CN1236627C - 用于记录或者再现子画面数据的方法及其装置 - Google Patents

Abstract

依据本发明，将子画面数据组织在子画面单元中，子画面单元包括：在象素数据区中的象素数据、以及显示控制数据和/或地址信息数据，其中，将第二子画面流的子画面单元(SPUH1，PXD1，SP_DCSQT1)插入到第一子画面流的子画面单元(SPU)的象素数据区(PXD)。这允许将几个子画面流用于定义为只允许单一的子画面流的系统。特别对于DVD-VR，避免了与已经存在的DVD-VR规范的冲突。因此，使用本发明的增强的DVD-VR设备能够记录和重新播放另外的子画面流，并且尽管仅仅被限制为单一的子画面流，但是，传统的DVD-VR能够记录和重新播放相同的信号，而不会存在任何兼容的问题。

Description

用于记录或者再现子画面数据的方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种用于记录或者再现伴随视频信号的子画面数据的方法。本发明还涉及一种装置，在该装置中，使用了用于记录或者再现伴随视频信号的子画面数据的方法，本发明还涉及对应的信号和数据载体(data carrier)。

背景技术

DVD视频播放器使用子画面流，以便将小标题(subtitle)、标题(caption)、菜单、卡拉OK歌词、或者其他可显示信息置于视频信号之上。可以支持多达32个子画面流，其中，将子画面单元(SPU)定义为各个子画面流的存取单元。

SPU由以下3个部分组成：

a)SPUH-子画面单元报头

b)PXD-象素数据

c)SP_DCSQT-子画面显示控制序列表

SPUH包括整个SPU的尺寸、以及SP_DCSQT的开始位置。PXD包括行程压缩位图。SP_DCSQT包括命令序列，以便定义子画面尺寸、以及在图像在屏幕上的位置、使用的颜色和透明度。

在用于DVD视频的DVD标准、用于只读盘的DVD规范的第三部分的96年8月的版本1.0的视频规范的5.4.3节子画面单元(SPU)中，可以发现子画面单元的结构的另外的细节。

对于DVD盘的记录，已经定义了另外的几个规范，诸如：为PC或者消费电子领域的一般读写应用服务的DVD-RAM和DVD+RW，用于写一次的可记录介质的DVD-R，以及作为DVD-R的可重写版本的DVD-RW。这些规范描述了各种盘的物理参数和文件系统，以及所谓的DVD-VR记录视频信号的特殊需要。DVD-VR的局限性之一在于：它在同样的时间只允许一个子画面流(见用于可重写/可重新记录/可记录盘的规范的第三部分的视频记录1.2版的部分3中的4.2.2的电影VOB流信息，(RBP 3)SPST_Ns)。

发明内容

本发明的目的是公开一种记录伴随视频信号的子画面数据，这使多于一个的子画面流可用于被限定只以允许单一的子画面流的系统，本目的由依据本发明的第一方面的方法来实现。

本发明依据对以下事实的认可。当子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT定义了象素数据字段PXD所使用的区域时，它还可以产生只使用一部分象素数据字段PXD的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT。此外，最商业化的DVD视频盘的子画面单元不使用整个象素数据字段PXD，但是尽管如此，不能由市场上的DVD播放器来处理该子画面单元。因此，可以将没有用于位图的象素数据字段PXD的部分用于其他目的。

依据本发明，按照子画面单元组织子画面数据，子画面单元包括在象素数据区中的象素数据，以及显示控制数据和/或者地址信息数据，其中，将第二子画面流的子画面单元插入到第一子画面流的子画面单元的象素数据区。

这允许将几个子画面流用于被限定为只允许单一的子画面流的系统。特别对于DVD-VR，避免了与已经存在的DVD-VR规范的冲突。因此，使用本发明的增强的DVD-VR设备能够记录和重新播放另外的子画面流，以及虽然将传统的DVD-VR设备限制到只针对单一的子画面流，但是它能够记录和重新播放相同的信号，而不会存在任何兼容的问题。例如，使用本发明的增强的DVD-VR设备允许将电影从包括用于小标题的几个子画面流的DVD视频盘拷贝到DVD视频记录盘。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明，提出了一种用于记录伴随视频信号的子画面的方法，其中，将子画面数据组织在子画面单元中，子画面单元的每一个均包括由象素数据区中的象素数据跟随其后的子画面单元报头、以及子画面显示控制序列表，其特征在于将第二子画面流的子画面单元插入到第一子画面流的子画面单元的象素数据区。

此外，根据本发明，还提出了一种再现伴随视频信号的子画面数据的方法，其中，将子画面流组织在子画面单元中，子画面单元每一个均包括由象素数据区中的象素数据跟随其后的子画面单元报头、以及子画面显示控制序列表，其特征在于从第一子画面流的子画面单元的象素数据区中提取第二子画面流的子画面单元。

附图说明

在附图中显示了本发明的典型实施例，并且在以下描述中更详细地解释了这些实施例。在图中：

图1显示依据DVD视频标准的子画面单元的结构；

图2显示包括其他子画面单元的子画面单元的本发明的实施例的结构；

图3显示具有交错的子画面单元的子画面单元的本发明的另一实施例的结构；

图4显示具有减小了尺寸的主子画面单元的子画面单元的本发明的另一实施例的结构；

图5显示在一个主子画面单元内中具有五个不同的子画面单元的组合的实例的结构；

图6更详细地显示图5的实例，特别还包括控制命令；

图7显示用于产生依据图1的子画面单元的信号结构的流程图；

图8显示用于产生依据图2的子画面单元的信号结构的概括流程图；

图9显示用于产生依据图3的子画面单元的信号结构的概括流程图；

图10显示用于产生依据图4的子画面单元的信号结构的概括流程图；

图11显示用于检测特定的子画面流的方法的流程图；以及

图12显示用于检测特定的子画面流的装置的示意方框图。

具体实施方式

图1说明了主子画面单元SPU的结构。如在背景技术中所提到的DVD视频标准所定义的，报头部分SPUH之后为象素数据字段PXD，跟在最后的是子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT。象素字段PXD可以只包括用于如上述标准指定的主子画面单元SPU的象素数据。在这种情况下，子画面单元的象素数据确定了子画面的显示方式。对于一行子画面的每一个象素，2比特宽度的数据字指定象素是字符象素、还是背景象素，或者象素是按照第一方式突出显示、还是按照第二方式突出显示。按照使用行程编码的压缩形式，而不是按照完整的形式(pure form)来存储各个象素数据。然而，依据本发明，另外的子画面单元位于象素数据字段PXD中，这些子画面单元或者位于主图像单元SPU的象素数据之外，或者完全地替代这些象素数据。

图2更详细地显示了包括其他子画面单元的主子画面单元SPU的结构。主子画面单元SPU的象素数据字段PXD包括：在数据区SSPU中的几个另外的副子画面单元、以及包括主子画面的图像内容的行程压缩位图BM。子画面显示控制序列表包括命令序列，以便定义主子画面在屏幕上的位置、使用的颜色和透明度。

在数据区SSPU中插入两个另外的副子画面单元，两个另外的副子画面单元中的每一个分别包括：报头部分SPUH1和SPUH2、象素数据字段PXD1和PXD2、以及子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT1和SP_DCSQT2。第一另外的副子画面单元只把象素数据字段PXD1的一部分用于位图。在象素数据字段PXD1的其余部分，插入了第三副子画面单元，第三副子画面数据单元包括报头部分SPUH3、象素数据字段PXD3、以及子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT3。

当前的DVD子画面解码器能够展示图1描述的子画面单元、以及图2描述的格式的子画面单元。这表示由图2描述的格式对于支持由图1描述的当前格式的所有的播放器是兼容的。然而，当前的播放器只能够重新播放主子画面单元，而不能够重新播放在主子画面单元内的副子画面。

对于DVD-VR设备的实现实例，这表示以下方面：所指定的DVD-VR对于每一个视频对象只允许一个子画面流。然而，图2显示了实现用于DVD-VR的、这样的增强的子画面单元的方法，而不会与传统的DVD-VR设备发生冲突。因此，对于每一个视频对象，增强的DVD-VR设备能够处理多达32个子画面流。这实现了一种DVD-VR，以便从包括所有小标题的DVD视频盘中拷贝电影。

图3显示了具有交错的副子画面单元的子画面单元的结构。如图2所示，在数据区SSPU中插入两个另外的副子画面单元，则两个副子画面单元具有：报头部分SPUH1和SPUH2、以及子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT1和SP_DCSQT2。两个副子画面单元都访问公共象素数据字段PXD12。然而，按照交错的方式来排列副子画面单元。连续地组织各个报头部分SPUH1和SPUH2，由象素数据字段PXD12跟随其后，然后依次由连续地组织的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT1和SP_DCSQT2跟随在后面。这可以通过避免填充字节，降低整个主子画面单元的尺寸，由于子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT的尺寸的标准的上限将大于或者小于子画面单元的尺寸的一半(见用于只读盘的DVD规范的第三部分的96年8月的1.0版的视频规范中的节5.4.3.1的子画面单元报头)，可能另外需要填充字节。

图4显示了降低整个主子画面单元的尺寸的另一种可能性。包括副子画面单元的子画面单元的结构与图3的实例相似。然而，在本实施例中，两个副子画面单元SSPU1和SSPU2具有不同的开始点，但是具有相同的子画面显示控制命令序列表的结尾。这可以通过将各个子画面显示控制命令序列表的第一部分插入到连续的区域SP_DCSQT1和SP_DCSQT2，并且将第二部分插入到由两个副子画面单元共同使用的区域SP_DCSQT12来实现，其中SP_DCSQT1和SP_DCSQT2中的每一个只由各个副子画面单元使用。

本发明可以用于记录诸如标题数据或者记录过程的日期和时间，并且可以选择是将这些数据插入到视频图像，或者取消这些数据。对于便携式记录设备例如便携式DVD摄像机，这些功能特别有用，而且还可以将这些功能实现到诸如DVD录像机的固定设备中。用户通过可以与遥控器集成的键盘，或者通过其他输入装置，可以执行输入。然后在子画面编码单元中产生已经输入的数据的子画面单元。通过在装置中实现的实时时钟，可以提供时刻数据、还有日期详情。

在图5中显示了在一个主子画面单元内使用四个另外的副子画面单元的组合的实例，以用于记录这样的另外的信息。这五个子画面单元将可以显示具有以下的相似内容的五个不同的子画面：

1.在屏幕底部的文本“THOMSOM多媒体”；

2.在屏幕顶部的文本“1999年12月15日”；

3.在屏幕底部的文本“16:34:56”；

4.在文本顶部的文本“1999年12月15日-16:34:56”；

5.在屏幕的顶部的文本“1999年12月15日”，以及在屏幕底部的文本“16:34:56”。

主子画面单元按照指定的顺序，包括以下部分：

1.主子画面单元SPU的子画面单元报头SPUH；

2.第一副子画面单元的子画面单元报头SPUH1；

3.第二副子画面单元的子画面单元报头SPUH2

4.第三副子画面单元的子画面单元报头SPUH3

5.第四副子画面单元的子画面单元报头SPUH4；

6.文本“1999年12月15日-16:34:56”的行程压缩位图BM1；

7.在顶部的文本“1999年12月15日”和底部的文本“16:34:56”之间的空行的行程压缩位图BM2；

8.文本“16:34:56”的行程压缩位图BM3；

9.文本“THOMSON多媒体”的扫描压缩位图BM4；

10.副子画面单元4的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT4，它访问以上提到的SPU部分6到8的位图部分BM1、BM2、BM3，并且包括使位图部分BM1的文本部分“-16:34:56”不可见的命令。

11.副子画面单元3的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT3，它访问子画面单元部分6的位图BM1；

12.副子画面单元2的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT2，它访问子画面单元部分8的位图BM3；

13.副子画面单元SPU 1的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT1，它访问子画面单元部分6的位图BM1，并且包括使文本部分“-16:34:56”不可见的命令；

14.主子画面单元的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT，它访问子画面单元部分9的位图BM4；

另外的子画面流可以用来表示绝对记录时间和记录日期(例如，在屏幕顶部的“12月15日”和在屏幕底部的“16:34:56”)，以及该数据和用户定义的小标题的变化。可以由用户打开和关闭此另外的信息，而不会对MPEG编码的视频数据进行任何的改变和损害。

可以使用主子画面单元的外部的表，或者通过主子画面单元内部的特别控制信息定位在主子画面单元内部的副子画面单元。这样的特别控制命令可以为：

1.必须在主子画面单元之后立即连续地存储所有副子画面单元的所有子画面单元报头。在该SPUH序列的最后的子画面单元报头之后，跟随两个零字节，以便表示SPUH序列的结束。在知道此规则的情况下，不需要在主子画面单元数据外部的另外的信息来定位在主子画面单元内部的每一个副子画面单元。

2.在主子画面单元的子画面单元报头SPUH之后，立即连续地存储所有的副子画面单元。在最后的副子画面单元之后跟随主子画面单元的行程压缩位图，然后再跟随主子画面单元的子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT。

将每一个主子画面单元中的副子画面单元的数量限制为例如数量32。在主子画面单元的子画面单元报头SPUH之后跟随位字段，例如，4个字节＝32位。该字段中的每一个位表示该子画面流的副子画面单元是否存在于该主子画面单元的内部。在该位字段的后面，立即跟随所有副子画面单元的子画面单元报头，这与上述的控制命令的第一点相似。子画面单元报头的顺序是上升的子画面流号，以便获得对于位字段的明确分配，即副子画面单元存在于只用于子画面流的该主图像单元的内部，这由比特字段表示。

3.为了避免相邻的子画面单元报头序列，还可以为主子画面单元的子画面单元报头之后的每一个副子画面单元添加指针列表。

4.紧接在主子画面单元的子画面单元之后的魔法字(magic word)可以表示该主子画面单元是否包括副子画面单元。该魔法字有助于这样的增强的子画面单元解复用器(demultiplexer)，以便在传统的子画面单元和这样的增强的子画面单元之间进行区别。由于传统的子画面单元在PXD数据区内不具有非法的行程码字，因此魔法字应该包括一个或者多个非法的行程码字(即2字节的值：第一字节是0，第二字节大于3)。例如，魔法字可以由以下6个字节组成：0 83 0 72 0 79。

图6显示使用这样的特别控制命令的增强子画面单元的实例。在主子画面单元的子画面单元报头SPUH之后跟随6个字节的魔法字MW，即具有值0 83 0 72 0 79的魔法字。随后的2个字节的位字段BF表示对应于32个子画面流(MSB＝子画面流1；LSB＝子画面流32)中的哪一个的子画面单元在被传输，在这种情况下，值0111 0010 0000 0000b表明的是针对另外的子画面流2、3、4和7的子画面单元。然后跟随着所有存在的副子画面单元(与由32位字段表示的副子画面单元同样多的单元)的子画面单元报头SPUH2、SPUH3、SPUH4、SPUH7的序列，然后跟随所有的行程压缩位图部分BM1、BM2、BM3、BM4、再然后跟随所有副子画面单元和主子画面单元中的子画面显示控制序列表SP_DCSQT7、SP_DCSQT4、SP_DCSQT3、SP_DCSQT2、SP_DCSQT。从而实现了交错的副子画面单元和重叠的子画面显示控制序列。

主子画面单元总是子画面流1的子画面单元。如果位字段的MSB表示副子画面单元，则该副子画面单元将用作子画面流1的子画面单元。这使增强的DVD流解复用器象传统的DVD流复用器那样，可以使用完全不同的子画面单元(包括子画面流1)。

为了表示副子画面单元出现在视频对象内，在导航数据(navigationdata)内可以记录一些另外的信息，以便增加用户使用的方便性。这样的另外信息的可能位置在：

1.电影VOB流信息M_VOB_STI(见DVD-VR规范1.0版，4.2.2节)：子画面流的数量用于指示可能的子画面流的数量(例如，32个)。尽管DVD-VR规范将该值限制为1，但是除1之外的其它数值也可以用于具体的应用中。

2.电影VOB流信息M_VOB_STI(见DVD-VR规范1.0版，4.2.2节)；预留字节的其中之一(相对字节位置10到11)可以用来表示子画面流的最大数量，并且可以将该字节实现为主子画面单元的副子画面单元。虽然DVD-VR规范将这些预留值限制为0，传统的DVD-VR流解复用器不会具有这样的表的问题。

该预留区域还可以包括ID，该ID从制作人信息(见以下的第三点)中选择另外的信息，例如用于为每一个子画面流分配语言的表。

3.制作人的信息MNFI(DVD-VR规范的4.7.3节)：该位置还可以用来存储诸如子画面流的最大数量的信息。还可以存储更详细的信息，例如具有用于每一个视频对象的子画面流的数量的表，但是另一DVD-VR设备可以改变定位数据而不必知道此视频对象的相关信息，因此，这样的详细信息更难以处理。在由另一(传统)的DVD-VR设备编辑该盘之后，这样的详细信息可以是无效的(到现在还不行)。然而，可以如上述的第二点中已经表示的那样来解决这个问题：使用M_VOB_STI内的ID，将会在MNFI和每一个M_VOB_STI之间保持明确的关系。MNFI区域还可以用来保持与不同的子画面流的内容有关的信息，即语言。这特别有助于将电影从具有几种语言的小标题的DVD视频盘拷贝到DVDVR盘。

由图7到10描述了依据本发明的子画面单元结构的更一般的定义，图7到10与图1到图4所示的实例对应。在图7中的主子画面单元SPU的一般结构显示了由象素数据字段PXD和子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT。图8更详细地显示了在象素字段PXD内的结构。象素字段PXD可以包括：按照任意顺序的位图BM、子画面单元SPU、以及其他数据0，其中位图BM包括图像内容。图9描述了用于与在图3和图4中提供的实例对应的子画面单元的存储器优化编码(memory optimizedencoding)的、子画面单元结构的更一般的定义。在这种情况下，在子画面单元报头部分SPUH之后跟随任意顺序的另外的子画面单元报头SPUH、位图BW、子画面显示控制命令序列表SP_DCSQT、以及其他数据0。最后，图10显示了在图6中提供的典型结构的更一般的定义。在主子画面单元的子画面单元报头SPUH之后跟随魔法字(magic word)MW、用于表示被传输的字图像流的位字段BF、然后跟随一连串的子画面单元报头SPUH、最后跟随任意顺序的子画面显示控制序列列表SP_DCSQT和位图BM。

然而，对于需要严格地分开SPUH、PXD和SP_DCSQT的子画面单元解码器而言，推荐将每一个SPU(主和副SPU)的PXD完全放在该SPU的SPUH和SP_DCSQT之间。

图11显示用于检测特定的子画面流的方法的流程图。在开始S之后，它在步骤MW？中检查当前的子画面单元是否包括魔法字，例如，具有值0 83 0 72 0 79的魔法字。如果检测到这样的魔法字，则在后续的步骤G_S_M中，从子画面单元中提取按照例如2字节位字段形式的后续子画面流映像(stream  map)。否则，在步骤S_S_M中将流映像设置为值10000000 0000 0000b，该值表明只存在子画面流1的子画面单元。在后续的步骤SPU_S_？中检查是否包括当前子画面流的子画面单元，例如由用户要求的特定语言的小标题。如果检测到当前的子画面流的这样的子画面单元，则将该子画面单元，即对应的子画面单元报头、象素数据、以及子画面显示控制序列表，提供给传统的子画面解码单元。此后，通过返回到开始S重复该检测过程。

图12显示用于检测特定的子画面流的对应装置的示意方框图。

由魔法字分析单元MW_P针对魔法字对输入的子画面单元进行分析，在此之后，将该子画面单元传送到选择器单元SPU_S。选择器单元SPU_S分开当前子画面流的子画面单元，并且将这些分开的子画面单元提供给传统的子画面解码器SPU_DEC。然而，对于选择过程，只有当子画面单元包括这样的副子画面单元时，选择器单元SPU_S才可以从另外的分析单元SPU_C接收当前的子画面流号SPU_NO。出于这个目的，分析单元SPU_C接收例如，与已经输入的选择命令对应的当前子画面流号SPU_NO，以及从魔法字分析单元MW_P中接收子画面流映像。这使字图像解码单元依据输入对字图像单元进行解码。然后，子画面解码单元将解码后的数据插入到整个视频图像的比特流。

可以由诸如DVD盘之类的光学存储盘来提供包括子画面流的视频数据，也可以从例如，诸如视频摄像机、或者宽带电缆、或者卫星接收机、或者用于地面接收的天线的其他合适的数据源中产生这样的视频数据。

例如，可以在DVD录像机、或者DVD便携式摄像机中实现本发明。还可以类似地用于DVD录音机，以便通过显示器输出标题的细节。然而，本发明还可以用于定义为只允许单一的字图像流的其他任何装置，以便避免该限制。

Claims (11)

1.一种用于记录伴随视频信号的子画面的方法，其中，将子画面数据组织在子画面单元中，子画面单元的每一个均包括由象素数据区中的象素数据跟随其后的子画面单元报头、以及子画面显示控制序列表，其特征在于将第二子画面流的子画面单元插入到第一子画面流的子画面单元的象素数据区。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于第一子画面流的子画面单元的象素数据区包括：在第一数据区的第一子画面流、以及在第二数据区中的另外的子画面流的一个或者多个另外的子画面单元。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将属于不同的另外的子画面流的多于一个的子画面单元插入到第一子画面流的子画面单元的象素数据区。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于将多于一个的子画面单元按顺序排列在第一子画面流的子画面单元的象素数据区。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于多于一个的子画面单元交错地排列在第一子画面流的子画面单元的象素数据区。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于按照顺序排列多于一个的子画面单元的子画面单元报头，其后跟随多于一个的子画面单元的象素数据，再其后依次跟随多于一个的子画面单元的子画面显示控制序列表。

7.根据前述权利要求任一个所述的方法，其特征在于将第三子画面流的子画面单元插入到第二子画面流的子画面单元的象素数据区。

8.根据权利要求1到6任一个所述的方法，其特征在于象素数据形成位图，并且象素的部分通常用于不同子画面流的子画面单元。

9.根据权利要求1到6任一个所述的方法，其特征在于在第一子画面流的子画面单元的象素数据区的开始插入一个或者多个以下的信息数据：

第一信息数据，它表示将一个或者多个子画面单元插入象素数据区；

第二信息数据，它表示插入的一个或者多个子画面单元的子画面流；

第三信息数据，它指向插入一个或者多个子画面单元的开始。

10.一种再现伴随视频信号的子画面数据的方法，其中，将子画面流组织在子画面单元中，子画面单元每一个均包括由象素数据区中的象素数据跟随其后的子画面单元报头、以及子画面显示控制序列表，其特征在于从第一子画面流的子画面单元的象素数据区中提取第二子画面流的子画面单元。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：

分析第一信息数据，第一信息数据表示将一个或者多个子画面单元插入到象素数据区；

在表示插入的子画面单元的情况下，分析第二信息数据，第二信息数据表示插入的一个或者多个子画面单元的子画面流；

将当前的子画面流的子画面单元提供给解码单元。

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