CN1822651A - 一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，包括如下步骤：(a)访问字幕用户描述记录，获取源数据；(b)对步骤(a)中获取的字幕用户描述记录的源数据进行字幕属性的解析，获取生成字幕数据的规则或编排约定；(c)利用步骤(b)获取的规则或编排约定，通过计算，应用计算机中的图形设备自动绘制生成字幕图像，并获取字幕每帧画面的图像数据，单帧图像连续起来构成一个字幕的图像数据序列；(d)将步骤(c)的字幕图像数据经过编码，并封装成符合数字字幕标准的数据流。本发明的方法可丰富数字字幕展现形式，提高数据生成、播发的灵活性、多样性和自控性能，并且字幕数据流产生过程不需人工操作。

Description

一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法
技术领域
本发明涉及数字电视领域的数字字幕前端系统中的数据服务，具体的，本发明涉及数字电视领域的数字字幕前端系统中的动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法。
背景技术
在数字电视领域，数字字幕是一种在电视等终端显示设备上普遍开展的业务应用。目前数字字幕技术普遍采用的是Digital VideoBroadcasting(DVB) Subtitling System标准(DVB Subtitle)，这项字幕标准规定了终端设备进行字幕数据接收、解析、显示的方法和处理过程，界定了字幕数据流应该满足的要求。但是此标准没有规定产生这些字幕数据流的前端系统如何产生满足字幕标准并且可能有多种字幕形式的数据流，因此各种字幕前端系统生成字幕数据流的方法、方案各不相同，产生的数据流中字幕内容的丰富程度和能展示的字幕形式均有所不同，用户操作的方便程度也不相同，从而系统功能强弱不同。在满足相同的终端数据标准情况下，有的字幕系统能展现出多种格式、风格的字幕，有的系统提供的数据中只有较简单、单一的字幕业务。动态字幕数据流生成过程及方法是数字字幕前端系统中重要的一个部分，它涉及到数字字幕数据在前端系统中的编辑、产生与播发控制。字幕数据流的生成方法和过程关系到数字字幕在终端的展现形式和多样性，关系到数字字幕系统的应用和推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种可丰富数字字幕展现形式，提高数据生成、播发的灵活性、多样性和自控性能，并且字幕数据流产生过程不需人工操作的利用计算机程序动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
本发明公开了一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，所述方法包括如下步骤：
(a)访问字幕用户描述记录，获取源数据；
(b)对步骤(a)中获取的字幕用户描述记录的源数据进行字幕属性的解析，获取生成字幕数据的规则或编排约定；
(c)利用步骤(b)获取的规则或编排约定，生成字幕图像，并获取字幕每帧画面的图像数据，单帧图像连续起来构成一个字幕的图像数据序列；
(d)将步骤(c)的字幕图像数据经过编码，并封装成符合数字字幕标准的数据流。
所述步骤(a)中对字幕用户描述记录的访问是通过存储数据的程序接口实现，所述程序接口包括自定义的文件接口或通用数据库接口。
所述访问字幕用户描述记录的触发条件包括，字幕系统发现描述字幕业务的数据有更新或变化，或者编排的字幕业务中有业务到达播发时间。
所述步骤(b)中的字幕属性包括生成的字幕画面的约定及规则，所述字幕画面包括字幕区域大小、文字字符、边距、字体、运动方式、背景花纹、颜色、播发时间、播发遍数。
所述步骤(c)中字幕图像的生成是指，应用软件程序生成图像的方法，通过调用计算机中的图形设备接口，将满足字幕要求的每帧字幕画面图像生成于内存或其它存储设备中，字幕画面图像由程序自动绘制完成。每帧图像数据是中间数据，缓存是临时的，在不停地更替、变化。该步骤中，字幕图像的生成依赖于字幕系统服务器中的图形设备，如机器中安装的字体、支持的颜色，这些是应用于字幕的可选字体或颜色。
所述每帧字幕画面图像中的内容及字符位置是通过程序计算获得并定位。
所述步骤(d)中编码字幕图像数据是指，将步骤(c)中生成的单帧图像数据，根据DVB Subtitle(Digital Video Broadcasting Subtitling System)标准中对字幕图像的编码要求进行编码。
所述步骤(d)中封装是指，应用DVB Subtitle字幕标准中的概念封装字幕数据。
由于采用了以上的方案，本发明具备的有益效果包括以下几点：
1、字幕数据生成灵活
由于本技术方案采用计算机程序解析字幕属性描述记录获取知识及规则，再利用这些知识进行字幕图像画面的加工及生成。通过用户描述的属性参数，字幕中每帧图像的生成过程非常容易控制，程序能解析的规则或约定都能应用到字幕图像数据的生成中。正是由于这个特点，利用本发明的方法实现的字幕能呈现出多种风格和样式。
2、字幕数据生成准确
本发明的方法通过设计目标算法对每帧字幕上的字符位置、绘制数量、绘制的部分等属性进行精确的计算，并通过计算机图形/图像学的技术绘制，准确地表达每帧字幕图像画面。而通过其它图像处理软件绘制的字幕画面基本达不到这种精度，并且很难生成这种连续的图像序列。采用本发明的方法生成的字幕图像序列能非常准确地表达一个字幕业务。准确性也是计算机程序工作的特点。
3、字幕数据生成具备多样性
由于本发明的方法生成数据的方式灵活，并且通过程序解析用户对字幕众多属性的描述，因此它可以实现非常多种类风格或样式的字幕。例如各种运动方式、各种花纹背景及边框的字幕，并且容易实现。
4、字幕数据流生成具备自动性
由于本发明的方法全程采用计算机程序进行知识、规则的学习及表达，程序自动进行字幕图像画面的生成和数据编码、封装、打包，整个工作流程均会按照用户事先的编排和规划设计进行，字幕数据流自动产生，不需要人工操作，并且非常准时，精确。
附图说明
图1是本发明的方法中程序生成字幕数据的主要流程图。
图2是利用本发明的方法生成不同字体的字幕画面图示。
图3是利用本发明的方法生成向左运动的字幕画面图示。
图4是利用本发明的方法生成向上运动的字幕画面图示。
图5是利用本发明的方法生成向下运动的字幕画面图示。
图6是利用本发明的方法生成按帧显示的字幕画面图示。
具体实施方式
数字字幕前端系统一般运行于数字电视运营商的服务器中，字幕数据流的生成是数字字幕系统中的重要组成部分。因此DVB Subtitle数字字幕前端系统可以运行的软件平台可以是常用的服务器平台，比如WINDOWS或LINUX为操作系统的服务器。
在本发明的具体实施方式中，选择以创维数字深圳公司的DVB Subtitle字幕系统为范例，其软硬件环境要求如下：
硬件平台：一般的计算机服务器或PC，但必须安装有显示设备的驱动；
软件平台：WINDOWS 2000或以上版本，创维DVB Subtitle字幕系统。
数字字幕数据流生成技术的实现要依赖于建立DVB Subtitle字幕前端服务系统，在此前端服务系统软件中应用此项技术生成字幕数据流。数字字幕前端系统中应用程序动态生成字幕画面及数据流的技术组成主要包括下列步骤：字幕用户描述记录的访问，字幕属性的解析，字幕图像的生成、数据编码和播发等。
1.字幕用户描述记录的访问
字幕用户描述记录主要是指通过字幕编辑系统编排的字幕属性数据的数据记录，它是用户对所需字幕形式、格式的描述，是产生字幕流的源数据。因此获取字幕的描述记录是生成字幕画面数据的前提。字幕用户描述记录一般通过一定规则保存于数据库或者文件系统中，字幕用户描述记录的访问就是通过一定的接口程序来获取这些数据项供后续的程序解析。
2.字幕属性的解析
用户所需的字幕格式隐藏于字幕描述数据记录中，因此需要一个程序模块来解析这些描述字幕的源数据记录，程序对源数据的解析需要编排、记录时约定的规则。通过字幕属性的解析获取生成字幕图像数据的知识或规则，程序通过这些知识及规则就能计算出字幕每帧图像的数据。因此字幕属性数据记录的解析过程也就是字幕画面图像生成前知识及规则的了解过程，有了这个阶段的知识学习及规则反演，随后的字幕图像生成模块就可利用这些知识及规则生成满足要求的字幕图像了。
3.字幕图像的生成
字幕图像的生成是本发明的方法中最关键的技术环节，它根据上个阶段字幕属性的解析所获取的知识和规则，应用软件程序生成图像的方法，调用计算机中的图形设备接口，将满足字幕要求的帧画面图像生成于内存或其它存储设备中，供下个阶段字幕数据的编码使用。每帧图像数据是中间数据，缓存是临时的，在不停地更替、变化。字幕帧画面图像生成与下阶段的编码、封装可以同时进行。
字幕画面图像的生成需要使用上个阶段中解析出的字幕属性参数，如尺寸大小、运动方式、背景花纹、运动速度等，通过这些参数控制，程序计算生成每帧的字幕图像，单帧图像连续起来就构成了一个字幕的图像数据序列。具体过程简单举例：首先根据尺寸参数计算生成当前帧的图像框架，根据是否需要背景色或背景图像决定是否对当前帧图像添加上背景色或背景图像，然后应用一定的算法计算出每帧字幕图像中的字符、字符裁判及字符出现的位置，再调用计算机中的图形设备接口，选用合适的字体将字符串绘制于图像的确定位置，再抓取计算机中图形设备中绘制的图像数据，就可以交给编码模块编码输出了，这样周而复始就能获取连续的字幕图像数据序列。
在字幕图像数据生成过程中，许多环节需要设计程序算法，并且这些算法必须具备很好的精度和准确性。例如，在计算每帧图像应该显示的字幕字符时，通常前后两帧中的字符只有几个像素的差别，一帧中的字符只绘制其中的一部分，几帧连续起来才构成完整的字符，这些都依赖于精确的算法才能完成。
4.字幕数据编码、封装和播发
字幕数据编码和播发就是将前面生成的单帧图像数据，根据DVBSubtitle标准中对字幕图像的编码要求进行编码，具体编码方法标准中有详细描述。图像编码形成的数据块供字幕数据的封装使用。
数据封装应用DVB Subtitle字幕标准中的概念封装字幕数据，数据主要有页组成数据、区组成数据、颜色组成数据、对象组成数据及结束数据块。在某个计划播发的时刻，字幕图像生成后，经过编码，再封装成字幕对象数据，通过播控程序播发完成输出，数据流再经过复用和电视数据传输网到达终端用户。
字幕数据流的播控实现及机制不是本发明的方法所关注的重点，而有专门的技术解决方案。
应用本发明的方法进行字幕数据的生成，可以比较容易地生成各种风格的字幕样式，极大地丰富了字幕的内容，使其能开展多种增值业务应用，如显示电视台标、滚动字幕、电视提示信息、电视动画、电视边角广告等。这些应用有利于数字电视字幕业务的推广应用。但是这些应用都依赖于字幕数据流生成技术，它为这些用户层面的业务应用准备了数据基础。
下面列举了部分通过本发明的方法生成的字幕数据的图示：
1)多种字体的字幕
如图2所示，字幕图像展示的字幕依次是使用楷体、宋体、魏碑、行楷、黑体和繁体字生成的字幕帧图像。此段字幕中设置了背景图像和字符绘制的边距。实际上，应用本发明的方法时，只要是字幕服务器上安装的字体，均可以生成相应的字体字符的字幕。
2)向左运动的字幕
如图3所示，本字幕图示展示了一段字幕从电视右侧向左侧滚动的图示，字幕字符串每次向左滚动几个象素的距离。其中，前六帧展示的是这个字幕新一轮开始滚动的情况，后六帧展示的是字幕快结束的情况。此段字幕中设置了背景图像和字符绘制的边距。
3)向上运动的字幕
如图4所示，本字幕图示展示了一段字幕从电视下侧向上滚动的图示。此段字幕中设置了背景图像和字符绘制的边距。
4)向下运动的字幕
如图5所示，本字幕图示展示了一段字幕从电视由上向下滚动的图示。为了便于观看，它改变了直接滚动字幕字符串位置的做法，这样更有利于用户看清楚。此段字幕中设置了背景图像和字符绘制的边距。
5)按帧显示的字幕
如图6所示，本字幕图示展示了一段字幕按帧显示的图示，它就象电影中的对白字幕，用户可以设置每帧字幕中字符数量、显示行数据及帧间隔。此段字幕中设置了背景图像和字符绘制的边距。
综合而言，本发明的动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法是采用计算机程序解析事先编排的字幕业务及字幕属性特点，如运动形式、样式、出现的时间规律、字体、背景花纹等等，应用特定的算法，通过计算机中的图形、图像设备，如显示卡或显存，在某个字幕需要播发的时刻程序根据图形学的方法自动绘制生成构成字幕的一帧帧图像画面，随后通过编码打包生成符合DVB Subtitle标准的字幕数据流播出。应用本发明的方法生成的数字字幕系统有以下特点：
可事先按照用户应用的需求编排字幕的内容、运动方式、背景、边框等格式属性，实现从用户角度编排字幕业务；
用户可以约定或规划每个字幕业务播发的时间及播发规律，随后再不需要人工干预；
可以提供字幕的多种运动形式及字幕的样式，如静止、从左向右、从右向左、从上向下、从下向上、按帧显示、分页显示等等，方便扩展字幕新的运动方式或风格；
可提供多种字体的字幕数据，如宋体、黑体、楷体、行书等字体，只要是字幕服务器上安装的字体，均可以生成相应的字体字符的字幕；
字幕数据流中的动画图像画面的产生、编码、打包和播发均不需要人工干预，并且可以提供图像和字符两形式的字幕数据流。

Claims (8)

1、一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)访问字幕用户描述记录，获取源数据；
(b)对步骤(a)中获取的字幕用户描述记录的源数据进行字幕属性的解析，获取生成字幕数据的规则或编排约定；
(c)利用步骤(b)获取的规则或编排约定，生成字幕图像，并获取字幕每帧画面的图像数据，单帧图像连续起来构成一个字幕的图像数据序列；
(d)将步骤(c)的字幕图像数据经过编码，并封装成符合数字字幕标准的数据流。
2、根据权利要求1所述的一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于：所述步骤(a)中获取字幕用户描述记录访问是通过储存数据的程序接口实现，所述程序接口包括自定义的文件接口或通用数据库接口。
3、根据权利要求2所述的一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于：所述访问字幕用户描述记录的触发条件包括，字幕系统发现描述字幕业务的数据有更新或变化，或者编排的字幕业务中有业务到达播发时间。
4、根据权利要求1所述的一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于：所述步骤(b)中的字幕属性包括生成的字幕画面的约定及规则，所述字幕画面包括字幕区域大小、文字字符、边距、字体、运动方式、背景花纹、颜色、播发时间、播发遍数。
5、根据权利要求1～4任一所述的一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于：所述步骤(c)中字幕图像的生成是指，应用软件程序生成图像的方法，通过调用计算机中的图形设备接口，将满足字幕要求的每帧字幕画面图像生成于内存或其它存储设备中，字幕画面图像由程序自动绘制完成。
6、根据权利要求5所述的一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于：所述每帧字幕画面图像中的内容及字符位置是通过程序计算获得并定位。
7、根据权利要求1所述的一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于：所述步骤(d)中编码字幕图像数据是指，将步骤(c)中生成的单帧图像数据，根据DVB Subtitle(Digital Video BroadcastingSubtitling System)标准中对字幕图像的编码要求进行编码。
8、根据权利要求7所述的一种动态生成字幕图像数据及字幕数据流的方法，其特征在于：所述步骤(d)中封装是指，应用DVB Subtitle字幕标准中的概念封装字幕数据。
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