專利名稱：圖像再生裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像再生裝置，用于再生存在于通信或諸如CD-ROM這樣的信息記錄介質中的含有壓縮圖象信息的信息。
用于再生普通的圖象信息，例如由CD-ROM載帶的信息的圖象再生裝置可以大致分為兩類。一種類型的裝置是這樣的，其中，僅有圖象信息，諸如欲被再生的字符或圖象信息，以預置方式記錄在CD-ROM上，并由存儲在再生裝置中的固化了的程序來再生。這種類型的裝置的例子包括盤式放像機型再生裝置，用于將記錄在盤上的一個字典的信息再生，例如英-日字典或日-英字典，或者是一個百科全書，并且顯示出再生的信息。另一種再生裝置是這樣的，其中，欲被再生的信息被記錄在CD-ROM上，用于再生所記錄信息的程序被記錄作為一個目標碼(objectcode)用于再生裝置的CPU，利用在再生裝置中的CPU來再生及執行用于再生在CD-ROM上信息的程序。這種類型的裝置的例子包括CD-I型圖象再生裝置。
另一方面，近來，人們越來越要求在一個諸如CD-ROM的記錄介質上存貯運動圖象數據能持續一段更長的時間。這樣，人們提出了各種數據壓縮技術，用于壓縮運動圖象數據以減小數據量，使得大量的運動圖象數據可以存儲在所述記錄介質上。所以，人們也提出了各種壓縮圖象的再生裝置，用于從具有已壓縮的圖象數據的記錄介質上再生數據。這些已壓縮的圖象數據是利用上述各種不同的數據壓縮技術存儲在記錄介質上的。
同時，利用這些再生裝置，由用戶選擇的菜單項目或其它項目在大多數情況中可以在再生的過程中顯示在圖表屏上。
如果按照這種方式用圖表屏顯示菜單項目，會引發出下列問題。
首先，如果用于菜單等的圖表顯示的顯示圖象直接記錄在信息記錄介質上，那么，信息記錄介質上記錄的數據量會增加;如果打算利用圖象壓縮技術在記錄介質上持續一個較長時間地存貯運動圖象數據，那么，在對應于顯示圖象的數據量的量中，存貯容量會減小，結果，不能達到延長時間記錄的目的。
當有可能將所顯示的圖象轉換成(例如)用于在記錄介質上記錄的矢量數據或圖象繪制(picture-drawing)指令，并避免涉及上述第一個問題中數據量的問題時，在這種情況下，必須將矢量數據或圖象繪制命令變換成顯示數據，這會引出上述的第二個問題。其結果是在再生過程中處理速度降低，并需要高性能的硬件來執行所述的處理操作。
此外，圖表顯示電路必須用來執行涉及上述第一和第二問題的圖表顯示，那么該圖表顯示電路會導致再生裝置的生產成本的提高。具有上述壓縮圖象再生功能的再生裝置，其生產成本同樣也會由于圖表顯示電路的增加而增加。
考慮到上述的本技術領域的現狀，本發明的目的是提供一種圖象再生裝置，其中，不會引發諸如數據量增加、處理速度降低或需要高性能硬件的問題，并且還能降低生產成本。
按照本發明，提供了一種圖象再生裝置，用于再生含有壓縮的圖象信息的信息，它含有數據取出裝置，用于從記錄介質上取出數據，在記錄介質上至少記錄有已編碼的初始圖象數據和多個已編碼的更新圖象數據，上述初始圖象數據能利用其自身來再構一個圖象，上述更新圖象數據具有全部的模式，并能夠在指定初始圖象情況下更新一個初始圖象;存儲裝置，具有至少一幀的存儲容量;解碼裝置，用于對編碼的圖象數據進行解碼;以及控制裝置，用于首先將所述的初始圖象數據傳送到解碼裝置，接著發送需要對其初始態進行更新的特定更新圖象數據。
存儲裝置含有一個更新圖象數據存儲區，用于暫時地存儲更新圖象數據。
該圖象再生裝置還包括一個鍵入裝置，所述控制裝置能在鍵入裝置上傳送與鍵入有關的更新的圖象數據。
所述解碼裝置對編碼的圖象數據解碼，該已編碼的圖象數據是通過將一個輸入圖象和一個差分圖象變換成預置的系數數據并對所得的系數數據進行編碼來產生的，所述的差分圖象是取決于輸入圖象和由預置的預測產生的一個圖象之間的差來形成的。
另外，如果編碼的圖象數據是運動圖象，記錄在記錄介質上的已更新的圖象數據則是持續被重寫的圖象數據。這樣被持續重寫的已更新的圖象數據從存儲裝置的更新圖象數據存貯區中反復讀出，并在控制裝置的控制下持續地發送到解碼裝置上。
也就是說，本發明提供了一種圖象再生裝置，其中，用于菜單項目顯示的圖象顯示可利用解碼器來執行，該解碼器是為壓縮圖象所采用的，所述的圖象再生裝置用于顯示已壓縮的運動/靜止圖象，以使菜單數據等諸如此類的數據可以被顯示而不必采用圖象顯示電路。
利用本發明的圖象顯示裝置，由于為菜單等的顯示或重寫所需的更新的圖象數據是壓縮的和編碼的數據，那么，在記錄介質上用于所述更新圖象數據只要較小的存儲容量就足夠了。另一方面，由于已編碼的初始圖象數據和更新的圖象數據在由壓縮圖象解碼器解碼之后就被顯示，那么，可以省去圖表顯示單元，同時，處理速度可以提高且不增加該再生裝置的CPU的負擔。
圖1是示意性的電路框圖，說明按照本發明的圖象再生裝置的結構;
圖2是示意圖，用于說明初始的圖象數據;
圖3是示意圖，用于說明更新了的圖象數據;
圖4是流程圖，說明菜單選擇的處理流程;
圖5是示意圖，說明與菜單選擇的流程有關的圖象數據;
圖6說明典型的鍵入單元;
圖7是說明按照本發明的圖象再生裝置的基本操作的流程圖;
圖8是說明MPEG解碼器的細節的框圖;
圖9是示意圖，用于說明安排在盤區段上的初始圖象數據和更新了的圖象數據。
參照圖1，按照本發明的圖象再生裝置包括一個CD-ROM驅動6，作為數據取用裝置，用于從記錄介質上取用數據，記錄介質例如為CD-ROM盤11，其上至少記錄著示于圖2的已編碼的初始圖象數據11和示于圖3的已編碼的更新圖象數據P1-P8;構成存儲裝置的一個RAM30，具有至少一幀的存儲容量;一個解碼單元，用于對已編碼的圖象數據解碼;一個CPU1，用于先發送初始圖象數據并接著發送更新的圖象數據到解碼器上。所述更新的圖象數據包括在給定的初始圖象存在時部分更新該初始圖象的所有可能的模式。
RAM30有一個更新圖象數據存儲區31，用于暫時地存儲更新圖象數據。
該圖象再生裝置也有一個鍵入單元7，例如鍵盤。利用鍵入單元7的有關的鍵，CPU1可以從RAM30的更新圖象數據存儲區31取出更新的圖象數據并將取出的數據傳送到解碼單元。
所述解碼單元含有一個MPEG(運動圖象專家組)解碼器5用于對已編碼的圖象數據解碼。為了產生所述已編碼的圖象數據，輸入的圖象信號和所述差分圖象信號被變換成例如采用離散余弦變換(DCT)的系數數據，并接著進行編碼，所述的差分圖象信號是通過取得輸入圖象信號和由預置預測編碼(例如前向預測，后向預測或雙向預測)所產生的圖象之間的差別來形成的。
結果，在本實施例中，同MPEG規定的內編碼圖象(intra-codedpicture)(I-圖象)被采用來作為初始圖象數據。另一方面，預測編碼圖象數據(P-圖象)或雙向預測編碼圖象(B-圖象)數據被用來作為更新圖象數據。在圖2和圖3中，I和P分別表示該I圖象和P圖象，換句話說，初始圖象數據是內編碼圖象或I圖象，并且該圖象可能僅由該圖象的數據構成。反之，更新圖象數據，即上述的P圖象或B圖象，是不能有意義地被更新的圖象數據，除非初始圖象被顯示。在本實施例中，只有P圖象被采用來作為已更新的圖象。
利用本發明的圖象再生裝置，CPU1主要控制與總線8相連的鍵入單元T、CD-ROM驅動6、MPEG解碼器5或一個CRT顯示控制器9，同時還與該裝置中的各個組件進行各種數據交換。由CPU1使用來進行控制的程序被存儲在ROM20中。由CPU1執行的各種數學邏輯運算過程中所產生的數據暫時存儲在RAM30中。記錄在CD-ROM11上的已壓縮的圖象數據由MPEG解碼器5解碼并經圖象緩存器4發送，以便在CRT顯示控制器9的控制下顯示在CRT顯示器10上。作為顯示裝置的顯示器10可以是一個液晶顯示單元。在這種情況下控制器9能有效地控制以適應液晶顯示。
同時，本實施例目標在于顯示在CRT顯示器10上的菜單項目的選擇上，由于這個原因，用于用戶選擇的由圖象或按鈕表示出的多個菜單項目可以顯示在CRT顯示器10上作為用于菜單項目選擇的初始圖象，如圖2所示。
在圖2所示的舉例中，在動物園中有四種不同的動物種類，即象(zo-san)、大熊貓(panda-san)、長頸鹿(kirin-san)、及兔(usagi-san)被顯示來作為初始圖象，即用按鈕H的形式來表示各種項，其上會出現表示不同的動物種類的字符。
另一方面，示于圖3中的更新圖象數據P1-P8是這樣的數據，它僅對各個項目中所選擇的一項進行部分重寫，這些項目是指出現在表示各種初始圖象數據11各個項目的初始圖象數據11的各個按鈕H上。同時，更新的圖象數據P1、P3、P5和P7是這些按鈕與正在閃亮的指示“zo-san”、“panda-san”、“kirin-san”及“usgi-san”有關的圖象數據，而更新圖象數據P2、P4、P6和P8是這些按扭與正在被顯示但不閃亮的指示“zo-san”、“panda-san”、“kirin-san”及“usagi-san”有關的圖象數據。
下面解釋選擇表示四種動物種類的菜單項目之一的選擇方式，即菜單選擇。
下面參照圖4的流程圖及與圖4相關的圖5示意圖來說明本實施例的菜單選擇的流程。
參照流程4和圖5，示于圖5中A處的初始圖象數據11在步驟S7中由CD-ROM驅動6從盤11中讀出，并經圖象緩存器4傳送到MPEG解碼器5。該初始圖象數據是背景圖象，如上文所述，這樣，在動物園菜單的當前例子中，動物園的圖象(未示出)與由各個按鈕H的顯示一起同時顯示來作為背景圖象。
在下一步驟S8中，示于圖3中的更新圖象，數據P1-P8的數據被讀入到RAM30的更新圖象數據存儲區31中。在這一動作中，更新的圖象數據可能及時地發送到MPEG解碼器中用于下一次圖象，更新時不必用CD-ROM6從盤11中讀出的數據。
在步驟S8之后，控制進行到步驟S9，其中，指示用戶想要選擇的項目的指示標記顯示在CRT顯示器10的顯示屏上。即，本實施例的指示標記指示出將要由用戶選擇的按扭。這個當前的指示標記可以通過照亮相關的按鈕來指示。可以通過照亮按鈕的顯示區來替代指示標記所作出的指示、可以顯示出環繞在每個按鈕的顯示區周圍的邊框，或者，在按鈕的顯示區中所表示的一個字符和/或一個小尺寸圖象可以隨時間的流逝而改變。作為表示大象“zo-san”的圖象的按扭的顯示區中所顯示的小尺寸圖象的改變的例子，一個躺倒的大象可以改變為一個站立的大象。
在步驟S9中，更新圖象數據P1被發送給解碼器5，其中，表示“zo-san”的按扭H中的一個被照亮以表示出指示標記的初始位置，如圖5所示。這便導致了在顯示屏上只有表示“zo-san”的按扭被照亮為指示標記，如圖5中C處所示。這時，其余按扭不變。這個狀態是“菜單的初始狀態”。盡管圖中未示出，但是，背景圖象仍然在菜單的初始狀態的圖象中顯示。
作為更新的圖象數據，對于各自按扭被照亮的更新圖象數據P1、P3、P5和P7以及其各自按扭不被照亮的P2、P4、P6和P8被存儲起來，如上所述從這些更新圖象數據選擇出一個并傳送到解碼器5用以照亮與所選出的更新圖象數據P2、P4、P6和P8中的一個相關的按扭復位到不被照亮的狀態。如果從這些更新的圖象數據中選擇出多個，那么與所選擇的更新圖象數據相關的多個按扭同時被照亮或復位到不被照亮的狀態。
如果準備持續地重寫更新圖象數據并持續地傳送到MPEG解碼器5中，那么，如同運動圖象的情形一樣，也要準備部分/整體運動的圖象。由于這些數據被放在RAM30中，也可以實現能持續傳送的不被中斷的運動圖象的重復過程。
在下一步驟S10中，如果用戶選擇了顯示條目中的一項，那么，由用戶實際使用的鍵入單元或遙控器的鍵可以被讀。同時，鍵入單元7包括移位或運動鍵U、D、L和R，表示向上、向下、向左、向右的方向，以及一個選擇鍵S，如圖6所示。
在步驟S13中，CPU1判斷用戶實際使用的鍵是否是運動鍵，如果判斷的結果是“YES”(是)，即如果用戶實際使用的鍵是用于使指示被照亮按扭的指示標記移位的運動鍵，那么有必要使指示標記從當前所指示的按扭(即被照亮的按扭)移向在指定的方向上定位的按扭上。為此，控制進行到步驟S11。
在步驟S11中，如果實際使用的鍵是用于移向右方的運動鍵R，那么，如圖5中D處的更新圖象數據P2被發送到解碼器5，這樣，當前所指示的和照亮的按扭被復位到不被照亮的狀態。同時，在步驟12中，在與顯示項目“zo-san”相關的按扭的右側、與顯示項目“panola-san”相關的按扭的照亮了顯示區如圖5中E所示的更新圖象數據P3被傳送到解碼器5，用于使指示標記被移到其上且現在被指示的按扭照亮。傳送這兩個數據的順序可以與上述的相反，即步驟S11和S12的順序可以與圖4所示的相反。
這就使現在由指示標記指示的與顯示項目“pande-san”相關的按鈕被照亮，如圖5中F所示，在步驟S12之后，控制返回到步驟S10。
前面說明了一個例子，其中在圖6中的運動鍵R實際被使用，并且說明了步驟S13中判斷結果是“YES”(是)的情況。如果在步驟S13中判斷結果為“NO”(否)，控制進行到步驟S14。
在步驟S14中，要判斷在圖6中所示的選擇鍵S是否被使用。如果在步驟S14中判斷的結果為“NO”(否)，控制返回到步驟S10。如果用戶實際使用的鍵是用于菜單項目選擇的選擇鍵S，那么，在步驟S14中要給出判斷“YES”的終止菜單選擇。
圖7的流程以簡化的方式說明了由本發明圖象再生裝置執行的圖象再生過程。即，如果用戶選擇所希望的菜單項目，那么，該用戶將指示標記移到與所希望選擇的項目相關的按鈕上，以照亮該按鈕，并使用選擇鍵用于對已照亮的按鈕進行選擇，如圖7所示。現在，再生裝置執行與所選擇的按鈕相關的操作，即，再生裝置再生運動圖象，該運動圖象是與所指示的菜單項目相關的被照亮按鈕所對應的。例如，如果所指示的菜單項目是“Pande-san”，如圖5中F所示，那么可以以一種未示出的方式再生大熊貓的運動圖象。
在所說明的實施例中，更新圖象數據被存儲在RAM30的更新圖象數據存儲區31中。另一個方案是也可以將更新圖象數據存儲在位于圖象緩存器4中一個類似的存儲區中。
另外，在圖1的舉例中，圖象緩存器4和解碼器5示出為分離組件，但是，圖象緩存器4也可以構造在解碼器5的內部。
圖8說明了MPEG解碼器的詳細結構。在圖8的舉例中，圖象緩存器4被構造在解碼器5的內部，更新圖象數據存儲區位于緩存器4內。在圖8中，與圖1同樣的構件使用同樣的標號表示。
參照圖8，在解碼器5中至少有三幀存儲器61、62和63。來自作為信息記錄介質的盤11的數據流在MPEG系統部分51上分離成音頻數據比特流和視頻數據比特流。音頻數據比特流由MPEG音頻處理器52處理，然后送到下游組件上，為放大器或揚聲器，圖中未示出。
視頻數據比特流一次存儲在圖象緩存器4中，然后送到VLC解碼器53上，該解碼器53是用于MPEG圖象編碼器的可變長度編碼器(VLC)的相對部分。該視頻數據比特流由VLC解碼器53分解成各種數據，例如量化了的DCT系數、宏塊類型指示數據、圖象類型指示數據，即指示預測編碼的數據、后向預測編碼器數據、或雙向預測編碼數據，或運動矢量數據。宏塊是用在MPEG中的編碼單元，由6個塊構成，它們是四個相鄰的亮度塊，即左、右、上和下方的亮度塊，及兩個色度塊cb、cr，它們位于圖象上與亮度塊相同的位置。上述每個塊由相鄰的8行乘8行亮度或色度象素構成，代表一個DCT單元。
在由VLC解碼器53分離的各種數據中，量化的DCT系數被發送到一個反向量化電路54。運動矢量數據被送到補償電路59、60(后面將作解釋)，而宏塊類型指示數據和圖象類型指示數據分別變成用于轉換開關57的轉換控制信號和用于轉換開關64的轉換控制信號，后面將對它們逐一解釋。
所述的反向量化電路54執行一種反向量化操作，這種操作與用在由VLC解碼器53分解出的量化DCT系數上進行編碼的量化操作相反。來自反向量化電路54的DCT系數數據被發送到IDCT電路55上用于反向DCT。IDCT電路55在DCT系數數據上執行IDCT。通過IDCT，圖象數據被產生來用于內編碼圖象(I-圖象)，而與轉換開關57的輸出相應的差數據被產生來用于預測編碼圖象(P-圖象)或后向預測編碼或雙向預測編碼圖象(B-圖象)。所述的圖象數據和差數據被送到一個相加節56上。
對于前向、后向和雙向預測方式來說，來自半象素(half-pel)運動補償電路59、60或求平均電路58的運動補償預測編碼圖象數據經轉換開關57送到相加節56，轉換開關57能跟據宏塊類型進行轉換，即，當宏塊類型分別與前向預測模式、后向預測模式或雙向預測模式相對應時，轉換開關57則選擇運動補償電路60的一個輸出、運動補償電路59的一個輸出和求平均電路58的一個輸出。經過轉換開關57的運動補償預測編碼圖象數據和差數據由相加節56相加再產生圖象數據。
這樣產出的圖象數據被存儲在幀存儲器61、62和63中。如果該圖象是1圖象，則存儲在幀存儲器61或62中。如果該圖象是P圖象，那么，它是由運動補償電路59、60中相關的一個根據存儲在幀存儲器61或62之一中的宏塊進行運動補償的，并經過轉換開關57送到相加節56上。這就允許位于相應的宏塊位置的象素值被相加以生成圖象數據。這種方式生成的圖象數據存儲在其它的幀存儲器中。如果有I圖象和P圖象，兩個幀存儲器61和62會交替采用，即，在I圖象和P圖象的處理過程中，數據不被寫入到其中的幀存儲器中的數據被輸出。
另一方面，如果圖象是B-圖象，幀存儲器61、62以并行方式用于運動補償，即對于B圖象數據來說，從兩個幀存儲器61、62讀出的數據分別發送到相關的補償電路59、60。該運動補償電路59、60利用存儲在其中的運動矢量進行運動補償，所得到的預測的象素值被送到求平均電路58上。該求平均電路58找到平均值，該平均值經轉換開關57送到相加節56上。這樣產生出來的重現圖象在存儲到幀存儲器63存貯之后被輸出。
利用上述結構，有可能改變解碼圖象的順序。
來自幀存儲器61、62和63的幀數據送到轉換開關64上，轉換開關64的轉換操作根據圖象類型加以控制。如果圖象類型是B圖象，轉換開關64選擇幀存儲器63的一個輸出。如果圖象類型是I圖象或P圖象，轉換開關選擇幀存儲器61、62的輸出。轉換開關64的一個輸出被送到變換電路91用于CRT顯示控制器9。變換電路91將提供到其上的圖象數據變換成與NTSC電視制式相適應的信號。來自變換電路91的圖象信號提供到CRT顯示器10上。
在圖8所示的實施例中，圖象緩存器4有兩個功能，即幀緩沖器功能和允許解碼器5以中等速率對視頻比特流解碼的緩沖區功能。該圖象緩存器4的容量等于三幀緩沖器的容量，或128千字節×3千字節，而緩沖器的容量在50-60千字節的數量級上。
在圖8的實施例中，初始圖象數據11和已更新的圖象數據P1例如可以下列方式合成。
因為初始圖象數據11是I圖象，它具有可重寫整個圖象的信息而不管原來的圖象的狀態是怎樣的。因此，如果該初始圖象數據11被送到解碼器5上，整個圖象可由初始圖象數據來代替。另一方面，所述更新圖象數據是含有位置信息的指定圖象部分的更新數據，并包含利用恰好在前的圖象數據值重排圖象數據的數據，所以，更新圖象數據也可能含有能整個代替恰好在前的圖象數據的指定部分的數據。所以，如果后一種類型的數據被使用，指定的圖象部分可能被代替而不考慮恰好在前的圖象的狀態。
擁有上述初始圖象數據11和更新圖象數據P1到P8的已壓縮的圖象數據存貯信息被安排在圖9所示的盤11上的一部分中。
利用上述的本發明的圖象再生裝置，迄今為止利用圖表顯示電路執行的菜單項目等處理操作的顯示可以通過采用MPEG解碼器5來作為已壓縮圖象的解碼器在CRT顯示器的屏幕上顯示。
權利要求
1.一種圖象再生裝置，用于再生含有已壓縮的圖象信息的信息，包括數據取用裝置，用于從一種記錄介質上取用數據，在該記錄介質上至少記錄有編碼初始圖象數據和多個編碼的更新圖象數據，所述編碼的初始圖象數據能利用其自身來重構一個圖象，所述多個編碼的更新圖象數據具有所有的模式，并能在存在有初始圖象的前提下對初始圖象進行更新；存儲裝置，具有至少一幀的容量；解碼裝置，用于對編碼的圖象數據解碼；控制裝置，用于首先將所述的初始圖象數據送到解碼裝置上，接著傳送有必要對初始態進行更新的特定的更新圖象數據。
2.根據權利要求1的圖象再生裝置，其中，存儲裝置有一個更新圖象數據存儲區用于存儲所述的更新圖象數據。
3.根據權利要求1的圖象再生裝置，還包括鍵入裝置，所述控制裝置發送與所述鍵入裝置上的鍵輸入相關的更新圖象數據。
4.根據權利要求1的圖象再生裝置，其中，所述的解碼裝置對已編碼的圖象數據解碼，所述已編碼的圖象數據是通過將一個輸入的圖象和一個差分圖象變換成預置的系數數據并對所得的系數數據編碼而產生的，所述差分圖象是通過取得輸入圖象和由預置的預測編碼所產生的圖象之間的差而形成的。
全文摘要
一種圖象再生裝置，用于再生含有已壓縮圖象信息的信息。該裝置有一個CD—ROM驅動器，用于從一個盤上取用數據，該盤記錄有用于菜單顯示的初始I圖象數據和多個更新P圖象數據。還包括—RAM，它有一更新圖象數據存儲區、一解碼器、一CPU，用于先發送初始圖象數據再發送更新的圖象數據到解碼器。借助壓縮的圖象解碼器以顯示已壓縮的運動圖象或靜止圖象來使圖象顯示器用于顯示菜單項目等，菜單項目可以不使用圖表顯示電路而被顯示。
文檔編號H04N7/50GK1096899SQ94101799
公開日1994年12月28日 申請日期1994年1月18日 優先權日1993年1月18日
發明者鈴木一弘, 細野義雅, 青竹秀典 申請人:索尼公司