产生用于随时点播的视频数据的方法 【技术领域】
本发明涉及数字视频数据的随时点播 (trick play)。背景技术 在数字视频数据的再现模式 (reproduction mode) 中， 快进模式 (fast-forward mode) 或后退模式 (reverse mode) 被称为技巧模式 (trickmode)。专利文献 1 和 2 公开了 利用技巧模式再现过程提供高质量图像的技术。
专利文献 1 公开了一种方法， 其中除了准备正常播放数据 (normal playdata) 之 外， 还分别准备只用于快进模式和快退模式 (fast-reverse mode) 再现的随时点播数据， 从 而能够根据终端要求的再现模式进行将被读出信号的转换。用于以 n 倍播放速度进行快进 再现的随时点播数据具有帧号 1、 n+1、 2n+1...。这种方法能够进行正常模式至技巧模式以 及技巧模式至正常模式的快速转换 (switch)， 并缩短读出数据所用的时间。
专利文献 2 公开了一种装置， 用于再现利用运动图像编码专家组 (MPEG) 视频压缩 协议编码的视频数据。该装置在当锚帧 (anchor frame) 的帧距 (frame interval) 为 n(n ＝ 2， 3) 时， 通过只解码 I 图像和 P 图像来以 n 倍播放速度的快进模式再现编码的视频数据。 该装置在锚帧的帧距等于 3 时， 通过对每两帧输出两次相同的帧而进行两倍播放速度的快 进模式。锚帧的帧距是 I 图像与 P 图像之间的间距或者 P 图像之间的间距。
专利文献 1 ： 日本公开专利 H06-133262
专利文献 2 ： 日本公开专利 H11-155129
发明内容 技术问题
在采用专利文献 1 所述用于控制随时点播的方法时会产生一个问题。专利文献 1 的方法以规则的帧距除去 (remove) 某些帧并将剩下的帧解码为顺序帧。因此， 该方法很难 用于采用帧间压缩编码的视频数据。
专利文献 2 所述再现装置可以再现利用帧间压缩编码的视频数据。但是， 这种装 置只能再现 I 图像和 P 图像。因此， 当按照显示顺序输出锚帧导致再现速度高于所需速度 时， 该再现装置将反复输出相同帧。例如， 当锚帧的帧距是 3 并且希望以两倍播放速度来进 行快进模式再现时， 这种情况就会发生。在这种情况下， 需要在再现装置上进行显示控制， 从而每两帧重复输出一次相同帧。因此， 不能采用现有 MPEG 解码器， 因为为了能够进行显 示控制， 具有显示控制单元的解码器必须提供指示锚帧帧距的 M 信号。并且， 反复输出相同 帧的过程将破坏快进回放 (playback) 的图像质量。
另外， 为了以 n 倍播放速度进行再现而从服务器向再现装置发送编码视频数据将 给网络增加额外负担， 因为跳过 (skip)B 图像和选择性地解码 I 图像和 P 图像的步骤需要 通过网络将全部编码帧 ( 包括 B 图像 ) 从服务器下载至再现装置并且在再现装置端进行执 行。因此， 需要在通过网络以 n 倍速度传输编码视频数据以实现在再现装置上以 n 倍播放
速度的快进模式进行再现。
因此， 本发明的一个目的是提供一种用于再现采用帧间压缩的编码视频数据的装 置， 其能够获得较平稳的随时点播性能。本发明的另外一个目的是避免在进行随时点播操 作而传输编码视频数据时给网络产生额外负担。
技术方案
本发明的一个方面提供了一种数据产生方法， 包括步骤 ： 通过编码低压缩或非压 缩视频数据产生正常播放数据， 并产生快进数据 ； 将正常播放数据中的帧内编码帧与快进 数据中的帧内编码帧相关联。所述正常播放数据包括帧内编码帧和非帧内编码帧。独立解 码所述帧内编码帧。通过参考在前帧和 / 或在后帧解码非帧内编码帧。所述快进数据包括 正常播放数据中的帧内编码帧和正常播放数据中的部分非帧内编码帧。
可以通过在产生正常播放数据的步骤中一个接一个地产生非帧内编码帧和帧内 编码帧时选择性地获得部分非帧内编码帧和帧内编码帧而产生所述快进数据。
可以在产生所述正常播放数据之后通过从正常播放数据中除去部分非帧内编码 帧而产生所述快进数据。
本发明的另一个方面提供了一种数据产生方法， 包括步骤 ： 通过编码低压缩或非 压缩视频数据产生正常播放数据， 并产生快进数据。正常播放数据中的每个帧内编码帧以 及快进数据中的每个帧内编码帧具有分别相对于正常播放数据和快进数据的头 (head) 的 相同的相对地址。所述正常播放数据包括帧内编码帧和非帧内编码帧。独立解码所述帧内 编码帧。通过参考在前帧和 / 或在后帧解码非帧内编码帧。所述快进数据包括正常播放数 据中的帧内编码帧和正常播放数据中的部分非帧内编码帧以及空数据 (dummy data)。 所述 空数据取代仅包括在正常播放数据中的其他非帧内编码帧。 可以通过在产生正常播放数据的步骤中一个接一个地产生非帧内编码帧和帧内 编码帧时选择性地获得部分非帧内编码帧和帧内编码帧而产生所述快进数据。
可以在产生所述正常播放数据之后通过从正常播放数据中除去部分非帧内编码 帧并插入空数据以取代除去的非帧内编码帧而产生所述快进数据。
本发明的另一个方面提供了一种其上具有编码的视频数据的存储介质。 所述编码 视频数据包括正常播放数据和快进数据。 所述正常播放数据包括帧内编码帧和非帧内编码 帧。独立解码所述帧内编码帧。通过参考在前帧和 / 或在后帧解码非帧内编码帧。所述快 进数据包括正常播放数据中的帧内编码帧和正常播放数据中的部分非帧内编码帧。
通过下面结合附图对本发明的优选实施方式进行说明， 本领域普通技术人员将能 够清楚的理解本发明的其他目的、 特征、 方面和优势。
附图说明 图 1 是本发明第一实施方式的再现系统的示意框图。
图 2 是图 1 所示传输服务器硬件结构的示意框图。
图 3 是图 1 所示再现装置的硬件结构的示意框图。
图 4 是图 1 所示传输服务器功能结构的简化框图。
图 5(A) 是原始文件 (original file) 的示意图， 图 5(B) 是从图 5(A) 所示原始文 件得到的快进文件 (fast-forward file) 的示意图。
图 6(A) 是原始文件的示意图， 图 6(B) 是从图 6(A) 所示原始文件得到的快进文件 的示意图。
图 7(A) 是流表 (stream table) 的示意图， 图 7(B) 偏移表 (offset table) 的示 意图。
图 8 是图 1 所示再现装置的功能结构的简化框图。
图 9 是由图 1 所示传输服务器执行的用于产生随时点播数据文件的方法的流程 图。
图 10 是由图 1 所示传输服务器执行的用于读出和传输数据文件的方法的流程图。
图 11 是由图 1 所示再现装置执行的用于再现数据的方法的流程图。
图 12 是本发明第二实施方式的再现装置的硬件结构的简化框图。
图 13 是图 12 所示再现装置的功能结构的简化框图。
图 14(A) 是原始文件的示意图， 图 14(B) 是从图 14(A) 所示原始文件得到的快进 文件的示意图。
图 15 是由图 12 所示再现装置执行的用于读出和再现数据的方法的流程图。
图 16(A) 是从源视频数据得到的原始文件的示意图， 图 14(B) 是从图 14(A) 所示 相同源视频数据得到的后退文件 (reverse file) 的示意图。
图 17(A) 显示了在再现模式处于正常播放模式时从原始文件读出的图像 ； 图 17(B) 显示了在再现模式处于后退模式时从后退文件读出的图像 ； 图 17(C) 是在再现模式 之前和之后再现装置上输出的图像示意图。
图 18 是用于从源视频数据产生后退文件的示意图。
图 19(A) 是用于重排 (rearrange) 每个帧中的场和帧的一个方法 ； 图 19(B) 是用 于重排每个帧中的场和帧的另一个方法。
图 20 是转换表的示意图。
图 21 是由传输服务器执行的用于产生后退文件的方法的流程图。
图 22(A) 是由计算机执行的用于产生随时点播数据文件和偏移表的另一方法的 流程图 ； 图 22(B) 是由计算机执行的用于产生包括空数据的随时点播数据文件的另一方法 的流程图。 具体实施方式
第一实施方式
发明概述
图 1 是本发明第一实施方式的再现系统 100 的简化框图。再现系统 100 包括传输 服务器 10 和再现装置 20。传输服务器 10 和再现装置 20 通过网络 30 连接并相互通信。
传输服务器 10 读出记录在存储介质上的编码视频数据文件并应再现装置 20 请求 传输视频数据流。 存储介质可以是传输服务器 10 自身上的存储器或者可移动存储介质。 每 个 AV 内容对应于为不同再现模式产生的多个编码视频数据文件。传输服务器 10 将对应于 请求的 AV 内容和请求的再现模式的编码视频数据文件传输至再现装置 20。 另外， 传输服务 器 10 应再现装置 20 的模式转换请求转换将被读出的编码视频数据。换言之， 传输服务器 10 将对应于请求前 (pre-request) 再现模式的文件转换为对应于请求后 (post-request)再现模式的文件。
对应于 AV 内容的多个编码视频数据文件包括用于 n ＝ 1 的正常模式的原始编码 的数据文件 ( 下文称为 “原始文件” ) 和至少一个用于以 n 倍 (n ＝ 1 或 n ＞ 1) 播放速度的 随时点播模式的编码数据文件 ( 下文称为 “随时点播文件” )。利用传统的帧间压缩 ( 例如 MPEG2 或 MPEG4) 产生原始文件。为了简化下面的描述， 在本实施方式中将采用以 MPEG2 压 缩的原始文件为例进行说明。随时点播文件可以是用于以 n 倍 (n ＞ 1) 播放速度快进再现 (fast-forward reproduction) 的编码数据文件。所述随时点播文件还可以是用于以 n 倍 (n ＝ 1) 播放速度的后退再现 (reverse reproduction) 的编码数据文件。 通过除去原始文 件中的部分帧而从原始文件获得快进文件。因此， 快进文件的数据量比原始文件小。因此， 再现装置 20 以快进模式进行再现， 而不增加读出速度或者在传输服务器 10 向再现装置 20 传输编码视频数据流时快进数据在网络 30 上的传输速度。本文所用 “帧” 指可以用于表现 (represent) 图像的编码数据， 并且一般而言对应于 MPEG 协议的图像。
硬件结构
(1) 传输服务器
图 2 显示了传输服务器 10 的硬件结构的实施例。传输服务器 10 可以由计算机构 成。 传输服务器 10 包括驱动器 101、 硬盘驱动器 (HDD)102、 ROM 103、 RAM 104、 CPU 105、 通信 接口 (I/F)106、 输入接口 107、 解码器单元 108、 MPEG 编码器 109 和连接上述元件 (element) 的 BUS 110。除了这些元件之外， 传输服务器 10 还可以包括 AV 单元 ( 未示出 )， AV 单元从 外部获得模拟 AV 数据并将该模拟 AV 数据转换为数字 AV 数据。 驱动器 101 从可移动存储介质读出编码视频数据文件。可移动存储介质例如可以 包括光盘、 磁盘、 光磁盘、 蓝光盘或者半导体存储器。驱动器 101 是传输服务器 10 的可选元 件。但是， 驱动器 101 使得传输服务器 10 能够读出记录在可移动存储介质上的编码视频数 据文件。
HDD 102 相关联地存储用于每个 AV 内容的多个编码视频数据文件和多个声音数 据文件。每个编码视频数据文件和每个声音数据文件对应于某个播放速度的再现模式。在 此实施方式中， 以正常模式或者快进模式进行再现。
ROM 103 存储控制程序和执行所述控制程序所需数据。
RAM 104 暂时存储执行所述控制程序所需数据。
CPU 105 通过在易失性存储器 ( 例如 RAM 104) 上执行存储在 ROM103 或 HDD 102 中的控制程序管理传输服务器 10 的整体运转。例如， CPU105 管理驱动器 101 以从可移动 磁盘读出原始文件并将所述文件写入 HDD102。
通信接口 106 通过网络 30 向再现装置 20 发送数据或者从再现装置 20 接收数据。 向再现装置 20 发送的数据以及从再现装置 20 发出的数据至少包括所述编码视频数据文 件， 并且还可以包括来自网络 30 上的源的非压缩视频数据文件。
输入接口 107 接收操作单元 11( 例如键盘和 / 或鼠标 ) 上的用户操作。通过 BUS 110 将操作信号提供至 CPU 105。输入接口 107 不是本发明的传输服务器 10 的必要元件。
解码器单元 108 包括 MPEG 解码器 108a 和视频信号产生单元 108b。解码器单元 108 是传输服务器 10 的可选元件。但是， 解码器单元 108 使得传输服务器 10 可以解码编 码的视频数据文件。MPEG 解码器 108a 根据 CPU 105 发出的指令解码通过 BUS 110 提供的
MPEG 编码数据并产生数字视频数据。然后将所述数字视频数据提供至视频信号产生单元 108b。视频信号产生单元 108b 将数字视频数据转换为显示数据， 从而该显示数据与液晶显 示器 (LCD)12 的象素数量相对应。通过 LCD 驱动器 ( 未示出 ) 将产生的显示数据输出至 LCD 12。
MPEG 编码器 109 根据 CPU 105 发出的指令将低压缩或非压缩数字视频数据编码为 MPEG 格式数据。将产生的编码数据通过 BUS 110 存储在 HDD 102 中。MPEG 编码器 109 是 传输服务器 10 的可选元件并可以设置在传输服务器 10 之外。
(2) 再现装置
图 3 示出了图 1 所示再现装置 20 的硬件框图。在本实施方式中， 再现装置 20 包 括驱动器 201、 HDD 202、 ROM 203、 RAM 204、 CPU 205、 通信接口 206、 输入接口 207、 解码器单 元 208、 MPEG 编码器 209 和连接上述元件的 BUS 120。
驱动器 201 从可移动存储介质 ( 例如光盘 ) 读出编码视频数据文件。可移动存储 介质上相关联地存储用于 AV 内容的编码的视频数据文件和声音数据文件。在本实施方式 中， 驱动器 201 是再现装置 20 的可选元件。但是， 驱动器 201 使得再现装置 20 能够读出记 录在可移动存储介质上的编码的视频数据文件以进行再现。 HDD 202 相关联地存储用于 AV 内容的多个编码的视频数据文件和多个声音数据 文件。每个编码的视频数据文件和每个声音数据文件对应于某个播放速度的再现模式。在 此实施方式中， HDD 202 是再现装置 20 的可选元件。但是， HDD 202 使得再现装置 20 能够 将从驱动器 201 读出或者从传输服务器 10 接收的编码视频数据记录在 HDD 202 上以进行 再现。
ROM 203 存储控制程序和执行所述控制程序所需数据。
RAM 204 暂时存储执行所述控制程序所需数据。
CPU 205 执行存储在易失性存储器 ( 例如 RAM 204) 上的 ROM 203 中的控制程序 并管理再现装置 20 的整体运转。例如， CPU 205 管理通信接口 206 以使其从传输服务器 10 接收编码的视频数据流并通过 BUS 201 将所述流输出至解码器单元 208。
通信接口 206 通过网络 30 向传输服务器 10 发送数据或者从传输服务器 10 接收 数据。例如， 通信接口 206 从传输服务器 10 接收编码的视频数据流并将用户输入的操作信 号发送至传输服务器 10。
输入接口 207 接收操作单元 21( 例如键盘和 / 或鼠标 ) 上的用户操作。通过 BUS 210 将操作信号提供至 CPU 205。
解码器单元 208 包括 MPEG 解码器 208a 和视频信号产生单元 208b。解码器单元 108 是传输服务器 10 的可选元件。MPEG 解码器 208a 根据 CPU 205 发出的指令解码通过 BUS 210 提供的 MPEG 格式编码的数据并产生数字视频数据。 然后将所述数字视频数据提供 至视频信号产生单元 208b。 视频信号产生单元 208b 将数字视频数据转换为显示数据， 从而 该显示数据与液晶显示器 (LCD)22 的象素数量相对应。通过 LCD 驱动器 ( 未示出 ) 将产生 的显示数据输出至 LCD 22。
功能结构
[1] 传输服务器的功能结构
图 4 是传输服务器 10 功能结构的框图。传输服务器 10 的 CPU 105 使传输服务器
10 能够作为产生单元 105a、 读出单元 105b、 请求接收单元 105c( 权利要求中的 “改变接收 单元” ) 和转换单元 105d( 权利要求中的 “数据转换单元” )。首先将介绍通过服务器 10 向 再现装置 20 传输随时点播数据的过程， 然后介绍存储在传输服务器 10 中的表， 最后介绍传 输服务器 10 的各个功能。
[1-1] 原始文件和快进文件
图 5(A) 是原始文件的示意图， 图 5(B) 是从图 5(A) 所示原始文件得出的快进文件 的示意图。图 5(A) 和图 5(B) 还说明了如何基于原始文件产生快进文件。将这些文件记录 在例如可移动存储介质或硬盘的存储介质上。
原始文件用于以 n 倍 (n ＝ 1) 播放速度的正常模式的再现并通过帧间压缩以低压 缩率压缩或者未压缩的 AV 数据而产生。帧间压缩技术的实例包括 MPEG2 和 MPEG4。在此 实施方式中， 如上所述， 原始文件是帧间 MPEG 压缩数据文件， 包括 I 图像、 B 图像和 P 图像。 I 图像可以被独立解码， 而 B 图像通过参考前面和 / 或后面的图像进行编码。P 图像通过只 参考前面的图像进行编码， 因此只参考前面的图像进行解码。GOP( 图像组 ) 中的 P 图像和 B 图像可以参考另一 GOP 的另一图像 ( 下文称为 open GOP 文件 )。相反， GOP 中的 P 图像 和 B 图像只能参考相同 GOP 的另一图像 ( 下文称为 closed GOP 文件 )。 快进文件用于在快进模式中以 n 倍 (n ＞ 1) 速度的快进回放。可以针对不同的播 放速度产生多个快进文件。在这种情况下， 根据指定的再现模式和指定的播放速度读出文 件。
图 5(A) 显示了原始文件， 图 5(B) 显示了快进文件。为每个图像分配了图像号， 每 个图像组中序号从 “1” 开始并且按照流序列的顺序， 例如在图 5(A) 和图 5(B) 中为 I1、 B2、 B3、 P4... 换言之， 指示每个 GOP 中的顺序的图像号显示了图像在编码和解码中被读出的顺 序。因此， 图 5(A) 和图 5(B) 中每个显示号指示在 GOP 中每个图像显示的顺序。
图 5(A) 中的原始文件的图像号显示了图像的读出顺序、 图像类型和显示号。阴 影框 ( 例如 B2、 B8 和 B12) 是需要除去的图像， 这在下文将进行说明。图 5(A) 中的数字 “00000000” 和 “00013629” 显示了每个 I 图像的相对地址， 该地址是相对于原始文件的头的 地址。
图 5(B) 示出了快进文件的产生。通过从原始文件中的每个 GOP 中除去 B2、 B8 和 B12 产生快进文件。此处， GOP 中包含的图像数量从 12 减少到 9。因此， 快进文件即使不增 加网络 30 上用于读出和解码数据的传输速度， 快进文件有助于以大约 1.3 倍播放速度进行 快进模式再现。图 5(B) 中的数字 “00000000” 和 “00010843” 显示了每个 I 图像相对于原 始文件的头的相对地址。
I1 图像的相对地址， 即相对于文件的头的地址， 在每个文件中总是 “00000000” 。 而相应的 I2 图像的相对地址在原始文件中是 “00013629” ， 在快进文件中是 “00010843” ， 相 应的 I2 图像具有两个地址， 一个是相对于原始文件的头的地址， 另一个是相对于快进文件 的头的地址。 不同文件中包括的相应的 I2 图像的相对地址在偏移表 ( 图 7) 中彼此相关联， 这将在下文进行进一步说明。
快进文件的每个 GOP 中的某些图像具有与原始文件的图像不同的显示号。这是因 为对快进文件中的每个图像分配了新的显示号， 从而使每个 GOP 中的显示号是从零开始的 连续号码。
例如， 原始文件中显示号为 “1” 到 “5” 的图像对应于快进文件中显示号为 “0” 到 “4” 的图像。快进文件中的这些图像的图像号比原始文件中图像的图像号小 1。类似地， 原 始文件中显示号为 “7” 到 “9” 的图像对应于快进文件中显示号为 “5” 到 “7” 的图像。在这 种情况下， 快进文件中的这些图像的图像号比原始文件中图像的图像号小 2。类似地， 原始 文件中显示号为 “11” 的图像对应于快进文件中显示号为 “8” 的图像。快进文件中的此图 像的图像号比原始文件中图像的图像号小 3。
图 6(A) 显示了与图 5(A) 相同的原始文件。图 6(B) 显示了从图 6(A) 所示原始文 件获得的另一个快进文件。 通过从原始文件中具有 12 个图像的 GOP 中除去 4 个图像获得快 进文件， 从而能够以 1.5 倍播放速度进行快进模式的再现。如上所述， 相应的 I 图像的相对 地址相关联地存储在偏移表中， 并且对快进文件中每个 GOP 中的显示顺序进行重新分配。
在图 5 和图 6 中， 从原始文件中只产生一个快进文件。但是， 从一个原始文件可以 产生用于不同随时点播速度的多个快进文件。
可以通过传统 MPEG 解码器解码上述快进文件。并且， 快进文件的数据量小于原始 文件的数据量。这是因为快进文件是通过从原始文件中除去数个图像而产生的。因此， 快 进文件有助于以 n 倍 (n ＞ 1) 播放速度的快进模式进行再现， 而在从传输服务器 10 向再现 装置 20 传输时不增加传输服务器 10 或网络 30 的数据传输速度或者再现装置 20 的再现速 度。
[1-2] 表
图 7(A) 和图 7(B) 是存储在传输服务器 10 的 ROM 103 中的表的示意图。图 7(A) 是流表， 图 7(B) 是偏移表。
所述流表将原始文件与基于该原始文件产生的至少一个快进文件相关联。 这些相 关文件对应于相同的 AV 内容。在本实施方式中， 流表将原始文件与快进文件相关联。
流表相关联地存储 “流 ID” 、 “原始文件名” 和 “快进文件名” 。 “流 ID” 是 AV 内容 的标识符。 “原始文件名” 是原始文件的名称。 “快进文件名” 是快进文件的名称。
流表还可以将播放速度与上述数据相关联。这使得流表能够将由相同原始文件 产生的用于不同播放速度的多个快进文件相关。在这种情况下， 流表将原始文件的头地址 (head address)、 每个快进文件的头地址和播放速度相关联。 除了播放速度之外， 流表还能 将用于 n 倍速度回放的声音数据文件与用于 n 倍速度回放的快进文件 ( 未示出 ) 相关联。
图 7(B) 是将原始文件中 I 图像的地址与快进文件中对应 I 图像的地址相关联的 偏移表。在本实施方式中， 每个文件中的每个 I 图像的相对地址 ( 换言之偏移值 ) 在记录 中彼此相关。更具体而言， 此偏移表在记录中存储 “GOP 号” 、 “显示号” 、 “原始文件地址” 和 “快进文件地址” 。
“GOP 号” 指明每个文件中的 GOP， “显示号” 表示每个 GOP 中的显示顺序。当每个 GOP 只包括一个 I 图像时， 可以省略 “显示号” 。当每个 GOP 包括多个 I 图像时， “显示号” 或 其他信息用于区分每个 GOP 中的 I 图像。 “原始文件地址” 是 I 图像相对于原始文件的头的 地址。 “快进文件地址” 是相应 I 图像相对于快进文件的头的地址。原始文件地址和快进文 件地址是相对于每个文件的头的偏移值。
图 7(B) 所示偏移表有助于将读出点从一个文件中的 I 图像地址向另一个文件中 的对应 I 图像地址进行转换。[1-3] 功能
(a) 产生单元
产生单元 105a 通过从原始文件的图像序列中除去图像产生快进文件以降低数 据量。将产生的快进文件通过产生单元 105a 记录在存储介质上， 例如可移动存储介质和 HDD102。 在本发明中， 为了方便说明， 下面将考虑一种将产生的快进文件和原始文件一起记 录在 HDD102 上的情况。虽然产生单元 105a 是传输服务器 10 的可选元件， 然而其使传输服 务器 10 能够产生快进文件。
由产生单元 105a 除去的图像是那些能够被单独解码的图像之外的图像。换言之， 产生单元 105a 除去 I 图像之外的图像。在本实施方式中， 从原始文件中除去的图像是部分 或全部 B 图像。根据下面的公式确定从每个 GOP 中将要除去的图像数量 “Ne” 。
公式 1
Ngop/R ＝ Ngop-Ne
(R 为显示速度 )
优选地， 从原始文件中除去 B 图像， 从而除去的图像之间的间隔与原始文件中的 图像序列尽可能地一致。通过该操作， 可以防止在再现过程中图像质量变差。因此， 产生单 元 105a 优选地按照原始文件中的图像序列每 “S” 个图像除去 B 图像。此处， 数量 “S” 表示 可以基于将被除去的图像数量 “Ne” 计算出来的跳过数 (skip number)。可以根据下面的公 式确定跳过数 “S” 。 公式 2
S ＝ Ngop/Ne
在除去 B 图像之后， 为文件中剩下的每个图像分配新的显示号。每个 GOP 中的显 示号是从 0 开始的序号。
(b) 读出单元
读出单元 105b 从 HDD 102 中读出对应于再现装置 20 请求的流 ID 和再现模式的 文件。从由转换单元 105d 指定的读出地址读出文件。在读出当前文件时接收到读出下一 文件的指令以及其读出地址时， 读出单元 105b 将需要读出的文件从当前文件转换至下一 文件。换言之， 读出单元 105b 停止读出当前文件并开始从指定的读出地址读出下一文件。
(c) 请求接收单元
请求接收单元 105c 从再现装置 20 接收传输请求和模式转换请求。传输请求和模 式转换请求至少包括发送方的通信地址、 流 ID 和再现模式。在本实施方式中所述再现模式 是正常模式或快进模式。
(d) 转换单元
(d-1) 文件读出地址的通知
转换单元 105d 应再现单元 20 的传输请求确定将要读出的文件， 并通知读出单元 105b 将要读出的文件的头地址。 再现装置 20 发出的模式转换请求至少包括流 ID 和再现模 式。
转换单元 105d 在接收到模式转换请求后确定下一将要读出的文件， 并通知读出 单元 105b 下一将要读出的文件的头地址。在读出当前文件的同时进行所述通知。再现装 置 20 发出的模式转换请求至少包括流 ID 和再现模式。
(d-2) 文件的转换位置的确定
转换单元 105d 确定文件的转换位置。转换单元 105d 优选地确定当前文件和下一 文件的两个 I 图像作为转换位置。所述两个 I 图像彼此相同并分别设置在当前文件和下一 文件中。在这两个相应的 I 图像进行转换有助于在转换再现模式时使回放更平稳。这是因 为每个 I 图像是独立解码并且一个文件中的 I 图像的解码的数据与另一个文件中相应 I 图 像的解码的数据相同。例如， 在图 5 中， 当在读出并传输原始文件中的 P7 图像后请求快进 模式时， 原始文件和快进文件中下一 GOP(GOP2) 的 I1 图像被确定为转换位置。这些 I1 图 像是两个文件中 P7 图像后将要读出的 I 图像。这里需要指出， 设置在两个文件中并在 P7 图像后读出的 B9、 P10、 B11 图像不被确定为转换位置。
当前文件中的转换位置优选是在接收到模式转换请求后的将要读出的第一个 I 图像， 从而模式转换请求的接收之间具有最小滞后 (lag)。下一文件中的转换位置是与当 前文件中的转换位置的 I 图像相同的对应 I 图像。再次采用图 5 作为例子， 当在读出原始 文件中的 B2 图像之后请求快进模式时， GOP2 中的 I1 图像将被确定为当前文件中的转换位 置。I1 图像是 B2 图像后第一个将要读出的 I 图像。
(d-3) 读出地址的计算
基于计算出的当前文件的转换位置计算下一文件的读出位置。 从所述偏移表获得 下一文件的另一转换位置、 即地址。转换单元 105d 从偏移表中读出下一文件中的 I 图像的 相对地址。此处， 下一文件中的 I 图像与当前文件中的 I 图像 ( 也是当前文件的转换位置 ) 相同。基于已读出的相对地址和下一文件的头地址计算下一文件的读出地址。可以从当前 文件或下一文件任意之一中读出两个转换位置的 I 图像。与利用空数据的方法相比， 基于 偏移表的获得 I 图像相对地址的方法的优点是可以节省用于存储快进文件的存储器空间， 这将在下文中进行说明。
(2) 再现装置
图 8 是再现装置 20 的功能框图。再现装置 20 的 CPU 205 使再现装置 20 能够作 为再现单元 205a 和请求接收单元 205b 进行运转， 这将在下文进行说明。
(a) 再现单元
再现单元 205a 向 MPEG 解码器 208a 发送指令， 请求再现来自传输服务器 10 的编 码流。MPEG 解码器 208a 在接收到所述指令后开始一个接一个地解码和再现来自通信接口 206 的的图像， 并在接收到 “停止” 指令后停止解码和再现。再现单元 205a 还可以向 MPEG 解码器 208a 发送指令， 请求从驱动器 201 的可移动磁盘或者从 HDD 202 读出的解码数据。 这使得再现装置 20 能够回放记录在可移动磁盘或者 HDD 202 上的编码数据。
(b) 请求接收单元
请求接收单元 205b 通过输入接口 207 接收流 ID 和再现模式的指定， 并将指定的 流 ID 和再现模式发送至传输服务器 10。
过程
下面将结合图 9 至图 11 对再现系统 100 执行的过程进行说明。
[1] 传输服务器的过程
传输服务器 10 至少执行传输过程。在本实施方式中， 传输服务器 10 还执行数据 产生过程。可以理解， 文件产生过程不仅可以在传输服务器 10 上执行， 还可以在另外的计算机终端上执行。
[1-1] 数据产生过程
图 9 是由传输服务器 10 的 CPU 105 执行的数据产生过程的实施方式的流程图。 此 过程用于产生快进文件。可以在获得新的非编码 AV 数据或低压缩 AV 数据后开始此过程。 也可以在获得或产生新的原始文件后开始此过程。在此实施方式中， 假设 CPU 105 在产生 原始文件的 MPEG2 数据并将文件记录在 HDD 102 上之后产生用于快进再现的数据。
步骤 S101 ： CPU 105 计算跳过数 S。CPU 105 通过每 “S” 个图像除去图像来产生用 于快进再现的数据。另外， CPU 105 执行下述初始过程， 其中 CPU 105 将 HDD 102 的读出地 址设置在原始文件的头。CPU 105 在易失性存储器 ( 例如 RAM 104) 中产生缓存器， 从而在 数据产生过程中暂时记录用于快进再现的数据。
步骤 S102 ： CPU 105 从原始文件中读出一个 GOP 的数据。下文将这种读出的 GOP 称为 “当前 GOP” 。CPU 105 将跳过数 “Nskip” 的初始值设置为 “S” 。跳过数 “Nskip” 指示 当前 GOP 的图像中最后被除去的图像的显示数。
步骤 S103 ： CPU 105 初始化读出参数 “N” 将其值设置为 “0” 。读出参数 “N” 指示 下一将被读出的图像的显示数。 读出参数在下面的步骤中用于确定哪些图形是否需要被除 去。 步骤 S104 ： CPU 105 从 RAM 104 中读出具有显示数 “N” 的图像。
步骤 S105 ： CPU 105 确定读出的图像是 I 图像或者 P 图像。
步骤 S106 ： 如果读出了 I 图像或者 P 图像， CPU 105 将读出图像写入在步骤 S101 产生的缓存器中， 因为在本实施方式中 B 图像将被除去。在读出图像不是 I 图像或者 P 图 像 ( 即为 B 图像 ) 的情况下， 过程跳转至下述步骤 S109。
步骤 S107 ： CPU 105 通过参考 (refer to)RAM 104 确定当前 GOP 中是否存在具有 显示数 “N+1” 的图像。
步骤 S108 ： 如果当前 GOP 中存在具有显示数 “N+1” 的图像， CPU 105 将读出参数的 值从 “N” 增加至 “N+1” 并读出具有显示数 “N+1” 的图像 (S104)。如果当前 GOP 中不存在具 有显示数 “N+1” 的图像， 过程跳转至下述步骤 S111。
步骤 S109 ： CPU 105 确定在读出 B 图像时是否满足下面的公式。换言之， CPU 105 确定最后除去的 B 图像与正在读出的 B 图像的显示数之间的差等于或大于跳过数 “S” 。
公式 3
N ＞＝ Nskip+S
步骤 S110 ： 当满足上述公式时， CPU 105 读出下一个图像而不将 B 图像写入缓存 器。CPU 105 将当前显示数的值 “N” 设置为跳过数 “Nskip” 的值 (Nskip ＜ --N)。然后， 过 程跳转至步骤 S107。因此， 从原始文件中按照显示顺序每 “S” 个图像除去 B 图像。
步骤 S111 ： CPU 105 通过参考前一个 GOP 的地址确定下一个 GOP 是否存在。如果 发现了下一 GOP， CPU 105 对下一 GOP 执行上述步骤 S102 至 S110。如果不存在下一 GOP， 这 表示从原始文件的所有 GOP 中除去了 B 图像。过程跳转至步骤 S112。
步骤 S112 ： CPU 105 为每个 GOP 中的每个图像分配新的显示号。所述显示号在每 个 GOP 中从 “0” 开始连续分配。
步骤 S113 ： CPU 105 将存储在缓存器中用于快进再现的数据记录在 HDD 102 上， 从
而相关联地存储快进文件数据和原始文件数据。CPU 105 将原始文件数据的名称和快进文 件数据的名称写入流表。CPU 105 还将原始文件中 I 图像的地址和快进文件的 I 图像的地 址相关联地写入偏移表。
[1-2] 传输过程
图 10 是由传输服务器 10 的 CPU 105 执行的传输过程的流程图。该过程由传输服 务器 10 上的启动而开始。
步骤 S201 ： CPU 105 等待再现装置 20 发出的传输请求并在接收到传输指令后跳转 至步骤 S202。所述传输请求包括流 ID 和再现模式。
步骤 S202 ： CPU 105 通过参考流表将对应于所述请求的流 ID 和再现模式的文件的 头地址确定为读出地址。具体而言， CPU 105 向操作系统 (OS) 发出请求以从其文件头中读 出文件。
步骤 S203 ： CPU 105 开始从读出地址读出并传输图像。CPU 105 从读出地址读出 一个图像并通过通信接口 106 将该图像传输至再现装置 20。
步骤 S204 ： CPU 105 确定传输服务器 10 是否从再现装置 20 接收到模式转换请求。 如果传输服务器 10 接收到了模式转换请求， 过程跳转至下述步骤 S208。
步骤 S205 ： 如果没有模式转换请求， CPU 105 将从前一个图像的地址读出。
步骤 S206 ： CPU 105 确定新读出地址是否指示文件末端 ( 下文称为 “EOF” )。
步骤 S207 ： 如果新读出地址指示 EOF， CPU 105 确定是否应该结束该过程。在例如 传输服务器 10 关闭的情况下该过程终止。如果新读出地址指示 EOF， CPU 105 等待下一传 输请求。
步骤 S208 ： 当传输服务器接收到模式转换请求时 CPU 105 确定最后发出的图像是 否是 I 图像。换言之， CPU 105 确定步骤 S203 中传输的图像是否是 I 图像。
步骤 S209 ： 当图像是 I 图像时， CPU 105 计算当前读出地址相对于当前文件的头地 址的相对地址。此处 “当前读出地址” 是步骤 S203 中传输的 I 图像的地址。
步骤 S210 ： CPU 105 根据当前再现模式、 步骤 S209 中计算的相对地址和新请求的 再现模式从偏移表中读出新相对地址。基于读出的新相对地址， CPU 105 计算出用于再现 的下一将要读出的文件的读出地址。 用于再现的下一将要读出的文件的读出地址是与步骤 S203 中传输的 I 图像相同的 I 图像下一图像的初始地址。另外， CPU 105 请求 OS 读出下一 文件。具体而言， 将文件的读出请求与对应于请求的再现模式和计算的读出地址的文件名 一起发送至 OS。过程然后返回至步骤 S203， CPU 105 一个接一个地从读出地址读出并传输 图像。
步骤 S211 ： 当最后传输的图像不是 I 图像时 CPU 105 将读出地址设置为下一图像 的头地址。
步骤 S212-S213 ： CPU 105 继续读出和传输下一图像， 直至文件的末端。当图像传 输至再现装置 20 时 (S208)， CPU 105 确定传输的图像是否是 I 图像。如果传输的图像是 I 图像， CPU 105 计算下一读出文件的读出地址 (S209-S210)。因此， 下一流数据的读出地址 是传输的 I 图像的下一 I 图像的下一图像的头地址。
该过程使传输服务器 10 能够传输再现装置 20 请求的视频数据流。 传输服务器 10 在传输另一文件过程中接收到模式转换请求时读出并传输对应于下一再现模式的文件。 然后传输服务器 10 在当前文件的 I 图像向下一文件的 I 图像转换文件。在本实施方式中， 从 I 图像的下一图像的头地址读出下一文件。 此转换能有效地防止文件转换时图像质量变差。
[2] 由再现装置执行的过程
图 11 是由再现装置 20 的 CPU 205 执行的过程的流程图。该过程由再现装置 20 上的转换启动。
步骤 S301 ： CPU 205 等待从输入接口 207 接收再现指令。在接收到再现指令后该 过程跳转至步骤 S302。所述再现指令包括流 ID 和再现模式。
步骤 S302 ： CPU 205 通过通信接口 206 向传输服务器 10 发送传输请求。所述传输 请求包括输入流 ID 和再现模式。
步骤 S303-S304 ： CPU 205 等待来自传输服务器 10 的图像 (S303)， 并向 MPEG 解码 器 208a 发送指令以解码通过通信接口 206 接收到的图像 (S304)。MPEG 解码器 208a 在接 收到来自 CPU 205 的指令后按照接收顺序解码接收到的由流 ID 标识的流中的图像。解码 的图像用于按照显示顺序将图像输出到 LCD 22 上。
步骤 S305-S306 ： CPU 205 在任意时间接收模式转换请求 (S305)， 并通过通信接口 将所述模式转换请求发送至传输服务器 10(S306)。 在接收到所述模式转换请求后将从传输 服务器 10 发送下一文件的图像。 MPEG 解码器 208a 将按照与解码模式转换请求之前解码的 先前文件中的图像类似的方式解码下一文件中的图像。
步骤 S307 ： CPU 205 观察传输服务器 10 是否发出 EOF。CPU 205 接收模式转换指 令 (S305) 直至接收到 EOF。在接收到 EOF 后， 向 MPEG 解码器 208a 发送指令以停止解码并 进入步骤 S308。
步骤 S308 ： 在接收到 EOF 后 CPU 205 确定该过程是否应该结束。例如， 当再现装 置 20 关闭时该过程终止。在此过程中 CPU 205 等待下一再现指令。
该过程使再现装置 20 能够基于来自传输服务器 10 的文件输出图像。在接收文件 过程中接收到模式转换指令后， 再现装置 20 向传输服务器 10 发送模式转换请求。对应于 由模式转换请求指定的再现模式， 一个接一个地对传输服务器 10 发出的文件进行转换。因 此， 通过一个接一个地再现来自传输服务器 10 的图像， 再现装置 20 可以基于模式转换指令 实现再现模式的转换。
在本实施方式中， 从再现装置 20 向传输服务器 10 发送模式转换请求并转换从传 输服务器 10 发出的文件。解码并输出传输服务器 10 发出的图像可以实现再现装置 20 上 回放的再现模式的转换。
第二实施方式
在此实施方式中， 编码的数据文件存储在再现装置 50 中。 再现装置 50 通过变换从 存储介质中读出的文件而变换再现模式。所述存储介质的实例是再现装置 50 的硬盘和可 移动存储介质。为了便于说明， 在本实施方式中再现装置 50 从硬盘中读出编码数据文件。
硬件结构
图 12 是再现装置 50 的硬件结构。在本实施方式中， 再现装置 50 包括驱动器 501、 HDD 502、 ROM 503、 RAM 504、 CPU 505、 通信接口 506、 输入接口 507、 解码器单元 508 和连接 上述元件的 BUS 510。与第一实施方式中的再现装置 20 的元件具有相同功能的元件， 在再 现装置 50 中采用相同的名称。驱动器 501 从可移动存储介质 ( 例如光盘 ) 读出编码视频数据文件。驱动器 501 是再现装置 50 的可选元件。
HDD 502 相关联地存储用于每个 AV 内容的多个编码视频数据文件和优选地多个 声音数据文件。
ROM 503 存储控制程序和执行所述控制程序所需数据。
RAM 504 暂时存储执行所述控制程序所需数据。
CPU 505 通过执行存储在易失性存储器 ( 例如 RAM 504) 上的 ROM503 中的控制程 序以管理再现装置 50 的整体运转。例如， CPU 505 管理通信接口 506 以使其从传输服务器 10 接收编码数据流并通过 BUS 510 将所述接收到的流输出至解码器单元 508。
输入接口 507 接收操作单元 51( 例如键盘和 / 或鼠标 ) 上的用户操作。通过 BUS 510 将操作信号提供至 CPU 505。
解码器单元 508 包括 MPEG 解码器 508a 和视频信号产生单元 508b。MPEG 解码器 508a 根据 CPU 505 发出的指令解码通过 BUS 510 提供的 MPEG 格式编码的数据并产生数字 视频数据。将所述数字视频数据提供至视频信号产生单元 508b。视频信号产生单元 508b 将数字视频数据转换为显示数据， 从而该显示数据与 LCD 52 的象素数量相对应。通过 LCD 驱动器 ( 未示出 ) 将产生的显示数据输出至 LCD 52。 功能结构
图 13 是再现装置 50 功能结构的框图。再现装置 50 的 CPU 505 使再现装置 50 能 够作为读出单元 505a、 接收单元 505b 和转换单元 505c 进行运转。首先将介绍快进文件的 结构， 然后介绍再现装置 50 的每个功能。再现装置 50 的 ROM 503 存储第一实施方式所述 流表， 该流表存储与第一实施方式所述类似的数据。
(a) 快进文件
(a-1) 结构
图 14(A) 是原始文件的示意图， 图 14(B) 是从图 14(A) 所示原始文件得出的快进 文件的示意图。原始文件和快进文件存储在存储介质中， 例如可移动存储介质或硬盘。本 实施方式的快进文件与第一实施方式的快进文件在一个方面是相同的， 即它们都是通过除 去 closed-GOP 或 open-GOP 型原始文件中的某些图像产生的。本实施方式的快进文件与第 一实施方式的快进文件的不同之处在于， 原始文件和快进文件之间在每个 GOP 中设置的 I 图像的相对地址是否相同。 这是因为在本实施方式中在快进文件中插入了与除去的图像数 据量相同的空数据。
图 14(B) 显示了通过从原始文件的每个 GOP 中除去 4 个图像获得的快进文件。另 外， 快进文件具有数据量与四个除去的图像相同的空数据 “PD” 。
此快进文件具有下述优点。此快进文件可以省略第一实施方式所示偏移表， 因为 不同文件中的 I 图像在对应于相同 AV 内容的情况下其相对地址是相同的。因此， 基于 I 图 像的相对地址 ( 当前文件的转换位置 ) 和存储在流表中存储的下一文件的头地址可以计算 出下一文件的读出地址。如第一实施方式所述， 相对地址是相对于文件头的地址。
(a-2) 快进文件的产生
可以由在第一实施方式中所说明的传输服务器 10 的产生单元 105a 产生上述快进 文件。除了图 9 的流程图所示步骤之外， 产生单元 105a 还执行下述额外步骤 ( 未示出 ) 来
产生具有空数据的快进文件。
一个额外步骤计算并存储对于每个 GOP 步骤 S109 中确定的 “是” 的次数的总数。 具体而言， 此过程计算并存储从原始文件的每个 GOP 除去的图像的数量。在此改进的流程 图中新引入了参数 “Pr” 以指示除去的图像的数量。在步骤 S102 中参数 Pr 初始设置为 0， 并在另外的额外步骤中增加。在步骤 S109 确定为 “是” 之后并在跳转至步骤 S107 之前产 生单元 105a 执行所述参数 Pr 值的增加。
将与除去的 “Pr” 图像的数据量相同的空数据写入缓存器 ( 步骤 S107a， 未示出 )。 在步骤 S107 之后并在步骤 S111 之前执行步骤 S107a。在每个 GOP 的除去操作完成之后将 空数据写入缓冲器。 因此， 在缓冲器中， 将与除去的图像的数据量相同的空数据连续地设置 在每个 GOP 剩余图像之后。
(b) 读出单元
读出单元 505a 从 HDD 502 中读出对应于由输入接口 507 提供的流 ID 和再现模式 的文件。从由转换单元 505c 指定的读出地址读出所述文件。在读出当前文件时接收到读 出下一文件的指令以及其读出地址时， 读出单元 505a 将需要读出的文件从当前文件转换 至下一文件。换言之， 读出单元 505a 停止读出当前文件并开始从指定的读出地址读出下一 文件。 (c) 接收单元
接收单元 505b 通过输入接口 507 接收流 ID 和再现模式的指定。接收单元 505b 将指定的流 ID 和再现模式通知转换单元 505c。
(d) 转换单元
(d-1) 读出地址的通知
转换单元 505c 基于接收单元 505b 通知的流 ID 和再现模式确定将要读出的文件。 转换单元 505c 通知读出单元 505a 将要读出的文件的头地址。
转换单元 505c 在当前文件被读出时还基于由接收单元 505b 接收的流 ID 和再现 模式确定下一文件及其读出地址。将下一文件及其读出地址通知读出单元 505a。
(d-2) 文件的转换位置的确定
转换单元 505c 确定当前文件和下一文件的转换位置。转换单元 505c 将当前文件 和下一文件的两个 I 图像确定为转换位置。所述两个 I 图像彼此相同并分别设置在当前文 件和下一文件中。当前文件中的转换位置是在接收到模式转换请求后将要读出的第一个 I 图像。下一文件中的转换位置是与当前文件中的转换位置的 I 图像相同的对应 I 图像。当 前文件和下一文件中的转换位置的 I 图像的相对地址是相同的。
(d-3) 读出地址的计算
转换单元 505c 基于确定的转换位置计算下一文件的读出位置。通过将下一文件 的转换文治的 I 图像的相对地址与下一文件的头地址相加可以计算出下一文件的读出地 址。
过程
图 15 是由再现装置 50 的 CPU 505 执行的过程的流程图。该过程例如由再现装置 50 的开机启动。
步骤 S401 ： CPU 505 等待输入接口 507 发出的再现指令。在接收到再现指令后该
过程跳转至步骤 S402。所述再现指令包括流 ID 和再现模式。
步骤 S402 ： CPU 505 基于步骤 S401 中接收的流 ID 和再现模式从流表中读出编码 文件的名称。
步骤 S403 ： CPU 505 开始从由所述文件名称指定的文件中读出图像， 所述文件名 称在步骤 S402 中从流表中读出。CPU 505 还向 MPEG 解码器 508a 发送指示开始解码的指 令。MPEG 解码器 508a 在接收到该指令后开始按照读出顺序解码读出的图像。解码的图像 用于根据显示数按照显示顺序将图像输出到 LCD 52 上。
步骤 S404-S405 ： CPU 505 确定是否输入了模式转换指令 (S404)。如果没有模式 转换请求， CPU 505 将从前一个图像的地址读出。如果 CPU505 接收到模式转换指令， 过程 跳转至下述步骤 S408。
步骤 S406-S407 ： CPU 505 确定新的读出地址是否指示文件末端 EOF(S406)。如果 新读出地址指示 EOF， CPU 505 确定是否应该结束该过程 (S407)。如果应当继续该过程， 过 程返回步骤 S401 以等待下一再现指令。本过程例如在再现装置 50 关机的情况下终止。
步骤 S408-S409 ： 当输入了到模式转换指令时， CPU 505 确定最后读出的图像是否 是 I 图像 (S408)。换言之， CPU 505 确定步骤 S403 中读出并记录的图像是否是 I 图像。当 图像是 I 图像时， CPU 105 计算当前读出地址相对于当前文件的头地址的相对地址 (S409)。 此处 “当前读出地址” 是步骤 S403 中读出的 I 图像的地址。
步骤 S410 ： CPU 505 请求 OS 读出下一文件， 所述下一文件的名称从流表中读出。 下一文件的读出地址是头地址为相对地址的图像的下一图像的头地址。 然后过程返回步骤 S403， 并且一个接一个地进行位于读出地址的图像的读出和解码。
步骤 S411-S413 ： 当最后读出的图像不是 I 图像时， CPU 505 将读出地址设置为下 一图像的头地址 (S411)。另外， CPU 505 反复读出并解码下一图像， 直至读出地址到达文件 末端 (S412， S413)。CPU 505 在读出图像的同时确定读出的图像是否是 I 图像 (S408)。当 读出的图像是 I 图像时， CPU 505 计算下一文件的读出地址 (S409-S410)。因此， 下一文件 的读出点的相对地址与步骤 S408 读出的 I 图像之后读出的 I 图像的下一图像的开始相对 地址相同。
根据该方式， 再现装置 50 在接收到模式转换指令后转换从存储介质读出的文件 并显示图像。
第三实施方式
在本实施方式中， 将说明从原始文件向后退文件转换用于再现的编码的文件。如 在第一实施方式中所述， 传输系统 100 中包含的传输服务器 10 通过网络 30 与系统 100 中 的再现装置 20 通信并转换编码的文件。除了原始文件之外， 传输服务器 10 还存储后退文 件作为随时点播文件。传输服务器 10 和再现装置 20 的硬件结构和功能结构与第一实施方 式基本相同， 不同之处在于传输服务器 10 的产生单元 105a 还产生后退文件。下面将说明 后退文件的结构、 后退文件与原始文件之间的编码文件转换和后退文件的产生过程。
(a) 后退文件的结构
后退文件是用于以 n 倍 (n ＝ 1) 播放速度的后退模式再现的编码数据文件。对于 不同的随时点播速度可以产生多个后退文件。
图 16(A) 是从源视频数据得到的原始文件的示意图。图 16(B) 是从相同的源视频数据得到的后退文件的示意图。后退文件从源视频数据产生， 不同于快进文件。源视频数 据是低压缩或非压缩 AV 数据并包括多个帧。每个帧具有奇场 (odd field) 和偶场 (even field) 并对应于 MPEG2 文件中设置的每个图像。在本实施方式中， I 图像、 P 图像和 B 图像 在原始文件和后退文件中按照 IBBPBBPBBPBB... 的顺序设置。
图 16(A) 显示了原始文件。图 16(A) 中分配给每个图像的号码是指示源视频数据 中每个帧的显示顺序的序号。为了便于说明， 图 16(A) 中序号从第一 GOP 的第一图像开始， 虽然实际上是从文件的头开始的。 每个 GOP 基本上包括相同数量的图像， 例如在图 16(A) 中 每个 GOP 的图像数 P 为 “12” 。但是， 最后的 GOP“GOPlast” 的图像数 “Plast” 的是 “11” (Plast ＝ 11)。这是因为源图像数据中的帧的总数不一定总是图像数 P 的 “k” 倍 (k 为非零整数 )。 结果， 最后的 GOP 的图像数 “Plast” 是源视频数据中的全部帧的数量被图像数 P 除时的余数。
图 16(B) 显示了后退文件。可以通过按照反顺序排列源视频文件的帧并经 MPEG2 编码产生后退文件。图 16(B) 中分配给每个图像的号码是指示源视频数据中每个帧的显示 顺序的序号。因此后退文件中的序号的值朝向末端逐渐变小。后退文件中每个 GOP 与原始 文件的 GOP 具有相同数量的图像， 例如本实施方式中每个 GOP 具有的图像数量为 “12” 。但 是， 第一 GOP“GOP1” 的图像数量 P1 是 “10” (P1 ＝ 10)。下面将说明用于确定图像数 P1 的 过程。
(b) 再现模式的转换
图 17(A)、 图 17(B) 和图 17(C) 是从原始文件向后退文件进行转换的示意图。图 17(A) 显示了当再现模式是正常播放模式时从原始文件读出的图像。 传输服务器 10 在从原 始文件读出 “GOPi” 时从再现装置 20 接收用于后退模式的模式转换请求。 “GOPi” 是原始 文件中 “第 i” GOP 和倒数第二 GOP。在本实施方式中， 在接收到模式转换请求之后首先读出 GOPi 中的全部图像， 包括设置在 GOPi 最后的 B10。然后将要读出的文件转换至后退文件。
图 17(B) 显 示 了 当 再 现 模 式 是 后 退 模 式 时 从 后 退 文 件 读 出 的 图 像。 从 第 二 GOP“GOP2” 的第一图像 I10 开始一个接一个地读出后退文件中的图像、 传输并输出到再现 装置 20 上。但是， 在再现装置 20 上将跳过 GOP2 中图像 B12、 B11 的输出， 因为这些图像参 考后退文件中 GOP1 的图像。
图 17(C) 是再现模式转换之前和之后再现装置 20 上输出的图像的示意图。
将 broken_link_bit 设置为 “1”可以使再现装置跳过后退文件中 GOP2 的图像 B12、 B11 的输出。将 broken_link_bit 设置在后退文件中每个 GOP 的每个头中。此设置 能够跳过对 GOP 中参考其他 GOP 的其他图像的图像的输出。最后， 可以将 open-GOP 和 closed-GOP 用作后退文件。
在转换之前和之后对将要读出的图像的序号进行连续编号将有助于转换再现模 式时进行平稳的回放。 在图 17(C) 中， 序号在再现模式变换之前连续地增加 “...9， 10， 11” ， 并在再现模式变换之后连续地减小 “10， 9， 8...” 。原始文件中的最后序号和后退文件中的 第一序号在再现模式转换之前和之后是连续的。 输出图像的序号的这种连续变化实现了再 现模式变换时的平稳回放。虽然再现模式转换之前和之后的序号不必要是连续的， 但变化 之前文件中的最后序号与变换之后文件中的第一序号之间的差别越小， 在变换再现模式时 进行的回放就越平稳。
(c) 后退文件的产生图 18 是由源视频数据产生后退文件的示意图。后退文件的产生过程包括 4 个步 骤： (i) 源视频数据中帧的安排 ； (ii) 分组 ； (iii) 用于编码的参数的确定 ； 和 (iv) 编码。 下面将进行说明。
(i) 源视频数据中帧的安排
传输服务器 10 的产生单元 105a 通过按照反顺序重新安排源视频数据的帧产生 “后退源视频” 数据。每个帧中包含的场也要按照时序的相反顺序重新安排。
图 19(A) 和图 19(B) 是按照时序的相反顺序重新安排的场的示意图。图 19 中的 “OF” 表示奇场， 图 19 中的 “EF” 表示偶场。图 19(A) 说明了重新安排场的一个方法， 其中 在每帧的每个奇场中删除了顶部线 (topline) 并加入虚线 (dummy line)DL 1 作为底部线 (bottom line)。图 19(B) 说明了重新安排场的另一个方法， 其中在每帧的每个偶场中删除 了底部线并加入虚线 DL 2 作为顶部线。虚线 DL 1 和 DL 2 的值可以是黑线 (be black) 或 者与奇场或偶场的虚线的下一线具有相同的值。
(ii) 分组
产生单元 105a 通过对后退源视频数据中的帧进行分组而产生组。这些组对应于 将要产生的后退文件中的 GOP。每个组包含的帧的数量基本上与原始文件中每个 GOP 的图 像中的帧数量相同。但是， 第一组和最后一组包含的帧的数量由下面的公式确定， 其中 Plast 是原始文件的最后一个 GOP 中图像的数量， K 是原始文件的每个 GOP 中紧随第一 I 图像之 后的 B 图像的数量 ：
( 第一组的帧数量 ) ＝ Plast-K+1((Plast-K+1) ＞ 0 的情况 )
( 第一组的帧数量 ) ＝ Plast-K+1+P((Plast-K+1) ＝＜ 0 的情况 )
( 最后一组的帧数量 ) ＝ K-1((K-1) ＞ 0 的情况 )
( 最后一组的帧数量 ) ＝ K-1+P((K-1) ＝＜ 0 的情况 )
本实施方式显示了 Plast ＝ 11、 K ＝ 1 的实例。利用上述公式进行的分组使原始文 件的最后一个 GOP 对应于后退文件中的第一 GOP“GOP1” 。另外， 此分组还使原始文件中第 J GOP“GOPj” 对应于后退文件中的第 HGOP“GOPh” ， 这表示在从原始文件进行读出 GOPj 的 图像的过程中进行再现模式转换时， 后退文件中的 GOPh 的第一图像被读出。通过下面的公 式确定 H 和 J 的关系， 其中 L 是原始文件中包含的 GOP 的总量 ：
H ＝ L-J+1((Plast-K+1) ＞ 0 的情况 )
H ＝ L-J((Plast-K+1) ＝＜ 0 的情况 )
图 20 是转换表的示意图。原始文件中 GOP 与后退文件中 GOP 的对应关系可以存 储为转换表。该表有助于在转换再现模式之后立即快速确定将要读出的 GOP。
(iii) 用于编码的参数的确定
产生单元 105a 将与原始文件具有相同 “K”值的 I、 P 和 B 图像格式 (picture pattern) 发送至 MPEG 编码器 109。图像格式的这种指定使 GOP 与原始文件具有相同 “K” 值， 除了最后一个 GOP 具有小于 “K+1” 的图像并因而具有不同 “K” 值的情况之外。确定 I、 P 和 B 图像格式以使后退源视频数据中第 H 组的第一 I 图像的序号满足下列公式 (1)。对 序号的限制使转换之前与转换之后序号之间的差异很小。
( 原始文件中第 J GOP 的倒数第二 P 图像的序号 )
＝＜ ( 后退源视频数据中第 H 组的第一 I 图像的序号 )＝＜ ( 原始文件中第 (J+1)GOP 的第一 I 图像的序号 )...(1) 优选地， 确定 I、 P 和 B 图像格式以使后退源视频数据中 I 图像的序号满足下列公式 (2)。 ( 原始文件中第 J GOP 的最后一个 P 图像的序号 )
＝＜ ( 后退源视频数据中第 H 组的第一 I 图像的序号 )
＝＜ ( 原始文件中第 (J+1)GOP 的第一 I 图像的序号 )...(2)
在上述公式 (2) 中， 由于原始文件中第 J GOP 最后一个 P 图像的序号和后退源视 频数据中第 H 组的第一 I 图像的序号连续， 有助于在转换再现模式时使回放更平稳。
下面将参照图 17 进行具体说明。图 17 说明了 J ＝ i、 H ＝ 2 的实例。GOP2 中第 一 I 图像的序号为 “10” 。原始文件中 GOPi 的倒数第二 P 图像的序号为 “8” 。原始文件中 第 (i+1)GOP 的第一 I 图像的序号为 “14” 。因此， GOP2 中第一 I 图像的序号优选为 “8” 或 者更大以及 “14” 或更小。
更优选地， 为了在转换再现模式时进行更平稳的回放， 原始文件中 GOPi 的最后一 个 P 图像的序号为 “11” ， 因此 GOP2 中第一 I 图像的序号优选为 “11” 或者更大以及 “14” 或 更小。后退源视频数据中 GOP2 的第一 I 图像的序号更优选为 “10” 。该序号小于 “11” 。因 此， 在转换再现模式时可以进行更平稳的回放。
(iv) 编码
产生单元 105a 将后退源视频数据和用于编码的参数一起发送至 MPEG 解码器 109。 所述参数包括 I 图像的序号和 I、 P 和 B 图像格式。MPEG 解码器 109 基于输入参数编码按 照时序反序重新安排的帧并产生后退文件。所述后退文件例如可以存储在 HDD 102 中。
过程
图 21 是由 CPU 105 执行的用于产生后退文件的方法的流程图， 其中 CPU 105 籍此 起到产生单元 105a 的作用。例如， 在新源视频数据写入到 HDD 102 时启动该过程。
步骤 S501 ： CPU 105 从 HDD 102 读出源视频数据。
步骤 S502 ： CPU 105 通过按照反序重新安排源视频数据中的帧和每帧的场产生后 退源视频数据。
步骤 S503 ： CPU 105 对后退源视频数据中的帧进行分组。首先， 确定第一 GOP、 最 后一个 GOP 和其他 GOP 中的图像数量。然后， 根据确定的图像数量进行分组。
步骤 S504 ： CPU 105 确定用于编码后退源视频数据的参数。
步骤 S505 ： CPU 105 将步骤 S504 中确定的参数输出至 MPEG 编码器 109。然后， MPEG 编码器 109 产生后退文件。
由此， 传输服务器 10 产生用于以 n 倍 (n ＝ 1) 播放速度的后退再现的后退文件。
其他实施方式
(A) 在上述第一实施方式中， 原始文件和快进文件存储在 HDD 102 中。作为选择， 这些文件可以存储在可移动存储介质中。在这种情况下， 传输服务器 10 从可移动存储介质 或者外部来源获得编码数据文件并将其传输至再现装置 20。 优选地在存储编码数据文件的 相同存储介质中存储流表和偏移表。
(B) 与第一和第二实施方式不同， 可以通过从原始文件中除去通过参考在前帧编 码和解码的图像产生快进文件。例如， 可以通过从 MPEG2 格式的原始文件中除去 P 图像产
生快进文件。
当在 P 图像之前或之后没有 B 图像时以及当其为 GOP 最后一个 P 图像时， 可以除 去 P 图像。因此， 当 GOP 中全部 B 图像都被除去还不能获得需要的播放速度的再现时， 可以 按照反序从 GOP 中除去 P 图像。
类似地， 可以由不具有 B 图像的原始文件产生快进文件。可以按照反序从原始文 件中除去 P 图像获得快进文件。
(C) 与第一和第二实施方式不同， 可以独立于原始文件产生快进文件。 下面将考虑 两种情况 ： I 图像设置在在每个 GOP 中图像序列的固定位置的第一种情况和在原始文件中 每个 GOP 的随机位置产生 I 图像的第二种情况。
(C-1) 由于 CPU 管理解码器从而其将 I 图像设置在原始文件中每个 GOP 的固定位 置， 其为编码器分配 I、 P 和 B 图像格式， 从而能够以指定的播放速度进行再现并且 I 图像可 以设置在每个 GOP 的固定位置。这使得编码器独立地产生原始文件和快进文件。还可以用 两个编码器分别产生原始文件和快进文件。
(C-2) 在这种情况下， 在产生原始文件和快进文件的计算机中采用主编码器、 副编 码器和外部电路。该计算机能够执行图 22(A) 和图 22(B) 所示过程。在图 22(A) 所示过程 中， 主编码器产生原始文件 ( 步骤 S601)。副编码器产生快进文件。外部电路向副编码器输 出指示主编码器产生 I 图像的时间的时间信息。另外， 外部电路除去图像， 从而可以实现指 定的再现速度。从主编码器向副编码器输出将要除去的图像数量 ( 步骤 S602)。除去的图 像是主编码器编码的 I 图像之外的图像。主编码器优选地向外部电路通知 I 图像的产生， 从而外部电路可选择地除去图像 ( 步骤 S603)。 此通知可以产生偏移表， 该偏移表将原始文 件中 I 图像的地址与快进文件中相应 I 图像的地址相关联。
图 22(B) 包括图 22(A) 中的步骤 S601 和 S602。在步骤 S602 之后， 外部电路还可 以在副编码器除去图像时向其输入预定空数据 ( 步骤 S604)。此过程使每个 GOP 中设置的 I 图像的相对地址在原始文件和快进文件之间是相同的。
(D) 本发明包括用于在计算机上执行上述方法的程序以及其上记录了这种程序的 计算机可读存储介质。所述程序可以下载。所述存储介质的实例包括计算机可读 / 可写软 磁盘、 硬盘、 半导体存储器、 CD-ROM、 DVD 和磁光盘 (MO)。
虽然选择了数个实施方式对本发明进行了说明， 本领域普通技术人员可以理解， 在不脱离由所附权利要求所限定的本发明的范围的前提下， 可以进行各种改变和修改。另 外， 对本发明的实施方式的说明指示用于说明的目的， 而不是用于限制由所附权利要求所 限定的本发明的范围。
工业适用性
本发明优选用于数字视频数据的再现。