专利名称：视频再现设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于从记录媒体读取信息并再现视频的视频再现设备，并特别涉及一种其中改进了反向再现处理及其功能的设备。
背景技术：
用于对记录媒体诸如光盘、磁盘或录像带记录/再现视频信号的设备具有正向再现、静止再现、反向再现等功能。当在MPEG(运动图像专家组)系统中压缩视频信号时，在反向再现中需要用于累积解码数据的缓冲存储器。传统上，该存储容量需要相当大的容量(例如参见，日本专利申请公开第2003-244641号)。
所述传统的设备和方法已经假设使用缓冲存储器，在其中存储完全解码的图像数据的若干项目。所以，该传统设备中的存储器已需要相等大的存储容量。因此，生产成本也相应地变得较高。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种图像再现设备和用于它的方法，其中在反向再现中需要小的存储容量。
而且，本发明的另一个目的是提供一种图像再现设备和用于它的方法，用于保证存储容量适应于流式再现信号。
本发明的一个方面提供了一种图像再现设备，其再现在主存储单元中累积的编码数据并在反向时序中输出这些数据，该设备包括分析部件，用于取出具有编码数据流的控制数据，并分析在解码过程中将要参考的参考图像数据的多个项目之间的相互关系以获得相互关系信息；缓冲单元，用于暂时累积参考图像数据的多个项目；累积控制部件，用于通过使用分析部件所获得的相互关系信息，从所述流中提取参考图像数据的多个项目并在所述缓冲单元中暂时地累积它们；以及反向再现部件，用于根据解码过程处理在所述累积控制部件中所累积的参考图像数据的多个项目并在反向时序中输出所解码的再现图像数据的多个项目。
在以下描述中将阐述本发明的其他目的和优点，其部分从该描述中将会显而易见，或者可以通过本发明的实践而获知。本发明的这些目的和优点将通过在下文中具体指出的手段以及组合而实现和获得。
在说明书中包含并构成其一部分的附图示例了本发明的实施例，并与上述给出的概述描述以及以下所给出的优选实施例的详细描述一起用于说明本发明的原理。
图1的示意图示出了应用本发明的图像再现设备的完整结构；图2是用于说明图1所示设备的操作实例的流程图；图3是包括在H.264标准所采用的控制数据中的数据结构的示意图；图4是包括在H.264标准所采用的控制数据中的图像数据列表的示意图；图5是通过图1中的流分析单元在本地存储器中构造的参考图像相互依赖关系图表的示意图；以及图6的示意图示出了如何在应用本发明的HD DVD系统中构造对象数据。
具体实施例方式
以下将参考这些附图描述根据本发明的实施例。图1所示为根据本发明实施例的图像再现设备的结构方框图。图像再现设备10大致包括缓冲单元20、用户指示单元40、解码单元50、再现控制单元60、流分析单元70和本地存储器80。
缓冲单元20用于累积对解码单元50输入或输出的图像数据，并由快速和大容量存储器诸如DRAM构成。该图像数据包括帧间预测处理中所需的任何数量的参考图像，帧间预测处理是解码处理的一部分。
用户指示单元40用于当用户指示反向再现时，接收其操作信号。当该用户通过遥控器执行遥控操作时，用于此的光接收单元包括在用户指示单元40中。
解码单元50基于来自再现控制单元60的指示，解码在主存储单元30中累积的编码数据。该解码处理包括帧间预测处理。
再现控制单元60包括例如CPU(中央处理单元)、门阵列等等。而且，它还具有累积控制单元60a，用于通过使用从分析单元70获得的相互关系信息从流中提取参考图像数据的若干项目并在缓冲单元20中暂时地累积它们。而且，该再现控制单元具有解码控制单元60b，用于在反向时序中顺序地输出在解码单元50中解码的再现图像数据(反向再现)。正如以下所说明的，当相互关系信息内参考图像数据的若干项目参考参考图像数据的一个项目时，累积控制单元60a改变参考图像数据的项目数量，使得参考图像数据的一个项目参考参考图像数据的一个项目，借此保证缓冲单元20的容量。
再现控制单元60基于来自用户指示单元40的反向再现指示从主存储单元30读取流。再现控制单元60指示流分析单元70分析该读取的流。再现控制单元60基于流分析单元70的分析结果指示缓冲单元20保证必要的存储容量。再现控制单元60指示解码单元50解码编码的数据并输出通过该解码获得的解码数据。
流分析单元70分析流，计算所述帧间预测处理所需的缓冲单元20的存储容量。该存储容量需要用于累积所述帧间预测处理所需的参考图像数据。
在流分析单元70中分析的信息(若干参考图像的相互关系信息)被用于各种功能。例如，它被用来在缓冲单元20中累积参考图像数据，用来保证所述存储容量等等。
本地存储器80用于累积具有图表结构的数据。本地存储器80由快速和大容量存储器诸如DRAM构成。具有图表结构的该数据是在流分析单元70中分析的信息。即，它是具有被构造用于计算缓冲单元20中所需的存储容量的图表结构的数据。
根据本发明的本实施例假设主存储单元30是光盘并在其中累积H.264流。该H.264流是在高密度(HD)数字多功能光盘(DVD)标准中采用的H.264标准数据。
在该HD DVD标准中，存在对应于MPEG标准的图像组(GOP)的扩展图像组(以下表示为exp_GOP)，以及在其上位数据层上的对应于DVD标准的视频对象单元的扩展视频对象单元(以下表示为exp_VOBU)。
图2示出了在本发明实施例中图像再现处理概要的流程图。
假设用户指示用户指示单元40开始反向再现。然后，要解码的当前图像的标识符被设置为“j”以及从头开始的第i个exp_VOBU被设置为exp_VOBU(i)以开始解码处理。“i”是当前exp_VOBU的索引(步骤S1，S2)。
再现控制单元60从主存储单元30读取包括被请求再现的编码图像数据的exp_VOBU，以及前一exp_VOBU(步骤S3)。
假设作为已被请求再现的编码图像数据的标识符的图像ID是“j”。包括“j”的第i(i＝0、1、...)个exp_VOBU表示为exp_VOBU(i)。
再现控制单元60发送所读取的exp_VOBU(i-1)和exp_VOBU(i)的数据给流分析单元70，并指示它分析exp_VOBU(i-1)和exp_VOBU(i)。
流分析单元70基于再现控制单元60的指示分析exp_VOBU(i-1)和exp_VOBU(i)，并在本地存储器80上构造参考图像相互依赖关系图表(相互关系信息)(步骤S4)。
图3和4示出了在获取参考图像相互依赖关系图表时使用的控制数据。该控制数据包括在以H.264标准压缩的视频数据的报头中。从而，在本地存储器80上构造如图5所示的参考图像相互依赖关系图表。
将描述用于产生参考图像相互依赖关系图表的方法。首先，所述控制数据包括数据结构。如图3所示，该数据结构(DataStr)包括用于存储图像ID的区域301；用于存储指向前面参考图像数据列表的指针的区域302，该列表用于存储前面参考图像数据的若干项目；以及用于存储指向后面参考图像数据列表的指针的区域303，该列表用于存储后面参考图像数据的若干项目。
图4示出了前面参考图像数据列表或后面参考图像数据列表的列表结构(ListStr)。该列表结构由用于存储指向数据的指针的区域401和用于存储搜索下一列表的指针的区域402组成。该列表结构由单方向列表结构组成。
当基于所述指向数据的指针(首地址)进行存取时，达到用于下一数据的数据结构(DataStr)(图3所示结构)。因此，能够获得下一个前面参考图像数据列表或后面参考图像数据列表的列表结构(ListStr)。
图5示出了如何基于数据结构(DataStr)发展所述列表结构(ListStr)，从而顺序地确定图像ID以及确定所述图像数据的相互关系。
具体而言，参考图像相互依赖关系图表是分析包括在exp_VOBU(i-1)和exp_VOBU(i)中的全部参考图像数据与前面或后面参考图像数据之间关系的图。
接下来，返回图2进行说明。假设具有作为图像ID的“j”的数据结构是参考图像相互依赖关系图表的起始点，则能够计数通过跟踪前面参考图像列表和后面参考图像列表获得的图像数量(步骤S5)。
不对重叠的图像计数以避免增加所请求的存储容量(即，参考图像数据的若干项目可以参考H.264压缩系统中的参考图像数据的一个项目)。
因此，能够确定基于图像“j”的帧间预测的解码处理中所需的参考图像数量。所以，通过将参考图像的数量与参考图像数据的一个项目所需的存储容量相乘，能够计算在缓冲单元20中存储在图像“j”的帧间预测解码处理中所需的参考图像数据的存储容量。
流分析单元70发送该计算的存储容量信息给再现控制单元60。当再现控制单元60接收到流分析单元70所发送的该计算的存储容量信息时，它指示缓冲单元20保证该存储容量(步骤S6)。而且，再现控制单元60指示解码单元50解码该图像“j”(步骤S7)。
在再现控制单元60的控制下输出解码的图像“j”(步骤S8)。再现控制单元60读取主存储单元30中的数据，并获取图像“j”的前一图像的标识符，其被设为新的“j”(步骤S9)。
当所述图像“j”包括在exp_VOBU(i-1)中时(步骤S10)，将“i-1”设为新的“i”(步骤S11)，并重复步骤S3之后的处理。当图像“j”不包括在exp_VOBU(i-1)中时，重复步骤S5之后的处理。
本发明并不限制于上述实施例。尽管还没有描述上述实施例具有正向再现功能，但是其自然也具有正向再现功能。在正向再现过程中构造用于将被解码图像的参考图像相互依赖图表，从而对该参考图像计数。在缓冲单元20中累积在获得的帧间预测解码处理中所需数量的参考图像以执行正向再现。在反向再现中，已获得的参考图像数量可以用于计算缓冲单元20的解码所需存储容量，或自动地保证正向再现中使用的存储容量。因此，可以简化在所述反向再现中计算该存储容量的处理。
如上所述，本实施例能够使解码所需的存储容量的计算更为快速。
本实施例还配置有流分析单元70，用于计算在缓冲单元20中存储帧间预测解码处理中需要的参考图像所需的存储容量，以对应于在H.264流所具有的帧间预测过程中的任何数量的参考图像。而且，由于基于该计算的存储容量来保证存储区域，因此能够有效地使用该存储区域。计算存储容量时的数据结构保持在同一视频对象单元内而不被改变，以便能够使用该数据结构快速地计算所述存储容量。
而且，当所述用户指示反向再现时，本实施例分析流，计算解码目标图像组中的图像所需的参考图像的数量，并基于此通过上述单元保证该需要的存储容量，借此可以为其他目的使用未使用的存储部分，这样提高了存储器的使用效率。
图6示出了如何构造使用本发明的应用H.264标准的HD DVD系统中的对象数据。HD视频数据601以H.264标准压缩。压缩数据的序列报头包括控制数据，其被用于解码该压缩的数据。该压缩的数据存储在视频包V_PCK的数据部分中。该视频包V_PCK具有报头，该报头中存储表示视频包标识的管理信息和包内数据的信息属性。这些视频包V_PCK与其他音频包、子视频包(未示出)、其中存储导航数据的包等等一起存储在exp_VOBU中。
以下将描述exp_VOBU和作为视频压缩数据的参考图像数据之间的关系。图6示意性示出了在exp_VOBU(i-1)或exp_VOBU(i)中存在的参考图像数据诸如I图像或B图像。在图6中，菱形的帧表示参考图像数据，箭头指向所要参考的图像数据。
该HD DVD标准具有这样的规则在两个相继的exp_VOBU(i-1)和exp_VOBU(i)中，作为后面exp_VOBU(i-1)内的参考的I图像(参考图像数据611)之后的参考图像数据不参考超过该I图像(参考图像数据611)的前面exp_VOBU(i)中的参考图像数据(实例1)。如果在同一exp_VOBU中，则I图像(参考图像数据621)之后的参考图像数据可以参考超过该I图像的前面参考图像数据(实例2)。
所以，当提供能够在其中存储位于至少两个exp_VOBU内的参考图像数据的缓冲存储器时，可以解码构成一个exp_VOBU的参考图像数据并获得再现的图像数据。具体而言，一个exp_VOBU中的第一I图像能够用于解码该I图像之后的参考图像数据。
根据基于图6所示实例的说明，首先，解码exp_VOBU(i)内的第一I图像以获得再现的图像数据(A1)。接下来，根据图5中说明的图表，再现下一图像数据(A2)。此时，使用I图像的再现图像数据(A1)和exp_VOBU(i)或下一exp_VOBU(i+1)(未示出)中的参考图像数据来再现下一再现的图像数据(A2)。根据图5中说明的图表，再现下一图像数据(A3)。此时，使用再现的图像数据(A2)和exp_VOBU(i)或下一exp_VOBU(i+1)(未示出)中的参考图像数据来再现该再现的下一图像数据(A3)。通过这种方式，顺序地获得再现的图像数据。当获得要首先输出的再现图像数据用于反向再现时，该再现的图像数据被输出到显示单元。
接下来，重复如上所述的相同操作，并且当解码目标再现图像数据时，将该再现的图像数据输出给显示单元。
通过这种方式，本设备应用这样的方法在缓冲存储器中存储至少两个exp_VOBU中的参考图像数据，读取该存储的参考图像数据，提取再现的图像数据，再次读取该存储的参考图像数据，提取下一目标再现图像数据，进一步读取该存储的参考图像数据，以及提取下一目标再现图像数据。
所以，本设备不需要累积大量的再现图像数据的帧，仅仅需要用于累积小量参考图像数据的缓冲存储容量。
考虑到上述exp_VOBU规则，能够如下计算所需用于获得再现图像数据的缓冲存储容量。通过以下两种方法能够计算所需用于累积包括在任意一个exp_VOBU中的全部图像数据的存储容量。
HD DVD标准具有符合H.264的主功能标准级4.1的规则。在下文中，视频数据的采样格式应用在H.264主功能标准中规定的4∶2∶0(亮度Y、色差信息Cb、色差信息Cr的分量比)，并计算它，假设Y、Cb和Cr同样在H.264主功能标准中需要8比特。
计算方法1由于导致HD DVD标准中所允许的最大比特率的水平尺寸、垂直尺寸和帧速率的组合是1920×1080×29.97，每个exp_VOBU的存储容量是1920×1080×29.97×8×1.5×1.2比特＝106.7M字节。考虑采样格式4∶2∶0执行1.5倍乘。
计算方法2H.264标准规定在主功能标准级4.1中每秒采样的最大数量(像素的数量)是62,914,560。因此，每exp_VOBU的存储容量是62,914,560×8×1.5×1.2比特＝108M字节。
所以，由于事先确定上述存储容量，因此可以保证在缓冲单元20中用于再现的一定量的存储区域并有效地使用该存储区域。
尽管已经在上述说明中使用采样格式4∶2∶0，但是表示所述流中该采样格式的参数在H.264标准中存在。因此，根据该参数值能够确定所需用于每个流的存储容量。但是，由于在H.264标准主功能标准中不提供该参数，则可以在当前HD DVD中事先将其设置为分量比4∶2∶0，或者考虑到将支持其他的分量比，用于根据参数值计算和确定所需用于每个流的存储容量的装置可以被包含在控制单元60中。
尽管在以上说明中已经描述了反向再现和正向再现过程中的功能，但是本发明可以应用于特殊的再现诸如慢速正向再现、慢速反向再现或跳跃再现。主存储单元可以被替换为光盘、磁盘、硬盘、半导体存储器等等。
如上所述，根据本发明的设备使用在特别再现诸如反向再现过程中所需的小存储容量。
尽管上面已经将主存储单元30描述为光盘，但是其并不限制于此而可以是在其中记录广播信号的硬盘设备中的记录媒体。而且，可以应用大容量存储器。
本发明并不限制于上述实施例，通过修改构成部分可以实现本发明而在实现中不背离本发明的精神。而且，上述实施例所公开的若干构成部分的适当组合能够形成各种发明。例如，从实施例所示的构成中可以删除若干构成部分。而且，不同实施例的构成可以适当地组合。
对于本领域的普通技术人员而言将会容易地实现其他的优点和修改。所以，本发明在更广泛方面并不限制于这里所示和描述的特定细节和代表性实施例。相应地，可以作出各种修改而不背离如附属权利要求及其等同物所定义的总体发明构思的精神或范围。
权利要求
1.一种图像再现设备，其特征在于包括分析单元(70)，用于从具有编码数据流的控制数据获取在解码处理过程中要参考的参考图像数据的多个项目之间的相互关系；缓冲单元(20)，用于暂时累积所述参考图像数据的多个项目；解码单元(50)，用于根据解码过程处理在缓冲单元(20)中累积的参考图像数据的多个项目；累积控制单元(60a)，用于通过使用分析单元(70)中所获得的相互关系信息从所述流中提取相关参考图像数据的多个项目并在所述缓冲单元(20)中暂时地累积它们；以及解码控制单元(60b)，用于在反向再现时在反向时序中顺序地输出在解码单元(50)中解码的再现图像数据。
2.根据权利要求1所述的图像再现设备，其特征在于累积控制单元(60a)根据所述相互关系信息所指的参考图像数据的多个项目的容量来设置缓冲单元(20)的容量。
3.根据权利要求1所述的图像再现设备，其特征在于当累积控制单元(60a)保证缓冲单元(20)中的按照参考图像数量的容量时，它重新设置并保证缓冲单元(20)的所述容量，假设所述相互关系信息内参考图像数据的一个项目参考参考图像数据的一个项目，即使参考图像数据的多个项目参考参考图像数据的一个项目。
4.根据权利要求1所述的图像再现设备，其特征在于所述相互关系信息包括图像数据的识别信息、指向所述图像数据的前面参考图像数据列表的指针以及指向后面参考图像数据列表的指针；以及所述指向前面参考图像数据列表的指针包括指向下一相互关系信息的指针。
5.根据权利要求1所述的图像再现设备，其特征在于分析单元(70)在本地存储器中存储所述相互关系信息。
6.根据权利要求1所述的图像再现设备，其特征在于所述相互关系信息是至少一个视频对象内的参考图像数据的相互关系信息，该视频对象是构成所述流的单元。
7.根据权利要求1所述的图像再现设备，其特征在于分析单元(70)在正向再现过程中分析并存储相互关系信息，还在反向再现过程中使用该相互关系信息。
8.根据权利要求1所述的图像再现设备，其特征在于所述编码流具有这样的规则以预定的格式压缩和打包视频数据的多个帧，以在进一步收集多个包时形成视频对象单元；以及累积控制单元(60a)在所述缓冲单元中顺序地设置至少两个视频对象单元。
9.一种用于图像再现设备的图像再现方法，所述图像再现设备具有分析单元(70)，用于从具有编码数据流的控制数据获取在解码处理过程中将要参考的参考图像数据的多个项目之间的相互关系；缓冲单元(20)，用于暂时累积所述参考图像数据的多个项目；解码单元(50)，用于根据解码过程处理在缓冲单元(20)中累积的参考图像数据的多个项目；以及控制再现操作的再现控制单元(60)，该方法的特征在于包括通过使用在分析单元(70)中获得的相互关系信息，从所述流提取参考图像数据的多个项目并在缓冲单元(20)中暂时地累积它们；以及在反向再现时在反向时序中顺序地输出在解码单元(50)中解码的再现图像数据。
10.根据权利要求9所述的图像再现方法，其特征在于包括以下步骤当在缓冲单元(20)中保证按照参考图像数量的容量时，重新设置和保证缓冲单元(20)的所述容量，假设所述相互关系信息内参考图像数据的一个项目参考参考图像数据的一个项目，即使参考图像数据的多个项目参考参考图像数据的一个项目。
11.根据权利要求9所述的图像再现方法，其特征在于所述相互关系信息包括图像数据的识别信息、指向所述图像数据的前面参考图像数据列表的指针以及指向后面参考图像数据列表的指针；以及所述指向前面参考图像数据列表的指针包括指向下一相互关系信息的指针。
12.根据权利要求9所述的图像再现方法，其特征在于所述编码流具有这样的规则以预定的格式压缩和打包视频数据的多个帧，以在进一步收集多个包时形成视频对象单元；以及累积控制单元(60a)在所述缓冲单元中顺序地设置至少两个视频对象单元。
全文摘要
本发明提供在反向再现中要求小量存储容量的图像再现设备。该设备具有分析单元(70)，用于从具有编码数据流的控制数据获取在解码处理过程中将要参考的参考图像数据的多个项目之间的相互关系；缓冲单元(20)；和解码单元(50)。累积控制单元(60a)使用在分析单元(70)中获得的相互关系信息以从所述流中提取参考图像数据的多个项目并在缓冲单元(20)中暂时地累积它们。解码控制单元(60b)在反向时序中顺序地输出在解码单元(50)中解码的再现图像数据作为反向再现。
文档编号H04N5/92GK1767617SQ200510104088
公开日2006年5月3日 申请日期2005年9月15日 优先权日2004年9月29日
发明者山中太市郎, 中河正树, 铃木信幸 申请人:株式会社东芝