TWI339075B - System, method and apparatus for embedding personal video recording functions at picture level - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 - 本發明涉及視頻資料處理，更具體地說，涉及一種以圖像級 : 嵌入個人視頻錄製功能的系統、方法和設備。 【先前技術】 個人視頻錄製功能允許用戶倒回、快進、暫停和慢速播放視 頻資料。上述功能是通過從組成視頻資料的圖像中選擇顯示部分 I圖像來實現的。 許多視頻壓縮標準中引入了視頻圖像間的資料依賴性。結果 視頻中的一些圖像是依賴於該視頻中其他圖像的資料。只有當其 他圖像解碼後，依賴該其他圖像資料的圖像才能進行解碼。 壓縮標準通常約束了視頻資料中圖像間可允許的資料依賴 性，導致解碼順序與標準視頻顯示順序有關聯。然而相對於倒回 和快進順序的解碼順序有很大的不同 • A於版權及安全考慮，越來越多（inercasingly)的視頻資料 是加密的。視頻資料通常以封包(tranSp0rtpackeis)形式傳輸封句 包括報頭和有效载荷。有效載荷包括加密的視頻資料。 加密資料的使用使個人視頻錄製功能變複雜了。一些個人視 頻錄製功能能以不同於標準重放（playback)的順序顯示圖像。在 ‘標準重放中，視頻資料流通常是被連續地存取和消耗。在很多個 人視頻錄製功能中’視頻資料以不連續的順序顯示。加密使得在 適當間隔上存取資料變得複雜。 P39075

I 丨 比較本發明後續將要結合附圖介紹的系統，現有技術的其他 局限性和弊端對於本領域的普通技術人員來說是顯而易見的。 【發明内容】 、 本發明公開了一種以圖像級嵌入個人視頻錄製功能的系統、

I 方法和設備，如附圖所示及結合附圖所作的描述以及如權利要求 中對本發明的更完整的闡述。 1根據本發㈣-方面，提供—種祕存料結構的電腦可 •讀媒介，其中，所述資料結構包括： 圖像頭；和 位於圖像頭之後的至少一條命令。 優選地’在本發明的電腦可讀媒介巾所述資料結構包括用 戶資料，其中該用戶資料包括至少—條命令。 優選地’在本發明的電腦可魏介中，所述用戶資料緊接在 圖像頭之後。 •一優選地，在本發明的電腦可讀媒介中，所述用戶資料包括用 戶資料開始碼和簽名(signature) » 優選地，在本發明的電腦可讀媒介中，所述資料結構包括圖 ，•像有效載荷’所述圖像有效載荷位於所述至少一條命令之後。 優選地，在本發_魏可讀媒介中，所述至/—條命令用 於倒回功能。 7 所述至少—條命令用 優選地，在本發明的電腦可讀媒介中 於快進功能。 1339075 優選地’在本發明的電腦可讀媒介中，所述資料結構還包括： 位於所述用戶資料之後的圖像有效載荷。 根據本發明的一方面，提供一種用於解碼視頻資料的解碼系 統，該解碼系統包括： 用於將命令寫入圖像資料結構中的控制器。 優選地，在本發明的解碼系統中，還包括用於執行所述命令 的視頻解碼器》 優選地，在本發明的解碼系統中，所述圖像資料結構包括圖 像頭，所述控制器將所述命令寫在圖像頭之後。 優選地，在本發明的解碼系統中，所述圖像資料結構包括用 戶資料’所述用戶資料包括開始碼、衫和所述命令。 優選地’在本發明的解碼系統中，麵解碼器執行所述命令 導致倒回操作。

優、地S本發明的解碼系統中，視頻解碼器執行所述命令 導致快進操作。 據本發月的方面’提供一種用於顯示加密視頻資料的方 法’該方法包括： 結構解在包含有多個圖像的第—加㈣料結構以還原該第-資料 和 解碼所述第一資料結構中的所述多個圖像中至少一 至少一些圖像 *解碼所述第-f科結構令的所述多 時，解密包含有多個圓像的第二加密資科結構。—些圓像 優選地，在本發明的方法t，還包括存儲 優選地，在本發明的方法中，還 第弟I料結構。 一索引將第-資料結構中 ‘料—料，該第 址關聯，1料—偏+ ^個_與_的—個或多個位 址中，、母一個所相像被存儲在與其關聯的一個或多個位 序，方法f，所舰頻:轉具麵準重放順 “準重放順序下，所述第二資料結構中的-個或多 個圖像先於所述第—㈣結射的_個或？細軸示。/ 優選地，在本發明的方法中，解密第二加密資料結構還包括： 始 量 提取該加密視頻資料的一部分，該部分從“一個位址”開 該一個地址”與“另一個地址”之間有一個預定的偏移 其中所述第-加密資料結構從該"另一個位址”開始存儲。 優選地，在本發明的方法巾，解密第二加密資料結構還包括： 解密該加密視頻資料的一部分；和 址 量 提取該加密視頻資料的另一部分，該另一部分從‘•第三個地 開始，該第二個地址”與所述地址之間有一個預定的偏移 其中，所述“該加密視頻資料的一部分，，不包括第二加密資 料結構 優選地，在本發明的方法中，包括：將命令寫入到第一資料 、告構中的至少一個圖像中。 優d在本發明的方法+ 所述佘人μ# λ ^ t 义主夕—個圖像包括報頭 :=命令寫入到所述至少-個_報頭中 =’:本發明的方法，，所述命令完成倒回功能。 辦，所騎⑽快進功能。 統，該Μ包t _於顯不加密視頻資料的筹 =引擎，用於解魏含有多侧像㈣—加㈣ 還原該第一資料結構； 視頻解碼器，用於解碼所述第—資料結财的所述多個 中至少一些圖像； ，、中§所述棚解碼轉碼輯第—資料結構中的所述多 個圖像中至少-些圖像時，所述解密引擎解密包含有多個圖像的 第一加密資料結構。 優選地’在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中，包括 用於存健第一資料結構的緩衝器。 優選地，在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中，包括： *主機處理ϋ ’該主機處理器用於生成第—索引，該第一索引 將第 > 料結構卜個或多個圖像與對應的一個或多個位址關 聯’其t每-個所額像被存儲在與其關聯的—個或多個位址中。 優選地，在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中，所述 1339075 視頻資料具有標準重放順序，其中在該標準重放順序下，所述第 二資料結構中的一個或多個圖像先於所述第一資料結構中的一個 或多個圖像顯示。 優選地，在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中，所述 主機處理器提取該加密視师料的—部分，該部分從“一個位 址”開始’該“-個地址”與“另一個地址，，之間有一個預定的 偏移量’其中所述第-加㈣料結構從該“另—個位址，，開始存 儲。 優選地，在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中，當所 述主機處理器提取該加密的視頻資料的另—部分時，解密引擎解 贿述“加密的視頻資料的—部分，，，其中，所述“另一部分” 從“第三個地址”開始，該“第三個地址，，與所述個地址之間有 一個預定的偏移量，其中，所述“該加密的視頻資料的-部分，， 不包括第二個加密的資料結構。 優選地’在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中 ，所述 主機處理it將命令寫人到第—資料結構中的至少_個圖像中。 優選地，在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中 ，戶斤述 至少-個圖像包括報頭，所述命令的寫入包括：將命令寫入到所 述至少一個圖像的報頭中。 優選地，在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中 ，戶斤述 命令完成倒回功能。 1339075 優選地’在本發明的用於顯示加密視頻資料的系統中，所述 命令完成快進功能。 【實施方式】 - 圖1是根據本發明的實施例經MPEG (運動圖像專家組）編 碼處理的典型視頻資料1〇1的示意圖。視頻資料1〇1包括一系列 圖像103。每個圖像103包括亮度γ 1〇5、紅色度Cr 1〇7和藍色度 Cb 109象素的二維網格。 鲁圖像103可是使用各種壓縮技術進行壓縮，這些壓縮技術採 用時間和空間冗餘。另外，圖像1〇3包括報頭1〇3 (a)，報頭1〇3 (a)中有參數資訊。圖像103組合成稱爲“圖像組，，（g〇P)123 的資料結構。GOP 123還包括用於進一步描述該GOP的附加參 數。多個GOP 123集到一起構成視頻序列125。 出於版權及安全考慮，越來越多的視頻資料是加密的。因此， 視頻序列125可用任何一種方案加密。接著，加密後的視頻序列 春128被打包成封包(transp〇rtpackets)13〇。封包13〇是長度固定的資 料包’包括報頭130 (a)和有效載荷no (b)。例如，MPEG標 準採用的封包是188位元組，包括4位元組報頭和184位元組有 效載荷。有效載荷130 (b)攜帶加密的視頻序列128。 圖2是根據本發明實施例用於對加密的視頻資料進行解密和 解碼的電路顧_。資料被接收並存儲在同步祕隨機記憶體 (SDRAM) 201的緩衝n 203中。資料可從通信通道或記憶體中 接收’所述通信通道包括衛星或線境通信鏈路等，所述記憶體包 1339075 括硬碟或DVD等。 然後緩衝器203的資料輸出被傳遞給資料傳輸處理器2〇5。資 料傳輸處理器205將傳輸碼流解複用成打包的基本碼流元，將音 頻傳輸碼流傳給音頻解碼器215，將視頻傳輸碼流傳給視頻傳輸處 理器207。 視頻傳輪處理器207從傳輸包130的碼流中提取有效載荷130 (b)’從而還原加密的視頻128。解密引擎208接收和解密該加密 的視頻128 ’從而還原視頻序列125 ’然後將視頻序列125寫入到 壓縮資料緩衝器218中。 視頻解碼器209解壓縮來自壓縮資料緩衝器218的視頻序列 125中的圖像103’並將圖像1〇3寫入幀緩衝器219»顯示引擎211 縮放圖像103 ’再現圖形和構造完整的顯示。 該電路也支援個人視頻錄製功能，如快進、倒回等。該電路 包括用於接收來自控制面板223的信號的接收器221。控制面板 223包括多種輸入裝置，如手持紅外或射頻遙控單元，或鍵盤。控 制面板223可以疋電路的一部分，也可以獨立於電路。 用戶可以從控制面板223上啓動個人視頻錄製功能。控制面 板223通過接收器221將與特定個人視頻錄製功能相關的信號提 供給控制器216。 在標準重放過程中，圖像1〇3以攝像機錄製過程中捕捉的順 序顯示。另外’ MPEG-2中，標準重放時’按照圖像1〇3接收的 12 1339075 順序解碼圖像103。這樣，能夠按照視頻資料接收的順序將視頻資 料寫入到缓衝器203中。資料傳輸處理器205、視頻傳輸處理器 207和解密引擎208通過從緩衝器2〇3的連續位址上提取視頻資料 來處理視頻資料。類似地，視頻解碼器209通過從壓縮資料缓衝 器218的連續位置上提取視頻資料來解碼視頻資料。這可以通過 使用指標來實現。 快進和倒回操作時，視頻資料不一定按照接收視頻資料的順 序解碼。相反，快進和倒回時，圖像的解碼順序可以跳過某些圖 像。在倒回操作時，可以反向解碼圖像。 因此，控制器216從緩衝器203中提取加密的G0P 123。解 密引擎208解密所提取的G〇p 123並把該G〇p 123寫入到壓縮資 料緩衝器218中。控制器216爲G〇p 123舰圖像表23〇。圖像 表23〇爲_資料緩衝器218中的GOP⑵的圓像1〇3建立了索 引’指示了諸如圖像103的類型以及圖像1〇3在壓縮資料緩衝器 218中的開始地址的資訊。 視頻解碼209使用圖像表23G ^位蚊的圖像^另外控 制^ 216颇像1G3寫入命令。在—些實施例中，命令可寫到用 = 彳述用戶^料緊接在圖像頭之後。視頻解碼器209可 二探測和執行所述命令。命令的執行可實現個人視頻錄製功 引擎二::碼盗2〇9解碼某個G〇P 123時’控制器216和解密 按照視頻錄製功能順序提取、解密下-個GOP 123並爲 f339〇75 之創建表和寫入命令。在快進時，月 放順序中的下一個GOP 123。在倒巨 標準重放順序中的前一個GOP 123 ° 現在參考圖3，圖3是存儲在緩衝器2〇3中加密的⑵

思圖加密的GOP⑵if常按照其被接收的順序存儲在緩衝器2〇3 中，而加密的GOP通常按照標準重放的順序被接收。 日^•，所述下一個G〇p 123是標準重 在倒回時，所述下一個G〇p 123是 當標準重放GOP123 (n)的圓像1〇3時，電路接收到快進功 能的請求’控制H 216提取GOP 123 (π)，的結尾部分。解密引 擎208解密GOP 123 (n)，的餘下部分並將解密後的該部分寫入 壓縮資料緩衝器218中。控制器216也接收和分析GOP 123 (n), 的該餘下部分以創建圖像表23(^視頻解碼器2〇9解碼G〇p (η),結尾部分的至少一些圖像。根據本發明的一些方面，控制 器216也能寫入執行所述快進功能的命令。 當視頻解碼器209解碼GOP 123 (η),結尾部分的至少一些 圖像時’控制器216提取GOP 123(η+1 )。解密引擎208解密GOP 123(η+1)並將解密後的g〇P Ι23(η+1)寫入壓縮資料緩衝器218。 控制器216接收和分析GOP123 (η+1)，爲GOP123 (n+l)創建 圖像表230。上述步驟可以對任意數量的g〇P重復進行。 控制器216通過使用指標ptr能提取GOP 123 (η)，和下一個 GOP 123 (n+l)、GOP 123 (η+2)……的結尾部分。控制器216 1339075 通過使用私標ptr提取GOP 123 (η)'的餘下部分以提取資料字 (data word)。每提取—個資料字後，指標ptr都累加。在前述方 法中’控制器216能提取GOP 123 (η)，餘下部分的資料字，接 著是 GOP (η+ι)β 當標準播放GOP 123 (η)的圖像103時，電路接收倒回功能 的請求，控制器216提取GOP 123 (η)''的開始部分。解密引擎 208解密GOP 123 (η)''的開始部分並將解密後的該部分寫入壓 •縮資料緩衝器218中。控制器216也接收和分析GOp 123 (η),, 的開始部分以創建圖像表230。 視頻解碼器209解碼GOP 123⑷。開始部分的至少一些圖 像。根據本發明的-些方面’控制器216也能寫入執行所述倒回 功能的命令。 當視頻解碼器209解碼GOP 123 (η V ,開始部分的至少一些 圖像時’控制器216提取GOP 123 ( η-1)。解密引擎2〇8解密G〇p • 123 (η·1)並將解錢的G〇p 123 ()寫人壓縮㈣緩衝器2i8。 控制器216接收和分析GOP 123 〇1)，爲G〇p 123 (nl)創建 圖像表230。上述步驟可以對任意數量的重復進行。 控制器216通過使用指標ptr能提取G〇p 123 (η) η和GOP 123 (n-1)、GQP 123 (η-2) ·.·..·的結尾部分。控制器216將指標 Ptr減小預定的偏移量。該偏移量要選擇得足夠大以使指標阼至 少能指向該GOP的開始地址前的地址。指標碑減小後，解密引 15 ③ 1339075 擎208提取和解密該指標Ptr指向的位址上的資料字》控制器216 檢查解密後的視頻資料。當控制器216檢測到GOP的起始點時， 資料字被寫入壓縮資料緩衝器218中。 現在參考圖4 ’圖4是根據本發明實施例的快進功能的流程 圖。步驟405中，控制器216接收快進指令。步驟410中，提取 G〇P (η)'的結尾部分。步驟415中，解密g〇p (n),的結尾部 分。步驟420中，控制器216爲該cop (n),的餘下部分創建圖 像表230。步驟425中’控制器216將要執行的快進命令寫入G〇p (η)'的圖像1〇3中。 步驟430中’提取向前方向的下一個G〇p,如G〇pi23(n+i)。 步驟435中，當根據寫入到圖像中的命令解碼前一個時解 密和存儲當前G(^步驟44〇中，當解碼前一個G〇p時，控制器 加爲當前GOP創建圓像表跡步驟445巾當解碼前—個咖 時’控制器216將要執行的快進命令寫入當前G〇p的圖像中。上 述步驟430—445能在任意數目的GOP上重復任意多次。 現在參考ϋ 5 ’圖5是根據本發明實施觸卿功能的流程 ^^驟505中’控制态216接收隹,j回命令。步驟51〇中，指標 P從減小-個偏移量。步驟515中，對從新指標位址開始到該部分 的結尾之間的視頻資料進行解密。步驟517中，控制器在等待， 直到找到GOP⑷的起始點爲止。步驟％时，找到G〇p⑷ 的起始點後，控制器216爲G〇p 123 (n)/ /的開始部分創建圖像 Ϊ339075 將要執行命令寫入圖像

表230。步驟525中，控制器216 103 中。 步驟530中，指標ptr減小-個偏移量。步驟532 +，從新指 標位址開始的視頻資料被解密。步驟534中，押制216等/寺直 到找到下-個GOP (η-l)的起始點爲止。步驟535巾，解密該 GOP。步驟5财，控制器216爲該G0P創建圖像表23〇。步驟 545中’控制器216將要執行的伽命令寫人該G〇p的圖像⑽ 中。上述步驟530—545能在任意數目的G〇P上重復任意多次。 步驟530—545中’視頻解密器209解碼下一個G〇p如㈤口 123 (η)的至少一些圖像。 現在參考圖6’圖6是由視頻解碼器2〇9執行的存儲命令的圖 像103示意圖。圖像1〇3包括圖像頭103 。圖像頭i〇3 Q) 之後是用戶資料（user data，簡稱ud)。 控制器216首先將用戶資料開始代碼“user DATA START CODE” 、簽名“SIGNATURE”寫入用戶資料中，接著把執行快 進或倒回功能的命令“CMD……CMD”寫入用戶資料ud中。例 如，所述簽名“SIGNATURE”包括如0x42 5243 4De

如果控制器216往圖像103中插入命令“CMD，，前，圖像1〇3 已包含有用戶資料，那麼，控制器216將用戶資料開始代碼“USER DATA START CODE”、簽名 “SIGNATURE”、命令 “CMD……

CMD寫入到原有的用戶資料開始代碼“USER DATA START 17 !339〇75 CODE”和用戶資料“DATA”之前。 例如，特定的命令序列包括申請日期爲2002年12月11曰、 申請序列號爲 10/317,389、名稱爲 “Command Packet System and Method Supporting Improved Trick Mode Performance in Video Decoding Systems”（視頻解碼系統中支援改良的特技模式性能的 命令分組系統和方法）中闡述的命令序列。這裏全面參考了該文 本。 以上所述並不取決於插入到封包中的命令。即使應用程式未 使用傳輸層（如封包基本瑪流層或基本碼流層），主機應用程式也 可向視頻解碼器發送命令。這是因爲命令是攜帶在用戶資料中 的。而所述用戶資料在碼流中攜帶，不需要封包報頭或資料包 (transport header or packets)。因此，不使用傳輸碼流（transp〇rt stream)的系統也能用以上所述的方法來傳輸資料。 本發明的實施例可以通過多種産品來實現，如單個晶片、特 定用途的積體電路（ASIC)或糊从㈣朗紐其他部分的 解碼系統。錢程度主要由速度與成本考慮蚊。由於現代處理 器種類繁多’所以使用商業可用的處理器也是可能的，所述商業 可用的處理器可外接到ASIC中。可選地，如果處理器可以作爲 ASIC核4邏輯塊，喊討㈣處理器可作爲厦設備的一 部分’其中，-些魏可以棚件中實現。在—個實施例中本 發明包括積體電路。 18 1339075 雖然本發明是通過幾個具體實施例進行說明的，本領域技術 人員應當日柏’在猶離树職_情況下，财崎本發明 進行各種變換及等同替代。 此外’根據本發明的指導進行的各種修改以適應特定的環境 或材料也並未_本發_範圍。因此，本發赌祕於公開的 那些具體實施例’本發B月包括落入權利要求範圍内的所有實施例。 【圖式簡單說明】 圖1是加密和壓縮視頻資料的示意圖； 圖2是根據本發明實施例用於對視頻資料進行解碼的電路原 理框圖； 圖3是存儲加密的圖像組(GOP)的記憶體的示意圖； 圖4是根據本發明的實施例快進功能的流程圖； 圖5是根據本發明的實施例倒回功能的流程圖； 圖6是根據本發明的實施例存儲有用於執行個人視頻錄製功 能命令的圖像的示意圖。 【主要元件符號說明】 視頻資料 101 圖像 103 報頭 103 (a) 亮度Y 105 紅色度Cr 107 藍色度Cb 109 圖像組（GOP) 123 視頻序列 125 加密後的視頻序列 128 封包(transport packets) 130 報頭 130 (a) 有效載何 130 (b) 同步動態隨機記憶體（SDRAM) 201 11339075 緩衝器 203 資料傳輸處理器 205 視頻傳輸處理器 207 解密引擎 208 視頻解碼器 209 顯示引擎 211 音頻解碼器 215 控制器 216 壓縮資料緩衝器 218 幀缓衝器 219 接收器 221 控制面板 223 圖像表 230 加密的 GOP 123〇2)、123(n-l)、123(n)、123(n+l)、123(n+2)…

20

Claims (1)

1. 月 十、申請專利範® !、-種用於顯示加密視頻雜的方法，包括 料結:純⑽_輸1_、_嘯該第—資 像；和 ^碼所述第—資料結構中的所述多個圖像中至少一 4b 圖 像時資料結構中的所述多個圖像中至少-些圖 解在^有多個圖像的第二加密資料結構； 少—個到第一資料結構中的至少一侧像中，所述至 頭之後，所2圖像頭和用Ρ_，所述用戶f料緊接在圖像 像的用戶令的寫入包括：將命令寫人浙述至少一個圖 、如申咬皇^ ’所述命令用於實現_功能或快進功能。 咖第1項所述的方法，其中，還包括存儲所述第 申明專利域第2項所述的方法，其中，還包括： 個圖— f料結構中的一個或多 、對應的—個或多個位址關聯，其 破存儲在與_的_崎個胁巾。 圖_ 種用於顯示加密視頻資料的系統，包括： ^密引擎’用於解密包含有多個圖像的第—加密資料 々原該第-資料結構； 視頻解碼器’用於解碼所述第一資料結構中的所述多個圖 21 1339075 像中至少一些圖像； ’、中$所述視頻解碼器解碼所述第-資料結構中的所述 多_像中—些圖像時’所述解密引擎解密包含有多個圖 像的第-加^料結構；所述系統還包括控制器 ’通過所述控 制器將命·^寫人到第_資料結構中的至少—個圖像中，所述至 少一個圖像包括圖像頭和用戶資料，所述用戶資料緊接在圖像 頭之後所述命令的寫入包括：將命令寫入到所述至少—個圖 像的用戶貝料中’所述命令用於實現倒回功能或快進功能。 、如申請專利範圍第4項所述的系統，其中，還包括用 1料結__^ 子省弟

   22