TWI225993B - Trick play for MP3 - Google Patents

Description

1225993 A7 B7 五、發明説明（彳 ）

發明領域 本發明與特技播放（快速向前等）用之設備且/或壓縮資訊 的編輯相關，特別是聲音資訊的壓縮。 技術背景 該 MPEG-1 與 MPEG-2 階層 III (MP3)格式（ISO/IEC 11172-3

及ISO/IEC 138 18-3)被廣泛地使用以代表被壓縮過的聲音 資訊。壓縮減少了該聲音資訊的位元率：該位元數需要代 表該聲音資訊的時間區隔。一般來說，該Mp3的格式支持 了各種不同的減少率，而此須視該要求的位元而定。 裝 該MP3聲音資訊在一資料流中傳送，此資料流包含了在 特定區間的標頭。每一個標頭皆與一個在壓縮模式下事先 決疋的聲音資料樣本架構相關。該標頭代表在該架構下資 料的相關資訊，諸如在該架構中資料的樣本次數及該位元 率。 訂

在連續標頭間的間隔即是在該標頭中資訊的事先決定 能。利職該先前的標料決定的該標頭距離，Mp3相 的解碼器能夠發現每一僻標頭。 然而，該確切的位元數必須能呈現出一個片段，該片 可以從在該標頭間區隔之空間分離出來。這是因為p MP3,該資訊量須被譯成聲音資訊碼且可血： 間改變。 一 a 為了處理這些偏誤廳，片段以料從相對於該禪 的各種不同的偏移開始。因此；籍由先前片段用 該下-個片段的資料’空間會在標頭間移開。_該指標代 -4- 1225993 A7 ____ B7 五、發明説明（2 ) 相關於相對於該標頭位置標頭片段資料的起始點。由於一 個資料的片段可以從各種不同的位置開始，由先前的片段 離開至相關標頭之前的空間。比較特殊的一點，該指標可 以為零，以致於該資料可以快速地在該架構之後開始。因 此’相對於該標頭位置的該資料起始位置須視由該資料流 所編碼的該聲音容量而定。 為了解開這些架構MP3解碼器儲存至最小值，一旦該指 標已經被接受的情況下’一個緩衝記憶體中該標頭（5 12位 元’標頭及先前片段附帶的資訊除外）之前事先決定的資 料量准許該解碼器存取該片段資料。 可以發現在介於該相對應片段標頭及該下一個標頭之間 地區外面的片段資料之呈現，阻礙了像是特技播放（快速 向前播放等）及/或MP3中編輯功能的有效執行。舉一個快 速向前功能的例子，有些想要跳過片段以致於只有在所選 擇成對標頭中的資料可以被儲存。然而，這仍然不足以解 碼’因為該被選擇標頭的指標可能會指回去那些未被儲存 的資料。同樣地，為了在編輯間插入資料，沒有在標頭前 存入資料的情況下，不可以只從一個變化不定的標頭開 始。 總之’相對複雜的解碼器必須支援特技播放及/或編 輯。在極端的情況下，有必要對資料執行解壓功能並再次 對該資料壓縮，就複雜性及品_質而言，這是非常沒有效率 的。 發明摘要 -5- ?本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇Χ297公釐) 3 五、發明説明（ 本發明的目的是利用樣本方法提 對於接下來的内容中， 供特技播放及/或編輯。 本發明對-個進行中資料流的形式提供_個訊號進行設 備’其資料流形式包含了標頭及互相散置的訊號皆料，每 一個標頭具體地說明了至下―個標頭的距離，每_個標頭 皆符合-個訊號資料片&，該標頭與—個指標有關，其指 標指向片段相對於該標頭之該訊號資料的起始點，該設備 包含 _ -一個輸入，其能夠接受該流形式之原來資料流； -一個特技播放及/或編輯單位，以進行該流形式之中介資 料流； ’ ' -一個旎在声流入及該特技播放及/或編輯單位間之流動轉 換器’該流動轉換器將該原來資料流轉換成該中介資料 流’遠流動轉換器從遠片段的起始點移動至事先決定相對 於相關標頭的位置且修改了該標頭以創造介於該標頭間多 餘的空間，使該片段能適合於標頭間。 因此，一個被創造的中介資料流可以利用標準解碼器 (一旦有MP3流動之一個MP3解碼器）來解壓縮，且其可以 被運用於特技播放及/或編輯，不用要求資料為一個來自 須視其他片段位置的片段。比較好的方式，是該資料直接 依照該標頭。因此沒有資料在標頭之前被儲存以應用特技 播放於該片段之上。 、 具體來說，該標頭藉由改變在特定該標頭上之位元率加 以修正，並不用改變該片段資料的真實位元率。在MP3流 1225993 A7

中的修正創造了在標頭間所要求的空間，使進行中的複雜 性最小化。在該標頭中位元率的第一次具體化中，所有片 段皆設定了最大的可能位元率（32〇 kbit/sec< Mp3)。這要 求進行中的複雜性達到最小化。在第二次具體化中該標頭 中位元卑須依照該片段中訊號資料量及可被設定在該標頭 中最小的可能值來製作，因此即能充分地來創造足夠的空 間來儲存在標頭間該片段的資料。 這些及其他在該設備犮方法之優點方面依本發明的具體 實施例，利用下列的圖說加以詳述，如下 圖式1係呈現一個MP3解碼系統； 圖式2係呈現一個MP3資料沭； 圖式3係呈現一個有著特技播放設施的mp3解碼系統； 圖式4係呈現一個進一步的MP3資料流； 圖式5係呈現一個在程式流中的MP3片段的加入'；及 圖式6係呈現一個附有特技播放設施的更進一步的Mp3 解碼系統。 圖式1係呈現一個先前的技術MP3解碼系統。本發明將 利用MPEG-1階層III作為解說的範例。然而，相同的準則 會運用在MPEG-2階層III中，只有一些常數有不同的值。 該系統包含了一個MP3資源10，其供給流解碼器16。該 MP3資源1〇所包含的，例如一個被儲存mp3資料的儲存媒 體（未呈現）及一個資料由該儲存單位讀取的讀出單位（未呈 現）’另一個範例為，該MP3資源10包含一個通訊通道（例 如，網際網路或收音機廣播）的界面及一個輸出被接受 本纸張尺度適用中國國家揉準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1225993 A7 B7

五、發明説明（5 ) 流的一個輸出點。 流解碼器16包含了一個附帶連結該MP 3資源1 〇的一個輸 入的一個緩衝記憶體160，一個標頭解碼器162及一個片段 解碼器164。該標頭解碼器擁有一個與該緩衝記憶體16〇連 結的一個輸入。該片段解碼器164擁有連結標頭解碼器162 之輸入及該緩衝記憶體160及一個解碼聲音的輸出。

’裝 圖式2係呈現一個MP3資料流的範例。該流包含了一個 20a-d數量的標頭，指出·該片段22a-c起始點的向後指標 21a-d跟隨其後。該向後指標21a-d是藉由22a_d箭頭方式由 在該流的所在地指回來說明，而在該流的地點向後指標 22a-d被儲存於該起始點22a-c至該向後指標21a-d點間。 訂

每一個標頭20a-d皆符合一個被壓縮過聲音資料的片 ，段。一個向後指標21a-d依尋著該標頭2〇a_d ,其代表在片 段中22a-d資料的起始點。該向後指標21心〇1可能為零，在 例子中起始點22a-c直接在該向後指標21a-d之後。 該MP3標頭的格式陳述於表I之中。

1225993 A7 B7 五、發明説明（6 ) 攔 位元數 同步字元 12 ID __ 1 階層 --—-—_ 2 保護位元 1 位元率索引 4 抽樣頻率 2 . 填補位元 1 私位元 1 模式 2 模式擴充 2 著作權 Γ —-_ 1 正本/附本 1~~~—__ 1 重音 ------ 2 ----- 表I MP3標頭的格式 該•’同步位元”是一，特殊的位元模式，其促進了在該 流中標頭20a-d的辨識。該ID，階層，私位元，模式，模 式擴充’著作權，正本/附本及重音欄等對MP3來說都是獨 特的且不會涉及到本發明。該保護位元訊號不管是是否為 該標頭都著一個16位元CRC字元接在後面（循環重複檢 查’使用一個C RC 16多項式來決定）。在該選擇的匚rc字 元在該向後指標21a-d(也可稱之為”主要—資料開始”）之 後，成為一個9位元數，指出有多少位元（8位元）由該 -9- 丨本紙張尺度適用中國國家樣準(CNS) A4規格(210X297公爱) 1225993 A7 B7

五、發明説明（7 片段的起始位元回該向後指標21a-d(前面的位元，CRC〜 元及其餘資料沒有計算進來）的位置。 字 該標頭位元率索引欄包含了 一個指標指向在表中可沪白 位元率。可能的位元率及符合的位元率在表4 :的 山氺。 J以有的 位元—率指數 位元率（k位元/s) -οοοο 丨 free ，0001丨 32 ，0010， 40 丨 001Γ 48 丨0100· 56 丨 0101， 64 •0110 丨 80 丨 0111， 96 ，1000， 112 ，100Γ 128 •1010， 160 Ί01Γ 192 -1100， 224 Ί10Γ 256 Ί110， 320 ΊΙΐν 禁止 7 表la，位元率索引值及對應的位元率 該抽象頻率欄代表使用在該資料之該抽樣頻率。可用的 -10-

：?本紙張尺度適用巾Η Η家料(CNS) A4規格(21GX 297公釐)— 1225993 A7

表lb抽樣頻率碼及對應的抽樣頻率 /、位元率起，抽樣頻率及填補位元決定從該標頭的 起始點至下—個標頭的起始點的距離N。原則上，在每- :固^段：皆有-個1152 PCM抽樣的固定數編碼。該抽樣 頻率決疋了孩由此抽樣數所編碼之時間區隔的持續區間。 從孩位元率中，一般平均來說，其依據有多少所需的位元 數量是可以將此持續區間譯成時間區間代碼。這是每一個 片丰又位元的平均數。在該標頭間的距離與此位元數是一致 的，向上循環以提供位元（8位元單位）的整數。也就是 說，在位元（8位元單位）中的該距離是由R值所決定的，R 公式如下 《 R= 144*位元一率/抽樣一頻率 (該數目144是由每個片段的丨152 PCM抽樣除以每個位元 組的位元數之數字8所產生的）。如果r是一個整數，那麼 在標頭之間的距離即為R。如果說反不是一個整數，那麼 在一些成對標頭間的距離即為N(該下一個低於R的整數）， 在其他成對的標頭間的距離即為N+ 1 ^該多餘位元即表示 這兩個距離是可以被使用的。 -11-

五、發明説明（9 云在操作中，MP3資料10製造了如圖式2所呈現的_個咖 心。錢中的資訊是儲存於流解碼㈣的緩衝記。 請最初是找出在該流的起始點的標心藉由 一標頭的㈣步位元。接著，標頭偵測器162每次使 ^目前標頭從位科索引該標頭的抽樣頻率襴和4補 位7C计算出在蔹流中到下一個標頭的距離。從這個距離標 頭偵測請計算在緩衝記憶體⑽中位置的位址且該下二 個標頭被存起來並且讀取滋下一個標頭如此下去。該標頭 偵測器162檢查;^否-個有效的同步字元被儲存在所計算的 位置。如果不是，一錯誤將被產生並且該標頭偵測器必須 要處理錯誤條件來在解碼可以被處理前，指㈣標頭位置。 標頭偵測器162送位置的位址，且該位置的標頭儲存在 片#又解馬器164中。片段解碼器164使用這個位址來決定連 結到該標頭的向後指標被儲存的位址，接收該向後指標並 且使用該項後指標來計算所儲存連結到標頭片段的起始位 置的位址。片段解碼器丨64使用這個位址來接收從片段來 的資料，從那它解碼該學音訊號。 圖式3顯不一根據本發明具體實施例的Mp3聲音解碼系 統。除了該MP3來源1〇和該MP3流解碼器16，這個系統包 含一轉換器12和一個在該來源1〇和該解碼器16之間一連串 地插入的特技播放和/或編輯單元u。. 在貫施中該特技播放和/或編輯單元14從轉換器12接收 中間的MP3流並且形成一，，特技Mp3流給Mp3流解碼器i 6 來解碼。該特技播放和/或編輯單元14在該中間流存取所 •12· 本紙張尺度適財Η Η家鮮(CNS) A4規格(21GX 297公董) 1225993 A7 ---------Β7 五、發明説明（1〇 ) 一 ' 一 選擇的片段，使用這些選擇片段的内容給該特技播放Mp3 流的片段構成。一個特技播放的例子是跳過從中間資料流 所選擇的片段以便以聲音監控功能獲得快速向前模式。另 外的一個例子可以重複地存取一些片段，每次來形成其它 連續的特技流的片段以便提供一低速向前模式。 該轉換器12從MP3來源10傳送一原始MP3流到該中間 MP3流。孩轉換器12做這樣的方式使得該特技播放和/或編 輯單元14為了存取該片段，需要只存取針對選擇的片段事 先限制關於該標頭中間資料流的部分。更好是，所選擇的 片段只有接在該標頭之後的流的部分需要被存取。 該轉換器12包含一緩衝記憶體ι2〇和一微控制器122。該 微控制器122有一輸入連接到該緩衝記憶體12〇和一輸出連 接到特技播放單元14。一特技播放單元的輸出連接到該流 解碼器16的輸入。 在實施中，轉換器12轉換該MP3資料流到一中間MP3資 料流而其中連續標頭間的距離已被增加並且該片段資料已 被移動使得向後指標為Ο。從流來源丨〇抵達的資料被寫到 緩衝記憶體位置120的位置並且微控制器122使用新產生的 標頭資訊和拷貝自緩衝記憶體120的資訊來產生該中間 流。 圖式4顯示一藉由轉換器12輸出的MP3資料流。這個流 包含標頭40a-d，在後面接著向後指標41a-d指到那些直接 在相關向後指標41a-d後的片段之片段起始點。接在該片 段的訊號資料之後的是填塞物46a-d。表格π顯示虛擬碼 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1225993 A7 B7 五、發明説明（U ) 描述針對在轉換器12的控制器122程式針對產生圖式4的該 流的運作。這個碼是顯示來只有展示的目的而已；實際上 任何實際碼可以在很多詳細的地方不同。 1 WriteNewHeader(HIn) 2 WriteBackPointer(O) 3 F=Hin-Buffer[Hin+Offset] 4 N=CopyFrame(F) 5 Stuff(NewDistance-N)' 6 Hin=FindHeader(Hin) 7 Repeat from 1 轉換器12運作的表格II虛擬碼 在表格II，Hin指標指向一緩衝記憶體位置120的位置其 中目前從MP3來源10來的原始流的標頭被儲存。該指標F 指向在緩衝記憶體122的位置其中該連接於目前標頭片段 的第一個位元被儲存。F是由去掉緩衝記憶體120内容決 定，該緩衝記憶體所在位置是在Hin所印的由位移植所給 位移的位置之後（實際J^F將校正標頭所佔去的空間）。N是 在該片段中的位元數量。 在虛擬程式的第一步，一個新的標頭在第一步（1)被寫到 中間流。在新的標頭該位元率索引欄已被修改有關於該原 始流的標頭。更好是，該位元率被設定到每秒320千位元 的最大可能值。在中間流標頭填補的位元可以設到如資料 所需，或者一些設定的樣版並且清除可能會用到的連續標 頭之填補位元。其它位元率外的欄位和填補位元大多可以_ -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1225993

1225993 A7 广 -______B7_ 五、發明説明（13 ) 標頭不會儲存在給片段資料的標頭。緩衝記憶體的使用可 以從該原始已被寫入先前決定數目的位置内的資料流來循 環’座落於從記憶體120曾經被使用資料的起始點。 更好的微控制器122設定保護位元在最近產生的針對中 間資料流所產生的標頭使得沒有CRC檢查將從該轉換器12 順泥地被執行❶然而，如果需要，該保護位元可以設成允 許一 CRC檢查。在這樣一個例子，微控制器122從在中間 訑料泥的資料計算一新的CRC值並且將這個新的CRC值放 進該中間資料流。 在實際的應用中，MP3的資料片段可以加上程式片斷或 、傳輸片段。圖式5顯示加上MP3資料流（也叫做MP3基本流） 的資料片段ES到一程式流pS ^ MP3基本流ES對應到該資料 流顯示在圖式2中。獨立於該聲音資料流外，該程式流ps 可以也包含靜態影像，影音，文字歌詞或其它額外資訊。 為了清楚的理由，該圖式5中的程式流PS只包含該μη基 本流ES的許多片段。程式流的基本單元是一個例如2κ位元 組的區段。在程式流PS中的第一個區段包含例如32位元組 的標頭區段Η和一例如2016位元組的承載。該承載包含 MP3基本流E S的數個資料片段F丨…一 Μρ3片段（在i& kbps)是417或418位元組這麼長。這是說該承載可以包含 2016/418=4,82個片段。因此，片段1：5的部分被包含在下一 個區段。針對其它位元率，在區段的片段數目可以是不同 的。 每個區段標頭Η可以包含關於區段型態的資訊（聲音，靜

裝 訂

1225993 A7 _ B7___ 五、發明説明（14 ) 態影像，影音或文字歌詞）。在該例子中該程式流區段包 含MP3聲音資訊，標頭Η區段包含一個第一個MP3片段的 時間戳記加在該區段中。 圖式6顯示一個有特技撥放設備的MP3解碼系統適用於 處理程式流。該解碼系統包括一程式流來源100來餵給完 全多工器11。該完全多工器被安排從該程式流PS來讀取該 聲音資訊，諒程式流PS的結構在該完全多工器是被知道 的。該完全多工器11另4安排來搜尋在程式流中MP3時間 戳記。該完全多工器可以跳到區段界限。 在一般的播放，如上面所解釋的，在全多工器獲得並且 供應給解碼器的MP3流在轉換器12被轉換。當給一特技撥 放的指令（例如，快速向前或快速向後），該目前片段應該 更好是被結束了，例如，所有資料應該從緩衝區i2〇被讀 取。在那之後，該全多工器11使用來跳到在程式流PS的區 段係為Μ毫秒向前或向後。針對這個跳躍使用可以在區段 標頭產生時間戳記。從那個位置在那時間向後一個以上的 區段被讀取而可以找到在這個例子中針對第一個Μρ3片段 的主要資料而這個資料不在目前的區段中出現。之後尋找 在該區段的該第一個片段的標頭並且相關聯的片段在轉換 器12被轉換到一個在中間流的片段。ν個片段（包含該第一 個片段）被解碼並且往回撥放。更好是所有這些片段被轉 換到該中間流。快速（前進或槔退）撥放速率接近Μ/(Ν* _ 毫秒的片ί又長度）倍快於在正常撥放速度時。針對一編碼 器設定使用一抽樣頻率44· 1 kHz，該片段長度為2612 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公董^ ------—

Claims (1)

1. A B c D 93. 工2251 〇7853號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(93年7月) 六、申請專利範圍 •種用來處理一流型式的資料流之訊號處理裝置，該資 料流包括許多標頭和互相散置之信號資料，每個標頭= 明一個到後一個標頭的距離，每個標頭對應到一訊號資 料的片段，該標頭連結一個指標指向相對於該標頭的那 個片段訊號資料的起始點，該裝置包含： -一個接收該流型式的原始資料流的輸入端； _ 一個流轉換器接在輸入端之後，該流轉換器轉換該 原始資料流到一個該流型式的中間資料流，該流轉換器 移動該片段的起始點來事先決定相關於該連結標頭的位 置’並且修改該標頭來創造介於許多標頭之間的額外空 間使得該許多片段適合在許多標頭之間。 2·如申請專利範圍第1項的訊號處理裝置，包括·· -一個特技播放和/或編輯單元，連接到針對處理該中 間資料流的一流轉換器的輸出端。 3·如申請專利範圍第丨項的訊號處理裝置，其中該事先決 定位置在該標頭之後使得沒有資料連接到發生在該中間 >料流中的該標頭和該事先決定的位置間的前面片段。 4·如申請專利範圍第丨項的訊號處理裝置，其中該流轉換 咨被安排來藉由調整定義在該中間資料流的該許多標頭 的一個位元率來修改該標頭與定義在該原始資料流的該 許多標頭的該位元率相比，不需修改該訊號資料一個實 際位元率。 5.如申請專利範圍第4項的訊號處理裝置，其中該流轉換 芬被安排來修改該定義在該中間資料流的該標頭中的位 77896-930702 - 1 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

   1225993 t、申請專利範圍 元率到最大可設定位元率值。 6·如申請專利範圍第4項的訊號處理裝置，其中該流轉換 器被安排來修改該定義在該中間資料流的該標頭中的位 元率到訊號資料相依的位元率，各自標頭的各自位元率 被修改到最小可設定範圍值，且該值比實際連結到那標 頭的片段位元率還高。 7·如申請專利範圍第1項的訊號處理裝置，其中該流型式 是一 MP3型式的資料流。 8.如申請專利範圍第丨項的訊號處理裝置，其中該資料流 加在心式流中’所給的私式流包括一些區段，每個區段 包括一區段標頭和數個該資料片段， 其中該裝置另外包含構件（11)來跳到所給程式流的幾 個向前或向後的區段的一個位置；從連結到那位置的目 前區段讀取該資料片段；並且配置該目前區段的該許多 的資料片段到該流轉換器。 9·如申請專利範圍第8項的訊號處理裝置，其中從向前或 向後幾個區段的該位置多於一個向後面區段在時間内讀 取，使可以找到該主要資料給該目前區段的第一個資料 片段，在該例子這個資料沒有呈現在該目前區段。 10· —種採用特技播放和/或編輯從一流型式的原始資料流 來的訊號資料的方法，該訊號資料包括標頭和訊號資料 彼此散佈，每個標頭指明一個到後一個標頭的距離，每 個標頭對應到一訊號資料的片段，該標頭連結一個指標 指向相對於該標頭的那個片段訊號資料的起始點，該方 -2 - 77896-930702 本紙張尺度® ϋ家鮮(CNS) A4規格(21GX 297公釐） 1225993 ，，夕•二 、申請專利範圍

   法包含： '•轉換該原始資料流到與該原始資料流同樣型式的中 間資料流，該轉換包括移動該許多片段的該起始點到事 先决足的相關於该連接標頭的位置，並修改該許多標頭 來創造介於該許多標頭間的額外空間，使得該許多片段 適合在許多標頭之間； -採用特技播放和/或編輯該中間資料流。 U·如申請專利範圍第10項的方法，其中藉由調整定義在該 中間資料流的該許多標頭的一個位元率來修改該標頭與 走義在该原始資料泥的該許多標頭的該位元率相比，不 需修改該訊號資料的一個實際位元率。 V* ] 月 I2·如申請專利範圍第11項的方法，該定義在該中間資料流 ^ 的該標頭中的位元率被修改到最大可設定位元率值。 13·如申請專利範圍第12項的方法，該定義在該中間資料流 的该標頭中的位元率被修改到訊號資料相依的位元率， 各自標頭的各自位元率被修改到最小可設定範圍值且該 值比貫際連結到那標頭的片段位元率還高。 14.如申請專利範圍第10項的方法’其中該流型式是一 Mp3 型式的資料流。 15·如申請專利範目第1〇項的方法，其中該資料流加在程式 流中，所給的程式流包括一些區段，每個區段包括一區 段標頭和數個該資料片段，該方法另外包含： 跳到所給程式泥的幾個向前或向後的區段的一個位 置； 77896-930702 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇><297公董^ 1225993

   彳/·-;·^· ·修正本il^ :t-f内容？ 3所提.W •是否准予修正？ 從連結到那位置的目前區段讀取該資料片段；並且 轉換在該區段中的該資料到中間資料流。 16.,申請專利範圍第15項的方法，其中從向前或向後幾個 區段的孩位置多於一個向後面區段在時間内讀取，使可 以找到該主要資料給該目前區段的第一個資料片段，在 該例子這個資料沒有呈現在該目前區段。 -裝· 訂· # .4 - 77896-930702 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)