ES2201999T3 - Aparato y procedimiento para codificar datos de video digital. - Google Patents
Aparato y procedimiento para codificar datos de video digital.Info
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Abstract
Aparato para codificar una corriente de bits de una pluralidad de imágenes fijas digitales y datos de audio, que comprende: medios (1, 2) para codificar a velocidad variable la corriente de bits de la pluralidad de imágenes fijas digitales y los datos de audio para producir datos codificados a velocidad variable; medios (31) para identificar puntos de entrada que representan las localizaciones de las imágenes fijas en dichos datos codificados; medios (8, 32) para generar datos de puntos de entrada que identifican posiciones de los puntos de entrada identificados en dichos datos codificados; medios (6, 7) para añadir los datos de puntos de entrada generados a dichos datos codificados; y medios para registrar los datos codificados que tienen los datos de puntos de entrada generados añadidos a los mismos sobre un medio de registro (10), donde los datos de puntos de entrada comprenden una pluralidad de paquetes de entrada (B) que son registrados con los datos codificados a intervalos temporalespredeterminados de datos de audio, identificando cada uno de la pluralidad de paquetes de entrada (B) la posición de una imagen fija directamente anterior y una imagen fija siguiente posterior.
Description
Aparato y procedimiento para codificar datos de
vídeo digital.
La presente invención se refiere a un método y
aparato para codificar datos de audio incluyendo datos de imágenes
fijas.
El documento WO 94/07332 describe un método y
aparato para codificar los datos de vídeo que representan imágenes
en movimiento y datos de audio.
Los datos de vídeo y los datos de audio son
registrados en unidades de un paquete sobre un disco. Un paquete
está constituido a partir de una pluralidad de paquetes. Cuando
está presente un paquete de datos de vídeo, si la imagen en la
parte superior del paquete de vídeo es una imagen I, entonces se
dispone inmediatamente un paquete de entrada antes del paquete de
vídeo. En el paquete de entrada, se registran las posiciones de los
tres paquetes de entrada anteriores y posteriores. La posición de
la imagen I es detectada a partir de los datos del paquete de
entrada. Esto hace posible localizar el punto de acceso rápidamente
para conseguir la búsqueda.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, está previsto un aparato para codificar una pluralidad
de imágenes digitales fijas y datos de audio, que comprende:
medios para codificación a velocidad variable de
la pluralidad de datos de imagen digital fija y datos de audio para
producir datos codificados a velocidad variable;
medios para identificar puntos de entrada que
representan localizaciones de las imágenes fijas en dichos datos
codificados;
medios para generar datos de puntos de entrada
que identifican posiciones de los puntos de entrada identificados
en dichos datos codificados;
medios para añadir datos de puntos de entrada
generados a dichos datos codificados; y
medios para registrar datos codificados que
tienen los datos de puntos de entrada generados añadidos a los
mismos sobre un medio de registro, donde los datos de puntos de
entrada comprenden una pluralidad de paquetes de entrada (B) que
son registrados con los datos codificados a intervalos temporales
predeterminados de datos de audio, identificando cada uno de la
pluralidad de paquetes de entrada (B) la posición de una imagen
fija directamente anterior y una siguiente imagen fija
posterior.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, está previsto un método de codificación de una
pluralidad de imágenes digitales fijas y de datos de audio, que
comprende las etapas de:
codificar a velocidad variable la pluralidad de
imágenes digitales fijas y datos de audio para producir datos
codificados a velocidad variable;
identificar puntos de entrada que representan
localizaciones de las imágenes fijas en los datos codificados;
generar datos de punto de entrada que identifican
las posiciones de los puntos de entrada identificados en los datos
codificados;
añadir datos de puntos de entrada generados a los
datos codificados, y
registrar datos codificados que tienen los datos
de puntos de entrada generados añadidos a los mismos sobre un medio
de registro, donde los datos de puntos de entrada comprenden una
pluralidad de paquetes de entrada (B) que son registrados con los
datos codificados a intervalos temporales predeterminados de datos
de audio, identificando cada uno de la pluralidad de paquetes de
entrada (B) la posición de una imagen fija directamente anterior y
una siguiente imagen fija posterior.
La siguiente descripción detallada, dada a modo
de ejemplo, y no destinada a limitar la presente invención
únicamente a ella, se apreciará mejor en combinación con los
dibujos que se acompañan, donde los números de referencia similares
designan elementos y partes similares, en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques del aparato
ilustrativo para codificar datos de vídeo digitales.
La figura 2 ilustra la estructura de datos de un
paquete de datos.
La figura 3 ilustra la estructura de datos de un
paquete de entrada.
La figura 4 es una ilustración esquemática de la
localización de los cuadros-I y sus puntos de
entrada seleccionados de los mismos en la corriente de datos que se
produce temporalmente en varios intervalos de tiempo.
La figura 5 es un diagrama de flujo de un método
ilustrativo para detectar y registrar la posición de los cuadros
identificados seleccionados.
La figura 6 ilustra otra estructura de datos de
un paquete de datos.
La figura 7 es una tabla del directorio de
corriente de programas de un sector de entrada.
La figura 8 es una tabla del mapa de corriente de
programas de un sector de entrada.
La figura 9 es un diagrama de bloques de otro
aparato ilustrativo para codificar datos digitales de vídeo.
La figura 10 es un diagrama de bloques del
aparato ilustrativo para la decodificación de datos de vídeo
digital.
La figura 11 ilustra la estructura de datos de
los datos de puntos de entrada.
La figura 12 es un diagrama de bloques del
aparato ilustrativo para decodificar los datos de vídeo digitales
reproducidos a partir de un medio de registro ilustrativo.
La figura 13 es una ilustración esquemática que
muestra las localizaciones en una corriente de datos de imagen fija
y datos de audio identificados por punto de entrada de acuerdo con
las formas de realización ilustrativas de la presente invención;
y
La figura 14 es otra ilustración esquemática que
muestra las localizaciones de datos de audio identificados por
datos de puntos de entrada.
Haciendo referencia a los dibujos, y
particularmente a su figura 1, se muestra un diagrama de bloques
del aparato ilustrativo para codificar datos de vídeo digitales (de
aquí en adelante aparato de codificación). El aparato de
codificación se muestra comprendiendo un codificador de vídeo 1, y
codificador de audio 2, un circuito de multiplexión 3 y una memoria
de almacenamiento digital (DSM) 10. Una señal de vídeo digital
suministrada a un terminal de entrada de vídeo es suministrada al
codificador de vídeo 1 que codifica por compresión (es decir,
codifica intra cuadro e ínter cuadro) la señal de vídeo de la
manera bien conocida en la técnica y que suministra los datos de
vídeo codificados a un circuito de detección de punto de entrada de
vídeo incluido en el multiplexor 3. Una señal de audio digital
suministrada a un terminal de entrada de audio es suministrada al
codificador de audio 2 que codifica los datos de audio de la manera
bien conocida en la técnica para producir paquetes de datos de
audio y que suministra los paquetes de datos de audio a una memoria
intermedia de códigos 5 incluida en un multiplexor 3.
El codificador de vídeo 1 suministra a un
controlador 8 una señal de punto de entrada ID en cada salida
desde el codificador de vídeo de un cuadro-I
(cuadro-Intracodificado) de los datos de vídeo.
El multiplexor 3 está compuesto de memorias
intermedias de códigos 4 y 5, un circuito de conmutación 6, un
circuito agregado de cabecera 7, el controlador 8, un generador de
reloj de sistema múltiple 9, circuito de detección de puntos de
entrada de vídeo 31 (de aquí en adelante, detector de puntos de
entrada 31), un circuito de generación de sectores de entrada 32 y
una memoria de almacenamiento de punto de entrada 33. El detector
de puntos de entrada 31 detecta la aparición de un
cuadro-I en una corriente de bits suministrada al
mismo y suministra al controlador 8 otra señal de punto de entrada
ID que indica la aparición de un cuadro-I. Aunque
las señales de puntos de entrada ID suministradas al controlador 8
procedentes tanto del codificador de vídeo 1 como del detector de
puntos de entrada 31 son señales redundantes, bajo ciertas
circunstancias, el codificador de vídeo 1 no generará la señal de
puntos de entrada ID, por ejemplo, cuando se suministren al mismo
datos de vídeo precodificados. Alternativamente, el codificador de
vídeo 1 no suministra la señal de puntos de entrada ID al
controlador 8. En cualquier caso, se conoce la aparición de cada
cuadro-I en la corriente de bits emitida desde el
detector de puntos de entrada 31 y que es suministrada a la memoria
intermedia de códigos 4.
La memoria intermedia de códigos 4 memoriza los
datos de la corriente de bits suministrados a la misma y emite los
datos memorizados a un terminal E1 delconmutador 6. De manera
similar, la memoria intermedia de códigos 5 memoriza los paquetes
de datos de audio dentro y suministra los datos de audio memorizados
a un terminal E2 del conmutador 6. El controlador 8 funciona para
controlar el conmutador 6 para conmutar entre los terminales E1 y
E2 para los paquetes múltiple por división de tiempo de datos de
vídeo y de audio. Adicionalmente, y en respuesta a la aparición de
un cuadro-I como se indica por una señal de punto
de entrada ID desde o bien el circuito 1 ó 31, el controlador 8
controla el circuito de generación de sector de entrada 32 para
generar los datos de paquete de entrada (que se describen) y
controla el conmutador 6 para conmutar al terminal E3 para insertar
de forma efectiva los datos del paquete de entrada generados en la
corriente de bits inmediatamente antes del cuadro-I.
El generador de reloj del sistema 9 genera una señal de reloj del
sistema que es suministrada al controlador 8 que utiliza la señal
suministrada para los fines de controlar el conmutador 6 para
conmutar entre sus terminales de entrada E1- E3.
El conmutador 6 suministra los datos múltiplex
de tiempo de división al circuito agregado de cabecera 7 que, en
respuesta a una señal de control procedente del controlador 8,
añade una cabecera de paquete de vídeos al inicio de cada paquete
de datos de vídeo, añade una cabecera de paquete de audio al inicio
de cada paquete de datos de audio, y añade una cabecera de paquetes
a cada paquete de datos. El circuito de agregado de cabecera 7
agrega adicionalmente una cabecera trasera a cada paquete de datos,
de forma que cada paquete de datos es 2048 bytes de largo y
suministra la señal resultante a la memoria de almacenamiento
digital DSM que memoriza los datos digitales dentro.
La memoria de almacenamiento de puntos de entrada
33 memoriza dentro los datos de posición en relación con los puntos
de entrada detectados, es decir, las posiciones de los
cuadros-I seleccionados emitidos desde la memoria
intermedia de códigos 4. Se describe adicionalmente a continuación
la memoria de almacenamiento de puntos de entrada 33.
La figura 2 ilustra la estructura de datos de un
paquete de datos memorizado en DSM 10. Como se muestra, el paquete
de datos incluye una cabecera de paquetes seguido por una cabecera
de paquetes de vídeo, datos de vídeo, un paquete de entrada, otra
cabecera de paquetes de vídeo, datos de vídeo, una cabecera de
paquetes de audio y datos de audio. La cabecera del paquete incluye
información variada que contiene un código de inicio de paquete,
datos SCR, datos de velocidad de multiplexión, etc. La primera
cabecera de paquete de vídeo y los datos de vídeo que siguen
inmediatamente a la cabecera de paquetes representan un paquete de
datos de vídeo que no incluye un cuadro-I dentro,
puesto que no se ha insertado un paquete de entrada antes de la
primera cabecera de paquetes de vídeo. No obstante, un paquete de
entrada (denominado también aquí, paquete de datos de entrada)
precede a la siguiente cabecera de paquetes de datos, y, por lo
tanto, los datos de vídeo entrantes incluyen un
cuadro-I.
La estructura de datos de un paquete de entrada
se muestra en la figura 3. El paquete de entrada incluye un prefijo
de código de inicio del paquete seguido por los datos ID de la
corriente de 0xhf (hexadecimal), datos de longitud que identifican
la longitud (es decir, la cantidad de datos) del paquete sucesivo,
datos ID "****" (por defecto es FFh) que indica que el paquete
de entrada es específico para una persona particular, el tipo de
paquete "****" que indica el tipo de clasificación si el
paquete de entrada es específico para una persona particular, datos
de "corrientes de datos actuales#" que identifica el número de
sectores de datos que se producen antes del siguiente sector de
entrada, los datos de "corrientes de vídeo actual#" que
identifican el número de sectores de vídeo que se producen antes
del siguiente sector de entrada, y datos de "corrientes de audio
actuales#" que identifican el número de sectores de audio que
se producen antes del siguiente sector de entrada.
El paquete de entrada incluye adicionalmente
datos de paquete de entrada "-3", "-2", "-1", "
+1", "+2" y "+3", que identifican las localizaciones de
6 "puntos de entrada" diferentes correspondientes a las
posiciones iniciales de 6 cuadros-I diferentes en
la corriente de datos. Haciendo referencia a la figura 4, se
muestra una ilustración esquemática de los sucesivos
cuadros-I en la corriente de bits codificada (los
cuadros-P y los cuadros-B no se
muestran por conveniencia), donde el paquete de entrada memorizado
con (es decir, inmediatamente antes de) cada
cuadro-I identifica las localizaciones de los 6
cuadros-I diferentes. Los datos del paquete de
entrada "-3", "-2" y "-1" identifican el inicio de
las localizaciones de 3 cuadros-I que se producen en
3 intervalos de tiempo predeterminados diferentes antes del
cuadro-I en el que se memoriza el paquete de
entrada. Adicionalmente, los datos del paquete de entrada
"+1", "+2" y "+3" identifican el inicio de las
localizaciones de 3 cuadros-I que se producen en
los 3 intervalos de tiempo predeterminados diferentes después del
cuadro-I en el que se memoriza el paquete. Si los 3
intervalos de tiempo predeterminados diferentes son, por ejemplo, 1
segundo, 2 segundos y 4 segundos, respectivamente, entonces, el
paquete de entrada memorizado en el cuadro-I 109
identifica las localizaciones relativas (relativo al
cuadro-I 109), de los cuadros-I
100, 103, 106, 112, 114 y 117, como se muestra en la figura 4. Como
se observa, el cuadro 100 se produce 4 segundos antes del
cuadro-I 109, el cuadro 103 se produce 2 segundos
antes que el cuadro-I 109, el cuadro 106 se produce
1 segundo antes que el cuadro-I 109, el
cuadro-I 112 se produce 1 segundo después del
cuadro-I 109, el cuadro-I 114 se
produce 2 segundos después del cuadro-I 109, y el
cuadro-I 117 se produce 4 segundos después del
cuadro-I 109. De manera similar, el paquete de
entrada memorizado con el cuadro-I 110 identifica
los cuadros-I 108, 105 y 101 que se producen 1, 2 y
4 segundos, respectivamente, antes que el cuadro-I
110, e identifican también los cuadros-I 113, 116 y
119 que se producen 1, 2 y 9 segundos respectivamente, después del
cuadro-I 110. Cada uno de los datos del paquete de
entrada "-3", "-2", ..., "+3" identifica el número
de sectores entre el cuadro-I actual y el punto de
entrada (ver figura 2) de l cuadro-I respectivo
identificado. Los intervalos de tiempo diferentes predeterminados
pueden ser distintos a los mostrados en la figura 4. Por ejemplo,
pueden utilizarse los intervalos de tiempo de 1, 3 y 9 segundos.
Adicionalmente, los intervalos de tiempo pueden variar dependiendo
de las varias propiedades de la imagen de vídeo y pueden variar
dentro de la propia imagen de vídeo. Por ejemplo, los intervalos de
tiempo pueden ser relativamente cortos para un grupo de imágenes en
el que el movimiento dentro es grande y puede ser relativamente
grande para un grupo de imágenes si el movimiento dentro es
pequeño.
Se observa que mediante la identificación de los
puntos de entrada que representan los cuadros-I
situados en 3 intervalos diferentes de tiempo desde un
cuadro-I dado (tanto antes como después), puede
alcanzarse tanto la búsqueda a baja velocidad, como la búsqueda a
alta velocidad (y búsqueda a velocidad media), como se describirá.
Adicionalmente, a medida que se incrementa la velocidad de
reproducción de forma exponencial, por ejemplo, a partir de una
velocidad de reproducción de 10x a 100x, es preferible utilizar
puntos de entrada (es decir, cuadros-I) que estén
situados a distancias temporales que se incrementan
exponencialmente desde un cuadro-I dado. Por
ejemplo, en un modo de reproducción de 100x, se elige un intervalo
de tiempo predeterminado de aproximadamente 4 segundos. A una
velocidad de cuadros de 30 cuadros/segundo, existen 120 cuadros en 4
segundos, lo que es lo suficientemente próximo a la velocidad de
reproducción deseada de 100x. No obstante, puede utilizarse un
intervalo de tiempo de 3,3 segundos si se requiere mayor precisión.
Por otro lado, para velocidades de búsqueda de reproducción muy
baja, por ejemplo, en un modo de reproducción de 2x, debería ser
suficiente la decodificación secuencial de
cuadros-I y, por tanto, puede que no sea necesario
el uso de puntos de entrada.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, un
sector de entrada (es decir, el paquete de entrada), que incluye
los datos mostrados en la figura 3, es generado por el generador
del sector de entrada 32 en respuesta a la aparición de un
cuadro-I (es decir, cuadro-I
actual), como se describe previamente. En el momento que se genera
el paquete de entrada, pueden generarse los datos del paquete de
entrada -3, -2 y -1, puesto que se conocen las posiciones de los
cuadros-I que preceden al cuadro actual (es decir,
se han producido ya en la corriente de bits). La memoria de
almacenamiento de puntos de entrada 33 memoriza las posiciones
absolutas de cada punto de entrada (es decir, el inicio de cada
cuadro-I) en la corriente de bits, y el generador
de sector de entrada 32 puede funcionar para generar los datos de
posición relativos que identifican los 3 cuadros-I
que se producen antes del cuadro actual utilizando la posición
absoluta de estos cuadros-I memorizados en la
memoria 33 y la posición conocida del cuadro actual.
No obstante, la posición de los puntos de entrada
correspondientes a las posiciones de inicio de los
cuadros-I que se producen después del cuadro actual
no es conocida en el momento en el que el cuadro actual es
suministrado al conmutador 6 (es decir, cuando se produce en la
corriente de bits). Por lo tanto, los datos ficticios son
establecidos como datos de paquete de entrada +1, +2 y +3 en el
generador del sector de entrada 32 y la corriente de bits,
incluyendo los datos de vídeo y de audio y cada uno de los paquetes
de entrada (que tienen los datos ficticios dentro) son memorizados
en DSM 10. Al final de la corriente de bits (es decir, después de
que todos los paquetes de vídeo, audio y de entrada son memorizados
en DSM 10), el controlador 8 establece los valores de los datos del
paquete de entrada +1, +2 y +3 para cada uno de los paquetes de
entrada utilizando las posiciones de cada uno de los puntos de
entrada (es decir, los cuadros-I) memorizados en la
memoria 33, y memoriza los datos del paquete de entrada +1, +2 y
+3 de cada paquete de entrada en el lugar adecuado de DSM 10.
Como se menciona previamente, los datos de vídeo
digitales pueden ser codificados con bit variable (por ejemplo, el
patrón del cuadro de un GOP es variable) En este caso, un
cuadro-I puede no producirse a intervalos constantes
en la corriente de bits y, por lo tanto, si un intervalo de tiempo
deseado es, por ejemplo, 1 segundo, el aparato de codificación no
puede suponer que se produzca el mismo número de cuadros (cuadros
I, P y B) entre los cuadros-I que están
aproximadamente separados 1 segundo entre sí. Por tanto, es
necesario asegurar que cada cuadro-I al que hace
referencia los datos del paquete de entrada de un cuadro actual
está lo más próximo posible al intervalo de tiempo deseado.
La figura 5 es un diagrama de flujo de una
operación del controlador 8 para identificar el
cuadro-I adecuado al que hace referencia cada uno de
los datos del paquete de entrada. Hay que indicar que el
controlador 8 funciona para ejecutar el diagrama de flujo de la
figura 5, dos veces, una vez cuando la corriente de bits está
siendo emitida desde el codificador de vídeo 1 y memorizada
posteriormente en DSM 10 para establecer las posiciones de los
puntos de entrada de los cuadros-I que preceden al
cuadro actual, y una segunda vez después de que la corriente de
bits está completamente memorizada en DSM 10, para establecer las
posiciones de los puntos de entrada de los cuadros-I
que siguen el cuadro actual.
Se proporcionará una descripción de la primera
ejecución del tiempo del diagrama de flujo de la figura 5. A la
aparición de un cuadro-I (es decir, cuadro actual),
se establece en la instrucción S101 la posición (PCT) de un cuadro
seleccionado que precede al cuadro actual por 30 cuadros, lo que
corresponde con un cuadro que se produce 1 segundo antes que el
cuadro actual. Puesto que los puntos de entrada deberían hacer
referencia solamente a los cuadros-I, la consulta
S102 determina si el cuadro seleccionado es un
cuadro-I. Si el cuadro seleccionado es un
cuadro-I, la posición de inicio (es decir, el punto
de entrada) del cuadro seleccionado con respecto al cuadro actual es
memorizada como los datos del paquete de entrada -1 del paquete de
entrada que es memorizado con (es decir, inmediatamente precedente)
al cuadro actual en la instrucción S104. Sin embargo, si el cuadro
seleccionado no es un cuadro-I, la posición de un
cuadro que es adyacente (o bien antes o después) del cuadro
seleccionado en la corriente de bits es seleccionado como el nuevo
cuadro seleccionado en la instrucción S103, y después se determina
si el nuevo cuadro seleccionado es un cuadro-I en
la pregunta S102. El resultado de las etapas de S102 y S103 es una
selección de un cuadro-I que está más próximo al
intervalo de tiempo de 1 segundo deseado desde el cuadro
actual.
A continuación, se establece en la instrucción
S105 la posición (PCT) de un segundo cuadro seleccionado que
precede al cuadro actual por 60 cuadros, que corresponde con un
cuadro que se produce 2 segundos después del cuadro actual. Similar
a la consulta S102 y la instrucción S103, la consulta S106 determina
si el segundo cuadro seleccionado es un cuadro-I, y
la posición de un cuadro que está adyacente al segundo cuadro
seleccionado en la corriente de bits se selecciona como el nuevo
segundo cuadro seleccionado en la instrucción S107. Cuando el
segundo cuadro seleccionado es un cuadro-I, la
posición inicial del segundo cuadro seleccionado con respecto al
cuadro actual es memorizada como los datos del paquete de entrada -
2 del paquete de entrada del cuadro actual en la instrucción
S108.
Las etapas 109 a 112 funcionan de un modo similar
a ambos conjuntos de etapas S101 a S104, y las etapas S105 a S108,
excepto que se seleccione inicialmente un cuadro-I
que precede al cuadro actual por 120 cuadros, lo que corresponde a
un cuadro que se produce aproximadamente 4 segundos antes que el
cuadro actual. La posición inicial del tercer cuadro seleccionado
con respecto al cuadro actual es memorizada entonces como los datos
del paquete de entrada - 3 del paquete de entrada del cuadro actual
en la instrucción S112.
El funcionamiento del diagrama de flujo de la
figura 5 es repetido después de que toda la corriente de bits se
memoriza en DSM 10 para establecer las posiciones de los puntos de
entrada de los cuadros-I que se producen después de
los cuadros actuales.
Aunque el diagrama de flujo de la figura 5
proporciona la reselección de un cuadro, en preguntas S103, S107 y
S111, si un cuadro-I no se ha seleccionado todavía,
se contempla que la selección última de un cuadro-I
que se produce en un intervalo de tiempo desde un cuadro actual que
es considerablemente diferente de un intervalo de tiempo deseado
puede que no sea deseable. Por lo tanto, por ejemplo, los
cuadros-I que se producen antes y después del
cuadro-I actual en una cantidad de tiempo que es
diferente del intervalo de tiempo deseado en más del 10 %, no son
referidos por los datos de puntos de entrada del
cuadro-I actual. Por ejemplo, para los intervalos
de tiempo deseados de 1, 3 y 9 segundos, los
cuadros-I que se producen en periodos de tiempo
menores que 900 milisegundos (ms), 2700 ms y 9000 ms desde el
cuadro-I actual no son referidos en los datos del
paquete de entrada del cuadro actual.
Si el siguiente punto de entrada es la primera
imagen-I del GOP, el inicio del GOP es detectado
por el código de inicio del grupo incluido en el GOP. Un
cuadro-I que aparece primero es el siguiente punto
de entrada.
La figura 6 ilustra la estructura de datos del
sector de entrada, es decir, un paquete de datos en el que se
incluye un cuadro-I. Como se muestra, el sector de
entrada incluye una cabecera de paquetes que incluyen dentro un
código de inicio de paquetes, datos SCR y datos de frecuencia MUX.
La cabecera de paquetes es seguida por un directorio de corrientes
de programa, un mapa de corriente de programas, un paquete distinto
a un paquete de vídeo, una cabecera de paquetes de vídeo, datos de
vídeo que incluyen un cuadro-I, una cabecera de
paquetes de audio, y datos de audio. Los datos se producen en una
secuencia preestablecida desde el inicio del sector, facilitando
por tanto el manejo de datos.
El directorio de corriente de programas tiene una
estructura de datos definida por la norma MPEG y es utilizado para
especificar una posición accesible en la corriente de datos. El
directorio de corrientes de programas se muestra en la figura 7. Un
bucle "A" en la corriente es atravesado siete veces para
registrar tres cuadro-I "hacia delante" y tres
"hacia atrás", así como los puntos de entrada hasta los
cuadros-I "hacia atrás". Los
cuadro-I "hacia delante" y "hacia atrás"
hacen referencia aquí a los cuadros-I que son
identificados en el paquete de datos de un cuadro actual. El mapa de
corriente de programas se muestra en la figura 8 y, como se indica,
los bucles B y C incluyen dentro descriptores "()" para alojar
una variedad de datos de información. Los datos de información
están incluidos en los descriptores, por ejemplo, el número de
corrientes o la información sobre las corrientes elementales.
La figura 9 es un diagrama de bloques de otro
aparato para codificar datos de vídeo digitales donde se incluye un
dispositivo de almacenamiento de información de mapa 35 en
multiplexor 3 que recibe la información procedente de un
dispositivo un dispositivo de entrada externo (no mostrado). Todos
los elementos del aparato de la figura 9, excepto el dispositivo
35, están incluidos en el aparato codificado de la figura 1 y, por
lo tanto, su descripción se omite aquí. La información memorizada
en el dispositivo 35 es leída desde allí y memorizada como un
sector de entrada cada vez que constituya un sector de entrada. Si
la información utiliza una posición de sector de entrada futura, la
posición del sector de entrada es leída desde el dispositivo 33
después de que se memoriza toda la corriente de bits en DSM 10.
La figura 10 es un diagrama de bloques del
aparato ilustrativo para la decodificación de datos de vídeo
digitales. El aparato de decodificación de la figura 10 decodifica
los datos memorizados en DSM 19 que tiene la estructura de datos
mostrada en la figura 2. EL aparato de decodificación está compuesto
de un dispositivo de separación 21, un decodificador de vídeo 25 y
un decodificador audio 26. En respuesta a las señales de control
suministradas desde un controlador 24, los datos digitales
codificados son leídos a partir de DSM 10 y suministrados a un
circuito de separación de cabecera 22 que separa cada cabecera de
paquetes, cada cabecera de paquetes y cada paquete de entrada de los
datos leídos y suministra los datos separados al controlador 24. El
circuito de separación de cabecera 22 suministra también los datos
multiplexados por división de tiempo hasta un terminal de entrada G
de un circuito de conmutación 23 que demultiplexa los datos (en
respuesta a una señal de control procedente del controlador 24)
suministrando los datos de vídeo dentro hasta un terminal H1 y
suministrando los datos audio dentro hasta un terminal H2. Los
datos de vídeo son suministrados al decodificador de vídeo 25 y los
datos audio son suministrados a un decodificador audio 26 que
decodifica los datos respectivos de modos bien conocidos en la
técnica.
El controlador 24 suministra los datos del
paquete de entrada al dispositivo de almacenamiento de puntos de
entrada 24 que memoriza los datos suministrados dentro. El DSM 10
suministra al controlador 24 la información de posición de lectura
que identifica la posición en la corriente de bits de estos datos
suministrados al circuito de separación de cabecera 24.
Se describirá a continuación el funcionamiento
del aparato de codificación de la figura 10 que funciona en un modo
de búsqueda. Un controlador principal (no mostrado) suministra las
señales de control adecuadas al controlador 24, el decodificador de
vídeo 25 y el decodificador de audio 26, de forma que funcionan en
un modo de búsqueda particular. Después de la reproducción en el
modo de búsqueda, el controlador 24 controla DSM 10 para leer el
cuadro-I más próximo identificado por los datos
memorizados en el dispositivo 41, si está disponible. Todos los
puntos de entrada pueden ser pre-memorizados (por
ejemplo, después de la conexión de potencia) en el dispositivo 41
(mediante la reproducción de toda la corriente de bits) antes de la
reproducción en el modo de búsqueda. Como se ha descrito
previamente, un paquete de entrada está situado inmediatamente antes
de cada cuadro-I, por lo tanto, se obtiene de forma
legible un cuadro-I.
DSM10 lee el cuadro-I que incluye
el paquete de entrada que es memorizado inmediatamente antes. El
dispositivo de separación 21 junto con el decodificador de vídeo 25
se accionan para decodificar el cuadro-I y
suministran los datos de imagen decodificada en el terminal de
salida de vídeo. Aunque el aparato de decodificación está en el
modo de búsqueda, la salida del decodificador de audio 26 es
desconectada. Mientras se decodifica el cuadro-I
leído, el controlador 24 establece la posición en DSM 10 del
siguiente cuadro-I que debe leerse. Como se ha
descrito previamente, el paquete de entrada incluye dentro las
posiciones de 6 cuadros-I diferentes con respecto a
la posición del cuadro-I leído actualmente, y
dependiendo de qué modo de búsqueda se seleccione, la posición de
uno de estos 6 cuadros-I diferentes es establecida
en el controlador 24.
En un modo de búsqueda hacia delante a baja
velocidad, la posición del siguiente cuadro-I que
debe reproducirse es memorizada en los datos del paquete de entrada
+1. En un modo de búsqueda hacia delante a alta velocidad, la
posición del siguiente cuadro-I que debe
reproducirse es memorizada en los datos del paquete de entrada +3.
Adicionalmente, pueden alcanzarse velocidades de búsqueda inversa
baja, media y alta, puesto que la posición del siguiente
cuadro-I que debe reproducirse es memorizada en los
datos del paquete de entrada -1 y -2, y -3, respectivamente. La
figura 11 ilustra la estructura de datos de un paquete de entrada
reproducido desde DSM 10. Haciendo referencia a continuación a la
figura 12, se muestra un diagrama de bloques de otro aparato
ilustrativo para la decodificación de datos de vídeo digitales
reproducidos a partir de un disco óptico. Los datos digitales son
captados desde un disco óptico 60 por el dispositivo de captación
61 en respuesta a una señal de control suministrada desde un servo
dispositivo de seguimiento 70. Un controlador 67 suministra un
comando de control a un circuito de control de accionamiento 69 que
produce una señal de accionamiento y que suministra la señal de
accionamiento al servo dispositivo de seguimiento 70. Se lee un
paquete de datos desde el disco óptico y se suministra al circuito
de desmodulación 62 que demodula la señal y suministra una señal
demodulada al circuito ECC 63 que detecta y corrige los errores en
la señal suministrada. La señal es suministrada entonces al
demultiplexor 64 que suministra datos de vídeo dentro a un
decodificador de vídeo 65, suministra datos audio dentro a un
decodificador de audio 66 y suministra información TOC al
controlador 67. La información TOC se memoriza generalmente en el
primer sector reproducido. El controlador 67 suministra la
información TOC al dispositivo de almacenamiento TOC 68 que
memoriza dentro la información TOC. Adicionalmente, el controlador
67 provoca que una pantalla (no mostrada) indique a un usuario que
son cargados los datos TOC.
Cuando el dispositivo de reproducción mostrado en
la figura 12 comienza a reproducir los datos de vídeo (en respuesta
a una señal de control adecuada), el controlador de accionamiento 69
acciona a través del servo circuito de seguimiento 70 el
dispositivo de captación 61 para reproducir los datos desde el
disco 60 en una posición indicada por el usuario. Al mismo tiempo,
el controlador 67 controla el decodificador de vídeo 65 y el
decodificador audio 66 para preparar la decodificación.
Los datos son reproducidos desde el disco 60 de
la manera bien conocida en la técnica y los datos reproducidos son
demodulados en el circuito 62 y suministrados al circuito ECC 63
que corrige los errores dentro. Los datos corregidos de errores son
suministrados al demultiplexor 64 que, como se indica previamente,
demultiplexa los datos y suministra los datos de vídeo y audio
dentro a los codificadores de vídeo y audio 65 y 66 que decodifican
y emiten los datos suministrados, respectivamente.
Adicionalmente, el circuito de demodulación 62
suministra los datos reproducidos demodulados a un circuito de
detección de puntos de entrada 90 que extrae los datos de puntos de
entrada (por ejemplo, un paquete de entrada) y suministra los
datos extraídos al circuito CRC de subcódigos 91 que corrige los
errores dentro. Las posiciones de los puntos de entrada de los
cuadros-I identificados en los datos de punto de
entrada son memorizadas en la memoria intermedia de puntos de
entrada 92.
El controlador 67 lee los datos del siguiente
punto de entrada desde la memoria intermedia de puntos de entrada
92 y suministra la información leída hasta un dispositivo de
almacenamiento de punto de entrada 93 que memoriza los datos
dentro. El controlador 92 es suministrado con la información sobre
la posición de lectura actual desde el controlador de accionamiento
69 y, por lo tanto, la posición y los contenidos de los siguientes
puntos de entrada pueden memorizarse de forma asociativa en el
dispositivo 93.
Se describirá a continuación el funcionamiento
del aparato de reproducción y decodificación de la figura 12 que
funciona en un modo de búsqueda.
El controlador 67 controla el decodificador de
vídeo 65 y el decodificador de audio 66, de forma que funcionan en
un modo de búsqueda particular. Después de la reproducción en el
modo de búsqueda, el controlador 67 controla el control de
accionamiento 69 para provocar que el dispositivo de captación 61
lea el punto de entrada que está localizado próximo a la posición
leída actual, como se identifica en el dispositivo 93. El
dispositivo de captación 61 reproduce los datos procedentes de
puntos de entrada y suministra, a través de los varios circuitos,
los datos reproducidos al demultiplexor 64. El demultiplexor 64
suministra los datos de vídeo al decodificador de vídeo 65 que
decodifica y emite los datos suministrados. Mientras el aparato de
reproducción y decodificación de la figura 12 está en el modo de
búsqueda, la emisión del decodificador de audio 66 es
silenciado.
Las porciones de puntos de entrada son separadas
de los datos por el circuito de detección de puntos de entrada 90 y
memorizadas en la memoria intermedia de puntos de entrada 92 para
recuperación por el controlador 67. Como se menciona previamente,
puesto que la reproducción comienza en el punto de entrada, los
datos de vídeo entrantes son un cuadro-I que es
decodificado y emitido rápidamente.
Como se describe previamente, el paquete de
entrada incluye dentro de las posiciones de 6
cuadros-I diferentes con respecto a la posición del
cuadro leído actualmente, y dependiendo del modo de búsqueda, la
posición de los cuadros-I es establecida en el
controlador 24. Este funcionamiento es similar al descrito
anteriormente con referencia a la figura 10.
Como se ha descrito anteriormente, tanto los
datos de vídeo como los datos de audio en movimiento están
incluidos en la corriente de bits. La presente invención implica
una corriente de bits que incluye datos de imagen fija y datos de
audio. La figura 13 es una ilustración esquemática que muestra las
localizaciones en una corriente de datos de imagen fija y datos de
audio identificada por los datos de puntos de entrada de acuerdo
con la presente invención. Dos puntos de entrada diferentes A y B
identifican localizaciones del inicio de los datos de imagen fija y
los datos audio, respectivamente. Un paquete de entrada (A) es
memorizado inmediatamente antes de cada imagen fija, mientras que
un paquete de entrada (B) es memorizado antes de los intervalos
temporales predeterminados de datos audio en la corriente de bits.
Por ejemplo, los sectores de entrada B son insertados en la
corriente de bits representando los intervalos audio de tiempo de
450 a 550 ms. Alternativamente, si los sectores de entrada A están
presentes en un intervalo igual al intervalo de los sectores de
entrada B, pueden omitirse los sectores de entrada B.
El sector de entrada A tiene datos de directorio
de corriente de programas compuestos de tres entradas que
especifican una imagen fija inmediatamente anterior, una imagen
fija siguiente inmediatamente y la imagen fija siguiente posterior,
respectivamente. Si no están presentes la imagen fija inmediatamente
anterior y la imagen fija siguiente posterior, se registran ceros
en los datos de directorio de corriente de programas. La imagen
fija siguiente inmediatamente no puede estar ausente, de manera que
se registra necesariamente una desviación. Por otro lado, el sector
de entrada B tiene los datos de directorio de corriente de
programas formados de datos entradas que designan la imagen fija
directamente anterior y la imagen fija siguiente posterior.
La forma de realización descrita anteriormente,
donde se transmiten los datos de imagen fija y datos de audio en
una corriente de bits, puede codificarse por el aparato de
codificación mostrado en la figura 1, descrito previamente. No
obstante, cada imagen fija en esta forma de realización es tratada
como un cuadro-I en el aparato de la figura 1.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 1, el
controlador 8 recibe una señal de generación de puntos de entrada a
partir del codificador de vídeo 1 o a partir del circuito de
detección de puntos de entrada 31 y provoca un sector de entrada A
del tipo correspondiente a la imagen fija que debe generarse y
memorizarse directamente peor encima de la cabeza fija en la
corriente de bits.
Si han transcurrido de 450 a 550 milisegundos sin
la generación de un punto de entrada por el circuito de generación
del sector de entrada 32, se genera un sector de entrada B que no
está asociado con una imagen fija y se mutliplexa en la corriente
de bits. El número de entradas contenidas en los datos de
directorio de corriente de programas en este momento es
diferente.
EL sector de entrada A incluye dentro las
posiciones de tres sectores de entrada precediendo inmediatamente
los datos de 3 imágenes fijas, respectivamente. Las posiciones
corresponden con una imagen fija precedente a la imagen actual, y
las dos imágenes fijas siguientes. No obstante, el sector de
entrada B del tipo que no corresponde con la imagen fija incluye las
posiciones de dos sectores de entrada que preceden a las 2 imágenes
fijas, siendo una imagen fija antes de la imagen actual y siendo
otra imagen fija después de la imagen actual. Estos datos son
memorizados como los datos del directorio de la corriente de
programas.
De manera similar a las posiciones de los
cuadros-I, descrito previamente, la posición de las
posiciones del sector de entrada precedente es conocida y, por lo
tanto, pueden ser memorizadas en el dispositivo de memoria 33. No
obstante, se desconocen las siguientes posiciones del sector de
entrada. Por lo tanto, todas las posiciones del punto d entrada son
memorizadas en el dispositivo de almacenamiento 33 y después de que
toda la corriente de bits se memoriza en DSM 10, las posiciones de
los sectores de entrada de los siguientes puntos de entrada
directamente anteriores y directamente posteriores a cada sector de
entrada son leídos y suministrados al DSM 10, para registrarlas
allí.
Puesto que algunas imágenes fijas relativamente
son registradas en un medio de registro, es necesario que un
aparato de reproducción sea capaz de identificar fácilmente las
colocaciones en las que se registran las imágenes. Por ejemplo, si
la reproducción comienza en la posición P2 de la figura 13, y la
imagen asociada de los datos de audio memorizados en P2 está en la
posición P1, es necesario que el aparato de reproducción accede
hasta la posición P1 para leer los datos de imagen fija y después
retornar a la posición P2 para reproducir los datos audio.
En este momento, el aparato de reproducción es
accionado de tal manera que se busca el sector de entrada más
próximo desde una posición designada para iniciar la reproducción.
El sector de entrada comienza con una cabecera de paquetes seguido
directamente por los datos del directorio de corriente de
programas, como se muestra en la figura 6. El aparato de
reproducción inspecciona los contenidos de datos desde la posición
designada para la reproducción y cuando se notifica una
coincidencia de las características del sector de entrada, provoca
que sean leídos los contenidos del sector de entrada. El aparato de
reproducción llega entonces a una parada.
Si existen tres entradas PSD, existe una imagen
fija directamente en segundo plano, de forma que se continúa la
reproducción. Si existen dos entradas PSD, la imagen fija asociada
está presente en el pasado, de manera que es necesario leer y
decodificar la imagen fija asociada. El aparato de reproducción
accede utilizando la imagen fija anterior directamente desde el PSD
de lectura. En el ejemplo de la figura 13, el aparato de
reproducción salta de la posición P2 a la posición P1. El aparato
de reproducción lee, decodifica y memoriza la imagen fija
correspondiente antes de invertir de nuevo hasta la posición P2 para
iniciar la decodificación audio. De esta manera, puede conseguirse
la reproducción asociada correctamente en una corriente que
contiene tanto datos de imagen fija como datos de audio.
La reproducción especial sobre la imagen fija es
alcanzada utilizando las posiciones de las imágenes fijas anteriores
y las imágenes fijas posteriores registradas en cada sector de
entrada. Es decir, en un modo de reproducción hacia delante
especial, el aparato de reproducción salta hasta la posición de la
imagen fija directamente posterior identificada como los datos PSD
que son registrados en cada sector de entrada. En un modo de
reproducción inverso especial, el aparato salta hasta la posición
de la imagen fija directamente anterior.
La figura 14 ilustra esquemáticamente una
corriente de bits que incluye solamente datos de audio. Los
sectores de entrada de audio B son memorizados a intervalos de 450
a 550 milisegundos en la corriente de datos audio. El sector de
entrada incluye datos de directorio de corriente de programas, pero
los datos de vídeo no son especificados aquí. Por lo tanto, la
presencia de datos de directorio de corriente de programas
especifica solamente el hecho de que el sector sea un sector de
entrada. Los puntos de activación de inicio de reproducción están
presentes substancialmente en cada sector. Por lo tanto, esto no
tiene sentido en el registro de puntos d entrada, y, por
consiguiente, no existe entrada PSD. No obstante, la información de
los datos de mapa de corriente de programadas es necesaria para
comprender el estado de la corriente. Por lo tanto, la reproducción
comienza en general en un sector de entrada y la reproducción
comienza después de adquirir la información sobre los datos del
mapa del programa.
Aunque la presente invención se ha mostrado
particularmente y descrito en unión con sus formas de realización
preferidas e ilustrativas, se apreciará fácilmente por los técnicos
en la materia que pueden realizarse varios cambios sin separarse
del espíritu y alcance de la invención.
Por lo tanto, se pretende que las
reivindicaciones adjunta sean interpretadas por incluir las formas
de realización descritas aquí, las alterativas mencionadas
anteriormente, y todos los equivalentes de las mismas.
Claims (8)
1. Aparato para codificar una corriente de bits
de una pluralidad de imágenes fijas digitales y datos de audio, que
comprende:
medios (1, 2) para codificar a velocidad variable
la corriente de bits de la pluralidad de imágenes fijas digitales y
los datos de audio para producir datos codificados a velocidad
variable;
medios (31) para identificar puntos de entrada
que representan las localizaciones de las imágenes fijas en dichos
datos codificados;
medios (8, 32) para generar datos de puntos de
entrada que identifican posiciones de los puntos de entrada
identificados en dichos datos codificados;
medios (6, 7) para añadir los datos de puntos de
entrada generados a dichos datos codificados; y
medios para registrar los datos codificados que
tienen los datos de puntos de entrada generados añadidos a los
mismos sobre un medio de registro (10), donde los datos de puntos
de entrada comprenden una pluralidad de paquetes de entrada (B) que
son registrados con los datos codificados a intervalos temporales
predeterminados de datos de audio, identificando cada uno de la
pluralidad de paquetes de entrada (B) la posición de una imagen fija
directamente anterior y una imagen fija siguiente posterior.
2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1,
donde los medios de codificación comprenden:
medios (1) para codificar las imágenes fijas
digitales; y
medios (2) para codificar a velocidad variable
los datos de audio.
3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1 ó
2, donde los datos de puntos de entrada comprenden paquetes de
entrada (B) insertados en la corriente de bits codificada a
intervalos temporales predeterminados de los datos de audio.
4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 3,
donde los datos de puntos de entrada comprenden paquetes de entrada
(A), donde un paquete de entrada (A) está insertado en la corriente
de bits codificada inmediatamente antes que cada imagen fija.
5. Método de codificación de una corriente de
bits de una pluralidad de imágenes fijas digitales y datos de
audio, que comprende las etapas de:
codificar (1, 2) a velocidad variable la
corriente de bits de la pluralidad de imágenes fijas digitales y de
datos de audio para producir los datos codificados a velocidad
variable;
identificar (31) puntos de entrada que
representan las localizaciones de las imágenes fijas en los datos
codificados;
generar (8, 32) los datos de puntos de entrada
que identifican las posiciones de los puntos de entrada
identificados en los datos codificados;
añadir (6, 7) los datos de puntos de entrada
generados a los datos codificados; y
registrar los datos codificados que tienen los
datos de puntos de entrada generados añadidos a los mismos sobre un
medio de registro (10), donde los datos de puntos de entrada
comprenden una pluralidad de paquetes de entrada (B) que son
registrados con los datos codificados a intervalos temporales
predeterminados de datos de audio, identificando cada uno de la
pluralidad de paquetes de entrada (B) que identifican la posición
de una imagen fija directamente anterior y una siguiente posterior
imagen fija.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5,
donde la etapa de codificación comprende codificar (1) las imágenes
fijas digitales; y codificar a velocidad variable (2) los datos de
audio.
7. Un método de acuerdo con la reivindicación 5 ó
6, donde los datos de puntos de entrada comprenden paquetes de
entrada (B) insertados en la corriente de bits codificada a
intervalos temporales predeterminados de los datos de audio.
8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7,
donde los datos de puntos de entrada comprenden paquetes de entrada
(A), donde un paquete de entrada (A) es insertado en la corriente
de bits codificada inmediatamente antes de cada imagen fija.
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