способ, устройство и носитель записи для записи последовательности сигналов видеоданных

Формула изобретения

1. Устройство для записи последовательности сигналов видеоданных на носитель записи, последовательность видеосигналов содержит изображения внутрикадрового типа, кодируемые независимо от других изображений, и изображения межкадрового типа, кодируемые со ссылками на другие изображения, содержащее

средство ввода для приема сигналов видеоданных,

средство генерации для генерации информационных сигналов характеристических точек, информационные сигналы характеристических точек идентифицируют характеристические точки в последовательности сигналов видеоданных, информационный сигнал характеристических точек содержит блок информации, блок информации содержит данные позиционирования, определяющие местоположение характеристической точки в последовательности сигналов видеоданных, и данные о размере, содержащие информацию касательно размера I-изображения, выбираемого из числа изображений внутрикадрового типа, средство обработки для обработки информационных сигналов характеристических точек для множества характеристических точек в последовательности информационных сигналов характеристических точек и средство записи для записи последовательности сигналов видеоданных и последовательности информационных сигналов характеристических точек на носитель записи, отличающееся тем, что содержит средство классификации для классификации размера I-изображения как интервала размеров из множества предопределенных интервалов размеров, средство отображения для отображения интервала размеров на данные о размере.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство классификации выполнено с возможностью классификации размеров I-изображения согласно распределению размера изображений внутрикадрового типа.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство отображения выполнено с возможностью использования одного бита для данных о размере.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство классификации выполнено с возможностью использования интервалов размеров различной длины.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средство классификации выполнено с возможностью использования интервалов размеров, квантованных кратными значениями размера кластера кода коррекции ошибок.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок информации содержит данные идентификации, идентифицирующие один из двух типов изображения: изображения внутрикадрового типа и изображения межкадрового типа, при этом в устройстве средство генерации выполнено с возможностью объединения идентификационных данных с данными о размере.

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что носитель записи представляет собой оптический дисковый носитель записи, при этом средство записи содержит оптическую головку чтения/записи, средство позиционирования для позиционирования оптической головки чтения/записи и движущее средство для вращения носителя записи.

8. Устройство для воспроизведения последовательности сигналов видеоданных, содержащих изображения внутрикадрового типа, кодируемые независимо от других изображений, и изображения межкадрового типа, кодируемые со ссылками на другие изображения, использующее для воспроизведения последовательности сигналов видеоданных соответствующую последовательность информационных сигналов характеристических точек, содержащую информационные сигналы характеристических точек для множества характеристических точек, информационные сигналы характеристических точек идентифицируют характеристические точки в последовательности сигналов видеоданных, информационные сигналы характеристических точек содержат блок информации, включающий данные позиционирования, определяющие местоположение характеристической точки в последовательности сигналов видеоданных, и данные о размере, предоставляющие информацию касательно размера I-изображения, выбираемого из изображений внутрикадрового типа, содержащее средство ввода для приема последовательности сигналов видеоданных и соответствующей последовательности информационных сигналов характеристических точек, средство извлечения для извлечения блоков информации из последовательности информационных сигналов характеристических точек, и средство обработки для преобразования последовательности сигналов видеоданных в сигналы видеоданных с использованием блоков информации, отличающееся тем, что средство извлечения выполнено с возможностью получения данных о размере и отображения данных о размере на интервал размера из множества предопределенных интервалов размера,

средство обработки выполнено с возможностью использования информации, касающейся интервала размера.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что блок информации содержит идентификационные данные, идентифицирующие тип изображения как внутрикадровый или межкадровый, при этом средство для извлечения блока информации выполнено с возможностью разделения идентификационных данных и данных о размере.

10. Устройство по любому из пп.8 и 9, отличающееся тем, что средство ввода выполнено с возможностью приема последовательности сигналов видеоданных и соответствующей последовательности информационных сигналов характеристических точек с носителя записи.

11. Устройство по п.10, отличающееся тем, что средство ввода выполнено с возможностью приема последовательности сигналов видеоданных и соответствующей последовательности информационных сигналов характеристических точек с дискового оптического носителя записи.

12. Способ генерации последовательности информационных сигналов, касающихся характеристических точек в последовательности сигналов видеоданных, содержащих изображения внутрикадрового типа, кодируемые независимо от других изображений, и изображения межкадрового типа, кодируемые со ссылками на другие изображения, в котором генерируют блок информации характеристической точки, причем блок информации содержит данные позиционирования, определяющие местоположение характеристической точки в последовательности сигналов видеоданных, и данные о размере, предоставляющие информацию касательно размера I-изображения, выбранного из числа изображений внутрикадрового типа, отличающийся тем, что размер I-изображения классифицируют интервалами размеров из множества предопределенных интервалов размеров и интервал размера отображают на данные о размере.

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что размер I-изображения классифицируют интервалом размера согласно распределению размеров изображений внутрикадрового типа.

14. Способ по п.12, отличающийся тем, что данные о размере в блоке информации описывают одним битом.

15. Способ по п.12, отличающийся тем, что интервалы размеров имеют различную длину.

16. Способ по п.12, отличающийся тем, что интервалы размеров квантуют кратными значениями размера кластера кода коррекции ошибок.

17. Способ по п.12, отличающийся тем, что блок информации содержит идентификационные данные, идентифицирующие тип изображения как изображение внутрикадрового или межкадрового типа, при этом идентификационные данные объединяют с данными о размере.

18. Носитель записи, снабженный последовательностью сигналов видеоданных и последовательностью информационных сигналов характеристических точек, записанными на нем устройством по любому из пп.1-7.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для записи последовательности сигналов видеоданных на носитель записи, причем последовательность видеосигналов содержит изображения внутрикадрового типа, кодируемые независимо от других изображений, и изображения межкадрового типа, кодируемые со ссылками на другие изображения; при этом устройство содержит:

средство ввода для приема сигналов видеоданных;

средство генерации для генерации информационных сигналов характеристических точек, информационные сигналы характеристических точек идентифицируют характеристические точки в последовательности сигналов видеоданных, информационные сигналы характеристических точек содержат блок информации, блок информации содержит данные о позиционировании, определяющие позицию характеристической точки в последовательности сигналов видеоданных; и данные о размере, содержащие информацию относительно размера I-изображения, выбранного из изображений внутрикадрового типа;

средство обработки для обработки информационных сигналов характеристических точек для множества характеристических точек в последовательности информационных сигналов характеристических точек и

средство записи для записи последовательности сигналов видеоданных и последовательности информационных сигналов характеристических точек на носитель записи.

Далее изобретение относится к устройству воспроизведения последовательности сигналов видеоданных, содержащих изображения внутрикадрового типа, кодируемые независимо от других изображений, и изображения межкадрового типа, кодируемые со ссылками на другие изображения, использующему для последовательности сигналов видеоданных соответствующую последовательность информационных сигналов характеристических точек, содержащую информационные сигналы характеристических точек для множества характеристических точек, информационные сигналы характеристических точек идентифицируют характеристические точки в последовательности сигналов видеоданных, информационные сигналы характеристических точек содержат блок информации, включающий данные позиционирования, определяющие местоположение характеристических точек в последовательности сигналов видеоданных, и данные о размере, содержащие информацию относительно размера I-изображения, выбранного из изображений внутрикадрового типа,

при этом устройство содержит:

средство ввода для приема последовательности сигналов видеоданных и соответствующей последовательности информационных сигналов характеристических точек;

средство извлечения для извлечения блока информации из последовательности информационных сигналов характеристических точек и

средство обработки для преобразования последовательности сигналов видеоданных в видеосигнал с использованием блока информации.

Кроме того, изобретение относится к способу генерации последовательности информационных сигналов, касающихся характеристических точек в последовательности сигналов видеоданных, содержащих изображения внутрикадрового типа, кодируемые независимо от других изображений, и изображения межкадрового типа, кодируемых со ссылками на другие изображения, в котором для каждой характеристической точки генерируют блок информации, содержащий данные позиционирования, определяющие местоположение характеристической точки в последовательности сигналов видеоданных, и данные о размере, содержащие информацию относительно размера I-изображения, выбранного из изображений внутрикадрового типа.

Далее данное изобретение относится к носителю записи последовательности сигналов видеоданных и последовательности информационных сигналов характеристических точек.

Таблица CPI (Информации характеристических точек) устанавливает соответствие оси времени (момента, в который должно демонстрироваться определенное изображение или сцена программы) расположению (номеру байта) в файле, содержащем данные программы. Это особенно важно в случае, когда битовая скорость неизвестна или непостоянна. Характеристические точки предоставляют возможность произвольного доступа к записанной программе на основе времени демонстрации.

На Фиг. 1 схематически показано расположение характеристических точек (CP) в файле. Ось P обозначает местоположение в файле.

На Фиг. 2 схематически показана многоуровневая структура устройства хранения.

Файлы, создаваемые в Приложении AV (APP), пересылаются на уровень Файловой системы (FS). Здесь происходит отображение байтов из файлов на логическое адресное пространство, предоставляемое Битовой машиной (BE). Это отображение записывается в базу данных FS.

В Битовой машине выполняется отображение логического адресного пространства на физическое адресное пространство. Файлами, создаваемыми в Приложении AV, являются файлы реального масштаба времени, содержащие программу AV и базу данных AV. База данных AV содержит навигационные данные для доступа к файлам реального масштаба времени. Таблица CPI является частью навигационных данных и сохранена в файле базы данных AV.

Характеристическими точками в случае AV сигнала, кодированного по алгоритму MPEG2, на оси времени являются следующие:

- начало так называемого I-изображения (внутрикадрового изображения),

- начало P-изображения,

- начало Блока аудиодоступа (в случае сигнала, содержащего только аудио).

Наиболее важным является начало I-изображения, так как декодирование можно начинать без всякой предшествующей информации. Начало P-изображения может использоваться в случае, если рассматривается также предыдущее I-изображение (или P-изображение).

В процессе функционирования таблица CPI демонстрируемой программы хранится в памяти DRAM (динамическое ОЗУ) Уровня приложения. По этой причине размер таблицы CPI ограничен. Таблицы CPI могут быть весьма объемными, что поясняется в следующем примере.

Адрес позиции в файле представляется как номер исходного пакета в этом файле. В Транспортном потоке MPEG2 каждый исходный пакет состоит из пакета Транспортного потока длиной 188 байт и 4 байт Метки времени. При емкости 25 Гбайт потребуется 28 бит для представления этого адреса в виде характеристической точки в программе.

Точность времени доступа должна быть в пределах продолжительности блоков доступа. При точности 5 мс и общем времени воспроизведения 24 часа потребуется 25 бит для представления временной информации.

Таблица CPI сохраненной программы может содержать большое число элементов. Продолжительность Группы изображений (GOP) составляет меньше половины секунды. Каждая GOP начинается с I-изображения. Если элементы таблицы CPI соответствуют каждому I-изображению, то на каждый час воспроизведения придется как минимум 7200 элементов. Время воспроизведения диска большой емкости может быть весьма значительным (например, 12 часов), что потребует около 100000 элементов.

При использовании 4 байтов адреса и еще 4 байтов времени демонстрации будет получен объем 800 Кбайт.

Таблица CPI используется также для ускоренного проигрывания вперед и назад. При ускоренном проигрывании могут быть продемонстрированы не все изображения. Очень часто демонстрируются только I-изображения (I), либо некоторые I-изображения, как показано на Фиг. 3. Поэтому необходимо считывать не все исходные пакеты, а только те, которые используются для демонстрации. Размер I-изображений не является фиксированным, он может составлять десятки или сотни Кбайт.

Считывание избыточной информации требует времени, за которое может быть считано другое I-изображение. Это повышает качество ускоренного проигрывания, так как может быть продемонстрировано большее число изображений в секунду.

В некоторых других системах эта проблема решается записью в таблицу CPI для каждого элемента не только времени демонстрации и адреса в файле, но и размера I-изображения либо адреса исходного пакета, содержащего последний байт I-изображения. Размер I-изображения измеряется числом исходных пакетов размером 192 байта каждый. Размер I-изображения может составлять несколько сотен Кбайт. Для отображения размера I-изображения требуется более 10 бит. Как следствие, к каждому элементу таблицы добавляется по 2 байта. Размер таблицы увеличивается, и более не состоит из блоков по 4 байта.

Дисковод может считывать только целые блоки ECC (кода коррекции ошибок)(B). Даже если требуется только несколько байт из данного блока ECC, необходимо считать блок ECC целиком.

Нет никакого смысла излишне точно указывать размер I-изображения. Это схематически показано на Фиг. 4. Достаточно знать, что необходимо считать только два блока ECC вместо пяти. В следующем разделе приведены некоторые числа, которые могут встретиться на практике.

Битовая скорость транспортного потока MPEG - 8 Мб/с (1 мегабайт в секунду).

Продолжительность одной GOP - 0,5 секунды, следовательно, средний размер GOP - 0,5 мегабайта.

Размер одного блока ECC - 64 Кбайт, так что одна GOP содержит в среднем 8 блоков ECC.

Максимальный размер I-изображения взят равным буферу декодера (˜225 Кбайт, ˜4 блока ECC).

Средний размер I-изображения много меньше, он может быть порядка 100 Кбайт (< 2 блоков ECC).

Если указано, что размер I-изображения < 128 Кбайт, необходимо считать не более 3 блоков ECC. Если же этот размер не известен, должны быть считаны 5 блоков ECC.

Целью этого предложения является обеспечение индикации размера I-изображения. Таким образом, отпадет необходимость считывать больше блоков ECC, чем требуется. А кроме того, желательно максимально уменьшить число бит, отображающих размер I-изображения. Для этого может использоваться следующая особенность.

Если тип изображения показывает, что данный элемент содержит P-изображение, то размер не имеет значения. P-изображения важны для ускоренного проигрывания только на низких скоростях. В данном случае либо сразу же по завершении считывания изображения совершается прыжок на начало следующего изображения, либо считывается весь поток.

Эти рассуждения приводят к структуре элемента таблицы CPI, показанной на Фиг. 5. Метка времени демонстрации (PTS) определяет время в течение демонстрации последовательности видеоданных, когда должно быть показано конкретное изображение, а номер исходного пакета (SPN) определяет адрес в последовательности видеоданных, где расположена характеристическая точка. TYP содержит информацию касательно типа элемента и размера I-изображения. В этом примере элемент таблицы CPI имеет размер 4 байта: 4 бита для TYP, 11-битная PTS и 17-битный SPN.

В 4 битах TYP представлены тип видеоэлемента и размер I-изображения. Тип элемента определяется битами b0..b3:

lxxx I-изображение с заголовочной последовательностью, xxx отображает размер изображения.

0yyy I-изображение без заголовочной последовательности, yyy отображает размер I-изображения.

Как минимум один из битов yyy должен быть '1'

0000 P-изображение

Примеры значений xxx и yyy приведены в Таблице 1, где к - коэффициент масштабирования.

XXX	УУУ	Размер I-изображения
000	000	Не существенно
001	001	<k*s1
010	010	k*s1.. k*s2
011	011	k*s2.. k*s3
100	100	k*s3.. k*s4
101	101	k*s4.. k*s5
110	110	k*s5.. k*s6
111	111	>k*s6

В качестве примера:

Для ТВ стандартного разрешения (SD-TV): k=l

Для ТВ высокого разрешения (HD-TV): k=2,

тогда sl= 64 кБ

s2=128 кБ

s3=192 кБ

s4=256 кБ

s5=320 кБ

s6=384 кБ

В другом примере k=l, тогда: sl=128 кБ, s2=256 кБ, s3=384 кБ, s4=576 кБ, s5=896 кБ, s6=1280 кБ.

В еще одном примере TYP может иметь длину 3 бита, где только 1 бит несет информацию касательно размера I-изображения. Его значение может быть двоичной '1' для I-изображений размером меньше 128 кБ и двоичным '0' для случаев, когда размер не определен.

На Фиг. 1 схематически показано расположение характеристических точек (CP) в файле.

Фиг. 2 схематически показывает многоуровневую структуру устройства хранения.

Фиг. 3 схематически показывает расположение I-изображений (I) в файле.

На Фиг. 4 схематически показаны I-изображения (I) и блоки ECC (B).

На Фиг. 5 приведен пример элемента таблицы CPI.

На Фиг. 6 изображен вариант осуществления устройства для записи последовательности сигналов видеоданных в соответствии с изобретением.

На Фиг. 6 изображен вариант осуществления устройства для записи последовательности сигналов видеоданных в соответствии с изобретением. Устройство содержит входной терминал 1 для приема сигналов видеоданных и блок 100 обработки сигналов видеоданных. Блок 100 обработки сигналов принимает сигналы видеоданных через входной терминал 1 и преобразует сигналы видеоданных в последовательность сигналов видеоданных для записи этой последовательности сигналов видеоданных на носитель 3 записи. Далее имеется устройство 102 чтения/записи. Устройство 102 чтения/записи содержит головку 104 чтения/записи, которая в настоящем примере является оптической головкой чтения/записи, для чтения/записи последовательности сигналов видеоданных и соответствующих CPI с/на носитель 3 записи. Далее представлено средство 106 позиционирования для позиционирования головки 104 на носителе 3 записи в радиальном направлении. Усилитель 108 чтения/записи предназначен для усиления записываемых сигналов или сигналов, считываемых с носителя 3 записи. Мотор 110 предназначен для вращения носителя 3 записи в соответствии с сигналами управления мотором, вырабатываемыми блоком 112 генератора сигналов управления мотором. Микропроцессор 114 отвечает за управление всеми цепями по линиям 116, 118 и 120 управления.

Кроме того, блок 100 обработки сигналов осуществляет генерацию соответствующих CPI для последовательности сигналов видеоданных. С этой целью блок 100 обработки сигналов обладает, например, возможностью идентификации местоположения и размера I-изображений в последовательности сигналов видеоданных. Более того, блок 100 обработки сигналов может генерировать блок информации для характеристической точки, соответствующей этому I-изображению, состоящий из TYP, PTS и SPN, как определено в вышеприведенных примерах.

CPI могут быть временно сохранены в памяти 132 до завершения преобразования сигналов видеоданных в последовательность сигналов видеоданных и, в конечном счете, последующей записи на носитель 3 записи. После этого CPI, хранящиеся в памяти 132, могут быть записаны на носитель 3 записи.