TWI459818B - 視訊設備和用於逆向顯示視訊資料的方法 - Google Patents

視訊設備和用於逆向顯示視訊資料的方法 Download PDF

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Description

視訊設備和用於逆向顯示視訊資料的方法
本發明係有關於視訊顯示，更特別地，係有關於一種視訊設備和用於逆向(reverse)顯示視訊資料的方法。
各種功能(例如逆向放映)已在視訊設備中實現以方便地操作視訊資料。典型的視訊設備使用視訊編碼標準(例如MPEG 1/2/4和H.26x)執行數位資料操作與壓縮。通常地，符合視訊編碼標準的視訊編碼器和解碼器根據一個前向(forward)時間順序對視訊資料進行處理。因此，在逆向放映的應用中，顯示裝置需要在逆向放映視訊資料之前，等待視訊解碼器以前向時間順序完成對所有視訊資料的順序解碼，由於視訊資料的緩衝和解碼，所以導致產生顯示延遲。
因此，存在提供一種視訊設備及逆向顯示視訊資料的方法的需求，以減少顯示延遲。
本發明提供一種視訊設備和用於逆向顯示視訊資料的方法以解決顯示延遲的問題。
本發明提供一種視訊設備，用於逆向顯示視訊資料，包括：控制器，用以從資料存儲媒體中獲得第一圖像組和第二圖像組；第一記憶體，耦接控制器，第一記憶體用以接收第一圖像組；第二記憶體，耦接控制器，第二記憶體用以接收第二圖像組；視訊解碼器，耦接第一記憶體和第二記憶體，視訊解碼器用以對第一圖像組和第二圖像組的多個視訊訊框進行解碼以得到已解碼視訊訊框；以及顯示裝置，耦接視訊解碼器，顯示裝置用以顯示已解碼視訊訊框；其中當第二記憶體接收第二圖像組時，視訊解碼器對第一圖像組的視訊訊框進行解碼及顯示裝置以逆向放映順序顯示第一圖像組的已解碼視訊訊框。
本發明另提供一種用於逆向顯示視訊資料的方法，包括：經由控制器從資料存儲媒體中獲得第一圖像組和第二圖像組；經由第一記憶體接收第一圖像組；當經由第二記憶體接收第二圖像組時，經由視訊解碼器對第一圖像組進行解碼以獲得已解碼視訊訊框及經由顯示裝置以逆向放映順序顯示已解碼視訊訊框。
本發明提供的視訊設備和用於逆向顯示視訊資料的方法能平行執行下一先前圖像組的資料擷取和當前一圖像組的解碼和逆向放映，以減少由於資料再緩衝所導致的顯示延遲。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的“包括”和“包含”係為一開放式的用語，故應解釋成“包含但不限定於”。以外，“耦接”一詞在此係包含任何直接及間接的電性連接手段。間接的電性連接手段包括通過其他裝置進行連接。
第1圖係根據本發明實施例的視訊設備1的方塊示意圖。如第1圖所示，視訊設備1包括控制器10、視訊緩衝器12、視訊解碼器14和顯示裝置16。其中，控制器10順序地耦接視訊緩衝器12、視訊解碼器14和顯示裝置16。
視訊設備1可併入視訊放映系統或電視系統。在視訊放映系統中，視訊資料根據編碼標準(例如MPEG 1/2/4和H.26x)壓縮並存儲在資料存儲媒體(例如CD或DVD)中。在電視系統中，天線、碟形衛星天線(satellite dish)或電纜(圖未示)拾取電視信號，電視調諧器(圖未示)調諧信道傳送電視信號中的點播節目(request program)，解調器(圖未示)對電視信號進行解調，並提供符合包括MPEG 1/2/4和H.26x的編碼標準的視訊資料。遠程控制裝置或其他的使用者界面(圖未示)在資料存儲媒體或信道上選擇一個資料段，用以觀看。在視訊解碼器14執行解碼之前，控制器10從資料存儲媒體(圖未示)或解調器(圖未示)中獲取視訊資料，以在視訊緩衝器12中緩衝位元流Db 。
視訊緩衝器12可為獨立的資料緩衝器，或內置於視訊解碼器14之中。視訊解碼器14從視訊緩衝器12中接收位元流Db ’，以解碼獲得一組視訊訊框Dv ，該位元流Db ’被稱作是包括I訊框、P訊框或B訊框的訊框序列的一圖像組(Group Of Pictures，GOP)。I訊框通常是圖像組的第一個訊框，可以無需運動補償而編碼作為一個普通(normal)影像。從I訊框或之前的P訊框可以預測P訊框。從之前的和相繼的I訊框或P訊框可以雙向地預測B訊框。P訊框和B訊框的預測式編碼和解碼取決於先前的和相繼的視訊訊框，因此對最後一個預測式訊框進行的解碼需要對靠近圖像組的末端的參考訊框進行解碼。因此，對位元流Db ’的最後一個B訊框的解碼需要首先對包括I訊框和P訊框的所有先前參考訊框進行解碼。在普通放映過程中，當顯示裝置16以前向放映順序顯示已解碼視訊訊框時，視訊解碼器14以一類似的前向解碼順序對已編碼視訊訊框進行解碼，然而在逆向放映過程中，在顯示裝置16以逆向放映順序顯示已解碼視訊訊框之前，視訊解碼器14需以前向解碼順序對已編碼視訊訊框進行解碼。
第2圖係圖像組的MPEG已編碼視訊訊框的前向放映原理圖。如第2圖所示，圖像組包括第一圖像組(第2圖標示為GOP0)和第二圖像組(第2圖標示為GOP1)。圖像組的每一個視訊訊框可由符號和數字表示，該符號指示視訊訊框的類型，該數字指示圖像組序號(即，第2圖所示的GOP0或GOP1)和在普通放映順序中的顯示順序。例如，I00 是一個I訊框且是第一圖像組中的待顯示的第一視訊訊框；P06 是一個P訊框且是第一圖像組中的第七視訊訊框。以第一圖像組為例，視訊解碼器14從視訊緩衝器12中接收位元流Db ’，以順序{I00 ，P03 ，B01 ，B02 ，P06 ，B04 ，B05 ，P09 ，B07 ，B08 }對已編碼視訊訊框進行解碼，並將已解碼視訊訊框Dv 傳送至顯示裝置16，如第2圖的箭頭方向所示，以前向放映順序{I00 ，B01 ，B02 ，P03 ，B04 ，B05 ，P06 ，B07 ，B08 ，P09 }進行顯示。可注意到解碼順序和前向放映順序是相似的，因此已解碼視訊訊框的普通放映可在顯示裝置16上無縫執行。第二圖像組(包含I10 至P1n 等訊框)與第一圖像組的操作過程相似，為簡潔不再贅述。
第3圖係圖像組的MPEG已編碼視訊訊框的逆向放映原理圖。如第3圖所示，圖像組包括第一圖像組(第3圖標示為GOP0)和第二圖像組(第3圖標示為GOP1)。在逆向放映的過程中，視訊解碼器14對圖像組中的所有已編碼視訊訊框或選擇出的已編碼視訊訊框進行解碼，例如，在逆向放映的過程中，只對I訊框和P訊框進行解碼。在逆向放映的原理圖中，圖像組的所有已編碼視訊訊框以前向解碼順序進行解碼，並以逆向放映順序進行顯示。例如，視訊解碼器14從視訊緩衝器12中接收位元流Db ’，以順序{I00 ，P03 ，B01 ，B02 ，P06 ，B04 ，B05 ，P09 ，B07 ，B08 }對已編碼視訊訊框進行解碼，並將已解碼視訊訊框Dv 傳送至顯示裝置16，如第3圖的箭頭方向所示，以逆向放映順序{P09 ，B08 ，B07 ，P06 ，B05 ，B04 ，P03 ，B02 ，B01 ，I00 }進行顯示。可注意到解碼順序和逆向放映順序幾乎是相反的，因此，顯示裝置16需要在以逆向放映順序放映已解碼視訊訊框之前，等待視訊解碼器14完成對第一圖像組的所有已編碼視訊訊框的MPEG解碼，這導致在習知的視訊設備中，顯示延遲與待解碼的一圖像組的已編碼視訊訊框的數目成比例。第二圖像組與第一圖像組的操作過程相似，為簡潔不再贅述。
第4圖係使用習知視訊設備的習知逆向放映原理圖。在習知逆向放映原理中，如第4圖所示，視訊緩衝器12在持續時間t1 内為第五圖像組(第4圖標示的GOP4)接收位元流Db ，視訊解碼器14以前向時間序列對第五圖像組中所有的已編碼視訊訊框進行解碼，得到已解碼視訊訊框Dv ，顯示裝置16在持續時間t2 内以逆向放映順序對已解碼視訊訊框Dv 進行顯示。已知視訊緩衝器12在解碼和顯示之前接收圖像組的過程為“再緩衝(rebuffering)”。在下一個先前圖像組，即第五圖像組(第4圖標示的GOP4)在顯示裝置16放映之前，視訊緩衝器12為了第五圖像組需要有限量的時間t1 對位元流Db 進行再緩衝，視訊解碼器14也需要時間對第五圖像組的所有已編碼視訊訊框進行解碼，因此，當觀看者觀看逆向放映的視訊時，可在顯示裝置16上觀察到影像延遲。
第5圖係本發明第一實施例的結合第1圖的視訊設備1的第一逆向放映原理圖。視訊緩衝器12包括獨立的視訊記憶體，即第一記憶體12a和第二記憶體12b。如第5圖所示，第一記憶體12a在持續時間t1 内為最後圖像組，也就是逆向放映順序中的第一圖像組(第5圖標示的GOP4)接收位元流Db 。視訊解碼器14從第一記憶體12a中接收並解碼已再緩衝位元流Db ’，顯示裝置16在持續時間t2 内以逆向放映順序顯示最後圖像組中的已解碼視訊訊框，與此同時，第二記憶體12b為下一先前圖像組，也就是逆向放映順序中的第二圖像組(第5圖標示的GOP3)接收位元流Db 。平行(in parallel)執行下一先前圖像組(本實施例中的GOP3)的資料擷取和當前圖像組(本實施例中的GOP4)的解碼和逆向放映，以減少由於資料再緩衝所導致的顯示延遲。
第6圖係本發明第二實施例的結合第1圖的視訊設備1的第二逆向放映原理圖。視訊緩衝器12包括位於一共用記憶體中的兩個記憶體部分(即第一記憶體部分和第二記憶體部分)，第一記憶體部分由記憶體區塊604-610表示，且第二記憶體部分由記憶體區塊612-620以及600-602表示。每一個記憶體區塊包含一個已編碼視訊訊框，每一個已編碼視訊訊框由符號和兩位數字表示，其中該符號指示已編碼視訊訊框的類型，該兩位數字指示圖像組序號和前向放映順序的顯示順序。例如，I10 是一個I訊框且是第一圖像組中的第一已編碼視訊訊框；B05 是一個B訊框且是第二圖像組中的第六已編碼視訊訊框。在逆向放映的初始化之後，控制器10控制視訊緩衝器12接收並存儲已選擇視訊片段的最後一個圖像組，該最後一個圖像組也是解碼和逆向放映顯示的第一圖像組。在視訊解碼期間，控制器10同時控制視訊緩衝器12傳送第一圖像組的已編碼視訊訊框至視訊解碼器14，用以對第一圖像組的已編碼視訊訊框進行解碼，並同時控制可用的視訊緩衝器12接收並存儲下一個先前圖像組(逆向放映順序的第二圖像組)。在已編碼視訊訊框傳送至視訊解碼器14並解碼和顯示之後，控制器10控制視訊緩衝器12釋放可用的記憶體空間。以逆向時間序列的順序釋放記憶體空間，即，在已編碼視訊訊框解碼和顯示之後，首先釋放存儲圖像組的最後一個視訊訊框的記憶體空間，最後釋放存儲圖像組的第一視訊訊框的記憶體空間，隨後控制器10就可以決定用於下一個先前圖像組的可用記憶體空間。以第6圖的共用記憶體的資料結構為例，第一圖像組的緊跟P訊框P13 的已編碼視訊訊框，例如已編碼視訊訊框B11 和B12 已被讀取，並由視訊解碼器14解碼且相應地顯示，而留下記憶體區塊612-620和600-602可用。然後控制器10檢查下一個先前圖像組的已編碼視訊訊框的資料大小，以決定記憶體區塊612-620和600-602中的待再緩衝的已編碼視訊訊框的數目，因此，可用記憶體空間可存儲下一個先前圖像組，即第二圖像組的中間至最後的已編碼視訊訊框。例如，控制器10決定記憶體區塊612-620和600-602能存儲第二圖像組的至少5個已編碼視訊訊框，即B04 、B05 、P09 、B07 和B08 ，讀取位元流Db 以搜索第五已編碼視訊訊框(即B04 )的訊框標頭(frame header)，並控制記憶體區塊612-620和600-602以前向解碼順序接收第二圖像組的該5個已編碼視訊訊框，控制器10同時控制共用記憶體以傳送第一圖像組剩餘的視訊訊框(例如I10 )至視訊解碼器14。在本發明的一實施例中，共用記憶體是一個環緩衝器(ring buffer)，因此已編碼視訊訊框B07 存儲在記憶體區塊620中，而已編碼視訊訊框B08 存儲在記憶體區塊600中。在最後一個圖像組的視訊解碼完成之後，顯示裝置16以逆向放映順序顯示已解碼視訊訊框，與此同時共用記憶體繼續接收第二圖像組剩餘的已編碼視訊訊框(即I00 、B01 、B02 、P03 和B04 )。需注意的是，選擇圖像組的已編碼視訊訊框並以逆向時間序列的形式存儲在第6圖的共用記憶體中，即，首先選擇圖像組的最後一個已編碼視訊訊框，最後選擇圖像組的第一已編碼視訊訊框，並根據其解碼順序放置於共用記憶體中，然而，設計者可根據設計需要調整圖像組的已編碼視訊訊框的存儲和放置順序，本發明並不以此為限。
第7圖係本發明第三實施例的結合第1圖的視訊設備1的第三逆向放映原理圖，其中視訊緩衝器12由視訊記憶體74代替。視訊記憶體74包括記憶體區塊740-750。控制器10包含第一位址表70和第二位址表72，其中第一位址表70和第二位址表72包括用於第一圖像組和第二圖像組的已編碼視訊訊框的分別指向視訊記憶體74的記憶體位址。例如，第一位址表70為第一圖像組的已編碼視訊訊框記錄(keep track)記憶體位址，第二位址表72為第二圖像組的已編碼視訊訊框存儲記憶體位址。控制器10同時控制視訊記憶體74根據第二位址表72接收第二圖像組，並根據第一位址表70傳送第一圖像組至視訊解碼器14。例如，第二位址表72記錄存儲第二圖像組的已編碼視訊訊框I00 的記憶體區塊746的位址，相似地，第一位址表70記錄存儲第一圖像組的已編碼視訊訊框I10 的記憶體區塊742的位址。
上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何習知技藝者可依據本發明之精神輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。
1．．．視訊設備
10．．．控制器
12．．．視訊緩衝器
14．．．視訊解碼器
16．．．顯示裝置
GOP0、GOP1、GOP2、GOP3、GOP4．．．圖像組
12a．．．第一記憶體
12b．．．第二記憶體
t1 、t2 ．．．持續時間
600-620．．．記憶體區塊
740-750．．．記憶體區塊
70．．．第一位址表
72．．．第二位址表
74．．．視訊記憶體
第1圖係根據本發明實施例的視訊設備1的方塊示意圖；
第2圖係圖像組的MPEG已編碼視訊訊框的前向放映原理圖；
第3圖係圖像組的MPEG已編碼視訊訊框的逆向放映原理圖；
第4圖係使用習知視訊設備的習知逆向放映原理圖；
第5圖係本發明第一實施例的結合第1圖的視訊設備1的第一逆向放映原理圖；
第6圖係本發明第二實施例的結合第1圖的視訊設備1的第二逆向放映原理圖；
第7圖係本發明第三實施例的結合第1圖的視訊設備1的第三逆向放映原理圖。
1．．．視訊設備
10．．．控制器
12．．．視訊緩衝器
14．．．視訊解碼器
16．．．顯示裝置

Claims (12)

  1. 一種視訊設備，用於逆向顯示視訊資料，該視訊設備包括：一控制器，用以從一資料存儲媒體中獲得一影片之第一圖像組和第二圖像組；一第一記憶體，耦接該控制器，該第一記憶體用以接收該第一圖像組；一第二記憶體，耦接該控制器，該第二記憶體用以接收該第二圖像組；一視訊解碼器，耦接該第一記憶體和該第二記憶體，該視訊解碼器以一前向解碼順序對該第一圖像組和該第二圖像組的多個視訊訊框進行解碼以得到已解碼視訊訊框；以及一顯示裝置，耦接該視訊解碼器，該顯示裝置用以顯示該已解碼視訊訊框；其中當該第二記憶體接收該第二圖像組時，同時該視訊解碼器對該第一圖像組的視訊訊框進行解碼及該顯示裝置以逆向放映順序顯示該第一圖像組的該已解碼視訊訊框；該第一記憶體和該第二記憶體位於一共用記憶體中，當該第一圖像組從該共用記憶體傳送至該視訊解碼器時，該控制器決定該共用記憶體的可用記憶體空間，且該控制器決定該第二圖像組的可放入該可用記憶體空間的視訊訊框的一數目，並在該可用記憶體空間內接收該第二圖像組的該數目的視訊訊框；以及 該第二圖像組是該第一圖像組的下一先前圖像組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之視訊設備，其中，該控制器進一步控制該第一記憶體以接收該第一圖像組，並同時控制該第二記憶體以接收該第二圖像組，且該第一記憶體傳送該第一圖像組至該視訊解碼器。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之視訊設備，其中，該控制器並同時控制該共用記憶體以傳送該第一圖像組剩餘的視訊訊框至該視訊解碼器。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之視訊設備，其中，該第一記憶體和該第二記憶體位於一共用記憶體中，該控制器包含一第一位址表和一第二位址表，其中該第一位址表和該第二位址表包括用於該第一圖像組和該第二圖像組的該多個視訊訊框的分別指向該共用記憶體的多個記憶體位址，該控制器同時根據該第二位址表控制該共用記憶體接收該第二圖像組，並根據該第一位址表傳送該第一圖像組至該視訊解碼器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之視訊設備，其中，該第一記憶體和該第二記憶體為獨立的記憶體。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之視訊設備，其中，該視訊解碼器對該第一圖像組和該第二圖像組的所有視訊訊框進行解碼。
  7. 一種用於逆向顯示視訊資料的方法，該方法包括：經由一控制器從一資料存儲媒體中獲得一影片之第一圖像組和第二圖像組；經由一第一記憶體接收該第一圖像組；以及 當經由一第二記憶體接收該第二圖像組時，經由一視訊解碼器以一前向解碼順序對該第一圖像組進行解碼以獲得已解碼視訊訊框及經由一顯示裝置以逆向放映順序顯示該已解碼視訊訊框；其中，該第二圖像組是該第一圖像組的下一先前圖像組；該第一記憶體和該第二記憶體位於一共用記憶體中，且經由該第一記憶體接收該第一圖像組的步驟包括：當該第一圖像組從該共用記憶體傳送至該視訊解碼器時，由該控制器決定該共用記憶體的可用記憶體空間，且該控制器決定該第二圖像組的可放入該可用記憶體空間的視訊訊框的一數目，並在該可用記憶體空間內接收該第二圖像組的該數目的視訊訊框。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之用於逆向顯示視訊資料的方法，其中，經由該第一記憶體接收該第一圖像組的步驟包括：由該控制器控制該第一記憶體以接收該第一圖像組，並同時控制該第二記憶體以接收該第二圖像組，且由該第一記憶體傳送該第一圖像組至該視訊解碼器。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之用於逆向顯示視訊資料的方法，其中，該控制器並控制該共用記憶體以同時傳送該第一圖像組剩餘的視訊訊框至該視訊解碼器。
  10. 如申請專利範圍第7項所述之用於逆向顯示視訊資料的方法，其中，該第一記憶體和該第二記憶體位於一共用記憶體中，經由該第一記憶體接收該第一圖像組的步驟包括：該控制器包含一第一位址表和一第二位址表，其 中該第一位址表和該第二位址表包括用於該第一圖像組和該第二圖像組的多個視訊訊框的分別指向該共用記憶體的多個記憶體位址，該控制器同時根據該第二位址表控制該共用記憶體接收該第二圖像組，並根據該第一位址表傳送該第一圖像組至該視訊解碼器。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之用於逆向顯示視訊資料的方法，其中，該第一記憶體和該第二記憶體為獨立的記憶體。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之用於逆向顯示視訊資料的方法，其中，經由該視訊解碼器對該第一圖像組進行解碼的步驟包括：由該視訊解碼器對該第一圖像組和該第二圖像組的所有視訊訊框進行解碼。
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