使用非逐行掃描偽雙向預測圖像的快動作特技模式的制作方法

專利名稱：使用非逐行掃描偽雙向預測圖像的快動作特技模式的制作方法
技術領域：
本發明的方案一般來講涉及視頻系統，更具體來講涉及記錄或播放數字編碼視頻序列的視頻系統。
背景技術：
在今天的家電市場中，數字電視(DTV)和高清晰度電視(HDTV)正漸漸流行起來。為了觀看先前記錄的節目或者記錄他們中意的節目，這些類型電視的許多購買者還購買了數字錄像機或者播放器，例如數字影碟(DVD)錄像機或者播放器。特別是，DTV(或者HDTV)和數字視頻數字錄像機或者播放器的組合可能是家庭影院娛樂系統的不可分割的部分。
數字錄像機或者播放器通常包含運動圖像專家組(MPEG)解碼器，用來對在錄像機或者播放器所播放的盤上存儲的數字編碼多媒體數據進行解碼。如果數字錄像機或者播放器與傳統的(非DTV或者非HDTV)電視連接，則在顯示到傳統電視上之前，由數字錄像機或者播放器的MPEG解碼器對數字編碼信號進行解碼。然而，相當多的DTV自己包含MPEG解碼器。因而，如果數字錄像機或者播放器與DTV連接，則由DTV解碼器對從盤中讀出的視頻信號進行遠程解碼。這一結構可以被稱為遠程解碼器方案。
然而，在使用遠程DTV解碼器對數字編碼信號進行解碼的時候，存在一個顯要缺點。即，很難在這類方案中執行特技模式。特技模式可以是不以正常速度或者不按前向方向進行播放的任何一種視頻播放。通常，特技模式涉及在例如快動作特技模式期間，跳過視頻信號中的多個圖像。對傳輸到遠程解碼器的視頻信號中的圖像執行跳過，實際上能夠增加信號的平均位速率。因為數字錄像機或者播放器與DTV之間的帶寬是有限的，所以執行快動作特技模式可能引起該信號超過傳輸信道的最大位速率限制。
例如，在MPEG視頻信號中，存在三種單獨類型的數字編碼圖像內(I)圖像，預測(P)圖像，和雙向預測(B)圖像。正如現有技術中所公知的，I和P圖像包含相對較大數量的編碼數據，至少是相對于B圖像而言。在快動作特技模式期間，執行跳過的一組圖像(GOP)中的第一圖像通常是B圖像。然而，由于跳過B圖像，在GOP中，用于剩余圖像的編碼數據的平均數量，或者每一圖像中的位的平均數量增加了。這樣一種缺點可能導致緩沖器溢出，以及在顯示特技模式視頻信號期間圖像損失。
除位速率問題之外，對視頻信號進行遠程解碼還存在另一缺點在這樣一種方案中，重復顯示非逐行掃描圖像可能導致在重復的圖像包含運動對象的情況時，在顯示中出現擺動效應。為了解釋這一缺點，將對隔行掃描作簡短說明。
許多電視采用隔行掃描技術。在這種格式中，視頻信號通常被分為預定數目的水平行。在每一場周期期間，僅掃描這些行中的二分之一；一般來講，在第一場周期期間掃描奇數行，而在下一場周期期間掃描偶數行。每一次掃描稱為一場，而當組合時，兩個場形成一個完整的圖像，也就是幀。對于NTSC制，每秒顯示六十場，結果產生每秒三十幀的速率。
當運動對象在隔行掃描電視中移動穿過屏幕時，每一場將僅僅顯示該運動對象的一部分。因為一場僅僅顯示整體圖像間隔的一個水平行，產生這種局部顯示。例如，對于特定場n，僅僅掃描了奇數水平行，并且將在場n中顯示的運動對象的部分是為場n掃過奇數水平行期間掃描的部分。下一場，即場n+1，是在稍后的1/60秒創建的，并且將顯示該圖像的偶數水平行。因此，在場n+1中顯示的運動對象的部分是在場n+1掃過偶數水平行期間掃描的部分。盡管每一場在時間上是有區別的，但是由于顯示這些場所采用的速度，所以人眼將這些場的連續顯示感覺為平滑運動。
如果觀看者激活特技模式，則特技模式視頻信號可能包含重復的圖像，在隔行掃描格式下記錄的圖像。例如，如果觀看者啟動對一特定圖像上的定格特技模式，則該圖像可能被重復地傳輸、解碼和顯示在包含遠程解碼器的DTV上。然而，該重復圖像的顯示與非逐行掃描圖像的正常顯示一致，也就是構成非逐行掃描圖像的場被交替地顯示。
如果在基于隔行掃描格式記錄的圖像中出現一個運動對象，則每一場將在一個特定位置顯示該運動對象。因此，當這些場在定格特技模式期間被交替地顯示的時候，則顯示中的運動對象快速地從顯示中的一個位置移動到另一位置，實際上該運動對象看來像是擺動的。產生這種擺動是因為隔行掃描場在時間上的區別，并且運動對象出現在每一場中的不同的位置。
這種問題也存在于包括去隔行掃描器(deinterlacer)的DTV中。正如現有技術中所公知的，去隔行掃描器能夠根據一個隔行掃描場構造完整的幀。因此，去隔行掃描器能夠根據包括場構造完整的幀，其中包括重復的非逐行掃描幀。然而，根據隔行掃描場而構造的這些完整的幀也是以交替的方式顯示的，因此產生了擺動假象的可能性。此外，這種擺動效應不僅在定格特技模式中出現，而且也可能存在于非逐行掃描圖像被重復的任何其他特技模式中。
因此，人們期望在不增加系統成本或者復雜性的情況下去除所述位速率問題和擺動假象。

發明內容
本發明涉及一種對包含多個原始圖像的視頻信號執行特技模式的方法。該方法包括下列步驟響應特技模式命令，選擇地跳過至少一個原始圖像，以便將視頻信號轉換為特技模式視頻信號，以及使用基于場的預測，選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入(224)到所述特技模式視頻信號中。該方法還可以包括以下步驟監視所述特技模式視頻信號，以及如果所述特技模式視頻信號的位速率超過預定閾值，則能夠選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入到特技模式視頻信號中。
在一種方案中，每一偽雙向預測圖像是單向預測圖像，并且該方法能夠進一步包括根據基準圖像預測每一偽雙向預測圖像的步驟。此外，該預言步驟能夠進一步包括根據與基準圖像相關聯的單一場預測每一偽雙向預測圖像。所述基準圖像能夠是幀內圖像或者預測圖像。
在另一方案中，所述特技模式命令能夠是快動作特技模式。此外，所述預測步驟能夠進一步包括根據與基準圖像相關聯的第一場預測預定數目的所述偽雙向預測圖像，并且根據與基準圖像相關聯的第二場預測預定數目的所述偽雙向預測圖像，以便幫助控制擺動圖像假象。
在本發明的一個方面中，多個原始圖像中的每一個能夠包含顯示指示符，并且所述方法能夠進一步包括選擇地修改多個原始圖像中的至少一部分的顯示指示符的步驟，用于當跳過原始圖像或當將偽雙向預測圖像插入時，反映指示的顯示順序。所述顯示指示符能夠是時間基準字段。
此外，每一時間基準字段能夠具有整數值，并且所述選擇地修改若干原始圖像中的至少一部分的時間基準字段的步驟能夠包括步驟每次跳過原始圖像時，將所述的時間基準字段的整數值遞增地減1。進一步來講，所述有選擇地修改若干原始圖像中的至少一部分的時間基準字段的步驟能夠包括步驟每次將一個偽雙向預測圖像插入所述特技模式視頻信號中時，將所述的時間基準字段的整數值遞增地加1。
另一方面，該方法能夠進一步包括步驟使用一個遠程解碼器對特技模式視頻信號的至少一部分解碼，并且所述特技模式能夠是快動作特技模式。該方法還可以包括步驟根據基準圖像預測每一偽雙向預測圖像，并且該基準圖像能夠是非逐行掃描圖像，逐行掃描圖像或者場圖像。
在一個方案中，所述偽雙向預測圖像能夠是具有第一場和第二場的雙向預測圖像，并且該方法能夠包括步驟根據第一基準圖像預測第一場和根據第二基準圖像預測第二場。所述預測偽雙向預測圖像的第一場和第二場的步驟能夠進一步包括步驟根據與第一基準圖像相關聯的單一場預測第一場，和根據與第二基準圖像相關聯的單一場預測第二場。此外，該方法能夠進一步包括步驟當將一個偽雙向預測圖像插入特技模式視頻信號中時，跳過一個剩余的原始圖像，以便維持期望的播放速度。
本發明還涉及一種對包含多個非逐行掃描掃描的原始圖像的視頻信號執行特技模式的方法，其中所述多個非逐行掃描掃描的原始圖像中的每個均包含顯示指示符。該方法包括步驟響應特技模式命令，選擇地跳過至少一個所述非逐行掃描的原始圖像，以便將該視頻信號轉換為特技模式視頻信號，并且每次跳過非逐行掃描的原始圖像時，選擇地修改所述多個非逐行掃描的原始圖像中的至少一部分的顯示指示符，以便反映指定的顯示順序。此外，該方法能夠進一步包括步驟使用遠程解碼器對這一特技模式視頻信號的至少一部分解碼。
本發明還涉及一種對包含多個原始圖像的視頻信號執行特技模式的系統。該系統包括用于從存儲介質中讀取表示視頻信號的數據，并輸出包含多個原始圖像的視頻信號的控制器，以及被編程用于響應特技模式命令而選擇地跳過至少一個所述原始圖像，以便將所述視頻信號轉換為特技模式視頻信號，并且使用基于場的預測，選擇地在特技模式視頻信號中插入至少一個偽雙向預測圖像的處理器。該系統還包括用于實現上所述方法的適當軟件和電路系統。


圖1是根據本發明的方案的能夠使用偽雙向預測圖像執行快動作特技模式的系統方框圖；圖2是根據本發明的方案的使用偽雙向預測圖像執行快動作特技模式的流程圖；圖3示出包含非逐行掃描圖像的MPEG視頻信號中的典型圖像結構組。
圖4A示出一個根據本發明的方案將單向預測的偽雙向預測圖像插入到特技模式視頻信號中的示例。
圖4B示出根據本發明的方案將單向預測的偽雙向預測圖像插入到特技模式視頻信號里的另一示例。
圖4C示出根據本發明的方案將雙向預測的偽雙向預測圖像插入到特技模式視頻信號里的示例。
圖4D示出根據本發明的方案對偽雙向預測圖像的顯示指示符進行修改的示例。
圖4E示出將偽雙向圖像插入到特技模式視頻信號后對該信號中原始圖像進行跳過的過程。
具體實施例方式
在圖1中以方框圖的形式示出用于實現根據本發明方案的各種先進操作特征的系統100。然而，本發明不局限于圖1中示出的該特定系統，因為本發明能夠使用任何其他的能夠接收數字編碼信號并向顯示設備傳輸該信號的系統來實現此外，該系統100不局限于從任何特定類型的存儲介質中讀取數據或者向任何特定類型的存儲介質中寫入數據，因為該系統100能夠使用任何的能夠存儲數字編碼數據的存儲介質。
該系統100能夠包括控制器110，該控制器110用于從存儲介質112中讀出數據以及將數據寫入存儲介質112。系統100還可以具有搜索引擎114，微處理器116，傳輸緩沖器117，和顯示設備118。搜索引擎114能夠包含用于在從存儲介質112中讀出的視頻信號中定位一個或多個特定類型圖像的適當軟件和電路系統。還可以提供控制和數據接口，以便允許微處理器116控制控制器110和搜索引擎114的操作。能夠在存儲器中提供適當的軟件或者固件，用于由微處理器116執行傳統的操作。進一步來講，根據本發明的方案，能夠為微處理器116提供程序例程。
應當被理解的是在本發明的設想中，搜索引擎114和微處理器116的所有或者部分能夠是處理器120。進一步來講，在本發明的設想中，控制器110、搜索引擎114、微處理器116和傳輸緩沖器117能夠是位流源122。在一個方案中，顯示設備118能夠包含它自己的解碼器119，用于對從存儲介質112中讀出的并由所述位流源122處理的任何視頻信號的所有或部分進行解碼。在這一特定方案中，位流源122中的解碼器(沒有示出)通常不對從存儲介質112讀出的視頻信號解碼。這一特定實施例可以被稱為遠程解碼器方案。然而，應當指出，本發明不局限于這一方案，因為本發明能夠在其他適當的系統中實際應用。
在工作中，控制器110能夠從存儲介質112中讀出包含多個原始圖像的視頻信號。這些原始圖像能夠是非逐行掃描圖像，逐行掃描圖像，或者場圖像。在一個方案中，如果微處理器116接收諸如快動作命令的特技模式命令，則微處理器116能夠用信號通知搜索引擎114對特技模式視頻信號中的一個或多個適當的原始圖像定位，以便跳過這樣的圖像。一旦被定位，搜索引擎114能夠用信號通知微處理器116，并且微處理器116能夠有選擇地跳過至少一個原始圖像，以便將該視頻信號轉換為特技模式視頻信號。所跳過的圖像在特技模式期間將不進行解碼，以及也不顯示。
此外，在特技模式命令期間，微處理器116能夠用信號通知搜索引擎114對一個或多個合適的原始圖像中的另一集合進行定位，以便將偽雙向預測(偽B)圖像插入到特技模式視頻信號中。偽B圖像是能夠從某些圖像中預測出的B圖像，其中將偽B圖像的運動矢量設置為零，并且將它的殘留信號設置為零，或者不進行編碼。
一旦合適的原始圖像被定位，則搜索引擎114能夠用信號通知微處理器116，并且微處理器116能夠產生根據被定位的原始圖像預測的相應偽B圖像。然后微處理器116能夠有選擇地插入至少一個所述相應的偽B圖像，以致將所述偽B圖像發送給傳輸緩沖117，并最終到達顯示設備118和解碼器119。在特技模式視頻信號中插入偽B圖像能夠令信號的整體位速率減少，因為偽B圖像包含相對較小數量的編碼數據。
用這樣的方式，即當微處理器116接收特技模式命令時產生偽B圖像，被稱為“閑置中”產生偽B圖像。換句話說，所述微處理器116也可以在特技模式命令起動之前產生偽B圖像，其中一個或多個所述偽B圖像能夠存儲在存儲器(沒有示出)中。一旦微處理器116接收特技模式命令，則微處理器116能夠從存儲器中檢索一個或多個偽B圖像，并將它們插入到特技模式視頻信號里。在任一方案中，所述偽B圖像都可用于重復原始圖像，以便偽B圖像傳輸到顯示設備118并顯示。
在本發明的另一個方面，微處理器116能夠監視特技模式視頻信號的位速率。如果特技模式視頻信號的位速率超過預定閾值，則微處理器116能夠與搜索引擎114協力執行上述的選擇地插入步驟，其中能夠將至少一個偽B圖像插入所述特技模式視頻信號中。此外，微處理器116還能將偽B圖像插入到被使用基于預測場的形式構造的特技模式視頻信號里，以避免擺動圖像問題。后面將討論幾種將偽B圖像插入到特技模式視頻信號里的不同技術。在另一個方案中，微處理器116還可以在將偽B圖像插入到特技模式視頻信號中時，跳過剩余的原始圖像，以便維持期望的播放速度。
在另一個方案中，微處理器116能夠修改在特技模式視頻信號中包含的所述多個原始圖像中的一個或多個中所包含的信息的某些部分，以便反映指定的顯示順序。無論原始圖像被跳過還是偽B圖像被插入視頻信號中，都可以執行這一修改步驟。將在下文中更詳細地論及本發明的整個操作。
參考圖2，示出了用于演示使用非逐行掃描偽B圖像在諸如快動作特技模式的特技模式中工作的一種方式的方法200。在一個方案中，本發明能夠在遠程解碼器方案中實際應用。對本發明來說，遠程解碼器方案能夠是在其中能夠使用解碼器對視頻信號中的圖像的至少一部分進行解碼的任一系統，其中所述解碼器位于向解碼器提供圖像的位流源的外部，并且不受該位流源控制。
作為例子，位流源能夠是一種從光存儲介質中讀取多媒體數據、并將這一數據經由傳輸信道傳送到數字電視的光存儲介質播放器或者記錄設備，所述播放器或者記錄設備包含它自己的解碼器。然而，可以理解的是本發明不局限于該示例乃至遠程解碼器方案，因為本發明能夠在任一其他適當的系統或者方案中實際應用。
在步驟210，能夠讀取包含多個原始圖像的視頻信號。所述原始圖像能夠是非逐行掃描圖像，逐行掃描圖像，或者場圖像。在步驟212，能夠接收特技模式命令。對本發明來說，所述特技模式命令能夠是在其中將跳過一個或多個原始圖像的任一命令，包括諸如快速前進或者快速反向的快動作命令。如在步驟214所示，能夠選擇地跳過至少一個所述原始圖像。這種選擇性的跳過圖像將所述視頻信號轉換為特技模式視頻信號。
在一個方案中，進行跳過的第一原始圖像能夠是B圖像。參考圖3，示出了包含按照顯示順序的非逐行掃描圖像的典型圖像組(GOP)300。下標編號指示在什么時候按照正常播放速度顯示每一圖像相對于GOP中的另一個圖像。小寫字母“t”能夠表示頂端的場，而小寫字母“b”能夠表示底端的場。這一GOP 300能夠是視頻信號中的許多GOP中的一個。盡管本發明不局限于這一特定的GOP結構，但是該GOP 300將用于舉例說明能夠怎樣執行一個快動作特技模式。例如，如果要求3X的快速前進播放(1X表示正常的播放)，則能夠跳過GOP中的所有B圖像。因此，對于這一特定GOP，僅僅將傳輸和/或解碼和顯示圖像I2和P圖像。
對于更快速的特技模式速度，能夠跳過一些P圖像，并且以某些速度，可以跳過整個GOP 300(包括圖像I2)。如果將跳過P圖像，則本領域中普通技術人員將意識到最好是首先朝著GOP的末端的方向跳過P圖像。在這一示例中，將首先跳過圖像P14，然后將跳過圖像P11等。用這樣的方式跳過圖像能夠保留對將在特技模式期間顯示的那些圖像來說是必需的正確解碼順序。
在另一個實施例中，多個原始圖像中的每一個均能夠包含顯示指示符。如在判定框216處所確定的，如果選擇地修改這些圖像中的顯示指示符，則能夠選擇地修改所述多個原始圖像中的至少一部分的顯示指示符，如步驟218所示的。特別是，當跳過原始圖像時，修改這些顯示指示符能夠反映所述多個原始圖像的指定的顯示順序。如果不修改所述顯示指示符，則方法200能夠在步驟220處繼續。
在一個方案中，所述顯示指示符能夠是時間基準字段。時間基準字段通常是位于數字編碼圖像的圖像頭部的十位字段。一些解碼器依賴該時間基準字段來確定相對于視頻信號中的其他圖像何時顯示視頻信號中的特定圖像。該字段通常具有整數值。
作為一個例子，再一次參看圖3，GOP 300包含十五個圖像。用于GOP 300中的圖像的下標編號能夠對應于每一相應圖像的時間基準字段的整數值。例如，GOP中的第一個圖像的圖像B0的時間基準字段能夠具有整數值0。待顯示的下一圖像的圖像B1的時間基準字段能夠具有整數值1。因此，用于每一個隨后的待顯示圖像的時間基準字段的整數值能夠按一來增加，一直到圖像P14，圖像P14的時間基準字段能夠具有整數值14。為了方便起見，短語“時間基準字段的整數值”還可以被稱為“整數值”。
然而，當跳過原始圖像時，依照原始圖像的時間基準字段的顯示順序不再有效。所以，在跳過的原始圖像之后的原始圖像的時間基準字段的整數值能夠修改，以便指示正確的顯示順序。
例如，如果跳過圖像B9和B10，則其后的那些原始圖像的整數值能夠減2。如此，圖像P11的時間基準字段的整數值能夠從11修改為9，圖像B12的時間基準字段的整數值能夠被從12修改為10，諸如此類。這一修改過程能夠繼續直到到達GOP 300的末尾為止，并且能夠確保GOP 300中的剩余圖像將按照正確次序顯示。因此，每當跳過GOP中的一個原始圖像時，該GOP中的剩余圖像的時間基準字段的整數值能夠減1。
修改特技模式視頻信號中的其他GOP中的未被跳過的圖像的時間基準字段的整數值的步驟能夠根據這些示例來執行。然而，應當指出，本發明不局限于這一特定的范例，因為能夠以任何其它適當的方式執行用于修改相關時間基準字段的整數值，以便反映指定顯示順序的其他方式。此外，應注意的是，本發明不局限于使用時間基準字段，因為能夠在上述討論到的實施例中的任何一個中修改任何其他適當的顯示指示符，以便反映指定的顯示順序。
回來參看圖2中的方法200，在步驟220中，能夠在特技模式命令期間監視特技模式視頻信號的位速率。監視特技模式視頻信號的位速率在快動作特技模式期間可能是需要的，因為如前所述，跳過圖像可能導致增加的平均位速率。在某些情況下，這種增加的位速率可能超過攜帶該視頻信號的傳輸信道的最大可容許位速率。對本發明來說，這種傳輸信道的最大可容許位速率能夠稱為預定閾值。
在判定框222，能夠確定特技模式視頻信號的位速率是否已經超過這一預定閾值。如果位速率未曾到達該預定閾值，則方法200能夠繼續到判定框230。回來參看步驟222，如果位速率已經超過預定閾值，則能夠使用基于場的預測來將一個或多個偽B圖像插入到的特技模式視頻信號中，如步驟224所示。也就是說，一個偽B圖像能夠包含一個或多個場，并且能夠從另一幀或者場圖像中預測每一場，包括組成一個幀圖像的任何場。正如將在下面解釋的，將偽B圖像插入到特技模式視頻信號里能夠幫助降低這種信號的位速率。
正如先前所解釋的，偽B圖像是能夠從某些圖像中預測出的B圖像，其中偽B圖像的運動矢量被設置為零，并且它的殘留信號被設置為零或者不進行編碼。例如，在MPEG信號中，偽B圖像的離散余弦變換(DCT)系數能夠被設置為零或者不進行編碼。因而，偽B圖像包含極少的信息。偽B圖像的主要目的是復制或者重復圖像，根據該圖像使用很少位預測出了所述偽B圖像。因此，當把偽B圖像放入快動作特技模式視頻信號中時，GOP中的每一圖像的位的平均數減少了，從而降低了平均位速率。
預測偽B圖像的圖像通常稱為基準圖像，并且任何多個原始圖像能夠是基準圖像。在一個方案中，基準圖像能夠或者是I圖像或者P圖像。在另一個方案中，插入到特技模式視頻信號中的偽B圖像能夠是單向預測圖像。僅僅根據一個圖像預測單向預測圖像，而一般來講根據兩個獨立的圖像預測B圖像。該單向偽B圖像能夠或者是前向預測偽B圖像或者是后向預測偽B圖像。
如果偽B圖像是一個前向預測偽B圖像，則該偽B圖像能夠根據該偽B圖像之前(按照顯示順序)的基準圖像來預測。相反，如果偽B圖像是一個后向預測偽B圖像，則該偽B圖像能夠根據該偽B圖像之后(按照顯示順序)的基準圖像來預測。因為它們是僅根據一個圖像預測的，所以單向預測偽B圖像能夠適合于重復或者復制圖像。
為了舉例說明將偽B圖像插入到特技模式視頻信號中的示例，再一次將注意力投向圖3。如果跳過了所有B圖像，并且跳過了圖像P14和P11(播放速度為5X)，則能夠將許多偽B圖像插入到特技模式視頻信號中，以便幫助降低位速率。能夠或者根據圖像I2、P5或者P8來預測這些偽B圖像。
將在圖4A中舉例說明使用這樣的GOP將偽B圖像插入到特技模式視頻信號中的范例。如特技模式GOP 400中所示，能夠將兩個偽B幀圖像插入到特技模式視頻信號中，其中根據基準圖像I2預測該偽B幀圖像(小寫字母“d”指示B圖像是偽B圖像)。在這一特定示例中，能夠根據與基準圖像相關聯的單一場預測包括偽B幀圖像的場，在這種情況下，所述單一場是圖像I2的場I2b。當然，本發明不局限于這一特定范例，因為根據任何其他適當的基準圖像預測的任何適當數目的偽B幀圖像能夠被插入到特技模式視頻信號中。
此外，每一偽B幀圖像的每一場能夠根據它的相應基準圖像的任何適當的場來預測，并且本發明不局限于根據與基準圖像相關聯的單一場預測偽B幀圖像。此外，既使上述示例舉例說明了前向預測偽B幀圖像的使用，但是也可以使用后向的偽B幀圖像。
回來參看圖4A示出的示例，使用其中根據與對應基準圖像相關聯的單一場預測偽B幀圖像的場的這一特定預測方案，除能夠將信號的位速率保持在可接受的程度之外，還能夠幫助控制擺動圖像假象。具體來講，如果在特技模式期間使用了偽B幀圖像，則根據基準圖像的單一場預測偽B幀圖像的場，這能夠產生一種顯示，在該顯示中，對于待顯示的偽B幀圖像的每一場來講，一個運動對象出現在一個特定位置。
也就是說，如果運動對象在預測偽B幀圖像的基準圖像中出現，并且根據這一基準圖像的單一場預測該偽B幀圖像的場，則該偽B幀圖像的每一場將包括在與該單一的基準場中所處位置相同的位置處的所述運動對象。相應地，當在特技模式期間顯示所述偽B幀圖像的時候，所述運動對象看起來不擺動。
除插入偽B幀圖像之外，偽B場圖像也能夠根據上述討論插入到視頻信號中，用于創建特技模式視頻信號。由于它們的特質，這些場圖像能夠根據基準圖像中的單一場來預測。對本發明來說，并且鑒于上文討論，除清楚地指示出的地方之外，術語“偽B圖像”能夠包括偽B幀圖像和偽B場圖像。
圖4B示出了將偽B幀圖像插入到特技模式視頻信號里的另一個示例。如特技模式GOP 410(已經跳過了所有B圖像和圖像P11和P14)中所示，例如，能夠根據基準圖像I2的場I2t預測一個后向預測偽B幀圖像，并且例如，根據基準圖像I2的場I2b預測一個前向預測偽B幀圖像。因而，能夠根據與基準圖像相關聯的第一場預測預定數目的偽B幀圖像，并且能夠根據與該基準圖像相關聯的第二場預測預定數目的偽B幀圖像。類似于圖4A說明的示例，用這樣的方式預測偽B幀圖像能夠幫助控制擺動圖像問題。
偽B圖像的插入還可以減少特技模式視頻信號在顯示中的斷斷續續，這在飛快運動特技模式中可能是特別棘手的。例如，回來參看圖3中的GOP 300，如果將執行15X播放(或者沿前向方向，或者沿反向方向)，則將僅僅解碼和顯示圖像I2。這一算法也適用于特技模式視頻信號中的任何其他GOP。
因此，將僅僅在對于快速前進特技模式來講的隨后的GOP中的I圖像解碼和顯示，以及對于快速反向特技模式的先前的GOP中的I圖像。然而，這樣一種顯示可能是非常不連貫的，并且可能引起不舒服的觀看體驗，因為由于場景改變或者運動對象在顯示中突然出現和消失，以高速從I圖像跳轉到I圖像可能難以跟隨。
繼續討論這一范例，然而將一個或多個偽B圖像在每一I圖像的或前或后插入到該特技模式視頻信號里，能夠增強特技模式的顯示。例如，根據圖像I2，預測的許多偽B圖像能夠插入到特技模式視頻信號中。這樣一種插入能夠按照在圖4A和4B中舉例說明的范例的相關討論或任何其他適當的預測方案。因為它們是圖像I2的重復，所以偽B圖像增加了圖像I2中的信息被顯示的時間量，從而減少了顯示種的斷斷續續。這種插入步驟還可以降低特技模式視頻信號的平均位速率，因為在這一示例中，該信號將由于僅僅傳輸I圖像而具有比較高的位速率。
由于它們的多用性，偽B圖像能夠以任何適當的快動作特技模式速度插入到特技模式視頻信號中的幾乎任何存儲單元中。相應地，本發明決不限于上述范例，因為現有技術中的技術人員將理解存在很多可用于降低特技模式視頻信號的位速率或減少此類信號斷斷續續的插入順序。
本發明也不局限于單向預測偽B圖像。例如，所述偽B圖像中的一個或多個能夠是雙向預測圖像。作為一個示例，能夠根據與第一基準圖像相關聯的場預測偽B幀圖像的第一場，并且能夠根據與一個第二基準圖像相關聯的一個場預測所述偽B幀圖像的第二場。這一預測方案能夠與上述討論一致，以致所述偽B圖像的場中的一個能夠或是前向、或者后向預測圖像，而所述偽B圖像的另一個場能夠具有與所述第一場的預測方向相反的預測方向。
圖4C中示出了這類基于場的預測的示例。GOP 420是一個特技模式GOP，其中已經跳過了所有偽B圖像以及圖像P11和P14。能夠在圖像I2和P5之間插入雙向預測偽B圖像。能夠根據圖像I2的場I2b預測所述偽B圖像的第一場Bdt，并且能夠根據圖像P5的場P5t預測偽B圖像的第二場Bdb。類似地，雙向預測偽B圖像能夠插入到圖像P5和圖像P8中。能夠根據場P5b預測所述偽B圖像的第一場Bdt，并且能夠根據場P8t預測偽B圖像的第二場Bdb。類似于先前示例，用這樣的方式使用雙向預測偽B圖像能夠幫助控制擺動圖像假象，并且能夠降低特技模式視頻信號的位速率。
當然，本發明不局限于這一范例，因為可以使用采用雙向預測偽B圖像的其他預測方案。此外，在相對于圖4A、4B和4C討論的每一示例中，所述偽B圖像不局限于根據非逐行掃描圖像預測，因為所述偽B圖像能夠根據逐行掃描圖像和場圖像來預測。
類似于跳過圖像的過程，如果將偽B圖像插入到特技模式視頻信號中，依照原始圖像的時間基準字段的顯示順序不再有效。因此，在被插入的偽B圖像之后的原始圖像的時間基準字段的整數值能夠依照關于步驟216和218的討論來修改，以便以一個輕微的差值來指示正確的顯示順序當插入偽B圖像時，隨后的原始圖像的時間基準字段的整數值能夠增加適當的值，以便反映指定的顯示順序。
作為例子，如果跳過了GOP 400中的所有B圖像和最后兩個P圖像，則將僅僅剩余圖像I2，P5和P8。為了反映指定的顯示順序，能夠將圖像I2的時間基準字段的整數值從2修改為0，能夠將P5的整數值從5修改為1，并且能夠將P8的整數值從8修改為3。
基準圖4D和GOP 430，例如，如果兩個偽B圖像被插入到圖像I0(之前的圖像I2)之后的特技模式視頻信號中，則剩余P圖像的整數值將如下能夠將P1(之前的圖像P5)的整數值從1修改為3，并且能夠將P2(之前的圖像P8)的整數值從2修改為4。此外，第一偽B圖像的整數值能夠被設置為1，并且第二偽B圖像的整數值能夠被設置為2。因而，每當偽B圖像被插入特技模式視頻信號中時，隨后的剩余原始圖像的時間基準字段的整數值能夠增加整數值1。
然而，應理解不管偽B圖像是否插入到特技模式視頻信號中都能夠執行這一過程。因此，能夠在僅僅跳過圖像而不將偽B圖像插入到特技模式視頻信號中的傳統快動作特技模式期間，執行修改顯示指示符的步驟。
回來基準方法200，在步驟226，能夠確定是否將跳過任何剩余的原始圖像，以便維持期望的播放速度。將偽B圖像添加到特技模式視頻信號里能降低特技模式的播放速度。然而降低的播放速度可能并不是所希望的。因而，當偽B圖像插入到特技模式視頻信號時，能夠跳過一個或多個剩余的原始圖像，以便維持較佳的播放速度，如步驟228所示。
圖4E示出該過程的一個示例。GOP 440是一個特技模式GOP，其中已經跳過了所有偽B圖像。結果產生的播放速度是3X。作為一個例子，能夠將根據圖像I2的場I2t預測的兩個后向預測偽B圖像插入到特技模式視頻信號中。然而，在第一偽B圖像插入到特技模式視頻信號中之后，能夠跳過圖像P14，以便將播放速度保持在3X。此外，一旦插入第二偽B圖像，則能夠跳過圖像P11，以便維持較佳的播放速度。
本發明決不限于這一特定的示例，因為能夠跳過任何其他適當的剩余原始圖像，來保持期望的播放速度。此外，應理解本發明不局限于每當偽B圖像插入到特技模式視頻信號中時就跳過一個剩余的原始圖像的一一對應的關系。也就是說，在將一個偽B圖像插入到特技模式信中之后，能夠跳過任何適當數目(包括0)的剩余原始圖像。實際上，為了維持較佳的播放速度，甚至可以跳過整個GOP。在插入偽B圖像和跳過原始圖像之后，能夠依照步驟216和218修改插入的偽B圖像之后的任何剩余原始圖像的顯示指示符。
回來基準圖2中的判定框222，如果特技模式視頻信號的位速率未曾超過預定閾值，則方法200能夠繼續到步驟230。在步驟230，如果特技模式繼續，則所述特技模式能夠在步驟214這樣做。否則，能夠在步驟232恢復正常的播放。因為方法200僅僅是發明的方案的一個示例，所以應理解能夠在方法200中的任何其他適當的步驟處取消所述特技模式。
盡管已經結合此處公開的實施例說明了本發明，但是應當被理解的是上述說明旨在舉例說明，而不是對如權利要求書中所定義的本發明的范圍進行限制。
權利要求
1.一種對包含多個原始圖像的視頻信號執行特技模式的方法，包括下列步驟響應特技模式命令，選擇地跳過至少一個所述原始圖像，以便將視頻信號轉換為特技模式視頻信號；以及使用基于場的預測，選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入到所述特技模式視頻信號中。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括步驟監視所述特技模式視頻信號；以及，其中，如果所述特技模式視頻信號的位速率超過預定閾值，則選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入到所述特技模式視頻信號中。
3.如權利要求1所述的方法，其中，每一偽雙向預測圖像是單向預測圖像，并且該方法進一步包括根據基準圖像預測每一偽雙向預測圖像的步驟。
4.如權利要求3所述的方法，其中所述預測步驟進一步包括根據與所述基準圖像相關聯的單一場預測每一偽雙向預測圖像。
5.如權利要求4所述的方法，其中所述基準圖像是從包括內圖像和預測圖像組中選擇出來的圖像。
6.如權利要求4所述的方法，其中所述特技模式命令是快動作特技模式，并且所述預測步驟進一步包括根據與所述基準圖像相關聯的第一場預測預定數目的所述偽雙向預測圖像，并且根據與所述基準圖像相關聯的第二場預測預定數目的所述偽雙向預測圖像，用以幫助控制擺動圖像假象。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述多個原始圖像中的每一個包含顯示指示符，并且所述方法還包括選擇地修改所述多個原始圖像中的至少一部分的顯示指示符的步驟，用于當跳過原始圖像或者當插入偽雙向預測圖像時，反映指定的顯示順序。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述顯示指示符是時間基準字段。
9.如權利要求8所述的方法，其中每一時間基準字段具有整數值，并且所述選擇地修改若干原始圖像中的至少一部分的時間基準字段的步驟包括下述步驟每當跳過原始圖像時，將所述的時間基準字段的整數值遞增地減1。
10.如權利要求8所述的方法，其中每一時間基準字段具有整數值，并且選擇修改若干原始圖像中的至少一部分的時間基準字段的步驟進一步包括下列步驟每當將偽雙向預測圖像插入特技模式視頻信號中時，將所述的時間基準字段的整數值遞增地加1。
11.如權利要求1所述的方法，還包括下列步驟使用遠程解碼器對所述特技模式視頻信號中的至少一部分解碼。
12.如權利要求1所述的方法，其中所述特技模式是快動作特技模式。
13.如權利要求1所述的方法，進一步包括下述步驟根據基準圖像預測每一偽雙向預測圖像，并且所述基準圖像是從包括非逐行掃描圖像、逐行掃描圖像或者場圖像的組中選擇的圖像。
14.如權利要求1所述的方法，其中所述偽雙向預測圖像是具有第一場和第二場的雙向預測圖像，并且該方法還包括下述步驟根據第一基準圖像預測所述第一場和根據第二基準圖像預測所述第二場。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述預測偽雙向預測圖像的第一場和第二場的步驟還包括下述步驟根據與所述第一基準圖像相關聯的單一場預測所述第一場，并且根據與所述第二基準圖像相關聯的單一場預測所述第二場。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述方法還包括下述步驟當將偽雙向預測圖像插入特技模式視頻信號中時，跳過剩余的原始圖像，以便維持期望的播放速度。
17.一種遠程解碼器方案中對包含多個原始圖像的視頻信號執行特技模式的方法，其中，所述多個原始圖像中的每個均包含顯示指示符，該方法包括下述步驟響應特技模式命令，選擇地跳過至少一個所述原始圖像，以便將所述視頻信號轉換為特技模式視頻信號；監視所述特技模式視頻信號的位速率；如果位速率超過預定閾值，則使用基于場的預測，有選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入到所述特技模式視頻信號中；以及當跳過原始圖像時或當將偽雙向預測圖像插入到所述特技模式視頻信號時，有選擇地修改所述多個原始圖像的至少一部分的顯示指示符，以便反映指定的顯示順序。
18.一種對包含多個非逐行掃描的原始圖像的視頻信號執行特技模式的方法，其中所述多個非逐行掃描的原始圖像中的每一個均包含顯示指示符，該方法包括下述步驟響應特技模式命令，選擇地跳過至少一個所述非逐行掃描的原始圖像，以便將該視頻信號轉換為特技模式視頻信號；以及每當跳過非逐行掃描掃描的原始圖像時，選擇地修改所述多個非逐行掃描的原始圖像中的至少一部分的顯示指示符，以便反映指定的顯示順序。
19.如權利要求18所述的方法，進一步包括下述步驟使用遠程解碼器對所述特技模式視頻信號中的至少一部分解碼。
20.一種對包含多個原始圖像的視頻信號執行特技模式的系統，包括用于從存儲介質中讀出數據，并輸出包含多個原始圖像的視頻信號的控制器；以及處理器，該處理器被編程用于響應特技模式命令，選擇地跳過所述原始圖像中的至少一個，以便將所述視頻信號轉換為特技模式視頻信號；并且使用基于場的預測，選擇地在特技模式視頻信號中插入至少一個偽雙向預測圖像。
21.如權利要求20所述的系統， 其中所述處理器進一步被編程用于監視所述特技模式視頻信號；以及如果所述特技模式視頻信號的位速率超過預定閾值，則有選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入到特技模式視頻信號中。
22.如權利要求20所述的系統，其中，每一偽雙向預測圖像是單向預測圖像，并且所述處理器進一步被編程用于根據基準圖像預測每一偽雙向預測圖像。
23.如權利要求22所述的系統，其中所述處理器進一步被編程用于根據與所述基準圖像相關聯的單一場預測每一偽雙向預測圖像。
24.如權利要求23所述的系統，其中所述基準圖像是從包括內圖像和預測圖像組中選擇出來的圖像。
25.如權利要求20所述的系統，其中所述特技模式命令是快動作特技模式，并且所述處理器進一步被編程為根據與所述基準圖像相關聯的第一場預測預定數目的所述偽雙向預測圖像，并且根據與所述基準圖像相關聯的第二場預測預定數目的所述偽雙向預測圖像，以便幫助控制擺動圖像假象。
26.如權利要求20所述的系統，其中所述多個原始圖像中的每一個均包含顯示指示符，并且所述處理器進一步被編程用于有選擇地修改所述多個原始圖像中的至少一部分的顯示指示符，以便當跳過原始圖像時或當將偽雙向預測圖像插入時反映指定的顯示順序。
27.如權利要求26所述的系統，其中所述顯示指示符是時間基準字段。
28.如權利要求27所述的系統，其中每一時間基準字段具有整數值，并且所述處理器被進一步編程用于通過每當跳過原始圖像時，將時間基準字段的整數值遞增地減1，以便有選擇地對所述多個原始圖像的至少一部分的時間基準字段進行修改。
29.如權利要求27所述的系統，其中每一時間基準字段具有整數值，并且所述處理器被進一步編程用于通過每當將偽雙向預測圖像被插入特技模式視頻信號中時，將時間基準字段的整數值遞增地加1，以便有選擇地對所述多個原始圖像的至少一部分時間基準字段進行修改。
30.如權利要求20所述的系統，進一步包括遠程解碼器，用于對所述特技模式視頻信號中的至少一部分遠程解碼。
31.如權利要求20所述的系統，其中所述特技模式是快動作特技模式。
32.如權利要求20所述的系統，其中所述處理器進一步被編程用于根據基準圖像預測每一偽雙向預測圖像，并且所述基準圖像是從包括非逐行掃描圖像、逐行掃描圖像或者場圖像的組中選擇的種圖像。
33.如權利要求20所述的系統，其中所述偽雙向預測圖像是具有第一場和第二場的雙向預測圖像，并且所述處理器進一步被編程用于根據第一基準圖像預測所述第一場和根據第二基準圖像預測所述第二場。
34.如權利要求33所述的系統，其中所述處理器進一步被編程用于根據與所述第一基準圖像相關聯的單一場來預測所述第一場，并且根據與所述第二基準圖像相關聯的單一場來預測所述第二場。
35.如權利要求20所述的系統，其中所述處理器進一步被編程用于當將一個偽雙向預測圖像插入特技模式視頻信號中時，跳過剩余的原始圖像，以便維持期望的播放速度。
36.一種遠程解碼器方案中對包含多個原始圖像的視頻信號執行特技模式的系統，其中，所述多個原始圖像中的每一個均包含顯示指示符，所述系統包括控制器，用于從存儲介質中讀取數據，并輸出該包含多個原始圖像的視頻信號；以及處理器，其中該處理器被編程用于響應特技模式命令，選擇地跳過至少一個所述原始圖像，以便將所述視頻信號轉換為特技模式視頻信號；監視所述特技模式視頻信號的位速率；如果位速率超過預定閾值，則使用基于場的預測，選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入到所述特技模式視頻信號中；并且當跳過原始圖像時或當將偽雙向預測圖像插入到所述特技模式視頻信號中時，選擇地修改所述多個原始圖像的至少一部分的顯示指示符，以便反映指定的顯示順序。
37.一種對包含多個非逐行掃描的原始圖像的視頻信號執行特技模式的系統，其中所述非逐行掃描的原始圖像中的每一個均包含顯示指示符，該系統包括控制器，用于從存儲介質中讀取數據，并輸出該包含多個非逐行掃描的原始圖像的視頻信號；以及處理器，其中該處理器被編程用于響應特技模式命令，選擇地跳過至少一個所述非逐行掃描的原始圖像，以便將所述視頻信號轉換為特技模式視頻信號；并且當跳過所述非逐行掃描的原始圖像時，選擇地修改所述多個非逐行掃描的原始圖像的至少一部分的顯示指示符，以便反映指定的顯示順序。
38.如權利要求37所述的系統，還包括遠程解碼器，用于對所述特技模式視頻信號中的至少一部分解碼。
全文摘要
本發明涉及一種對多個原始圖像的視頻信號執行特技模式的方法(200)和系統(100)。該方法包括下列步驟響應特技模式命令，選擇地跳過(214)至少一個原始圖像，以便將視頻信號轉換為特技模式視頻信號，以及使用基于場的預測，選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入(224)到所述特技模式視頻信號中。該方法還可以包括監視(220)所述特技模式視頻信號的步驟，其中如果所述特技模式視頻信號的位速率超過預定閾值，則能夠執行選擇地將至少一個偽雙向預測圖像插入到特技模式視頻信號中的步驟。
文檔編號H04N5/92GK1575590SQ02820901
公開日2005年2月2日 申請日期2002年10月18日 優先權日2001年10月23日
發明者林書, 唐納德·H·威利斯 申請人:湯姆森特許公司