PT741900E

PT741900E - Dispositivo de reproducao e metodo para reproduzir uma corrente de bits de um meio de armazenamento

Info

Publication number: PT741900E
Application number: PT95936053T
Authority: PT
Inventors: Peter Johannes Van Ouwerkerk; Gerrit Johan Keesman; Marcellinus Joseph Jo Annegarn
Original assignee: Koninkl Philips Electronics Nv
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1995-11-16
Publication date: 2001-11-30
Also published as: WO1996017346A2; JPH09509004A; HUT76008A; WO1996017346A3; HU9602368D0; AR000492A1; CN1144010A; MY121993A; TW439365B; DK0741900T3; AU703389B2; DE69521297D1; GR3036608T3; KR970700907A; CZ216796A3; EP0741900A1; HK1013721A1; PL178635B1; BR9506587A; EP0741900B1

Description

-Ί-HÁ ΊΟ ο

DESCRIÇÃO

DISPOSITIVO DE REPRODUÇÃO E MÉTODO PARA REPRODUZIR UMA CORRENTE DE BITS DE UM MEIO DE ARMAZENAMENTO A presente invenção refere-se a um dispositivo de reprodução para reproduzir uma corrente de bits de um meio de armazenamento. A invenção refere-se ainda a um método para reproduzir uma tal corrente de bits. O Pedido de Patente Europeia ηδ EP - A - 0 357 218 revela um dispositivo de reprodução de acordo com o definido no preâmbulo da reivindicação 1. Neste dispositivo, os dados são lidos a partir do meio a uma velocidade constante previamente determinada e registados numa memória temporária à mesma velocidade constante. A memória temporária é lida a uma velocidade de dados correspondente ao sinal originalmente registado. Dependendo do estado de preenchimento da memória temporária, a leitura a partir do meio é interrompida ou retomada.

Com o desenvolvimento do padrão MPEG para a codificação e compressão de sinais de imagens de vídeo em movimento, o armazenamento de imagens de vídeo em movimento através de meios de armazenamento como sejam os discos ópticos e a distribuição através deste meio tornou-se possível. O MPEG1 proporciona a possibilidade de comprimir um sinal de vídeo numa corrente de bit possuindo uma velocidade de bit de aproximadamente 1,5 Mbit/seg. Esta corrente de bit pode ser registada num Disco Compacto de um tipo bem conhecido de modo a poder compreender um programa de vídeo com uma duração de aproximadamente 70 minutos com uma qualidade aceitável. Um disco deste tipo é referido como sendo um CD-Video. A velocidade de bit da corrente de bit é igual à dos reprodutores de CD convencionais. O aparelho de reprodução de CD-Video tem, deste modo, uma estrutura convencional, por outras palavras, o disco apresenta a velocidade de rotação convencional e a corrente de bit de leitura pode ser aplicada directamente a um descodificador de MPEG1.

Actualmente estão a ser desenvolvidos discos ópticos possuindo uma maior densidade de armazenamento de modo a que a duração possa aumentar mais e possam ser armazenados filmes completos. A codificação encontra-se ainda mais sofisticada. Em “Information technology - Generic coding of moving pictures and associated audio 1

Information - Part 1: Systems”, ISO/IEC DIS 13818-1, 1994, encontra-se descrito um padrão provisório que se encontra definido como MPEG2. De modo a conseguir obter-se a duração desejada e uma qualidade de imagem satisfatória, está a ser considerada uma codificação de velocidade de bit variável. A codificação com velocidade de bit variável é possível com o padrão MPEG2. Isto significa que uma velocidade de bit superior é temporariamente destinada às cenas mais complexas às custas de cenas de imagens mais simples. Descobriu-se que a codificação de velocidade de bit variável torna possível um factor de compressão mais elevado quando comparado com a codificação de velocidade de bit constante para a mesma qualidade de imagem perceptível. O lucro obtido é da ordem dos 30 %. É, contudo, trabalhosa a leitura de uma corrente de bit possuindo uma velocidade de bit variável a partir de um disco óptico. É um objecto da presente invenção proporcionar um dispositivo de leitura que ultrapasse este inconveniente.

Com este objectivo, o dispositivo de leitura de acordo com a presente invenção compreende uma memória temporária destinada a armazenar a corrente de bit lida à velocidade de bit previamente determinada, meios para fazer a leitura da corrente de bit armazenada em conformidade com padrões de sincronização albergados na corrente de bit, meios de medição para fazer a medição da extensão total da memória temporária e adaptados para criar um sinal de leitura quando se alcança um determinado grau de preenchimento da memória temporária, em que os meios de leitura se encontram adaptados para ler uma parte sucessiva da corrente de bit como resposta ao sinal de leitura. Consegue-se, assim, que a memória temporária seja preenchida até ao ponto máximo com a corrente de bit sem que se torne necessário tomar quaisquer medidas no descodificador para este efeito. O descodificador necessita unicamente de ler a quantidade de bits que se tornam necessários para um determinado período de exposição a partir do dispositivo de reprodução. Isto é um processo autónomo que é desempenhado por descodificadores convencionais. O dispositivo de reprodução é, deste modo, particularmente adequado para ser ligado a descodificadores externos separados.

Deve notar-se que um sistema que empregue codificação de velocidade de bit variável se encontra revelado na Patente US - A - 5 134 476. Contudo, neste sistema a memória temporária do descodificador de entrada é continuamente preenchida a uma velocidade constante e o sinal de controlo de enchimento da memória temporária controla o 2 descodificador ao invés de controlar a operação de introdução de dados na memória temporária.

Deve ainda notar-se que um dispositivo de reprodução se encontra revelado no Pedido de Patente Europeia ns EP 0 429 139, no qual o meio de armazenamento é lido até ao ponto de esgotamento a uma velocidade de bit mais elevada do que a da corrente de bit registada. Contudo, neste dispositivo de reprodução a velocidade de bit da corrente de bit deverá ser conhecida antecipadamente. Adicional mente, a velocidade de bit da corrente de bit é constante e inferior à velocidade em que o meio de armazenamento é lido. No dispositivo de leitura de acordo com a presente invenção, a velocidade de bit da corrente de bit registada pode ser pelo menos temporariamente mais elevada.

Numa forma de realização preferencial, o dispositivo de reprodução compreende meios de detecção destinados a detectar a velocidade de bit da corrente de bit armazenada a partir dos parâmetros de sincronização transmitidos e para fazer a leitura da memória temporária à velocidade de bit detectada. Consegue-se, deste modo, que o dispositivo de reprodução forneça uma corrente de bit à mesma velocidade de bit a que foi produzida originalmente pelo codificador. O sinal de saída pode ser agora aplicado directamente a um descodificador de MPEG convencional. A velocidade de bit pode ser como tal na corrente de bit armazenada, por exemplo sob a forma do parâmetro MPEG2 program_mux_rate. Este parâmetro encontra-se descrito nas páginas 50 e 51 da anteriormente mencionada publicação ISO/IEC DIS 13818-1.

A gravação e a detecção de uma velocidade de bit variável é, em si, um processo conhecido e revelado na Patente US ns 4 985 784. Neste caso, a corrente de bit é aplicada a uma memória temporária aquando da gravação. Quando a memória temporária tiver alcançado um preenchimento máximo, a corrente de bit é registada no meio de armazenamento a uma velocidade de bit previamente determinada. Quando, de seguida, a memória temporária atinge um preenchimento máximo, a corrente de bit é registada no meio de armazenamento a uma velocidade de bit previamente determinada. Quando, de seguida, a memória temporária atinge um preenchimento mínimo, o registo da corrente de bit alterna-se com intervalos de tempo adequados de modo a que a corrente de bit seja eficazmente gravada a uma velocidade de bit inferior. A velocidade de bit inferior que se obtém deste modo é registada no meio de armazenamento. A 3 velocidade de bit registada é detectada no dispositivo de reprodução de modo a reconstruir os referidos intervalos de tempo adequados aquando da reprodução da corrente de bit. A corrente de bit é também armazenada numa memória temporária e lida, imagem a imagem, pelo descodificador de vídeo. Contudo, a velocidade de bit registada tem um tipo completamente diferente. De facto, a velocidade de bit não é determinada pelo codificador mas pelo dispositivo de gravação. Caso o codificador produza um pequeno número de bits por imagem (baixa velocidade de bit) enquanto que o conteúdo da memória temporária é registado à velocidade de bit mais elevada no momento, então a corrente de bit em causa é também reproduzida a esta velocidade de bit mais elevada aquando da exibição. Caso esta velocidade de bit fosse directamente aplicada a um descodificador de MPEG, a sua memória temporária de entrada iria ser rapidamente ultrapassada.

Estes e outros aspectos da presente invenção irão tornar-se notórios e serão esclarecidos com referência às formas de realização que aqui se encontram descritas.

Nos desenhos;

As Figs. 1 e 2 ilustram formas de realização do dispositivo de reprodução de acordo com a presente invenção. A Fig. 3 ilustra uma possível divisão da corrente de bit armazenada num meio de armazenamento ilustrado nas Figs. 1 e 2.

As Figs. 4 e 5 ilustram possíveis formas de realização de um detector de corrente de bit que se encontra apresentado na Fig. 2. A Fig. 1 ilustra uma primeira forma de realização do dispositivo de reprodução de acordo com a presente invenção. O dispositivo de reprodução compreende um meios de armazenamento 1, por exemplo um disco óptico, uma cabeça de leitura 2, um circuito de posicionamento 3, uma memória temporária 4, um descodificador 5 e um circuito de medição 6.

Um sinal de vídeo comprimido é registado sob a forma de corrente de bit em sectores sucessivos do disco 1. O disco apresenta uma determinada velocidade de rotação sendo 4 lido pela cabeça de leitura 2. A posição da cabeça de leitura é determinada pelo circuito de posicionamento 3. Em resposta a um sinal de leitura R recebido, o circuito de posicionamento activa a cabeça de leitura durante um período previamente determinado que corresponde a um número de sectores do disco. A corrente de bit nos sectores lidos é aplicada com um sinal de registo de relógio fw na memória temporária 4, uma memória de um tipo que dá prioridade de saída ao primeiro sinal que tenha entrado. O sinal de registo de relógio apresenta uma frequência previamente determinada em conformidade com a densidade de armazenamento e com a velocidade de rotação do disco. A memória temporária 4 está ligada a um descodificador 5, por exemplo um descodificador MPEG como o descrito na anteriormente mencionada publicação ISO/IEC DIS 13818-1. A memória temporária de entrada que faz parte de um descodificador MPEG convencional é constituída por uma parte da memória temporária 4 nesta forma de realização. O descodificador 5 faz, de um modo periódico, a leitura de uma forma mais conhecida, por exemplo o período que corresponde a cada imagem, a quantidade de bits que são necessários para tal período a partir da memória temporária 4. O sinal de relógio frno qual se desenrola este processo é o mesmo sinal de relógio do que aquele a partir do qual um descodificador de MPEG lê a sua memória temporária de entrada. A forma como um tal sinal de relógio é gerado é já conhecida de um modo geral sendo, como tal, omitida uma descrição mais detalhada. À medida que o descodificador 5 lê a memória temporária 4, a quantidade de dados na memória temporária decresce. Um circuito de medição 6 que mede o preenchimento da memória temporária está ligado à memória temporária 4. Quando um valor mínimo previamente determinado é alcançado, o circuito de manutenção cria o sinal de leitura R e aplica-o ao circuito de posicionamento 3. Em resposta a este sinal de leitura, a memória temporária 4 recebe um número previamente determinado de sectores do disco a partir da cabeça de leitura. O circuito de posicionamento encontra-se adaptado para manter a posição do ultimo sector a ser lido de modo a ser capaz de posicionar a cabeça de leitura no sector subsequente. A medição do preenchimento e do esgotamento do disco como resposta ao mesmo encontra-se descrita de um modo mais completo no anteriormente mencionado Pedido de Patente Europeia ns EP 0 429 139. A Fig. 2 ilustra uma segunda forma de realização de um dispositivo de reprodução de acordo com a presente invenção. Esta figura usa os mesmos números de referência para os mesmos elementos que se encontram indicados na Fig. 1. A forma de realização 5 distingue-se da anteriormente descrita por a memória temporária 4 se encontrar dividida em duas memórias temporárias distintas 41 e 42. A memória temporária 42 constitui a memória temporária de entrada conhecida de um descodificador MPEG convencional. Por outras palavras, a memória temporária 42 e o descodificador 5 constituem, em conjunto, um descodificador MPEG convencional como o descrito em ISO/IEC DIS 13818-1. O dispositivo de reprodução ilustrado na Fig. 2 está ainda dotado de um detector de bit 8. Este detector recebe a corrente de bit MP que é lida a partir da memória temporária 41 e detecta a partir daí a velocidade de bit da corrente de bit conforme esta foi originalmente produzida por um codificador sendo albergada na corrente de bit. A velocidade de bit detectada é aplicada sob a forma de um sinal de leitura de relógio fd na memória temporária 41. Enquanto a memória temporária 41 se encontra a ser lida como resposta a este sinal, a quantidade de dados na memória temporária diminui. O circuito de medição 6 mede o preenchimento da memória temporária 41 e apercebe-se da forma acima descrita que a memória temporária se encontra dotada de novos dados. A corrente de bit MP que foi reproduzida encontra-se, deste modo, disponível na saída 7 à mesma velocidade de bit a que a corrente de bit foi originalmente produzida por um codificador. Esta corrente de bit pode ser aplicada a um descodificador MPEG convencional através da saída 7 sem se correr o risco de um excesso ou de um defeito da sua memória temporária de entrada 42. Como o descodificador MPEG pode ser um aparelho separado, esta forma é muito atractiva sob o ponto de vista comercial. A Fig. 3 mostra a divisão de uma corrente de bit de MPEG2 no que se torna relevante para a presente invenção. As correntes de bit elementares (audio, vídeo, possíveis dados adicionais) de um programa audiovisual são, cada uma delas, divididas em grupos PES 31. A serie de grupos PES é registada de um modo ininterrupto por um grupo_cabeçalho 30. Pode ser reconhecida pela presença de um padrão de bit único, o grupo_início_código 300. O grupo_cabeçalho compreende ainda, entre outros, um parâmetro de sistema_relógio_referência 301. Este é um sinal de sincronização que constitui a base de tempo para os sinais elementares (audio, vídeo) do programa audiovisual. O grupo_cabeçalho compreende ainda um parâmetro programa_mux_velocidade 302.

Cada grupo PES começa com um padrão de bit único, o grupo_início_código_prefixo 310. O grupo compreende adicionalmente um parâmetro correntejd 311 em posições de bit 6 previamente determinadas e uma pluralidade de sinalizadores 312. O parâmetro correntejd indica o tipo de grupo (audio, vídeo). Os sinalizadores indicam a presença de outros sinais de sincronização no grupo. Em especial, um dos sinalizadores indica se um parâmetro descodificação_tempo_marca 313 se encontra englobado no grupo. O sinal codificado encontra-se albergado no campo de dados 314 remanescente do grupo PES. Um grupo PES de vídeo pode compreender uma ou mais imagens codificadas, mas pode conter também somente uma parte de uma imagem. A marca de tempo de descodificação 313, caso se encontre presente, indica em que momento da base de tempo a primeira imagem do grupo de vídeo tem de ser descodificada. A Fig. 4 ilustra uma primeira forma de realização do detector de velocidade de bit 8 que se encontra ilustrado na Fig. 2. A corrente de bit MP é aplicada a um detector de grupo_início_código 800 e a um registo de mudança 802. O detector 800 encontra-se adaptado para reconhecer o grupo_início_código (300 na Fig. 3). Aquando da detecção do grupo_início_código, o detector 800 activa um contador 801 por intermédio de um sinal de início STRT. Como resposta a este, o contador 801 faz uma contagem decrescente de um número previamente determinado de bits e aplica então um sinal de paragem STP ao registo de mudança 802. O número de bits previamente determinado é tal que aquando da ocorrência do sinal de paragem o parâmetro programa_mux_velocidade (302 na Fig. 3) encontra-se presente no registo de mudança 802. Este parâmetro (PMR) é representativo da velocidade de bit instantânea da corrente de bit MPEG. O parâmetro PMR é, deste modo, preservado e aplicado a um oscilador programável 803. Como resposta, este gerador cria um sinal de relógio fd na velocidade de bit que é necessária. Sempre que um grupo_início_código é recebido, o sinal de relógio fd é, deste modo, posto em conformidade com o valor actual do parâmetro registado programa_mux_velocidade. A Fig. 5 ilustra uma segunda forma de realização do detector de velocidade de bit 8. A corrente de bit MP é agora aplicada a um detector grupo_início_código 810 e a um registo de mudança 812. O detector 810 encontra-se adaptado para reconhecer o grupo_início_código_prefixo (310 na Fig. 3) num grupo PES. Quando o código é detectado, o detector 810 activa um contador 811 por intermédio de um sinal de início STRT. Como resposta a este sinal, o contador 811 faz uma contagem decrescente de um número previamente determinado de bits e aplica um sinal de paragem ao registo de mudança 812. O número previamente determinado de bits é tal que quando ocorre um sinal de paragem a descodificação_tempo_marca (313 na Fig. 3) encontra-se presente no 7 registo de mudança 812. A marca de tempo recebida mais recentemente encontra-se assinalada por DTS(i) na Figura. 0 sinal de paragem STP que marca a presença de uma descodificação_tempo_marca na corrente de bit é ainda aplicada a um contador de bit 813 de modo a reinicializar este contador. De seguida, o contador de bit faz a contagem do número de bits na corrente de bit MP. O sinal de paragem é ainda aplicado a dois registos 814 e 815. A marca de tempo anterior é mantida no registo 814 quando é recebida uma descodificação_tempo_marca. A marca de tempo anterior está indicada por DTS(i-1) na Figura. O número N de bits contador pelo contador de bit 813 entre a marca de tempo actual DTS(i) e a marca de tempo anterior DTS(i-1) é armazenado no registo 815.

As marcas de tempo DTS(i) e DTS(i-1) são aplicadas a um circuito subtractor 816. A diferença entre as duas marcas de tempo representa um período de tempo T do sinal de vídeo, geralmente um ou mais períodos de imagens de 40 mseg. Aparentemente, o número de bits produzidos pelo codificador durante este período de tempo T é igual ao número de bits que foram contados pelo contador de bit 813. O referido número de bits é representado por N sendo armazenado no registo 815. O quociente N/T é calculado num circuito de cálculo 817 sendo aplicado a um oscilador programável 818. Como resposta, este oscilador cria o sinal de relógio fd a uma velocidade de bit relevante. Sempre que uma descodificação_tempo_marca é recebida, a velocidade de bit é calculada de novo da mesma forma. A invenção foi acima descrita fazendo referência a um meio de armazenamento rotativo. Contudo, a invenção pode ser ainda aplicada a outros meios de armazenamento, incluindo as fitas magnéticas. A invenção pode ser resumida do seguinte modo. O padrão MPEG para compressão de sinais de áudio e de vídeo permite a compressão de vídeo com uma velocidade de bit variável. Apresenta uma vantagem de aproximadamente 30% quando comparado com uma velocidade de bit constante. A compressão variável da velocidade de bit proporciona a possibilidade de armazenar filmes completos num disco óptico. De modo a reproduzir a corrente de bit a uma velocidade de bit variável, o dispositivo de reprodução compreende uma memória temporária (4). Esta memória temporária é lida pelo descodificador MPEG (5) e cheia até ao limite das suas capacidades com novos dados. Numa forma de 8 realização possível, a velocidade de bit é albergada na corrente de bit. O dispositivo de reprodução compreende meios de detecção (8) destinados a detectar a velocidade de bit e destinados a ler a memória temporária a esta velocidade de bit. A corrente de bit que foi lida pode ser aplicada a um descodificador MPEG convencional.

Lisboa, Γ- 6 SET. 2001

Por Koninklijke Philips Electronics N.V.

Agonie Oficiai do ^opriedade industria

Arco da Conceição, 3,1?- 110Q USBGA 9

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Dispositivo de reprodução destinado a reproduzir uma corrente de bit de um meio de armazenamento (1) compreendendo: - meios de leitura (2, 3) destinados a ler a corrente de bit gravada a uma velocidade de bit (fw) previamente determinada, - uma memória temporária (4; 41, 42) destinada a armazenar temporariamente a corrente de bit lida a uma velocidade de bit (fw) previamente determinada; - meios de medição (6) destinados a medir o preenchimento da memória temporária e adaptados para criar um sinal de leitura (R) quando se alcança um grau de preenchimento da memória temporária previamente determinado, - estando os meios de leitura (2, 3) adaptados para ler uma parte sucessiva da corrente de bit como resposta ao sinal de leitura, caracterizado por o dispositivo de reprodução compreender ainda meios (5; 8) destinados a fazer a leitura da corrente de bit que se encontra na memória temporária a uma velocidade de bit variável (fr, fd) determinada com base nos parâmetros de sincronização albergados na corrente de bit.
2. Dispositivo de acordo com o reivindicado na Reivindicação 1, caracterizado por o dispositivo de reprodução compreender meios de detecção (8) destinados a detectar a velocidade de bit (fd) da corrente de bit armazenada a partir dos parâmetros de sincronização albergados no seu interior, e para ler a memória temporária (41) à velocidade de bit detectada.
3. Dispositivo de acordo com o reivindicado na Reivindicação 1 ou na Reivindicação 2, caracterizado por a corrente de bit registada ser uma corrente de bit MPEG.
4. Dispositivo de acordo com o reivindicado na Reivindicação 3, caracterizado por os parâmetros de sincronização serem constituídos pelo parâmetro programa_mux_velocidade da corrente de bit MPEG. 1
5. Dispositivo de acordo com o reivindicado na Reivindicação 3, caracterizado por os parâmetros de sincronização serem constituídos pelo parâmetro descodificação_tempo_marca da corrente de bit MPEG.
6. Método de reprodução destinado a reproduzir uma corrente de bit de um meio de armazenamento (1) compreendendo as etapas de: - leitura (2, 3) da corrente de bit gravada a uma velocidade de bit (fw) previamente determinada, - armazenamento numa memória temporária (4; 41, 42) da corrente de bit lida a uma velocidade de bit (fw) previamente determinada; - a medição (6) do preenchimento da memória temporária e a criação de um sinal de leitura (R) quando se alcança um grau de preenchimento da memória temporária previamente determinado, - estando a etapa de leitura (2, 3) da corrente de bit armazenada adaptada para fazer a leitura de uma parte sucessiva da corrente de bit como resposta ao sinal de leitura, caracterizado por o método compreender ainda a etapa (5; 8) de leitura da corrente de bit que se encontra na memória temporária a uma velocidade de bit variável (fr, fd) determinada com base nos parâmetros de sincronização albergados na corrente de bit.
7. Método de acordo com o reivindicado na Reivindicação 6, caracterizado por a velocidade de bit na corrente de bit armazenada ser detectada a partir dos parâmetros de sincronização albergados no seu interior, e por a memória temporária ser lida à velocidade de bit detectada.
8. Método de acordo com o reivindicado na Reivindicação 6 ou na Reivindicação 7, caracterizado por a corrente de bit registada ser uma corrente de bit MPEG.
9. Método de acordo com o reivindicado na Reivindicação 8, caracterizado por os parâmetros de sincronização serem constituídos pelo parâmetro programa_mux_velocidade da corrente de bit MPEG. 2
10. Método de acordo com o reivindicado na Reivindicação 8, caracterizado por os parâmetros de sincronização serem constituídos pelo parâmetro descodificação_tempo_marca da corrente de bit MPEG. Lisboa, r-6 SEI. 2001 Por Koninklijke Philips Electronics N.V.

Arco da 1! - 1100 LS89A 3