CN1076929C - 图象信号译码方法和装置 - Google Patents

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Abstract

利用差错起始码插入部分(2)在帧内编码数据的传送单元之间插入差错起始码，所述帧内编码数据起始自一个由复制部分(11)从图象记录介质(29)上复制的编码，以便在记码器(14)根据差错起始码译码帧内编码数据。

Description

图象信号译码方法和装置
技术领域
本发明涉及适用于把运动信号记录到如磁光盘或磁带等记录介质以在显示器上显示复现这些记录的信号等场合或类似场合的图象信号的解码方法和解码装置。
技术背景
作为一个针对存贮介质的运动图象编码系统，所谓的MPEG(Moving Picture Expert Group-运动图象专家组)1和MPEG2(下面将包括上述两系统的编码系统称之为MPEG)是离数余弦变换(DCT)和运动补偿预测的混合编码，这是广为人知的。在MPEG中，相应的图象信号被压缩编码为I图象(内编码图象)，P图象(预测编码图象)，B图象(双向预测编码图象)中的任何一种类型的图象。
在编码时，I图象只使用包含在单帧中的信息。相应地，在译码时，可能只由I图象本身的信息来实现图象的重组。实践中，可以无差别地可使输入信号(帧)实行离散余弦变换而使其实现帧内编码(内编码)图象。
P图象使用时间上在先和已编码的I图象或P图象作预测图象，即，作为用作为差别的基准的图象。实际上，有可在宏数据块单元(micro block units)中去选择任何一种对在当前帧(图象)和已经作了运动补偿的预测图象之间差别进行编码的高效方法和对当前帧(图象)无差别地进帧内编码(内编码)的高效方法。
B图象使用时间上在前且已编码的，时间上在后且已编码的及由两种上述图象备制的内插图象的这三类I图象或P图象作为预测图象。可以在宏字块单元选择效率最高的用以编码上述三类已实行运动补偿和帧内编码的图象差的方法。
图1示出了各自图象的数据结构。如图1所示，每个图象(帧)至少包括一图条或多图条。而且，每图条包含一个或多个按图象扫描次序的宏数据块。每个宏数据块包括6个图块：4个左右前后相邻的亮度数据块Y[1]，Y[2]，Y[3]，Y[4]及2个在上述4亮度数据块位置上的色差数据块Cb(5)，Cr(6)。
一种不能用任何其它码组合来表示的唯一码，称之为PSC(picture start code-图象起始码)的码，加到此种结构的图象数据的前导部分。图象起始码包括32比特，其中头24比特为“0000 00000000 0000 0000 0001”，其余8比特具有以十六进制表示的“00”值。另外，一个不能用任何其它组合来表示的称之为SSC(图条起始码)唯一码加到上述条数据的引导部分。图条起始器码包括32比特，其中头24比特为类似于前述起始码的“0000 0000 0000 0000 00000001”，跟着的8比特称之为垂直位置，指示在图条内的引导宏数据块的垂直位置。
如前所述，起始码包括32比特，用作为识别符，该识别符中，头24比特指示：这些比特是起始比特而后面的8比特则指示起动的类型。译码器可用这些起始码实行同步。
这里，假定MPEG比特流被记录在记录介质，诸如小型激光盘(CD)，当以普通速度进行再现时，如图2(a)所示，连续的图象数据作为I图象数据被传送到译码器。另一方面，在用拾取装置来对记录介质上的任意位置进行接触的情况下，因为数据是以由起始码同步确定的扇区作为一个单元来读出的，所以它们以包括如图2(b)所示的无效数据的形式传送到译码器。如果可以利用来自这些数据的起始码以同步的方式译码有效帧内编码数据，则可实现快进复制或快退复制。然而，在此情形下，传送单元的无效数据在其无连续性前被连接，结果有可能出现与起始码一样的码。于是，有可能使码的同步被打乱，以致出现不能进行正确的译码操作的情形。
此外，为了保证码的同步以使译码器可进行译码操作，要求从拾取装置传送如图2(c)所示的始自起始码的图象数据。因为这个缘故，要求利用拾取装置来探测由任何装置记录在记录介质上的起始码的位置入口，或者对记录介质侧写比特流加上这种限制，以使在记录介质上的扇区和起始码相互同步。
鉴于上述先有技术的问题，本发明的一个目的是提供一种能译码来自记录介质上的图块形式的图象数据，而无需对记录介质施加限制的图象信号译码方法和图象信号译码设备，于是可实现快进/快退的图象的操作。
本发明的另一目的是为了提供一种信号译码方法和图象译码设备，其中帧单元和图象的图条单元的快速进退复制能象图象的快速进退那样实现。
发明公开
本发明是针对在记录介质上的编码信号进行译码的方法，以实现快速进退复制，该方法包括如下步骤；复制一部分记录在记录介质上的编码的图象信号而每个预定传输单元包括第一唯一码和帧内编码数据；在复制的编码图象信号的前后的预定传输单元间插入第二唯一码；检测第一唯一码，并与被检测的第一唯一码同步地译出复制的编码图象以产生一个译码的图象。
在本发明的图象信号编码方法中，在检测第一唯一码的步骤时，包括在第一和第二唯一码中的命令码被检测出来以在包含在第一和第二唯一码的非命令码的基础上辨别诸唯一码。
此外，在本发明的图象信号译码方法中，该第一唯一码是图条起动码，而预定传输单元包括至少一个图条码和至少一图条的帧内编码数据。
再有，在本发明的图象信号译码方法中，第一唯一码为图象起动码，而预定传输单元包括至少一个图象起始码和至少一帧的帧内编码数据。
还有，本发明是针对于用来译出记录在记录介质上的编码图象信号以实现快进快退复制的图象信号的译码方法，该方法包括如下步骤：复制一部分记录在记录介质上的编码图象信号而每一预定传输单元包括至少一图条的帧内编码数据，顺序地译出在图象单元中的所复制的编码图象信号以产生图条单元的译码图象，顺序地把诸条单元中的被译码的图象存储到相应于一帧的存储器中，及读出存储在存储器中相应于作为一帧的显示图象的数据。
此外，本发明是针对于适用于译码记录在记录介质上的编码图象信号以实现快速进退复制的图象信号译码设备，该设备包括：用以复制一部分记录在记录介质上的编码图象信号的复制装置，而其中每一预定传输单元包括第一唯一码和帧内编码数据；用于在被复制的编码图象信号的前后的预定传输单元之间插入第二唯一码的插入装置；用于检测第一唯一码的编码检测装置；及用于同步于所检测的第一唯一码译码该复制的编码图象信号以产生一译码图象的译码装置。
在本发明的图象信号译码装置中，用来检测第一唯一码的编码检测装置包括用于检测包括在第一和第二唯一码中的公共码的装置，及用来在包含在第一和第二唯一码的非公共码的基础上辨别诸唯一码的装置。
此外，在本发明的图象信号译码装置中，第一唯一码是图象起始码，而预定传输单元包括至少一图象起始码和至少一帧的帧内编码数据。
另外，本发明是针对于适用于译码记录在记录介质上的编码图象信号以实现快速进退复制的图象信号译码设备，该设备包括：用来复制一部分记录在记录介质上的编码图象信号的复制装置，而每个预定传输单元包括至少一图条的帧内编码数据；用于顺序地译码在诸图条单元以产生图条单元的编码图象的译码装置，及用于相应于一帧来顺序在存储图条单元的编码图象的存储装置，及输出存储其间作为显示图象的图象数据。
此外，本发明针对于一个适用于译码记录在记录介质上的编码图象信号以实现快速进退复制的图象信号译码设备，该设备包括：用来复制记录在记录介质上的一部分编码图象信号而每个预定传输单元包括至少一帧的帧内编码数据的复制装置；用于顺序地译码在诸帧单元中的编码图象信号以产生帧单元的编码图象的译码装置；及用于可供选择地存储每一帧单元的译码图象及输出所存储的作显示图象的数据的第一和第二帧存储器。
附图简介
图1示出了在MPEG系统中的图象数据的结构；
图2用以解释输入到常规运动图象复制设备的图象数据；
图3是说明应用了本发明的图象复制设备的构形的方块图；
图4是说明在上述图象复制设备中的译码器的构形的实际例子；
图5用以解释传输单元的图象数据，其中把图条用作为在上述图象复制设备处理中的基准；
图6是一个说明在用图条作为基准的传输单元的图象数据被由上述图象复制设备复制时的操作的流程图；
图7是用以说明在采用图条为基准的传输单元的图象数据被上述图象复制设备复制时帧存储器的使用状态；
图8用以解释传输单元的图象数据，其中用帧作为在上述图象复制处理中的基准；
图9示用以说明以帧为基准的传输单元的图象数据由上述图象复制设备复制时的操作的流程图；
图10用说明在以帧为基准的传输单元的图象数据被上述图象复制设备复制时的帧存储器的使用状态。
实现本发明的最佳方式
现结合附图来详细描述本发明的最佳实施例。
本发明的图象信号译码方法和图象信号译码设备在图3所示的结构的图象处理设备作为一个例子得到了实现。
该图象复制装设备适合于由复制部分11来复制记录在介质10上的编码图象信号以由译码器14译出图象信号。由复制部分11所复制的编码图象信号通过接收缓冲器13由出错起动码插入部分12送到译码器14，译码器14的译码后的输出信号则经由帧存储器15输送到显示单元16。该图象复制装置包括用于根据来自输入操作部分19的操作信息控制复制部分11和/或出错起始码插入部分12的复制控制部分17，和用来控制接收组冲器13，译码器14及帧存储器15的中央处理器(图中以CPU表示)。
此外，译码器14包括，例如，如图4所示，出错起始码检测器41，检测器41用来检测包含在来自接收缓冲器13的编码数据的出错起始码，可变长度译码电路42，用来实行可变长度译码以译出来自接收组冲器13的数据去复制量化数据和运动矢量等等，反量化电路43，用来反量化来自可变长度译码电路42的量化数据以复制系数数据，IDCT电路44，用来对来自反量化电路43的系数数据进行IDCT处理以复制图象数据或差别数据，加法电路45，用来把来自IDCT电路，44的差数据和预测数据相加以产生图象数据，以及包括运动补偿电路46，用来根据来自自可变长度电路42的运动矢量等读出来自帧存储器15的图象数据以将如此读得的图象数据作为预测图象数据送到加法电路45。
此外，该译码器14包括地址产生电路47，用来根据来自可变长度译码电路42的图条号产生帧存储器15的写地址，及帧存储器显示控制电路48，用来根据来自可变长度译码电路42的图条号产生存储器15的写地址，及帧存储器显示控制电路48，用来根据来自可变长度译码电路42的图序号产生作为以显示的次序读取帧存储15的图象数据的地址。
再有，帧存储器15由一其容量相应于，例如，三帧(此后称对应一帧的存储为帧缓冲器)半导体存储器根据来自地址电路47的写地址执行帧缓冲器15a，15b，15c的存储单元转换(bank switching)以把来自加法电路45的I图象或P图象的图象数据作为前向预测数据和后向预测数据存储到，例如，帧组冲器15a，15b，及以把B图象的图象数据存储到帧缓冲器15c。
此外，在此图象复制设备中，来自复制部分11的图象数据的传输单元由用户在输入操作部分19和或记录介质10等上的操作确定。
先来讨论由复制单元11送来的图象数据的传送单元是小于一帧的情形，例如，其传送单元是如图5所示以图条为基准单元的情形。
此时，图象复制设备如图6所示的流程工作。
首先，在S1步，由用户通过输入操作19将快进或快退复制的操作信息送入到CPU18，CPU18随之给接收缓器13送去一清除信号。同时，CPU还给由跟踪伺服电路等组成的复制控制部分17送出一个指示快进或快退复制的预定控制信号。复制控制部分17使在复制部分11内的传感器根据控制信号执行跟踪跳越的重复操作和数据读操作。
根据由复制部分11送来的图象数据，如图3所示，在差错起始码插入部分12将差错起动码插入在传送单元的图象数据之间。该差错起始码是一唯一码，它与上述图条起动码一样，不能用任何其它码的组合来表示，它是一个附有差错类型的码。作为这种差错起始码，MPEG的顺序差错码被使用。这种顺序差错码包括32比特，其中头24比特为“0000 0000 0000 0000 0000 0001”，与上述图象起始码类似，而后续的8比特则有一以十六进制“B4”表示的值。此外，差错起始码表示为“0000 0000 0000 0000 0000 0001”，而后续的8比特可以为由能辨别这些码和任何其它起始码的32比值构成的码。插入该差错起始码被是为了防止包含在在各传送单元的图象数据中的无效数据构成起始码。由复制控制部分17控制插入差错起始码的时刻。
在步骤S2，当清除信号由CPU 18发出时，接收缓冲器13清除剩余的图象数据。然后，处理操作进到步骤S3，在步骤S3，CPU18对帧存储器15作这样一安排，以使用在存储编码结果的复制数据和用于显示的存储器一样的存储器。即，相应于一个帧存储器用于快进和快退。在图7的例子中，使用了帧存储器，横座标表示时间而一个方框表示一帧时间。纵座标表示图象的垂直位置。另外，实线箭头表示译码操作及对于帧存储器的复制数据的操作。虚线箭头表示显示操作。显示操作显示相应于在一帧时间内的一帧。来自帧存储器的显示图象被显示在显示单元6中。在作了如上的安排之后，处理操作进到步骤S4。
在步骤S4与S5，译码器14通过处理来自CPU18的起始指令搜索起始码，连续读取图象数据，直至检测到图条起始码或差错起始码为止。如果检测到图条起始码或差错起始码，则处理操作进到S6步。
在步骤S6，译码器14判断被检测到的码是否为差错起始码。若为差错起始码，则操作回到步骤S4，若检测到的是图条起始码(成为帧内编码数据顺序发送的同步码)而不是差错起始码，则处理操作进到步骤S7。
在步骤S7，译码器14执行译码操作。
即，如图所示的结构的译码器中，可变长度译码电路42在步骤S4搜索来自接收缓冲器13的数据的码“0000 0000 0000 0000 00000000 0001”。于是，图条码或差错被检测。然后，可变长度译码电路42工作，使得当图条起始码或差错起始码在S5步被检测时，译码电路42把后续于“0000 0000 0000 0000 0000 0001”的8比特数据传输到差错起始码检测器41。在步骤S6，差错起始码检测器41根据来自可变长度译码电路42的8比特数据判断起始码是否是图条起始码或差错起始码。若起始码为图条起始码，则差错起始码检测器41指示可变长度译码电路42，启动译码数据的输出。在步骤S7，译码器14的译码操作开始。
译码器14译出的结果被记录到帧存储器15内相应于包括在图象数据中的图条号的区域。
在步骤S8，如果有一个来自CPU 18的处理停止(结束)指令，则译码器完成译码操作。如译码操作未完成，则处理操作返回到步骤S5。通过上述操作，消除了附于输入数据的传输单元的第一部分中的差错起始码和无效码。在差错起始码在译码期间发现时，传送单元的最后无效数据不再用作为译码操作非必要的数据。通过上述操作，有可能译出包括由复制部分11送来的无效数据的图象数据。于是，可在图象信号复制设备中快进快退操作。
在本例中，因为图象数据的传送单元小于一帧，因而在图7中指示译码操作的实线的箭头用小于一帧的短线表示。长度上的差别指示包含在传送单元中的帧内编码数据数据量是相互不同的。根据本系统，包含在传送单元中的帧内编码数据量可取任意值，因此不被限制。
现在来讨论由复制部分11送来的传送单元的图象数据包括多于一帧的帧内编码数据的情形。
如图8所示，来自复制部分11的传送单元的图象数据包括多于一帧的帧内编码数据。由差错起始码插入部分12将差错起始码插在传送单元的图象数据之间。该差错起始码采用类似于上述图象起始码，以不能用任何其它码组合表示的唯一码的形式，它是一个用于附加差错类型的编码。插入该差错起始码是为了防止包含在各传送单元中的图象数据中的无效数据构成图象起始码。由复制控制部分17指示差错起始码插入的时刻。
图9示出了已收到上述图象数据之后的图象信号复制设备的工作流程图。
在步骤S10，当CPU18发出清除信号之后，接收缓冲器13清除余下的图象数据。然后处理操作进到S11步，在S11步，译码器14等待来自CPU18的帧起始。这可保证译码器14可与显示单元16的显示同步工作。CPU与来自显示单元16的同步信号同步地输出帧起始。译码器14的各方框与帧起始同步工作。之后，处理操作进到步骤S12。
在步骤S12，CPU18对帧存储器15作这样的安排：分别用不同的存储器作为存储编码结果的的复制数据的存储器和用作显示的存储器。在图10的例子中，帧存储器A和帧存储器B交替使用。在图10中，横座标表示时间，而一方框是一帧时间，纵座标表示图象垂直方向位置。另外，实线箭头表示译码操作，并表示对于帧存储器的复制数据的写操作。虚线箭头表示显示操作。显示操作显示相应于一帧时间内的一帧的数据。来自帧存储器的显示图象显示在显示单元16上。作了上述安排之后，处理操作进到步骤S13。
在步骤S13和S14时，译码器14通过处理来自CPU18的起始指令对起始码进行搜索，以连续读取图象数据，直至图象起始码或差错起始码被检测到为止。如果检测到图象起始码或差错起始码，则处理操作进到步骤S15。
在步骤S15，在被检测到码为差错起始码的情形时，处理操作返回到步骤S13。如检测到的码为图象起始码(它变成用来同步顺序发出的帧内编码数据的编码)而不是差错起始码，则处理进到步骤S16。在步骤S16，译码器14执行译码操作。
即，如前所述的图4中所示的结构的译码器14中，可变长度译码电路42在步骤S13时从来自接收缓冲器13的数据中搜索编码“00000000 0000 0000 0000 0001”。于是图象起始码和差错起始码被检测。然后可变长度译码电路42可工作，使当图条编或差错起始码在步骤S14被检测时，它把后续于“0000 0000 0000 0000 0000 0001”的8比特数据送到差错起始码检测器41。在步骤S15，差错起始码检测器41由从可变长度译码电路42送来的8比特数据判断起始码是图起始码或是差错起始码。如起始码为图象起始码，则差错起始码检测器41指示可变长度译码电路42起动译码数据输出。在步骤S16，译码器14的译码操作被起动。
然后，将译码器14的译码结果记录到帧存储器15的相应于包含在图象数据内的图条号的区域。通过以上操作，附于输出图象数据的传输单元的第一部分的差错起始码和无效数据被消除了。
在步骤S17译码器重返步骤S16直到一帧的帧内编码数据的译码完成为止。当这样一个译码操作完成之后，处理操作进至步骤S18。应该注意的是，译码器14先从CPU18获得关于帧容量的指示。
在步骤S18，如果有来自CPU18的停止(结束)指令，则译码器14完成译码操作。如果此种译码操作来完成，则处理操作返回到步骤S11去重复上述操作。于是，在找寻图象起始码的过程中消除了传送单元的最后的无效数据。利用上述操作，有可能译码包括由从复制部分11发来的无效数据的图象数据。这样，快进快退操作可以如图象信号复制装置那样进行。在本例中，因为图象数据的传送单元是大于一帧而译码操作是以帧为单位进行的，所以表示译码操作的实线箭头在图10中用相应于一帧的线表示。当图10的例子中在译码和显示操作有一帧差别时，这种差别可以大于一帧，或小于一帧。在本系统中，对此种差别并不做限制。

Claims (8)

1.一种译码记录在记录介质上编码图象信号以实现快进或快退操作的图象信号的译码方法，
该方法包括以下步骤：
复制一部分记录在记录介质上的编码图象信号，其中每一预定的传送单元包括一个第一唯一码及帧内编码数据；
在被复制的编码的图象信号前后的预定传送单元间插入一个第二唯一码；
检测第一唯一码；及
与被检测的第一唯一码同步地译码被复制的编码的图象信号以产生一被译码的图象。
2.如权利要求1所述的图象信号译码方法，
其中检测第一唯一码的步骤包括如下步骤：
检测包含在第一和第二唯一码之间的公共码，及
根据包含在第一和第二唯一码的非公共码来鉴别诸唯一码。
3.如权利要求1所述的图象信号的译码方法，
其中第一唯一码是图条起始码；及
其中预定传送单元至少包括一个图条起始码和至少一图条的帧内编码数据。
4.如权利要求1所述的图象信号译码方法，
其中第一唯一码是图象起始码，及
其中预定传送单元包括至少一个图象起始码及至少一帧的帧内编码数据。
5.一种适用于译码记录在记录介质上的编码图象信号以实行快进或快退复制的图象信号译码设备，
该设备包括：
复制装置，用于复制一部分记录在记录介质上的图象信号，其中每预定传输单元包括一个第一唯一码或帧间编码数据；
编码插入装置，用于在被复制的编码图象信号前后的预定传输单元间插入一个第二唯一码；
码检测装置，用来检测第一唯一码，及
译码装置，用来同步于所检测的第一唯一码检测所复制的编码的图象信号以产生一译码的图象。
6.如权利要求5所述的图象信号译码设备，
其中的用于检测第一唯一码的码检测装置包括：
用于检测包含在第一和第二唯一码内的公共码的装置；及
用于根据在第一和第二唯一码中的一个非公共码鉴别诸唯一码。
7.如权利要求5所述的图象信号译码设备，
其中第一唯一码为图条起始码，而
其中预定传送单元包括至少一个图条起始码和至少一个图条的帧内编码数据。
8.如权利要求5所述的图象信号译码设备，
其中第一唯一码为图象起始码，及
其中预定传送单元包括至少一个图象，起始码和至少一帧的帧内编码数据。
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