CN1528087A - 通过转换非帧内图像来修改视频信号 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在存储介质(260)上记录视频段的方法(200)和系统(10)。所述方法包括步骤：接收所述视频段(210)，其中所述视频段包括至少一个预测图像；并且选择性地将至少一个预测图像转换为帧内图像，从而将所述至少一个预测图像替换为帧内图像。在一个方案中，所述视频段可以包括至少一个引导预测图像，并且所述转换步骤还可以包括步骤：选择性地解码预定数量的引导预测图像以获得一个被正确解码的预测图像(212)。另外，所述视频段可以包括至少一个后续的预测图像，并且所述转换步骤还可以包括步骤：选择性地解码后续的预测图像(214)；选择性地将所述后续的预测图像、所述引导预测图像或其组合重新编码为帧内图像(216)。

Description

通过转换非帧内图像来修改视频信号
技术领域
本发明一般地涉及视频记录系统，具体涉及在诸如可记录数字视频盘、硬盘驱动器和磁光盘的盘媒体上记录数字地编码的视频序列的视频记录系统。
背景技术
MPEG视频一般使用三种图像编码方法：帧内(I)图像、预测(P)图像和双向预测(B)图像。I图像独立于任何其他的图像而被编码和解码。这建立了参考图像，从该参考图像可以构建P和B图像或非I图像。
但是，许多MPEG视频信号不使用I图像而被编码。特别的，许多美国有线系统广播使用不包括I图像的MPEG信号。第一眼看去，这样的视频信号好像不可能解码，因为没有可从其构建P和B图像的I图像。
尽管如此，大多数MPEG解码器可以解码没有任何I图像的视频信号，因为在信号中的每个P图像的独立部分一般由I宏块组成。即，可以使用连续的包括I宏块的P图像来最终正确地解码一个P图像，这个P图像随后可以用于解码在视频信号中的剩余图像。作为一个示例，在五个P图像的一个块中，每个P图像的20％可以包括I宏块。例如，第一个P图像的顶部的20％可以由I宏块组成，下面的80％可以由非I宏块组成。参见在视频信号中的第二个P图像，表示紧随在顶部的20％下面的20％的部分可以包括I宏块，而更下面的60％和所述顶部的20％可以由非I宏块组成。因此，每个连续P图像的不同部分包括I宏块。于是，最后的P图像的底部的20％可以包括I宏块。
这些I宏块以及在P图像中包括的非I宏块可以被用来组合各个连续的P图像。具体的，当解码每个P图像时，I和非I宏块可以被存储在存储器中。同样，解码器一般可以正确解码第五个P图像，据此可以解码剩余的P和B图像。在不具有I图像的视频信号的正常播放期间，存在一个短暂的时期，在该时期中图像质量在播放的开始时受损。这是因为必须从还没有被正确地解码的P图像来构建在播放的开始的图像。作为一个示例，在播放信号中的第一个P图像通常包括I宏块的第一部分。因此，从第一个P图像构建的P和B图像不能被正确地解码，因为第一个P图像仅仅包括大致20％的、产生这些图像所需要的信息。但是，在播放继续的时候，图像质量改善，因为更多的P图像被解码，于是提供了更大量的正确解码的I和非I宏块，直到获得一个被正确解码的P图像。图像质量的初始降低由于其短暂是可以接受的，因为一个被正确解码的图像通常在视频的正常播放的第一个1/2到1秒内被构建。
但是，重要的是，在缺少I图像的信号中构建一个被正确解码的P图像的的延迟可能在特技模式中被延长。作为一个示例，在快进特技模式期间，多个图像被跳过以加速播放。如果跳过包括I宏块的P图像，则将需要更长的时间来正确地解码用于解码剩余的P和B图像的一个P图像。结果，在特技模式期间构建的更多的图像将在图像质量上变差。另外，对于更快的播放速度，产生可接受的播放的延迟被增加，因为可能跳过更多的P图像以适应所述更快的播放。慢动作播放也可以使得产生正确解码的P图像的延迟更长。这个延迟是因为在慢动作播放期间通常重复图像。由于图像被重复，因为在从五个分离的P图像解码宏块将会有延迟，因此需要更长的时间来建立被正确解码的P图像。结果，在正常播放期间可接受的图像质量的降低在特技模式操作期间可能变得不可接受。因此，需要一种方法和系统，用于通过将非I图像转换为P图像来修改视频信号以克服上述的各种不利。
发明内容
本发明涉及一种在存储介质上记录视频段的方法。所述方法包括步骤：接收所述视频段，其中所述视频段包括至少一个预测图像；并且选择性地将至少一个预测图像转换为帧内图像，于是将所述至少一个预测图像替换为帧内图像。在一个方案中，所述视频段可以包括至少一个引导预测图像，并且所述转换步骤可以还包括步骤：选择性地解码预定的数量的引导预测图像以获得一个被正确解码的预测图像。另外，每个引导预测图像的一部分可以包括帧内宏块，并且所述预定数量可以部分基于在每个引导预测图像中的帧内宏块的数量。
在另一个方案中，所述视频段可以包括至少一个后续的预测图像，并且所述转换步骤可以还包括步骤：选择性地解码后续的预测图像；选择性地将所述后续的预测图像、所述引导预测图像或其组合重新编码为帧内图像。在上述方法的一个方面，所述视频段可以是不包括任何帧内图像的MPEG视频段。本发明也涉及一种用于向存储介质记录视频段的系统。所述系统包括：接收机，用于接收所述视频段，其中所述视频段包括至少一个预测图像；视频处理器，被编程来选择性地将至少一个预测图像转换为帧内图像，于是将所述至少一个预测图像替换为帧内图像。所述系统也包括用于实现上述的方法的适当软件和电路。
附图说明
图1是按照在此的本发明的方案的、可以通过将非I图像转换为I图像来修改视频信号的存储介质设备的方框图。
图2是图解通过将非I图像转换为I图像来修改视频信号的操作的流程图。
具体实施方式
图1以方框图的形式示出了按照本发明的方案的用于实现各种先进的操作特征的系统或存储介质设备10。但是，本发明不限于图1所示的特定设备，因为可以用能够接收数字地编码的信号的任何其他存储介质设备来实践本发明。另外，设备10不限于从任何特定类型的存储介质读取数据或向其写入数据，因为任何能够存储数字地编码的数据的存储介质可以用于设备10。
设备10可以包括控制器24，用于从存储介质26读取数据和向其写入数据。设备10也可以包括控制中央处理单元(CPU)14。也可以提供控制和数据接口来使得控制CPU 14可以控制编码器20、解码器18、搜索引擎16和控制器24的操作。可以在存储器中提供适当的软件或固件来用于由控制CPU 14执行的传统操作。而且，可以按照本发明的方案提供用于控制控制CPU 14的程序例程。应当明白，在本发明的考虑内，可以将控制CPU 14、搜索引擎16、解码器18和编码器20的全部或部分当做视频处理器11。
在操作中，包括一个或多个预测图像的视频信号可以进入接收机或缓冲器12。在这个视频信号中的P图像可以包括多个I和非I宏块。在一个方案中，所述信号不包括任何I图像；但是，应当注意，本发明不限于这个方面，因为可以按照本发明的方案来修改包括I图像的信号。视频信号可以从缓冲器12被发送到搜索引擎16和继而被发送到编码器20。同时，控制CPU 14可以以信号通知解码器18来选择性地解码在视频信号中的多个图像。如下面将详细描述的，来自视频信号中的初始P图像的I和非I宏块可以被用于获得正确解码的P图像，所述正确解码的P图像可以随后用于解码在视频信号中的一个或多个后续的P图像。编码器20可以随后将一个或多个初始P图像和/或后续的P图像重新编码为I图像。
为了定位要解码和/或重新编码的P图像，搜索引擎16可以通过定位每个图像的起始码来搜索视频信号。一旦定位了一个起始码，则搜索引擎16可以以信号通知控制CPU 14。控制CPU 14可以随后通过关注那个特定图像的起始码来确定图像是否是I、B或P图像。控制CPU 14可以随后以信号通知解码器18来解码适当数量的P图像；类似地，控制CPU 14可以以信号通知编码器20以将任何数量的被解码的P图像重新编码为一个I图像，从而将一个或多个P图像替换为一个I图像，并且建立一个修改的视频信号。一旦被修改，则视频信号可以被发送到暂时存储所述信号的记录缓冲器22。所述信号可以由控制器24从记录缓冲器22中接收，然后被记录到存储介质26上。下面更详细地说明这一整体的处理。
值得注意的是，本发明可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来被实现。按照本发明的机器可读的存储器可以以集中的方式在诸如控制CPU 14的计算机系统中实现，或以分布的方式实现，其中不同的元件分散在几个相互连接的计算机系统。任何种类的计算机系统或被适配用来执行在此所述的方法的其他装置都是可以接受的。
具体的，虽然在此所述的本发明考虑了图1的控制CPU 14，但是硬件和软件的典型组合可以是具有一种计算机程序的通用计算机系统，当所述计算机程序被载入和被执行时控制所述计算机系统和与图1所示的类似的记录系统，以便执行在此所述的方法。本发明也可以被嵌入在一种计算机程序产品中，该程序产品包括使能实现在此所述的方法的所有特征，并且当该程序产品被载入到一个计算机系统中时能够执行这些方法。
在本环境中的计算机程序可以意味着一组指令以任何语言、代码或符号的任何表达方式，所述指令意欲使得一个具有信息处理能力的系统直接或在下列的一个或两者之后执行特定功能：(a)转换到另一种语言、代码或符号；(b)以不同的实质形式再现。在此所述的本发明可以是嵌入到一个计算机程序中的方法，所述程序可以由编程人员使用商业可以获得的、用于与上述的控制CPU 14兼容的操作系统的开发工具来实现。
通过转换非I图像来修改视频信号
按照本发明的方案，可以通过将在视频信号中包括的一个或多个非I图像转换为一个或多个I图像来改善与被记录的视频的特定模式播放相关联的差的图像质量，所述被记录的视频没有I图像。这些I图像可以替换这些非I图像，据此建立一个修改的视频信号。随后，这些I图像可以用于在被记录的视频的正常或特技模式播放期间重建在视频中包括的剩余的非I图像。
图2图解了流程图200，它演示了可以修改包括具有I宏块的P图像的视频——通常是没有I图像的信号——以获得最佳的特级模式性能的一种方式。在步骤210，可以接收包括至少一个P图像的视频信号。如上所述，许多视频广播信号，尤其是美国有线传输，不包括I图像。许多这样的信号由多个视频序列组成，所述视频序列包括预定数量的非I图像。下面是在这样的信号中包括的典型视频序列的示例：
SH B0B1P2B3B4P5B6B7P8B9B10P11B12B13P14
如图所示，所述示例仅仅包括非I图像(P和B图像)，不包括任何I图像。通常以多个I宏块来编码每个P图像的一部分。在正常的播放期间，可以从在P图像中的所述宏块、即I和非I宏块来构建在这个序列中的图像。经验显示，在不包括I图像的信号中以多个I宏块编码每个P图像的大约20％和将两个B图像放置在P图像之间效果良好。因此，如上所示的典型序列通常被使用，并且将用于帮助说明本发明。但是，本领域内的技术人员将明白，其他缺少I图像的视频序列也通常被使用，并且可以被考虑为典型的。事实上，可以按照本发明的方案修改任何包括至少一个P图像的视频信号：这包含包括I图像的视频信号。
在上面所示的典型视频序列中的图像可以表示顺次帧、非顺次帧或场图像，因为本发明不限于任何特定的图像格式。符号“SH”表示序列首标，它是包括关于特定视频序列的解码信息的首标，该首标被分配给所述特定视频序列。但是，应当注意，本发明不限于这样的方案，因为本发明可以用没有序列首标的视频序列来实践。
在步骤212，一旦接收到视频信号，则可以解码在所述信号中包括的一个或多个P图像，直到获得一个被正确解码的P图像。在一种方案中，要被解码的P图像的数量依赖于在P图像中的宏块的数量。作为一个示例，在上述再现的视频序列中，可以解码五个图像——P2、P5、P8、P11和P14，这可以使得图像P14被正确解码。如上所述，可以使用五个P图像来正确地解码一个P图像，因为通常在典型的视频序列中的每个P图像的独立的一部分(大约20％)由多个I宏块组成。但是，应当注意本发明不限于在前的示例，因为为了获得一个被正确解码的P图像，可以解码任何其他适合数量的P图像。例如，这些初始P图像可以包括不同百分比的多个I宏块。为了清楚，用于获得被正确解码的P图像的P图像可以被称为引导P图像。
一旦通过解码引导P图像而获得一个被正确解码的P图像，则所述被正确解码的P图像可以用于选择性地解码在视频信号中的一个或多个后续的P图像，如步骤214中所示。在一种方案中，优选的是解码所有的后续P图像；但是，本发明不限于这个方面，因为可以解码任何其他适合数量的后续P图像。在另一种方案中，如果一旦获得一个被正确解码的P图像就跳过一个或多个P图像，即解码少于在视频段中所有的P图像的P图像，则可以使用跟随在所述被跳过的P图像之后的一个或多个P图像，来建立另一个被正确解码的P图像，以用于解码后续的P图像。用于构建另一个被正确解码的P图像的、跟随在被跳过的P图像之后的P图像也可以被称为引导P图像。
在步骤216，一旦解码了所期望数量的后续P图像，则可以将选择性解码的后续P图像的一个或多个重新编码为一个I图像。在另一种方案中，用于获得被正确解码的P图像的一个或多个引导P图像也可以被重新编码为一个I图像。在任何一种方案中，I图像可以替换在视频信号中的原始P图像。下面表示这个处理的一个示例：
SH B0B1I2B3B4P5B6B7P8B9B10P11B12B13P14
如所示的，引导P图像P2已经被重新编码为I图像I2。但是，应当注意，本发明不限于这个示例或任何特定的重新编码算法，因为可以将任何数量的引导或后续P图像重新编码为一个I图像。
一旦修改了视频信号，则可以按照步骤218将其记录在向存储介质上。将一个或多个引导P图像、一个或多个后续P图像或其组合重新编码为多个I图像可以消除在获得一个被正确解码的P图像中的延迟，因为现在视频信号包括一个或多个I图像以用于构建在视频中的剩余图像。

Claims (10)

1.一种在存储介质上记录视频段的方法，包括步骤：
接收所述视频段，其中所述视频段包括至少一个预测图像；并且
选择性地将至少一个预测图像转换为帧内图像，从而将所述至少一个预测图像替换为帧内图像。
2.按照权利要求1的方法，其中所述视频段包括至少一个引导预测图像，并且所述转换步骤还包括步骤：选择性地解码预定数量的所述引导预测图像以获得一个被正确解码的预测图像。
3.按照权利要求1的方法，其中每个所述引导预测图像的一部分包括帧内宏块，并且所述预定数量部分是基于在每个引导预测图像中的帧内宏块的数量的。
4.按照权利要求2的方法，其中所述视频段包括至少一个后续的预测图像，并且所述转换步骤还包括步骤：
选择性地解码所述后续的预测图像；
选择性地将从包括所述后续预测图像或所述引导预测图像的组中选择出的图像重新编码为帧内图像。
5.按照权利要求1的方法，其中所述视频段是不包括任何帧内图像的MPEG视频段。
6.一种用于在存储介质上记录视频段的系统，包括：
接收机，用于接收所述视频段，其中所述视频段包括至少一个预测图像；
视频处理器，被编程用来选择性地将所述至少一个预测图像转换为帧内图像，从而将所述至少一个预测图像替换为帧内图像。
7.按照权利要求6的系统，其中所述视频段包括至少一个引导预测图像，并且所述视频处理器还被编程来选择性地解码预定数量的引导预测图像，以获得一个被正确解码的预测图像。
8.按照权利要求7的系统，其中每个引导预测图像的一部分包括帧内宏块，并且所述预定数量部分是基于在每个引导预测图像中的帧内宏块的数量。
9.按照权利要求7的系统，其中所述视频段包括至少一个后续的预测图像，并且所述视频处理器还被编程用来：选择性地解码所述后续的预测图像；选择性地将从包括所述后续预测图像或所述引导预测图像的组中选择出的图像重新编码为帧内图像。
10.按照权利要求6的系统，其中所述视频段是不包括任何帧内图像的MPEG视频段。
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