CN101159872B

CN101159872B - Mpeg-2压缩格式译码器及mpeg-2压缩格式译码方法

Info

Publication number: CN101159872B
Application number: CN 200710187407
Authority: CN
Inventors: 白刚
Original assignee: Via Technologies Inc
Current assignee: Via Technologies Inc
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2027-11-22
Also published as: CN101159872A

Abstract

本发明提供一种MPEG-2压缩格式译码器及MPEG-2压缩格式译码方法，特别涉及一种MPEG-2压缩格式译码方法，包括下列步骤：设置一目前状态为一初始状态；接收MPEG-2格式的一压缩数据；判断该压缩数据的数据类型是否属于系统的该目前状态所对应的多种正确数据类型；若该数据类型不属于所述正确数据类型，丢弃该压缩数据；若该数据类型属于所述正确数据类型，依据该压缩数据进行译码；依据该压缩数据的数据类型及该目前状态更新该目前状态；以及重复该接收步骤至该更新步骤的所有步骤直至译码结束。本发明所述的MPEG-2压缩格式译码器及MPEG-2压缩格式译码方法，实现方法简单，又能提高系统整体的效能。

Description

MPEG-2压缩格式译码器及MPEG-2压缩格式译码方法

技术领域

本发明是有关于压缩数据的译码，特别是有关于MPEG-2压缩格式的数据译码。

背景技术

MPEG-2为于1994年由MPEG工作组发布的视频和音频压缩国际标准。MPEG-2通常用来为广播信号提供视频和音频编码，包括卫星电视、有线电视等。MPEG-2经过少量修改后，也成为DVD产品的核心技术。

图1为已知技术的MPEG-2压缩格式译码方法100的区块图。首先于步骤102中接收数据。接着，于步骤104中决定是否接收到序列结束(sequence-end)类型的数据。若非接收到序列结束类型的数据，则于步骤106中依据对应的数据类型进行译码。若接收到序列结束类型的数据，则译码结束。

图1的译码方法100的流程虽然简单，然而，译码方法100却未考虑传送数据过程造成的数据丢失或数据传输顺序错误的状况。在存在数据丢失或数据传输顺序错误的应用环境中，当序列头(Sequence Header)或图像(Picture)等类型数据丢失或数据传输顺序错误时，传统的MPEG2译码器便无法对其他接收到的数据正确地进行译码。同时，译码器也不了解当前译码是否正常。如果译码器处理并输出错误的数据，将会导致输出图像不正常，甚至会导致程序的严重错误。

发明内容

有鉴于此，本发明在于提供一种MPEG-2压缩格式译码方法，以解决已知技术存在的问题。首先，设置一目前状态为一初始状态；接收MPEG-2格式的一压缩数据；判断该压缩数据的数据类型是否属于系统的该目前状态所对应的多种正确数据类型；若该数据类型不属于所述正确数据类型，丢弃该压缩数据；若该数据类型属于所述正确数据类型，依据该压缩数据进行译码；依据该压缩数据的数据类型及该目前状态更新该目前状态；以及重复该接收步骤至该更新步骤的所有步骤直至译码结束。

本发明更提供一种MPEG-2压缩格式译码器。该MPEG-2压缩格式译码器包括一数据接收模块、一逻辑控制模块以及一数据处理模块。该数据接收模块接收MPEG-2格式的一压缩数据。该逻辑控制模块决定该压缩数据的一数据类型，判断该压缩数据的数据类型是否属于系统的一目前状态所对应的多种正确数据类型，若该数据类型不属于所述正确数据类型则丢弃该压缩数据，并依据该压缩数据的数据类型及该目前状态更新该目前状态。该数据处理模块耦接至该逻辑控制模块，于该数据类型属于所述正确数据类型时，该数据处理模块依据该压缩数据进行译码。

本发明所述的MPEG-2压缩格式译码器及MPEG-2压缩格式译码方法，实现方法简单，又能提高系统整体的效能。

附图说明

图1为已知技术的MPEG-2压缩格式译码方法的区块图；

图2为依据本发明的MPEG-2压缩格式译码器的区块图；

图3为依据本发明的MPEG-2压缩格式译码方法的流程图；

图4为依据本发明的状态跃迁图；

图5A显示依据本发明的逻辑控制模块的状态机的9种状态类型；

图5B显示依据本发明的14种数据类型；

图6为依据本发明的状态跃迁表。

具体实施方式

为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举多个较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下。

本发明提供一种运用有限状态机(finite state machine)构建的MPEG-2译码器，其逻辑控制部分用有限状态机设计实现，以充分考虑码流传输过程中的各种差错。当输入数据类型不正确时，不做译码处理，状态保持不变，可以提高译码器控制结构的强健性，降低传输数据错误造成译码错误的机率。

图2为依据本发明的MPEG-2压缩格式译码器200的区块图。译码器200包括数据接收模块202、逻辑控制模块204、数据处理模块206。首先由数据接收模块202接收MPEG-2格式的压缩数据。数据接收模块202接收的压缩数据接着被送至逻辑控制模块204。逻辑控制模块204接着决定压缩数据的数据类型，并判断该压缩数据的数据类型是否属于系统的目前状态所对应的正确数据类型。若压缩数据的数据类型不属于正确数据类型，则逻辑控制模块204丢弃该压缩数据。反之，若压缩数据的数据类型属于目前状态所对应的正确数据类型，则逻辑控制模块204将压缩数据送至数据处理模块206，以使数据处理模块206依据该压缩数据进行译码。

最后，逻辑控制模块204凭借一状态跃迁表，依据压缩数据的数据类型及目前状态值，以更新目前状态。该状态跃迁表记录各种目前状态下接收的压缩数据的各种数据类型所对应应更新的目前状态值。逻辑控制模块204所包含的状态跃迁表构成一有限状态机，利用有限状态机存储译码器200的状态，控制译码器200在目前状态下进行正确的译码操作，同时控制译码器状态的正确跃迁。状态跃迁表将以图4及图6做进一步说明。

图3为依据本发明的MPEG-2压缩格式译码方法300的流程图。首先，逻辑控制模块204设置目前状态为初始状态(步骤302)。接着，数据接收模块202接收MPEG-2格式的压缩数据，并传送至逻辑控制模块204(步骤304)。接着，逻辑控制模块204决定压缩数据是否为序列结束(sequence_end)类型数据(步骤306)。若压缩数据为序列结束类型数据，则逻辑控制模块204设置目前状态为终止状态(eEND_STATE)(步骤316)。若压缩数据为非序列结束类型数据，则逻辑控制模块204判断该数据类型是否属于系统的目前状态所对应的正确数据类型(步骤308)。若该数据类型不属于正确数据类型，则逻辑控制模块204丢弃该压缩数据(步骤312)。若该数据类型属于正确数据类型，则逻辑控制模块204驱使数据处理模块206依据该压缩数据进行译码(步骤310)。接着，逻辑控制模块204依据目前状态、输入数据类型及状态跃迁表更新目前状态(步骤314)。接收步骤304至更新步骤314之间的所有步骤将被重复执行直至步骤316的译码结束为止。

图4为依据本发明的状态跃迁图400。逻辑控制模块204凭借状态跃迁图400，根据系统的目前状态及输入数据的数据类型决定目前状态的变动。MPEG-2格式的压缩数据被区分为14种数据类型。图5B显示依据本发明的14种数据类型，包括图像、条带、用户数据、序列头、序列错误、序列结束、图像组、序列扩展、序列显示扩展、量化矩阵扩展、版权扩展、图像显示扩展、图像编码扩展以及错误数据。各数据类型分别对应0～13不同的序号。

各种数据类型的说明详述如下。图像(picture)包含图像译码用到的参数，例如编码类型的参数。条带(slice)包含条带译码用到参数和被压缩编码的数据，例如条带位置、熵编码后离散余弦变换数据等。用户数据(user data)包含用户定义的数据。序列头(sequence header)包含序列译码用到的参数，例如序列中图像的长宽、帧率等。序列错误(sequence error)指示序列有错。序列结束(sequence end)指示整个序列结束。因为序列中图像被分属于多个组，图像组(group)类型数据包含指示组间是否有联系等参数。序列扩展(sequence ext)包含序列译码用到的一些扩展参数，例如是否逐行扫描等。序列显示扩展(sequence displayext)包含序列显示用到的一些参数，例如视频的制式(PAL，NTSC等)等。量化矩阵扩展(quant matrix ext)包含量化矩阵数据。版权扩展(copyright ext)包含版权数据。图像显示扩展(picture display ext)包含图像显示时的一些参数，例如图像位移等。图像编码扩展(picture coding ext)包含图像译码用到的一些扩展参数，例如图像结构等。以上数据类型均是MPEG-2标准定义的，错误数据(error-atom)是根据实际应用自定一表示接收到的数据有错误。

状态机的目前状态则被划分为9种类型。图5A显示依据本发明的逻辑控制模块204的状态机的9种状态类型，包括译码未开始、序列译码准备、序列译码开始、图像译码准备、图像译码开始、首条带译码、条带译码、图像译码结束以及序列译码结束。各状态分别对应0～8不同的序号。

各种状态的说明详述如下。译码未开始(eNO_START)表示译码程序启动后，尚未读取任何数据，等待数据登录的状态。序列译码准备(eSEQUENCE_PREPARE)表示程序开始后读取到一个有效的序列头类型数据，该数据包含了序列译码将要使用的部分参数，将这些参数解析到数据结构中以备译码使用的状态。序列译码开始(eSEQUENCE_START)表示程序读取到有效的序列扩展类型数据，该数据包含了序列译码将要使用的部分参数，将这些参数解析到数据结构中以备译码使用的状态。图像译码准备(ePICTURE_PREPARE)表示程序读取到有效的图像类型数据，该数据包含译码下一图片将要使用的部分参数，将这些参数解析到数据结构中以备译码使用的状态。图像译码开始(ePICTURE_START)表示程序读取到有效的图像编码扩展类型数据，该数据包含译码下一图片将要使用的部分参数，将这些参数解析到数据结构中以备译码使用的状态。首条带译码(eFIRST_SLICE_DECODE)表示程序在图像译码开始状态时读取到一个条带类型数据便进入该状态，该数据包含了一个条带中被压缩编码的数据。在该状态下程序分配图像存储空间，开始对条带进行译码。条带译码(eSLICE_DECODE)表示程序在首条带译码状态下读取到条带类型数据进入该状态，对输入的条带类型数据进行译码，若继续读入条带类型数据，则状态保持不变，继续对输入的条带类型数据进行译码。图像译码结束(ePICTURE_END)表示在对条带类型数据进行译码时，收到非条带类型数据，说明一帧图像的条带类型数据已经全部被译码。当状态机置为该状态，程序输出译码得到的图象数据到显示器或存储介质，并释放译码得到图象数据占用的存储器空间。序列译码结束(eEND_STATE)表示程序读取到了序列错误类型数据指示该序列有错或序列结束类型数据指示序列结束。当状态机置为该状态，则译码结束。

接下来对图4的状态跃迁图400进行说明。首先，逻辑控制模块204的状态机进入译码未开始状态402。此时若逻辑控制模块204接收到序列头类型数据，则状态机进入序列译码准备状态404。若逻辑控制模块204接收到序列错误(sequence error)或序列结束(sequence end)类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机进入序列译码结束状态418。若逻辑控制模块204接收到序列头、序列错误或序列结束以外类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机的目前状态不变，仍维持于译码未开始状态402。

当逻辑控制模块204的状态机的目前状态为序列译码准备状态404，若逻辑控制模块204接收到序列扩展类型的数据，则状态机进入序列译码开始状态406。若逻辑控制模块204接收到序列错误或序列结束类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机进入序列译码结束状态418。若逻辑控制模块204接收到序列扩展、序列错误或序列结束以外类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机的目前状态不变仍维持于译码准备状态404。

从图4可以清晰的看到，若逻辑控制模块204于状态406、408、410、412、414接收到序列错误或序列结束类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机均进入序列译码结束状态418。

当逻辑控制模块204的状态机的目前状态为序列译码开始状态406、图像译码准备状态408、图像译码开始状态410，若逻辑控制模块204分别接收到图像、图像编码扩展、条带类型的数据，则状态机分别进入图像译码准备状态408、图像译码开始状态410、首条带译码状态412。

当逻辑控制模块204的状态机的目前状态为序列译码开始状态406、图像译码准备状态408、图像译码开始状态410，若逻辑控制模块204分别接收到图像、图像编码扩展、条带、序列错误或序列结束以外类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机的目前状态不变，仍分别维持于状态406、408、410。

当逻辑控制模块204的状态机的目前状态为首条带译码状态412，若逻辑控制模块204接收到条带类型的数据，则状态机进入条带译码状态414，若逻辑控制模块204接收到条带、序列错误或序列结束以外类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机进入图像译码结束状态416。

当逻辑控制模块204的状态机的目前状态为条带译码状态414，若逻辑控制模块204接收到条带类型的数据，则逻辑控制模块204的状态机的目前状态不变，仍维持于条带译码状态414；否则若逻辑控制模块204接收到其他类型的数据，则状态机进入图像译码结束状态416。

当逻辑控制模块204的状态机的目前状态为图像译码结束状态416，若逻辑控制模块204于图像译码结束状态416之前接收到的数据为图像类型，则状态机进入图像译码准备状态408；若逻辑控制模块204于图像译码结束状态416之前接收到的数据为序列头类型，则状态机进入序列译码准备状态404；若逻辑控制模块204于图像译码结束状态416之前接收到的数据不为图像/序列头/条带/序列错误/序列结束以外的类型，则状态机进入序列译码开始状态406。

图6为依据本发明的状态跃迁表。状态跃迁表与图4的状态跃迁图完全相对应，记录状态机的各种目前状态下依据逻辑控制模块204接收的压缩数据的各种数据类型所决定状态机欲进入的下一目前状态值。状态跃迁表的各行为状态机的各种目前状态，其数值0～8分别为图5A所包含的各状态的序号。状态跃迁表的各列为逻辑控制模块204接收的压缩数据的各种数据类型，其数值0～13分别为图5B所包含的各数据类型的序号。状态跃迁表中列出的数值则为各种目前状态与各种数据类型所对应的状态机的下一目前状态值，其数值0～8亦为图5A所包含的各状态的序号。因此，图6的状态跃迁表可借一段二元阵列(2-dimensional array)的程序码来实现，该阵列的输入为(目前状态的序号，数据类型的序号)，而该阵列的输出为依据图6的状态跃迁表对应的数值。

本发明提供一种MPEG-2压缩格式译码方法。首先，本方法考虑了在复杂网络环境下的视频传输数据易丢失的特点，通过有限状态机对MPEG2译码器进行控制，提高了译码器的强健性。其次，本方法将译码过程中的译码控制与数据处理分割开来，降低它们之间的耦合性，优化了程序结构，提高了程序的可读性和易维护性。本方法使用二维阵列存储状态，通过查找二维阵列完成有限状态机的状态跃迁，实现方法简单，又能提高系统整体的效能。

以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。

附图中符号的简单说明如下：

202：数据接收模块

204：逻辑控制模块

206：数据处理模块。

Claims

1.一种MPEG-2压缩格式译码方法，其特征在于，包括下列步骤：

设置一目前状态为一初始状态；

接收MPEG-2格式的一压缩数据；

判断该压缩数据的数据类型是否属于系统的该目前状态所对应的多种正确数据类型；

若该压缩数据的数据类型不属于所述正确数据类型，丢弃该压缩数据；

若该压缩数据的数据类型属于所述正确数据类型，依据该压缩数据进行译码；

依据该压缩数据的数据类型及该目前状态更新该目前状态；以及

重复该接收步骤至该更新步骤的所有步骤直至译码结束；

其中，该目前状态择自译码未开始、序列译码准备、序列译码开始、图像译码准备、图像译码开始、首条带译码、条带译码、图像译码结束以及序列译码结束其中之一。

2.根据权利要求1所述的MPEG-2压缩格式译码方法，其特征在于，该压缩数据的数据类型择自图像、条带、用户数据、序列头、序列错误、序列结束、图像组、序列扩展、序列显示扩展、量化矩阵扩展、版权扩展、图像显示扩展、图像编码扩展以及错误数据其中之一。

3.根据权利要求1所述的MPEG-2压缩格式译码方法，其特征在于，该目前状态的更新步骤依据一状态跃迁表，该状态跃迁表记录各种目前状态下接收的压缩数据的各种数据类型所对应应更新的目前状态值。

4.根据权利要求1所述的MPEG-2压缩格式译码方法，其特征在于，于该目前状态的更新步骤中：

若该压缩数据的数据类型为序列错误或序列结束，则该目前状态更新为序列译码结束；

若该目前状态为译码未开始，且该压缩数据的数据类型为序列头，则该目前状态更新为序列译码准备；

若该目前状态为序列译码准备，且该压缩数据的数据类型为序列扩展，则该目前状态更新为序列译码开始；

若该目前状态为序列译码开始，且该压缩数据的数据类型为图像，则该目前状态更新为图像译码准备；

若该目前状态为图像译码准备，且该压缩数据的数据类型为图像编码扩展，则该目前状态更新为图像译码开始；

若该目前状态为图像译码开始，且该压缩数据的数据类型为条带，则该目前状态更新为首条带译码；

若该目前状态为首条带译码，且该压缩数据的数据类型为条带，则该目前状态更新为条带译码；若该目前状态为首条带译码，而该压缩数据的数据类型为条带、序列错误或序列结束之外的数据类型，则该目前状态更新为图像译码结束；

若该目前状态为条带译码，且该压缩数据的数据类型为条带，则该目前状态仍为条带译码；若该目前状态为条带译码，而该压缩数据的数据类型为条带、序列错误或序列结束之外的数据类型，则该目前状态更新为图像译码结束；

若该目前状态为图像译码结束，且之前的压缩数据的数据类型为图像，则该目前状态更新为图像译码准备；若之前的压缩数据的数据类型为序列头，则该目前状态更新为序列译码准备；若之前的压缩数据的数据类型非序列头、图像、条带、序列错误或序列结束，则该目前状态更新为序列译码开始。

5.一种MPEG-2压缩格式译码器，其特征在于，包括：

一数据接收模块，接收MPEG-2格式的一压缩数据；

一逻辑控制模块，耦接至该数据接收模块，决定该压缩数据的一数据类型，判断该压缩数据的数据类型是否属于系统的一目前状态所对应的多种正确数据类型，若该压缩数据的数据类型不属于所述正确数据类型则丢弃该压缩数据，并依据该压缩数据的数据类型及该目前状态更新该目前状态；以及

一数据处理模块，耦接至该逻辑控制模块，若该压缩数据的数据类型属于所述正确数据类型，则该数据处理模块依据该压缩数据进行译码；

6.根据权利要求5所述的MPEG-2压缩格式译码器，其特征在于，该压缩数据的数据类型择自图像、条带、用户数据、序列头、序列错误、序列结束、图像组、序列扩展、序列显示扩展、量化矩阵扩展、版权扩展、图像显示扩展、图像编码扩展以及错误数据其中之一。

7.根据权利要求5所述的MPEG-2压缩格式译码器，其特征在于，该逻辑控制模块依据一状态跃迁表以更新该目前状态，该状态跃迁表记录各种目前状态下接收的压缩数据的各种数据类型所对应应更新的目前状态值。

8.根据权利要求5所述的MPEG-2压缩格式译码器，其特征在于，

若该压缩数据的数据类型为序列错误或序列结束，则该逻辑控制模块更新该目前状态为序列译码结束；

若该目前状态为译码未开始，且该压缩数据的数据类型为序列头，则该逻辑控制模块更新该目前状态为序列译码准备；

若该目前状态为序列译码准备，且该压缩数据的数据类型为序列扩展，则该逻辑控制模块更新该目前状态为序列译码开始；

若该目前状态为序列译码开始，且该压缩数据的数据类型为图像，则该逻辑控制模块更新该目前状态为图像译码准备；

若该目前状态为图像译码准备，且该压缩数据的数据类型为图像编码扩展，则该逻辑控制模块更新该目前状态为图像译码开始；

若该目前状态为图像译码开始，且该压缩数据的数据类型为条带，则该逻辑控制模块更新该目前状态为首条带译码；

若该目前状态为首条带译码，且该压缩数据的数据类型为条带，则该逻辑控制模块更新该目前状态为条带译码；若该目前状态为首条带译码，而该压缩数据的数据类型为条带序列错误或序列结束之外的数据类型，则该逻辑控制模块更新该目前状态为图像译码结束；

若该目前状态为条带译码，且该压缩数据的数据类型为条带，则该目前状态仍为条带译码；若该目前状态为条带译码，而该压缩数据的数据类型为条带、序列错误或序列结束之外的数据类型，则该逻辑控制模块更新该目前状态为图像译码结束；

若该目前状态为图像译码结束，且之前的压缩数据的数据类型为图像，则该逻辑控制模块更新该目前状态为图像译码准备；若之前的压缩数据的数据类型为序列头，则该逻辑控制模块更新该目前状态为序列译码准备；若之前的压缩数据的数据类型非序列头、图像、条带、序列错误或序列结束，则该逻辑控制模块更新该目前状态为序列译码开始。