专利名称：图像再生装置和图像数据的逆向再生方法
技术领域：
本发明涉及用来再生数字图像数据的图像再生装置和将被该图像再生装置压缩的图像数据逆向再生时的再生方法。
背景技术：
压缩静止图像和动画等图像数据的方法之一有MPEG(MotionPicture Expert Group，运动图像专家组)方式。用MPEG方式压缩过的图像数据存储在DVD、半导体存储器或硬盘等记忆媒体中，从它们中读出的图像数据解码后显示在显示器中。
用MPEG方式压缩过的图像有I图像、P图像和B图像3种。I图像为进行DCT(离散傅立叶变换)和平均信息量压缩，在其帧内压缩的图像，与前后的图像没有关系。P图像为与前1幅I图像或P图像进行移动补偿，压缩了差分的图像。B图像为按再生顺序与前后的I图像或P图像共2幅图像进行移动补偿，压缩了差分的图像。
这些图像以GOP(Group of Picture，图像组)为单位进行分组，存储在DVD等记忆媒体中。1个GOP如图7所示那样包含从I图像开始的一连串的图像。1GOP由大约15幅左右的图像构成，再生时间约为5秒。
下面就用MPEG方式存储的图像数据的再生动作进行说明。例如，以图8所示的记录顺序记录各图像。顺方向再生时按照记录顺序首先解码GOP的I图像，接着用I图像解码P1图像，再接着用I和P1图像解码B1、B2图像。各图像的再生顺序不一定要与记录顺序一致，例如像图8所示那样按I、B1、B2、P1、……图像的顺序再生。
而当想要以逆顺序或逆方向再生时，如果显示最后存储的B4图像，则在此前必须解码P1、P2以及I图像。但是，由于各图像是以图8所示的顺序记录的，因此不能从反方向解码P1、P2和I图像。
因此，进行逆向再生时有以下2种方法。第1方法如图9所示那样，用MPEG解码器100按顺方向解码从DVD等盘中读出的所有GOP。将GOP内解码过的开头的图像到最后的图像存储在图像存储器110中。逆方向再生时，从图像存储器110中最后解码过的B4图像开始读出，用视频编码器120D/A变换B4图像，成为模拟视频，显示在输出的显示器中。
第2方法如图10所示，用驱动器210从盘中读入由1个以上的整数个GOP构成的VOBU(Video Object Unit，视频对象单元)，读入的VOBU临时存储到用FIFO构成的轨迹缓冲器220中。在进行逆向再生时，用驱动器210搜索包含需要再生的图像的VOBU，将其读入轨迹缓冲器220中。MPEG解码器230解码VOBU的需要再生的图像(例如B4)。解码后的图像变换成模拟视频输出后，显示在显示器中。并且，为了显示下一幅图像，再次从盘中读取相同的VOBU，将其临时保存在轨迹缓冲器220中，MPEG解码器230输入VOBU，解码下一幅需要再生的图像(例如B3)。通过反复进行这样的动作进行逆向再生。
与逆向再生MPEG方式的图像数据有关的技术在例如专利文献1中有报告。专利文献1为在分别在多个存储体中设置存储相当于1个半帧(field)的图像数据的存储器，通过读出存储体指定单元，依次指定读出图像数据的存储体，使逆向再生时再生半帧的顺序与顺方向再生时的顺序相反的技术。这种方式为将解码后的图像数据存储在多个存储器中的方法，与上述第1方法相类似。
日本专利特开平11-136638号但是，以往的MPEG方式的图像数据的逆向再生存在以下问题。在采用上述第1方法时，由于预先存储解码后的图像，因此必须追加大容量的存储器，而且需要有用来控制存储器的读出动作的遥控器。并且由于延迟了与存储在图像存储器中的图像相对应的时间(约0.5秒)，因此必须考虑与声音的同步。例如，当分别将8比特分配到图像数据的Y(辉度)和Cb、Cr(色差)中，以4:2:0的格式记录时，需要720(水平方向的像素)×480(垂直方向的像素)×10(1个像素)×15(1GOP的图像数)＝约50M比特的图像的存储器，成本增加了。
而采用上述第2种方法时，由于在显示1幅图像之后到显示下1幅之前，需要再次读入VOBU，再按顺方向解码图像，因此图像之间的显示间隔变长，因此存在不能流畅缓慢地再生的问题。例如，在能够以双倍速度解码的情况下，如果把将下1个VOBU读入驱动器210中作为前提，则上述例子中从显示B4图像到显示B3图像的时间为解码I、P1、P2、B3图像的时间＝1/30×1/2×4＝67ms。因此在2帧的时候必须反复显示相同的帧，并且驱动器210的搜索时间也必须在67ms以上。由于搜索时间估计在100ms左右，因此实际上显示了约3帧的相同图像。因此，1/2倍速时再生速度慢至每隔1幅显示图像，相同图像反复显示4帧。
发明内容
本发明就是为了解决上述以往技术的问题，目的是提供一种能够流畅地进行逆向再生的图像再生装置和图像数据的逆向再生方法。
而且，本发明的另一个目的是提供低成本的图像再生装置。
本发明的图像再生装置包括从记录媒体中读出图像数据的图像数据读出单元、能够存储读出的图像数据的图像数据存储单元、解码图像数据的解码器以及逆向再生图像数据时控制图像数据存储单元的逆向再生控制单元。逆向再生控制单元在将需要逆向再生的图像数据存储在图像数据存储单元中的状态下将该图像数据输出给上述解码器。
最好是逆向再生控制单元进行将需要逆向再生的图像数据写入图像数据存储单元中的写入控制，并且进行从图像数据存储单元中读出图像数据的读出控制。并且，图像数据存储单元存储可以存储包含多个构成1帧或半帧的、压缩过的图像数据的图像数据组或图像数据信息组。例如可以是用MPEG方式压缩过的多幅图像构成的GOP或VOBU，它们可以是包含多幅I、P或B图像的结构。
而且最好是逆向再生控制单元在解码器解码完1帧或半帧的图像数据后将存储在图像数据存储单元中的图像数据组输出给解码器。
本发明的逆向再生存储在记录媒体中的图像数据的逆向再生方法包括以下步骤在上述记录媒体上搜索成为逆向再生对象的图像数据组，将搜索到的图像数据组保管在存储器中的步骤；从存储器中读出图像数据组，解码第1图像数据的步骤；在解码图像数据组的第1图像数据后从存储器中读出同一图像数据组，解码第2图像数据的步骤。
发明效果如果采用本发明，由于在设置了逆向再生图像数据时保管图像数据的图像数据存储单元，用逆向再生控制单元在存储图像数据的状态下将图像数据输出给解码器，因此在每次解码完图像数据时解码器可以利用保管在图像数据存储单元中的图像数据，能够缩短再生、显示图像数据的显示间隔，能够流畅地生成逆向再生的图像。
图1表示本发明的第1实施例中的DVD播放器的结构的方框2说明本发明的第1实施例的逆向再生动作的流程3表示第2实施例的MPEG解码器的内部结构的方框4表示第2实施例的DVD播放器中顺方向再生时解码器与输出图像之间的关系的5表示第2实施例的DVD播放器中逆向再生时解码器与输出图像之间的关系的6表示以往的逆向再生时解码器与输出图像之间的关系的7表示用MPEG方式压缩过的GOP的结构的8说明以往的图像记录顺序和再生顺序的9说明以往的第1逆向再生方法的10说明以往的第2逆向再生方法的图具体实施方式
下面详细说明本发明的实施形态。本发明的数据再生装置最好在DVD播放器中实现。
图1为表示本发明的第1实施形态的DVD播放器的主要结构的方框图。DVD播放器1包括读取记录在DVD10中的图像数据的光盘读取单元20、存储光盘读取单元20输出的数字图像数据的轨迹缓冲器(track buffer)30、解码轨迹缓冲器30输出的图像数据的MPEG解码器40、以及控制这些单元的控制单元50。
众所周知，光盘读取单元20由光学地读取记录在DVD10中的数据并将其变换成电信号的读取单元、和放大该电气信号并将其变换成数字数据的A/D变换单元等构成。光盘读取单元20依据控制单元50发出的指令，搜索记录在DVD10的预定的轨迹位置上的数据，并将读取的数据输出给轨迹缓冲器30。
DVD播放器一般在解码器之前具有无隙角变换所必需的轨迹缓冲器，轨迹缓冲器30为以GOP为单位或以包含多个GOP的VOBU为单位、存储光盘读取单元20输出的图像数据的存储器。存储区域最好能存储2～3个VOBU。
本发明的一个特征是，轨迹缓冲器30的结构与以往的FIFO(First-In First-Out，先进先出)结构的存储器不同，是逆向再生时能够在控制单元50的管理下预先存储任意期间的图像数据的存储器。当轨迹缓冲器30由FIFO存储器构成时，从光盘读取单元20写入的图像数据在每次写入下一个图像的数据时输出给MPEG解码器40，其内容被删除了。
与此不同，本发明的轨迹缓冲器30为能够被控制单元50进行读写控制的存储器，使用例如能够随机存取的动态存储器或静态存储器。控制单元50向轨迹缓冲器30输出包括进行图像数据的读出或写入的读写控制信号和指定存储器的地址的地址信号等信号S。由此，光盘读取单元20输出的图像数据按照控制单元50输出的地址信号，写入轨迹缓冲器30中。或者按照控制单元50输出的地址信号，读出写入到轨迹缓冲器30中的图像数据，输出给MPEG解码器40。轨迹缓冲器30中的图像数据只要在同一地址上不被重写到或不被删除，就处于保持状态。当控制单元50判定图像数据为不需要的时，重写入新的图像数据并删除原来的图像数据。另外，为了提高向轨迹缓冲器30写入图像数据的速度，也可能使用与同步信号同步的同步型存储器。而且，迹缓冲器也可以在内部保持地址计数器，将控制单元50供给的开头的地址作为初始计数值并将其增量，按照增量后的地址依次存储图像数据。
MPEG解码器40解码(解压缩)用MPEG方式压缩过的I、P、B图像。解码后的图像用图中没有表示的编码器(D/A)变换成模拟视频输出，显示在显示器中。
下面参照图2说明本实施例中进行逆向再生时的动作。首先，在DVD播放器1中，当使用者发出逆向再生的指示时(步骤S101)，控制单元50根据该指示，通过光盘读取单元20搜索包含成为逆向再生的对象的图像的VOBU，读出VOBU(步骤S102)；控制单元50进行写入控制，将光盘读取单元20读出的VOBU写入轨迹缓冲器30的预定的地址上(步骤S103)。
接着，控制单元50进行轨迹缓冲器30的读出控制，读出VOBU(步骤S104)，将读出的VOBU输出给MPEG解码器40。MPEG解码器40解码显示所必需的图像。例如，如果是显示I图像，则解码I图像；如果显示P图像，则解码之前的I或者P图像，参照该图像进行解码(步骤S105)。然后显示1幅图像。
然后，控制单元80判断逆向再生的图像是否在相同的VOBU内(步骤S106)，如果是同一VOBU内的图像的显示，则从轨迹缓冲器30中再次读出相同的VOBU，将其输出给MPEG解码器40。然后为进行下1幅图像的显示而进行解码(步骤S105)。
接着，当需要显示的图像为前1个VOBU时(步骤S106)，控制单元50在光盘读取单元20中搜索对象的VOBU，反复进行步骤S102以后的动作。或者，当需要显示的图像不是前1个VOBU时，结束逆向再生。此时控制单元50也可以删除轨迹缓冲器30内的内容。
如果采用本实施例，由于每次显示图像时并不删除轨迹缓冲器30内的VOBU，而是保存在那里，因此显示下1幅图像时不必从DVD10中搜索VOBU并读出。因此，能够相应地缩短图像之间的显示时间。并且，在1/2的慢速度再生VOBU时，由于其再生时间至少为800ms，因此在此期间内，如果将前1个VOBU读入轨迹缓冲器30内的话，能够消除光盘读取单元在VOBU的边界搜索的时间的影响。
下面说明本发明的第2实施形态。在第2实施形态中，MPEG解码器40如图3所示那样包括解码(伸展)用MPEG方式压缩过的I、P、B图像并控制参照存储器等的解码处理单元42和2个存储已经解码过的I图像或P图像的参照存储器44、46。在MPEG解码器内，在进行依次搜索VOBU或GOP内的1幅指定的图像这样的处理时，通常是废弃已经存储的I、P参照图像，但在第2实施例中，并不废弃存储在参照存储器44、46中的参照图像的数据，而是将其保管起来，由此能够进一步缩短指定的图像的搜索时间。参照存储器44、46的消去还是不消去数据的控制由解码处理单元42进行。
下面说明第2实施形态的再生动作。图4表示DVD播放器1顺方向再生时解码器与输出图像的关系。在本实施例中，GOP由I、P1、B1、B2、P2、B3和B4构成，它们存储在轨迹缓冲器30中。包含各图像的GOP由控制单元50进行读出控制来读出，输出给MPEG解码器40的解码处理单元42。
首先，在步骤1中，解码处理单元42解码先头的I图像。在步骤2中，解码后的I图像存储在参照存储器44中，参照参照存储器44的I图像来解码P1图像。在步骤3中，I图像存储在参照存储器46中，同时作为输出图像显示，P1图像存储在参照存储器44。并且，参照参照存储器44、46的I图像和P1图像来解码B1图像。
在步骤4中，参照存储器44、46维持在存储了I图像和P1图像的状态，参照I图像和P1图像来解码B2图像，输出显示B1图像。在步骤5到步骤9中，分别解码P2、B3和B4图像，并且依次再生B2、P1、B3、B4和P2图像。
下面说明逆向再生时的动作。图5表示本实施例中解码器与输出图像之间的关系。在步骤1中，解码处理单元42处理I图像。在步骤2中，I图像存储在参照存储器44中，P1图像的解码参照I图像进行。在步骤3中，P1图像存储在参照存储器44中，参照P1图像解码P2图像，将P2图像作为输出图像显示。
在步骤4中，存储在参照存储器44中的P1图像存储到参照存储器46中，在步骤3被解码的P2图像存储到参照存储器44中。然后参照这些P1、P2图像解码B4图像并作为输出图像显示。在步骤5到步骤9中，如图所示，进行B3、I、N2和B1图像的解码，B3、P1、B2、B1和I作为输出图像显示。这样，在本实施例中，通过步骤1到步骤9的处理，能够从反方向再生图3所示的顺方向再生时的各图像。
图6表示以往的逆向再生时的解码器与输出图像之间的关系。在以往的情况下，如以上说明过的那样，由于每次显示图像时删除了轨迹缓冲器中的FIFO内的GOP或VOBU，因此有必要从DVD中读出相同的GOP或VOBU。因此，当想从P2图像开始逆向再生时，为了再生P2图像需要执行步骤1～步骤4；为了再生B4图像需要执行步骤5～步骤9；在到步骤9之间只能再生P2、B4这2幅图像。
即，在步骤1中，进行I图像的解码。在步骤2中，将I图像存储在参照存储器44中，利用该图像进行P1图像的解码。在步骤3中，将P1图像存储在参照存储器44中，利用该图像解码P2图像。然后在步骤4中显示P2图像。接着，再次从光盘中读出同一GOP，在步骤5中解码I图像。在步骤6中利用参照存储器44中的I图像解码P1图像，在步骤7中利用参照存储器44的P1图像解码P2图像，在步骤8中利用存储在参照存储器44、46中的P1、P2图像解码B4图像。这期间，输出图像仍为P2。然后在步骤9中显示B4图像。这样，如果是以往的方法，为了显示P2一幅图像需要5帧，以1/2倍的速度进行再生时不得不跳过搜索的图像。
与这样单纯地连续搜索GOP内指定的图像相比，通过控制删除或不删除参照存储器44、46内的参照用图像的数据，将必要的数据保留在参照存储器内，能够实现顺畅的逆向再生，特别是能够实现慢速再生。
以上就本发明的最佳实施形态进行了详细的说明，但本发明并不局限于该特定的实施形态，在本发明所描述的要点范围内可以做种种变型或变更。例如，逆向再生既可以是与顺方向再生相同的速度，也可以是高速或低速的逆向再生速度。
工业上的使用性本发明可用于将数字图像数据记录到记录媒体中并再生这些数据的再生装置。作为记录媒体可以使用DVD、半导体存储器或硬盘等；图像数据可以是用MPEG方式压缩过的数据或其他的方法压缩过的数据。
权利要求
1.一种图像再生装置，包括从记录媒体中读出图像数据的图像数据读出单元；能够存储读出的图像数据的图像数据存储单元；对图像数据进行的解码器解码；进行图像数据的逆向再生时，控制上述图像数据存储单元的逆向再生控制单元；上述逆向再生控制单元在将需要逆向再生的图像数据存储在上述图像数据存储单元中的状态下，将该图像数据输出给上述解码器。
2.如权利要求1所述的图像再生装置，上述逆向再生控制单元进行将需要逆向再生的图像数据写入上述图像数据存储单元的预定地址中的写入控制，并且进行从上述图像数据存储单元中读出图像数据的读出控制。
3.如权利要求1或2所述的图像再生装置，上述图像数据存储单元存储包含多个构成帧或半帧的、被压缩了的图像数据的图像数据组，上述逆向再生控制单元在上述解码器解码完第1帧或第1个半帧后，将存储在上述图像数据存储单元中的图像数据组输出给上述解码器。
4.如权利要求1或2或3所述的图像再生装置，上述解码器包含多个参照存储器，该参照存储器存储将被压缩的图像数据进行解码时被参照的、解码完毕的图像数据；上述多个参照存储器可以保持在结束解码图像数据组之前已解码完的图像数据。
5.如权利要求1～4中的任一项所述的图像再生装置，上述逆向再生控制单元在上述解码器将所有存储在上述图像数据存储单元中的图像数据组的图像数据解码之前，将上述图像数据组存储在上述图像数据存储单元中。
6.如权利要求1～5中的任一项所述的图像再生装置，上述图像数据为用MPEG方式压缩了的图像数据，压缩了的帧或半帧为I、P或B图像中的任一种图像。
7.一种图像数据的逆向再生方法，将存储在记录媒体中的图像数据逆向再生，包括以下步骤在上述记录媒体上搜索成为逆向再生对象的图像数据组，将搜索到的图像数据组保管在存储器中的步骤；从存储器中读出图像数据组，解码第1图像数据的步骤；在解码第1图像数据后读出同一图像数据组，解码第2图像数据的步骤。
8.如权利要求7所述的图像数据的逆向再生方法，还包括依次再生被解码后的图像数据的步骤。
9.如权利要求8所述的逆向再生方法，上述解码步骤包含参照存储在参照存储器中的解码完毕的图像数据的步骤。
10.如权利要求8或9或10所述的逆向再生方法，在逆向再生完上述图像数据组之前，该图像数据组保存在存储器中。
11.如权利要求7～10中的任一项所述的逆向再生方法，上述图像数据组包含多幅用MPEG方式压缩了的I、P或B图像。
全文摘要
本发明提供一种能够流畅地进行反方向再生的图像再生装置及图像数据的逆向再生方法。本发明的DVD播放器(1)包括从DVD(10)中读出图像数据(各图像)的光盘读取单元(20)、存储读出的图像数据的轨迹缓冲器(30)、解码图像数据的MPEG解码器(40)以及逆向再生图像数据时至少控制轨迹缓冲器(30)的控制单元(50)。控制单元(50)将逆向再生时需要再生的GOP或VOBU存储到轨迹缓冲器(30)中，并且在存储这些图像数据的状态下将图像数据输出给MPEG解码器(40)。
文档编号H04N5/937GK1592389SQ200410074960
公开日2005年3月9日 申请日期2004年9月1日 优先权日2003年9月2日
发明者木村胜 申请人:阿尔派株式会社