CN101043600B - 重放设备和使用该重放设备的重放方法 - Google Patents

重放设备和使用该重放设备的重放方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种重放设备和使用该重放设备的重放方法，该重放设备包括：输出单元(103)，配置来输出用作主图像的主视频数据、用作副图像的副视频数据、显示光标的光标数据、显示操作导航的图形数据和显示字幕的子画面数据；第一混合处理单元(120)，配置来叠加所述副视频数据、子画面数据、光标数据和图形数据；第二混合处理单元(30)，配置来叠加由所述第一混合处理单元所得到的已叠加的数据和所述主视频数据。

Description

重放设备和使用该重放设备的重放方法
技术领域
本发明的一个实施例涉及一种重放设备如HD DVD(高清晰度数字多功能盘)播放器，以及一种使用该重放设备的重放方法。
背景技术
近年来，随着运动图像的数字压缩编码技术的发展，可处理HD(高清晰度)标准的高清晰度图像的重放设备(播放器)也得到发展。
这种类型的播放器需要具有用于融合多个高阶图像数据项的功能来增强交互性。
例如，公开号为8-205092的日本专利申请公开了一种通过显示控制器把图形数据与视频数据相结合的系统。在该系统中，显示控制器捕获视频数据，并把捕获到的视频数据与在图形画面上的一部分区域相结合。
同时，在包括了公开号为8-205092的日本专利申请中所公开的系统的传统系统中，是以处理相对低的清晰度的视频数据为基础，并不是为了处理如HD标准的视频数据之类的高清晰度图像。而且，它们也不打算叠加很多图像数据项。
另一方面，在HD标准中需要叠加最多五个图像数据，并且所需处理量超过重放设备的实际处理能力。因此，非常需要考虑到负载处理的适当分配和提高效率。
发明内容
考虑到上述情况做出本发明。本发明的目的是提供一种重放设备和一种使用该重放设备的方法，其在把负载峰值抑制在某个值之内的同时执行多个图像数据项的叠加。
为达到上述目的，根据本发明的重放设备包含：输出单元，配置来输出用作主图像的主视频数据、用作副图像的副视频数据、显示光标的光标数据、显示操作导航的图形数据和显示字幕的子画面数据；第一混合处理单元，配置来叠加所述副视频数据、子画面数据、光标数据和图形数据；第二混合处理单元，配置来叠加由所述第一混合处理单元所得到的已叠加的数据和所述主视频数据。
根据本发明，提供的是在把负载峰值抑制在某个值之内的同时执行多个图像数据项的叠加的一种重放设备和一种使用该重放设备的方法。
本发明另外的目的和优越性将在下面的描述中阐明，并从该描述中一部分变得明显或者可通过实践本发明而获悉。本发明的目的和优越性可依靠下文中特别指出的手段和结合来实现和获得。
附图说明
现在将参照附图描述实现本发明各种特性的总体结构。附图和相关描述是提供来说明本发明的实施例而不是限制本发明的范围。
图1是说明根据本发明实施例的重放设备的结构的实例框图。
图2是说明在图1的重放设备中使用的播放器应用程序的结构的示例图。
图3是说明由图2的播放器应用程序所实现的软件解码器的功能和结构的示例图。
图4是说明由在图1的重放设备中提供的混合处理单元所执行的混合处理的示例图。
图5是说明由在图1的重放设备中提供的GPU所执行的混合处理的示例图。
图6是说明在图1的重放设备中在副视频数据被叠加到主视频数据上的状态下显示副视频数据的状态的示例图。
图7是说明在图1中的重放设备中在副视频数据上的一部分区域中显示主视频数据的状态的示例图。
图8是说明在图1的重放设备中在HD标准的AV内容里叠加多个图像数据项的处理的示意性的示例图。
图9A和9B是说明由图1的重放设备中的GPU和混合处理单元的一个来有选择性地执行副视频图像的叠加的实例的示图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的各种实施例。
图1说明根据本发明实施例的重放设备的结构的实例。该重放设备是重放音频视频(AV)内容的媒体播放器。实现该重放设备来作为HD DVD播放器，其对存储在HD DVD(高清晰度数字多功能盘)标准的DVD介质中的音频视频(AV)内容进行重放。
如图1所示，该HD DVD播放器包含CPU(中央处理单元)11、北桥芯片12、主存储器13、南桥芯片14、非易失性存储器15、USB(通用串行总线)控制器17、HD DVD驱动器18、图形总线20、PCI(外围部件互联)总线21、视频控制器22、音频控制器23、视频解码器25、混合处理单元30、主音频解码器31、副音频解码器32、混音器(混音)33、视频编码器40和诸如HDMI(高清晰度多媒体接口)之类的AV接口(HDMI-TX)41。
在HD DVD播放器中，将播放器应用程序150和操作系统(OS)151预先安装在非易失性存储器15中。播放器应用程序150是在OS151上运行的软件，并执行控制来对HD DVD驱动器18所读取的AV内容进行重放。
存储在如HD DVD介质之类的存储介质中并由HD DVD驱动器18驱动的AV内容包含被压缩和编码了的主视频数据、被压缩和编码了的主音频数据、被压缩和编码了的副视频数据、被压缩和编码了的子画面数据、包含alpha数据的图形数据、被压缩和编码了的副音频数据以及控制该AV内容重放的导航数据。
被压缩和编码了的主视频数据是通过压缩和编码运动图像数据而获得的数据，该数据将被用作以H.264/AVC标准的压缩编码方法得到的主图像(主画面图像)。主视频数据包含HD标准的高清晰度图像。SD(标准清晰度)标准的视频数据可被用作主视频数据。被压缩和编码了的主音频数据是与主视频数据相关联的音频数据。主音频数据与主视频数据同步重放。
被压缩和编码了的副视频数据由以叠加在主视频图像上的状态而显示的副图像(子画面图像)所形成，并包含对主视频数据进行补充的运动图像(例如，作为主视频图像的电影制片人采访现场的图像)。被压缩和编码了的副音频数据是与副视频数据相关联的音频数据。副音频数据与副视频数据同步重放。
图形数据也由以叠加在主视频图像上的状态而显示的副图像(子画面图像)所形成，并包含用于显示如菜单对象之类的操作导航的各种数据(高级组件)。所述高级组件的每一个由静态图像、运动图像(包括动画)和文本形成。播放器应用程序150具有绘画功能，其用于根据用户的鼠标操作来画图。由绘画功能画出的图像也用作图形数据，并且能以叠加在主视频图像上的状态来显示。
被压缩和编码了的子画面数据由字幕之类的文本所形成。
导航数据包括用于控制内容的重放次序的播放列表和用于控制副视频数据和图形(高级组件)的重放的脚本。该脚本由标记语言如XML来描述。
HD标准的主视频数据具有1920×1080像素或1280×720像素的分辨率。另外，副视频数据、子画面数据和图形数据的每一个具有例如720×480像素的分辨率。
在HD DVD播放器中，软件(播放器应用程序150)执行分离处理和解码处理。在分离处理中，主视频数据、主音频数据、副视频数据、副音频数据和子画面数据从HD DVD驱动器18所读取的HD DVD流中分离。在解码处理中，副视频数据、子画面数据和图形数据被解码。另一方面，硬件执行需要更多处理量的处理，即对主视频数据解码的处理，以及对主音频数据和副音频数据解码的处理。
CPU 11是提供来控制HD DVD播放器的操作的处理器。CPU 11执行从非易失性存储器15载入到主存储器13的OS 151和播放器应用程序150。在主存储器13中存储区域的一部分用作视频存储器(VRAM)131。然而，并非必须使用主存储器13中存储区域的一部分作为VRAM 131。可将独立于主存储器13的专用存储器件用作VRAM 131。
北桥芯片12是连接CPU 11的局域总线与南桥芯片14的连接器件。北桥芯片12包括执行主存储器13的访问控制的存储器控制器。另外，北桥芯片12还包括GPU(图形控制单元)120。
GPU 120是由被CPU 11写入视频存储器(VRAM)131中的数据来产生形成图形画面图像的图形信号的一个图形控制器，所述视频存储器(VRAM)131是主存储器13的存储区域的一部分。GPU 120通过使用如位块传输之类的图形计算功能来产生图形信号。例如，假设CPU 11把图像数据项(副视频、子画面、图形和光标)写入VRAM 131上的四个单独的平面内。GPU 120通过使用位块传输执行混合处理来一个像素接一个像素地叠加这四个平面的图像数据项，从而产生图形信号以形成具有与主视频相同的分辨率(例如1920×1080像素)的图形画面图像。通过使用对应于副视频、子画面和图形的各个alpha数据项来执行该混合处理。alpha数据是指示对应于alpha数据的图像数据的每个像素的透明度(或不透明度)的系数。对应于副视频、子画面和图形的各个alpha数据项与副视频、子画面和图形的各个图像数据项一起存储在HD DVD介质中。具体地说，副视频、子画面和图形的每一个由图像数据和alpha数据形成。
由GPU 120产生的图形信号具有RGB彩色空间。图形信号的每个像素由数字RGB数据(24位)来表示。
除了产生形成图形画面图像的图形信号之外，GPU 120还具有向外部输出对应于所产生的图形信号的alpha数据的功能。
具体地说，GPU 120向外部输出产生的图形信号来作为数字RGB视频信号，还向外部输出对应于所产生的图形信号的alpha数据。该alpha数据是指示产生的图形信号(RGB数据)的每个像素的透明度(或不透明度)的系数(8位)。GPU 120针对每个像素输出具有由图形信号(24位的数字RGB视频信号)和alpha数据(8位)形成的alpha数据(32位的RGBA数据)的图形输出数据。具有alpha数据(32位的RGBA数据)的图形输出数据通过专用图形总线20发送到混合处理单元30。图形总线20是连接GPU 120和混合处理单元30的传输线。
如上所述，在HD DVD播放器中，具有alpha数据的图形输出数据通过图形总线20从GPU 120直接传输到混合处理单元30。这使得不必使用PCI总线21等把alpha数据从VRAM 131传输到混合处理单元30，从而避免由于alpha数据传输引起的PCI总线21中通信量的增加。
如果alpha数据通过PCI总线21等从VRAM 131向混合处理单元30传输，则需要把从GPU 120输出图形信号与通过PCI总线21传输的alpha数据同步，因此混合处理单元30的结构变得复杂。在本发明的HD DVD播放器中，GPU 120一个像素接一个像素相互同步地输出图形信号和alpha数据。因此，容易地达到图形信号与alpha数据之间的同步。
南桥芯片14控制分布在PCI总线21上的器件。南桥芯片14包括IDE(集成驱动电子学)控制器来控制HD DVD驱动器18。南桥芯片14还具有控制非易失性存储器15和USB控制器17的功能。USB控制器17控制鼠标器件171。用户可通过操作鼠标器件171来选择菜单项等。当然也可使用遥控单元来代替鼠标器件171。
HD DVD驱动器18是驱动单元，用来驱动存储介质，如存储了符合HD DVD标准的音频视频(AV)内容的HD DVD介质。
视频控制器22连接到PCI总线21。视频控制器22是与视频解码器25连接的LSI。被软件从HD DVD流中分离出来的主视频数据的流(视频流)通过PCI总线21和视频控制器22传输到视频解码器25。而且，从CPU 11输出的解码控制信息(控制)也通过PCI总线21和视频控制器22传输到视频解码器25。
视频解码器25是符合H.264/AVC标准的解码器。视频解码器25对HD标准的主视频数据解码并产生形成了分辨率为例如1920×1080像素的视频画面图像的数字YUV视频信号。该数字YUV视频信号传输到混合处理单元30。
混合处理单元30连接到GPU 120和视频解码器25，并执行混合处理来叠加从GPU 120输出的图形输出数据和被视频解码器25解码的主视频数据。在混合处理中，根据与图形数据(RGB)一起从GPU 120输出的alpha数据来执行混合处理(alpha混合处理)，从而来一个像素接一个像素地叠加形成图形数据的数字RGB视频信号和形成主视频数据的数字YUV视频信号。在处理中，主视频数据用作在下的画面图像，而图形数据用作叠加在主视频数据上的在上的画面图像。
例如，由混合处理获得的输出图像数据作为数字YUV视频信号供给视频编码器40和AV接口(HDMI-TX)41的每一个。视频编码器40把由混合处理获得的输出图像数据(数字YUV视频信号)转化为分视频信号或S视频信号，并将其输出到外部显示装置(监视器)如电视机。AV接口(HDMI-TX)41向外部HDMI器件输出含有数字YUV视频信号和数字音频信号的一组数字信号。
音频控制器23连接到PCI总线21。音频控制器23是与主音频解码器31和副音频解码器32的每一个相连接的LSI。被软件从HD DVD流中分离出来的主音频数据流通过PCI总线21和音频控制器23传输到主音频解码器31。而且，被软件从HD DVD流中分离出来的副音频数据流通过PCI总线21和音频控制器23传输到副音频解码器32。从CPU 11输出的解码控制信息(控制)还通过音频控制器23供给主音频解码器31和副音频解码器32的每一个。
主音频解码器31通过解码主音频数据产生I2S(集成电路间音频传输标准(Inter-IC Sound))格式的数字音频信号。数字音频信号被传输到混音器(混音)33。主音频数据通过使用多种类型的预定压缩编码方法(即多种类型的音频编解码器)的任一个来被压缩和编码。因此，主音频解码器31具有符合各个压缩编码方法的解码功能。具体地说，主音频解码器31通过对以压缩编码方法中的一种进行了压缩和编码的主音频数据进行解码来产生数字音频信号。以来自CPU 11的解码控制信息来告知主音频解码器31对主音频数据所使用的压缩编码方法的类型。
副音频解码器32通过对副音频数据解码来产生I2S(集成电路间音频传输标准(Inter-IC Sound))格式的数字音频信号。该数字音频数据被传输到混音器(混音)33。副音频数据也通过使用上述预定的压缩编码方法(即多种类型的音频编解码器)的任一个来被压缩和编码。因此，副音频解码器32还具有符合各个压缩编码方法的解码功能。具体地说，副音频解码器32通过对以压缩编码方法中的一种进行了压缩和编码的副音频数据进行解码来产生数字音频信号。以来自CPU 11的解码控制信息来告知副音频解码器32对副音频数据所使用的压缩编码方法的类型。
混音器(混音)33通过执行混合处理来把由主音频解码器31解码的主音频数据与由副音频解码器32解码的副音频数据相混合，以产生数字音频输出信号。该数字音频输出信号被传输到AV接口(HDMI-TX)41，并在被转化成模拟音频输出信号之后被输出到外部。
接着，将参照图2来说明由CPU 11执行的播放器应用程序150的功能和结构。
播放器应用程序150包含多路信号分离器(多路分离器)模块、解码控制模块、子画面解码模块、副视频解码模块和图形解码模块。
多路分离器模块是执行多路信号分离处理来把主视频数据、主音频数据、子画面数据、副视频数据和副音频数据从被HD DVD驱动器18读取的流中分离出来的软件。解码控制模块是根据导航数据来控制对主视频数据、主音频数据、子画面数据、副视频数据、副音频数据和图形数据的解码处理的软件。
子画面解码模块对子画面数据解码。副视频解码模块对副视频数据解码。图形解码模块对图形数据(高级组件)解码。
图形驱动器是控制GPU 120的软件。解码的子画面数据、解码的副视频数据和解码的图形数据通过图形驱动器传输到GPU 120。此外，图形驱动器向GPU 120发布各种绘画命令。
PCI流传送驱动器是用来通过PCI总线21传送流的软件。主视频数据、主音频数据和副音频数据由PCI流传送驱动器通过PCI总线21分别传输到视频解码器25、主音频解码器31和副音频解码器32。
接着将参照图3来说明由CPU 11执行的播放器应用程序150所实现的软件解码器的功能和结构。
如图3所示，软件解码器包含数据读取单元101、解密处理单元102、多路信号分离器单元(多路分离器)103、子画面解码器104、副视频解码器105、图形解码器106和导航控制单元201。
存储在HD DVD 18中的HD DVD介质中的内容(主视频数据、副视频数据、子画面数据、主音频数据、副音频数据、图形数据和导航数据)由数据读取单元101从HD DVD驱动器18中读取。主视频数据、副视频数据、子画面数据、主音频数据、副音频数据、图形数据和导航数据的每一个都被加密。主视频数据、副视频数据、子画面数据、主音频数据、副音频数据被叠加在HD DVD流上。由数据读取单元101从HD DVD介质中读取出的主视频数据、副视频数据、子画面数据、主音频数据、副音频数据、图形数据和导航数据的每一个被输入到内容解密处理单元102。解密处理单元102执行处理来对加密的数据项的每一个进行解密。解密的导航数据被传输到导航控制单元201。另外，解密的HD DVD流被传输到多路分离器103。
导航控制单元201对包括在导航数据中的脚本(XML)进行分析，并控制图形数据(高级组件)的重放。图形数据(高级组件)被传输到图形解码器106。图形解码器106由播放器应用程序150的图形解码模块形成，并对图形数据(高级组件)进行解码。
另外，导航控制单元201还执行响应于用户对鼠标器件171的操作来移动光标的处理，以及响应于菜单项的选择来重放音效的处理。用以上述绘画功能来画图可由下述过程实现：导航控制单元201接收鼠标器件171的用户操作，使GPU 120产生由该轨迹即光标轨迹形成的画面的图形数据，然后通过使用导航数据，把该数据作为与图形解码器106所解码的图形数据等价的图形数据再次输入到GPU120。
以播放器应用程序150的多路分离器模块来实现多路分离器103。多路分离器103把主视频数据、主音频数据、副音频数据、子画面数据和副视频数据从HD DVD流中分离出来。
主视频数据通过PCI总线21传输给视频解码器25。主视频数据由视频解码器25解码。解码的主视频数据具有例如HD标准的1920×1080像素的分辨率，并且作为数字YUV视频信号被传输到混合处理单元30。
主音频数据通过PCI总线21传输给主音频解码器31。主音频数据由主音频解码器31解码。解码的主音频数据作为12S格式的数字音频信号被传输给混音器33。
副音频数据通过PCI总线21传输给副音频解码器32。副音频数据由副音频解码器32解码。解码的副音频数据作为I2S格式的数字音频信号被传输给混音器33。
子画面数据和副视频数据被分别传输给子画面解码器104和副视频解码器105。子画面解码器104和副视频解码器105分别对子画面数据和副视频数据解码。子画面解码器104和副视频解码器105分别由播放器应用程序150的子画面解码模块和副视频解码模块实现。
分别由子画面解码器104、副视频解码器105和图形解码器106解码的子画面数据、副视频数据和图形数据被CPU 11写入VRAM 131。而且，对应于光标图像的光标数据也被CPU 11写入VRAM 131。子画面数据、副视频数据、图形数据和光标数据的每一个都包括针对每个像素的RGB数据和alpha数据(A)。
GPU 120由被CPU 11写入VRAM 131中的副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据产生形成了1920×1080像素的图形画面图像的图形输出数据。通过由GPU 120的混合器单元(MIX)121执行的alpha混合处理来一个像素接一个像素地叠加副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据。
在alpha混合处理中，使用了对应于写入VRAM 131中的副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据的各个alpha数据项。具体地说，写入VRAM 131中的副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据的每一个都包含图像数据和alpha数据。MIX 121根据对应于副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据的各个alpha数据项以及由CPU 11指定的副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据的各个位置信息项，来执行混合处理。因此，MIX 121产生这样的图形画面图像，其中副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据叠加在1920×1080像素的背景图像上。
该背景图像的每个像素的alpha值是表示该像素为透明的值，即0。在图形画面图像中，对于其中叠加了图像数据项的区域，对应于各个区域的新alpha数据项由MIX 121来计算。
如上所述，GPU 120从副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据来产生形成了1920×1080像素的图形画面图像的图形输出数据(RGB)以及对应于图形数据的alpha数据。当只显示副视频数据、图形数据、子画面数据和光标数据的一个图像时，GPU 120产生了对应于图形画面图像的图形数据，并产生了对应于该图形数据的alpha数据，其中在该图形画面图像中只有该图像(例如720×480)被安置在1920×1080像素的背景图像上。
由GPU 120产生的图形数据(RGB)和alpha数据作为RGBA数据通过图形总线20传输给混合处理单元30。
接着参照图4来说明由混合处理单元30执行的混合处理(alpha混合处理)。
alpha混合处理是根据伴随图形数据(RGB)的alpha数据(A)来一个像素接一个像素地叠加图形数据和主视频数据的混合处理。图形数据(RGB)用作表层图像，并被叠加在视频数据上。从GPU 120输出的图形数据的分辨率与从视频解码器25输出的主视频数据的分辨率相同。
假设具有分辨率为1920×1080像素的主视频数据(视频)作为图像数据C输入给混合处理单元30，而具有分辨率为1920×1080像素的图形数据作为图像数据G输入给混合处理单元30。混合处理单元30根据具有分辨率为1920×1080像素的alpha数据(A)执行计算来一个像素接一个像素地把图像数据G叠加到图像数据C上。该计算由下面的公式(1)执行。
V＝α×G+(1-α)C    ...(1)
V表示由alpha混合处理所获得的输出图像数据每个像素的颜色，α表示对应于图形数据G每个像素的alpha值。
接着参照图5来说明由GPU 120的MIX 121执行的混合处理(alpha混合处理)。
在本实施例中，假设从写入VRAM 131中的子画面数据和副视频数据产生了具有1920×1080像素分辨率的图形数据。子画面数据和副视频数据的每一个都具有例如720×480像素的分辨率。子画面数据和副视频数据的每一个都伴随着具有720×480像素分辨率的alpha数据。
例如，把对应于子画面数据的图像用作表层图像，而把对应于副视频数据的图像用作下层图像。
在对应于子画面数据的图像叠加在对应于副视频数据的图像上的区域中每个像素的颜色由下面的公式(2)确定。
G＝Go×αo+Gu(1-αo)αu    ...(2)
G表示在该叠加的区域中每个像素的颜色，Go表示用作表层图像的子画面数据每个像素的颜色，αo表示用作表层图像的子画面数据每个像素的alpha值，Gu表示用作下层图像的副视频数据每个像素的颜色。
此外，在把对应于子画面数据的图像叠加在对应于副视频数据的图像上的区域中每个像素的alpha值由下面的公式(3)确定。
α＝αo+αu×(1-αo)          ...(3)
α表示该叠加的区域每个像素的alpha值，αu表示用作下层的副视频数据的每个像素的alpha值。
如上所述，GPU 120的MIX 121通过使用在对应于子画面数据的alpha数据与对应于副视频数据的alpha数据之间的被用作表层图像的那个数据的alpha数据来叠加子画面数据和副视频数据，从而产生形成了1920×1080像素的画面图像的图形数据。此外，GPU 120的MIX 121根据对应于子画面数据的alpha数据和对应于副视频数据的alpha数据来计算形成了1920×1080像素画面图像的图形数据的每个像素的alpha值。
具体地说，GPU 120的MIX 121执行叠加1920×1080像素的表面(像素颜色＝黑，像素的alpha值＝0)、720×480像素的副视频数据的表面、和720×480像素的子画面数据的表面的混合处理，从而计算形成1920×1080像素的画面图像的图形数据和1920×1080像素的alpha数据。1920×1080像素的表面被用作最底层面，副视频数据的表面被用作次底层面，子画面数据的表面被用作最上层面。
在1920×1080像素的画面图像中，在子画面数据或副视频数据都不存在的区域中像素颜色是黑色。另外，在只存在子画面数据的区域中像素颜色与子画面数据的对应像素的各原始颜色相同。同样，在只存在副视频数据的区域中像素颜色与副视频数据的对应像素的各原始颜色相同。
另外，在1920×1080像素的画面图像中，与在子画面数据或副视频数据都不存在的区域中的像素相对应的alpha值是0。在只存在子画面数据的区域中像素的alpha值与子画面数据的对应像素的原始alpha值相同。同样，在只存在副视频数据的区域中像素的alpha值与副视频数据的对应像素的原始alpha值相同。
图6说明的是在把720×480像素的副视频数据叠加在1920 ×1080像素的主视频数据上的状态下所显示的该720×480像素的副视频数据的情况。
在图6中，通过一个像素接一个像素地叠加1920×1080像素(像素颜色＝黑，像素的alpha值＝0)的表面与720×480像素的副视频数据表面的混合处理来产生图形数据。
如上所述，输出到显示装置的输出画面数据(视频+图形)是通过混合图形数据和主视频数据来产生的。
在1920×1080像素的图形数据中，在不存在720×480像素的副视频数据的区域中像素的alpha值是0。因此，不存在副视频数据的区域是透明的，并且在该区域中显示不透明度100％的主视频数据。
在主视频数据上以对应于副视频数据的alpha数据指定的透明度来显示720×480像素的副视频数据的每个像素。例如，以不透明度100％来显示具有alpha值为1的副视频数据的像素，而不显示对应于该副视频数据像素位置的主视频数据的像素。
此外，如图7所示，在放大到1920×1080像素分辨率的副视频数据上的区域中可显示缩小到720×480像素分辨率的主视频数据。
通过使用GPU 20的缩放功能和视频解码器25的缩放功能可实现图7的显示模式。
具体地说，根据来自CPU 11的指令，GPU 20执行缩放处理来逐步增大副视频数据的分辨率直到副视频数据的分辨率(图像尺寸)达到1920×1080像素。使用像素插值法执行该缩放处理。随着副视频数据分辨率增加，不存在副视频数据的区域(具有alpha值为0的区域)在1920×1080像素的图形数据中逐渐减少。因此在主视频数据上显示的副视频数据的尺寸逐渐增加，而具有alpha值为0的区域逐渐减少。当副视频数据的分辨率(图像尺寸)达到1920×1080像素时，GPU 120执行混合处理来在1920×1080像素的副视频数据上叠加720×480像素的表面(像素颜色＝黑，像素的alpha值＝0)，从而在1920×1080像素的副视频数据上安置alpha值为0的720×480像素的区域。
另一方面，视频解码器25根据来自CPU 11的指令执行缩放处理来把主视频数据的分辨率减小到720×480像素。
在安置于1920×1080像素的副视频数据上的、alpha值为0的720×480像素的区域中显示了被减小到720×480像素的主视频数据。具体地说，从GPU 120输出的alpha数据还可用作掩膜以限制显示主视频数据的区域。
如上所述，从GPU 120输出的alpha数据可由软件控制。因此，以叠加在主视频数据上的状态来有效地显示图形数据，从而容易地实现高交互性图像显示。另外，alpha数据随图形数据一起自动从GPU120传输到混合处理单元30，因此该软件无需分别执行处理来把alpha数据传送到混合处理单元30。
图8是示意性示图，说明了通过如上所述进行操作的GPU 120和混合处理单元30来在由HD DVD播放器重放的HD标准AV内容中叠加多个图像数据项的处理。
在HD标准中，定义了从层1到层5的五个层，并把光标、图形、子画面、副视频和主视频分别分配给层1到层5。如图8所示，作为前一步处理，GPU 120的MIX 121把层1到层5之中层1到层4的四个图像a1到a4进行叠加；并且作为后一步处理，混合处理单元30把从GPU 120输出的图像与层5的图像a5叠加。因此产生目标图像a6。
如上所述，第一个优点是，HD DVD播放器通过把在HD标准中定义的层1到层5的五个图像数据项的叠加分成两个步骤来执行适当的装载分配。另外，层5的主视频包含高清晰度图像，必须对每一帧(每秒有30帧)执行更新。因此处理主视频的混合处理单元30每秒需要执行30次叠加。与之相比，层1到层4的光标、图形、子画面和副视频无需具有与主视频一样高的图像质量。因此，对于GPU 120的MIX 121来说每秒执行例如10次叠加就足够了。假设混合处理单元30与层5的主视频一起还对层1到层4的光标、图形、子画面和副视频执行叠加，则对层1到层4也要执行每秒30次叠加，即每秒执行了20次不必要的叠加。因此，作为第二个优点，该HD DVD播放器适当地实现了效率的提高。
层1到层4的光标、图形、子画面和副视频被从播放器应用程序150提供给GPU 120。为了把图像数据项供给GPU 120，播放器应用程序150包含了子画面解码器104、副视频解码器105、图形解码器(组件解码器)106、和光标绘画管理器107、以及表面管理/定时控制器108，如图8所示。
光标绘画管理器107作为导航控制单元201的功能来实现，并执行光标绘画控制来响应于鼠标器件171的用户操作而移动光标。另一方面，表面管理/定时控制器108执行定时控制来显示由子画面解码器104在适当的定时解码的子画面数据的图像。
如图8所示的光标控制是用于移动光标的控制数据，它由USB控制器17响应于鼠标器件171的操作而产生。ECMA脚本是其中描述了绘画API从而指示点、线和图像等的绘画的脚本。iHD标记是以标记语言描述的用来在适当定时显示各种高级组件的文本数据。
此外，除了MIX 121以外，GPU 120还具有缩放处理单元122、亮度键处理单元123和3D图形引擎124。
缩放处理单元122执行在图7的说明中提及的缩放处理。亮度键处理单元123通过把亮度值小于阈值的像素的alpha值设置成0来执行亮度键处理以去除图像中的背景(黑色)。3D图形引擎124执行图形数据产生处理，包括用于绘画功能的(光标轨迹形成的图像的)图像生成。
如图8所示，HD DVD播放器对层2到层4的图像a2到a4执行缩放处理，并对层4的图像a4进一步执行亮度键处理。此外，在HDDVD播放器中，GPU 120不单独地执行缩放处理和亮度键处理，而是(通过MIX 121)与混合处理同时执行。从播放器应用程序150的观点出发，播放器应用程序150要求缩放处理和亮度键处理与混合处理一起进行。假设GPU 120单独地执行缩放处理和亮度键处理，则需要提供中间缓冲器来临时存储缩放处理后的图像和亮度键处理后的图像，并执行中间缓冲器与GPU 120之间的数据传送。与之相比，根据该HD DVD播放器，在GPU 120中无论有无必要都要把缩放处理单元122的输出输入到亮度键处理单元123中，并且无论有无必要都要把亮度键处理单元123的输出输入到MIX 121。换言之，该HD DVD执行所谓的流水线处理，其中缩放处理单元122、亮度键处理单元123和MIX 121一起工作。因此，该HD DVD播放器不需要中间缓冲器，并且不会产生中间缓冲器与GPU 120之间的数据传送。同样在这方面该HD DVD播放器实现效率提高。
在图8中说明的像素缓冲器管理器153是中间设备(middleware)，其执行对用作工作区的像素缓冲器的分配控制，从而用来通过使用3D图形引擎124的鼠标操作来画图并通过组件解码器106来画如操作管理之类的对象。在准备通过软件使用作为硬件的像素缓冲器的驱动器与使用该像素缓冲器的更高系统之间提供该像素缓冲器管理器153，以通过该驱动器进一步优化分配控制。
如上所述，在HD DVD播放器中，在HD标准中定义的层1到层5的五个图像数据项的叠加被分成两个步骤，从而实现了适当的装载分配和效率的提高。而且，通过与混合处理同时执行缩放处理和亮度键处理进一步实现了效率提高。
本实施例示出分步的实例，其中在层1到层5之中的层1到层4的图像a1到a4的叠加被作为前一步执行，而层5的图像a5的叠加被作为后一步执行。然而，例如通过动态切换层4的连接，层4的图像a4的叠加，即副视频的叠加既可在前一步也可在后一步中执行。图9A和9B的示图说明了通过GPU 120的MIX 121或混合处理单元30二者之一选择性地执行副视频叠加的结构示例。
例如，如果要求副视频具有与主视频相等的高图像质量，并需要对每一帧更新，即每秒更新30次，则可执行从图9A的状态到图9B的状态的切换。用于切换的触发事件可作为在导航数据中包括的脚本而提供。
此外，可以把图9B的状态设置成基本状态，并且当HD DVD播放器处在超出预定参考值的重负载状态下时执行切换到图9A的状态。由于播放器应用程序150可从OS 151获得负载状态的信息，因此容易获得用于切换的触发事件。
另外，在本实施例中说明的是其中GPU 120作为软件执行前一步叠加而混合处理单元30作为硬件执行后一步叠加的例子。然而，本发明的实质并不在于软件处理和硬件处理的区分。因此本发明当然可在前一步和后一步都由软件处理来执行的情况下适用。
已经描述本发明的某些实施例，这些实施例仅仅作为例子示出，而非用来限制本发明的范围。实际上，这里描述的新方法和系统可以以各种其它形式实施；此外，可在不脱离本发明的精神情况下对这里描述的方法和系统的形式做出各种省略、替代和改变。所附权利要求及其等同物意在覆盖这些落入本发明范围和精神之内的形式或其修改。

Claims (13)

1.一种重放设备，其特征在于包含：
输出单元，配置来输出用作主图像的主视频数据、用作副图像的副视频数据、显示光标的光标数据、显示操作导航的图形数据和显示字幕的子画面数据；
第一混合处理单元，配置来叠加所述副视频数据、子画面数据、光标数据和图形数据；以及
第二混合处理单元，配置来叠加由所述第一混合处理单元所得到的已叠加数据和所述主视频数据。
2.如权利要求1所述的重放设备，其特征在于
由所述第一混合处理单元执行的每单位时间的处理次数小于由所述第二混合处理单元执行的每单位时间的处理次数。
3.如权利要求1所述的重放设备，其特征在于还包含：
切换单元，配置来把所述副视频数据的叠加从所述第一混合处理单元切换到所述第二混合处理单元。
4.如权利要求3所述的重放设备，其特征在于还包含：
控制单元，配置来驱动和控制所述切换单元，以使得当所述副视频数据的副图像是高图像质量的图像时所述第二混合处理单元执行所述副视频数据的叠加，并且使得当所述副视频数据的副图像是低图像质量的图像时所述第一混合处理单元执行所述副视频数据的叠加。
5.如权利要求3所述的重放设备，其特征在于还包含：
控制单元，配置来驱动和控制所述切换单元，以使得当所述重放设备在轻负载情况下时所述第二混合处理单元执行所述副视频数据的叠加，并且使得当所述重放设备在重负载情况下时所述第一混合处理单元执行所述副视频数据的叠加。
6.如权利要求1所述的重放设备，其特征在于
所述第一混合处理单元在执行所述混合处理的同时执行缩放处理来缩小或放大所述图形数据。
7.如权利要求1所述的重放设备，其特征在于
所述第一混合处理单元在执行所述混合处理的同时执行缩放处理来缩小或放大所述子画面数据。
8.如权利要求1所述的重放设备，其特征在于
所述第一混合处理单元在执行所述混合处理的同时执行缩放处理来缩小或放大所述副视频数据。
9.如权利要求8所述的重放设备，其特征在于
所述第一混合处理单元在执行所述混合处理的同时对所述副视频数据执行亮度键处理来去除所述副图像中的背景色。
10.如权利要求1所述的重放设备，其特征在于
所述第一混合处理单元在执行所述混合处理的同时对所述副视频数据执行亮度键处理来去除所述副图像中的背景色。
11.一种重放设备，其特征在于包含：
输出单元，配置来输出用作主图像的主视频数据、用作副图像的副视频数据、显示光标的光标数据、显示操作导航的图形数据和显示字幕的子画面数据；
第一混合处理单元，配置来叠加所述副视频数据、子画面数据和光标数据；以及
第二混合处理单元，配置来叠加由所述第一混合处理单元所得到的已叠加数据、所述主视频数据和所述副视频数据。
12.如权利要求11所述的重放设备，其特征在于
由所述第一混合处理单元执行的每单位时间的处理次数小于由所述第二混合处理单元执行的每单位时间的处理次数。
13.一种使用重放设备的重放方法，其特征在于包含步骤：
输出用作主图像的主视频数据、用作副图像的副视频数据、显示光标的光标数据、显示操作导航的图形数据和显示字幕的子画面数据；
对所述副视频数据、子画面数据、光标数据和图形数据进行第一叠加；以及
对由所述第一叠加所得到的已叠加数据和所述主视频数据进行第二叠加。
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