CN102450013A

CN102450013A - 视频流部分的存储方法和装置

Info

Publication number: CN102450013A
Application number: CN2010800236137A
Authority: CN
Inventors: 弗洛伦特·普雷维塔利; 托马斯·鲍通
Original assignee: Streamwide SA
Current assignee: Streamwide SA
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2012-05-09
Also published as: EP2412164A1; FR2943877A1; US20120014675A1; FR2943877B1; CA2756413A1; WO2010109133A1; JP2012521703A

Abstract

本发明涉及一种适用于存储压缩视频流部分的方法，所述压缩视频数据流包括一系列的压缩关键图像，在所述关键图像之间插入至少包括在未压缩的中间图像和最近先前压缩关键图像之间差异的编码，所述方法包括：获取步骤(50)，用于实时获取压缩视频流；暂时存储步骤(52)，用于暂时存储已获取且未解压缩的压缩视频流，所述暂时存储至少包括所接收到的最后的压缩关键图像和后续中间帧；一旦以给定时间接收到(54)永久存储开始事件：根据所接收到的最后压缩的关键图像以及后续中间帧，重构(56)对应于所述给定时间的压缩关键图像；存储(58)以重构的压缩关键帧开始的视频流部分。

Description

视频流部分的存储方法和装置

本发明涉及压缩视频流部分的存储方法及其装置以及用于实施该方法的计算机程序产品。

目前，在所使用的视频流压缩方法中，最普遍使用由MPEG工作组所定义的压缩编码方法，特别是由ISO/IEC 13818-MPEG-2和ISO/IEC 14496-MPEG 4标准所定义的方法。这两个标准所使用的压缩原理非常相似：一些图像以有规律的间隔进行存储和压缩，并且对中间图像，仅对其差异进行存储和编码。

更具体地说，MPEG压缩使用运动估计。所述MPEG编码把各个图像分成称之为“宏模块”的块，并且检测相邻的图像，以发现是否存在相似的块。如果发现相似性，则系统就存储表述图像之间块运动(或不运动的)的更小矢量，而不是存储完整的块。对所述矢量进行编码，使得它们在某些情况下仅仅只需使用单个比特，这表明不随着时间运动的背景和其它元素可有非常有效的压缩。同样，一起运动的大部分的块，例如大的对象或整个图像的滚动，也都可以得到有效的压缩。

MPEG使用三种图像编码方法。

帧内或I帧，在其中对整个图像进行压缩并且采用DCT(离散余弦变换)量化进行存储。这就创建了一个参考图像，基于该参考图像就可构建之后的图像。这些I帧还可以在视频流中进行随机存取，尤其是大约每半秒钟产生。

预测帧或者P帧包括用于表示在I帧或最近先前P帧之后差异的运动矢量。

第三类帧是双向帧或B帧。系统前后寻找和发现相关帧。因此，如果在B帧出现一些新的东西，则可采用下一I帧或者P帧中的块来进行配对。所以，应该理解的是，P帧和B帧要比I帧小得多。

如上所述，压缩视频流只从I帧开始，以此作为第一参考图像，在该参考图像的基础上构建后续P帧或B帧。如上所述，这些I帧还可以随机访问视频流。但是，应该理解的是，当需要采用随机方式开始记录或存储仅仅一部分视频流时，就会出现问题，并且因此不一定能与I帧相对应。

为了解决这样的问题，当前的记录系统对压缩视频流进行连续解码，于是，当系统用户决定开始记录时，再次以I帧形式编码对应于该记录开始的解压缩图像。然后，基于该I帧重新编码后续帧，或者如果允许编码，则可以保留后续B或P帧，但作为重构I图像的不同图像。对于最佳性能的系统而言，为了不因为编码后的重新编码而损害质量，所述系统还检测在记录开始后所输入的压缩视频流的第一I帧，并且从该帧开始存储没有变换的输入压缩视频流。

这种解决方案存在着在等待开始记录指令时会影响输入压缩视频流连续解码的缺点。当装置连接着显示器件使得用户能够实时观察输入的压缩视频流时，这种缺点不是很重要，因为必需为显示进行之后的解码显示。在另一个方面，在不需要显示解码的系统中，这将在机械资源方面显得非常不利。

因此，尤其需要一种允许最小化计算资源来存储压缩视频流部分的方法和装置。因此，根据本发明的一个方面，用于存储压缩视频流部分的方法，所述压缩视频数据流包括一系列的压缩关键图像，在所述关键图像之间插入至少包括在未压缩的中间图像和最近先前压缩关键图像之间差异的编码，所述方法包括：

●获取步骤，用于实时获取压缩视频流；

●暂时存储步骤，用于暂时存储已获取且未解压缩的压缩视频流，所述暂时存储至少包括所接收到的最后的压缩关键图像和后续中间帧；

●一旦以给定时间接收到永久存储开始事件：

●根据所接收到的最后压缩的关键图像以及后续中间帧，重构对应于所述给定时间的压缩关键图像；

存储以重构的压缩关键帧开始的视频流部分。

根据一具体实施例，当视频流的暂时存储超过预先确定的存储容量时，就由所接收到的最后压缩关键图像和后续中间帧重构压缩关键图像，并且随后由重构的压缩关键图像替代在暂时存储器中的最后接收到的压缩关键图像。

根据另一具体实施例，压缩视频流是根据ISO/IEC13818-MPEG-2、ISO/IEC 14496-MPEG-4和H264标准之一进行编码的视频流。

根据本发明的第二方面，计算机程序产品包括记录在计算机可读取的媒介上的程序代码指令，以便在计算机运行所述程序时能够执行所述方法的步骤。

根据本发明的第三方面，用于存储压缩视频流部分的装置，所述压缩视频流包括一系列压缩关键图像，在所述关键图像之间插入至少包括在未压缩中间图像和最近先前的关键图像之间差异的编码，所述装置包括：

●获取装置，用于实时获取压缩的视频流；

●接收装置，用于以给定时间接收永久存储器开始事件，所述部件连接至触发装置；

●存储装置，用于存储从给定时间开始的视频流部分，其特征在于还进一步包括：

●暂时存储装置，用于存储已获取且未解压缩的视频流，所述暂时存储部件至少包括所接收到的最后的压缩关键图像和后续中间帧；以及，

●重构装置，用于根据所述接收到的最后压缩关键图像及后续中间帧来重构对应于给定时间的压缩关键图像，使得所存储的视频流的部分从所述重构压缩关键图像开始。

本发明将通过参考附图的实施例所给出的阐述变得更加明晰，其中：

-图1示出根据现有技术用于存储视频流方法的实施例的框图；

-图2示出根据本发明实施例的存储方法实例的框图；

-图3示出根据本发明实施例的存储方法的流程图；

-图4示出根据本发明实施例的存储装置的框图。

图1示出MPEG格式的视频流，它包括两个沿着时间轴AA标记为1和2的压缩I图像(即，两个I帧)。压缩I图像1因此先于I图像I 2。

在这些压缩I图像之间插入P帧11、12、13、21、22、23和24。

对应码流可以在轴BB上以解码F图像31至39的码流形式来标记。

因此，在标准格式中，解码F图像F31为通过压缩I图像I1的解压缩所获得的，解码F图像F35为通过压缩I图像I2的解压缩所获得的。F图像F32可通过使用P帧P11中所包含的运动矢量函数来修改F图像F31获得，这种修改在图1中以“+”符号作标记。F图F33可通过使用P帧P12中所包含的运动矢量函数来修改F图像F32获得，依此类推，从而对应于编码视频流的P帧进行图像解码。

图2的上半部分示出了以图1编码视频流作为相同参考的相同编码视频流。

用户可以任何时间来触发记录请求D。参考实例，记录的要求D发生于P帧23和帧24之间的瞬间。

图2的下半部分示出了暂时存储区域S的内容。

帧以它们到达时开始存储，并且暂时存储区域S在各个压缩I图像的到达时重置为零。

于是，存储包括压缩图I 1，随后是帧I 1和P11，随后是帧I 1、P11和P12，随后是帧I1、P11、P12和P13。当压缩图像I2到达时，暂时存储区域S是空的，并且仅仅只有压缩图像I2保留存储，以此类推。

当接收到记录请求D，暂时存储区域S因此包括压缩图像I2和帧P21、P22和P23。

如上所述，对后者进行组合，以便获得解码图像F38，随后再对后者进行重新编码，作为压缩I图像40。

因此，包括图像F38和F39之间差异的帧P24还包括有可能用于从图像I40来解码图像F39的运动矢量。

然后，可以在不做任何码转换操作的条件下记录视频流的连续部分。

于是，如图3所示，存储方法包括：

-获取步骤(步骤50)，用于实时获取压缩的视频流；

-暂时存储步骤(步骤52)，存储不经过解压缩且至少包括最

新获取的压缩I图像或关键图像和后续中间P和B帧。

因此，当开始记录或开始永久存储时，接受事件(步骤54)，从所接受到的最后关键图像和中间图像来重构关键图像(步骤56)，以便获得对应于开始记录瞬间的关键图像，并随后存储未修改过的即没有任何解码-编码操作的视频图像(步骤58)。

为了实施这种方法，有可能产生专用的装置，如图4所示，它包括：

-获取装置60，用于实时获取压缩视频流；

-接收装置62，用于以给定时间接收永久存储开始事件，所述装置连接至装置64，例如按钮，以允许用户籍助于单次按动来指示永久存储开始事件；以及，

-存储装置66，用于存储从给定时间开始的视频流部分。

该专用装置还包括：

-装置68，用于暂时存储所获取到的视频流(未压缩的)并适用于至少存储所接收到的最后关键图像以及后续的中间帧；以及，

-装置70，用于重构对应于在暂时存储装置68中所存储的帧中开始瞬时存储的关键图像，使得存储于存储装置66中的视频流部分从该关键图像开始。

该专用装置包括硬件和软件的组合。

因此，例如，暂时存储装置68由RAM(随机访问存储器)或甚至由FIFO(先进先出)类存储器构成，以便于能快速地访问所存储的数据，以及存储装置68由可提供大容量的永久存储能力的硬盘、磁带、或者光碟构成。

重构装置可以使用微处理器和软件的组合。然而，速度要求促使本领域的技术人员使用通过软件编程的信号处理处理器或者以逻辑门网络形式实施功能的逻辑电路。

通常，软件是计算机程序产品的形式，其包括记录在计算机可读取媒介上的程序代码指令，以执行所述存储方法的步骤。

该方法的另一变换例包含暂时存储和所使用计算装置的容量之间的折衷、一旦图像的暂时存储超出预定容量就由暂时存储器所包含的图像来重构关键图像，以及随后在暂时存储器中仅仅只保留重构的关键图像和后续的中间图像。应该理解的是，这种操作有可能减小暂时存储容量大小对其它重构操作的损害。

本发明已经在附图及其描述中进行了详细的阐述和讨论。上述描述必须被认为是说明性的并且以实施例方式给出的，且不仅限于以上所阐述的内容。有可能会有多种不同的变化例。

例如，诸如H264标准的其它标准也可适用于所述方法的使用。

同样，在重构对应开始记录的I图像之后，随后紧接的帧的编码需要进行重新的编码，使其能包括与重构I图像的差异。

在权利要求中，术语“包括”不限制其他的元素以及不定冠词“一”不排除多个。

Claims

1.一种适用于存储压缩视频流部分的方法，所述压缩视频数据流包括一系列的压缩关键图像(I)，在所述关键图像之间插入至少包括在未压缩的中间图像和最近先前压缩关键图像之间差异的编码，所述方法包括：

●获取步骤(50)，用于实时获取压缩视频流；

●暂时存储步骤(52)，用于暂时存储已获取且未解压缩的压缩视频流，所述暂时存储至少包括所接收到的最后的压缩关键图像(I)和后续中间帧(21，22，23)；

●一旦以给定时间接收到(54)永久存储开始事件(D)：

●根据所接收到的最后压缩的关键图像以及后续中间帧，重构(56)对应于所述给定时间的压缩关键图像(F)；

●存储(58)以重构的压缩关键帧开始的视频流部分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当视频流的暂时存储超出预定存储的容量时，压缩关键图像由所述接收到的最后压缩关键图像和后续中间帧来重构，并且随后由重构的压缩关键图像(38)替代暂时存储器的最后压缩关键图像(I)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述压缩视频数据流是根据ISO/IEC 13818-MPEG-2、ISO/IEC 14496-MPEG-4和H264标准之一进行编码的视频流。

4.一种计算机程序产品，其包括记录在计算机可读取媒介上的程序代码指令，以便计算机运行所述程序时能执行根据权利要求1至3所述方法的步骤。

5.一种适用于存储压缩视频流部分的装置，所述压缩视频流包括一系列压缩关键图像，在所述关键图像之间插入至少包括在未压缩中间图像和最近先前的关键图像之间差异的编码，所述装置包括：

●获取装置(60)，用于实时获取压缩的视频流；

●接收装置(62)，用于以给定时间接收永久存储器开始事件(D)，所述部件连接至触发装置(64)；

●存储装置(66)，用于存储从给定时间开始的视频流部分，其特征在于进一步包括：

●暂时存储装置(68)，用于存储已获取且未解压缩的视频流，所述暂时存储部件至少包括所接收到的最后的压缩关键图像(2)和后续中间帧(21、22、23)；以及，

●重构装置(70)，用于根据所述接收到的最后压缩关键图像(2)及后续中间帧(21、22、23)来重构对应于给定时间的压缩关键图像(F)，使得所存储的视频流的部分从所述重构压缩关键图像开始。