒体文件的装置，以及用于将经过压缩的多媒体文件作为一个输出流输出到处理器的装置。
图1是一个适配成供本发明的一个实施例使用的系统的环境视图；图2是本发明一个实施例中的数据流的图示；图3是本方法的一个实施例的流程图；以及图4是一个依照本发明实施例适配的视频捕获设备的图示。
具体实施例方式
本发明提供了使用一个外部的多媒体捕获和编码器设备来将数字多媒体流压缩成一个经过压缩的多媒体文件。在这里，所述系统和方法是相对于一个视频多媒体文件来描述的。然而本领域技术人员将会了解，本系统和方法同样适用于其它类型的多媒体文件，例如音频或图形文件。本系统和方法使用的是以MPEG压缩器著称的MPEG处理芯片。然而，本系统和方法也可以引入其它类型的多媒体压缩技术。未压缩的数字视频(例如为在PC等设备上显示而使用或产生的视频)，是作为一个数字流而以例如200兆比特/秒的速率馈送到MPEG压缩器的，而在所述压缩器中则使用MPEG-2之类的标准压缩格式并以一个大小为50或100的因数来对文件进行压缩。本发明能够从PC中卸载压缩任务，由此能以大约1∶1或是更快的速度来执行所述任务。这样一来，与使用当前PC压缩视频的可能速率相似，一个小时的视频可能仍旧需要一个小时的时间来进行压缩。然而在这里却可以将PC用于执行其他任务。尽管如此，如果捕获设备内部的压缩技术以及接口技术能够以快于1∶1的速度来处理压缩和传输速率，那么可以实现甚至更高的性能。
通常，视频捕获设备从一个模拟设备接收视频并将所述视频转换成一种经过压缩的数字格式，例如MPEG。本发明系统和方法能够将未压缩的视频从PC或类似设备传送到视频捕获设备等等，以便进行压缩，此外所述系统和方法还能够把经过压缩的数据回送到了PC。依照本发明的实施例允许PC使用捕获设备的视频压缩引擎，由此释放出PC的CPU而将其用于其他任务。
与只具有压缩视频单向传送(也就是从外部捕获设备到PC)的现有设备相比，在这里可以经由一条依照本发明建立的双向通信路径来访问PC外部的视频压缩引擎。本发明能在高速总线上同时进行未压缩和压缩数据的双向传送，并且使用了压缩引擎硬件来避免对PC的CPU造成负担。连至视频捕获设备的双向信道则允许CPU在所述视频流输送到压缩引擎之中并随后从所述压缩引擎中输出视频流的同时，保持可供其他任务使用。而针对未压缩和压缩视频的输入/输出(I/O)所进行的处理只对CPU造成了很小的负担。此外，由于为了压缩视频而对压缩引擎的专用硬件进行了优化，因此可以减少压缩视频的时间。
经由PC与外部视频捕获设备之间的外部总线所构造的附加路径提供的优点是，能使所述PC使用视频捕获设备中的压缩引擎，由此可以在不过度加重所述PC的CPU负担的情况下压缩视频，从而允许将PC用于其他任务。
通常，视频捕获设备旨在捕获模拟视频并输出数字视频。诸如使用了A/D转换这种模拟到数字的变换通常是在执行压缩之前进行的。本发明运用的是从视频捕获设备内部的压缩过程中分离出A/D过程。而来自视频捕获设备A/D转换器以外的信源的未压缩数字流则可以输入到视频压缩器中，其中举例来说，所述未压缩视频流可以来源于高速外部总线。在对PC或类似设备上的数字视频进行编排和/或以其他方式准备好进行编辑的时候，用户可以使用高速USB、火线或其他高速连接来将来压缩视频发送到视频捕获设备，所述视频捕获设备则将视频流压缩成一个MPEG流。经过压缩的MPEG流经由外部总线回送到PC，而未压缩的视频则继续流向MPEG压缩器。
图1是一个适合在本发明的一个实施例中使用的系统100的环境视图。其中将模拟摄录一体机101显示成了经由模拟电缆105、视频捕获设备103以及USB电缆104而与PC102相连。诸如VCR106之类的其它模拟视频源也可以或者替换地经由模拟电缆107而与视频捕获设备103上的模拟输入端相连。视频捕获设备103可以将来自模拟源101和106的模拟输入转换成数字格式，并且可以将压缩视频经由USB电缆105提供给PC102，以便进行编排和/或存储。
诸如因特网109(或相似网络)或数字摄录一体机110这样的数字媒体源也可以连接到PC102。这些信源可以提供经过压缩的和/或未压缩的数字视频文件，其中在PC102上可以使用一种未压缩的格式来对这些文件进行编排。这些文件可以由PC102以一种未压缩格式提供到视频捕获设备103，以便依照本发明来进行压缩。PC102也可以充当DVD刻录机111或类似设备的主机，以便发布那些依照本发明压缩的多媒体文件。因特网109或数字摄录一体机110还可以充当一个用于发布依照本发明压缩的视频文件的媒体。此外，PC102还可以充当视频编排软件的主机，由此允许PC102充当一个视频编排站。如下文更详细论述的那样，根据本发明，USB电缆104可以提供双向数据流，用于PC102将一个未压缩的多媒体文件流式传输至视频捕获设备103，以便进行压缩，并且用于视频捕获设备103将得到的经过压缩的视频文件流式传输至PC102，以便进行编辑和/或存储。作为选择，也可以在PC102与视频捕获设备103之间使用多条外部总线来传送未压缩和经过压缩的数据。作为另外一种替换，还可以在一个单独的外部附件中将DVD记录器111或类似设备与外部捕获设备相结合。
图2是一个依照本发明实施例的数据流200的图示。数据流200是本发明的系统和方法在协助PC为DVD或类似编辑而提供或准备文件时使用的双向数据流。PC202将未压缩的多媒体数据流201发送到包括一个压缩集成电路(IC)或其他设备的视频捕获设备203。从PC202到视频捕获设备203的数据流201可以处于一种相对没有压缩的格式，但是所述数据流的源可以是多种经过压缩的视频格式，例如WINDOWS MEDIATM、REAL MEDIATM、MPEG、DiVX以及可以从各种来源得到的多种其他视频格式，例如从因特网下载。这些视频源有可能进行了某种程度的压缩，但是所述视频可以是来压缩的，由此可以对其进行观看、编排和/或经由本发明而代码转换成一种更加适用的格式。如上文所规定的那样，在进行代码转换之前，文件或流有可能是没有经过压缩的，因此全部视频帧和全部音频都存在并处于恰当的顺序之中。在将未压缩数据流201的帧发送到视频捕获设备203时，PC202还收集了返回的经过压缩的多媒体数据流205的压缩帧。这些压缩帧通常是诸如MPEG-2这类的格式，该格式适合直接写入DVD而没有受到PC202的进一步压缩。
图3是本方法的一个实施例300的流程图。在方框301中，将一个多媒体文件传送到PC。举例来说，DV摄像机可以经由火线连接、USB连接或其它高速连接而将一个视频文件传送到PC。在302，多媒体文件驻留在所述PC上。这个数字文件可以是没有经过压缩的，但也可以是用DV、REAL MEDIATM或WINDOWS MEDIATM之类的非所要求的格式来进行压缩并且保存在所述PC上，以便对其进行编排、观看或其他应用。在303，所述PC把没有经过压缩的多媒体文件以流的形式输出并且视频捕获设备接收这个多媒体文件。输出到视频捕获设备的文件可以是PC上的文件的经过编排或以其他方式改变的版本。此外，如下文更详细论述的那样，视频捕获设备最好依照本发明来构造。在304，视频捕获设备的压缩引擎对多媒体文件流进行压缩。未压缩文件可以由视频捕获设备的压缩引擎压缩成MPEG-2格式或是类似格式。在305，视频捕获设备以流的形式输出那些经过压缩的多媒体文件。所述文件可以作为一个经过压缩的数据流输出到PC。在306中，将经过压缩的多媒体文件显示成由PC编辑到媒体。因此，PC可以对经过压缩的多媒体文件编辑或以其他方式将其输出到DVD盘片、因特网或类似设备。
图4是一个依照本发明实施例适配的视频捕获设备400的图示。控制器401包括一个串-并变换器。所述控制器401的串-并变换器输出是一个未压缩数字流，它经由内部总线403输入MPEG压缩器402。此外，总线403还传送那些未压缩的视频信号，并且举例来说，所述总线可以是一条“CCIR-656”总线以及相关的音频总线。设备400的模拟输入404则馈送到A/D芯片405，所述芯片将模拟视频信号转换成“CCIR-656”之类的标准的数字视频信号，此外还将伴随的模拟声音信号转换成数字声音信号。这些信号经由总线403以及一条相关的音频总线而被提供到MPEG芯片402。
为了对接到MPEG压缩器402，本发明在控制器401中使用了桥接的串-并变换器逻辑(没有显示)。这个桥接逻辑将USB2.0的输入或是其他输入转换成一个通用输入/输出(GPI/O)信号或类似信号。控制器401可以具有一个CPU，在往返于总线406传送数据时，所述CPU读取代码并且处理数据的串行化和解串行化。控制器401中包含的可编程逻辑允许将经由总线406而从PC407等设备接收的原始未压缩数字流经由总线403插入MPEG芯片402。控制器401可以将视频和音频输入同步于单独的数字总线上，这样一来，视频压缩引擎402将会接收数据并以MPEG格式或类似格式来对其进行恰当的编码，并且也不会丧失音频与视频之间的同步。并行控制/数据总线408可以由控制器401使用，以便依照本发明来指导MPEG视频压缩引擎402的活动。控制器401则对视频压缩引擎402输出的串行MPEG流409进行分组，并且将经过分组的流引导到总线406上，以便将其回送到PC407，从而对其进行存储和/或编辑。
权利要求
1.一种文件压缩方法(300)，包括视频捕获设备从处理器中接收(303)文件；所述视频捕获设备将所述文件压缩(304)成经过压缩的文件；以及所述视频捕获设备将经过压缩的文件输出(305)到所述处理器。
2.权利要求1的方法，其中所述文件是多媒体文件。
3.权利要求1或2的方法，其中所述文件是视频文件。
4.一种文件压缩设备(400)，包括压缩编码器(402)，包括用于接收数字数据流的装置；以及用于将所述数字数据流转换成经过压缩的数据流的装置；以及控制器(401)，包括用于从处理器设备中接收数字文件的高速输入流的装置；用于将所述输入流输入所述压缩编码器进行压缩的装置；以及用于从所述压缩编码器中接收经过压缩的文件，以便将其作为输出流而输出到所述处理器的装置。
5.一种系统(100)，包括视频捕获设备(103，400)，包括模数转换器(405)；多媒体压缩编码器(402)，包括用于接收数字数据流的装置；以及用于将所述数字数据流转换成经过压缩的多媒体数据流的装置；以及内部总线(403)，用于把来自所述模数转换器的所述数字数据流传送到所述编码器；以及控制器(401)，包括用于从处理器中接收数字多媒体文件的高速输入流的装置；用于将所述输入流输入所述内部总线以便由所述编码器进行压缩的装置；用于从所述多媒体压缩编码器中接收经过压缩的多媒体文件的装置；以及用于将所述经过压缩的多媒体文件作为输出流而输出到所述处理器的装置。
6.权利要求1的方法、权利要求4的设备或权利要求5的系统，其中所述接收和所述输出是同时执行的。
7.权利要求4的设备或权利要求5的系统，其中所述控制器还包括用于解串行化所述输入流的装置；以及用于串行化所述输出流的装置。
8.权利要求4的设备或权利要求5的系统，其中所述高速输入流是未压缩的数字多媒体数据流。
9.权利要求4的设备或权利要求5的系统，其中所述用于转换的装置包括用于将所述数字数据流转换成一个适合在数字多用途光盘上使用的数字视频格式的装置。
10.权利要求9的设备，其中适合在数字多用途光盘上使用的所述格式是运动图像专家组格式。
全文摘要
一种文件压缩方法(300)，包括由一个视频捕获设备从处理器中接收(303)一个文件，所述视频捕获设备将所述文件压缩(304)成一个经过压缩的文件，以及所述视频捕获设备将所述经过压缩的文件输出(305)到所述处理器。
文档编号H04N7/12GK1585471SQ200410045718
公开日2005年2月23日 申请日期2004年5月21日 优先权日2003年8月22日
发明者W·L·德夫林, C·R·维劳克 申请人:惠普开发有限公司