CN1096899A - 图像再生装置 - Google Patents

Abstract

一种图象再生装置，用于再生含有已压缩图象信 息的信息。该装置有一个CD—ROM驱动器，用于 从一个盘上取用数据，该盘记录有用于菜单显示的初 始I图象数据和多个更新P图象数据。还包括— RAM，它有一更新图象数据存储区、一解码器、一 CPU，用于先发送初始图象数据再发送更新的图象 数据到解码器。借助压缩的图象解码器以显示已压 缩的运动图象或静止图象来使图象显示器用于显示 菜单项目等，菜单项目可以不使用图表显示电路而被 显示。

Description

本发明涉及一种图像再生装置，用于再生存在于通信或诸如CD-ROM这样的信息记录介质中的含有压缩图象信息的信息。

用于再生普通的图象信息，例如由CD-ROM载带的信息的图象再生装置可以大致分为两类。一种类型的装置是这样的，其中，仅有图象信息，诸如欲被再生的字符或图象信息，以预置方式记录在CD-ROM上，并由存储在再生装置中的固化了的程序来再生。这种类型的装置的例子包括盘式放像机型再生装置，用于将记录在盘上的一个字典的信息再生，例如英-日字典或日-英字典，或者是一个百科全书，并且显示出再生的信息。另一种再生装置是这样的，其中，欲被再生的信息被记录在CD-ROM上，用于再生所记录信息的程序被记录作为一个目标码（object    code）用于再生装置的CPU，利用在再生装置中的CPU来再生及执行用于再生在CD-ROM上信息的程序。这种类型的装置的例子包括CD-I型图象再生装置。

另一方面，近来，人们越来越要求在一个诸如CD-ROM的记录介质上存贮运动图象数据能持续一段更长的时间。这样，人们提出了各种数据压缩技术，用于压缩运动图象数据以减小数据量，使得大量的运动图象数据可以存储在所述记录介质上。所以，人们也提出了各种压缩图象的再生装置，用于从具有已压缩的图象数据的记录介质上再生数据。这些已压缩的图象数据是利用上述各种不同的数据压缩技术存储在记录介质上的。

同时，利用这些再生装置，由用户选择的菜单项目或其它项目在大多数情况中可以在再生的过程中显示在图表屏上。

如果按照这种方式用图表屏显示菜单项目，会引发出下列问题。

首先，如果用于菜单等的图表显示的显示图象直接记录在信息记录介质上，那么，信息记录介质上记录的数据量会增加;如果打算利用图象压缩技术在记录介质上持续一个较长时间地存贮运动图象数据，那么，在对应于显示图象的数据量的量中，存贮容量会减小，结果，不能达到延长时间记录的目的。

当有可能将所显示的图象转换成（例如）用于在记录介质上记录的矢量数据或图象绘制（picture-drawing）指令，并避免涉及上述第一个问题中数据量的问题时，在这种情况下，必须将矢量数据或图象绘制命令变换成显示数据，这会引出上述的第二个问题。其结果是在再生过程中处理速度降低，并需要高性能的硬件来执行所述的处理操作。

此外，图表显示电路必须用来执行涉及上述第一和第二问题的图表显示，那么该图表显示电路会导致再生装置的生产成本的提高。具有上述压缩图象再生功能的再生装置，其生产成本同样也会由于图表显示电路的增加而增加。

考虑到上述的本技术领域的现状，本发明的目的是提供一种图象再生装置，其中，不会引发诸如数据量增加、处理速度降低或需要高性能硬件的问题，并且还能降低生产成本。

按照本发明，提供了一种图象再生装置，用于再生含有压缩的图象信息的信息，它含有数据取出装置，用于从记录介质上取出数据，在记录介质上至少记录有已编码的初始图象数据和多个已编码的更新图象数据，上述初始图象数据能利用其自身来再构一个图象，上述更新图象数据具有全部的模式，并能够在指定初始图象情况下更新一个初始图象;存储装置，具有至少一帧的存储容量;解码装置，用于对编码的图象数据进行解码;以及控制装置，用于首先将所述的初始图象数据传送到解码装置，接着发送需要对其初始态进行更新的特定更新图象数据。

存储装置含有一个更新图象数据存储区，用于暂时地存储更新图象数据。

该图象再生装置还包括一个键入装置，所述控制装置能在键入装置上传送与键入有关的更新的图象数据。

所述解码装置对编码的图象数据解码，该已编码的图象数据是通过将一个输入图象和一个差分图象变换成预置的系数数据并对所得的系数数据进行编码来产生的，所述的差分图象是取决于输入图象和由预置的预测产生的一个图象之间的差来形成的。

另外，如果编码的图象数据是运动图象，记录在记录介质上的已更新的图象数据则是持续被重写的图象数据。这样被持续重写的已更新的图象数据从存储装置的更新图象数据存贮区中反复读出，并在控制装置的控制下持续地发送到解码装置上。

也就是说，本发明提供了一种图象再生装置，其中，用于菜单项目显示的图象显示可利用解码器来执行，该解码器是为压缩图象所采用的，所述的图象再生装置用于显示已压缩的运动/静止图象，以使菜单数据等诸如此类的数据可以被显示而不必采用图象显示电路。

利用本发明的图象显示装置，由于为菜单等的显示或重写所需的更新的图象数据是压缩的和编码的数据，那么，在记录介质上用于所述更新图象数据只要较小的存储容量就足够了。另一方面，由于已编码的初始图象数据和更新的图象数据在由压缩图象解码器解码之后就被显示，那么，可以省去图表显示单元，同时，处理速度可以提高且不增加该再生装置的CPU的负担。

图1是示意性的电路框图，说明按照本发明的图象再生装置的结构;

图2是示意图，用于说明初始的图象数据;

图3是示意图，用于说明更新了的图象数据;

图4是流程图，说明菜单选择的处理流程;

图5是示意图，说明与菜单选择的流程有关的图象数据;

图6说明典型的键入单元;

图7是说明按照本发明的图象再生装置的基本操作的流程图;

图8是说明MPEG解码器的细节的框图;

图9是示意图，用于说明安排在盘区段上的初始图象数据和更新了的图象数据。

参照图1，按照本发明的图象再生装置包括一个CD-ROM驱动6，作为数据取用装置，用于从记录介质上取用数据，记录介质例如为CD-ROM盘11，其上至少记录着示于图2的已编码的初始图象数据11和示于图3的已编码的更新图象数据P1-P8;构成存储装置的一个RAM30，具有至少一帧的存储容量;一个解码单元，用于对已编码的图象数据解码;一个CPU1，用于先发送初始图象数据并接着发送更新的图象数据到解码器上。所述更新的图象数据包括在给定的初始图象存在时部分更新该初始图象的所有可能的模式。

RAM30有一个更新图象数据存储区31，用于暂时地存储更新图象数据。

该图象再生装置也有一个键入单元7，例如键盘。利用键入单元7的有关的键，CPU1可以从RAM30的更新图象数据存储区31取出更新的图象数据并将取出的数据传送到解码单元。

所述解码单元含有一个MPEG（运动图象专家组）解码器5用于对已编码的图象数据解码。为了产生所述已编码的图象数据，输入的图象信号和所述差分图象信号被变换成例如采用离散余弦变换（DCT）的系数数据，并接着进行编码，所述的差分图象信号是通过取得输入图象信号和由预置预测编码（例如前向预测，后向预测或双向预测）所产生的图象之间的差别来形成的。

结果，在本实施例中，同MPEG规定的内编码图象（intra-coded    picture）（I-图象）被采用来作为初始图象数据。另一方面，预测编码图象数据（P-图象）或双向预测编码图象（B-图象）数据被用来作为更新图象数据。在图2和图3中，I和P分别表示该I图象和P图象，换句话说，初始图象数据是内编码图象或I图象，并且该图象可能仅由该图象的数据构成。反之，更新图象数据，即上述的P图象或B图象，是不能有意义地被更新的图象数据，除非初始图象被显示。在本实施例中，只有P图象被采用来作为已更新的图象。

利用本发明的图象再生装置，CPU1主要控制与总线8相连的键入单元T、CD-ROM驱动6、MPEG解码器5或一个CRT显示控制器9，同时还与该装置中的各个组件进行各种数据交换。由CPU1使用来进行控制的程序被存储在ROM20中。由CPU1执行的各种数学逻辑运算过程中所产生的数据暂时存储在RAM30中。记录在CD-ROM11上的已压缩的图象数据由MPEG解码器5解码并经图象缓存器4发送，以便在CRT显示控制器9的控制下显示在CRT显示器10上。作为显示装置的显示器10可以是一个液晶显示单元。在这种情况下控制器9能有效地控制以适应液晶显示。

同时，本实施例目标在于显示在CRT显示器10上的菜单项目的选择上，由于这个原因，用于用户选择的由图象或按钮表示出的多个菜单项目可以显示在CRT显示器10上作为用于菜单项目选择的初始图象，如图2所示。

在图2所示的举例中，在动物园中有四种不同的动物种类，即象（zo-san）、大熊猫（panda-san）、长颈鹿（kirin-san）、及兔（usagi-san）被显示来作为初始图象，即用按钮H的形式来表示各种项，其上会出现表示不同的动物种类的字符。

另一方面，示于图3中的更新图象数据P1-P8是这样的数据，它仅对各个项目中所选择的一项进行部分重写，这些项目是指出现在表示各种初始图象数据11各个项目的初始图象数据11的各个按钮H上。同时，更新的图象数据P1、P3、P5和P7是这些按钮与正在闪亮的指示“zo-san”、“panda-san”、“kirin-san”及“usgi-san”有关的图象数据，而更新图象数据P2、P4、P6和P8是这些按扭与正在被显示但不闪亮的指示“zo-san”、“panda-san”、“kirin-san”及“usagi-san”有关的图象数据。

下面解释选择表示四种动物种类的菜单项目之一的选择方式，即菜单选择。

下面参照图4的流程图及与图4相关的图5示意图来说明本实施例的菜单选择的流程。

参照流程图图4和图5，示于图5中A处的初始图象数据11在步骤S7中由CD-ROM驱动6从盘11中读出，并经图象缓存器4传送到MPEG解码器5。该初始图象数据是背景图象，如上文所述，这样，在动物园菜单的当前例子中，动物园的图象（未示出）与由各个按钮H的显示一起同时显示来作为背景图象。

在下一步骤S8中，示于图3中的更新图象，数据P1-P8的数据被读入到RAM30的更新图象数据存储区31中。在这一动作中，更新的图象数据可能及时地发送到MPEG解码器中用于下一次图象，更新时不必用CD-ROM6从盘11中读出的数据。

在步骤S8之后，控制进行到步骤S9，其中，指示用户想要选择的项目的指示标记显示在CRT显示器10的显示屏上。即，本实施例的指示标记指示出将要由用户选择的按扭。这个当前的指示标记可以通过照亮相关的按钮来指示。可以通过照亮按钮的显示区来替代指示标记所作出的指示、可以显示出环绕在每个按钮的显示区周围的边框，或者，在按钮的显示区中所表示的一个字符和/或一个小尺寸图象可以随时间的流逝而改变。作为表示大象“zo-san”的图象的按扭的显示区中所显示的小尺寸图象的改变的例子，一个躺倒的大象可以改变为一个站立的大象。

在步骤S9中，更新图象数据P1被发送给解码器5，其中，表示“zo-san”的按扭H中的一个被照亮以表示出指示标记的初始位置，如图5所示。这便导致了在显示屏上只有表示“zo-san”的按扭被照亮为指示标记，如图5中C处所示。这时，其余按扭不变。这个状态是“菜单的初始状态”。尽管图中未示出，但是，背景图象仍然在菜单的初始状态的图象中显示。

作为更新的图象数据，对于各自按扭被照亮的更新图象数据P1、P3、P5和P7以及其各自按扭不被照亮的P2、P4、P6和P8被存储起来，如上所述从这些更新图象数据选择出一个并传送到解码器5用以照亮与所选出的更新图象数据P2、P4、P6和P8中的一个相关的按扭复位到不被照亮的状态。如果从这些更新的图象数据中选择出多个，那么与所选择的更新图象数据相关的多个按扭同时被照亮或复位到不被照亮的状态。

如果准备持续地重写更新图象数据并持续地传送到MPEG解码器5中，那么，如同运动图象的情形一样，也要准备部分/整体运动的图象。由于这些数据被放在RAM30中，也可以实现能持续传送的不被中断的运动图象的重复过程。

在下一步骤S10中，如果用户选择了显示条目中的一项，那么，由用户实际使用的键入单元或遥控器的键可以被读。同时，键入单元7包括移位或运动键U、D、L和R，表示向上、向下、向左、向右的方向，以及一个选择键S，如图6所示。

在步骤S13中，CPU1判断用户实际使用的键是否是运动键，如果判断的结果是“YES”（是），即如果用户实际使用的键是用于使指示被照亮按扭的指示标记移位的运动键，那么有必要使指示标记从当前所指示的按扭（即被照亮的按扭）移向在指定的方向上定位的按扭上。为此，控制进行到步骤S11。

在步骤S11中，如果实际使用的键是用于移向右方的运动键R，那么，如图5中D处的更新图象数据P2被发送到解码器5，这样，当前所指示的和照亮的按扭被复位到不被照亮的状态。同时，在步骤12中，在与显示项目“zo-san”相关的按扭的右侧、与显示项目“panola-san”相关的按扭的照亮了显示区如图5中E所示的更新图象数据P3被传送到解码器5，用于使指示标记被移到其上且现在被指示的按扭照亮。传送这两个数据的顺序可以与上述的相反，即步骤S11和S12的顺序可以与图4所示的相反。

这就使现在由指示标记指示的与显示项目“pande-san”相关的按钮被照亮，如图5中F所示，在步骤S12之后，控制返回到步骤S10。

前面说明了一个例子，其中在图6中的运动键R实际被使用，并且说明了步骤S13中判断结果是“YES”（是）的情况。如果在步骤S13中判断结果为“NO”（否），控制进行到步骤S14。

在步骤S14中，要判断在图6中所示的选择键S是否被使用。如果在步骤S14中判断的结果为“NO”（否），控制返回到步骤S10。如果用户实际使用的键是用于菜单项目选择的选择键S，那么，在步骤S14中要给出判断“YES”的终止菜单选择。

图7的流程以简化的方式说明了由本发明图象再生装置执行的图象再生过程。即，如果用户选择所希望的菜单项目，那么，该用户将指示标记移到与所希望选择的项目相关的按钮上，以照亮该按钮，并使用选择键用于对已照亮的按钮进行选择，如图7所示。现在，再生装置执行与所选择的按钮相关的操作，即，再生装置再生运动图象，该运动图象是与所指示的菜单项目相关的被照亮按钮所对应的。例如，如果所指示的菜单项目是“Pande-san”，如图5中F所示，那么可以以一种未示出的方式再生大熊猫的运动图象。

在所说明的实施例中，更新图象数据被存储在RAM30的更新图象数据存储区31中。另一个方案是也可以将更新图象数据存储在位于图象缓存器4中一个类似的存储区中。

另外，在图1的举例中，图象缓存器4和解码器5示出为分离组件，但是，图象缓存器4也可以构造在解码器5的内部。

图8说明了MPEG解码器的详细结构。在图8的举例中，图象缓存器4被构造在解码器5的内部，更新图象数据存储区位于缓存器4内。在图8中，与图1同样的构件使用同样的标号表示。

参照图8，在解码器5中至少有三帧存储器61、62和63。来自作为信息记录介质的盘11的数据流在MPEG系统部分51上分离成音频数据比特流和视频数据比特流。音频数据比特流由MPEG音频处理器52处理，然后送到下游组件上，为放大器或扬声器，图中未示出。

视频数据比特流一次存储在图象缓存器4中，然后送到VLC解码器53上，该解码器53是用于MPEG图象编码器的可变长度编码器（VLC）的相对部分。该视频数据比特流由VLC解码器53分解成各种数据，例如量化了的DCT系数、宏块类型指示数据、图象类型指示数据，即指示预测编码的数据、后向预测编码器数据、或双向预测编码数据，或运动矢量数据。宏块是用在MPEG中的编码单元，由6个块构成，它们是四个相邻的亮度块，即左、右、上和下方的亮度块，及两个色度块cb、cr，它们位于图象上与亮度块相同的位置。上述每个块由相邻的8行乘8行亮度或色度象素构成，代表一个DCT单元。

在由VLC解码器53分离的各种数据中，量化的DCT系数被发送到一个反向量化电路54。运动矢量数据被送到补偿电路59、60（后面将作解释），而宏块类型指示数据和图象类型指示数据分别变成用于转换开关57的转换控制信号和用于转换开关64的转换控制信号，后面将对它们逐一解释。

所述的反向量化电路54执行一种反向量化操作，这种操作与用在由VLC解码器53分解出的量化DCT系数上进行编码的量化操作相反。来自反向量化电路54的DCT系数数据被发送到IDCT电路55上用于反向DCT。IDCT电路55在DCT系数数据上执行IDCT。通过IDCT，图象数据被产生来用于内编码图象（I-图象），而与转换开关57的输出相应的差数据被产生来用于预测编码图象（P-图象）或后向预测编码或双向预测编码图象（B-图象）。所述的图象数据和差数据被送到一个相加节56上。

对于前向、后向和双向预测方式来说，来自半象素（half-pel）运动补偿电路59、60或求平均电路58的运动补偿预测编码图象数据经转换开关57送到相加节56，转换开关57能跟据宏块类型进行转换，即，当宏块类型分别与前向预测模式、后向预测模式或双向预测模式相对应时，转换开关57则选择运动补偿电路60的一个输出、运动补偿电路59的一个输出和求平均电路58的一个输出。经过转换开关57的运动补偿预测编码图象数据和差数据由相加节56相加再产生图象数据。

这样产出的图象数据被存储在帧存储器61、62和63中。如果该图象是1图象，则存储在帧存储器61或62中。如果该图象是P图象，那么，它是由运动补偿电路59、60中相关的一个根据存储在帧存储器61或62之一中的宏块进行运动补偿的，并经过转换开关57送到相加节56上。这就允许位于相应的宏块位置的象素值被相加以生成图象数据。这种方式生成的图象数据存储在其它的帧存储器中。如果有I图象和P图象，两个帧存储器61和62会交替采用，即，在I图象和P图象的处理过程中，数据不被写入到其中的帧存储器中的数据被输出。

另一方面，如果图象是B-图象，帧存储器61、62以并行方式用于运动补偿，即对于B图象数据来说，从两个帧存储器61、62读出的数据分别发送到相关的补偿电路59、60。该运动补偿电路59、60利用存储在其中的运动矢量进行运动补偿，所得到的预测的象素值被送到求平均电路58上。该求平均电路58找到平均值，该平均值经转换开关57送到相加节56上。这样产生出来的重现图象在存储到帧存储器63存贮之后被输出。

利用上述结构，有可能改变解码图象的顺序。

来自帧存储器61、62和63的帧数据送到转换开关64上，转换开关64的转换操作根据图象类型加以控制。如果图象类型是B图象，转换开关64选择帧存储器63的一个输出。如果图象类型是I图象或P图象，转换开关选择帧存储器61、62的输出。转换开关64的一个输出被送到变换电路91用于CRT显示控制器9。变换电路91将提供到其上的图象数据变换成与NTSC电视制式相适应的信号。来自变换电路91的图象信号提供到CRT显示器10上。

在图8所示的实施例中，图象缓存器4有两个功能，即帧缓冲器功能和允许解码器5以中等速率对视频比特流解码的缓冲区功能。该图象缓存器4的容量等于三帧缓冲器的容量，或128千字节×3千字节，而缓冲器的容量在50-60千字节的数量级上。

在图8的实施例中，初始图象数据11和已更新的图象数据P1例如可以下列方式合成。

因为初始图象数据11是I图象，它具有可重写整个图象的信息而不管原来的图象的状态是怎样的。因此，如果该初始图象数据11被送到解码器5上，整个图象可由初始图象数据来代替。另一方面，所述更新图象数据是含有位置信息的指定图象部分的更新数据，并包含利用恰好在前的图象数据值重排图象数据的数据，所以，更新图象数据也可能含有能整个代替恰好在前的图象数据的指定部分的数据。所以，如果后一种类型的数据被使用，指定的图象部分可能被代替而不考虑恰好在前的图象的状态。

拥有上述初始图象数据11和更新图象数据P1到P8的已压缩的图象数据存贮信息被安排在图9所示的盘11上的一部分中。

利用上述的本发明的图象再生装置，迄今为止利用图表显示电路执行的菜单项目等处理操作的显示可以通过采用MPEG解码器5来作为已压缩图象的解码器在CRT显示器的屏幕上显示。

Claims (4)

1、一种图象再生装置，用于再生含有已压缩的图象信息的信息，包括：

数据取用装置，用于从一种记录介质上取用数据，在该记录介质上至少记录有编码初始图象数据和多个编码的更新图象数据，所述编码的初始图象数据能利用其自身来重构一个图象，所述多个编码的更新图象数据具有所有的模式，并能在存在有初始图象的前提下对初始图象进行更新；

存储装置，具有至少一帧的容量；

解码装置，用于对编码的图象数据解码；

控制装置，用于首先将所述的初始图象数据送到解码装置上，接着传送有必要对初始态进行更新的特定的更新图象数据。

2、根据权利要求1的图象再生装置，其中，存储装置有一个更新图象数据存储区用于存储所述的更新图象数据。

3、根据权利要求1的图象再生装置，还包括键入装置，所述控制装置发送与所述键入装置上的键输入相关的更新图象数据。

4、根据权利要求1的图象再生装置，其中，所述的解码装置对已编码的图象数据解码，所述已编码的图象数据是通过将一个输入的图象和一个差分图象变换成预置的系数数据并对所得的系数数据编码而产生的，所述差分图象是通过取得输入图象和由预置的预测编码所产生的图象之间的差而形成的。

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