CN101491105A - 再生装置、再生方法和程序 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了使得能够维持编码视频信号的实时再生同时抑制视觉上差的印象的再生装置、再生方法和程序。如图3所示，解码器所执行的负荷减轻处理包括以下六种处理：即，去块滤波器去除处理、B图片简单运动补偿(MC)处理、P图片简单运动补偿(MC)处理、非存储图片跳帧处理、存储图片跳帧处理和仅I图片再生处理。这些六种负荷减轻处理通过以上述次序每次执行时增加一种来逐渐减轻解码所需要的负荷(即，计算量)。例如，本发明可以应用于H.264/AVC的解码器。

Description

再生装置、再生方法和程序
技术领域
本发明涉及一种再生装置、再生方法和程序，特别是涉及在再生编码图像信号时通过根据当前的负荷状况部分地省去再生处理来减少再生延迟的再生装置、再生方法和程序。
背景技术
当再生以MPEG2系统、H.264/AVC系统等为代表的编码系统编码的视频信号时，存在通过硬件来配置所用解码器的方法和通过用个人计算机(以下称为PC)等执行软件来实现所用解码器的方法。
在硬件实现的解码器和软件实现的解码器中，尤其是在软件实现的解码器的状况下，当由于执行相应软件的PC的计算能力、其他程序的执行状态等而将PC置于高负荷状态时，视频信号的再生发生延迟，且可能会使得不能实时再生。
当视频信号的实时再生出现失败时，通常，已经试图通过减少用于再生的帧(跳帧)来减少解码期间的计算量，从而解决再生延迟(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：JP-A第2004-328511号
发明内容
技术问题
然而，在为了解决实时再生失败而执行跳帧时，帧的显示间隔被打乱，从而由于图像移动和停顿而给出视觉上的不好的印象。
此外，与当前通常采用作为压缩编码系统的MPEG2系统相比，由于未来将广泛采用的H.264/AVC系统在解码期间需要更多计算量，所以高负荷状态下视频信号的实时再生失败在未来将同样会发生。因此需要对于实时再生失败的措施，使其给出视觉上的不太差印象且支持H.264/AVC系统的视频信号。
考虑到这些情况进行了本发明，本发明使得可以通过根据负荷状态执行解码处理来维持编码视频信号的实时再生，同时抑制视觉上的差的印象。
技术解决方法
在再生编码视频数据的再生装置中，本发明的一个方面的再生装置包括：解码装置，解码输入的编码视频数据；检测装置，检测作为解码结果的视频信号的输出时刻的延迟时间；和控制装置，执行基于检测到的延迟时间来控制解码装置和省去去块滤波(deblocking filtering)的处理、将双向预测限于单向的处理和用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理中的至少一个，这些处理包括在一系列解码处理中。
控制装置还可以随将双向预测限于单向的处理而执行用计算量少的逼近滤波器来替换B图片的运动补偿的处理，其包括在一系列解码处理中。
控制装置可以基于检测到的延迟时间来控制解码装置且执行以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理；将双向预测限于单向的处理；用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理；将未由其他图片参照的图片跳帧的处理；和使图片跳帧的处理，这些处理包括在一系列解码处理中。
本发明的一个方面的再生装置还可以包括调整装置，通过对被其他图片参照的图片进行跳帧的处理，来调整不跳帧图片的显示时刻，该不跳帧图片与跳帧的图片一起包含在共有的GOP(图片组)中。
在包括解码编码视频数据的解码装置的再生装置的再生方法中，本发明的一个方面的再生方法包括以下步骤：检测作为解码结果的视频信号的输出时刻的延迟时间；基于检测到的延迟时间来控制解码装置；以及执行以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理、将双向预测限于单向的处理和用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理，这些处理包括在一系列解码处理中。
本发明的一个方面的程序为用于控制再生编码视频数据、指示计算机执行处理的再生装置的程序，所述处理包括以下步骤：解码输入的编码视频数据；检测作为解码结果的视频信号的输出时刻的延迟时间；以及基于检测到的延迟时间，执行以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理、将双向预测限于单向的处理和用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理，这些处理包括在一系列解码处理中。
在本发明的一个方面，解码输入的编码视频数据且检测作为解码结果的视频信号的输出时刻的延迟时间，以及基于检测到的延迟时间，执行以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理；将双向预测限于单向的处理；和用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理，这些处理包括在一系列解码处理中。
有益效果
根据本发明的一个方面，可以维持编码视频信号的实时再生同时抑制视觉上的差的印象。
附图说明
[图1]图1是示出了应用本发明的再生装置的构造实例的框图。
[图2]图2是示出了图1中的解码器的构造实例的框图。
[图3]图3是示出了负荷减轻处理的演变的示图。
[图4]图4是用于阐述非存储图片跳帧处理的示图。
[图5]图5是用于阐述存储图片跳帧处理的示图。
[图6]图6是用于阐述存储图片跳帧处理中包括的显示时刻调整的示图。
[图7]图7是用于阐述再生延迟适应处理的流程图。
[图8]图8是示出了通用个人计算机的构造实例的框图。
符号说明
10 再生装置         11 解码器
12 延迟检测部       13 控制部
21 可变长度解码部         22 逆量化部
23 逆正交或整数转换部     24 加法部
25 去块滤波器             26 帧存储器
27 运动补偿部             28 内部预测部
29 缓冲器                 30 DA转换部
100 个人计算机            101 CPU
具体实施方式
以下，将参照附图来描述应用本发明的具体实施方式。
图1示出了作为本发明的一个实施方式的再生装置的构造实例。再生装置10由解码从前级输入的编码视频信号的解码器11、检测从解码器11输入的视频信号的延迟时间的延迟检测部12和控制解码器11的解码处理的控制部13构成。
另外，假定输入到解码器11的编码视频信号由H.264/AVC系统编码。
根据控制部13的控制，解码器11根据与编码系统相对应的解码系统来解码从前级输入的编码视频信号，并将作为解码结果获得的视频信号输出到延迟检测部12。另外，解码器11当在其自身输出中不发生延迟时，根据控制部13的控制，作为H.264/AVC系统的解码器执行一系列的普通解码处理。相反，当在其自身输出中发生延迟时，通过省去作为H.264/AVC系统的解码器的这一系列的普通解码器处理的一部分，减少计算量以弥补延迟的发生。请注意，稍后将描述省去一系列解码器处理中的一部分的处理(以下称为负荷减轻处理)的详情。
延迟检测部12调整将从解码器11输入的视频信号输出到后级的显示器等的时刻，同时检测从解码器11输入的视频信号的延迟时间(即，从解码器11输出的时刻和原本应该输出的时刻之间的差异)，并将含有检测结果的延迟信息发送到控制部13。
控制部13基于从延迟检测部12发出的延迟信息来控制解码器11的一系列解码处理。
图2示出了解码器11的详细构造实例。解码器11由可变长度解码部21、逆量化部22、逆正交或整数转换部(reverse orthogonalor integer conversion part)23、加法部24、去块滤波器25、帧存储器26、运动补偿部27、内部预测部28、缓冲器29和DA转换部(D/A)30构成。
从附图可清楚看出，由于解码器11被构造为类似于H.264/AVC系统的解码器，所以省去一系列普通解码器处理的描述。
接着，将参照图3来描述当在解码器11的输出中发生延迟时省去的负荷减轻处理。
解码器11所执行的负荷减轻处理包括图3所示的以下六种处理。具体来说，这些处理包括：去块滤波器去除处理、B图片简单运动补偿(MC)处理、P图片简单运动补偿(MC)处理、非存储图片跳帧处理、存储图片跳帧处理和仅I图片再生处理。
通过将这些六种负荷减轻处理按照上述次序每次增加一种来逐渐减少解码所需要的负荷(即，计算量)。然而，主观图像质量也随负荷减轻处理的执行而逐渐恶化。
另外，可以改变执行这些六种负荷减轻处理的次序，或者可以省去其中几个处理的执行。
下面将描述各个负荷减轻处理。
去块滤波器去除处理
通过省去图2中的去块滤波器25(其为H.264/AVC系统的一系列解码器处理中的环路滤波器)的操作来减少计算量。去块滤波器去除处理可以以图片为单位来执行。
B图片简单运动补偿处理
在图2中的运动补偿部27中的B图片的前向和后向预测期间，通过省去前向和后向运动补偿中的任一个来减少计算量。此外，通过使用计算量小的色度MC(颜色差异信号的运动补偿)替代在H.264/AVC系统的解码规格中定义的Luma MC(明亮信号的运动补偿)的计算方法来减少计算量。与另外实施近似计算的状况不同，通过使用原始安装的色度MC的编码，可以防止二进制容量的增加。B图片简单运动补偿处理可以以图片为单位来执行。
P图片简单运动补偿(MC)处理
通过使用计算量小的色度MC(颜色差异信号的运动补偿)替代在H.264/AVC系统的解码规格中定义的Luma MC(明亮信号的运动补偿)的计算方法来减少计算量。与另外实施近似计算的状况不同，通过使用原始安装的色度MC的编码，可以防止二进制容量的增加。P图片简单运动补偿处理可以以图片为单位来执行。
非存储图片跳帧处理
通过将非存储图片(不可能被其他图片参照且在解码之后不被保存)的解码限制为要求的最小水平并使非存储图片跳帧来减少计算量。在此状况下，非存储图片可以为I、P和B图片中的任一个。图4示出了包括12个图片的GOP中为非存储图片的B图片中画有x标记的三个B图片跳帧的状态。非存储图片跳帧处理可以以图片为单位来执行。
存储图片跳帧处理
通过将存储图片(可以被其他图片参照且在解码之后被保存)的解码限制为要求的最小水平并使存储图片跳帧来减少计算量。在此状况下，存储图片可以为I、P和B图片中的任一个。当使存储图片跳帧时，由于参照该存储图片的多个图片也不能被解码，且参照该多个图片的其他图片也不能被解码，所以使存储图片跳帧将导致不能显示几个连续图片的时期。
在构成GOP的12个图片中，在图5的实例中，使从右边开始的第三个P图片作为相关存储图片跳帧。因此，不能解码参照该相关存储图片的周围四个B图片，这些图片将同样被跳帧。
因此，在存储图片跳帧处理中，几个连续图片被跳帧，如果不采取一些措施，那么将出现好像再生停止一样的时期，从而将给出视觉上的差的印象。
因此，当执行存储图片跳帧处理时，由延迟检测部12来调整紧挨着跳帧之前的几个图片的显示时刻。例如，当如图5所示执行跳帧时，如图6所示，显示时刻对紧邻的前一个P图片偏移仅Δt2，且对于其之前的B图片偏移仅Δt1。通过这样调整紧挨着跳帧之前的几个图片的显示时刻，视觉上缩短了跳帧的时期，且消除了坏的印象。
以此方式，由于调整了紧挨在跳帧之前几个未被跳帧的图片的显示时刻，所以与其他负荷减轻处理不同，存储图片跳帧处理不是以图片为单位而是以GOP为单位来执行。
另外，紧挨跳帧之前的几个图片的显示时刻的间隔可以相等或者可以逐渐变宽。
仅I图片再生处理
通过解码I、P和B图片中的仅I图片而使P和B图片跳帧来减少计算量。同样在仅I图片再生处理中，与存储图片跳帧处理一样，由延迟检测部12来调整显示I图片的时刻。
接着，将参照图7的流程图来描述此实施方式的再生装置10的操作(以下称为再生延迟适应处理)。
当将H.264/AVC系统所编码的编码视频信号输入到再生装置10以指示其再生时，开始再生延迟适应处理。
在步骤S1，解码器11通过H.264/AVC系统的一系列普通解码器处理来解码从前级输入的编码视频信号，并将作为解码结果的视频信号输出到延迟检测部12。延迟检测部12开始检测从解码器11输入的视频信号的延迟时间(即，从解码器11输出的时刻和原本应该输出的时刻之间的差异)的操作，并将含有检测结果的延迟信息发送到控制部13。
在步骤S2中，控制部13基于来自延迟检测部12的延迟信息来确定在解码器11的输出中是否发生延迟。当确定在解码器11的输出中不发生延迟时，处理前进到步骤S3以中止当前执行的负荷减轻处理中最后执行的一个处理。另外，当没有执行负荷减轻处理时，按原样继续一系列普通解码器处理。
在步骤S2中，当确定在解码器11的输出中发生延迟时，处理前进至步骤S4。在步骤S4中，控制部13确定与先前确定相比是否延迟时间没有增加或改变。当确定与先前确定相比延迟时间增加或没改变时，处理前进至步骤S5。
在步骤S5中，控制部13以解码器11所执行的上述次序增加六种负荷减轻处理(去块滤波器去除处理、B图片简单运动补偿(MC)处理、P图片简单运动补偿(MC)处理、非存储图片跳帧处理、存储图片跳帧处理和仅I图片再生处理)中的一个。从而，减少了解码器11的计算量。因此，可以预期延迟时间的减少。在此之后，处理返回至步骤S2，且随后的处理继续。
在步骤S4中，当确定与先前确定相比延迟时间不增加或有改变时，即，延迟时间减少，处理返回至步骤S2，且随后的处理继续。
另外，再生延迟适应处理继续直到输入的编码视频信号的再生终止，或指示了再生停止。
根据上述再生延迟适应处理，当再生延迟发生时，阶段性地增加负荷减轻处理，且减少编码处理所需要的计算量。此外，由于在P图片简单运动补偿(MC)处理之前不执行跳帧，且显示时刻也在非存储图片跳帧处理之后被调整，所以可以维持编码视频信号的实时再生同时抑制图像停顿的视觉上的差的印象。
然而，可以改变六种负荷减轻处理的执行次序，或者可以省去其中几个处理的执行。
另外，不仅可以将本发明应用于再生由H.264/AVC系统编码的编码视频信号的再生装置，而且可以应用于再生由诸如MPEG2系统的其他编码系统编码的编码视频信号的再生装置。
此外，在通过硬件或软件来实现图2所示的解码器11时，可发生编码视频信号的再生延迟。无论解码器11由硬件还是软件实现，都可以应用本发明。
当解码器11由软件实现且执行上述系列的处理时，通过被构造成专用硬件的计算机，或如图8所示构造(例如，可以通过安装多种程序来执行多种功能)的通用个人计算机等，从存储介质安装构成软件的程序。
个人计算机100集成有CPU(中央处理单元)101。输入输出界面105通过总线104连接到CPU 101。ROM(只读存储器)32和RAM(随机存取存储器)33连接到总线34。
用于由用户输入操作指令的包括诸如键盘、鼠标的输入装置的输入部106，显示操作画面等的包括诸如CRT(阴极射线管)或LCD(液晶显示器)的显示器的输出部107，存储程序和多种数据的包括硬盘驱动器等的存储部108，以及通过因特网所代表的网络执行通信处理的包括调制解调器、LAN(局域网络)适配器等的通信部109连接到输入输出界面105。此外，从诸如磁盘(包括软盘)、光盘(包括CD-ROM(光盘只读存储器)和DVD(数字通用光盘))和光学磁盘(包括MD(小型磁盘))或半导体存储器的存储介质111读取数据或将数据写入其中的驱动器110连接到输入输出界面105。
指示个人计算机100执行作为解码器11的上述系列处理的程序以存储在存储介质111中的状态被提供给个人计算机100，并且由驱动器110读取且安装在集成于存储部108中的硬盘驱动器中。将安装在存储部108中的程序从存储部108加载到RAM 103中，以通过与由用户输入到输入部106的指令相对应的CPU 101的指令来执行。
另外，在本说明书中，基于程序执行的步骤显然包括以上述次序按时序执行的处理，且还包括并行或单独执行的处理(即使它们不能始终以时序来执行)。
此外，本发明的实施例不限于上述实施例，且可以在不偏离本发明的主旨的情况下进行多种改变。

Claims (6)

1.一种再生编码视频数据的再生装置，包括：
解码装置，解码输入的编码视频数据；
检测装置，检测作为解码结果的视频信号的输出时刻的延迟时间；以及
控制装置，基于所述检测到的延迟时间来控制所述解码装置，并执行包含在一系列解码处理中的以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理、将双向预测限于单向的处理和用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理。
2.根据权利要求1所述的再生装置，
其中，伴随将所述双向预测限于单向的所述处理，所述控制装置还执行包含在所述一系列解码处理中用所述计算量少的逼近滤波器来替换B图片的运动补偿的处理。
3.根据权利要求1所述的再生装置，
其中，所述控制装置基于所述检测到的延迟时间来控制所述解码装置，并执行包含在所述一系列解码处理中的以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理；将所述双向预测限于单向的处理；用所述计算量少的所述逼近滤波器来替换运动补偿的处理；和对图片进行跳帧的处理。
4.根据权利要求3所述的再生装置，还包括调整装置，通过对被其他图片参照的图片进行跳帧的处理，调整不跳帧图片的显示时刻，所述不跳帧图片与跳帧的图片一起包含在共有的GOP，即图片组中。
5.一种包括解码编码视频数据的解码装置的再生装置的再生方法，包括以下步骤：
检测作为解码结果的视频信号的输出时刻的延迟时间；
基于所述检测到的延迟时间来控制所述解码装置；以及
执行包含在一系列解码处理中的以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理、将双向预测限于单向的处理和用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理。
6.一种用于控制再生编码视频数据的再生装置的程序，其指示计算机执行包括以下步骤的处理：
解码输入的编码视频数据；
检测作为解码结果的视频信号的输出时刻的延迟时间；以及
基于所述检测到的延迟时间，执行包含在一系列解码处理中的以下处理中的至少一个：省去去块滤波的处理、将双向预测限于单向的处理和用计算量少的逼近滤波器来替换运动补偿的处理。
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