CN1472957A - 图像数据再现装置和方法 - Google Patents

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Abstract

在STC产生步骤中，顺序地产生了多个被从正常速度再现模式中从记录介质读取的压缩图像数据中的STC(STC_介质)开始延迟了时间“系统_延迟”的STC(STC_d)。在这个STC产生步骤中，根据再现模式变换时的显示图像数据中的PTS(PTS_s)和{变换时的STC_介质－(由于变换(变换_延迟)产生的延迟+系统_延迟)}之间的比较结果，设置从可变速度再现变换到正常速度再现时的STC初始值。因此，当按照MPEG标准从可变速度再现模式变换到正常速度再现模式时，在正常速度再现模式中能够平滑地显示图像，而不会遗漏任何已显示的图像。

Description

图像数据再现装置和方法
技术领域
本发明涉及一种图像数据再现装置和方法，适于用来通过对数据进行解码来再现按照MPEG(运动图像专家组)标准编码的图像数据。
背景技术
最近，以MPEG-2(ISO/IEC 13818)为代表的各种数字图像编码技术被建议通过编码来压缩图像。按照MPEG标准的图像压缩是这样进行的：对一个由混合转换作用所产生的信号进行量化和可变长度编码，该混合转换是一种交互图像运动位移补偿和DCT(离散余弦变换)的组合。
按照MPEG标准，通过将其编码成包括I，P和B图像的任一种图像类型，将包含在图像中的图像面(帧或半帧)压缩。I图像是一种内帧预测编码图像或内部编码图像。它是一种在一帧内被预测编码的图像。P图像是一种帧正向预测编码的图像或一种预测编码的图像。它是一种通过参考已经编码的前一帧(I或P图像)而预测的图像。B图像是一种双向预测编码的图像或一种双向编码的图像。它是一种通过参考两帧，即前一帧和后一帧而预测的图像。
如上所述，按照MPEG标准，通过图像间的预测编码来完成图像压缩，由此使有效地压缩一个图像并随机地访问被压缩的图像成为可能。而且，按照MPEG标准，每个上面类型的图像被压缩成以一个图像组(GOP)为单位而形成的数据流，该图像组包括任意数量的图像。MPEG标准规定在GOP中应当包括至少一个I图像，以便能够随机访问以GOP为单位压缩的图像。
这里需要注意的是，在数据以正常速度的一半、四分之一、...被再现的情况中，或在包括帧提前等的所谓可变速度再现等变换成正常速度再现情况中，以MPEG定义的技术是没有优势的，由于速度的变化，在正被显示的图像上会产生遗漏。同样，由于在记录介质再现完全变换到正常速度再现之前图像不能以正常的速度被显示，所以在用户确实能够观看到以期望速度再现的图像之前，可变速度再现变换成期望的正常速度再现要花费长的时间。
发明内容
因此本发明的一个方面是通过提供一种图像数据再现装置和方法来克服上述相关技术的缺陷，其中，在当对按照MPEG标准压缩的图像数据进行再现时可变速度再现变换到正常速度再现的情况中，正常速度再现的图像可被平滑地显示，而不会遗漏任何被显示的图像。
通过提供一种用于再现按照MPEG标准记录到记录介质上的压缩图像数据的图像数据再现装置，可以获得上述目标，根据本发明的该装置包括：
存储装置，用于存储从记录介质读取的压缩图像数据；
STC产生装置，用于为了正常速度再现而从一个已设置初始值开始顺序地产生STC(STC_d)，其中，该STC(STC_d)被从记录介质读取的压缩图像数据的STC(STC_介质)开始延迟了固定时间(系统_延迟)；
读取控制装置，用于根据由STC产生装置产生的STC_d，顺序地读取存储在存储装置中的压缩图像数据；和
解码装置，用于对由读取控制装置读取的压缩图像数据进行解码，以便产生用于显示的图像数据；
在从可变速度再现变换到正常速度再现时，STC产生装置根据变换时显示图像数据的PTS(PTS_s)以及变换时的STC_介质-(由于变换(变换_延迟)产生的延迟量+系统_延迟)之间的比较结果，设置初始值。
通过提供一种用于再现按照MPEG标准记录在记录介质上的压缩图像数据的图像数据再现方法，也可以获得上述目标方面，根据本发明的方法包括如下步骤：
存储从记录介质读取的压缩图像数据；
对于正常速度再现，从已设置初始值中顺序地产生STC(STC_d)，其中，该STC(STC_d)被从记录介质读取的压缩图像数据的STC(STC_介质)开始延迟了固定时间(系统_延迟)；
根据由STC产生装置产生的STC_d，顺序地读取存储在存储装置中的压缩图像数据；以及
对由读取控制装置读取的压缩图像数据进行解码，以便产生用于显示的图像数据；
在STC产生步骤中，在从可变速度再现变换到正常速度再现时，根据变换时显示图像数据的PTS(PTS_s)以及变换时的STC_介质-(由于变换(变换_延迟)产生的延迟量+系统_延迟)之间的比较结果，设置初始值。
当结合附图，根据下列本发明优选实施例的详细描述，本发明的这些方面及其它方面、特征和优点将变得更加明显。
附图说明
图1示出了根据本发明的记录器/播放器的结构；
图2A和图2B示出了与记录位置相对应的STC和VBV缓冲器中的数据量之间的关系；
图3示出了从记录介质读取的STC和由STC增量单元产生的STC之间的关系；
图4示出了当正常速度再现变换成“正向”可变速度再现时由流式缓冲器做出的操作；
图5示出了当正常速度再现变换成“反向”可变速度再现时由流式缓冲器做出的操作；
图6示出了每次当可变速度再现变换成正常速度再现时STC的变化；
图7示出了为正常速度再现设置STC初始值的一个示例；和
图8示出了为正常速度再现设置STC初始值的另一个示例。
图9示出了一个图像组。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本发明的实施例。
根据本发明的图像数据再现装置被应用到用参考1来表示的图像记录器/播放器，该图像记录器/播放器根据定义动画的高效率压缩编码的MPEG(运动图像专家组)标准，将图像数据记录到记录介质或从记录介质再现动画。如图1所示，图像记录器/播放器1包括：记录系统10，用于将被压缩的图像数据记录到记录介质4；和再现系统30，用于扩展或解压缩从记录介质4读取的图像数据。需要注意的是记录介质4是用来记录例如图像和音频数据之类的磁盘或圆盘。
记录系统10包括：MPEG压缩器11、DRAM 12、DRAM读取控制器13、记录介质控制器14、STC(系统时间时钟)发生器15、ETN(已扩展的磁道数)加法器16、音频压缩器17、混合器18和ECC(纠错码)编码器19。
通过根据例如图像类型、量化步骤等对压缩的输入图像信号进行编码，MPEG压缩器11根据从STC发生器15提供的STC产生压缩图像数据。MPEG压缩器11将所产生的压缩图像数据发送到DRAM 12。
DRAM 12保存从MPEG压缩器11发送的压缩图像数据。DRAM读取控制器13从DRAM 12读取压缩图像数据，并在预定定时内将其提供给混合器16。
提供记录介质控制器14用来控制记录介质4的驱动状态。例如在记录介质4是磁盘的情况中，记录介质控制器14相当于伺服控制器。记录介质控制器14可以控制记录介质4以正常速度记录或再现各种各样的数据，并且也可以自由地控制对应于所谓可变速度再现中的选择的速度的记录介质4，在该可变速度再现中数据以正常速度的一半或四分之一...来再现，帧被提前或以可变速度来进行其它操作。根据从再现系统30接收的读取时间信息，记录介质控制器14产生把位置信息记录在记录介质4中的ETN(扩展的磁道数)，并将其发送到STC发生器15和ETN加法器16，这些将在以后详细描述。
根据从记录介质控制器14提供的ETN，STC发生器15产生STC(系统时钟)，并将其提供给MPEG压缩器11。需要注意的是ETN是从记录介质4中开始计数的磁道数。例如，在磁道/帧比率为10的场频是59.94Hz的系统中，STC表示为ETN×300.3。即，与记录数据同时地记录ETN到记录介质基本上等于记录STC。在再现的时候，可以根据所记录的STN来再现STC。
ETN加法器16将从记录介质控制器14发送的ETN增加到记录在记录介质4中的辅助数据(AUX)上，并将数据提供给混合器18。
音频压缩器17通过对压缩的输入音频信号编码来产生压缩的音频数据。MPEG压缩器11将被压缩的音频数据提供给混合器18。
混合器18以记录顺序将输入的压缩图像数据、压缩音频数据和AUX分配到记录介质4，并将数据提供给ECC编码器19。ECC编码器19将ECC(纠错码)增加到从混合器18接收的数据流上，并将数据记录在记录介质4上，例如通过磁头在转鼓上旋转的磁带上(都未示出)。
如所示的，再现系统30包括：ECC解码器31、图像数据分离器32、存储单元33、数据读取控制器34、MPEG扩展器35、流式缓冲器36、基带缓冲器37、AUX分离器38、ETN采集单元39、STC设置值计算器40、STC增量单元41、STC比较器42、音频数据分离器43、音频扩展器44和TC编码器45。
ECC解码器31从记录介质4读取数据流，并移除增加到已读取数据流的ECC。
图像数据分离器32从ECC解码器31选择性地读出压缩的图像数据，并将该数据发送到存储单元33。同样，图像数据分离器32对读取压缩图像数据中的PES(分包的基本码流，packetized elementary stream)报头进行分析，以便读取DTS(解码时间标记)、PTS(提示时间标记)、和VBV(视频缓冲验证器)延迟，产生包括将从每个图像读取的STC时间的输出时间信息，并将该信息发送到STC比较器42。
存储单元33在预定地址分别存储从图像数据分离器32发送的压缩图像数据。数据读取控制器34从STC比较器42读取对应于包括在从STC比较器42发送的读取时间信息中的STC时间的图像上的压缩图像数据，并且将该数据提供给MPEG扩展器35。
从数据读取控制器34逐个图像地将压缩图像数据提供给MPEG扩展器35，并且MPEG扩展器35接收包括关于来自STC增量单元41的GOP或每个输入图像的STC的STC信息。根据已接收STC信息中的STC，MPEG扩展器35使每个图像进行MPEG扩展以产生基带图像信号。需要注意的是在以MPEG-2定义的STD(系统目标解码器)系统中，扩展时间应当理想地设置为零(0)。由于在任何实际的解码器中，可能将扩展时间设置为零，但是，另外将流式缓冲器36提供给MPEG扩展器35。来自数据读取控制器34的输入压缩图像数据首先存储在流式缓冲器36中，并且然后以从STC增量单元41发送的预定STC的定时，从流式缓冲器36读取并顺序地扩展该压缩图像数据。需要注意的是通过数据读取控制器34将附加的压缩图像数据提供给流式缓冲器36。
注意到MPEG扩展器35一次性将所生成的基带图像信号存储在基带缓冲器37中，并且在提交之前进一步记录它们。需要注意的是将图像数据存储在基带缓冲器37中的原因是解码B图像需要参考B图像之前和之后的I或P图像。
AUX分离器38选择性地从ECC解码器31读取AUX，并将其提交给外界和将其发送到TS编码器45。需要注意的是对于由AUX分离器38分离的AUX，由ETN采集单元39来提取ETN。ETN采集单元39将提取的ETN提供给STC设置值计算器40。
根据从ETN采集单元39提供的ETN，STC设置值计算器40计算STC的初始值，并将其发送到STC增量单元41。在正常速度再现中，通过线性增加所接收的STC初始值，STC增量单元41产生新的STC，并将其作为上述的STC信息发送到MPEG扩展器35和STC比较器42。
STC比较器42将从图像数据分离器32接收的输出时间信息与从STC增量单元41接收的STC信息进行比较。STC比较器42将分配到输出时间信息的STC时间与分配到STC信息的STC进行比较，并且当比较结果互相一致时，STC比较器42将在考虑中的STC作为读取时间信息发送到数据读取控制器34。
已经接收如此的读取时间信息的数据读取控制器34可以仅读取在对应于由STC增量单元41设置的STC的STC时间的图像。换句话说，从STC增量单元41发送的STC信息允许数据读取控制器34控制读取每个图像的定时。因此，通过确定由STC增量单元41设置的初始值，也可能在从记录于记录介质4中的STC时间开始延迟预定时间的时间进行解码。
音频数据分离器43选择性地从ECC解码器31读取压缩音频数据，并将该数据发送到音频扩展器44和TS编码器45。音频扩展器44对从音频数据分离器43接收的压缩音频数据进行扩展，并提供该解压缩的音频数据作为输出。
TS编码器45接收来自数据读取控制器34的压缩图像数据和来自AUX分离器38的AUX，并且也接收来自音频数据分离器43的压缩音频数据和来自STC增量单元41的STC信息。TS编码器45将已接收的压缩图像数据、AUX、压缩音频数据的流分包成传输流(TS)，并将从所接收的STC信息获取的、TS所需的STC、PCR(程序时钟参考)和信息增加到传输流(TS)上。TS编码器45将所分包的TS发送到外界。
下面将关于正常速度再现来描述按如上功能构造的记录器/播放器1。
首先，在MPEG压缩器11和音频压缩器17中，通过压缩来对提供给记录系统10的图像和音频数据进行编码，并将作为压缩的图像和音频数据发送到混合器18。同样，提供给记录系统10的AUX具有增加到其上的ETN，并且被相似地发送到混合器18。由于这种增加到AUX的ETN与在MPEG压缩器11中使用的STC相匹配，所以在下行混合器18中可以有效地分配数据。
图2B示出了以记录在记录介质4中的数据为顺序的由混合器18分配的数据流。记录到记录介质4的数据流由图像组(GOP)组成，每个图像组包括任意数量的按照MPEG标准分组的图像。在图2B中，每个矩形区域都包括GOP。如图所示，根据其数据大小的不同，GOP的矩形大小互相不同。图2B中，每个矩形区域中的椭圆形区域记录压缩的图像数据以及增加到每个GOP的AUX。与压缩图像数据及相比，椭圆形面积中的数据量非常小。需要注意的是：增加到包括ETN等的辅助数据的AUX也被存储在正方形区域中，该正方形区域不管GOP的数据大小以固定周期在每个矩形区域中被定义，如图2B所示。
图2A图示地解释了对应于图2B所示的记录位置的并沿水平轴表示的STC和在VBV缓冲器中沿垂直轴表示的数据量之间的关系。该VBV缓冲器是假定用来一直确定记录系统10中的输入缓冲器中的数据量的虚拟的缓冲器。当对每个GOP进行解码时，VBV缓冲器中的数据量将突然变小。以从一个解码管理时间到另一个解码管理时间的固定间隔ΔDTS来执行解码。
在这连接中，图2A中的虚线表示VBV缓冲器中的GOPα的顺序的存储。在存储期间，因为暂时先于GOPα的GOP被编码，所以缓冲器中的数据量突然进入数据存储器中。在图2A中点划线表示的位置中的DTS(DTSα)处对GOPα进行解码。来自图像输出时间(a11)的时间等于GOPα的VBV延迟，在该图像输出时间到VBV缓冲器的存储开始。
上面的数据流具有由ECC解码器31移除的ECC，并且通过图像数据分离器32来读取压缩图像数据。然后，通过计算对于每个GOP或PES的DTS-VBV，来确定对于包括在压缩图像数据中的每一个GOP或PES的图像输出时间。这样确定的图像输出时间被作为一个包含在上述输出时间信息中的STC时间发送到STC比较器42。而且，压缩图像数据被提供到存储单元33。
在对存储在存储单元33中的压缩图像数据延迟预定时间(系统_延迟)之后，由数据读取控制器34来读取该压缩图像数据，该预定时间用于关于音频信号的时间调整或用于匹配增加到AUX的各种定时编码。
在图3中，线A表示根据从记录介质4读取的AUX中提取的ETN所计算的STC，并且对应于线A的水平轴t表示当压缩图像数据被提供给存储单元33时的时间。
为了形成表示进一步从线A被延迟时间“系统_延迟”的压缩图像数据的线B，STC设置值计算器40首先设置从线A被延迟时间“系统_延迟”的STC为一个初始值，并将该数据发送到STC增量单元41。通过从接收的STC的初始值线性地增加新的STC，STC增量单元41可以产生对应于从线A被延迟时间“系统_延迟”的线B的STC。
STC增量单元41将对应于线B的STC作为STC信息提供给STC比较器42，借此能够抑制读取时间信息被发送，直到达到被延迟时间“系统_延迟”输出时间信息中的STC时间为止。即，STC比较器42可以将来自输入输出时间信息中的STC时间的延迟时间“系统_延迟”的读取时间信息发送到数据读取控制器34。因此，通过简单构造的电路来自由控制定时。
根据延迟时间“系统_延迟”的读取控制信号，数据读取控制器34从存储单元33读取压缩图像数据。因此，保存在存储单元33中的压缩图像数据在被发送到MPEG扩展器35之前可以被延迟时间“系统_延迟”。
注意到在预定定时内，首先将被发送到MPEG扩展器35的压缩图像数据附加地提供给流式缓冲器36，并且然后从MPEG扩展器35读取并由MPEG扩展器35来扩展。后面将详细描述附加地提供给流式缓冲器36的压缩图像数据。
由STC增量单元41形成的对应于线B的STC被作为STC信息发送到STC比较器42和TS编码器45。因此，TS编码器45能够从STC产生PCR，并因此能够直接对将发送的每个压缩图像数据进行TS-分包。
即，在记录介质4中的任何位置上根据本发明的记录器/播放器1开始读取数据，可以重复相似于记录中STC的STC。通过将ETN增加到AUX，可以进行STC的ECC编码。因此，数据是高度可靠的，并且在重复增加到记录介质4的STC的时候通过设置对应于再现系统30的系统延迟时间，也可以高精度地控制定时。
接着，将描述当正常速度再现变换到“正向”可变速度再现时的流式缓冲器36的操作。
图4示出了变换到“正向”可变速度再现之前和之后的流式缓冲器状态。将数据记录到以图4中“记录位置”所表示的箭头方向中的记录介质4上。数据大小互不相同的GOP(即DOP0到DOP5)被分别放置在如图所示的记录位置。在图4的左端，时间序列地示出了当读取每个GOP中的每个图像时流式缓冲器36做出的状态 o到 s。
关于这一点，带“介质读取”的箭头表示记录介质4中从正在读取的数据开始的位置。即，例如在记录介质4是磁带的情况中，该位置是磁带上磁头与后部接触的位置。
这里将讨论当正常速度再现变换到“正向”可变速度再现，例如当流式缓冲器36处于全部GOP0和GOP1的一部分已经被保存在流式缓冲器36中的状态 o中的帧提前时，流式缓冲器36将如何操作的，。此时，对于在正常速度再现之后的“正向”再现，由MPEG扩展器35顺序地读取保存在流式缓冲器36中的图像。当保留在流式缓冲器36中的图像计数到3个时，新的图像被附加地存储进流式缓冲器36。在缓冲器状态 o，当由MPEG扩展器35读取所示为每个由粗线方框包围的并对应于剩余三个图像的B图像时，新的图像被附加地存储进流式缓冲器36。
在一个包括三个图像的第三个图像的GOP的开头，流式缓冲器36被提供了固定数量(数据增加)的附加图像。因此，在流式缓冲器36处于状态 o的情况下，将一个附加数量(数据增加)的图像提供到GOP1的开头。由于在流式缓冲器36中已经存储了近一半的GOP1，然而，新近增加的图像将是附加数据A，如图4所示。
流式缓冲器36可以确定对应于流式缓冲器36的容量或按下列表达式(1)给出的记录器/播放器1系统中需要的容限的附加数量(数据_增加)：
数据_增加＝(流式缓冲器36的容量)-(系统中需要的容限)  ...(1)其中，“系统中需要的容限”可被设置为考虑系统中一个ECC容限的一个ECC，在该系统中再现操作仅可以在一个ECC增量中停止。
当检测到图像被附加地提供达到数量(数据_增加)时，数据读取控制器34将通知记录介质控制器14这个事实，并使记录介质控制器14停止从记录介质4读取数据流。而且，在如环形缓冲器中提供附加图像之前，流式缓冲器36从第一个到下一个到最后的图像顺序地存储附加图像。例如，当在状态 o以及按环形缓冲器中一样首先从A到最后的B图像提供附加数据时，流式缓冲器36转到状态 p，在该状态 p中，从第一个到最后的B图像随后的缓冲器左端，顺序地将附加数据A提供到流式缓冲器36。
接着，当流式缓冲器36在状态 p时，MPEG扩展器35顺序地读取和扩展来自流式缓冲器36的图像，该图像以与剩余图像的第三个图像相对应的B图像开始，如图4中虚线方框所示。然后，当用虚线方框表示的第三个剩余B图像由MPEG扩展器35和在状态 p的流式缓冲器36一起读取时，把附加数据B提供给流式缓冲器36。附加数据B的数量也是紧接于GOP2的固定流数量(数据_增加)，该GOP2包括用虚线方框表示的第三个剩余B图像。当附加数据B象在环形缓冲器中一样被提供给流式缓冲器36到倒数第二个B图像时，流式缓冲器36将进入状态 q。
接着，当流式缓冲器36在状态 q时，MPEG扩展器35顺序地读取和扩展来自流式缓冲器36的图像，该图像以与剩余图像的第三个图像相对应的B图像开始，如图4中虚线方框所示。然后，当虚线方框表示的第三个剩余B图像由MPEG扩展器35和在状态 q的流式缓冲器36一起读取时，流式缓冲器36被提供附加数据C。附加数据C的数量是紧接于GOP3的固定流数量(数据增加)，该GOP3包括用虚线方框表示的第三个剩余B图像。当附加数据B象在环形缓冲器中一样被提供给流式缓冲器36到倒数第二个B图像时，流式缓冲器36将进入状态 r。
在状态 r中，MPEG扩展器35从流式缓冲器36读取图像，并因此流式缓冲器36被提供附加数据D，并进入状态 s。
根据本发明，流式缓冲器36被重复提供用于进行“前向”可变速度再现的附加数据。而且，根据本发明，流式缓冲器36被顺序地提供附加数据，直到从第一个到GOP的开头的固定数量(数据_增加)为止。也就是说，在流式缓冲器36中，I图像总是保存在每个GOP的开头。对于每个包含在GOP中的图像的扩展，I图像是必不可少的。因此，当可变速度再现方向从“正向”变换成“反向”时，在流式缓冲器中总是保存GOP中的I图像，在该GOP中包括将在扩展时由MPEG扩展器35扩展的图像。因此，MPEG扩展器35能够同时读取和扩展保存在流式缓冲器36中的图像，而不必等待新数据附加地提供给流式缓冲器36，从而允许平滑地应付可变速度再现中的不同的变化。
注意到当正常速度再现被切换到“正向”可变速度再现时进行的操作并不限于上面所提到的。在上述中，当流式缓冲器36中剩余的图像达到3个时，附加数据被提供给流式缓冲器36。例如，操作可以如下：当流式缓冲器36中剩余的图像达到N(一个任意数)个时，附加数据被提供给流式缓冲器36。在流式缓冲器具有一个大容量的情况中，对于记录介质4的附加数据的提供的获得时间，N可以设置为更大，从而能够实现高可变速度以及平滑再现。
而且对于可变速度再现，尤其对于例如双速再现的高速度再现，利用合适的遗漏图像能够实现上述实施例。
当正常速度再现变换到“反向”可变速度再现时，流式缓冲器36将进行下述操作：
图5示出了变换到“反向”可变速度再现之前和之后的流式缓冲器的状态。在记录介质4中的记录位置上分别放置了数据大小互不相同的GOP(即，GOP0到GOP5)，如图所示。在图5的右端，按时间序列示出了当读取每个GOP中的每个图像时，流式缓冲器36进入的状态 t到 w。
关于这一点，带“介质读取”的箭头表示记录介质4中来自数据被读取的位置。在记录介质4是例如磁带的情况中，该位置是磁带上磁头与后面的位置相接触的位置。
这里将要讨论的是：当正常速度再现变换到“反向”可变速度再现，例如当流式缓冲器36处于状态t时的帧提前，在状态 t时，GOP3的部分、GOP4的全部和GOP5的部分已经存储在流式缓冲器36中。同时，由MPEG扩展器35以与其中以箭头指示的记录位置的方向读取图像的正常速度再现的方向相反的方向顺序地读取存储在流式缓冲器36中的图像。例如，在正常速度再现变换到可变速度再现，同时在状态 t中正从流式缓冲器36读取用虚线方框表示的B图像的情况中，以从B图像、前一B图像、先于前一B图像的P图像、先于前一P图像的B图像...的相反的次序读取数据。
这里定义：在每个流式缓冲器状态中当前临时保存在流式缓冲器36中的所有图像的GOP是当前GOP。根据本发明，在流式缓冲器36中的那种GOP中的图像计数为3，则在至少临时先于当前GOP的GOP中的图像被附加地提供给流式缓冲器36。
例如，当流式缓冲器36处于状态 t时，例如记录于流式缓冲器36中的所有图像的当前GOP是GOP4。当流式缓冲器36中的GOP4中的图像计数为3时，GOP3中的图像被附加地提供给流式缓冲器36，作为在临时先于当前GOP的GOP中的图像。
此时，每个图像是从记录介质4中的记录位置读取的，先于通过先前GOP的从当前GOP的开头开始计数的第六个图像的固定数据量(数据_增加)，并且将该图像附加地提供给流式缓冲器36。当流式缓冲器36处于状态 t时，每个图像是从记录介质4中的记录位置读取的，先于从GOP4的开头开始计数的第六个B图像(当前GOP中附加帧的数量)的数据量(数据_增加)，并且将该图像附加地提供给流式缓冲器36。
数据量(数据_增加)可由下列表达式(2)给出的来定义，其中，假设当前GOP中的附加帧的数量是“P”(如图5中所示例子中的六个)，在一个GOP中的图像的最大数量是“最大_GOP”，在正常速度再现模式中每一帧时间读取的图像数据量是“数据_1帧”，并且VBV缓冲器中的数据量是“vbv_占有”：
数据_增加＝(P+最大_GOP-1)×数据_1帧+vbv_占有...(2)通过从记录介质4中根据“数据_增加”而确定的记录位置开始读取数据，先前GOP可以被作为附加数据而附加地提供给流式缓冲器36。
如上所述，就象在环形缓冲器中一样，以从恰好在当前GOP的领先图像之前开始的“反向”方向，流式缓冲器36被提供获得的作为辅助数据的先前GOP。当处于状态t时，以从恰好在I图像是当前GOP中的领先图像之前开始的“反向”方向，流式缓冲器36被顺序地提供作为附加数据F的GOP3，并且进入状态 u。
当流式缓冲器36处于状态 u时，MPEG扩展器35以“反向”方向来顺序地读取和扩展数据，该“反向”方向是从对应于虚线方块表示的剩余第三个图像的B图像开始的。MPEG扩展器35根据在记录介质4中的确定的数据_增加读取在处于状态 u的记录位置的第一个的流式缓冲器36的当前GOP中的剩余的第三个B图像，该B图像用粗线方块来表示，并且，GOP2被作为附加数据G附加地保存在流式缓冲器36，就象在环形缓冲器中一样。结果是，流式缓冲器36将进入状态 v。
接着，当流式缓冲器36处于状态 v时，MPEG扩展器35以“反向”方向来顺序地读取和扩展图像，该“反向”方向是从对应于剩余图像的第三个图像的B图像开始的，在图5中用虚线方块来表示。MPEG扩展器35根据在记录介质4中的确定的数据_增加来读取在处于状态 u的记录位置的第一个的流式缓冲器36的当前GOP中的剩余的第三个B图像，该B图像用粗线方块来表示，并且，GOP0和GOP1被作为附加数据H附加地保存在流式缓冲器36，就象在环形缓冲器中一样。结果是，流式缓冲器36将进入状态 w。
当流式缓冲器36处于状态 w时，两个GOP，也就是，GOP0和GOP1由于每个GOP的大小比较小而被附加地存储进流式缓冲器36。需要注意的是，随着对增加到每个GOP的DTS(解码时间标记)的识别，GOP可以被单独地保存到流式缓冲器36，从而可以最小化流式缓冲器36中用于覆盖的数据量。
关于这一点，当先前GOP被作为附加数据而附加地提供给流式缓冲器36并从记录介质4读取时，临时先于先前GOP的GOP中的图像被控制不流入流式缓冲器36，以便从先前GOP的开头计数的在先前GOP中的所有图像将被附加地存储到流式缓冲器36。通过分析数据报头或根据增加到AUX的图像类型信息来确定图像的类型，以便根据图像类型是否表示I图像或通过代替GOP的开头的图像标记来定位GOP的开头，就可以实现这种控制。
假设当前GOP中的领先图像的DTS(编码时间标记)是DTS_c，领先图像的VBV延迟是vbv_delay_c，则先前GOP中的领先图像的DTS是DTS_f，并且考虑中的图像的VBV延迟是vbv_delay_f，可按下列表达式(3)给出的来表示附加数据的大小：
附加数据的大小＝(DTS_c-vbv_delay_c)-(DTS_f-vbv_delay_f)
                                                 ......... (3)
而且，在流式缓冲器36中的地址(开始ADD)中，附加数据开始被附加地提供给流式缓冲器36，并且根据流式缓冲器36的当前GOP中的领先图像的地址(当前ADD)、附加数据的大小、以及流式缓冲器36的容量，按下列表达式(4)所给出的来确定该地址：
开始ADD＝(当前ADD-附加数据大小+流式缓冲器36的容量)％
流式缓冲器36的容量                           ......... (4)其中％表示模数计算。
即，通过根据由表达式(4)确定的开始ADD将附加数据附加地提供给流式缓冲器36，可能最小化流式缓冲器36中用于覆盖的数据量。因此，同样在可变速度再现方向从“反向”变换到“正向”的情况中，MPEG扩展器35瞬时地读取和扩展保存在流式缓冲器36中的图像，而不必等待将新图像附加提供给流式缓冲器36，从而允许平滑地应付在可变速度再现中的各种变化。
注意到类似于“反向”可变速度再现，当图像被存储直到一个固定流数量时，数据读取控制器34通知记录介质控制器14这个事实，并使记录介质控制器14停止从记录介质4读取数据流。
根据本发明，重复将新数据附加提供给流式缓冲器36，以便使“正向”正常速度再现能够平滑变换到“反向”可变速度再现。特别是，根据本发明，预定数量的数据被从开始到GOP开头附加提供给流式缓冲器36。即，包含在GOP中的每个图像扩展所必须的I图像总是被存储在流式缓冲器36中的每个GOP的开头。因此，当可变速度再现方向从“正向”变换成“反向”时，包含在将被MPEG扩展器35扩展的图像中的GOP的I图像总是在再现方向变换时出现在流式缓冲器36中。因此，MPEG扩展器35瞬时地读取和扩展保存在流式缓冲器36中的图像，而不必等待新数据的附加提供，从而允许平滑地应付在可变速度再现中的可变变化。
注意到当正常速度再现变换到“反向”可变速度再现时做出的操作不限于上面所提到的。在上述中，当流式缓冲器36中保留在当前GOP中的图像达到三个时，将附加数据提供给流式缓冲器36。例如，当流式缓冲器36中保留的图像达到M(一个任意数)时，操作可以是：将附加数据提供给流式缓冲器36。在流式缓冲器具有大容量的情况中，对于记录介质4的附加数据的提供的获得时间，可将M设置得更大，从而能够实现更高的可变速度和平滑的再现。
而且，当前GOP的附加帧的数量不限于六个。在流式缓冲器具有大容量的情况中，对于记录介质4的附加数据的提供的获得时间，可将P设置得更大，从而能够实现更高的可变速度和平滑的再现。而且对于可变速度再现，特别是对于例如双速再现的高速度再现，可以利用适当遗漏图像来实现上面的实施例。
在可变速度再现变换到正常速度在的情况中，STC设置值计算器40和STC增量单元41操作如下：
图6示出了每次当可变速度再现变化到正常速度再现的STC的改变。在图6中，点划线表示从记录介质4读取的压缩图像数据的STC，实线表示从数据读取控制器34发送到MPEG扩展器35的压缩图像数据的STC。
在可变速度再现从时间t20持续到t21时，从记录介质4读取包括STC的数据的时间通常与包括发送到MPEG扩展器35的相同的STC的数据的时间一致。而且，在可变速度再现中，需要及时通过STC设置值计算器40，将STC初始值设置为从记录介质4读取的图像数据的STC。然而，精确地设置可变速度再现的每个速度的STC初始值是非常困难的。而且，在STC设置值计算器40和STC增量单元41中，即使通过可变速度再现的每个速度的一个时钟没有任何时间差和没有累积误差，设置一个STC实际上是困难的。因此，在可变速度再现中，从记录介质4读取的并保存在存储单元33中的所有图像数据被提供到数据读取控制器34。换句话说，压缩图像数据是通过检漏方法来进行MPEG扩展的。
接着，将讨论时间t21时再现挂起以及时间t22时正常速度再现开始的操作。从时间t21到t22的时区被定义为“变换时间”。STC设置值计算器40根据在变换、系统延迟和变换引起的延迟(变换_延迟)时候的从记录介质4读取的压缩图像数据中的STC(STC_介质)，将各个当前显示在显示屏的图像的PTS(PTS_s)相互进行比较，并且根据比较结果设置STC初始值。具体地讲，根据PTS_s和“STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)”之间的比较结果，设置STC初始值。
关于这一点，变换_延迟是由从可变速度再现变换到正常速度再现而引起的延迟。在记录介质4是磁带的情况中，变换延迟对应于磁带速度被控制为正常速度的时间。而且，在记录介质4是磁盘的情况中，变换延迟对应于寻道等所需的时间。
图7示出了当满足下列要求(5)时对于正常速度再现而设置STC初始值的一个示例，其中：
PTS_s≥{STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)}  .....  (5)在这种情况中，在时间t22，以图像为单位或以GOP(图像组)为单位，记录介质控制器34将从记录介质4读取的数据流从处于可变速度再现的状态变换成处于正常速度再现的状态。STC设置值计算器40按下列给出的表达式(6)来设置用于正常速度再现的STC初始值，其中：
初始值＝STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)}  .....  (6)通过这种操作，在正常速度再现中，通过线性地增加按给出的表达式(6)定义的STC初始值，STC增量单元41可以产生新的STC。而且，如图7所示，当在时间t22开始正常速度再现时，将由变换_延迟使STC平缓地上升。通过设置按表达式(6)定义的STC初始值，考虑变换_延迟可能在延迟了时间“系统_延迟”的时间处产生STC。因此，即使在变换到正常速度再现之后，在从记录介质4读取的压缩图像数据中的STC可能被延迟固定时间“系统_延迟”。
而且，根据本发明，当对于由MPEG扩展器35扩展的图像数据由STC增量单元41产生的STC被监控时，显示STC对应于包含在输出时间信息中的STC的图像。因此，即使在再现模式变换到延迟了时间“系统_延迟”的正常速度再现的向下到t23的时区，在该正常速度再现模式中，可以在屏幕上显示在从数据读取控制器34发送到MPEG扩展器35的压缩图像数据中的每个图像。因此，当再现模式变换到正常速度再现并且快速完成该再现模式变换时，由于在屏幕中可以显示每个图像而不会遗漏任何图像，所以用户实际上能够观看到高质量的图像。
注意到由于检漏方法被用来提供压缩图像数据，所以包含在从STC增量单元41发送的STC信息中的STC与压缩图像数据之间不可能进行暂时同步，因此在任何可变速度再现期间，TS编码器45不会对数据进行TS分包。从而，在再现模式变换到正常速度再现的STC处以及随后的STC处时，TS编码器45将进行TS分包。
图8示出了当满足下列要求(7)时对于正常速度再现而设置STC初始值的一个示例，其中
PTS_s＜{STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)}  .....  (7)在这个实施例中，在正常速度再现中，STC设置值计算器40将STC初始值设置为PTS_s。
即，当满足由表达式(7)给出的要求时，为了在可变速度再现中使显示在屏幕上的图像的PTS之间重合，则需要设置上面的变换_延迟以及调整值(调整_延迟)。该调整值可由下列表达式(8)来表示：
调整_延迟＝(STC_介质-PTS_s)-(变换_延迟+系统_延迟)...(8)在这种情况下，在被延迟了时间“调整延迟”的时间，以图像为单位或以GOP(图像组)为单位，记录介质控制器34将从记录介质4读取的数据流从处于可变速度再现的状态变换成处于正常速度再现的状态。而且，通过线性地增加定义为PTS_s的STC初始值，在正常速度再现中，STC增量单元41可以产生新的STC。在满足要求(7)的情况中，当在图8中的时间t31开始正常速度再现时，变换_延迟将使STC平缓地上升，并且将发生又一个调整延迟。然而，考虑这种延迟，STC增量单元41能产生STC。因此，即使变换到正常速度再现之后，可以将从记录介质4读取的压缩图像数据中的STC延迟固定时间“系统_延迟”。
而且在满足要求(7)的情况中，当对于由MPEG扩展器35扩展的图像数据由STC增量单元41产生的STC正被监控时，显示STC对应于包含在输出时间信息中的STC的图像。因此，也在再现模式变换到被延迟了时间“系统_延迟”的正常速度再现的向下到t23的时区，在该正常速度再现模式中，可以在屏幕上显示在从数据读取控制器34发送到MPEG扩展器35的压缩图像数据中的每个图像。因此，当再现模式变换到正常速度再现并且快速完成该再现模式变换时，由于在屏幕中可以显示每个图像而不会遗漏任何图像，所以用户实际上能够观看到高质量的图像。
注意到即使在满足要求(7)的条件下，在任何可变速度再现期间，TS编码器45将不会对数据进行TS分包，因为检漏方法被用来提供压缩图像数据则在包含于从STC增量单元41发送的STC信息中的STC与压缩图像数据之间不可能进行暂时同步。因此，在再现模式变换到正常速度再现的STC处以及随后的STC处，TS编码器45将进行TS分包。
在上述中，已经参考附图的实施例详细描述了有关本发明的作为示例的某个优选例。但是，本领域的技术人员应当理解本发明不限于这些实施例，而且在不背离本发明所阐述的以及在所附权利要求中所定义的范围和精神情况下，可以以各种各样的方式进行修改，交替地构造或在各种其它形式中体现出来。
当按照MPEG标准再现模式从可变速度模式变换为正常速度模式时，可以平滑地显示由正常速度再现而再现的图像，而不会遗漏任何已显示的图像。
本申请要求2002年7月15日公布的日本专利申请号第2002-206119的优先权，特此全文引用，以供参考。

Claims (12)

1.一种图像数据再现装置，用于再现按照MPEG标准记录在记录介质上的压缩图像数据，该装置包括：
存储装置，用于存储从记录介质读取的压缩图像数据；
STC产生装置，用于对于正常速度再现而从设置的初始值开始顺序地产生STC(STC_d)，其中，该STC(STC_d)被从记录介质读取的压缩图像数据的STC(STC_介质)开始延迟了固定时间(系统_延迟)；
读取控制装置，根据由STC产生装置产生的STC_d，顺序地读取存储在存储装置中的压缩图像数据；和
解码装置，用于对由读取控制装置读取的压缩图像数据进行解码，以便产生用于显示的图像数据；
在从可变速度再现变换到正常速度再现时，根据变换时显示图像数据的PTS(PTS_s)和变换时的STC_介质-(由于变换(变换_延迟)产生的延迟量+系统_延迟)之间的比较结果，STC产生装置设置初始值。
2.如权利要求1所述的装置，其中，当满足下列要求时：
PTS_s≥{变换时的STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)}
在从可变速度再现变换成正常速度再现时，STC产生装置将初始值设置为“变换时的STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)”。
3.如权利要求2所述的装置，还包括变换装置，在通过STC产生装置以图像为单位或以GOP(图像组)为单位而设置初始值时，将记录介质再现模式从可变速度再现变换成正常速度再现。
4.如权利要求1所述的装置，其中，当满足下列要求时：
PTS_s＜{变换时的STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)}
在从可变速度再现变换成正常速度再现时，STC产生装置将初始值设置为“PTS_s”。
5.如权利要求4所述的装置，还包括变换装置，用于在从当STC产生装置设置初始值时的时间开始、在延迟了时间“调整延迟”的时间上，以图像为单位或以GOP(图像组)为单位，将记录介质再现模式从可变速度再现变换成正常速度再现，所述时间“调整延迟”按下面给出的定义：
        延迟时间(调整延迟)＝(变换时的STC_介质-PTS_s)-
                          (变换_延迟+系统_延迟)。
6.如权利要求1所述的装置，还包括TS分包装置，用于在正常速度再现模式中仅对将要再现的压缩图像数据进行TS分包。
7.一种图像数据再现方法，用于再现按照MPEG标准记录到记录介质上的压缩图像数据，该方法包括如下步骤：
存储从记录介质读取的压缩图像数据；
对于正常速度再现，从设置的初始值中顺序地产生STC(STC_d)，其中，该STC(STC_d)被从由记录介质读取的压缩图像数据的STC(STC_介质)延迟了固定时间(系统延迟)；
根据由STC产生装置产生的STC_d，顺序地读取存储在存储装置中的压缩图像数据；以及
对由读取控制装置读取的压缩图像数据进行解码，以便产生用于显示的图像数据；
在STC产生步骤中，在从可变速度再现变换到正常速度再现时，根据变换时显示图像数据的PTS(PTS_s)和STC介质-(由于变换(变换延迟)产生的延迟量+系统延迟)之间的比较结果，设置初始值。
8.如权利要求7所述的方法，其中，在STC产生步骤中，当满足下列要求时：
PTS_s≥{变换时的STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)}
在从可变速度再现变换成正常速度再现时，设置初始值为“变换时的STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)”。
9.如权利要求8所述的方法，还包括如下变换步骤：在以图像为单位或以GOP(图像组)为单位在STC产生步骤中设置初始值的时间，将记录介质再现模式从可变速度再现变换成正常速度再现。
10.如权利要求7所述的方法，其中，在STC产生步骤中，当满足下列要求时：
PTS_s＜{变换时的STC_介质-(变换_延迟+系统_延迟)}
在从可变速度再现变换成正常速度再现时，设置初始值为PTS_s。
11.如权利要求10所述的方法，还包括如下变换步骤：从当在STC产生步骤中设置初始值时的时间、在延迟了时间“调整_延迟”的时间上，以图像为单位或以GOP(图像组)为单位，将记录介质再现模式从可变速度再现变换成正常速度再现，所述时间“调整_延迟”按下面给出的定义：
延迟时间(调整_延迟)＝(变换时的STC_介质-PTS_s)-
                    (变换_延迟+系统_延迟)。
12.如权利要求7所述的方法，还包括TS分包步骤，用于在正常速度再现模式中仅对将要再现的压缩图像数据进行TS分包。
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