为特殊效果编辑可记录介质中的源视频的方法和设备.pdf

具体实施方式

                      可记录DVD设备

图1以方块图的形式显示了利用基于在这里讲述的本发明实施例的可重
写盘状介质102实现基于本发明实施例的各种高级操作功能特征的设备100。
在所示的实施例中，可重写盘状态介质102被具体化成可重写DVD。应该注
意到，在许多情况下，可重写盘状介质也可以是，例如，硬盘驱动器或磁光
盘(MOD)。MOD的例子有小型盘。在许多情况中，本发明实施例可应用于
视频或音频，或者视频和音频两者。

设备100能够读写盘状介质，在本例中，可重写DVD 102。该设备100
包括机械组件104、控制部分120、视频/音频输入处理路径140、和视频/音
频输出处理路径170。对于不同部分和路径大多数方块的指定是不言而喻的，
而一些方块的指定只是为了方便，对于理解该设备的操作并不重要。

机械组件104包括使DVD 102旋转的电机106和适合于在旋转盘上移动
的拾取组件108。为了记录和重放视频和/或音频节目内容，拾取组件上的激
光在盘上烧出许多斑点形成螺旋形轨道，或者照射在已经烧成轨道的斑点上。
对于理解本发明来说，盘是可记录在单面上的还是可记录在双面上的，或者，
在双面记录的情况下，双面记录，或以后从盘中的读取是从盘的同一面开始
的，还是从两个面开始的都不重要。拾取器和电机由伺服器110控制。伺服
器110还接收从盘102的螺旋形轨道中读取的数据的重放信号，作为第一输
入。重放信号也是到纠错电路130的输入，可以把纠错电路130当作控制部
分的组成部分，或者视频/音频输出处理路径的组成部分。

控制部分120包括中央处理单元(CPU)122和导航数据生成电路126。
控制CPU 122把第一输入信号供应给导航数据生成电路126，和伺服器110
把第二输入信号供应给导航数据生成电路126。伺服器也可以被认为是控制
部分的组成部分。导航数据生成电路126把第一输入信号供应给多路复用器
(MUX)154，MUX 154形成视频/音频输入处理路径140的一部分。MUX 154
的输出是到纠错编码电路128的输入。纠错编码电路128的输出是供应给拾
取器108的可记录输入信号，通过激光器把它“烧到”盘102的螺旋形轨道
上。

控制CPU 122最好也可以访问包含在如图1所示的轨道缓冲器172和记
录缓冲器152中的数据。为了实现本发明，CPU 122可以删除、修改和重新
格式化存储在轨道缓冲器172和记录缓冲器152中的视频数据。为了实现这
里所述的本发明实施例，最好还配备控制和数据接口，使CPU 122能够控制
分组视频编码器144和音频编码器148的操作。为了由控制CPU 122执行的
传统操作，在存储器中配备适当的软件或固件。另外，根据下面要作更详细
描述的发明，高级功能的程序例程134为控制CPU 122创造了条件。

用于观众启动功能的控制缓冲器132指示当前可用的那些功能，即，播
放、记录、倒退、快进、慢放、暂停/播放、和停止。暂停的作用仅与VCR
中的暂停操作相当，例如，人工中止预录节目的重放，或中止观看节目的记
录，以便从记录中删除商业广告。配备独立缓冲器136来接收实现这里讲述
的本发明实施例的命令。

视频/音频输入处理路径140是把传统电视信号，例如，NTSC或PAL，
转换成数字化分组数据，例如，MPEG-1或MPEG-2，供设备100数字记录
用的信号处理电路。输入路径140包括用于视频输入的NTSC解码器142和
视频编码器，例如，MPEG-1或MPEG-2编码器144，并且还包括音频模拟
-数字转换器(A/D)146和音频编码器，例如，MPEG-1或MPEG-2编码器
148。在多路复用器150中组合数字化信号，将其存储在记录缓冲器152中，
直到构造出一个完整的分组为止。当构造出若干组分组时，在MUX 154中将
它们与导航数据生成电路126的输出组合在一起，发送到纠错编码电路128。
纠错编码电路128也可以被认为是输入路径140的组成部分。

实际上，DVD的螺旋形轨道上最小可寻址单位是16个扇区的ECC(纠
错码)块，其中每个扇区包括2048个字节的用户数据。一个组是若干个ECC
块，例如，12个。块的每个组代表大约0.5秒的综合视频和音频节目内容。
记录一个组ECC块所需的、沿着螺旋形轨道的线性空间的长度，例如，192
(16×12)个扇区在这里被定义为螺旋形轨道的段。于是，可以明显看出，
记录缓冲器只需要大到足以存储一段数据就行了。一段数据可以对应于，例
如，大约0.5秒的视频和音频节目内容。

输出处理路径170包括纠错块130和轨道缓冲器，或输出缓冲器172，
从盘上读取的数据在轨道缓冲器172中被组装成分组供进一步处理用。分组
由条件访问电路174处理，条件访问电路174控制分组通过多路分解器176，
到供视频和音频处理用的各条路径的传播。于是，也可以明显看出，轨道缓
冲器172只需要大到足以存储一段数据就行了。这段数据也对应于，大约0.5
秒的视频和音频节目内容。

来自，例如，MPEG-1或MPEG-2编码器146的视频由解码器178解码，
并且被编码成传统电视信号，例如，NTSC或PAL信号。来自，例如，MPEG-1
或MPEG-2编码器148的音频由电路182解码，并且由音频数字-模拟(D/A)
转换器184转换成模拟形式。请注意，可以认为输出处理路径170包括了纠
错电路130。

值得注意的是，本发明可以以硬件、软件、或硬件和软件组合的形式实
现。根据本发明的机器可读存储器可以以集中形式在一个计算机系统，例如，
控制CPU 122中实现，也可以以分布形式在分散在几个互连计算机系统中的
不同单元中实现。适合于实现这里所述的方法的任何类型计算机系统或其它
装置都是可以接受的。

具体地说，尽管这里所述的本发明设想出了图1所示的CPU 122，但是，
硬件和软件的典型组合可以是带有计算机程序的通用计算机系统，当装入和
执行计算机程序时，它与图1所示的控制部分120类似地控制计算机系统和
DVD记录系统，以便实现这里所述的方法。也可以把本发明嵌在计算机程序
产品中，这种计算机程序产品包括使这里所述的方法得以实现的所有特征，
并且，在被装入计算机系统中时，能够实现这些方法。

在当前情况下的计算机程序可以指一系列指令用任何语言，代码或符号
表示的任何表达式，其目的是使系统具有立即或在如下过程之一或两者之后
执行特定功能的信息处理能力：(a)转换成另一种语言、代码和符号；和(b)
以不同内容形式再现。这里公开的发明可以是嵌在可以由编程人员利用商用
开发工具针对与如上所述的CPU 122兼容的操作系统开发的计算机程序中的
方法。

                         DVD介质

为了说明本发明实施例，可以把节目素材记录到可重写DVD上，并且可
以从可重写DVD上重放节目内容。图2所示的可重写DVD 10适合于用作设
备100中的盘102。盘10由中间有一个圆孔14的扁平圆形塑料薄片12构成。
可重写DVD可以由通过粘合层粘贴在一起形成1.2mm厚的盘的两个基片组
成。根据本发明实施例，中孔14可以在盘的中央形成，以便图1所示的电机
106的夹具可以安全地夹住盘，并且控制盘的转动。

在轨道上的记录方向通常从螺旋形的半径较小部分开始到螺旋形的半径
较大部分，沿着螺旋形轨道向外。若干组三大点(···)表示图中未示出的轨
道部分。因此，认为螺旋形轨道的始端在圆孔14附近，用方块18表示。认
为螺旋形轨道的末端在边缘附近，用菱形20表示。本领域的普通技术人员一
般都接受上述螺旋形始端和末端的定义。根据本发明实施例的某些高级功能
利用了反向记录，也就是说，从螺旋形的半径较大部分开始到螺旋形的半径
较小部分。轨道也可以含有在图中未示出的左右摆动的波纹，以便提供介质
类型索引。由于比例上的困难，只有轨道16的某些部分被显示出来，并且，
以放大了许多倍的比例显示这些部分。

螺旋形的每个几乎圆形的、辐射状同心部分有时被称为一个轨道，但是，
这个术语还没有被普遍接受为具有那种特定的含义。例如，在CD-ROM中，
术语“轨道”也用于指螺旋形轨道包含单个歌曲的那个部分，或其它选择，
对于DVD来说，术语“轨道”也许会，也许不会得到大家公认。

                     DVD数据结构

如图3所示，每个DVD包含视频管理程序26和视频标题组(VTS)28。
VTS包括视频标题组信息(VTSI)27、菜单的可选视频对象组29、和一个或
多个包含实际标题内容的标题的VOBS(视频对象组)30。每个VOBS 30也
包括若干个视频对象32。每个视频对象32包括若干个单元34。每个VOBS
由一批指向单元的指针组成。这样，VOBS数据把单元链接在一起，并且指
示要以什么样的次序播放节目或单元。特定VOBS内的单元可以被标志成以
任何所希望的次序播放。例如，可以依次或随机地播放它们。

每个单元包括若干个VOBU 36。盘的视频内容就存放在其中的每个
VOBU 36通常包含0.4到1.0秒的播放内容。每个VOBU 36是按照记录次序
存放的一列数据包。每个VOBU都准确地从一个导航包(NV_PCK)38开始，
并且可以包含所有如下类型的包，即，视频包(V_PCK)39、音频包(A_PCK)
40和子画面包(SP_PCK)42。每个VOBU名义上由一组画面(GOP)组成。

NV_PCK 38包含播放控制信息，以及数据搜索信息(DSI)。数据搜索信
息可用在执行重放的“特技”模式，即，除了正常播放、停止和暂停以外的
任何其它DVD设备操作模式的时候。数据搜索信息(DSI)的一个方面是，
帮助解码器在与当前NV_PCK相对应的VOBU中找出参考画面。DSI的另一
个方面是，帮助解码器找出与当前VOBU相关的、将来或过去放映的VOBU。
在被称为BWDI(后向信息)的NV_PCK的字段中注明与当前VOBU放映相
关的过去VOBU。在被称为FWDI(前向信息)的NV_PCK的字段中注明与
当前VOBU播放相关的将来VOBU。

每个VOBS可以包括允许分支或其它交互功能的导航命令。这些导航命
令可以作为VOBS的一部分，即作为一组前置命令包括进来。在这些前置命
令后面可以接着在单元34的NV_PCK 38内标识的可选导航命令，这些命令
在播放单元之后执行。最后，在VOBS中，在这些可选导航命令之后可以接
着一组可选的后置命令。所有这些命令都存储在VOBS内的表中，并且可以
通过号码来标注，以便可以重复地使用它们。导航命令可以向控制CPU 122
发出指令，让CPU 122执行与分支或交互功能相关的各种操作。例如，它们
可以利用诸如转向、链接、跳转、退出等之类的命令提供流控制。

将会认识到，这里讲述的高级功能可应用于其它类型的盘状介质和盘状
介质播放器和记录器。另外，根据本发明，图1所示的设备的各种变型和图
2所示的盘状介质的各种变型可以一起用于实现这里讲述的高级功能。具体
地说，根据本发明把源视频编辑成慢速或快速运动的解决方案可以包括控制
CPU 122中把数据记录到可记录DVD介质中的硬件、固件和软件的各种变型
和补充。

       在可记录介质上把源视频编辑成慢速运动或快速运动

本发明提供了在记录对话期间使源视频得到编辑和把慢速或快速运动画
面记录到可记录DVD上的方法。用户可以决定他或她是否想要在记录对话期
间编辑源视频。在决定以“1/s”的速度把一段源视频记录成慢速运动画面之
后，用户可以暂停源视频输出，把源视频反绕到所希望的慢速运动画面始端，
即时间“t₀”。根据优选实施例，可以通过高级功能缓冲器136提供用户输入，
以标识所选源视频段和慢速运动速度“1/s”。源视频段可以以任何适当的方式
标识。根据一个实施例，所选源视频段可以是具体指定从时间t₀开始，以正
常重放速度重放的“t”秒源视频的用户输入。时间t₀可以通过规定开始时间
的用户输入指定。或者，用户可以标记源视频段的末端，然后，反绕(倒带)
到对应于t₀的始端。还有一种选择，用户可以输入与源视频段相对应的开始
时间和结束时间。本领域的普通技术人员应该认识到，选择源视频的确切方
式对于本发明来说并不是至关重要的，并且本发明不限于这一点。

图4显示了一组典型的GOP 408、410、和420，它们的每一个由若干个
帧402、404和406组成。在现有技术中，众所周知，帧可以包括I、B、和P
类帧。帧402、404和406按照MPEG格式排列。在“t₀”到“t₀+t”的时段
内，来自NTSC解码器142的每个源画面P1至P9将作为MPEG画面存储在
构成GOP的I、B、和P帧之一中。例如，源视频P1将存储在I帧402中。
并且，在MPEG编码器144中，应用源画面P1至P9的每一个，连续地生成
MPEG画面的“s-1”个副本。例如，在图4中，P1被复制两次，存储在所示
的邻近B帧404中。一般来说，在编码器144完成MPEG画面之后，编码器
144将连续地生成简单重复前一个MPEG画面的“s-1”个虚拟MPEG画面。
如图所示，虚拟MPEG画面最好存储在与原始画面邻近的帧位置中。图4显
示了以1/3X进行的慢速运动记录，此处，X代表与原始记录图像运动相一致
的正常运动重放和记录速度。在图4中，s的值等于三(3)。但是，本发明不
限于这一点。而是，本领域的普通技术人员容易认识到，本发明的构思可以
应用于更快或更慢的记录速度。

重要的是，只有大约几百个位的数据用于生成虚拟MPEG画面。由于
MPEG编码器不需要任何明显的时间来编码虚拟MPEG画面，因此，慢速运
动记录应该是实时记录，即，整个“st”第二慢速运动画面将在“t”秒内得
到编码。在时间“t₀+t”之后，控制CPU最好让编码器144自动切换回到正
常视频编码模式，和每个源画面P1至P9用于生成一个MPEG画面或帧。

图5是可用于显示慢速运动记录处理的流程图。如图5所示，处理从步
骤500开始。在步骤502，控制CPU 122可以确定是否已经出现了请求慢速
视频的用户输入。如果是，那么，在步骤504，DVD设备可以接受与所选运
动速度“s”和可以通过时间间隔“t”定义的源视频段标识有关的用户输入。
在步骤506，通过解码源视频画面P1，系统开始处理输入视频流。在步骤508，
系统分组视频编码器144编码在所选帧中的源视频画面，随后把数据记录在
DVD介质上。在步骤510，DVD编码器144编码DVD介质上所选源视频画
面的s-1个副本，把它们记录在与所选帧邻近的s-1个帧中。最后，在步骤512，
控制CPU进行检验，以确定是否已经到了时间“t”。如果是，在步骤516终
止处理。否则的话，系统前进到步骤514，编码下一个源画面，并且从步骤
508开始继续处理。

图6是本发明的另一个可选实施例，它显示了以3X进行的快速运动记
录，此处，X代表与原始记录图像运动相一致的正常运动重放和记录速度。
图6中的共同单元用与根据图4所述的相同标号来表示。

参照图1和6，可以看出，对于快速运动记录，用户通过控制到高级功
能缓冲器136的输入，可以把快速运动速度设置成“n”，并且可以选择源视
频段。随后，CPU 122配置编码器144，以便在在“t₀”到“t₀+t”的时段内，
只有画面P1至P9当中每第n个(即每隔n-1个)的那一个用于生成一个MPEG
画面。在编码器144完成MPEG画面402之后，最好丢弃掉接下来的画面P2
和P3，总共丢弃n-1次，利用第n个画面(在这种情况中，P4)生成接下来
的MPEG画面404。由于在“t”秒内总长为“t/n”的DVD视频位流被记录
在可记录介质上，因此，可以看出，可以实时记录快速运动画面。在图6中，
n等于三(3)。

图7是可用于显示快速运动记录处理的流程图。处理从步骤700开始。
在步骤702，CPU确定是否已经接收到快速运动视频记录的用户请求。如果
是，系统可以转到步骤704，在步骤704，接受与所选运动速度“n”和在正
常或标准记录速度下可以通过时间间隔“t”定义的所选源视频段标识有关的
用户输入。在步骤706，分组视频编码器144处理第一所选源视频画面。在
步骤708，编码器144编码所选视频源画面，随后将其记录在如图6所示的
DVD介质的所选帧中。在步骤710，编码器144随后丢弃掉接在所选源视频
画面后面的n-1个源视频画面(图6中的P2和P3)。不对这些画面编码，也
不把它们存储在DVD介质上。在步骤712，系统控制CPU 122通过将经过的
记录时间与用户所选值t相比较，确定是否已经过了快速运动记录时间。如
果时间＝t，那么，在步骤716终止处理。如果还没有到记录对话的时间t，
那么，系统前进到步骤714，在步骤714，解码下一个源画面(图6中的P4)。
然后，系统转到步骤708，在步骤708，继续处理，直到最后到了用户所选时
间为止。

根据优选实施例，这里用于形成慢速运动或快速运动记录的源视频在记
录处理的时间间隔内，是以正常重放速度播放的。但是，本领域的普通技术
人员应该认识到，本发明不限于这一点，其它源视频重放记录速度也是可行
的，只要随后，在其它方面如这里所述的那样记录视频数据即可。