EP1224810A1 - Creation d'un signal de trucage pour enregistreur video numerique - Google Patents

Creation d'un signal de trucage pour enregistreur video numerique

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EP1224810A1
EP1224810A1 EP00975861A EP00975861A EP1224810A1 EP 1224810 A1 EP1224810 A1 EP 1224810A1 EP 00975861 A EP00975861 A EP 00975861A EP 00975861 A EP00975861 A EP 00975861A EP 1224810 A1 EP1224810 A1 EP 1224810A1
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EP
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recording
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data
information
recording medium
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Withdrawn
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EP00975861A
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Franck Thomson multimedia ABELARD
Fabien Thomson multimedia DESCHAMPS
Christophe Thomson multimedia RABU
Pascal Thomson multimedia MAETZ
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Thomson Licensing SAS
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Priority claimed from EP00402115A external-priority patent/EP1148728A1/fr
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Definitions

  • the processor must indicate to the interface circuit the number of useful data for each of the elementary flows recorded.
  • the padding data at the end of the incomplete buffers can be inserted by the microprocessor, but also by the interfacing circuit. If it is the microprocessor, the mechanism is rudimentary, but there is non-productive use of the EMI bus. If it is the interfacing circuit, the mechanism becomes complicated, it is indeed necessary that the microprocessor is informed of the moment when this circuit has finished inserting padding data, in order to be able to start a new BM-DMA (that it will have initialized while waiting).
  • the role of the interfacing circuit in this case, in addition to the planned management of the hard drive interfacing, will be to insert auxiliary data at the start of the 128Kb group.
  • This data supplied by the processor will indicate the number of useful data for each of the elementary streams included in the block.
  • the amount of useful data in a block will therefore be 128 KB minus a few tens of bytes reserved for this data. If entrusted with the task of inserting padding data, it will do so from the moment it has received the number of useful data until reaching the prefixed size. This supposes as resources for each part composing the group 128K, a register memorizing the predefined size and a register memorizing the number of useful data.
  • the number of games in the block The type of each part (we deduce the destination).
  • the PID of each part to respond to a choice of audio).
  • the processor can also be used to remove stuffing data (writing this data to a fictitious address).
  • the processor must update, in the registers of the PTI, the write pointer of the circular buffer which has received data.
  • padding data has been accepted for writing, it may be possible to have the interfacing circuit 'eliminate' this data from the FIFO, on the order of the processor which will then have to indicate the quantity. This functionality, a priori inexpensive, would relieve the EMI.
  • the 128K groups, read on the disc, are transferred, regardless of their format, directly to a memory area reserved for this purpose. All transfers from the interfacing circuit to the memory are then made with a size of 8 KB.
  • the MPEG parts must be aligned on multiples of 16 bytes.
  • the processor initializes BM-DMAs at each interruption generated by the interfacing circuit.
  • the size will always be 8KB since we no longer have to worry about the destination of each part of the 128KB block.
  • the jam data is also transferred. The processor can then easily retrieve the management information in memory.
  • MPEG-DMA is slightly more complex. Indeed, instead of having only two pointers to manage, per MPEG component, as in the circular buffer, the software will have to memorize the addresses of several memory sectors, with the quantity of associated data.
  • circuit 133 The role of circuit 133 is reduced to its simplest expression. It no longer has to offer the processor the possibility of retrieving specific information in the 128Kb group.
  • the processor must detect, at each polling, if one of the write pointers has reached the border of a prefixed buffer size. If so, note the value of each write pointer. Finally calculate the amount of stuffing data to add to each of the parts. This information must be entered in group 128K.
  • the remainder of the description relates to the management of information relating to special modes.
  • the microprocessor sends the data to the hard disk via circuit 133 and its internal FIFO memory (which has, according to the present example, a size of 8 KB).
  • Sequence header the position of each sequence header
  • sequence header a sequence header followed by an "I" image at least every 500 ms.
  • This information can be used in very rapid advances (with a step of 30 seconds and more), but also to position the reading in a place chosen by the user (index ).
  • This information will allow fine navigation in a program, image by image.
  • the microprocessor must therefore initialize the size of the FIFO memory used before each transfer (R / W).
  • the microprocessor knowing the address of the first data item it wants to access, gives the component the number of data items to be hidden in a UDMA ("Ultra Direct Memory Access") transfer (data which must not appear in the FIFO memory of the component 113) between the start of the transfer and the first useful data.
  • UDMA Ultra Direct Memory Access
  • an address in the program part of the hard disk corresponds to a 128KB block number increased by a jump value (“offset") (we can deduce an LBA number from it) .
  • This jump value corresponds to the position of the data in the 128KB block. The component will not have to know the number of the 128KB block but only to determine this jump value.
  • Component 113 resets its "jump value" counter when it detects an initialization by the microprocessor of an Ultra-DMA transfer.
  • Component 113 will store the information dedicated to the microprocessor.
  • the microprocessor reads the data at a precise address (es) of the component.
  • a mechanism must allow it to detect that it has read all of the information.
  • Table 1 provides a format for this data.
  • the type is indicated by two bits:
  • Image structure The coding is again performed on two bits. This information only makes sense if bits 21 and 20 indicate the presence of an image header. 00: forbidden 01: Odd frame ("Top field”)
  • the coding is carried out on 16 bits: only the 15 least significant bits are useful to indicate the offset of the header in the block
  • This value indicates the jump corresponding to the last byte of the header. It is up to the microprocessor to define whether the start of this same header is part of the same 128KB block or the previous one.
  • the system file will contain the information that will allow navigation in a program saved on the hard drive. This file, which grows as it is saved, can be saved in parts on the disk. The size of each part will result from a compromise between the following three factors:
  • the information recovered via the interfacing circuit 113 must be combined with that which the microprocessor has (LBA number used, format of blocks 128Ko) to generate information usable when reading the disc.
  • each 128KB block information located at the header of each 128KB block, indicating the number of elementary streams
  • this file is as follows: it is composed of two files, one for the beats, one for the composition in terms of images and headers. Other formats are of course possible.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de gestion d'informations relatives à des modes de restitution spéciaux d'au moins un flux vidéo, comprenant des moyens d'enregistrement (133) dudit flux vidéo sur un support d'enregistrement (119). Selon l'invention, lesdits moyens d'enregistrement (133) sont prévus pour enregistrer sur ledit support d'enregistrement (119) des adresses de positionnement utiles à une réalisation d'au moins un des modes spéciaux, lesdites adresses étant suffisantes pour naviguer dans le flux vidéo enregistré, lors de la réalisation desdits modes spéciaux. L'invention concerne également un procédé de gestion d'information de modes spéciaux.

Description

CREATION D ' UN SIGNAL DE TRUCAGE POUR ENREGISTREUR VIDEO NUMERIQUE
La présente invention se rapporte à un dispositif et à un procédé de gestion d'informations relatives à des modes de restitution spéciaux de flux vidéo, tels que des données télévisuelles. Elle s'applique notamment dans le cadre d'enregistrements de flux de type MPEG 2 sur des supports d'enregistrement.
Les formats des données compressées dans un flux MPEG sont tels qu'il est difficile de mettre en œuvre certains modes de restitution spéciaux, appelés « trick modes », habituellement utilisés dans le cadre d'enregistrements analogiques, tels que les avances rapides et les retours en arrière.
L'invention propose un dispositif et un procédé de gestion d'informations relatives à des modes de restitution spéciaux d'au moins un flux vidéo, permettant une mise en œuvre efficace de ces modes spéciaux.
A cet effet, l'invention s'applique à un dispositif de gestion d'informations relatives à des modes de restitution spéciaux d'au moins un flux vidéo, comprenant des moyens d'enregistrement de ce flux vidéo sur un support d'enregistrement.
Selon l'invention, les moyens d'enregistrement sont prévus pour enregistrer sur le support d'enregistrement des adresses de positionnement utiles à une réalisation d'au moins un des modes spéciaux. Ces adresses sont suffisantes pour naviguer dans le flux vidéo enregistré, lors de la réalisation de ces modes spéciaux. Ainsi, pour la mise en œuvre d'une marche avant en accéléré, les adresses enregistrées sur le disque comprennent par exemple, notamment, les positions de tous les en-têtes de séquences, de groupes d'images et d'images correspondant aux images à diffuser.
Des modes spécifiques d'enregistrement sur le support d'enregistrement d'adresses et d'informations complémentaires relatives à des modes de restitution spéciaux sont détaillés dans les demandes européennes antérieures au nom de THOMSON multimédia ayant pour numéros de dépôt 00402115.0 et 00400941.1 , et constituant deux des documents de priorité de la présente demande.
Avantageusement, les moyens d'enregistrement sont prévus pour enregistrer les adresses au fur et à mesure de l'enregistrement du flux vidéo.
Selon un mode avantageux de réalisation, les moyens d'enregistrement sont prévus pour enregistrer les adresses dans au moins un fichier du support d'enregistrement. Préférentiellement, ces adresses sont alors regroupées dans un unique fichier.
Il est de plus avantageux que les moyens d'enregistrement soient prévus pour enregistrer les adresses dans les fichiers par parties au cours du temps. Ceci permet d'effectuer un enregistrement progressif des adresses au cours de l'enregistrement du flux vidéo.
Le support d'enregistrement est constitué par un support d'enregistrement à accès direct, cet accès direct étant total (accès direct à toutes les positions sur le support) ou partiel (accès à certaines positions, avec possibilité d'écriture et / ou de lecture séquentielle à partir de ces positions). Préférentiellement, il consiste en un disque dur. Le dispositif de gestion d'informations comprend avantageusement des moyens de détermination sur le support d'enregistrement de l'ensemble des adresses de positionnement.
Dans un autre mode de réalisation, il est prévu pour recevoir avec le flux vidéo des informations de positionnement. Dans ce cas, les adresses de positionnement sur le support d'enregistrement sont déduites des informations reçues. Par exemple, le flux vidéo contient déjà l'ensemble des adresses déterminées en amont à partir d'un autre support, mais elles sont exprimées de manière relative par rapport à une adresse de référence. Le dispositif de gestion d'informations en déduit alors l'ensemble des adresses réelles sur le support d'enregistrement, en déterminant sur ce dernier une (ou plusieurs) adresse de base correspondant à l'adresse de référence.
Les adresses de positionnement sont avantageusement choisies parmi au moins un des types d'adresses suivants :
- des positions d'en-têtes de séquences,
- des positions d'en-têtes de groupes d'images, et
- des adresses d'en-têtes d'images.
Par ailleurs, les moyens d'enregistrement sont avantageusement prévus pour enregistrer également sur le support d'enregistrement des informations d'espacement choisies parmi au moins un des types d'informations suivants : - un temps écoulé depuis le début d'un enregistrement donné, et
- un nombre d'images écoulé depuis le début d'un enregistrement donné.
De plus, les moyens d'enregistrement sont aussi avantageusement prévus pour enregistrer également sur le support d'enregistrement des informations de description d'objets choisies parmi au moins un des types d'informations suivants :
- un type de codage d'images, et
- une structure d'images.
L'invention est également relative à un procédé de gestion d'informations relatives à des modes de restitution spéciaux d'au moins un flux vidéo, dans lequel on enregistre le flux vidéo sur un support d'enregistrement.
Selon l'invention, on enregistre sur le support d'enregistrement des adresses de positionnement utiles à une réalisation d'au moins un des modes spéciaux, ces adresses étant suffisantes pour naviguer dans le flux vidéo enregistré, lors de la réalisation de ces modes spéciaux.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à travers la description d'exemples de réalisation particuliers, non limitatifs, décrits à l'aide des dessins joints, parmi lesquels :
- la figure 1 est un schéma bloc d'un récepteur mettant en œuvre le procédé selon le présent exemple de réalisation,
- les figures 2 à 4 illustrent différentes étapes de remplissage de buffers par deux flux élémentaires avant transfert vers un moyen d'enregistrement,
- la figure 5 est un schéma d'un bloc du moyen d'enregistrement, et illustre la localisation d'un élément particulier à l'aide d'un numéro de LBA et d'un offset.
De manière générale, certains termes français de la description sont suivis, entre parenthèses et guillemets, de leur équivalent en langue anglaise, dans le but de faciliter la lecture. Les termes anglais sont en effet plus couramment utilisés que les termes français.
Le présent exemple de réalisation définit des informations nécessaires pour pouvoir réaliser diverses fonctions de modes spéciaux ("trick modes") lors de l'utilisation d'un disque dur dans un décodeur numérique. Un tel décodeur est par exemple un récepteur de télévision numérique de type DVB. On entend par mode spécial un mode de fonctionnement de l'appareil tel que par exemple la reproduction en accéléré, la marche arrière, l'arrêt sur image...
Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas à l'environnement du présent exemple de réalisation. En particulier, d'autres supports d'enregistrement qu'un disque dur peuvent être employés et les signaux numériques peuvent avoir une autre source qu'un signal DVB.
La figure 1 est un diagramme bloc d'un décodeur numérique. Ce dernier comporte un tuner 101 relié à un circuit de démodulation et de correction d'erreur 102 qui comporte également un convertisseur analogique-numérique pour numériser les signaux en provenance du tuner. Selon le type de réception, câble ou satellite, la modulation utilisée est de type QAM ou QPSK, et le circuit 102 comporte les moyens de démodulation appropriés au type de réception. Les données démodulées et corrigées sont sérialisées par un convertisseur 103, connecté à une entrée série d'un circuit de démultiplexage et de décodage 104.
Selon le présent exemple, ce circuit 104 est un circuit de la famille du STi5510 fabriqué par ST Microelectronics. Ce dernier comporte, reliés à un bus parallèle 32 bits central 105, un démultiplexeur DVB 106, un microprocesseur 107, une mémoire cache 108, une interface mémoire externe 109, une interface de communication série 110, une interface entrée/sortie parallèle 111 , une interface de carte à puce 112, un décodeur MPEG audio et vidéo 113, un encodeur PAL et RGB 114 et un générateur de caractères 115.
L'interface mémoire externe 109 est reliée à un bus parallèle 16 bits, auquel sont reliés respectivement une interface parallèle 116 de type IEEE 1284, une mémoire vive 117, une mémoire 'Flash' 118 et un disque dur 119. Ce dernier est de type EIDE pour les besoins du présent exemple. L'interface parallèle 116 est également connectée à un connecteur externe 120 et à un modem 121 , ce dernier étant relié à un connecteur externe 122.
La mémoire vice 117 est par exemple du type SDRAM. Elle est destinée à contenir un certain nombre de zone tampon ("buffers") pour l'interfaçage avec un disque dur 119. Ce disque dur est connecté au bus 215 par un circuit d'interfaçage 133.
L'interface de communication série 110 est reliée à un connecteur externe 123, ainsi qu'à la sortie d'un sous-ensemble de réception infrarouge 124 destiné à recevoir des signaux d'une télécommande non-illustrée. Le sous-ensemble de réception infrarouge est intégré dans un panneau frontal du décodeur, qui comporte également un dispositif d'affichage et des touches de commande.
L'interface de carte à puce 112 est reliée à un connecteur de carte à puce 125.
Le décodeur audio et vidéo 113 est relié à une mémoire vive 126 de 16 Mbit, destinée à stocker les paquets audio et vidéo non décodés). Le décodeur transmet les données vidéo décodées à l'encodeur PAL et RGB 114 et les données audio décodées vers un convertisseur numérique- analogique 127. L'encodeur fournit les signaux RGB à un encodeur SECAM 132, et fournit également un signal vidéo sous la forme d'une composante luminance Y et d'une composante chrominance C, ces deux composantes étant séparées. Ces différents signaux sont multiplexes à travers un circuit de commutation 128 vers des sorties audio 129, télévision 130 et magnétoscope 131.
Le cheminement des données audio et vidéo dans le décodeur est le suivant : le flux de données démodulé possède un format de flux de transport, aussi appelé Transport Stream' ou plus simplement TS' en référence au standard MPEG II Systèmes. Ce standard possède la référence ISO/IEC 13818-1. Les paquets TS comportent dans leur en-tête des identificateurs appelés PID qui indiquent à quel flux élémentaire se rapportent les données utiles du paquet. Typiquement, un flux élémentaire est un flux vidéo associé à un programme particulier, tandis qu'un flux audio de ce programme en est un autre. La structure de données utilisée pour transporter les données audio et vidéo compressées est appelée paquet de flux élémentaire ou encore paquet 'PES'.
Le démultiplexeur 106 est programmé par le microprocesseur 107 pour extraire du flux de transport les paquets correspondant à certaines valeurs de PID. Les données utiles d'un paquet démultiplexé sont le cas échéant désembrouillées (si les droits stockés par une carte à puce de l'utilisateur autorisent ce désembrouillage), avant de stocker ces données dans des zones tampon des diverses mémoires du décodeur. Les zones tampon réservées aux paquets PES audio et vidéo sont situées dans la mémoire 126. Le décodeur 113 relit ces données audio et vidéo selon ses besoins, et transmet les échantillons audio et vidéo décompressés respectivement à l'encodeur 114 et au convertisseur 127.
Par ailleurs, le circuit 104 comporte une fonction d'accès mémoire direct ('DMA Bloc') 132. Certains des circuits mentionnés ci-dessus sont contrôlés de manière connue, par exemple à travers un bus de type I2C.
Le cas de figure décrit ci-dessus correspond au décodage direct d'un programme démultiplexé par le décodeur MPEG 113.
Le circuit d'interfaçage 133, via lequel les données transitent pour être enregistrées sur le disque dur, a la possibilité de fournir des informations sur le contenu des programmes. La présente description détermine quelles sont les informations qui seront utiles et définit une partie du cahier des charges du composant.
On décrira dans un premier temps la gestion des mémoires tampon d'écriture et de lecture de données vers le disque, ainsi que la structure des blocs de données de ce disque.
Le démultiplexeur ("PTI") envoie les flux ("STREAMS") relatifs aux identificateurs de paquets ("PIDs") sélectionnés dans autant de buffers circulaires dont on aura précisé les adresses hautes et basses. Pour obtenir un taux de transfert adéquat avec le disque dur, on réalise des Ultra DMA de 128KOctets. Il est impératif de garder une synchronisation entre les différents PID. > Le PTI ne donne aucune information concernant le taux de remplissage des buffers circulaires. La seule information qu'il fournit de lui- même est une interruption lorsqu'un pointeur d'écriture a dépassé un pointeur de lecture (c'est-à-dire : lorsque des données sont écrasées), situation totalement interdite. > On se limite dans un premier temps à un seul Program
Stream, et par conséquent, au plus une vidéo (0 si programme radio). > On doit être capable d'enregistrer un programme, tout en en visualisant un autre déjà enregistré (ce peut-être le même avec un temps de retard). Par conséquent deux groupes de buffers sont à prévoir, un qui interface le PTI avec le disque dur en écriture, le second qui interface le disque dur en lecture avec le décodeur A/V.
> Les MPEG-DMA (DMA1 , DMA2 et DMA3) réalisent des transferts de taille multiples de 16 bytes.
> Le circuit d'interfaçage 133 possède une FIFO de 8 Ko qui servira dans les deux sens de transfert.
> Le décodeur MPEG autorise la réception de données de bourrage mais à des endroits bien précis du flux (exemple : entre deux images). Cette restriction nous impose d'en interdire l'envoi vers les CD- FIFOS.
Transfert du buffer du démultiplexeur vers le disque:
Un nombre quelconque de PID pouvant être sélectionné, on crée autant de buffers circulaires avec des tailles adaptées. La lecture des tables PMT est obligatoire (le temps de latence est à priori négligeable) pour connaître la nature des trains sélectionnés. Un flux ("stream") vidéo se verra réserver une taille de buffer bien supérieure à celle d'un flux audio. La taille réelle des buffers sera largement supérieure à celle nécessaire en absolu, la relecture de ceux-ci ne se fera pas systématiquement en temps réel. Deux possibilités dans la gestion de la lecture de ces buffers sont envisageables :
• lecture des buffers avec tailles fixées
• lecture des buffers sans tailles fixées
Lecture des buffers avec tailles fixées Avec une taille (pré)fιxée, la gestion consiste à définir dès le départ de l'enregistrement, et de manière définitive, la quantité de données qui seront envoyées au disque dur pour chacun des flux sélectionnés (pour chaque partie), la somme de ces tailles préfixées devant atteindre 128Ko. Cette solution a pour avantage de simplifier la gestion des buffers ainsi que celle du circuit d'interfaçage. Les groupes 128K envoyés sur le disque, auront ainsi les frontières des différents flux situés toujours au même endroit. Un tel schéma est décrit plus en détail dans les demandes de brevet français 9816491000 et 9816492000 déposées le 28 décembre 1998 au nom de THOMSON multimédia.
Cependant, le risque est d'enregistrer sur le disque beaucoup de données de bourrage. En effet, si un buffer que l'on aura réservé pour un train de données privées se remplit rapidement pendant certaines périodes, le buffer vidéo, qui est à priori le plus important, n'aura reçu que peu de données. Il sera alors complété par une quantité importante de données de bourrage. On peut tout de même considérer que ce soit le buffer vidéo qui atteigne le plus fréquemment sa taille prédéfinie.
11 faut se poser la question de savoir (ou faire de test de performances) si on doit choisir des frontières multiples de 8Ko pour une utilisation judicieuse de la FIFO contenue dans le circuit d'interfaçage.
Les figures 2 à 4 décrivent la gestion des buffers.
Le rôle du processeur
Dans cette solution, la CPU aura pour tâche d'espionner
("polling") le moment où l'un des buffers a été rempli d'une quantité correspondante à sa taille prédéfinie. Les valeurs des pointeurs de chacun des buffers sont alors mémorisées. Le transfert vers le disque est alors possible. Avec cette méthode, il s'avère que lors d'une scrutation, si un (ou plusieurs) pointeur(s) a atteint la taille préfixée, il l'aura en fait dépassé. On aura alors aucune possibilité de définir à quelle position était réellement les pointeurs des autres buffers au moment ou le premier est, effectivement, passé sur l'adresse bornant la taille préfixée. Ceci n'aura pas d'effet sur la synchronisation des différents flux, puisque le delta entre les valeurs des pointeurs lus et celles que l'on devrait réellement utiliser sera faible.
En fonction de la méthode utilisée à la relecture du disque, il peut être nécessaire de prendre en compte les frontières de 16 bytes imposées par les DMA MPEG. Le processeur doit indiquer au circuit d'interfaçage le nombre de données utiles pour chacun des flux élémentaires enregistrés.
Les données de bourrage à la fin des buffers incomplets peuvent être insérées par le microprocesseur, mais aussi par le circuit d'interfaçage. Si c'est le microprocesseur, le mécanisme est rudimentaire, mais il y a utilisation non productive du bus EMI. Si c'est le circuit d'interfaçage, le mécanisme se complique, il faut en effet que le microprocesseur soit informé du moment où ce circuit a terminé d'insérer des données de bourrage, pour pouvoir démarrer un nouveau BM-DMA (qu'il aura initialisé pendant l'attente).
Le rôle du circuit d'interfaçage
Le rôle du circuit d'interfaçage dans ce cas de figure, outre la gestion prévue de l'interfaçage disque dur, sera d'insérer des données auxiliaires au début du groupe 128Ko. Ces données fournies par le processeur indiqueront le nombre de données utiles pour chacun des flux élémentaires inclus dans le bloc. La quantité de données utiles dans un bloc sera donc de 128 Ko moins quelques dizaines d'octets réservés pour ces données. Si on lui confie la tâche d'insérer des données de bourrage, il le fera à partir du moment où il a reçu le nombre de données utiles jusqu'à atteindre la taille préfixée. Ceci suppose comme ressources pour chaque partie composant le groupe 128K, un registre mémorisant la taille prédéfinie et un registre mémorisant le nombre de données utiles.
Lecture des buffers sans tailles fixées
Dans cette solution, l'idée est toujours de réaliser un espionnage de l'état des différents buffers. Cependant, on n'attend plus le moment où au moins l'un des buffers a atteint une taille préfixée, mais celui où le nombre total d'écritures dans les buffers a atteint les 128 Ko (ou un peu moins comme on va le voir plus loin). Cette solution a pour avantage de supprimer l'utilisation de données de bourrage et donc de faire des accès disque moins fréquents. Par contre le processeur sera légèrement plus sollicité à chaque scrutation. Le format des blocs 128K variera en permanence. Il faudra alors conserver pour chaque bloc la taille occupée pour chacun des flux élémentaires (pour chaque valeur de PID), ce qui implique qu'il faudra insérer des données additionnelles (données de gestion) dans les 128 Ko.
Le rôle du processeur
De la même manière que dans la première solution, le processeur devra scruter l'évolution des pointeurs, et faire la somme des différences entre les pointeurs écriture et lecture des buffers circulaires du PTI. Lorsque le nombre total d'écritures aura atteint 128Ko (moins un delta pour laisser de la place pour insérer des informations additionnelles), le microprocesseur indique au circuit d'interfaçage la quantité de données qui vont être transférées pour chaque buffer. Cette quantité devra être ajustée à un multiple de 16 octets si nécessaire pour le dispositif de relecture. On transfère alors les données.
Le rôle du circuit d'interfaçage
Dans cette configuration, sa tâche est la même que dans l'autre proposition, seulement il n'y a plus de données de bourrage à générer.
Transfert des données du disque dur vers les buffers MPEG
Dans ce sens de transfert, on suppose, selon le présent exemple de réalisation, qu'il n'y aura jamais plus de 3 buffers d'interface avec le décodeur MPEG (autant que de CD-FIFOs). Une voie audio devra être choisie (si plusieurs ont été enregistrées) à la relecture du disque. Si un flux de données (par exemple données relatives à un programme interactif) accompagne le programme il devra être enregistré dans une zone réservée à l'avance pour ce genre d'application.
Les DMA1 , DMA2 et DMA3 sont totalement programmables, ainsi ils peuvent gérer des buffers qui seront ou non circulaires.
Utilisation de buffers circulaires
Ces buffers circulaires ne concerneront que les données qui doivent transiter vers les CD-FIFOS. Les autres données seront orientées directement vers la partie mémoire réservée aux applications.
Dans cette configuration de buffers, il n'est pas nécessaire d'avoir aligné les tailles de chaque partie (dédiée au MPEG) sur un multiple de 16 octets à l'écriture sur le disque. Le rôle du processeur
Le processeur doit récupérer, avant de démarrer les transferts, les données qui permettront d'orienter les différentes parties qui composent les blocs de 128K. Ainsi seront nécessaires les informations suivantes :
Le nombre de parties dans le bloc. Le type de chaque partie (on en déduit la destination). Le PID de chaque partie (pour répondre à un choix de l'audio).
La taille de chaque partie.
La quantité de données de bourrage (s'il en a été inséré à l'écriture).
Le processeur initie un BM-DMA (du circuit d'interfaçage vers un buffer ou une zone mémoire dédiée) dès lors que le circuit d'interfaçage lui a indiqué, que sa FIFO est pleine par une interruption appropriée. Pour vider cette FIFO, le processeur peut avoir plusieurs BM-DMA à réaliser. En effet, certaines parties du groupe 128K peuvent être de taille inférieure à 8Ko.
Le processeur peut aussi être mis à contribution pour supprimer des données de bourrage (écriture de ces données vers une adresse fictive).
A la fin de chaque BM-DMA, le processeur doit remettre à jour, dans les registres du PTI, le pointeur d'écriture du buffer circulaire qui a reçu des données.
Dans le même temps le processeur initie des transferts MPEG-
DMA tant qu'il y a des données dans les buffers circulaires. Si la mémoire du Bit Buffer est pleine, ces DMA sont mis automatiquement en attente. Il faut s'assurer que les tampons du Bit Buffer seront toujours le plus plein possible.
Le rôle du circuit d'interfaçage
Si des données de bourrage ont été admises à l'écriture, il est peut-être possible de faire en sorte que le circuit d'interfaçage 'élimine' ces données de la FIFO, sur ordre du processeur qui devra alors en indiquer la quantité. Cette fonctionnalité, à priori peu coûteuse, permettrait de soulager l'EMI.
Utilisation de buffers non circulaires
Les groupes 128K, lus sur le disque, sont transférés, sans se préoccuper de leur format, directement vers une zone mémoire réservée à cet effet. Tous les transferts du circuit d'interfaçage vers la mémoire se font alors avec une taille de 8 Ko.
Dans ce cas les parties MPEG doivent être alignées sur des multiples de 16 octets.
Le rôle du processeur
De même que pour le cas précédent, le processeur initialise des BM-DMA à chaque interruption générée par le circuit d'interfaçage. Par contre la taille sera toujours de 8Ko puisque l'on n'a plus à se préoccuper de la destination de chacune des parties du bloc de 128Ko. Les données de bourrage sont également transférées. Le processeur peut alors récupérer aisément les informations de gestion en mémoire.
Les MPEG-DMA sont légèrement plus complexes. En effet, au lieu d'avoir uniquement deux pointeurs à gérer, par composante MPEG, comme dans le buffer circulaire, le logiciel aura à mémoriser les adresses de plusieurs secteurs mémoire, avec la quantité de données associées.
Si le processeur détecte la présence de données non MPEG à la lecture des informations de gestion, il doit transférer ces données vers l'espace mémoire qui leur est réservé. Il est à noter que, contrairement à la première solution ces données auront alors fait l'objet de 2 transferts (circuit d'interfaçage -> mémoire, mémoire -> mémoire). Ceci n'est pas forcément très pénalisant si l'on suppose que leur quantité est faible.
Le rôle du circuit d'interfaçage
Le rôle du circuit 133 est réduit à sa plus simple expression. Il n'a plus à offrir au processeur la possibilité de récupérer des infos particulières dans le groupe 128Ko.
Comme on peut le voir dans ce qui précède, il existe plusieurs solutions dans la gestion des buffers. Cependant, la moindre flexibilité et la taille non extensible du circuit d'interfaçage guideront fortement le choix final. II faut voir si l'on accepte de compliquer le composant pour alléger le travail du microprocesseur, mais surtout le taux d'occupation du bus EMI.
Alléger le travail du microprocesseur :
• Ne pas tenir compte des frontières de 16 octets.
• Utiliser des buffers circulaires à la relecture du disque. • Ecrire, lire des données directement dans la FIFO du circuit d'interfaçage.
Dans le premier cas, le processeur doit détecter, à chaque polling, si l'un des pointeurs d'écriture à atteint la frontière d'une taille préfixée de buffer. Si oui, noter la valeur de chaque pointeur d'écriture. Enfin calculer la quantité de données de bourrage à adjoindre à chacune des parties. Ces informations doivent être insérées dans le groupe 128K.
Dans le second cas, le processeur doit détecter le moment, où, la somme des données stockées dans les différents buffers circulaires à atteint les 128Ko (=> somme des différences des pointeurs). La taille de chaque partie est insérée dans le groupe 128Ko.
Alléger la charge de l'EMI :
• Eviter de transférer des données de bourrage (occupation improductive).
• Eviter d'avoir à réaliser deux DMA pour les mêmes données
Le circuit d'interfaçage
Dans tous les cas, il faudra insérer puis relire des données de gestion à chaque groupe 128Ko (taille de chaque partie ou quantité de données de bourrage pour chacune d'elles). Il faut donc impérativement prévoir un mécanisme qui permet ce mécanisme :
• registres recopiés dans la FIFO par le circuit,
• ou écriture par le processeur de ces informations dans une mémoire puis DMA vers FIFO du circuit, • ou accès direct à la FIFO par le processeur. La solution qui parait la plus satisfaisante est la seconde pour les raisons qui suivent :
- la présence de données de bourrage constitue un facteur dégradant en terme de performance (accroissement du taux d'utilisation de l'EMI et du nombre de transferts disque) ;
- le nombre d'interruptions supplémentaires qu'engendre la seconde solution ne pénalisera que faiblement le taux de transfert vers le disque ;
- le travail supplémentaire demandé au processeur est faible.
La suite de la description concerne la gestion d'informations relatives aux modes spéciaux.
> Le microprocesseur envoie les données vers le disque dur via le circuit 133 et sa mémoire FIFO interne (qui a selon le présent exemple, une taille de 8 Ko).
> Les blocs 128Ko envoyés vers le disque ont un format qui varie à chaque transfert. Ainsi le nombre de données vidéo ne sera pas constant et surtout ne correspondra pas à un nombre entier de LBA. Etant donné que le microprocesseur n'a aucune information sur le contenu des données qu'il transfère vers le disque, la frontière entre un bloc de 128Ko transféré et le suivant n'a aucune sémantique au sens MPEG. Un en-tête de paquet élémentaire ('PES header'), ou une charge utile, pourra par exemple être transféré en deux parties (c'est à dire dans deux blocs 128Ko différents).
> Pour permettre une estimation des temps, on peut se fonder sur le fait qu'une image dure 40 ms (33,34ms dans le cas des standards de télévision américains). Les informations qui sont utiles à une réalisation des modes spéciaux ("trick modes") sont les suivantes :
- le temps écoulé depuis le début d'un enregistrement donné (ou le nombre d'images) ; - la position de chaque en-tête de séquence ("Séquence header") ;
- la position de chaque en-tête de groupe d'images ("GOP header").
Pour chacune des images :
- l'adresse de l'en-tête d'image ("Picture Header").
- le type de codage (Intra (I), Bidirectionnnel (B), Prédictif (P)).
- la structure d'une image (lmage("Frame")/Trame("Field")).
II est à noter que la norme DVB recommande d'encoder un entête de séquence ("séquence header") suivi d'une image "I" au moins toutes les 500ms.
Le temps écoulé
Cette information peut être utilisée dans des avances très rapides (avec un pas de 30 secondes et plus), mais aussi pour positionner la lecture à un endroit choisi par l'utilisateur (index ..).
L'en-tête de séquence ("Séquence header")
Etant donné que les informations peuvent varier au sein d'un même programme, il est impératif lors d'un déplacement
(RECHERCHE("SEEK"),SAUT("SKIP")) de faire précéder la première image envoyée au décodeur, par l'en-tête de séquence ("séquence header") auquel elle est rattachée. Il faut donc pouvoir retrouver rapidement cet en-tête.
L'en-tête de groupe d'images ("GOP header")
Cet en-tête contient le code de temps ("time-code") associé au programme.
Les images
En tête d'image (Picture header)
Cette information permettra une navigation fine dans un programme, image par image.
Type de codage
Pour le mode lecture arrière, il est nécessaire de connaître le type de l'image à décoder pour déterminer et aller chercher si besoin les autres images nécessaires à son décodage.
Dans le cas de l'utilisation de l'avance et du retour rapide, on peut imaginer d'ignorer les images B, ou les images B et P en fonction de la vitesse de déplacement.
Structure de l'image
Comme il est signalé plus haut; une information qui permet de faire des estimations de temps est le nombre d'images qui, multiplié par 40ms (33,34ms US), donnera une bonne approximation des temps. Cependant il faut pouvoir faire la différence entre les trames et les images pour effectuer un calcul correct.
De plus dans la majeure partie des cas, si le mode Trame ("FIELD") est utilisé, il faudra présenter au décodeur les deux trames de manière indissociable.
Extraction des informations utiles
Le rôle principal du circuit d'interfaçage 133, pour ce qui concerne les modes spéciaux ("trick modes") est de procurer au microprocesseur des données qui permettront de recréer les informations listées ci-dessus.
Accès rapide aux données
Selon une variante de réalisation, une autre fonction du circuit 113 est une assistance au microprocesseur pour l'accès rapide à un entête, un début d'image. Le microprocesseur peut avoir besoin de récupérer une petite partie d'un bloc 128Ko (un en-tête de séquence seul, un début d'image placé à la fin de la partie vidéo); ainsi il peut être intéressant de pouvoir utiliser une partie de la mémoire FIFO du composant 113. On peut imaginer les tailles préfixées suivantes :
1 512 Octets. 2 1 Ko
3 2Ko
4 4Ko
5 8Ko Le microprocesseur devra donc initialiser la taille de la mémoire FIFO utilisée avant chaque transfert (R/W).
Selon une variante de réalisation, le microprocesseur, connaissant l'adresse de la première donnée à laquelle il veut accéder, donne au composant le nombre de données à occulter dans un transfert UDMA ("Ultra Direct Memory Access") (données qui ne doivent pas apparaître dans la mémoire FIFO du composant 113) entre le début du transfert et la première donnée utile.
Interfaçage / Communication avec microprocesseur
Pour le système de fichier ("File System"), une adresse dans la partie programme du disque dur correspond à un numéro de bloc 128Ko augmenté d'une valeur de saut ("offset") (on peut en déduire un numéro de LBA). Cette valeur de saut correspond à la position de la donnée dans le bloc 128Ko. Le composant n'aura pas à connaître le numéro du bloc 128Ko mais uniquement à déterminer cette valeur de saut.
Le composant 113 remet à zéro son compteur "valeur de saut" lorsqu'il détecte une initialisation par le microprocesseur d'un transfert Ultra-DMA.
Le composant 113 mémorisera les informations dédiées au microprocesseur. A la fin d'un transfert UDMA (ou BD-DMA pour alléger la taille du composant), le microprocesseur lit les données à une (des) adresse(s) précise(s) du composant. Un mécanisme doit lui permettre de détecter qu'il a lu toutes les informations.
La table 1 propose un format pour ces données. Table 1
Type de l'en-tête
Le type est indiqué par deux bits :
00 : Pas d'en-tête => Ce code peut être utilisé pour signifier au microprocesseur qu'il n'y a plus (ou PAS) d'informations disponibles
01 : En-tête de séquence
10 : En-tête de groupe d'images
11 : En-tête d'image
Type de l'image
Il est également codé sur deux bits. Par ailleurs, cette information n'a de sens que si les bits 21 et 20 indiquent la présence d'un en-tête d'image.
00 : interdit
01 : image I
10 : image P
11 : image B
Structure de l'image Le codage est encore une fois effectué sur deux bits. Cette information n'a de sens que si les bits 21 et 20 indiquent la présence d'un en-tête d'image. 00 : interdit 01 : Trame impaire ("Top field")
10 : Trame paire ("Bottom field")
11 : Image ("Frame")
Valeur de saut de l'en-tête
Le codage est effectué sur 16 bits : seuls les 15 bits de poids faible sont utiles pour indiquer l'offset de l'en-tête dans le bloc
128Ko. Cette valeur indique le saut correspondant au dernier byte de l'en-tête. A charge du microprocesseur de définir si le début de ce même en-tête fait partie du même bloc de 128Ko ou du précédent.
Le fichier système contiendra les informations qui permettront la navigation dans un programme enregistré sur le disque dur. Ce fichier, qui croît au fur et à mesure de l'enregistrement, pourra être sauvegardé par parties sur le disque. La taille de chacun des parties sera issue d'un compromis entre les trois facteurs qui suivent :
- coût en terme de taux de charge du transfert mémoire - disque ;
- maximum de perte autorisé en cas d'une coupure de courant ;
- et libération de mémoire.
Les informations récupérées via le circuit d'interfaçage 113 doivent être combinées avec celles que possède le microprocesseur (numéro de LBA utilisé, format des blocs 128Ko) pour générer une information utilisable à la relecture du disque.
Liste des informations nécessaires à la navigation - Numéro des blocs 128Ko utilisés.
- Adresses des LBA formant un bloc 128Ko. (En supposant que tous les LBA formant un bloc 128Ko sont contigus, l'adresse du premier LBA peut s'avérer suffisante).
- Structure de chaque bloc 128Ko : information située en en-tête de chaque bloc 128Ko, indiquant le nombre de flux élémentaires
("Elementary Streams") composant le bloc 128Ko, leur type et leur taille.
- Le temps écoulé depuis le début de l'enregistrement. - Liste des images avec leur adresse, leur type et leur structure formant le programme.
- L'adresse des en-têtes de séquence.
- L'adresse des en-têtes de groupe d'images.
Selon le présent exemple de réalisation, le format de ce fichier est le suivant: il est composé de deux fichiers, un pour les temps, un pour la composition en terme d'images et d'en-têtes. D'autres formats sont bien sûr envisageables.
La figure 5 illustre la structure d'un bloc et la localisation d'un entête de groupe d'image par rapport au début du bloc, par l'intermédiaire d'une adresse de LBA et d'un offset à l'intérieur de cet LBA.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de gestion d'informations relatives à des modes de restitution spéciaux d'au moins un flux vidéo, comprenant des moyens d'enregistrement (133) dudit flux vidéo sur un support d'enregistrement (119),
caractérisé en ce que lesdits moyens d'enregistrement (133) sont prévus pour enregistrer sur ledit support d'enregistrement (119) des adresses de positionnement utiles à une réalisation d'au moins un des modes spéciaux, lesdites adresses étant suffisantes pour naviguer dans le flux vidéo enregistré, lors de la réalisation desdits modes spéciaux.
2. Dispositif de gestion d'informations selon la revendication 1 , caractérisé en ce que lesdits moyens d'enregistrement (133) sont prévus pour enregistrer lesdites adresses au fur et à mesure de l'enregistrement du flux vidéo.
3. Dispositif de gestion d'informations selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'enregistrement (133) sont prévus pour enregistrer lesdites adresses dans au moins un fichier du support d'enregistrement (119).
4. Dispositif de gestion d'informations selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits .moyens d'enregistrement (133) sont prévus pour enregistrer lesdites adresses dans lesdits fichiers par parties au cours du temps.
5. Dispositif de gestion d'informations selon quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit support d'enregistrement (119) est un disque dur.
6. Dispositif de gestion d'informations selon quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détermination sur le support d'enregistrement (119), de l'ensemble desdites adresses de positionnement.
7. Dispositif de gestion d'informations selon quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites adresses de positionnement sont choisies parmi au moins un des types d'adresses suivants :
- des positions d'en-têtes de séquences, - des positions d'en-têtes de groupes d'images, et
- des adresses d'en-têtes d'images.
8. Dispositif de gestion d'informations selon quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'enregistrement (133) sont prévus pour enregistrer également sur le support d'enregistrement (119) des informations d'espacement choisies parmi au moins un des types d'informations suivants :
- un temps écoulé depuis le début d'un enregistrement donné, et
- un nombre d'images écoulé depuis le début d'un enregistrement donné.
9. Dispositif de gestion d'informations selon quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens d'enregistrement (133) sont prévus pour enregistrer également sur le support d'enregistrement (119) des informations de description d'objets choisies parmi au moins un des types d'informations suivants : un type de codage d'images, et une structure d'images.
10. Procédé de gestion d'informations relatives à des modes de restitution spéciaux d'au moins un flux vidéo, dans lequel on enregistre ledit flux vidéo sur un support d'enregistrement (119),
caractérisé en ce qu'on enregistre sur ledit support d'enregistrement (119) des adresses de positionnement utiles à une réalisation d'au moins un des modes spéciaux, lesdites adresses étant suffisantes pour naviguer dans le flux vidéo enregistré, lors de la réalisation desdits modes spéciaux.
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