CN1214630C

CN1214630C - 使用共享帧存储器的图象处理

Info

Publication number: CN1214630C
Application number: CN02122054.9A
Authority: CN
Inventors: 冈田茂之
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: US7245821B2; CN1390046A; US20020196858A1

Abstract

当命令反向再现时，一旦对MPEG视频流进行解码，就通过MPEG视频编码器再次进行再编码，以致产生再编码数据序列，它将被重写在硬盘中的存储区域上。MPEG视频解码器按反向时序方式读出这个再编码数据序列，并顺序地对它进行解码，然后把它转换成视频信号，以致输出到显示器。

Description

使用共享帧存储器的图象处理

技术领域

本发明涉及图象处理方法，以及可以利用该图象处理方法的图象处理设备和电视接收机。本发明涉及处理根据例如MPEG(活动图象专家组)标准编码的数据的技术。

背景技术

在多媒体中的信息处理是巨量的，而且是多种多样的，因此，在把多媒体投入实际使用的规划过程中需要信息的快速处理。为了以高速度处理信息，数据的压缩和扩展变成必需的。“MPEG”方法是数据压缩和扩展技术中之一。在ISO(标准化国际组织)/IEC(国际电子技术委员会)下的MPEG委员会(ISO/IECJTC1/SC29/WG11)正在进行MPEG方法的标准化。把利用MPEG方法的图象处理设备构造成各种与图象有关的装置，诸如电影摄影机、静止摄像机、电视机、视频CD再现设备、DVD再现设备等等。

在MPEG中处理的视频数据与活动画面有关，例如，每秒30帧的多个静止画面或帧构成活动画面。如在图1中所示，视频数据具有分层结构，并按次序包括6层，它们是序列层、GOP(画面组)层，画面层、切片层、宏模块层以及块层。构成单个画面的切片数目是不固定的，构成单个切片的宏模块的数目也是不固定的。在图1中省略宏模块层和块层。

此外，根据编码速率，主要在两种方法下，即，MPEG-1和MPEG-2，对MPEG进行分类。在MPEG-1中，一帧相应于一幅画面。然而，在MPEG-2中，也可以使帧或半帧相应于画面。两个半帧构成一帧。把相应于画面的帧的结构称为帧结构，而把相应于画面的半帧的结构称为半帧结构。

在MPEG中，使用被称为帧间预测的压缩技术。帧间预测根据帧中间的瞬时相关压缩帧间数据。在帧间预测中，执行双向预测。双向预测使用两种预测，从过去再现图象或画面预测当前再现图象的正向预测，以及从将来再现图象预测当前再现图象的反向预测。

这种双向预测使用三类画面，它们是I画面(内-画面)、P画面(预测-画面)以及B画面(双向预测-画面)。I画面是不管过去和将来再现图象而通过帧内编码处理独立产生的图象。为了执行随机访问，在GOP中需要至少一幅I画面。在I画面中的所有宏模块类型都是帧内预测画面(帧-内)。使用从过去I或P画面进行预测的正向预测，通过帧间编码处理产生P画面。在P画面中的宏模块类型包括帧内预测画面和正向预测画面(正向帧间)。

使用双向预测，通过帧间编码处理产生B画面。在双向预测中，通过下面三种预测中之一产生B画面。

(1)正向预测；从过去I画面或P画面进行预测。

(2)反向预测；从将来I画面或P画面进行预测。

(3)双向预测；从过去和将来I画面或P画面进行预测。

在B画面中的宏模块类型包括四类画面，它们是帧内预测画面、正向预测画面、反向预测画面(反向帧间)以及内插预测画面(内插帧间)。

分别对这些I、P和B画面进行编码。即，即使不可得到过去或将来画面时，也可以产生I画面。对比之下，没有过去画面不能产生P画面，而且没有过去或将来画面不能产生B画面。然而，当宏模块类型是P和B画面的内插预测画面时，即使没有过去或将来画面也能产生宏模块。

在帧间预测中，首先周期性地产生I画面。然后，在I画面前数帧处产生一个帧作为P画面。通过在从过去到当前方向上的预测，即，正方向上的预测，产生这个P画面。此后，产生位于I画面之前和P画面之后的一个帧作为B画面。当产生这个B画面时，从正向预测、反向预测和双向预测三个预测方法中选择最佳预测方法。一般，在连续运动画面中当前图象和它的前后图象是彼此相似的，它们只有一部分不同。因此，假设以前帧和下一帧是基本相同的。如果两帧之间有差异，则仅获取和压缩该差异。例如，如果以前帧是I画面而下一帧是P画面，则获取差异作为B画面数据。从而，根据各帧中间的瞬时相关可以对帧间数据进行压缩。把按照MPEG视频部分编码的视频数据的数据序列或位流称为MPEG视频流。

主要为诸如视频CD(光盘)或CD-ROM(CD只读存储器)之类的存储媒体设计MPEG-1。另一方面，不但为了诸如视频CD、CD-ROM、DVD(数字视频盘)以及VTR(录像机)之类的存储媒体，而且也为了传输媒体而设计MPEG-2，所述传输媒体一般包括诸如LAN(局域网)之类的通信媒体和诸如地面波广播、卫星广播和CATV(有线电视)之类的广播媒体。

在MPEG视频部分中使用的技术核心取决于活动补偿预测(MC)和离散余弦变换(DCT)。把组合MC和DCT的编码技术称为混合编码技术。在编码时刻，在MPEG视频部分中使用DCT(还称之为FDCT(正向DCT))，以致把图象的视频信号分解成待处理的的频率分量。此后，在解码时刻，通过使用反离散余弦变换(反DCT或IDCT)再次把频率分量恢复成视频信号。

MPEG可以高速处理巨量信息，而且MPEG使用称为帧间预测的压缩技术，如上所述。因此，为了对根据MPEG按时序方式编码和解码的画面搜索的目的，反向再现数据序列是极困难的，即，如同在通常的录像机中那样，在反向再现的情况下，通过简单地沿时间轴返回而再现记录数据序列是极困难的。因此，传统的执行是通过沿时间轴返回而再现单独分配在每个GOP中的I画面。由于I画面是通过帧内编码处理产生的图象，如上所述，可以独立地显示它而无需参考它前面和/或后面的画面。

在传统例子中，分配给每个GOP的I画面的数目是很少的。例如，在构成GOP的画面中，分配给每个GOP的I画面的数目最多是一个，而且当反向再现每15到30帧的画面时，不能得到如通常视频录像机中的平滑反向再现画面，以致难于在适当的定时处停止所需要的场面。

发明内容

由于上述情况，已经产生了本发明，本发明的目的是提供能够得到平滑反向再现画面的图象处理技术。为了达到在本专利说明书中将变得清楚的这个目的和其它目的，本发明打算在原理上有关图象编码和解码处理的技术中解决问题。

根据本发明的较佳实施例与图象处理设备有关。这个设备包括：前端解码器，它对包括按照MPEG编码的I画面、P画面和B画面的第一编码数据序列进行解码而产生第一再现图象数据序列；存储第一再现图象数据序列的第一帧存储器，前端解码器利用它进行解码处理；编码器，它通过记录从第一帧存储器读出的第一再现图象数据序列而产生第二编码数据序列；后端解码器，它对第二编码数据序列进行解码而产生第二再现图象数据序列；以及存储第二再现图象数据序列中至少一幅画面的第二帧存储器，后端解码器利用它进行解码处理。

第一帧存储器包括：第一区域，它存储在P画面或B画面解码时正向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；第二区域，它存储在B画面解码时反向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；以及第三区域，它存储至少一幅B画面，前端解码器利用它进行解码处理。换言之，根据这个较佳实施例，通过第一存储器帧和第二存储器帧两者构成的帧存储器可以具有至少四帧的容量。因此满足第一帧存储器和第二帧存储器的容量为总共四帧。

根据本发明的另一个较佳实施例也涉及图象处理设备。这个设备包括：前端解码器，它对包括按照MPEG编码的I画面、P画面和B画面的第一编码数据序列进行解码而产生第一再现图象数据序列；存储第一再现图像数据序列的帧存储器，前端解码器利用它进行解码处理；编码器，它通过记录从帧存储器读出的第一再现图象数据序列而产生第二编码数据序列；以及后端解码器，它对第二编码数据序列进行解码而产生第二再现图象数据序列。

帧存储器包括：第一区域，它存储在P画面或B画面解码时正向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；第二区域，它存储在B画面解码时反向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；以及第三区域，它存储至少一幅B画面，前端解码器利用它进行解码处理。第三区域是后端解码器利用进行解码的一个区域，第三区域还作为存储经后端解码器解码的画面的区域。根据这个较佳实施例的帧存储器可以具有至少为三帧的容量。

根据本发明的另一个实施例也涉及图象处理设备。这个设备包括：前端解码器，它对包括按照MPEG编码的I画面、P画面和B画面的第一编码数据序列进行解码而产生第一再现图象数据序列；帧存储器，它存储第一再现图象数据序列，前端解码器利用它进行解码处理；编码器，它通过记录从前端解码器读出的第一再现图象数据序列而产生第二编码数据序列；以及后端解码器，它对第二编码数据序列进行解码而产生第二再现图象数据序列。

帧存储器包括：第一区域，它存储在P画面或B画面解码时正向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；第二区域，它存储在B画面解码时反向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；以及第三区域，它存储至少一幅画面，前端解码器利用它进行解码处理。第三区域是后端解码器利用进行解码的一个区域，第三区域还作为存储经后端解码器解码的画面的区域。根据这个较佳实施例的帧存储器可以具有至少为三帧的容量。

根据本发明的另一个实施例也涉及图象处理设备。这个设备包括：多个解码器，它们分别为了不同目的而对编码数据序列进行解码；帧存储器，它存储这些解码器产生的再现图象数据序列；以及显示电路，它把再现图象数据序列转换成视频信号。

此外，可以如此地构成帧存储器，致使当把这些解码器中的任何一个产生的再现图象数据序列中至少一部分数据输出到显不电路时，通过由其它解码器产生的再现图象数据序列重写输出数据，多个解码器共享帧存储器中的一部分区域。多个解码器可以包括第一解码器，它对按时序方式读出的编码数据序列进行解码；以及第二解码器，它对以反向时序方式读出的编码数据序列进行解码；以及第二解码器产生的第二再现图象数据序列可以重写第一解码器产生的第一再现图象数据序列，无需等待所述显示电路把第一再现图象数据序列转换成视频信号。

根据本发明的另一个实施例也涉及图象处理设备。这个设备包括：前端解码器，它对第一编码数据序列进行解码而产生第一再现图象数据序列；编码器，它通过记录第一再现图象数据序列而产生第二编码数据序列；存储区域，它存储第二编码数据序列；以及后端解码器，它对第二编码数据序列进行解码而产生第二再现图象数据序列。后端解码器通过对以反向时序方式从存储区域读出的第二编码数据序列进行解码而实现反向再现。

此外，可以提供配备所述图象处理设备中的任何一种的电视接收机，从而包括以反向时序方式的图象再现作为操作说明书的一部分。

这里，应该注意到这里说明书中所用的术语“I画面”、“B画面”和“P画面”分别对应于并包含MPEG-4中“I-VOP(视频对象平面)”、“B-VOP”和“P-VOP”的概念。

在所述任何情况中，可以按组的预定单元执行伴随这些情况的编码或解码以及处理。此外，在本发明中使用的，在方法、设备、系统、计算机程序、记录媒体等等之间转换的上述任意结构部件和处理过程等等的不同组合以及表达式仍是有效的，并包含在本发明的实施例中。

此外，本发明概要没有必要描述所有必需的特征，以致所描述的这些特征的再-组合也可以是本发明。

附图说明

图1示出MPEG视频位流的分层结构；

图2示出根据第一实施例的图象再现设备的电路框图；

图3是示意框图，示出根据第一实施例的解码器；

图4是示意框图，示出根据第一实施例的编码器；

图5是示意框图，示出根据第一实施例的解码器；

图6是流程图，示出根据第一实施例的图象再现设备的反向再现操作；

图7是流程图，示出根据第一实施例的图象再现设备的正向再现操作；

图8示出根据第二实施例的图象再现设备的电路框图；

图9示出根据第三实施例的图象再现设备的电路框图；

图1O示出根据第四实施例的图象再现设备的电路框图。

具体实施方式

现在将根据较佳实施例来描述本发明，不打算以这来限制本发明的范围，只是作为本发明的示例。在实施例中描述的本发明的所有特征和组合对于本发明不都是必不可少的重要部分。

正向图象再现和反向图象再现是对于某些实施例通用的处理。为了便于描述，当包括图象的画面最终处于供显示的形式时，应该理解为在下列描述中的“正向”和“反向”以及它们的同义词按次序施加。因此，除非另行指出，画面的次序表示显示的状态。

如下所述，即使在反向再现中，首先以正向，即，按时序方式，对MPEG数据流的每个GOP中的画面进行解码。对它们进行再编码，并在接着的再解码阶段首次实现反向次序。因此，反向再现中的“反向”主要涉及第二解码。就I、P和B画面的次序而论，可以在多种组合中实现MPEG位流。在本发明的每个实施例的结构中包括和使用的帧存储器可以是SDRAM(同步动态随机存取存储器)、DRAM、Rambus DRAM等等。

在下列实施例中出现多种部件结构要素。就硬件而论，可以通过CPU、存储器和其它LSI(大规模集成电路)和组合电路来实现这些实施例。就软件而论，通过具有图象处理功能的存储器装载的程序等等实现这些实施例。下面的描述主要涉及结合如此的部件而实现的功能。因此，熟悉本技术领域的人员应该理解，可以通过只用硬件、只用软件或通过它们的组合等等多种形式来实现这些功能。图象再现设备是根据本发明的“图象处理设备”的一个例子。

第一实施例

第一实施例示出在一种情况中考虑的结构，例如，在这种情况中，把构成图象处理设备结构的每个块制造到单个芯片上。这个实施例的结构没有特别考虑该实施例与本发明的一致，只是对比并参考以下实施例而表示一个例子。

图2示出根据第一实施例的图象再现设备1的电路框图。把图象再现设备1结合到电影摄影机、静止摄像机、电视机、视频CD再现设备、DVD再现设备等等，它把MPEG视频流从传递媒体2输出到显示器3。传递媒体2包括存储媒体(视频CD、CD-ROM、DVD、VTR等等)、通信媒体(LAN等等)以及广播媒体(地面波广播、卫星广播、CATV等等)。此外，当来自存储媒体或广播媒体的数据不是根据MPEG视频部分编码的数据时，传递媒体还包括执行数字数据编码的MPEG视频编码器。当把图象再现设备1结合到电影摄影机或静止摄像机时，用诸如CCD之类的图象拾取装置及其信号处理电路来代替传递媒体2。

在图2中，图象再现设备1包括硬盘(HD)4、MPEG视频解码器5(此后还简称为“解码器5”)、MPEG视频编码器6(此后还简称为“编码器6”)、第二MPEG视频解码器7(此后还简称为“第二解码器7”)、第一帧存储器52、第二帧存储器62、第三帧存储器72、第一显示电路54、图象输入电路64、第二显示电路74、切换电路8和控制核心电路10。控制核心电路10控制解码器5、第二解码器7、编码器6以及图象再现设备1中每个部件的操作。包括磁盘的硬盘4存储从传递媒体2接连传递的视频流。在硬盘4中提供一个特殊存储区域。

解码器5、第一帧存储器52和第一显示电路54构成第一块50，而编码器6、第二帧存储器62和图象输入电路64构成第二块60。第二解码器7、第三帧存储器72和第二显示电路74构成第三块70。可以把图象再现设备1的全部或主要部分安装在单个LSI芯片上，而这个芯片也可以用于其它实施例。根据第一实施例，把第一块50、第二块60和第三块70的每一个安装在单个LSI芯片上。然而，可以理解，第一帧存储器52、第二帧存储器62和第三帧存储器72的每一个可以安装在外部。

把解码器5产生的再现图象数据序列临时存储在第一帧存储器52中，然后以有规律的顺序输入到第一显示电路54。第一帧存储器52的功能不仅作为显示缓冲器，而且也作为解码器5的工作区。第一显示电路54从解码器5传递的画面数据产生图象视频信号，并通过切换电路8把图象视频信号输出到连接到图象再现设备1的显示器3。

还把第一块50输出的图象视频信号输入到图象输入电路64。图象输入电路64把图象视频信号转换成再现图象数据序列，并把再现图象数据序列临时存储在第二帧存储器62中，然后以有规律的顺序通过编码器6进行再编码。第二帧存储器62也作为编码器6的工作区域。

在把第二块60输出的编码数据序列存储在存储区域4a中之后，以反向时序读出它，并通过第二解码器7进行再解码。把再解码的再现图象数据序列临时存储在第三帧存储器72中，然后，通过第二显示电路74转换成图象视频信号。第三帧存储器72的功能不仅作为显示缓冲器，而且也作为第二解码器7的工作区。通过切换电路8把这些图象视频信号输出到连接到图象再现设备1的显示器3。

切换电路8根据控制核心电路10的控制把它自己的连接切换到第一节点8a侧或第二节点8b侧。当切换电路8连接到第一节点8a侧时，根据第一块50的输出执行正向再现。当切换电路8连接到第二节点8b侧时，根据第三块70的输出执行反向再现。

把第一帧存储器52分成第一区域56、第二区域57和第三区域58。第一区域56具有的容量可以存储在P画面或B画面解码中正向参考的至少一幅I画面或P画面。第二区域57具有的容量可以存储在B画面解码中反向参考的至少一幅I画面或P画面。第三区域58具有的容量可以存储至少一幅B画面。还使用第三区域作为解码器5进行解码处理的工作区域。第二帧存储器62具有的容量可以存储图象输入电路64输入的再现图象数据序列中的至少一幅画面。第三帧存储器72具有的容量可以存储第二解码器7解码的再现图象数据序列中的至少一幅画面。这些第一帧存储器52、第二帧存储器62和第三帧存储器72具有的组合容量可以存储至少5帧。

图3是框图，示出解码器5的结构。在图3中，解码器5包括霍夫曼解码电路14、反向量化电路15、IDCT(反向离散余弦变换)电路16、MC(活动补偿预测)电路17和ROM(只读存储器)18和19。要注意，在本发明的其它实施例中，解码器5是“前端解码器”的例子。

霍夫曼解码电路14根据存储在ROM18中的霍夫曼表中所存储的霍夫曼代码对从硬盘4读出的画面执行可变长度解码。根据霍夫曼解码电路14解码的结果，根据存储在ROM19中量化表中所存储的量化门限值，反向量化电路15通过执行反向量化而得到DCT(离散余弦变换)系数。IDCT电路16对于反向量化电路15获得的DCT系数执行IDCT。MC电路17根据IDCT电路16的处理结果执行MC(活动补偿预测)。

如此，解码器5通过对输入MPEG视频流进行解码，按时序方式连续产生再现图象数据序列。要注意，在本发明的其它实施例中，MPEG视频流是“第一编码数据序列”的一个例子。

图4是框图，示出编码器6的结构。在图4中，编码器6包括MC电路20、DCT电路21、量化电路22、霍夫曼编码电路23和ROM24和25。要注意，在本发明的其它实施例中，编码器6是“编码器”的一个例子。

DCT电路21按块单元取出解码器5输入的再现图象数据，并通过执行两维离散余弦变换产生DCT系数。量化电路22通过参考存储在ROM24中的量化表中所存储的量化门限值而执行量化。要注意，ROM19的作用也可以象ROM24一样。

霍夫曼编码电路23通过参考存储在ROM25中的霍夫曼表中所存储的霍夫曼代码，对量化DCT系数执行可变长度编码，而按画面单元产生压缩图像数据。要注意ROM18的作用也可象ROM25一样。

如此，编码器6通过对按时序连续的再现图象数据序列进行再编码而产生MPEG视频流。要注意，在本发明的其它实施例中，MPEG视频流是“第二编码数据序列”的一个例子。

图5是框图，示出第二解码器7的结构。在图5中，第二解码器7包括霍夫曼解码电路26、反向量化电路27、IDCT电路28、MC电路29、以及ROM30和31。要注意，在本发明的其它实施例中，第二解码器7是“后端解码器”的一个例子。

第二解码器7所具有的结构与解码器5的结构相似。因此，霍夫曼解码电路26、反向量化电路27、IDCT电路28和MC电路29所具有的结构分别与霍夫曼解码电路14、反向量化电路15、IDCT电路16和MC电路17的结构相似。还要注意，也可以使用ROM30作为ROM18或ROM25，而ROM31也可以作为ROM19或ROM24。

根据上述结构，将参考在图6中示出的流程图，说明根据本实施例的图象再现设备1中的反向再现的操作。在控制核心电路10的控制下执行图象再现设备1的操作。这里，假定MPEG视频流包括i单元的GOP(GOP₀到GOP_i-1)。

在反向再现中，沿时间轴的反方向从GOP_i-1顺序地处理每个GOP。然而，对在每个GOP中的画面在解码器5处进行正向解码，即，按时序方式。在反向再现指令下，切换电路8连接到第二节点8b(S1)，按画面单元从硬盘4中读出相应于GOP_i-1的MPEG视频流，并输入到解码器5，并且按时序产生一幅画面一幅画面的再现图象数据，并输入到编码器6(S2)。在编码器6处，把从解码器5输入的一个GOP的再现图象数据序列再编码成I画面等等(S3)。在硬盘4的存储区域4a中重写来自编码器6的一个GOP的再编码数据序列。

在完成存储区域4a的写入时，按反向时序方式(即，沿时间轴反方向)读出存储在存储区域4a中的再编码数据序列，然后第二解码器7对数据序列顺序地解码，并把它输出到第二显示电路74(S5)。在存储区域4a的写入结束时，发送写结束信号，把相应于下一个GOP_i-2的MPEG视频流输入到解码器5，并执行从S2的处理。即，在S5中，在第二解码器7对一个GOP的数据序列进行解码的同时，解码器5正在对下一个GOP的数据序列进行解码。按反向时序方式把再现图象数据从第二解码器7输入到第二显示电路74，以致在显示器3上显示反向再现画面。

其次，将参考在图7中示出的流程图描述正向再现的操作。在正向再现中，从GOP₀开始沿时间轴顺序地处理数据。当然，在解码器5处在正向方向上对在每个GOP中的画面进行解码。在正向再现指令下，把切换电路8连接到第一节点8a(S11)，从硬盘4一幅画面一幅画面地读出相应于GOP₀的MPEG视频流，并输入到解码器5，而且以画面单元按时序顺序地产生再现图象数据，以及并行地输入编码器6和第一显示电路54(S12)。第一显示电路54根据所输入的按画面单元的再现图象数据产生视频信号，以致输出到显示器3，从而使正向再现画面显示在显示器3上(S14)。

另一方面，与第一显示电路54的处理平行的编码器6将从解码器5输入的一个GOP的再现图象数据序列再编码成I画面等等(S15)。在硬盘4的存储区域4a中重写再编码的数据序列(S16)。在完成GOP₀的处理时，操作再次返回S12，并执行下一个GOP₁的处理。换言之，在正向再现期间，平行的编码器6对相同的图象数据序列按GOP单元顺序地再编码成I画面等等。

第二实施例

这个和接着的实施例具有相应于本发明的结构。第二实施例代表第一实施例的更小型化的设计形式。第二实施例和第一实施例的不同之处在于如此地构成帧存储器致使整体上具有较少的容量。即，把第一实施例的第一帧存储器52和第二帧存储器62组合为一，致使它的结构使它的总容量为四帧。

图8示出根据第二实施例的图象再现设备1的电路框图。根据第一实施例，在把从第一显示电路54读出的图象视频信号转换成再现图象数据序列之后，对它们进行再编码。然而，在第二实施例中，在通过第一显示电路54把再现图象数据序列转换成图象视频信号之前进行读出和再编码。因此，第二实施例不包括相应于第一实施例中第二帧存储器62的图象输入电路64的结构。把第一帧存储器80分成第一区域82、第二区域84和第三区域86，它们分别相应于第一实施例的第一区域56、第二区域57和第三区域58。然而，第三区域86与第一实施例的第三区域58的不同之处在于还使用第三区域86作为编码器6进行编码处理的工作区域。第二帧存储器90相应于第一实施例的第三帧存储器72。

在反向再现期间，不在显示器3上显示解码器5产生的再现图象数据序列。因此，实际上不需要把再现图象数据序列输入到第一显示电路54，只是简单地输入到编码器6。因此，在从第三区域86把数据序列传递到编码器6之后，编码器6可以开始利用第三区域86作为工作区域而无需等待第一显示电路54把数据序列转换成图象视频信号。

把编码器6再编码的编码数据序列按时序次序存储在存储区域4a中。然后通过按反向时序次序读出这个数据序列并通过第二解码器7对它进行再解码而实现反向再现。

根据第二实施例的解码器5、编码器6和第二解码器7的内部结构可以分别与在图3、图4和图5中所示的相同。此外，一般操作流程可以与在图6和7中所示的相同。

如上所述，根据本实施例的图象再现设备1提供下列有特色的操作和有利效果：

(1)用作显示缓冲器和编码解码工作区域的帧存储器可以具有仅4帧的容量。这实现了比第一实施例的结构较小的存储器容量，而且成本较低。

(2)与第一实施例的情况不同，不需要第二帧存储器62和图象输入电路64。这实现了较小尺寸和较低成本。

(3)第二解码器7对按反向时序读出的编码数据序列进行解码而实现反向再现。

第三实施例

第三实施例代表第二实施例的更小型化的设计形式。第三实施例与第二实施例的不同之处在于如此地构成帧存储器，甚至整体上具有更少的容量。即，把第二实施例的第一帧存储器80和第二帧存储器90组合为一，致使它的构成使总容量只有三帧。

图9示出根据第三实施例的图象再现设备1的电路框图。把帧存储器100分成第一区域102、第二区域104和第三区域106，它们分别相应于第二实施例的第一区域82、第二区域84和第三区域86。然而，第三区域106与第二实施例的第三区域86的不同之处在于还使用第三区域106作为第二解码器7进行解码处理的工作区域。显示电路110相应于第二实施例的第一显示电路54。第三实施例不包括相应于第二实施例的第二帧存储器90、第二显示电路74和切换电路8的结构。

通过调节定时而实现第三区域106的共享，所调节的定时是把存储在第三区域106中的画面输出到显示电路110的定时和用解码器5产生的画面重写所述画面的定时。例如，可以调节定时，致使捕获正显示在显示器3上的行，并且重写相应于已显示行的数据。此外，可以一个宏模块一个宏模块地执行这个调节。

另一方面，在显示器3上不显示在反向再现期间通过解码器5产生的再现图象数据序列。因此，在把数据序列从第三区域106传递到编码器6之后，可以如此地调节定时，使之开始用第二解码器7产生的再现图象数据序列重写该数据序列而无需等待显示电路110把它转换成图象视频信号。

根据第三实施例的解码器5、编码器6和第二解码器7的内部结构可以分别与在图3、图4和图5中所示的相同。此外，一般操作流程可以与在图6和7中所示的相同。

如上所述，根据本实施例的图象再现设备1提供下列有特色操作和有利效果：

(4)用作显示缓冲器和编码解码工作区域的帧存储器可以具有仅3帧的容量。这实现了甚至更小的存储器容量，因此有降低成本的作用。

(5)与第一实施例的情况不同，不需要第二帧存储器62、图象输入电路64、第三帧存储器72、第二显示电路74和切换电路8。这实现了甚至更小的尺寸和更低的成本。

第四实施例

第四实施例具有作为从第三实施例的修改例子的结构。第四实施例与第三实施例的图象再现设备1的不同之处在于直接从解码器5读出再现图象数据序列并对其进行编码，以代替从帧存储器100读出再现图象数据序列。与第三实施例的帧存储器100相似，根据第四实施例的帧存储器100的结构具有三帧的容量。

图10示出根据第四实施例的图象再现设备1的电路框图。从解码器5输出的再现图象数据序列不仅输入到帧存储器100，而且还输入编码器6。编码器6还使用第三区域106作为编码处理的工作区域。

在第四实施例中，如同第三实施例一样，可以如此调节定时，致使在反向再现期间用第二解码器7产生的再现图象数据序列重写解码器5产生的再现图象数据序列而无需等待显示电路110把它转换成图象视频信号。然而，既然是这样，存储在第三区域106中的再现图象数据序列不传递到编码器6，以致不需要调节定时。

根据本实施例的解码器5、编码器6和第二解码器7的内部结构可以分别与在图3、图4和图5中所示的相同。此外，一般操作流程可以与在图6和7中所示的相同。

如上所述，根据本实施例的图象再现设备1提供下列有特色的操作和优点效果：

(6)与第三实施例相似，用作显示缓冲器和编码解码工作区域的帧存储器可以具有仅3帧的容量。这实现了甚至更小的存储器容量，因此具有降低成本的作用。

(7)与第三实施例的情况相似并且和第一实施例相比，不需要第二帧存储器62、图象输入电路64、第三帧存储器72、第二显示电路74和切换电路8。这实现了甚至更小的尺寸和更低的成本。

(8)编码器6开始编码无需等待把解码器5产生的再现图象数据序列写入帧存储器100。只要对于编码器6进行的编码处理保持合适的处理速度，整体上实现了较高速度处理。

实施例的一般检查和观察

熟悉本技术领域的人员自然会理解，这里没有描述的实施例的任意组合也是可能的。例如，下列考虑或修改是可能的：

(a)作为硬盘4，使用磁-光盘、光盘等代替磁盘。

(b)作为硬盘4，使用诸如SDRAM(同步动态RAM)、DRAM或RambusDRAM之类的可再写半导体存储器。

(c)独立地提供硬盘4和存储区域4a。这样，最好存储区域4a是可再写半导体存储器。

(d)不是按一个GOP而是按后续单元从MPEG视频流中取出数据序列。包括GOP的后续单元被包括在组单元的概念中。

-从I画面开始的单元不作为GOP，但是，例如，取从P画面开始的单元作为GOP。

-无需遵守GOP的概念，数个画面的组成为组单元。

-一组一组地任意改变画面的数目。

(e)使用RAM(随机存取存储器)代替ROM 18、19、24、25、30和31。

(f)在图象再现设备中提供选择反向再现功能的操作键。

(g)根据键操作一帧一帧地执行反向再现。

(h)在上述每个实施例中，把编码器6产生的再编码数据序列中的画面按时序次序写入存储区域4a。然而，在把数据序列重新排列成反向时序次序的同时，可以把数据序列写入存储区域4a。这样就不需要第二解码器7按反向时序方式从存储区域4a读出再编码数据序列。

(i)在第二、第三和第四实施例中，可以通过某些硬件手段组合解码器5和第二解码器7。此外，在第二实施例中，可以通过某些硬件手段组合第一显示电路54和第二显示电路74。

(j)除了上述实施例之外，可得到下列模式作为应用，其中，在单个设备中提供两个编码和解码功能。因此，虽然在上述第二和第四实施例中描述一个例子，其中公用解码器5和第二解码器7作为共享解码器53，但是在提供两个编码器的的情况下，这些编码器可以作为公用。

(i)在电影摄影机的一种情况中，从不同的角度同时射中一个对象，在MPEG相同中对其上的数据进行压缩和扩展。

(ii)在电视的情况中，同时对多个节目进行解码，并且在屏幕上显示两幅画面。

(iii)在电视的情况中，同时对多个节目进行解码，并且无缝地进行频道切换。在使用MPEG的广播中，一旦频道切换等中断了解码，则在恢复下一次解码之前，需要一段短时间，或在检测到新的序列标头之前的0.5到2秒的时间周期。一般，在这个时间周期期间，画面冻结或受到消隐。对于解决这个问题，(iii)是有效的。

(iv)在与DVD、数字静止摄像机等连接的电视中，广播与DVD和数字静止摄像机一起同时再现。

(v)在再现节目期间的情况中，按活动画面或静止画面的状态记录不同频道上的节目或其它节目，同时，同时重叠和再现所记录的活动画面或静止画面和正在广播的节目。

(vi)在按某个时间间隔在JPEG系统中对再现图象编码并送入环形缓冲器的情况下，以致可以使用再现图像作为索引，用于跳转到在反向搜索中的邻近画面。

(k)对于反向再现，必需在存储区域4a中完全照原样存储一个GOP的图象数据。这是因为在GOP中的数据是只在正向方向上读出的，因此无需保留一个GOP的所有数据，在反向再现中不能够产生画面。为了这个原因，要求存储区域4a具有记录一个GOP的图象数据的容量。然而，如此的结构是投入有效使用的，以致在第一实施例和其它实施例中，即使在正向再现期间，也使编码器6自由运行，以致恒定地产生和保持一个GOP的反向再现数据。这种安排是为了实现从正向再现到反向再现的平滑切换。

虽然与没有编码器6自由运行时相比，这个方法能实现更平滑的再现方向切换，但是在切换处没有必要不具有时间滞后。这是因为当正在执行GOP_n的反向再现时，解码器5必需读出并解码以前的GOP_n-1中一个GOP的编码数据，因此存在一种可能性，在完成GOP_n的反向再现之前要完成一系列的处理。如果没有完成，则将暂时停止反向再现。

作为对此的防范措施，如在第一实施例和其它实施例中所述，通过扩展一个GOP的图象数据的存储可以完全排除从正向再现到反向再现切换的时间滞后，因此存储最多约两个GOP的图象数据。相应地，在需要这种规格的情况下，这满足于采取这个防范措施。

当要减少象素的数目时，可以事先通过解码器7处的IDCT处理执行向下转换格式的解码。即，在正常情况下在例如8×8象素的正方形块上执行IDCT处理时，可以在8×4象素上执行IDCT，即，8×8象素的1/2大小。在该情况下，由于在图象再现中存储在帧存储器中的图象数据的容量变成1/2，因此可以使用空出的区域来存储上述两个GOP的画面。然而，执行这个向下转换，在高分辨率模式中的1960×1080象素的图象将变成980×1080象素。因此，在它们的再现中，要执行某些分辨率恢复处理，如每个象素在水平方向上显示两次。

(1)还必须对于从反向再现到正向再现的切换考虑切换处的上述时间滞后。这样，也可以采用相同的步骤，即，存储约一到两个GOP的读入画面数据，以解决这种情况。假定现在正在对第n个GOP_n执行反向再现的读入处理，然后保存这个GOP_n的画面数据，直到反向再现的读出到达GOP_n-2，GOP_n-2是在GOP_n之前两个GOP的GOP。即，通过保存某些GOP数据直到读出在它之前两个GOP的数据，即使切换到正向再现时也不会发生中断再现。

可以通过仅在解码器5处的处理进行从反向再现到正向再现的切换处理，时间滞后基本上比在上述(k)的情况下较小。因此，好象在实际应用中，用超过一个GOP一点点的数据来代替这里所述的两个GOP的数据将可以满足。然而，希望通过某个模型上的实验等来确定这个值，因为它可能随设备实施而改变。

通过实施根据本发明的本实施例，提供极有效的图象处理技术，通过该图象处理技术执行极平滑的反向再现。

虽然已经通过示例实施例的方法描述了本发明，但是应该理解，熟悉本技术领域的人员可以进行许多改变和替代而不偏离通过所附的权利要求书定义的本发明的范围。

Claims

1.一种图象处理设备，其特征在于，它包括：

前端解码器，它通过对按照MPEG编码的、包含I画面、P画面和B画面的第一编码数据序列进行解码，产生第一再现图象数据序列；

第一帧存储器，所述前端解码器利用它进行解码处理，用以存储第一再现图象数据序列；

编码器，它通过对从所述第一帧存储器读出的第一再现图象数据序列进行再编码，产生第二编码数据序列；

后端解码器，它通过对所述第二编码数据序列进行解码。产生第二再现图象数据序列；以及

第二帧存储器，所述后端解码器利用它进行解码处理，用以存储第二再现图象数据序列中的至少一幅画面，

所述第一帧存储器包括：

第一区域，用于存储在对P画面或B画面解码时正向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；

第二区域，用于存储在对B画面解码时反向参考的至少一幅I画面或一幅P画面；和

第三区域，用于存储至少一幅B画面，前端解码器利用它进行解码处理。

2.如权利要求1所述的图象处理设备，其特征在于，按一预定的组单元，执行所述解码和再编码的处理。

3.如权利要求1所述的图象处理设备，其特征在于，所述第一帧存储器和第二帧存储器包括等效于总数至少为四帧的存储器容量。

4.配备有如权利要求1所述图象处理设备的一种电视接收机，其特征在于，作为其操作规格的一部分，包括按反向时序方式来再现图象。

5.一种图象处理设备，其特征在于，它包括：

帧存储器，所述前端解码器利用它进行解码处理，用以存储第一再现图象数据序列；

编码器，它通过对从所述帧存储器读出的第一再现图象数据序列进行再编码，产生第二编码数据序列；

后端解码器，它通过对所述第二编码数据序列进行解码，产生第二再现图象数据序列；

所述帧存储器包括：

第三区域，用于存储至少一幅B画面，前端解码器利用它进行解码处理，

其中，所述第三区域是所述后端解码器用于解码处理的一个区域，并且还作为存储经所述后端解码器解码的画面的区域。

6.如权利要求5所述的图象处理设备，其特征在于，按一预定的组单元，执行所述解码和再编码的处理。

7.如权利要求5所述的图象处理设备，其特征在于，所述帧存储器包括等效于至少三帧的存储器容量。

8.配备有如权利要求5所述图象处理设备的一种电视接收机，其特征在于，作为其操作规格的一部分，包括按反向时序方式来再现图象。

9.一种图象处理设备，其特征在于，它包括：

多个解码器，它们包括第一解码器和第二解码器，其中所述第一解码器对按时序方式读出的编码数据序列进行解码，所述第二解码器对按反向时序方式读出的编码数据序列进行解码；

编码器，用于将从所述第一解码器读出的的再现图像数据序列再编码成一编码数据序列，供所述第二解码器解码；

帧存储器，用于存储由所述多个解码器产生的再现图象数据序列；以及

显示电路，用于把存储在所述帧存储器中的所述再现图象数据序列转换成视频信号；

其中所述帧存储器被构造成，当把所述第一解码器产生的再现图象数据序列中的至少一部分数据输出到所述显示电路时，通过用所述第二解码器产生的再现图象数据序列重写所述输出数据，使得所述多个解码器共享所述帧存储器中的一部分区域，而无需等待所述显示电路将输出的再现图像数据序列转换成所述视频信号。

10.如权利要求9所述的图象处理设备，其特征在于，按一预定的组单元，执行所述解码和再编码的处理。

11.配备有如权利要求9所述图象处理设备的一种电视接收机，其特征在于，作为其操作规格的一部分，包括按反向时序方式来再现图象。