CN1143533C - 图像压缩装置和图像压缩方法 - Google Patents

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Abstract

视频解码器解码从记录介质读出的GOP-3的画面B0、B1、I2、B3同时将此后的新压缩图像数据记录在记录介质上，然后解码画面B4、P5、B6...来恢复它们。即，不可能只通过画面B4、P5、B6...的压缩图像数据来恢复这些画面的相应画面。因此，将没有因记录压缩图像数据而丢失的画面B4、P5、B6的图像数据重新编码来产生新的GOP。于是，视频解码器根据该新GOP内的画面B0、B1、I2、B3解码并恢复那些未丢失的画面。

Description

图像压缩装置和图像压缩方法
技术领域
本发明涉及一种适用于光盘记录/再现装置的图像压缩装置和图像压缩方法。
背景技术
通常，按照MPEG(Moving Picture Experts Group，运动图像专家组)制式压缩编码的图像信号记录在光盘上。在MPEG制式中，将由称为GOP(Group Of Picture，画面组)的约15帧画面组成的图像信号作为处理单元，并按每个GOP来编码这些图像信号。
如图1所示，在一个GOP中具有I画面(Intra-Picture：帧内编码画面)、P画面(Predictive-Picture：帧间前向预测编码画面)和B画面(BidirectionallyPredictive-Picture：双向预测编码画面)。I画面(画面I2)用于保持GOP的独立性，即在GOP中全部I画面都要被编码。P画面(画面P5、P8)要接受从I画面或P画面开始的前向预测编码。此时，I画面和P画面的编码次序与原始画面相同。另外，B画面(画面B0、B1、B3、B4、B6、B7)要接受从I画面或P画面开始的双向预测编码。
在解码压缩编码的图像信号时，同上面的情况相反，如图1所示的画面I2由自身解码，而除了画面I2之外的画面却不仅仅由它们自身的图像信号来解码。
然而，若包含I画面的一个GOP的前半部丢失，则该GOP的后半部的P画面和B画面就不能被解码。
例如，如图2所示，假设要在记录介质(未示出)上记录按每个GOP-1、GOP-2、GOP-3编码的图像信号。现在先考虑从GOP-1的画面B6到GOP-3的画面B3之间的图像信号被重写为新的GOP-N的图像信号的情况。
如图3所示，在GOP-1X中丢失了画面B6、B7、B8，但包括I画面的直到画面P5的各画面仍存在。因此，除了丢失画面以外的各画面按正常方式解码。
然而，在GOP-3X中丢失了前半部的画面B0、B1、I2、B3，还丢失了该前半部的I画面。因此，除了丢失画面之外的各画面就不能被解码。
换句话说，在将按MPEG制式压缩编码的图像信号记录在记录介质上时还要重写其它压缩编码图像信号的情况下，如果这些图像信号按GOP单元重写，则不会出现任何问题。然而，若(按非GOP单元的单元)重写的这些图像信号使某一其它GOP丢失了I画面图像信号，则会发生连未丢失的图像信号也不能被解码的问题。
为了避免这些问题，很自然地想到按每个GOP来重写图像信号。然而，由于这样必须按一次约15帧的集合重写这些图像信号，所以这种重写操作非常麻烦。此外，由于图像信号是按每个GOP来压缩编码的，所以就不可能按每个画面来重写这些图像信号。
发明内容
本发明针对这种实际情况提出，其目的是提供这样一种图像压缩装置和图像压缩方法，它能够按画面单元而不是按压缩单元来重写图像信号。
在本发明中，在丢失了(构成)压缩单元的部分画面的情况下，丢失部分画面的原始压缩单元被构造为新的压缩单元，从而解决了上述问题。
按照本发明的一个方面，提供了一种用于以画面组为单位编辑在光盘上记录的压缩图象数据的装置，包括：输入装置，用于输入要在先前记录在光盘上的压缩图象数据内的插入点处记录的未压缩图象数据；再现装置，用于从光盘再现包括所述插入点的第一画面组和第一画面组之后的第二画面组；存储器，用于存储第一画面组和第二画面组；编码装置，用于将所述未压缩图象数据编码为新的画面组；记录装置，用于在所述插入点将所述新的画面组记录在光盘上；所述再现装置从光盘再现处于所记录的新画面组之后的第二画面组的剩余部分；解码装置，用于使用来自预先存储在存储器中的第二画面组的图象来解码第二画面组的剩余部分；所述编码装置将第二画面组的解码的剩余部分重新编码为第三画面组，以便第三画面组是可以被解压缩和观看的完整单元；所述记录装置将所述第三画面组记录到光盘上处于所述新的画面组之后。
按照本发明的另一个方面，提供了一种用于以画面组为单位编辑在光盘上记录的压缩图象数据的方法，包括步骤：输入要在先前记录在光盘上的压缩图象数据内的插入点处记录的未压缩图象数据；从光盘再现包括所述插入点的第一画面组和处于第一画面组之后的第二画面组；在存储器中存储第一画面组和第二画面组；将所述未压缩图象数据编码为新的画面组；在所述插入点将所述新的画面组记录在光盘上；从光盘再现处于所记录的新画面组之后的第二画面组的剩余部分；使用来自预先存储在存储器中的第二画面组的图象来解码第二画面组的剩余部分；将第二画面组的解码的剩余部分重新编码为第三画面组，以便第三画面组是可以被解压缩和观看的完整单元；将所述第三画面组记录到光盘上处于所述新的画面组之后。
附图说明
图1是MPEG制式的图像压缩中GOP结构的示意图。
图2是说明将新GOP写入记录介质前的情况的示意图。
图3是说明将新GOP写入记录介质后的情况的示意图。
图4是采用本发明的光盘记录/再现装置的具体结构的方框图。
图5是由图4所示的光盘记录/再现装置在记录介质上记录的GOP结构的示意图。
图6是本发明另一实施例的光盘记录/再现装置的具体结构的方框图。
图7是由图6所示的光盘记录/再现装置输出的图像的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图详细说明本发明的最佳实施方式。
例如，本发明可以应用到图4所示结构的光盘记录/再现装置1。
如图4所示，按照第一实施例的光盘记录/再现装置1包括：用于将图像信号转换成数字形式信号的A/D转换器12、用于输出来自A/D转换器12的图像数据或其它图像数据的第一切换电路13、用于压缩编码图像数据的视频编码器14、用于添加纠错码的ECC编码器15、用于进行8/16转换模式的调制处理的调制电路16、以及用于利用激光束的照射进行数据记录/再现的光学拾取器18。
A/D转换器12将经输入端子11传送的图像信号转换成数字形式的信号，并将转换后的信号传送给第一切换电路13的端子a。
第一切换电路13在以下将说明的控制器27的切换控制下切换到端子a或端子b，从而向视频编码器14传送输入到端子a或端子b的图像信号。在此例中，端子b连接到以下将说明的视频解码器22的输出侧。
视频编码器14压缩编码每个GOP(画面组)由约15帧组成的图像数据，并将压缩编码的图像数据传送给ECC编码器15，其中每个GOP的这些图像数据是由MPEG(运动图像专家组)制式预测编码的处理单元。ECC编码器15临时将视频编码器14输出的压缩编码图像数据存储在存储器26中，并按每个ECC块执行纠错码编码处理。ECC编码器15从存储器26读出这样编码的压缩图像数据，并把它传送给调制电路16。
调制电路16让压缩图像数据进行8/16转换模式的调制处理后，将它传送给光学拾取器18。光学拾取器18按照从调制电路16传来的压缩图像数据控制激光功率，将压缩图像数据记录在光盘30上。
在操作模式是记录模式时，上述的光盘记录/再现装置1相应地将第一切换电路13切换到端子a，以便能够将输入端子11输入的图像信号记录在光盘30上。
此外，如图4所示，上述的光盘记录/再现装置1还包括：用于执行解调处理的解调电路20、用于执行纠错的ECC解码器21、用于将压缩数据扩展成原始图像数据的视频解码器22、用于输出来自视频解码器22的图像数据或其它图像数据的第二切换电路23、用于将图像数据转换成模拟形式的D/A转换器24、用于存储在ECC编码或ECC解码处理中的压缩图像数据的存储器26、以及用于控制整个装置的控制器27。
解调电路20对光学拾取器18读出的压缩图像数据进行8/16转换模式的解调处理，并将解调后的压缩图像数据传送给ECC解码器21。ECC解码器21把解调电路20输出的解调后的压缩图像数据存储在存储器26中，并按每个ECC块进行纠错码解码处理。ECC解码器21从存储器26中读出已经完成纠错码解码处理的压缩图像数据，并将它传送给视频解码器22。
视频解码器22扩展按照MPEG制式压缩的压缩图像数据，以将它恢复(重构)成原始图像数据，然后将所恢复的图像数据传送到第二切换电路23的端子d。
第二切换电路23在控制器27的切换控制下向D/A转换器24传送输入到端子c或端子d的图像信号。在此例中，端子c连接到上述的A/D转换器12。D/A转换器24将第二切换电路23输出的图像数据转换成模拟形式的信号，并通过输出端子25输出图像信号。
在操作模式是再现模式时，控制器27相应地将第二切换电路23切换到端子d，以便能够通过输出端子25输出从光盘30读出并扩展的图像信号。
下面将说明在重写光盘30上记录的压缩图像数据时采用的编辑模式。
在所述的编辑模式中，上述的光盘记录/再现装置1按时分方式交替地执行新压缩图像数据的记录操作和光盘30上所记录的压缩图像数据的读出操作。这种方式应用于这样的情况，即，当新记录的压缩图像数据的记录结束位置处在已记录的压缩图像数据的GOP的中间时，为了再次记录已记录在该记录结束位置之后的位置上的压缩图像数据(以下指的是，按实际要求的再次记录)，要对它们重新进行编码。
具体地说，在操作模式转入编辑模式时，控制器27将第二切换电路23切换到端子c。此时，通过连接到输出端子25的监视器(未示出)，用户可以确认监视器上的经输入端子11输入的图像，从而能够准备要被重写到光盘30上的图像部分。此时，用户预先设置相对于光盘30的压缩图像数据的插入位置(例如，图5所示的GOP-1X的画面P5之后)。应注意，压缩图像数据的理想插入位置是允许即使因插入而导致丢失画面也能够解码其它画面的位置。例如，在图2所示的GOP-1的情况下，在画面I2、P5、P8之后的位置是理想的位置。当编辑准备完成时，控制器27将第一切换电路13切换到端子a并开始编辑。
一开始，光学拾取器18例如以双倍速度读出在光盘30上记录的预定数目ECC块的压缩图像数据，并将由ECC块组成的压缩图像数据通过解调电路20传送给ECC解码器21。ECC解码器21将解调电路20输出的压缩图像数据存储在存储器26中，并对在存储器26中存储的压缩图像数据进行纠错处理。
控制器27控制存储器26读出其中存储的预定数目的ECC块。ECC解码器21向视频解码器22传送从存储器26读出的由预定数目ECC块组成的压缩图像数据。视频解码器22对传送给它的压缩图像数据进行扩展，以便将该数据恢复(重构)成原始图像数据并输出。
另一方面，ECC编码器15将视频编码器14输出的压缩图像数据存储在存储器26中，并在存储器26中存储的压缩图像数据中添加纠错码以产生ECC块。
控制器27控制存储器26读出其中存储的预定数目的ECC块。ECC编码器15通过调制电路16向光学拾取器18传送从存储器26读出的由预定数目ECC块组成的压缩图像数据。光学拾取器18例如以双倍速度将压缩图像数据写入光盘30。
如上所述，光学拾取器18以时分方式每次按预定数目的ECC块交替地进行上述压缩图像数据的读取操作和压缩图像数据的记录操作。
在上述光盘记录/再现装置1的操作中，例如，当作为新记录在光盘30上的压缩图像数据的GOP-N的记录结束位置(画面P11)处在如图2所示的已记录在光盘30中的GOP-3的中间时，该装置1对GOP3的画面B4、P5、B6...重新编码以产生如图5所示的作为新GOP的GOP-3N。
具体地说，控制器27控制光学拾取器18等来记录作为新压缩图像数据的GOP-N，而且还执行图2所示的GOP-3的画面B0、B1、I2、B3的解码处理。在完成GOP-N的记录后，紧挨在GOP-N之前的GOP-1X被构建为新的GOP，其中丢失了画面P5之后的画面。
在完成GOP-N的记录之后，控制器27控制第一切换电路13切换到端子b，并控制光学拾取器18读出图2所示的画面B4、P5、B6...的压缩图像数据。通过解调电路20和ECC解码器21将光学拾取器18读出的压缩图像数据传送给视频解码器22。
视频解码器22按照记录上述新的压缩图像数据的同时读出并被解码的GOP-3的画面B0、B1、I2、B3来恢复(重构)画面B4、P5、B6。即，因为不可能只通过已读出的画面B4、P5、B6...的压缩图像数据来恢复(重构)这些画面的相应画面，所以视频解码器22根据按如上所述的方式记录压缩图像数据的同时读出并恢复的画面B0、B1、I2、B3来恢复(重构)上述画面B4、P5、B6...。此外，视频解码器22通过第一切换电路13将画面B4、P5、B6...的图像数据传送给视频编码器14。
视频编码器14再次编码(重新编码)GOP-3的画面B4、P5、B6...，以新产生如图5所示的由GOP-3N组成的压缩图像信号。
即，通过新写入GOP-N，紧挨在它之前GOP-1X和紧挨在它之后的GOP-3N也被构成为新的GOP。
此外，视频编码器14通过ECC编码器15和调制电路16将GOP-3N的压缩图像数据传送给光学拾取器18。光学拾取器18将GOP-3N的压缩图像数据记录在光盘30上，便完成了编辑处理。
如上所述，在上述光盘记录/再现装置1的操作中，当新记录的压缩图像数据的记录结束位置处在已记录的压缩图像数据的GOP的中间时，该装置1对该记录结束位置之后位置上记录的压缩图像数据新编码以重新记录GOP。即，上述光盘记录/再现装置1对丢失数据的GOP重新编码以产生新的GOP，借此避免了因丢失GOP的部分画面而造成连该GOP的其它画面也不能被恢复的现象，从而可以对按MPEG系统压缩的压缩图像数据进行多次的编辑处理。
此外，由于光盘记录/再现装置1允许用户选择图5所示的GOP-1X的画面P5之后的部分来进行从该部分起的新压缩图像信号的写入处理，所以能够同样有效地恢复GOP-1X中画面B0至P5的各画面。
换句话说，上述光盘记录/再现装置1适用于这样的情况，即，即使当已经构造的多个GOP的相应部分被替换为另一个(新的)GOP-N时丢失了每个GOP的部分画面的情况下，通过将丢失部分画面的原始GOP-1、GOP-3分别重构为新的GOP-1X、GOP-3N，也能够执行正常的在再现时不丢失画面的解码处理。
应注意，视频编码器14可以按照由新写入的GOP-N而造成的GOP-3丢失画面数据量所对应的压缩比来编码GOP-3N。即，视频编码器14适用于下面的情况，即，若丢失画面的数目很大，则视频编码器14执行压缩比相对较低的编码处理，而若丢失画面数目很小，则视频编码器14执行压缩比相对较高的编码处理。于是，原始GOP-3的最后画面位置和新GOP-3N的最后画面位置能够互相一致。因此，在再现时能够执行平滑的解码处理。
另外，ECC编码器15的ECC编码处理和ECC解码器21的ECC解码处理共享存储器26，而不是各自使用特定的存储器。因此，与现有技术相比，能够减少存储器的基片占用面积，还能够减小制造成本。
下面将说明第二实施例的光盘记录/再现装置1。现假设与第一实施例中相同的电路被分别标注了相同的标号，并省略了对其的详细说明。
如图6所示，光盘记录/再现装置1A装配了存储器28来取代上述光盘记录/再现装置1的第二切换电路23。
在存储器28中，写入有来自A/D转换器12的图像数据和来自视频解码器22的图像数据。于是，在存储器28中保存了通过输入端子11输入的记录画面的图像数据和视频解码器22输出的再现画面的图像数据。这些图像数据由控制器27读出并被传送给D/A转换器24。
因此，光盘记录/再现装置1A让存储器28存储现在将要新重写的图像数据和已经记录在光盘30上的图像数据，以便从中读出这些数据。于是，如图7所示，记录画面和再现画面能够同时显示在通过输出端子25连接的监视器上。这样使得用户能够容易地进行编辑工作。
应注意，虽然本发明不限于上述的实施例，但显然在权利要求的范围内所说明的技术思想的指导下可以进行各种修改或变化。例如，虽然以将压缩图像数据记录在光盘30上的情况为例给出了说明，但除此之外，还可以采用诸如磁盘、磁带或半导体存储器等的记录介质。

Claims (2)

1.一种用于以画面组为单位编辑在光盘上记录的压缩图象数据的装置，包括：
输入装置，用于输入要在先前记录在光盘上的压缩图象数据内的插入点处记录的未压缩图象数据；
再现装置，用于从光盘再现包括所述插入点的第一画面组和第一画面组之后的第二画面组；
存储器，用于存储第一画面组和第二画面组；
编码装置，用于将所述未压缩图象数据编码为新的画面组；
记录装置，用于在所述插入点将所述新的画面组记录在光盘上；
所述再现装置从光盘再现处于所记录的新画面组之后的第二画面组的剩余部分；
解码装置，用于使用来自预先存储在存储器中的第二画面组的图象来解码第二画面组的剩余部分；
所述编码装置将第二画面组的解码的剩余部分重新编码为第三画面组，以便第三画面组是可以被解压缩和观看的完整单元；
所述记录装置将所述第三画面组记录到光盘上处于所述新的画面组之启。
2.一种用于以画面组为单位编辑在光盘上记录的压缩图象数据的方法，包括步骤：
输入要在先前记录在光盘上的压缩图象数据内的插入点处记录的未压缩图象数据；
从光盘再现包括所述插入点的第一画面组和处于第一画面组之后的第二画面组；
在存储器中存储第一画面组和第二画面组；
将所述未压缩图象数据编码为新的画面组；
在所述插入点将所述新的画面组记录在光盘上；
从光盘再现处于所记录的新画面组之后的第二画面组的剩余部分；
使用来自预先存储在存储器中的第二画面组的图象来解码第二画面组的剩余部分；
将第二画面组的解码的剩余部分重新编码为第三画面组，以便第三画面组是可以被解压缩和观看的完整单元；
将所述第三画面组记录到光盘上处于所述新的画面组之后。
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