CN1574943A - 用于控制数字视频比特流逆向播放的装置和方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制数字视频(MPEG)播放器进行逆向播放的装置和方法。该MPEG播放器包括:用于存储通过视频解码器由P画面编码得到的I画面的I帧缓冲器、用于存储B画面的B帧缓冲器,以及用于将P画面解码为I画面的I帧编码器。在所述MPEG播放器中,对当前正被播放的画面组解码以用于逆向播放,并且,对先前画面组解码用于逆向播放的准备。无论画面组中的画面数目和种类如何,都能够通过小容量的帧存储器实现平滑的1倍(×1)逆向播放。
Description
技术领域
本发明涉及MPEG视频播放器,并且更确切地说,涉及控制用于MPEG视频流逆向播放的缓冲器的装置和方法。
背景技术
通常,配置MPEG视频播放器以能够执行正常播放和逆向播放操作,其中,由诸如数字视频光盘(DVD)或数字视频记录器(DVR)这样的数字视频数据存储介质提供已压缩的视频比特流。DVR包括硬盘驱动器和大容量存储器。
依照国际标准化组织(ISO)制定的MPEG标准,MPEG视频比特流由许多分成帧内编码帧(I帧)、预测编码帧(P帧)、双向预测编码帧(B帧)的帧组组成。I帧是独立编码的,并且在所述三个帧类型中编码效率最低。P帧比I帧编码效率高,并且与先前编码的I帧或P帧相关地进行编码。B帧在所述三个帧类型中编码效率最高,并且与前一个及下一个I或P帧相关地进行编码。
MPEG系统中的视频比特流包括多于一个的画面组(GOP),每个GOP包括许多画面(或帧)。依照从已编码的I帧到与这些I帧相关的P或B帧的再现顺序对这些画面组进行访问。
MPEG视频播放器中的逆向播放的典型方法包括与正常MPEG编码的视频比特流的再现顺序相反地对比特流进行解码。在逆向播放中,最希望在与正常输出顺序相反的方向上再现比特流。但是,除非不将I帧作为相关帧(P或B)的参考帧再现,全部再现P或B帧有可行性限制。
在1994年9月29日提交的日本专利申请第06-262030号(日本出版号第08-102913号)中提出了用于MPEG视频比特流的逆向播放技术的一个例子。该日本申请建议以与编码顺序相反的顺序解码并播放已编码的视频比特流。
参考图1,传统的MPEG播放器10包括位于其输入侧的切换电路2和4以及数据存储器6。当切换电路2和4连接在端子A上时,将输入数据IN连接到视频解码器8上。当切换电路2和4连接在端子B上时,将输入数据IN写入到数据存储器6并从数据存储器6中读出。在逆向播放模式中,视频解码器8解码每一帧,并利用数据存储器6和帧存储器20,输出逆向播放视频数据OUT。以比特流顺序的相反方向输出该数据OUT。以正向输入并且反向播放每一组的画面。
更具体地说,当将I画面输入到MPEG播放器10时,将切换电路2和4切换到端子A,并且关闭切换电路18。因此,视频解码器8对I画面解码,并且,接下来,将来自视频解码器8的再现的I画面数据写入到帧存储器20。当以与I画面的情况相同的切换电路2、4及18的连接状态输入P画面时,P画面视频解码器8将P画面解码。接下来,将由视频解码器8解码的差值图像数据和与P画面相关的运动矢量数据施加到加法器12。由运动补偿电路14提供该运动矢量数据。这样,帧存储器20接收到P画面的预测图像数据和再现图像数据以存储。由运动补偿电路14得到该预测图像数据,使用该运动补偿电路14,通过将一个帧选择数据施加到帧存储器20,得到当前输入的P画面前一帧的再现的P画面数据或再现的I画面数据(比如,画面组“GOPs”中的第一个P画面)。在加法器12,将P画面的再现图像数据加到已解码的差值图像数据。
当输入B画面时,将切换电路2和4连接到它们的端子B以将每一GOP中的B画面传送到数据存储器6。
因此,MPEG播放器10采用处于视频解码器8前端的数据存储器6用于执行逆向播放操作。将I画面和P画面写入到帧存储器20或者从帧存储器20读出,而B画面以先进后出(FILO)方式写入到数据存储器6或者从数据存储器6取回。从数据存储器6读出的B画面被解码,并且进入到关于I画面或者P画面的运动补偿过程中,并且用作与从帧存储器20读出的已解码的B画面一致的参考帧。完成对B画面的运动补偿过程之后,该画面在它们的相应GOPs中按顺序逆向再现。
但是,在传统的MPEG播放器10中,只能对于具有相同画面数的画面组执行逆向播放。如果存在无规律的画面数,则在逆向播放期间,有关先前画面组的信息是不匹配的。
进一步地说,在传统的MPEG播放系统中,将用作参考帧的I画面和P画面以原始数据(YUV)的形式存储在帧存储器20中,而将B画面以压缩的形式存储。从数据存储器6读出适当数量的画面到参考帧,先前GOP的画面重新写入到数据存储器6的读出位置。在逆向播放模式期间,当在帧缓冲器中从上到下向下地读出当前画面组时,以先进后出(FILO)的顺序从下到上向上地读出下一画面组。但是,如果画面组的画面数量彼此不同,不可能以相同方式实施逆向播放操作。并且,由于对于一个参考帧要读出两个画面,因此当画面组的结构不同并且具有连续的参考画面时,也不可能实施逆向播放操作。
因此,需要有一种能够逆向播放由具有无规律画面数和/或类型的画面组组成的视频比特流的MPEG播放系统。
发明内容
提供了一种用于控制视频比特流的逆向播放的装置,包括:画面划分器,用于将视频比特流分为帧内编码画面、预测编码画面和双向预测编码画面,该视频比特流具有多个画面组;第一帧缓冲器,用于存储双向预测编码画面;视频解码器,用于对预测编码画面解码;帧存储器,用于存储从所述视频解码器输出的已解码的预测编码画面;帧内编码器,用于将已解码的预测编码画面编码为帧内编码画面格式;第二帧缓冲器,用于存储帧内编码画面和已编码的帧内编码画面;以及缓冲控制器,用于根据有关存储在第一和第二帧缓冲器的画面的指示信息,将存储在第一和第二帧缓冲器的画面输出到视频解码器;其中,在逆向播放操作期间,将当前播放的画面组从第一和第二帧缓冲器以及帧存储器读出,并且,随后对其解码,同时在正常播放方向上接收当前播放的画面组的先前画面组,并且,随后对其解码。
视频解码器根据指示信息以子组为单位处理存储在第一和第二帧缓冲器的画面,每个子组包括一个与该指示信息相关的参考画面。
在一个实施例中,其中,将第一和第二帧缓冲器配置为与画面组的最大画面数相符。
在另一实施例中,当画面组的画面数为18时,将第一和第二帧缓冲器,以及帧存储器分别配置为18、5以及5单元。
作为优选的,将已解码的预测编码画面编码为与画面组的第一个帧内编码画面具有相同的比特率。缓冲控制器处理1倍逆向播放操作。
还提供了一种在包括帧存储器和视频解码器的MPEG系统中,控制第一和第二缓冲器用于数字视频比特流的逆向播放操作的方法,包括以下步骤:将具有多个画面组的数字视频比特流分为帧内编码画面、预测编码画面和双向预测编码画面;对预测编码画面解码;将双向预测编码画面和已解码的预测编码画面存储到第一帧缓冲器和帧存储器中;将已解码的预测编码画面编码为帧内编码画面格式;存储帧内编码画面和已编码的帧内编码画面;以及根据有关存储在第一和第二帧缓冲器中的画面的指示信息,将已存储在第一和第二帧缓冲器的画面输出到视频解码器,其中,在逆向播放操作期间,从第一和第二帧缓冲器以及帧存储器读出当前播放的画面组,并随后对其解码,同时在正常播放方向上接收当前播放的画面组的先前的画面组,并随后对其解码。
根据指示信息,以子组为单位处理存储在第一和第二帧缓冲器的画面,每个子组包括与该指示信息相关的参考画面。
将已解码的预测编码画面编码为与画面组的第一个帧内编码画面具有相同的比特率。
附图说明
附图演示了本发明的示范性实施例,与说明书一起,起到了解释了本发明的原理的作用。附图中:
图1是用于视频流的逆向播放的传统的MPEG播放器的方框图;
图2是根据本发明的MPEG视频播放系统的方框图;
图3是根据本发明一个示例的MPEG播放器的方框图;
图4演示了用于输入和逆向播放的视频流的结构;
图5A和5B演示了根据本发明的实施例,在输入视频流的逆向播放期间使用帧缓冲器和帧存储器的结构;
图6演示了根据本发明的另一实施例,在输入视频流的逆向播放期间使用帧缓冲器和帧存储器的结构;
图7演示了根据本发明的实施例,在逆向播放期间根据对已分组的子画面解码的顺序使用帧缓冲器的结构。
具体实施方式
下面将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。然而,本发明可以用不同的形式实施,并且不应将本发明解释为局限在这里所给出的实施例。而应当这样解释,给出这些实施例使得公开彻底且完全,并且将把本发明的范围完全传达给本领域的普通技术人员。在整篇说明书中,以相同的标记表示相同的元件。
图2是依照本发明的实施例的MPEG系统的方框图。参考图2,在MPEG系统30中,MPEG视频数据存储介质40将已压缩的视频比特流提供到MPEG播放器100。MPEG播放器100还原该压缩视频比特流,并随后输出到显示单元50。如果逆向播放功能键被激活,MPEG播放器100根据逆向播放顺序再现当前播放的视频比特流为逆向图像输出数据,并随后将它们发送到显示单元50。
图3示出了用于图2所示的逆向播放操作的MPEG播放器100的方框图。参考图3,MPEG播放器100包括B帧缓冲器150、I帧缓冲器160、缓冲控制器170、视频解码器120和I帧编码器140。画面划分器110和帧存储器130也包括在MPEG播放器100中。
画面划分器110输出从输入视频比特流中提取的I、B和P画面。将I画面输入到I帧缓冲器160和I帧编码器140,而将B画面输入到B帧缓冲器150。将P画面传送到视频解码器120。
B帧缓冲器150存储由画面划分器110提供的B画面。I帧缓冲器160存储由画面划分器110提供的I画面和由P画面转换成的I画面。这里,以压缩形式存储B和P画面。
视频解码器120,例如MPEG解码器,对用于播放的输入视频比特流解码,并随后将已解码的比特流传送到帧存储器130。在根据本发明的逆向播放模式期间,视频解码器120解码P画面,并将已解码的P画面传送到帧存储器130。MPEG解码器对本领域技术人员来说是众所周知的。
帧存储器130依次将由视频解码器120提供的已解码的视频比特流传送到显示单元50。在逆向播放模式中,将由视频解码器120提供的用于逆向播放的视频比特流存储在帧存储器130中,然后将其依次传送到显示单元50。在此期间,将已解码的P画面从帧存储器130施加到I帧编码器140,用于逆向播放。
I帧编码器140对由帧存储器130提供的已解码的P画面进行编码。I帧编码器140具有一个比特率判定器142,用于根据已解码的P画面确定对应于I画面的大小信息的比特率。根据所确定的比特率将已解码的P画面编码为I画面类型,并随后将已编码的结果输出到I帧缓冲器160。在相同的画面组中,以对应于首部I画面的大小信息的目标比特率对P画面进行编码。根据首部I画面的大小来确定输入到I帧编码器140的画面的目标比特率的原因是由于在画面组中出现显著的图像变化的可能性较低,以及由于画面组中的画面在复杂度上相似。换句话说,由于将P画面重新编码为I画面是将相似的画面编码为I画面形式,所以通过利用位于其画面组首部的I画面的大小信息并且不需要额外的过程或估计步骤,有可能获得一个有效的目标比特率。
缓冲控制器170产生指示信息信号POINT以使得能够以逆向播放的顺序将分别存储在B帧缓冲器150和I帧缓冲器160的B画面和I画面从其中输出到视频解码器120。指示信息信号POINT用作指明逆向播放顺序的信息,借助该信息,每个画面组以子组重新进行排列,每个子组包括一个参考画面,对子组的参考画面的逆向播放序列进行管理以对画面的数目和类型互相不同的画面组有效地实施逆向播放模式。因此,根据指示信息,将I画面或B画面依次提供给视频解码器,然后,该视频解码器输出要提供给帧存储器的已解码的I画面或B画面。
在MPEG播放器100中,如果将先前画面组安排在帧存储器中,则将输入视频流以I、B和P画面的类型引入其中。I画面不经过视频解码器120而被存储在I帧缓冲器160中。P画面依次通过视频解码器120、帧存储器130、I帧编码器140之后被存储到I帧缓冲器160中。B画面直接由画面划分器110存储在B帧缓冲器150中。
对于正在播放的画面组而言,将画面存储在B帧缓冲器150和I帧存储器130中。因此,对于当前播放画面组,从B帧缓冲器150、I帧缓冲器160、帧存储器130读出画面,随后对其解码,并通过缓冲控制器170对其逆向播放。
另外,为了实现平滑的1倍(×1)逆向播放,正好在当前正被播放的画面组之前的画面组必须做好逆向播放的准备。因此,在对当前播放的画面组执行逆向播放过程中,需要对前一画面组解码。那意味着要求帧缓冲器能够存储画面组中最大数目的画面,借助该缓冲器,通过以与存储在其中的画面顺序相反的顺序播放画面来实现1倍的逆向播放。这里,控制帧缓冲器以节省帧缓冲器的存储空间。视频解码器将帧缓冲器中准备逆向播放的画面以与其相反的顺序读出,再用前一画面组提供的新画面填满已读出画面的帧缓冲器的位置。
图4演示了由图5中示出的数字视频数据存储介质提供的输入视频比特流和逆向播放图像输出数据的结构。每个画面组(GOP)有许多画面。例如,在DVD视频盘的每个GOP中最多有18个画面。
参考图4,输入视频比特流和逆向播放图像输出数据均由两个画面组GOP1和GOP2组成。将画面组以预定的画面周期M分成多个子画面组SUB1~SUB12,每个画面组由6个子画面组组成。这里,画面周期M为3,由一个I画面或一个P画面,以及两个B画面形成每个子画面组。
如图4所示,输入视频比特流按照传送顺序进入到MPEG播放器100。当激活逆向播放功能键时,将逆向图像输出数据输入到显示单元。MPEG播放器100对当前引入的画面组GOP2解码并且以逆向播放顺序逆向播放该GOP2,同时对比GOP2早输入的画面组GOP1(先前画面组)解码。
如果在MPEG视频比特流中的画面组中存在无规律的结构,也就是说,画面组中存在不同的画面数或不同的画面类型,若不根据结构变化动态地并且自适应地控制帧缓冲器,则不能实现平滑的逆向播放。
图5A和5B演示了一种以动态模式控制帧缓冲器的方法。示出了在根据本发明一个实施例的MPEG播放器中的逆向播放模式期间,对I帧缓冲器、B帧缓冲器、帧存储器进行的写入和读取的结构。可将本实施例应用在画面组具有相同画面数和规则画面种类的情况下。图5中的输入视频比特流由两个画面组组成,每个画面组由18个画面形成。
如果一个画面组存储在B帧缓冲器150和I帧缓冲器160中,准备开始逆向播放操作。在逆向播放操作中,同时对两个画面组解码,因此,对存储在帧缓冲器150和160以及帧存储器130中的用于当前播放视频的逆向播放的画面组之一以与输入相反的顺序进行解码。将另一个画面组安排在前进方向上,其由诸如DVD介质或者硬盘的存储介质提供。同时对两个画面组解码的原因是,为前一画面组准备逆向播放操作,预先从视频比特流的存储介质输入该前一画面组,同时从帧缓冲器和帧存储器读出当前播放的画面组并对其解码。
在对于逆向播放模式有效地控制帧缓冲器中,将从用于逆向播放的视频比特流的存储介质输入的具有正向方向的帧以从下到上的向上方向存储在B和I帧缓冲器中。当将一个画面组存储于其中时,逆向播放操作开始,并且,播放顺序与存储顺序相反。由于缓冲控制器170的指示信息控制I帧缓冲器160和B帧缓冲器150,即使对于具有无规律的画面数和画面种类的画面组,仍然可以实现逆向播放操作。
I帧缓冲器160、B帧缓冲器150、帧存储器130与相应的画面组的大小有关。如图5所示,与用于逆向播放模式的解码和显示操作相结合的写入和读取画面的过程,与由视频存储介质提供的视频比特流和逆向播放模式期间将被显示的视频比特流的结构有关。图5A和5B所示的结构包括5个帧存储器、5个I帧缓冲器和13个B帧缓冲器。
I帧缓冲器160和B帧缓冲器150是按照画面的最大数量构成的。在本实施例中,帧存储器130与5个帧缓冲器相关,提供其中一个进一步用于逆向播放操作。
如果在第二画面组的最后一帧P35正被播放时激活逆向播放功能键,以逆向播放顺序从帧缓冲器150和160以及帧存储器130中读出当前正被播放的第二画面组的帧,并且对其解码。同时,将第一画面组被存储在帧缓冲器150和160以及帧存储器130中,以便使其紧接着第二画面组进入逆向播放模式。因此,完成第二画面组的逆向播放后,从帧存储器130读出第一画面组,并且安排在第一画面组之前的画面组以进行逆向播放。
在向/从帧存储器130和帧缓冲器150以及160写入/读取画面组的操作中,同时对当前播放的画面组和先前画面组解码。从帧存储器130和帧缓冲器150及160读出当前播放的画面组并随后对其解码,从外部存储介质接收先前画面组以用于后来的逆向播放操作。在本实施例中,假设帧频为每秒30帧,并且一个画面组由18个画面组成。并且,如上所述,MPEG播放器100包括5个帧存储器、13个B帧缓冲器以及5个I帧缓冲器。在图5中,指示向上和向下方向的箭头表示视频解码器120用于逆向播放操作而读取画面的顺序。
参考图5B,将当前播放画面组中的I和B画面存储在帧存储器130、B帧缓冲器150以及I帧缓冲器160中。读出画面后,填充新画面到帧存储器和帧缓冲器的空白空间,并且,帧缓冲器150和160可以FILO方式写入和读出。将当前播放画面组的I画面I20、I23、I26以及I29存储在I帧缓冲器160中,而将当前播放画面组的B画面B18、B19、B21、B22、B24、B25、B27、B28、B30、B31、B33以及B34依次存储在B帧缓冲器150中。
当前播放画面是P35时,如果激活逆向播放功能键,帧存储器130存储P35和作为P35的参考画面的P32。并且,对先前画面组的第一参考画面I2解码,然后将其存储在帧存储器130中。在此期间,当B34被解码并显示时,B帧缓冲器150存储与I2同组的B0和B1,并且,帧存储器130存储已解码的B33。当B画面B33正被显示时,在从I帧缓冲器160读出I画面I29并对其解码之后,将I画面I29存储在帧存储器130中。接着,对先前画面组的第二参考画面P5解码,并且将其存储在I帧缓冲器160中。
当P画面P32正被显示时,从B帧缓冲器150读出B31,对其解码,并随后将其存储在帧存储器130中。从帧存储器130读出P5并且将其编码为I画面I5并将其存储在I帧缓冲器160中。B帧缓冲器150依次存储与I画面I5同组的B3和B4。当P画面P30正被显示时,从I帧缓冲器160读出I26,对其解码,并随后将其存储在帧存储器130中。在此期间,对先前画面组的P8被解码并将其存储在帧存储器130中。结果,将I29、B30和B31分组成单个的子画面组。
当I画面I29正被显示时,从帧存储器130读出P画面P8,并将其编码为I画面I8并且将其存储在I帧缓冲器160中。在从B帧缓冲器150读出B画面B28并对其编码之后,将B画面B28存储在帧存储器130中。当B28正被显示时,帧存储器130存储B28和I26,而B帧缓冲器150存储与I8同组的B6和B7。当B画面B27正被显示时,对先前画面组的P11和I23解码并将其存储在帧存储器130中。
当I画面I26正被显示时,对B25解码并将其存储在帧存储器130中,同时将P11解码为I画面I11并将其存储在I帧缓冲器160中。当B画面B25正被显示时,对B24解码并将其存储在帧存储器130中。B帧缓冲器150存储与I11同组的B9和B10。接下来,当B画面B24正被显示时,从I帧缓冲器160读出I20并对其解码,同时对先前画面组的P14解码并将其存储在帧存储器130中。
当I23正被显示时,对B22解码并将其存储在帧存储器130中,同时将P14转换为I画面以将其存储在I帧缓冲器160中。当B22正被显示时,对B21解码并将其存储在帧存储器130中,同时将先前画面组的B12和B13存储在B帧缓冲器150中。当B21正被显示时,对先前画面组的P17解码并将其存储在帧存储器130中以为B18和B19的逆向播放作准备。
当I20正被显示时,对B19解码并将其存储在帧存储器130中。当B19正被显示时,对B18解码,并且将B15和B16存储在B帧缓冲器150中。当B16正被显示时,对先前画面组的I14解码并将其存储在帧存储器130中以用于当前播放的画面组的逆向播放,为先前画面组的逆向播放作准备。此时,安排先于当前画面组两个画面组时段的画面组用于逆向播放。换句话说,对第二先前画面组的第一参考画面I(-16)解码并将其存储在帧存储器130中,同时从I帧缓冲器160读出I14并对其解码以将其存储在帧存储器130中,以安排先前画面组B15和B16的逆向播放。
如上所述,根据本发明实施例的逆向操作模式提供了在逆向播放当前画面组时安排前一画面组用于后续的逆向播放操作的同步功能。
例如,参考图5A,在先前画面组的逆向播放期间,当P17正被显示时,对B16解码同时对第二先前画面组的I画面I(-16)解码并将其存储在I帧缓冲器160中。直接从帧存储器130输出并随后显示P画面P17。当B16正被显示时,对B15解码并将其存储在帧存储器130中,同时将属于第二先前画面组的开头的参考画面B(-18)和B(-17)存储在B帧缓冲器150中。并且,当B15正被显示时,对B15解码,同时对第二先前画面组的下一参考画面B(-13)和先前画面组的I11解码并将其存储在帧存储器130中。
当I画面正被显示时,将P(-13)解码为I画面以将其存储在I帧缓冲器160中,同时对B13解码并将其存储在帧存储器130中。当B13正被显示时,从B帧缓冲器150读出B12并对其解码,同时将第二先前画面组的B(-15)和B(-14)存储在B帧缓冲器150中。当B12正被显示时,从帧存储器130读出B12并且从I帧缓冲器160读出I8并对其解码,同时对第二先前画面组的P(-12)解码并将其存储在帧存储器130中。
当P画面P11正被显示时,从帧存储器130输出I11,同时从B帧缓冲器150读出B10,对其解码并将其存储在帧存储器130中。在此期间,将P(-10)读出并将其解码为I画面以将其存储在I帧缓冲器160中。当B10正被显示时,从B帧缓冲器150读出B9并对其解码,同时将第二先前画面组的B(-12)和B(-11)存储在B帧缓冲器150中。接下来,当B9正被显示时,从帧存储器130读出B9并且对从I帧缓冲器160读取的I5解码并将其存储在帧存储器130中,同时对第二先前画面组的P(-7)解码并将其存储在帧存储器130中。
当P画面P8正被显示时,从帧存储器130读出I8,同时从B帧缓冲器150读出B7并对其解码以将其存储在帧存储器130中。第二先前画面组的P(-7)被编码为I画面并随后存储在帧存储器130中。当B7正被显示时,从B帧缓冲器150读出B6并对其解码以将其存储在帧存储器130中,同时将第二先前画面组的B(-9)和B(-8)存储在B帧缓冲器150中。接下来,当B6正被显示时,从I帧缓冲器160读出先前画面组的I2并对其解码以将其存储在帧存储器130中,同时对第二先前画面组的P(-4)解码并将其存储在帧存储器130中。
当P5正被显示时,从B帧缓冲器150读出B4并对其解码以将其存储在帧存储器130中,同时从帧存储器130读出的P(-4)被编码为I画面并存储在I帧缓冲器160中。当B4正被显示时,对从B帧缓冲器150读出的B3解码并将其存储在帧存储器130中,同时将第二先前画面组的B(-6)和B(-5)存储在B帧缓冲器150中。并且,当B3正被显示时,从帧存储器130读出B3,同时将第二先前画面组的P(-1)解码并将其存储在帧存储器130中。
当I2正被显示时,从帧存储器130读出I2,同时从B帧缓冲器150读出B1并对其解码以将其存储在帧存储器130中。当B1正被显示时,从帧存储器130读出B1,同时从B帧缓冲器150读出B0并对其解码以将其存储在帧存储器130中。在此期间,B帧缓冲器150存储第二先前画面组的B(-3)和B(-2)。这样,完成了第三先前画面组的逆向播放。
参考图6,输入视频比特流包括具有不同画面数和种类的第一到第三画面组GOP1-GOP3。第一画面组GOP1有6个画面,第二画面组GOP2有4个画面,并且第三画面组GOP3有12个画面。进一步的说,遍及组GOP1-GOP3的画面的种类为无规律的形式。
当激活播放模式逆向播放功能键时,画面划分器110将输入视频比特流分类为B画面、P画面和I画面。将B画面存储在B帧缓冲器150中,将I画面和从P画面编码得到的I画面存储在I帧缓冲器160中。从帧缓冲器150和160以及帧存储器130读出当前播放的画面组GOP3,对其解码,并随后以逆向播放模式再现,同时在其随后的逆向播放之前对先前画面组解码。在此期间,MPEG播放器100进行逆向播放操作,并且,当将画面存储在帧缓冲器150和160时,通过缓冲控制器170管理子画面组的顺序,该子画面由参考画面(比如单个I画面),B画面,或只是参考画面组成。
例如,当第三画面组GOP3的B20正被播放时,如果有逆向播放功能键的输入,将先前参考画面P18被编码为I18,以准备B20和B19的逆向播放操作,与P18、B19和B10形成一个子画面组。类似的,对P15解码,并且将其分入一个子画面组以实施B16和B17的逆向播放操作。由于缓冲控制器170管理已分组的子画面的逆向播放顺序,所以对画面数目和种类不同的画面组的逆向播放操作得以执行。
如上所述,MPEG播放器从帧存储器读取当前正被播放的画面组的画面,并且响应激活的逆向播放功能键而对其解码,同时,读取先前画面组的画面并对其解码然后存储在帧缓冲器中,用于准备逆向播放操作的连续的过程。将已分类的I和B画面分别存储在I帧缓冲器和B帧缓冲器中,同时P画面被视频解码器解码并被存储在帧存储器中。随后,I帧编码器将P画面转换为I画面,并且P画面随后被存储在I帧缓冲器中。这里,将存储在帧缓冲器的画面同参考画面分组以通过缓冲控制器与用于随后的逆向播放操作的指示信息相关。
接着,由视频解码器读出I和B画面并对其解码,并且,将其同它们相应的画面分为一组,并将其存储在帧存储器中。结果,将存储在帧存储器中的画面作为在逆向播放操作中使用的数据输出。
图7演示了根据本发明,在逆向播放期间参照对分组子画面进行解码的顺序使用帧缓冲器的结构。
参考图7,逆向播放可以开始第一缓冲器状态(a)。按照逆向播放顺序,虽然B画面B20是第一个将被显示的画面,而由于B22为双向预测编码画面,应对P画面P23和P20解码。换句话说,首先对转换后的画面I23解码,接着对I20解码。在图7中的帧缓冲器中的箭头表示了解码顺序。
将用作解码顺序上的参考画面的I画面与在下一I画面之后的B画面分成一组。如图7所示,与I画面I14相随的B画面为与B17相邻的B16和B15。
为了无误地处理具有无规律画面数和种类的画面组,画面的解码序列的连接由图1示出的缓冲控制器安排。缓冲控制器170通过管理相应画面之间的子画面组的参考画面的解码顺序,使得对具有无规律画面数和画面种类的画面组执行逆向播放操作成为可能。
进一步参考图7,在第二缓冲器状态(b)下,通过帧缓冲器150和160的连续解码操作如下所述。
在逆向播放模式开始时,MPEG播放器100读出当前正被播放的画面组的第一个画面。在本实施例中,并且用于演示,假设I14为将被存储在帧缓冲器150和160中的第一个画面,其同与下一参考画面相邻的B画面B16和B15分为一组,并且,缓冲控制器将解码顺序安排为I14→B16→B15。由于B12和B13将与先前画面组的最后一个参考画面分组,现在仍未将B12和B13分组。将下一个B画面P17转换为I17,并随后将其存储在帧缓冲器150和160中,并且与B19和B18分成一组。在此期间,缓冲控制器170将解码顺序安排为I17→B19→B18→I14→B16→B15。将其它相邻的画面以与图7中示出的相同方式存储和排列。
通过这种控制缓冲器的方法,由于即使将新的画面存储在帧缓冲器150和160的特定位置,缓冲控制器170仍能够将与解码顺序相关的指示信息与该画面配合起来,因此,不考虑画面组中的这些具有这些无规律画面数和画面种类,逆向播放操作也能够得以实现。
此外,即使如果参考画面(非B画面)在下一参考画面之后再次出现,当前参考画面也不与其相应的B画面分组,而是单独存储在缓冲器中,并且与下次被解码的画面相关。
虽然已结合附图中绘制的本发明的实施例对本发明进行了描述,但不限于此。对本领域技术人员来说,显然,在不背离本发明的范围和精神的情况下可以对其进行各种替代,修改和改变。
相关申请的交叉引用
本美国非临时专利申请根据35U.S.C§119要求2003年6月11日提交的韩国专利申请2003-0037677的优先权,其全文通过引用合并于此。
Claims (12)
1.一种用于控制视频比特流的逆向播放的装置,包括:
画面划分器,用于将视频比特流分为帧内编码画面、预测编码画面,以及双向预测编码画面,所述视频比特流具有多个画面组;
第一帧缓冲器,用于存储所述双向预测编码画面;
视频解码器,用于对所述预测编码画面解码;
帧存储器,用于存储从视频解码器输出的已解码的预测编码画面;
帧内编码器,用于将所述已解码的预测编码画面编码为帧内编码画面格式;
第二帧缓冲器,用于存储所述帧内编码画面和所述已编码的帧内编码画面;以及
缓冲控制器,用于根据有关存储在第一和第二帧缓冲器的画面的指示信息,将存储在所述第一和第二帧缓冲器的画面输出到所述视频解码器,
其中,在逆向播放操作期间,从所述第一和第二帧缓冲器以及所述帧存储器读出当前播放的画面组并且随后对其解码,同时在正常播放方向上接收所述当前播放的画面组的先前画面组,并随后对其解码。
2.如权利要求1所述的装置,其中,所述视频解码器相应于所述指示信息以子组为单位处理存储在所述第一和第二帧缓冲器中的画面,每个子组包括与所述指示信息相关的参考画面。
3.如权利要求1所述的装置,其中,将所述第一和第二帧缓冲器配置为与画面组的最大画面数目相符。
4.如权利要求3所述的装置,其中,当画面组的画面数是18时,将所述第一和第二帧缓冲器、以及所述帧存储器分别配置为18、5和5单元。
5.如权利要求1所述的装置,其中,将所述已解码的预测编码画面被编码为与所述画面组的第一个帧内编码画面具有相同比特率。
6.如权利要求1所述的装置,其中,所述缓冲控制器处理1倍逆向播放操作。
7.一种控制包括帧存储器和视频解码器的MPEG系统中控制用于数字视频比特流的逆向播放操作的第一和第二缓冲器的方法,包括以下步骤:
将具有多个画面组的数字视频比特流分为帧内编码画面、预测编码画面和双向预测编码画面;
对所述预测编码画面解码;
将所述双向预测编码画面和所述已解码的预测编码画面存储到所述第一帧缓冲器和所述帧存储器中;
将已解码的预测编码画面编码为帧内编码画面格式;
存储所述帧内编码画面和所述已编码的帧内编码画面;以及
根据有关存储在所述第一和第二帧缓冲器的画面的指示信息,将已存储在所述第一和第二帧缓冲器的画面输出到所述视频解码器,
其中,在逆向播放操作期间,从所述第一和第二帧缓冲器以及所述帧存储器读出当前播放的画面组,并随后对其解码,同时在正常播放方向上接收所述当前播放的画面组的先前画面组,并随后对其解码。
8.如权利要求7所述的方法,其中,相应于所述指示信息,对存储在所述第一和第二帧缓冲器的画面以子组为单位进行处理,每个子组包括与所述指示信息相关的参考画面。
9.如权利要求7所述的方法,其中,将所述已解码的预测编码画面被编码为与所述画面组的第一个帧内编码画面具有相同的比特率。
10.一种用于控制视频比特流的逆向播放的装置,包括:
用于将视频比特流分为帧内编码画面、预测编码画面和双向预测编码画面的装置;
用于存储所述双向预测编码画面的装置;
用于对所述预测编码画面解码的装置;
用于将所述已解码的预测编码画面编码为所述帧内编码画面格式的装置;
用于存储所述已解码的预测编码画面、所述帧内编码画面、和所述已编码的帧内编码画面的装置;
用于将指示信息与所述已存储的画面相关联的装置;以及
用于当在正常播放方向上接收先前画面组并对其解码时,逆向播放当前播放的画面组的装置。
11.如权利要求10所述的装置,其中,将所述已解码的预测编码画面编码为与所述画面组的第一个帧内编码画面具有相同的比特率。
12.如权利要求10所述的装置,还包括用于处理1倍逆向播放操作的装置。
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