CN1188372A - 替换数字编码图像的局部的方法及实现该方法的装置 - Google Patents

Abstract

一种替换数字编码图像(11)的局部的方法和实现该方法的装置。数字编码图像(11)可对应于电视机(10)屏幕上显示的一子画面。在该方法中,对图像(11)的每行行程编码。图像中一行的可替换局部被分别行程编码。对替换图像(11)的一行的可替换、原始局部的那个局部这样作行程编码,使它与图像(11)该行的原始局部具有相同数量数据单元。在存储器件(51)中替换行程编码字的数据。该替换可以简单方式进行,因为图像中一行的原始局部和图像中该行的新局部具有相同数量的数据单元。

Description

替换数字编码图像的局部的 方法及实现该方法的装置

本发明涉及一种替换数字编码图像的局部的方法，还涉及实现用于替换数字编码图像尤其是视频图像的局部的方法的装置。

本发明基于一种普通类型的用于替换数字编码图像的局部的方法。在视频技术中，已知在电视重放装置(例如DVD重放装置)中提供所谓的子画面译码装置，以在电视机屏幕上显示例如字幕。这种类型的DVD重放装置目前在市场上可买到，它含有上述子画面译码装置。DVD标准(1.0版)提供了一些关于这种子画面译码装置的解释，它们被称为子画面译码器。要显示的所有子画面以一种特定格式存储。在这种情况，各个像素的数据以压缩形式存储在所谓的子画面单元(SPU)中。

在以上提到的标准中未给出为产生变更的子画面而改变所存储像素数据(PXD)的可能方法。这带来的问题是如果某些应用需要频繁地改变子画面，所有可能的子画面必须单独地存储在存储器中，即使它们相互间仅仅是略有差别。这导致子画面的存储器费用增加。

因此，本发明的目的是提出一种替换数字编码图像的局部的方法，使得即使在前述子画面的被压缩像素数据中也能够实现特定替换，结果可使像素数据的主要部分保持不变，并不必在存储器中提供全新的子画面单元。

本发明的方法执行以下步骤：a)对图像的每行作行程编码，b)对图像的一行的每一可替换局部分别作行程编码，c)替换图像中该行的可替换、原始局部的局部是这样来行程编码的，即相关联的行程编码字采取相同数量的数据单元作为图像的这一行的原始局部的行程编码字，d)在存储器件中执行行程编码字的数据替换。本发明方法具有优于现有技术方法的优点，含有压缩像素数据的子画面单元可至少作局部变更，结果无须在例如电影重放装置的存储器中提供全新的子画面单元就能实现子画面的变化。而且，不需要全新编码的图像像素就能够容易地将附加像素数据放到或插入子画面的可替换局部中。

目前习惯的电视标准如NTSC和PAL采用公知的隔行交错方法。在这种情况下，每一图像分为彼此交错的两场。这在按照DVD标准的子画面单元的产品中也加以考虑。子画面同样分为两场。每场的那些行的像素数据(PXD)存储在单独的存储区中。在这种情况下，如果当前正被译码和显示的场被标记并且仅允许在当前并未被译码和显示的场中替换该图像的行的局部，替换数字编码的图像的局部的方法是很有益的。因此从开头就防止存储器访问冲突和不正确显示。

用于替换数字编码图像的局部的装置，包括：第一存储器件，其中可存储图像中各行的行程编码字，该图像的一行的每一可替换局部是单独被行程编码的；第二存储器件，其中能够存储图像中各行的已相应行程编码局部的行程编码字以替换这些行的可替换局部；控制单元，它对存储在第一存储器件中的图像的各行的可替换局部进行替换。

本发明的示范实施例在附图中示出并在下文中作更详细的说明。附图中：

图1示出了电视接收机屏幕上子画面的显示；

图2示出了子画面单元的存储格式；

图3示出了行程编码子画面中一行的像素数据的规则的图示说明；

图4示出了要替换的图像局部中所采用的行程编码的四个实例；

图5示出了子画面的压缩像素数据的子区域的替换的图示说明；

图6示出了本发明的装置的粗略框图，以及

图7示出了用于控制本发明装置的程序的流程图。

利用一电视接收机的实例来描述本发明，该电视接收机具有一个用于在电视接收机的屏幕上显示或插入子画面的子画面译码装置。图1中示出了这种电视接收机并用标号10表明。表示一山脉风景的主图像显示在电视接收机的屏幕上。带有标号11的子画面也显示在该电视接收机屏幕右上角。该子画面11用于显示当前节目位置编号。所示出的是第一节目位置。在切换到另一频道的情况下，将显示相关节目位置作为子画面11。

借助一子画面译码装置来显示子画面11，该装置在以下作更详细说明。该子画面译码装置主要相应于DVD标准(1.0版)中所公开的子画面译码装置。因此，在这点上补充参考该标准。

图2给出了所谓子画面单元(SPU)的数据格式粗略表示。标号20表明子画面单元的首标(SPUH)的数据域。标号21表明子画面的第一场的压缩像素数据的数据域(PXDTF)，标号22相应地表明了子画面的第二场的压缩像素数据的数据域(PXDBF)。最后，标号23表明了显示控制序列表(SP DCSQT)的数据域。所谓的显示控制命令序列(SP DCSQ)存储在数据域23中。各显示控制命令将不在本专利申请中作详细讨论，因为它们在DVD标准(1.0版)中非常精确地分别作了说明，下文中不再包括这些显示控制命令序列。

数据域21和22中的像素数据决定子画面的显示模式。对于子画面的一行的每一像素，此时两位宽的一个数据字指定该像素是背景像素还是前景像素，或者指定该像素是以第一方式还是以第二方式增强显示。用两位可作出这四种区分。具体地说，这些二进制值表示：00＝背景像素，01＝前景像素，10＝以增强显示1显示的像素，11＝以增强显示2显示的像素。

然而，必须考虑各像素数据不是以这种原有形式而是以压缩形式存储在存储器中。为此执行所谓的行程编码。以下参照图3详细说明该行程编码方法。

在所述DVD标准中为行程编码规定了七种编码规则。运用行程编码使要显示的子画面中一场的相应行被行程编码。行程编码的第一规则如下：

1、如果具有相同数据字的一到三个像素在该行中彼此相随，则像素数被输入第一行程编码字的头两位，像素数据字被输入随后的两位。然后将四位作为一个单元。这在图3的顶部示出。标号30表明像素数的数据域，该数据域具有两位的存储空间。另一方面，标号31表明像素类型的数据域，亦即像素的数据字。该数据域同样具有两位的长度。

行程编码的第二规则如下：

2、如果具有相同数据字的4到15个像素彼此相随，则在行程编码字的头两位输入0，在随后的四位输入像素数，在最后的两位再次输入像素类型。这产生相应于图3中第二部分的8位长度的行程编码字。

行程编码的第三规则如下：

3、如果具有相同值的16到63个像素彼此跟随，则在行程编码字的头四位输入0，在随后的六位中输入像素数。在最后两位再次输入像素类型。这产生12位长度的行程编码字。这在图3的中间部分示出。

行程编码的第四规则如下：

4、如果具有相同值的64到255个像素彼此跟随，则在行程编码字的头六位中输入0，在随后的八位位置输入像素数，在下两位中输入像素类型。这产生16位宽的行程编码字，这在图3中倒数第二位置示出。

行程编码的第五规则如下：

5、如果同样类型的像素向右运行至该行的末端，则在头14位位置输入0，在最后两位位置输入随后像素的类型。这再次产生16位宽的行程编码字，其被认为是一个单元。在图3中最后一部分示出了该字。

行程编码的第六规则如下：

6、如果在行程编码的基础上，不可能为整个行作行程编码字的整数字划分，则在该行的末端在最后一位的位置输入四个0。

以下也用作行程编码的最后一个规则：

7、一行内的行程编码数据量将对应于1440位或更少。

若给定简单的图像内容，则用行程编码达到较大程度压缩。但是，另一方面，其结果是由于不同长度的行程编码字，这些字可应用于不同数目的像素，故不能再像在图像的相关数据域21或22中那样容易地识别图像中特定像素的规定位置。

本发明打算用其他图像模式来替换子画面的各个图像区。为了实现这一点，采用改进形式的行程编码。本发明的行程编码方法同样满足上述行程编码规则，但在某些情形下允许使用可替换图像区的非最佳行程代码。这导致图像区具有规定长度的行程代码被替换，其可更容易地替换。该过程参见图4作更详细的说明。

在图4中实例的情况下，假定所有可替换局部是可印刷的字符，这些字符可用所示出的6×7像素矩阵表示。则所包含的是将被替换的矩形图像区。作为举例示出了可印刷字符0，1，2，H。星号表示将编码为前景像素的各个像素，点表示背景像素。在每种情况下为可印刷字符的每行执行行程编码的形式在紧接各行的右边指出。然后在每种情况下行程代码的所得数据字节在该图的右手边以十六进制表示说明。很显然在这些实例中对于相应书写字符的每行产生行程代码的两个数据字节。这与该行的相应内容无关。具有可印刷字符H的第四行被认为是一个实例。代替相应于彼此跟随的六个前景像素的十六进制表示的最佳行程编码字19H，好像一个前景像素跟着一个最靠近的前景像素一样实现行程编码。其后又依次跟有一个另外的前景像素，该另外的前景像素后依次跟有三个另外的前景像素。结果，产生两个十六进制数据字55H和5DH。换言之，该行也产生的两个数据字节，如同其他行一样。缩写1×PP表示一个前景像素跟随着；相应地PP＝Pattern Pixel(典型像素)。缩写4×BP表示四个连续背景像素；相应地BP＝BackgroundPixel(背景像素)。

图4中以自明方式示出了其他实例在此不需分别详细地加以说明。重要的是总是如此实现行程编码使得每行的所得行程编码字具有16位，因此需要两个字节的存储空间。

图5详细示出了被压缩像素数据区的局部的替换。这里假定可替换区域起始的存储地址对于子画面单元的每行而言是已知的。因此执行替换的控制单元必须这样来从开头编程，它在存储器中检索可替换局部。在图5中，标号40表明第一可替换区域。所示出的数字对应于已按照图4为书写字符0的行程编码选择的十六进制数。标号41此时对应于第二可替换区域。图4中代表书写字符1的十六进制数在这一区域中表示出。现在例如可用代表书写字符2的数字替换这些数字，如图5下部所示出的。所示出的其他十六进制数指出代表子画面的边缘区域的行程代码。在这种情况下相关的行程代码必须这样选择，即每次产生许多数据字节，以产生相应于可替换区域的明显边界。

以下参见图6说明执行替换的装置。在图6中，标号50表明一子画面译码装置。其可以是能从市场上买到的如DVD标准(1.0版)中所述的子画面译码装置。标号51表明第一存储器件；该存储器件例如用一易失性存储器(RAM)表示。用子画面译码装置50译码的子画面单元(SPU)存储在所述存储器中。存储器件51也可是子画面译码装置50的部件；则它被集成在子画面译码装置50中。然而，在此情况下，该存储器件是作为所述子画面译码装置的外部元件提供的。标号52表明一控制单元。例如这可以是可从市场上购得的微电脑。如上所述，控制单元52用于执行子画面局部的替换。为此，它通过数据/地址/控制总线55访问第一存储单元51。以下将更为详细地说明控制单元52的操作方法。标号53表明第二存储器件。其中存储的是一所有可能的可印刷书写字符的列表，具有行程编码的像素数据的相关联的十六进制数。图4中已给出了各种书写字符的相应十六进制数。这些相关联的十六进制数被放置在存储器件53的表中。存储器件53可设计为例如一非易失存储器(EPROM)。所有器件50-53经数据/地址/控制总线55彼此连接。

标号54表明一键盘单元。此处仅示出10个数字键0-9。当然还能够提供键盘装置上的其他键。键盘装置54经数据总线56连接到控制单元52。

标号57表明一方面引导至子画面译码装置50另一方面引导至控制单元52的输入线。场同步信号通过这些输入线传输。利用该信号被连接的单元识别当前哪一场被激活并显示在电视接收机的屏幕上。

以下参见图7的流程图更详细说明控制单元52的操作方法。该流程图用于替换子画面单元的子区域，该子画面单元位于第一存储器件51中。标号60表明程序开始。在询问61中，控制单元52查看为电视接收机的新节目位置选择键盘装置54上的数字之一是否已被按下。若否，该程序等待直到这种切换操作被识别。作为可选方案，询问61也可设计为一中断。如果已识别了新节目位置选择，则在程序步骤62要被替换的相应数字的相关十六进制数的选择以相应于新节目位置的方式跟着发生。首先，第一场的十六进制数被控制单元52接受。然后，在询问63中，执行询问以查看控制单元52的标志寄存器58中存储单元49的信号位BF是否由于经输入线57到达的相应场同步信号而被设定。如果情况不是如此，则程序继续等待该信号位的设定。第二场的信号位一经设定，该程序就继续前进至程序步骤64。在程序步骤64进行新节目位置选择的十六进制数的替换。为此，控制单元52访问第一存储器件51。在这种情况下，这样对控制单元52编程，即它用已从第二存储器件53的表中取出的值来准确地替换正确的存储单元。之后，在程序步骤65，控制单元52从第二存储器件53的表中接受第二场的相关十六进制数。接着，在询问66，查看第一场的标志寄存器58的存储单元59的信号位TF是否已设定。程序一直循环等待直到设定该信号位TF。如果已根据场同步信号设定了该信号位TF，则在下一程序步骤67进行第一存储器件51中相应十六进制数的替换。为此，控制单元52再次访问该存储器。基于得知子画面译码装置50正在处理子画面单元，控制单元52再次自动地以替换正确的十六进制值的方式编程。然后该程序在程序步骤68结束。因此，像素数据区中数据的替换总是精确地在非活动的场中发生，从而可靠地避免与屏幕上书写字符的存储和/或混合显示相冲突的访问。

这里所述的方法适用于交换将要在压缩的像素数据区内显示的子画面的局部。因此，扩展了子画面译码装置的应用领域。具体地说，子画面译码装置也能够用于例如简化相应装置的操作的显示菜单。这种显示菜单也称为屏上显示。操作者以简单的方式替换各个书写字符是可能的。由于被压缩像素数据中插入位置能够容易地根据这里所采用的特定行程编码加以识别，所以插入各个正文字符也是可能的。因此可以免除带有帧存储的复杂图像处理单元。

这里所述示范实施例的各种改进是可能的，并也应认为是在本发明的范围内。因此，例如，将要被替换的区域没必要必须是矩形。也有可能替换任何由像素形成的所需其他形状。但是，对于每行而言则总是需要产生固定数目的数据字节用于行程代码，以使替换成为可能。也打算用于替换其他书写字符的最复杂的书写字符最终决定在每种情况下必须为行程代码分配多少数据字节。这则决定如何对所有书写字符的各行编码。该方法也可用于允许重叠像素数据区(PXD)例如滚动时。然而，必须确保要更改的各个像素数据区不属于这些重叠区。

可替换的区域当然没必要必须是书写字符。图像的图形字符或其他图形单元也可以这样的方式进行替换。

Claims (8)

1、一种替换数字编码图像(11)的局部的方法，执行以下步骤：

a)对图像(11)的每行作行程编码，

b)对图像(11)的一行的每一可替换局部分别作行程编码，

c)替换图像(11)中该行的可替换、原始局部的局部是这样来行程编码的，即相关联的行程编码字采取相同数量的数据单元作为图像(11)的这一行的原始局部的行程编码字，

d)在存储器件(51)中执行行程编码字的数据替换。

2、如权利要求1所述的方法，其特征在于数字编码的图像(11)是显示在显示器(10)的屏幕上的子画面。

3、如权利要求1或2所述的方法，其特征在于数字编码的图像(11)保持为相互交错、各具有存储器件(51)中行数的一半的两场的形式，

4、如权利要求3所述的方法，其特征在于正在被分别译码的场被标记，并且仅允许在当前并未被译码的场(63，66)中替换行的局部。

5、用于实现如前述权利要求之一所述的方法的装置，包括：

a)第一存储器件(51)，其中可存储图像(11)中各行的行程编码字，该图像的一行的每一可替换局部是单独被行程编码的，

b)第二存储器件(53)，其中能够存储图像(11)中各行的已相应行程编码局部的行程编码字以替换这些行的可替换局部，

c)控制单元(52)，它对存储在第一存储器件(51)中的图像(11)中各行的可替换局部进行替换。

6、如权利要求5所述的装置，其特征在于第一存储器件(51)具有用于图像(11)中相互交错的两场的单独存储区(21，22)，第二存储器件(53)具有用于相互交错的场的相应局部的单独存储区。

7、如权利要求6所述的装置，其特征在于包含一信令装置(59，49)，指示当前正对图像(11)的哪一场译码。

8、如权利要求7所述的装置，其特征在于包含控制装置(63，66)，它防止在当前正进行译码操作时替换信令装置(49，59)所标记的那一场的行的可替换局部。

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