CN101317447B - 字幕数据处理系统及方法 - Google Patents

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Abstract

所披露的实施例涉及一种将字幕信息插入到模拟视频信号中的系统。该系统的一个典型实施例包括：第一缓冲器，用于存储字幕数据的当前帧；第二缓冲器(21b)，用于在第一缓冲器已满的情况下，存储字幕数据的下一帧；第三缓冲器(21c)，用于在第一缓冲器和第二缓冲器均已满的情况下，存储字幕数据的再下一帧；以及模拟视频编码器(22)，被配置为将来自第一缓冲器、第二缓冲器、以及第三缓冲器的字幕数据编码为模拟视频信号。

Description

字幕数据处理系统及方法
技术领域
本发明涉及处理数字和模拟电视数据的领域，包括用于在模拟显示信号中显示的嵌入数字数据流中的字幕(closed caption)数据。
背景技术
这部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，其可以涉及以下所描述的和/或要求的本发明的多个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以利于更好地理解本发明的多个方面。因此，应该理解，将被读到的这些综述是就此而论的，并不认为是现有技术。
随着电视产业准备从广播模拟信号过渡到广播数字信号，多个产业标准的相互关系呈现出对电视设备制造者的挑战。感受到该冲击的一个领域是字幕信息的使用。字幕数据可以出现在TV屏幕的底部，以将节目的对话或其他信息传递给听力受损人员。
已知为高级电视系统委员会(“ATSC”)53的标准要求字幕数据被实现为当与MPEG2视频结合使用时的用户数据。相关标准是ISO-1318-2，其描述MPEG2视频中的用户数据格式。已知为EIA 608和EIA 708的附加标准描述模拟和数字字幕格式。
电视系统很难处理在数字字幕数据流的每个字段大于两字节的情况下作为用户数据嵌入数字字幕数据流的模拟字幕数据。模拟字幕编码器典型地包括用于字幕数据的下一帧的4字节缓冲器。该缓冲器将在数据率高于每字段两字节时溢出。复杂因素涉及符合电缆电信工程师协会(“SCTE”)发布的两个附加标准。这些标准已知为SCTE 20和SCTE 21标准，并且它们提出对电影模式的要求。电影模式被用于多个DVD娱乐节目等中的字幕数据。可期望一种符合这些标准的处理包括电影模式数据的数字字幕数据的有效方法。
发明内容
所披露的实施例涉及一种将字幕信息插入模拟视频信号的系统。该系统的示例性实施例包括：第一缓冲器，用于存储字幕数据的当前帧；第二缓冲器，用于在第一缓冲器满了的情况下，存储字幕数据的下一帧；第三缓冲器，用于在第一缓冲器和第二缓冲器都满了的情况下，存储字幕数据的再下一帧；以及模拟视频编码器，被配置为将来自第一缓冲器、第二缓冲器、以及第三缓冲器的字幕数据编码为模拟视频信号。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明示例性实施例的视频系统的框图；
图2是根据本发明示例性实施例的用户数据分析操作的流程图；以及
图3是根据本发明示例性实施例的字幕数据保存操作的流程图。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。致力于提供这些实施例的简明扼要的描述，并不在本说明书中描述实际实施方式的所有特性。应当了解，在任何这种实际实施方式的开发中，如在任一工程或设计项目中，必须做出许多针对实施方式的决定以实现开发者的特定目的，例如，遵照与系统相关的和与商业相关的限制，从一个实现到另一个这些限制可以改变。此外，应当意识，这种开发的努力可能是复杂且费时的，但对受益于本公开的那些普通技术人员来说，仍将是设计、制造以及生产的例行程序。
图1是根据本发明的示例性显示系统的框图。该图整体上由参考标号10表示。系统10可以包括采用等离子体显示器、数字光处理(“DLP”)显示器、硅基液晶(“LCOS”)等的电视机。该系统10可以用于显示模拟和数字节目，包括高清晰度电视(“HDTV”)节目。
系统10包括调谐器12，该调谐器用于接收诸如高级电视系统委员会(“ATSC”)空中信号等的电视信号。该系统10用于对来自于数字输入的字幕数据进行解码并将对应字幕数据插入模拟视频输出。调谐器12产生MPEG传输流，该MPEG传输流被传递到传输流解复用器14。传输流解复用器14将MPEG传输流解复用为视频、音频、以及其他数据来作为包基本流(“PES”)。来自传输流解复用器14的PES数据被传递到视频包缓冲器16。可以从存储在视频包缓冲器16中的数据中解码出视频和字幕数据。
视频包缓冲器16将MPEG视频传递到MPEG视频解码器18。MPEG视频解码器18将从视频包缓冲器16接收到的数据分为视频数据和用户数据。如图1所示，用户数据被传递到用户数据分析器20，以及视频数据被传递到显示处理器26。用户数据分析器20提取字幕数据并且还可以对显示数据进行重新排序。
在图1所示的示例性实施例中，用户数据分析器20包括如下详述的用于存储字幕数据的三个缓冲器21a、21b和21c。缓冲器21a、21b和21c可以用于分别存储字幕数据的当前帧、字幕数据的下一帧、以及字幕数据的再下一帧。在诸如电影模式支持的特定条件下，需要用于存储再下一帧的字幕数据的缓冲器，这是因为其可以用于在相同字段中的两个连续帧中重复(iterate)相同数据。
在本发明的可选实施例中，可以将诸如缓冲器21a、21b和21c的字幕数据缓冲器设置在系统10中的其他组件(例如，MPEG视频解码器18或模拟视频解码器22)中。以下参考图2和图3，详细说明了用于控制将字幕数据存储到缓冲器21a、21b和21c中的示例性判定处理。
字幕数据通过用户数据分析器20被传递到模拟视频编码器22。字幕数据还通过用户数据分析器20被提供至图形和屏幕显示(“OSD”)生成器24。模拟视频编码器22将从用户数据分析器20接收到的字幕数据与视频一起进行编码，并将其提供给模拟视频输出23。
图形和OSD生成器24将图形和OSD数据传递至显示处理器26，其中，该数据与从MPEG视频解码器18接收到的视频数据相结合。然后，显示处理器26将数字视频和图形数据传递至主显示器28。
视频还通过显示处理器26被传递到模拟视频编码器22。该视频信息被转换为模拟形式，并通过模拟视频编码器22与从用户数据分析器20接收到的字幕数据相结合。由模拟视频编码器22生成的模拟视频输出可以与NTSC或PAL格式兼容。可以通过模拟视频编码器22将字幕数据表示为垂直消隐间隙(“VBI”)数据。
在诸如ATSC 53标准、EIA 708标准和EIA 608标准的标准中限定了字幕数据和用户数据的格式。在本发明的示例性实施例中，EIA 608字幕数据被传递至模拟视频编码器22，以将其作为字幕数据插入。模拟视频编码器22可以用于为字幕数据提供每个字段两字节的缓冲器。每帧四字节的字幕数据可以用于隔行扫描的视频。多于四字节的字幕数据可以用于像电影模式操作的一些特殊情况，或提供每个字段具有多于一个图像头用户数据的特殊流。
图2是根据本发明示例性实施例的用户数据分析操作的流程图。该处理整体上由参考标号100表示。如框102所示，处理开始于通过用户数据分析器20(图1)接收用户数据。在判定框104处，检验接收到的用户数据的有效性。如果用户数据无效，则如框114所示，处理结束。如果在判定框104处用户数据有效，则如框106所示，对嵌入到接收到的数据中的字幕数据进行重新排序，以符合正确的显示顺序。在框108处，保存用于当前字段的字幕数据。当前字段数据可以被存储在用于保存当前字段数据的缓冲器(例如，用户数据分析器20中的缓冲器21a(图1))中。
在框110处，检验字幕数据与电影模式的对应关系。如果数据不对应于电影模式数据，则在框114处，处理结束。如果作为在框110处检验电影模式的结果，数据被确定为对应于电影模式数据，则如块112所示，数据被保存为对应于下一字段。该数据可以被保存在用于保存下一帧的字幕数据的缓冲器(例如，用户数据分析器20中的缓冲器21b(图1))中。在保存下一字段之后，如框114所示，处理结束。
图3是根据本发明示例性实施例的字幕数据保存操作的流程图。该处理整体上由参考标号200表示。在图2的框108和112中，保存关于当前帧和下一帧的字幕数据。
可以以通过计算机程序调用的编程子程序的方式实现图3所示的处理的示例性实施例，以保存字幕数据。在本发明的示例性实施例中，由图3表示的子程序可以具有两个输入参数：字幕数据和字段信息。字段信息可以表示对应的字幕数据是对应于当前字段还是对应于下一字段。
在框202处，处理开始。在判定框204处，确定当前字段缓冲器(例如，图2中的缓冲器21a)是否是可用的。如果当前字段缓冲器可用，则如框208所示，将两个字节的字幕数据存储到当前字段缓冲器。此后，如框220所示，处理结束。
如果在判定框204处当前字段缓冲器不可用，则在框206处确定下一帧缓冲器(例如，图2中的缓冲器21b)是否是可用的。如果下一帧缓冲器可用，则如框210所示，将两个字节的字幕数据存储到下一帧缓冲器。此后，如框220所示，处理结束。
如果在判定框206处下一帧缓冲器不可用，则在框212处进行关于是否可以忽略数据的检验。如果数据可以被忽略，则如框216所示，丢掉数据。此后，如框220所示，处理结束。
如果判定框212处确定数据不能被忽略，则如判定框214所示，检验再下一帧缓冲器(例如，图2中的缓冲器21c)的空间。如果再下一帧缓冲器中没有空间，则如框216所示，丢掉数据。此后，如框220所示，处理结束。
如果在判定框214处再下一帧缓冲器中存在用于数据的空间，则将两个字节的字幕数据存储到再下一帧缓冲器，并将其识别为对应于再下一帧。此后，如在框220所示，处理结束。
总结图3所示的处理，当接收到字幕数据时，检验当前字段缓冲器21a(图1)的空间。如果在当前字段缓冲器21a中存在空间，则将保存数据。如果当前字段缓冲器21a已满，则进行关于下一帧缓冲器21b(图1)是否也已被占用的检验。如果下一帧缓冲器21b也被占用，则将字幕数据保存在对应于再下一帧的缓冲器21c中。
处理允许检验在再次检验下一帧缓冲器之前是否可以忽略数据。如果例如数据仅表示奇偶校验数据，则可以忽略数据。如果数据仅是奇偶校验数据，则可以连接至模拟视频编码器22(图1)的模拟视频输出的模拟字幕解码器可以忽略数据。可以在接收有意义数据的块之间观测该条件。在高数据率传递字幕信息的情况下，丢弃诸如奇偶信息的信息减少了存储消耗。另外，如果缓冲器将溢出，则可以丢掉数据。
虽然已经通过附图中的实例示出了具体的实施例，并且将在本文进行详细的描述，但是本发明能允许各种修改和替换形式。然而，应当理解，并不意味着本发明被限制为所披露的特定形式。相反地，本发明是覆盖落入由下面所附的权利要求限定的本发明的范围和精神内的所有的修改、等同以及替换。

Claims (19)

1.一种处理字幕数据的系统(10)，包括：
第一缓冲器(21a)，用于在所述第一缓冲器(21a)未满的情况下，存储字幕数据的当前帧；
第二缓冲器(21b)，用于在所述第一缓冲器(21a)已满的情况下，存储字幕数据的下一帧；
第三缓冲器(21c)，用于在所述第一缓冲器(21a)和所述第二缓冲器(21b)均已满的情况下，存储字幕数据的再下一帧；以及
模拟视频编码器(22)，用于将来自所述第一缓冲器(21a)、所述第二缓冲器(21b)、以及所述第三缓冲器(21c)的字幕数据编码为模拟视频信号(23)，
其中，第三缓冲器(21c)用于电影模式下的字幕数据，所述第一、第二和第三缓冲器只保存两字节的数据，字幕数据中多余的字节被丢掉。
2.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，字幕数据的所述当前帧、字幕数据的所述下一帧、以及字幕数据的所述再下一帧均从MPEG2视频流获得。
3.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，被编码为所述模拟视频流(23)的所述字幕数据符合EIA 608标准。
4.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述第一缓冲器(21a)、第二缓冲器(21b)以及第三缓冲器(21c)位于用户数据分析器(20)中，所述用户数据分析器用于将字幕数据的所述当前帧、字幕数据的所述下一帧、以及字幕数据的所述再下一帧传递至所述模拟视频编码器(22)。
5.根据权利要求4所述的系统(10)，其中，所述用户数据分析器(20)用于确定在所述第一缓冲器(21a)和所述第二缓冲器(21b)均已满的情况下是否可以忽略字幕数据。
6.根据权利要求5所述的系统(10)，其中，如果所述字幕数据仅是奇偶校验数据，则忽略所述字幕数据。
7.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，所述模拟视频编码器(22)用于将从显示处理器(26)接收到的视频数据与字幕数据的所述当前帧、字幕数据的所述下一帧、以及字幕数据的所述再下一帧相结合，以产生所述模拟视频信号(23)。
8.根据权利要求1所述的系统(10)，其中，字幕数据的所述当前帧、字幕数据的所述下一帧、以及字幕数据的所述再下一帧中的每一个均包括两个字节的数据。
9.一种处理字幕数据的方法，包括：
接收字幕数据的帧；
在所述第一缓冲器(21a)未满的情况下，将字幕数据的所述帧作为字幕数据的当前帧存储在第一缓冲器(21a)中；
在所述第一缓冲器(21a)已满的情况下，将字幕数据的所述帧作为字幕数据的下一帧存储在第二缓冲器(21b)中；
在所述第一缓冲器(21a)和所述第二缓冲器(21b)均已满的情况下，将字幕数据的所述帧作为字幕数据的再下一帧存储在所述第三缓冲器(21c)中；以及
将来自所述第一缓冲器(21a)、所述第二缓冲器(21b)、以及所述第三缓冲器(21c)的字幕数据编码为模拟视频信号，
其中，第三缓冲器(21c)用于电影模式下的字幕数据，所述第一、第二和第三缓冲器只保存两字节的数据，字幕数据中多余的字节被丢掉。
10.根据权利要求9所述的方法，包括：从MPEG2视频流获得字幕数据的所述帧。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，对所述字幕数据进行编码的动作包括：根据EIA 608标准格式化所述字幕数据。
12.根据权利要求9所述的方法，包括：确定在所述第一缓冲器(21a)和所述第二缓冲器(21b)均已满的情况下是否可以忽略所述字幕数据。
13.根据权利要求12所述的方法，包括：如果所述字幕数据仅是奇偶校验数据，则忽略所述字幕数据。
14.根据权利要求9所述的方法，包括：将视频数据与字幕数据的所述当前帧、字幕数据的所述下一帧、以及字幕数据的所述再下一帧相结合，以产生所述模拟视频信号(23)。
15.一种电视系统(10)，包括：
调谐器(12)，用于接收通信信号并基于所述通信信号生成MPEG传输流；
传输流解复用器(14)，用于接收所述MPEG传输流并基于所述MPEG传输流生成包基本流；
视频包缓冲器(16)，用于接收所述包基本流并基于所述包基本流生成MPEG视频输出；
MPEG视频解码器(18)，用于接收所述MPEG视频输出并基于所述MPEG视频输出生成视频数据流和用户数据流；
用户数据分析器(20)，用于接收所述用户数据流，所述用户数据分析器包括：第一缓冲器(21a)，用于在所述第一缓冲器(21a)未满的情况下存储来自所述用户数据流的字幕数据的当前帧；第二缓冲器(21b)，用于在所述第一缓冲器(21a)已满的情况下存储来自所述用户数据流的字幕数据的下一帧；以及第三缓冲器(21c)，用于在所述第一缓冲器(21a)和所述第二缓冲器(21b)均已满的情况下，存储来自所述用户数据流的字幕数据的所述再下一帧；
显示处理器(26)，用于接收所述MPEG视频流并基于所述MPEG视频流提供视频输出；以及
模拟视频编码器(22)，用于从所述显示处理器(26)接收所述视频输出，并且将所述视频输出与来自所述第一缓冲器(21a)、所述第二缓冲器(21b)、以及第三缓冲器(21c)的字幕数据一起编码为模拟视频信号(23)，
其中，第三缓冲器(21c)用于电影模式下的字幕数据，所述第一、第二和第三缓冲器只保存两字节的数据，字幕数据中多余的字节被丢掉。
16.根据权利要求15所述的电视系统(10)，其中，被编码为所述模拟视频流(23)的所述字幕数据符合EIA 608标准。
17.根据权利要求16所述的电视系统(10)，其中，所述用户数据分析器(20)用于确定在所述第一缓冲器(21a)和所述第二缓冲器(21b)均已满的情况下是否可以忽略字幕数据。
18.根据权利要求17所述的电视系统(10)，其中，如果所述字幕数据仅是奇偶校验数据，则忽略所述字幕数据。
19.根据权利要求15所述的电视系统(10)，其中，字幕数据的所述当前帧、字幕数据的所述下一帧、以及字幕数据的所述再下一帧中的每一个均包括两个字节的数据。
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