CN101808205B - 运动图像输出方法和运动图像输出设备 - Google Patents

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Abstract

公开了运动图像输出方法和运动图像输出设备。所述运动图像输出方法包括如下步骤：检测运动图像数据的相邻帧之间的差异；基于检测到的差异确定所述运动图像数据的每一帧的级别；监控预定的各种条件；以及基于监控的结果，选择性地执行三种操作模式。所述三种操作模式为：正常模式，其中在不增加或减少运动图像数据的帧数的情况下输出视频输出数据；跳跃模式，其中基于运动图像数据的每一帧的级别跳过运动图像数据的特定帧；以及高质量模式，其中在所述差异等于或大于预定值的相邻帧之间产生并插入中间帧。

Description

运动图像输出方法和运动图像输出设备
技术领域
本发明涉及运动图像的再现，且更具体地说，涉及运动图像输出方法和运动图像输出设备。
背景技术
在关于运动图像的再现的技术领域中，日本专利No.4139430公开了这样的技术：其用于基于在运动图像的再现期间输出的运动矢量信息，对从解码器单元输出的图像执行附加帧插入和边缘增强，以便提高所再现的图像的图像质量。
发明内容
近年来，用于再现运动图像的处理器在性能方面已经显著提高，并且系统已经变得复杂。在这样的情形下，考虑整个系统的性能的有效方法是必需的。例如，在严格限制功耗的移动环境下的运动图像输出设备中，作为电池状态的电池剩余级别(level)、CPU负荷、内容质量以及其他条件之间的平衡很重要。
以上现有技术仅仅针对所再现的运动图像的质量的提高，而未满足这样的要求。
期望提供这样的运动图像输出方法或设备，其响应于运动图像输出设备的状态，减小功耗而不显著恶化所再现的运动图像质量且有效地提高图像质量。
根据本发明的实施例，提供了运动图像输出方法，包括如下步骤：检测运动图像数据的相邻帧之间的差异；基于检测到的差异确定所述运动图像数据的每一帧的级别；监控预定的各种条件；以及基于监控的结果，选择性地执行三种操作模式。所述三种操作模式为：正常模式，其中在不增加或减少运动图像数据的帧数的情况下输出视频输出数据；跳跃模式，其中基于所述运动图像数据的每一帧的级别跳过所述运动图像数据的特定帧；以及高质量模式，其中在所述差异等于或大于预定值的相邻帧之间产生并插入中间帧。
提取运动矢量作为第一帧与第二帧之间的差异，并且可以基于第一帧的图像和所述运动矢量的除数产生所述第一帧与所述第二帧之间的中间帧。
所述预定的各种条件包括电源状态是否等于预定状态、是否聚焦应用程序的显示窗口、CPU负荷是否大于预定值以及内容质量是否能够进一步提高中的至少一个。
根据本发明的实施例，提供了运动图像输出设备，包括：解码器，解码已编码的运动图像数据；差异提取装置，用于提取已解码的运动图像数据的相邻帧之间的差异；监控装置，用于监控预定的各种条件；以及优化器，基于监控结果，选择性地执行三种操作模式。所述三种操作模式为：正常模式，其中在不增加或减少运动图像数据的帧数的情况下输出视频输出数据；跳跃模式，其中基于所述运动图像数据的每一帧的级别跳过所述运动图像数据的特定帧，基于检测到的差异来确定所述级别；以及高质量模式，其中在所述差异等于或大于预定值的相邻帧之间产生并插入中间帧。
根据本发明的实施例，监控预定的各种条件，并且基于监控结果切换用于控制运动图像数据的帧数的操作模式，以便可以响应于设备状态来减小功耗或者有效地提高图像质量。
附图说明
图1图示了用于实现根据本发明的实施例的运动图像输出优化系统的数据处理设备的主要功能。
图2A到图2D示意性地示出了根据本发明的实施例的帧优化。
图3图示了根据本发明的实施例的、在高质量模式下创建中间帧的方法。
图4是图示了由根据本发明的实施例的优化器做出的模式确定的过程的流程图。
具体实施方式
现在将参照附图描述本发明的实施例。
图1图示了用于实现根据本发明的实施例的运动图像输出优化系统的数据处理设备100的主要功能。数据处理设备100包括诸如CPU(未示出)、存储装置(如，ROM、RAM、HDD和DVD)(未示出)、输入/输出设备(未示出)和通信设备(未示出)之类的硬件组件。
数据处理设备100包括文件解析器110、解码器120、运动矢量分析器130、监控单元140、优化器150和显示驱动器160。由数据处理设备100输出视频输出数据，并将其传送到显示单元(显示器)170以便作为运动图像显示。
文件解析器110分析外部输入或内部存储装置(未示出)中存储的运动图像文件的数据，并将视频流输出到解码器120。视频流是压缩编码(packed-encoded)的运动图像数据。
解码器120解码接收到的视频流。运动矢量分析器130提取帧中的宏块层(macro block layer)中包括的运动矢量。此时，对包括同步帧和差分帧的所有帧进行解码。
将来自运动矢量分析器130的所有已解码的帧和已量化的运动矢量(差分信息)传递到优化器150。优化器150从所有帧中选择优先帧，并在某些帧之间产生中间帧。在跳跃(skipping)模式中不跳过优先帧，这将在后面描述。
更具体地说，优化器150基于由监控单元140进行的监控的结果(将在后面描述)，选择性地执行三种操作模式：正常模式，其中在不增加或减少运动图像数据的帧数的情况下输出视频输出数据；跳跃模式，其中基于根据检测到差异而确定的运动图像数据的每一帧的级别，跳过运动图像数据的特定帧；以及高质量模式，其中在相邻帧(对于所述相邻帧来说，差异等于或大于预定值)之间产生并插入中间帧。
为了该目的，优化器150基本地确定由于预测的运动量而引起的每一帧的优先级。然而，在记录期间同步帧是必需的，因此将其优先级设置为足够大的值以防止所述帧被跳过。(换言之，将同步帧的优先级设置为等于优先帧的优先级阈值的值，以便不跳过同步帧)。
优化器150将作为已解码的运动图像数据的相邻帧之间的差异而给出的运动矢量的值与预定基准值(阈值)进行比较。如果运动矢量的值大于基准值，则将对应的帧确定为具有大的差异，并且将其作为优先帧(具有大量预测运动的帧)处理。假设运动图像数据的第一帧具有最大优先级。
在本实施例中，提供监控单元140以发现复杂系统中的最佳量度(measure)。监控单元140向优化器150输入信息以进行关于提高系统的图像质量还是通过降低刷新率来减小系统的处理负荷的决定。所述信息包括以下内容：
(1)电源状态：在该示例中，剩余电池级别
(2)显示窗口状态(聚焦/返回窗口)：在该示例中，是否聚焦显示屏幕上的视频输出窗口
(3)CPU负荷：关于CPU的负荷
(4)内容质量：视频流的比特率(bps)和帧速率(fps)
在该系统中，优化器150基于来自监控单元140的信息进行向适当的操作模式的转移。下面将描述由本实施例采用的、除了正常模式之外的操作模式。正常操作模式中的处理等效于当不应用本发明的实施例时执行的处理。
跳跃模式
在跳跃模式中，将选择出的优先帧传递给显示单元170，并且不将具有小差异的帧传递给显示单元170。以这种方式仅优先地显示具有大差异的帧，以便有效地降低刷新率，由此降低视频输出期间的负荷。
高质量模式
在高质量模式中，在优先帧之前插入一个或多个帧，以增大具有大的运动量的帧之间的帧数，由此提高运动图像的质量。
图2A到图2D示意性地示出了根据本实施例的帧优化。
如图2A所示，解码器120对接收到的整个视频流进行解码。此时，运动矢量分析器130从宏块层中提取运动矢量，以便为数据选择做准备。
在图2B中，对于图2A中的每一个同步帧和每一个差分帧，基于先前帧与当前帧之间的差异确定当前帧的优先级。在该示例中，将帧优先级设置为级别1到10(差异越大，则级别越大)中的一个。
此时，基于相同基准选择同步帧(I帧)和差分帧(P帧)，并根据实际差异进行处理。在下面的示例中，假设具有级别6或更高的帧具有大的运动量。
图2C示出了在跳跃模式中由优化器150提取的帧。在跳跃模式中，在尽可能高地维持视频质量的同时，通过基于实际差异选择帧，可以减小刷新率。结果，可以减小功耗。在该示例中，仅选择具有级别6或更高的帧(优先帧)，并且排除其他帧。
在高质量模式中，如图2D所示，基于优先帧与先前帧，在这些帧之间产生一个或多个中间帧。产生差分帧作为这种类型的中间帧。在优先帧之前插入该中间帧，以实现高质量视频显示(其即使在快速运动期间也不恶化)。
如图3所示，可以使用现有技术来在高质量模式下创建中间帧。在本实施例中，提取运动矢量作为第一帧与第二帧之间的差异，并基于第一帧的图像和运动矢量的除数(dividing value)来产生第一帧与第二帧之间的中间帧。也就是说，将从先前帧和下一帧获得的运动矢量的中间值用以产生仅与对象的运动对应的中间帧。更具体地说，如在正常解码中那样，使用先前帧作为基准图像(基准画面)，并从后续帧中获得运动矢量信息。此时，使用通过将检测到的运动矢量值除以要产生的中间帧的数量获得值来创建中间帧。检测到的运动矢量值的一半用于插入一个帧，检测到的运动矢量值的三分之一用于插入两个帧，并且检测到的运动矢量值的四分之一用于插入三个帧。如上所述，如果待插入的帧数为n，则除数等于n+1。如果直接处理所有帧以产生中间帧，则处理量增大。另一方面，如果将运动矢量信息用以产生中间帧，则处理量减小。
在相邻帧之间插入的中间帧的数量可以预先确定为常数值，或者可以根据相邻帧之间的差异而动态地改变，只要改变的帧速率不超过可应用于显示单元的最大帧速率即可。
接下来，将参照图4描述基于由监控单元140获得的信息由优化器150进行的模式确定。通过从数据处理设备100向CPU以规则间隔(例如，几秒)或在预定事件(如，窗口聚焦状态的改变)出现时发布的中断来启动该模式确定。
如图4中的流程图中所示，根据确定项的优先级来对其进行处理。
首先，检查电池剩余级别(S11)。如果电池剩余级别小于预定值，则操作进入跳跃模式(S17)。在跳跃模式中，仅将优先帧输出到显示单元170(如图2C所示)以减小功耗。
如果确定电池剩余级别等于或大于预定值，则检查应用程序的显示窗口(S12)。在该步骤中，确定是否聚焦(激活)用于显示运动图像的应用程序的目标显示窗口。如果未聚焦所述窗口，则假设用户未注意该应用程序，并且操作进入跳跃模式(S17)。
如果聚焦所述窗口，则检查CPU负荷(S13)。如果确定CPU负荷大于预定值(在该示例中80％)，则操作进入跳跃模式(S17)。
如果确定CPU负荷等于或小于预定值，则确定内容质量(S14)。在该步骤中，检查是否可以提高内容质量。如果内容质量可提高，则操作进入高质量模式(S15)。如果内容不可提高，则操作进入正常模式(S16)。在该确定中，将内容的帧速率与可应用于显示单元170的最大帧速率进行比较。仅当内容的帧速率小于可应用于显示单元170的最大帧速率时内容质量可提高。例如，当内容的帧速率是15FPS(66毫秒的周期)且可应用于显示单元170的最大帧速率是60FPS(16毫秒的周期)时，操作可以进入高质量模式。在高质量模式中，可以在需要帧内插的部分中以30FPS(以33毫秒的周期)临时地更新显示。
根据本实施例，在严格限制功耗的移动环境下的运动图像的输出时，可以实现优化视频输出系统而不改变内容的视频数据。总是解码所有帧，因此可以在系统状态改变之后立即切换操作模式。
本发明包含与在2009年2月18日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2009-035099中公开的主题有关的主题，将其全部内容通过引用的方式合并在此。
已经在以上描述了本发明的优选实施例，但是除了该实施例之外可以进行各种修改或改变。例如，步骤S11和S13中所示的特定值可以改变为其他值。

Claims (4)

1.一种运动图像输出方法，包括如下步骤：
检测运动图像数据的相邻帧之间的图像差异；
基于检测到的图像差异确定所述运动图像数据的每一帧的级别；
监控与运动图像的质量和移动图像输出设备的状态有关的预定的各种条件；以及
基于监控的结果，选择性地执行三种操作模式，所述三种操作模式为：正常模式，其中在不增加或减少所述运动图像数据的帧数的情况下输出视频输出数据；跳跃模式，其中基于所述运动图像数据的每一帧的级别跳过所述运动图像数据的具有小于预定阈值的级别的特定帧；以及高质量模式，其中在所述差异等于或大于预定值的相邻帧之间产生并插入中间帧；
其中，提取运动矢量作为第一帧与第二帧之间的差异，并且基于所述第一帧的图像和所述运动矢量的除数产生所述第一帧与所述第二帧之间的中间帧；以及
其中，所述各种条件为电源状态是否等于预定状态、是否聚焦应用程序的显示窗口、CPU负荷是否大于预定值以及内容质量是否能够进一步提高中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的运动图像输出方法，其中，首先检查所述电源状态，当所述电源状态等于所述预定状态时进行向所述跳跃模式的转移，或者当所述电源状态不等于所述预定状态时检查所述应用程序的显示窗口，当未聚焦所述应用程序的显示窗口时进行向所述跳跃模式的转移，或者当聚焦所述应用程序的显示窗口时检查所述CPU负荷，当所述CPU负荷大于所述预定值时进行向跳跃模式的转移，或者当所述CPU负荷等于或小于所述预定值时检查所述内容质量是否能够进一步提高，并且当所述内容质量不能进一步提高时进行向所述正常模式的转移，或者当所述内容质量能够进一步提高时进行向所述高质量模式的转移。
3.一种运动图像输出设备，包括：
解码器，解码已编码的运动图像数据；
差异提取装置，用于提取已解码的运动图像数据的相邻帧之间的图像差异；
监控装置，用于监控与运动图像的质量和移动图像输出设备的状态有关的预定的各种条件；以及
优化器，基于监控的结果，选择性地执行三种操作模式，所述三种操作模式为：正常模式，其中在不增加或减少所述运动图像数据的帧数的情况下输出视频输出数据；跳跃模式，其中基于所述运动图像数据的每一帧的级别跳过所述运动图像数据的具有小于预定阈值的级别的特定帧，基于检测到的差异来确定所述级别；以及高质量模式，其中在所述差异等于或大于预定值的相邻帧之间产生并插入中间帧；
其中，所述差异提取装置提取运动矢量作为第一帧与第二帧之间的差异，并且所述优化器基于所述第一帧的图像以及所述运动矢量的除数产生所述第一帧与所述第二帧之间的中间帧；以及
其中，所述各种条件为电源状态是否等于预定状态、是否聚焦应用程序的显示窗口、CPU负荷是否大于预定值以及内容质量是否能够进一步提高中的至少一个。
4.根据权利要求3所述的运动图像输出设备，其中，所述优化器首先检查所述电源状态，当所述电源状态等于所述预定状态时所述优化器进行向所述跳跃模式的转移，或者当所述电源状态不等于所述预定状态时所述优化器检查所述应用程序的显示窗口，当未聚焦所述应用程序的显示窗口时所述优化器进行向所述跳跃模式的转移，或者当聚焦所述应用程序的显示窗口时所述优化器检查所述CPU负荷，当所述CPU负荷大于所述预定值时所述优化器进行向跳跃模式的转移，或者当所述CPU负荷等于或小于所述预定值时所述优化器检查所述内容质量是否能够进一步提高，并且当所述内容质量不能进一步提高时所述优化器进行向所述正常模式的转移，或者当所述内容质量能够进一步提高时所述优化器进行向所述高质量模式的转移。
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