CN1288906C - 低速重放数字广播节目的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明披露了一种在数字广播接收机内低速重放所记录的数字广播节目的方法，该方法包括步骤：(a)解码并输出由MPEG编码的I图像、P图像以及B图像组成的所接收的广播节目，同时记录该接收广播节目；(b)根据低速重放请求，仅从以请求重放的开始位置开始的记录节目内提取I图像和P图像并创建B图像的替换图像；(c)将中间图像插入步骤(b)内的两个图像之间，所创建的中间图像的数量依赖于请求重放速度；以及(d)解码并输出包括该插入的中间图像的图像流。根据本发明的方法具有几个优势，例如：减少了计算量并且可以以非常低的重放速度实现平滑慢速运动。
Description
技术领域
本发明涉及在能够记录接收节目的数字广播接收机内以比记录速度低的速度再生记录的数字广播节目的方法。
背景技术
随着数字信号处理技术的进步，运动图像专家组(MPEG)音频/视频编码标准已经成为一种传送诸如电影的数字音频/视频数据的主要技术。除了MPEG标准之外，所开发的数字通信技术也有助于促进数字广播。当前正在根据MPEG标准将地面广播行业、卫星广播行业以及有线广播行业从模拟广播转变为数字广播。
数字广播比模拟广播具有许多优势，这些优势包括对于给定的带宽具有优良的音频/视频质量、对于给定图像分辨率所需带宽小、与计算机以及存储媒体兼容、在一个信道内同时广播多个节目等。
在数字广播中，将根据MPEG标准压缩的大量节目复用到一个包括一系列传送分组(TP)的传送流，并以传送流形式进行发送。因此，通过RF信道发送的单个传送流可以含有许多节目或子信道。位于观众所在位置的广播接收机接收发送的广播信号。如果选择了一个节目，则该接收机去复用含有选择节目的传送流，并对与该节目有关的TP进行解码，从而检索选择节目的视频/音频信号以利用与接收机相连的电视机进行显示。
最近，数字置顶盒制造商推出了具有记录能力的更复杂的置顶盒。这种置顶盒含有具有高存储容量的硬盘驱动器，并且可以在播放选择节目的同时，将选择的广播节目记录到硬盘驱动器上。可以根据用户命令随时再现记录的节目。
用户有时需要低速重放记录的节目，以便仔细观看特定的场景。在这种情况下，解码装置保持正常的30帧/秒解码速率，但是对于低速重放则需要对同一个图像帧解码几次。例如，如果要求1/6×倍速重放，则要将图像的视频数据重复送到解码装置6次。这样，就以记录速度的1/6倍速率再现记录的节目。
在MPEG解码系统中，B图像本身不能被解码，因为B图像是参考其它I图像和P图像编码的。结果，B图像的解码始终需要其它I图像和P图像，并且由B图像完成视频帧需要的计算比由I图像或P图像建立视频帧需要的计算要多。如果将B图像重复输入到解码装置，则需要在给定时间范围内执行许多计算。为了执行如此大量的计算过程，需要采用高速处理器，这样就增加了置顶盒的制造成本。
此外，如果根据给定重放速度在对先前图像进行重复解码后，对新图像进行解码，则会在视频输出中出现突变。在要求的重放速度变得更低时，这种突变将变得更加明显，因此实现平滑慢速运动将变得更加困难。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种低速重放记录节目并减少计算次数的方法。
本发明的另一个目的是提供一种以比记录速度低的速度平滑重放记录节目的方法。
根据本发明低速重放广播节目的方法包括步骤：解码并输出由MPEG编码的I图像、P图像以及B图像构成的接收的广播节目，同时记录接收的广播节目；根据低速重放请求，仅从以请求重放的开始位置开始的记录节目内提取I图像和P图像，并创建B图像的替换图像；以这样的方式将中间图像插入提取的图像之间，即所创建的中间图像数量与请求重放速度匹配；以及解码并输出包括该插入的中间图像的图像流。
通过计算其间插入中间图像的两个图像的相应像素的平均值，根据本发明的另一种方法构造中间图像。
附图说明
作为说明书一部分的附图有助于进一步理解本发明，附图示出本发明的优选实施例，并与说明一起用于解释本发明原理。
附图包括：
图1是实现本发明的数字广播接收机的方框图；
图2a和2b是示出根据本发明的实施例含有创建的图像信息的索引文件结构的原理图；
图3是示出根据索引文件搜索请求的低速重放间隔过程的原理图；
图4是示出根据本发明实施例重复利用同一个图像数据对图像序列实现慢速运动的原理图；以及
图5a和5b是示出根据本发明另一个实施例利用全部或部分平均的图像对图像序列实现慢速运动的原理图。
具体实施方式
为了充分理解本发明，现在将参考附图说明本发明的优选实施例。
图1示出实现本发明的数字广播接收机的方框图。该广播接收机包括：去复用器10、剖析器11、硬盘驱动器13、缓冲存储器12、解码器15、索引文件创建器17以及微型计算机16。去复用器10去复用接收的多节目传送流(MPTS)以产生所选择节目的单节目传送流(SPTS)。利用剖析器11将单节目传送流分割为A/V分组和PSI分组。硬盘驱动器13记录接收的节目和相关数据。在将剖析器11输出的PES分组记录到硬盘驱动器13之前，先将它们暂存到缓冲存储器12。解码器15对临时暂存在缓冲存储器12的A/V传送分组进行解码，并检索选择节目的视频信号和音频信号。此外，解码器15将关于解码图像类型的信息输出到索引文件创建器17。利用解码图像类型，索引文件创建器17创建访问记录的图像的索引信息，并将该索引信息作为文件存储到缓冲存储器12或硬盘驱动器13。微型计算机16对广播接收机的每个部件进行控制来以用户要求的速度重放记录的节目。
假定硬盘驱动器13具有40GB的存储容量，则从理论上说，硬盘驱动器13可以保持以16Mbps速率接收的、330分钟长的MPEG传送流。
根据用户选择信道和子信道的指令，微型计算机16控制去复用器10对输入的多节目传送流进行去复用以产生选择节目的单个节目传送流。剖析器11将该单个节目传送流分割为PSI分组和具有选择节目PID的视频/音频传送流。此外，剖析器11还移除每个传送分组的头部，并采集每个传送分组的净荷载以构造PES(包化基本数据流)分组。将PES分组存储到缓冲存储器12。
如果存储在缓冲存储器12内的PES分组的大小达到预定极限，则微型计算机16将该PES分组记录到硬盘驱动器13。将所有类型的PES分组存储到文件内，或者根据其类型，将视频传送分组、音频传送分组以及PSI传送分组存储到单独文件内。
为了在微型计算机16的控制下进行存储，将存储在缓冲存储器12内的PES分组顺序送到解码器15。利用每个PES分组的头部信息，根据其图像类型，解码器15对PES分组进行分类，并因此对每个PES分组进行解码。换句话说，不需要附加数据可以对I图像进行解码，参考先前I图像解码P图像，参考I图像和P图像解码B图像。
在对每个输入图像进行解码时，解码器15请求索引文件创建器17在硬盘驱动器13上创建索引文件，并创建含有解码图像类型和图像上的位置信息的图像信息项目。该位置信息包括自从解码器15开始解码以来接收的所有数据的数据大小以及含有该图像的PES分组的起始地址。接收数据的大小与记录节目内的图像地址对应。在每次解码图像时，解码器15均创建有关该图像的图像信息项目。将创建的图像信息项目传送到索引文件创建器17以写入创建的索引文件。
如果在新记录过程开始后接收第一图像信息项目，则索引文件创建器17在缓冲存储器12或硬盘驱动器13内创建预定名称的索引文件，并将接收的图像信息项目存储到该索引文件内。在整个记录过程中，创建的索引文件保持开放，从而将输入图像信息项目存储到该文件内。如果接收图像的类型为B图像，则索引文件创建器17不将该图像的图像信息项目存储到索引文件内，因为根据本发明B图像不用于低速重放方式。
图2a和2b示出记录节目与该记录节目的两个可能索引文件之间的关系。在图2a内的索引文件含有所有类型图像的图像信息项目时，图2b内的索引文件不含有B图像的图像信息项目。
在广播接收机输出选择的节目，同时创建如图2所示的索引文件500时，用户可以请求各种重放方式。假定索引文件500含有图2a所示的所有类型图像的图像信息项目。例如，如果用户发出快退到1分钟的前位置并从该位置开始以1/6×倍速进行重放的请求，则微型计算机16从最近图像信息项目开始对指向所要求的位置的图像的图像信息项目扫描索引文件500。
如果该节目含有30帧/秒，则从最近图像信息项目之后的第1800(60×30)个项目即要求的图像信息项目。同样，如果该节目含有25帧/秒，则从最近图像信息项目之后的第1500个(60×25)项目即是要求的图像信息项目。如果检测到所要求的图像信息项目，则微型计算机16从检测图像信息项目指向的图像或下一个图像开始重放记录的节目。
图3示出上述例子的执行过程。微型计算机16检查检测的图像信息项目是否是关于I图像的。如果不是，则微型计算机16搜索下一个I图像的图像信息项目并读取包含在该项目内的位置信息，即携带I图像的PES分组的图像地址和起始地址。然后，微型计算机16将从PES分组的起始地址开始的、预定数量的数据，例如，整个PES分组的数据从硬盘驱动器13载入缓冲存储器12。
现在研究索引文件不含有B图像的图像信息项目的情况，如图2b所示。如果用户使记录节目快退到某个位置，然后请求从该位置开始以1/6×倍速进行重放，则微型计算机16从该位置开始对该记录节目搜索PES分组的起始点。一旦确定了PES分组的起始点，则微型计算机16对索引文件500扫描指向确定PES分组的图像信息项目。然后，微型计算机16将预定数量的记录数据从确定位置载入缓冲存储器12。
此后，微型计算机16将对应于该起始地址的图像数据送到解码器15。因为要求以1/6×倍速进行重放，所以微型计算机16以1/30秒的时间间隔6次将图像数据输入到解码器15。如果不重复应用同一个图像数据，则微型计算机16可以将指出待解码的全部或部分(几个宏块)数据与先前图像的全部或部分数据相同的信息送到解码器15，利用该信息可以减少解码器15的计算量以及微型计算机16与解码器15之间的数据业务量。
在将同一个图像数据输出6次以实现请求的重放速度后，微型计算机16检验下一个图像信息项目。如果该图像信息项目指向P图像，则如上所述，以1/30秒(或1/25秒)的时间间隔6次将该P图像的数据送到解码器15。收到P图像的数据后，根据以前接收并存储的先前I图像，解码器15创建完整图像。
在图2a所示情况下，如果下一个图像信息项目是关于B图像的，则微型计算机16跳过下一个图像信息项目直到遇到关于I图像或P图像的图像信息项目。假定跳过N个图像信息项目。因为以1/6×倍速播放该节目，所以应该将6N个中间图像输入到解码器15，而非输入跳过的N个P图像。微型计算机16将紧接在第一次跳过的B图像之前的P图像用作中间图像。图4示出待根据此方法解码的典型图像序列。
在图2b所示情况下，不存在关于B图像的信息。因此，微型计算机16从PES分组的头部检测包含在该PES分组内的所有图像的数量，并通过从检测数量中减去对PES分组创建的图像信息项目数量，计算包含在该PES分组内的B图像数量。根据图像信息项目内的每个图像的起始地址和大小，检测每个B图像的位置。
因为在前述实施例中，B图像不用于低速重放，所以解码器15无需存储P图像以及参考P图像对B图像进行解码。因此，节省了解码器的缓存空间，同时还减少了计算量。
不是将紧接在B图像之前的图像用作即时图像，而是通过组合B图像之前和之后的图像来构造即时图像。图5示出采用该方法时的典型图像序列，以下将做解释。
如果请求以1/6×倍速进行重放，并且待跳过的B图像数量为2，则需要12(6×2)幅即时图像。通过计算紧接在待跳过的B图像之前和之后的两个图像(图5a所示的I1和P1)的相应像素的平均值，构造第一即时图像C1。然后，利用I1、C1和P1，构造第二即时图像C21和C22。以同样方式构造第三即时图像C31至C34和第四即时图像C41至C48。因为所构造的即时图像的数量超过要求的数量12，所以删除最后3个图像C46、C47和C48。
以1/30秒的间隔，将构造的12个即时图像顺序输入到解码器15。还可以构造即时图像并将即时图像插入I图像与P图像之间，或插入两个P图像之间。在这种情况下，如果要求以1/S×倍速进行重放，则要创建并插入(S-1)个即时图像。图5b示出其中删除B图像而将即时图像插入每对连续非B图像之间、以1/6×倍速重放的典型图像序列。
在上述实施例中，由于不使用B图像，所以减少了计算量，而且还可以实现平滑慢速运动。
与此同时，接收的广播节目将每个字段编码为分组，而非将每个帧编码为分组，其中交替接收奇字段和偶字段的图像。在这种情况下，以这样的方式插入中间图像，即结果图像的数量保持偶数。如果原始图像的和，即I图像或P图像数量与附加中间图像数量之和不是偶数，则应该为偶数的字段数量不是偶数。
如果请求的重放速度为1/(2n)，例如1/2×、1/4×或1/6×，则如果用附加的中间图像替换省略的B图像时，附加中间图像数量为偶数，而如果在将附加的中间图像附加到诸如I图像或P图像的原始图像时，则附加的中间图像数量为奇数。因此，图像数量始终保持偶数。然而，如果请求的重放速度为1/(2n-1)，例如1/3×、1/5×或1/7×，则应该另外插入或删除中间图像以保持图像数量为偶数。
在上述实施例中，微型计算机16负责创建中间图像。另一方面，解码器15也可以具有用于创建中间图像以实现慢速运动的单独硬件单元，在这种情况下，微型计算机16将所要求的重放速度和待从缓冲存储器12读取的每个图像的地址通知该硬件单元。
根据本发明的低速重放记录节目的方法有几个优势，例如：减少了计算量并可以以非常低的重放速度实现平滑慢速运动。
尽管参考有限数量的实施例公开了本发明，但是，本领域的技术人员通过本发明的教导可以对其进行各种修改和变化。所附权利要求覆盖了属于本发明真实精神和保护范围的所有修改和变化。
Claims (13)
1.一种在能够记录接收的广播节目的数字广播接收机内低速重放广播节目的方法，该方法包括步骤：
(a)解码并输出由MPEG编码的I图像、P图像以及B图像组成的所接收的广播节目，同时记录该接收的广播节目；
(b)根据低速重放请求，仅从以请求重放的开始位置开始的记录节目内提取I图像和P图像；
(c)创建中间图像并将该中间图像插入所提取的图像之间，所创建的中间图像的数量依赖于请求的重放速度；以及
(d)解码并输出插入了该插入中间图像的提取的图像流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(a)进一步将每个图像的图像信息项目存储到文件内，图像的图像信息项目包括记录媒体上的图像地址和图像类型。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述步骤(b)根据每个图像的图像信息项目搜索请求低速重放的开始位置，并根据每个图像信息项目内包含的类型信息构造用于替换B图像的替换图像。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述步骤(b)仅将I图像和P图像的图像信息项目存储到文件内。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(b)插入非B图像以替换包含在所记录的广播节目内的每个B图像，其中该非B图像对应于在所述每个B图像之前的所提取的图像中的一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(b)利用B图像之前和之后的非B图像构造替换图像，并插入构造的替换图像以替换包含在所记录的广播节目内的B图像。
7.根据权利要求6所述的方法，其中通过计算B图像之前和之后的非B图像的每个相应像素的平均值，构造所述替换图像。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述步骤(c)，所插入的中间图像的数量为奇数。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(c)利用所述步骤(b)的两个相邻图像创建第一中间图像，利用第一中间图像和相邻图像之一创建第二中间图像，利用第一中间图像和另一个相邻图像创建另一个第二中间图像，并且根据请求，以同样方式创建第三和第四中间图像。
10.根据权利要求9所述的方法，其中通过计算其间插入了中间图像的两个图像的每个相应像素的平均值，构造所述中间图像。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤(c)创建所述中间图像，使得被插入在一个图像之后的所述中间图像与该图像相同。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述中间图像是基于表示所述中间图像与全部或部分先前图像相同的信息来创建的。
13.根据权利要求1所述的方法，其中如果对应开始位置的图像不是I图像，则所述步骤(b)从请求重放的开始位置搜索I图像，仅提取从发现I图像的位置开始的I图像和P图像，然后构造替换图像以替换B图像。
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