專(zhuān)利名稱(chēng)：輔助字幕編碼/解碼方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)視頻數(shù)據(jù)的編碼和解碼，特別涉及對(duì)疊加在一個(gè)視頻顯示屏上的輔助字幕進(jìn)行的編碼和解碼。
在視頻廣播中，輔助字幕被用來(lái)向觀眾傳播原文信息。這些輔助字幕伴隨著音頻/視頻廣播并向觀眾提供那些從廣播中看不見(jiàn)的補(bǔ)充信息。例如，通過(guò)顯示作為寫(xiě)入語(yǔ)言錄制在音頻聲道上的口頭語(yǔ)言，常用輔助字幕來(lái)幫助那些聽(tīng)力減弱的觀眾。另一個(gè)例子是將錄制在音頻聲道上的一種口頭語(yǔ)言用輔助字幕顯示成多種不同的語(yǔ)言。此外，輔助字幕還可以用來(lái)傳播與音頻/視頻廣播無(wú)關(guān)的重要信息。在這種情況下，輔助字幕可以表示屏幕快訊，例如緊急通知；體育積分；天氣預(yù)報(bào)；和其它重要信息。
在電視廣播或圖像再現(xiàn)(例如視盤(pán))中，輔助字幕被預(yù)先疊加在廣播上并成為視頻圖像的一個(gè)不可分隔的部分。在這種情形之下，觀眾不能控制輔助字幕的開(kāi)或關(guān)。這不利于觀眾錄制不帶輔助字幕的視頻廣播，例如，觀眾想錄制一個(gè)電視轉(zhuǎn)播的電影，突然新聞?shì)o助字幕被疊加在廣播上，從而擾亂了錄制。
由于不能選擇多種語(yǔ)言，所以不需要預(yù)先疊加輔助字幕。當(dāng)一個(gè)觀眾不懂輔助字幕上的語(yǔ)言時(shí)，這些輔助字幕就成了令人煩惱的無(wú)用東西。另一方面，如果這個(gè)觀眾也不懂廣播中所說(shuō)的語(yǔ)言，則他就不能理解該廣播。
小型盤(pán)圖形學(xué)(CD-G)在顯示輔助字幕上提供了更多的靈活性，因?yàn)檫@種技術(shù)用子碼將圖形記錄在一個(gè)小型盤(pán)(CD)上。但是，CD-G有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，因?yàn)樵摷夹g(shù)只限于CD應(yīng)用。CD-G技術(shù)不適用于其它的記錄格式和大量的使用這些其它記錄格式的音頻/視頻廣播，例如錄相帶。


圖13a-c和14說(shuō)明了在實(shí)時(shí)廣播過(guò)程中，CD-G技術(shù)不適于供廣播輔助字幕使用。特別是，對(duì)CD-G所采用的數(shù)據(jù)格式的分析顯示了這種技術(shù)需要一個(gè)若干秒(10.24s)的傳輸超前時(shí)間，這對(duì)多數(shù)實(shí)時(shí)廣播來(lái)說(shuō)是不可接受的。
圖13a描繪了CD-G數(shù)據(jù)格式，其中一幀包括1個(gè)字節(jié)的子碼和32個(gè)字節(jié)的音頻通道數(shù)據(jù)。在這32個(gè)字節(jié)中，24個(gè)字節(jié)放置L和R音頻通道數(shù)據(jù)(每個(gè)通道有6個(gè)抽樣，每個(gè)抽樣占2個(gè)字節(jié))，8個(gè)字節(jié)放置一個(gè)錯(cuò)誤校驗(yàn)碼。如圖13b所示，98幀組成一個(gè)塊(幀0，幀1，......，幀96和幀97)。如圖13c所示，8個(gè)塊P，Q，R，S，T，U，V和W被傳輸。每個(gè)塊中用于幀0和1的子碼被定義為同步模式S0，S1，而剩余的96幀存儲(chǔ)不同的子碼數(shù)據(jù)。在8個(gè)塊中，前2個(gè)塊P，Q放置通過(guò)記錄軌道搜索用的搜索數(shù)據(jù)；并且圖像數(shù)據(jù)可分配給剩余6個(gè)塊R，S，T，U，V和W中的子碼。
由于每個(gè)由98個(gè)幀構(gòu)成的塊以一個(gè)75Hz的重復(fù)頻率傳輸，所以1塊的數(shù)據(jù)傳輸率是(75×98字節(jié))7.35kHz，或7.35K字節(jié)/S。用于傳輸塊R，S，T，U，V和W中的當(dāng)前信息的傳輸格式如圖14所示。6個(gè)具有96個(gè)幀(2，3，......，97)的塊(R，S，T，U，V和W)被設(shè)為一個(gè)包，每個(gè)包包括每通道96個(gè)碼元的6個(gè)通道(R到W)。每個(gè)包被進(jìn)一步細(xì)分為4個(gè)子包，每個(gè)子包由24個(gè)碼元(碼元0至碼元23)構(gòu)成，每個(gè)碼元代表一個(gè)幀。
一個(gè)CD-G字符由6×12個(gè)像素構(gòu)成。由于每個(gè)子包是6×24，所以每個(gè)子包易于寄存6×12字符。CD-G格式向每個(gè)字符分配6個(gè)通道(R，S，T，U，V和W)和12個(gè)碼元8到19。每個(gè)子包中的剩余碼元用來(lái)存儲(chǔ)該字符的有關(guān)信息。
在每個(gè)子包中，模式信息被存儲(chǔ)在碼元0的前三個(gè)通道(R，S，T)中，且項(xiàng)目信息存儲(chǔ)在碼元0的后三個(gè)通道(U，V，W)中。模式信息和項(xiàng)目信息的組合定義了存儲(chǔ)在相應(yīng)子包中的字符的模式，定義如下表1模式 項(xiàng)目000000模式001000圖形模式001001電視圖形模式111000用戶(hù)自定義模式一條指令被存儲(chǔ)在碼元1的全部通道中。這條指令的相應(yīng)模式，項(xiàng)目，奇偶性或其它附加信息被存儲(chǔ)在碼元2到7的所有通道中。碼元0到19的通道中的所有數(shù)據(jù)的奇偶性被存在每個(gè)子包的最后四個(gè)碼元(碼元20到23)的所有通道中。
如所述，數(shù)據(jù)以一個(gè)75Hz的重復(fù)頻率傳輸。因此，一個(gè)包含4個(gè)子包的包以每秒300子包(75Hz×4包)的速率傳輸。即，若1個(gè)字符分配給6×12像素的范圍，則在1秒鐘內(nèi)能夠傳輸300個(gè)字符。
但是，一個(gè)CD-G屏幕需要多于300個(gè)字符。一個(gè)CD-G屏幕被定義為288個(gè)水平像元×192個(gè)垂直像元并且需要在1秒鐘內(nèi)傳輸300個(gè)字符的兩倍以上的字符。因此，一個(gè)288×192屏幕的總傳輸時(shí)間是2.56秒，如下列等式表示(288/6)×(192/12)÷300＝2.56秒當(dāng)考慮通常每隔0.6秒更新一次屏幕時(shí)，這個(gè)時(shí)間對(duì)于再現(xiàn)每個(gè)屏幕來(lái)說(shuō)是極長(zhǎng)的。當(dāng)這些字符用十六進(jìn)制碼表示時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)槊總€(gè)十六進(jìn)制表達(dá)式需要用4個(gè)比特來(lái)表示1個(gè)像素。其結(jié)果是，在傳輸率增加到10.24秒(4×2.56秒)的同時(shí)，4倍的上述數(shù)據(jù)被傳輸。因?yàn)槊總€(gè)屏幕的傳輸需要一個(gè)緩慢的10.24秒，所以當(dāng)用CD-G技術(shù)傳輸屏幕時(shí)，屏幕的連續(xù)傳輸就意味著要經(jīng)歷10.24秒的滯后時(shí)間。從而，CD-G技術(shù)不可實(shí)時(shí)執(zhí)行并且在用于實(shí)時(shí)廣播時(shí)，其速度之慢是不可接受的。
CD-G技術(shù)在再現(xiàn)輔助字幕時(shí)也有缺點(diǎn)。CD-G系統(tǒng)只在普通再現(xiàn)時(shí)顯示輔助字幕，而在特殊再現(xiàn)過(guò)程中，例如快進(jìn)或快退再現(xiàn)，不顯示輔助字幕。CD-G圖像也有振鳴現(xiàn)像(其中一個(gè)字符的斜交部分被破壞)或閃爍現(xiàn)像，因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)只給每個(gè)像元分配1個(gè)比特的數(shù)據(jù)。CD-G圖像的滯后時(shí)間也妨礙了快速切換輔助字幕顯示。
在一種類(lèi)型的系統(tǒng)中(公知的CAPTAIN系統(tǒng))，用光點(diǎn)圖案以及字符碼表示輔助字幕。但是，這種系統(tǒng)并不比CD-G系統(tǒng)好且具有一些相同的缺點(diǎn)。例如，在這兩種系統(tǒng)中，輔助字幕缺乏精確度，因?yàn)檫@些系統(tǒng)在顯示輔助字幕時(shí)不能提供足夠的分辨率。例如，已研制出了248(水平像素)×192(垂直像元)顯示的CAPTAIN系統(tǒng)，而非720×480的高分辨率視頻圖像。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有較大靈活度的，對(duì)輔助字幕編碼和解碼的編碼/解碼方法和裝置。
本發(fā)明的另一目的是對(duì)與視頻數(shù)據(jù)分離的輔助字幕進(jìn)行編碼，以便獨(dú)立處理這些輔助字幕。
本發(fā)明的又一目的是實(shí)時(shí)對(duì)輔助字幕解碼，以使得該輔助字幕能與視頻圖像同時(shí)疊加。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一個(gè)控制輔助字幕編碼/解碼的處理器，用于控制輔助字幕數(shù)據(jù)從一個(gè)緩沖器讀出的流速，以使得輔助字幕數(shù)據(jù)與相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)同時(shí)合成。
本發(fā)明的編碼裝置提供了一個(gè)輔助字幕發(fā)生器，用來(lái)產(chǎn)生與相應(yīng)視頻圖像一起顯示的輔助字幕。這些輔助字幕被編碼成編碼的輔助字幕數(shù)據(jù)，并且通過(guò)一個(gè)緩沖器調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的流速以與用一個(gè)視頻編碼器編碼的相應(yīng)視頻圖像同時(shí)發(fā)生。
在本發(fā)明的解碼裝置中，一個(gè)緩沖器調(diào)節(jié)編碼的輔助字幕數(shù)據(jù)的流速，即從緩沖器讀出位數(shù)的速率，以將編碼的字幕數(shù)據(jù)和被視頻解碼器解碼的相應(yīng)視頻圖像同期組合。編碼的輔助字幕數(shù)據(jù)被解碼成解碼的輔助字幕數(shù)據(jù)，并且一個(gè)混合器將解碼的輔助字幕數(shù)據(jù)與相應(yīng)的視頻圖像疊加。
本發(fā)明還提供一個(gè)控制編碼/解碼的處理器。選擇性地緩沖若干輔助字幕數(shù)據(jù)位流中相應(yīng)的一個(gè)；并且當(dāng)這個(gè)相應(yīng)的位流被解碼時(shí)，用一個(gè)時(shí)間顯示標(biāo)記表示時(shí)間。在用時(shí)間顯示標(biāo)記表示時(shí)間的過(guò)程中，相應(yīng)位流的解碼被啟動(dòng)。一個(gè)混合器混合相應(yīng)的解碼的位流和視頻圖像數(shù)據(jù)。
通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將獲得對(duì)本發(fā)明的更完整理解和其許多附帶的優(yōu)越性，附圖中圖1是本發(fā)明的數(shù)據(jù)解碼裝置的方塊圖2是圖1描繪的輔助字幕解碼器的方塊圖；圖3是圖1的系統(tǒng)控制器和圖2的控制器之間的通信表；圖4是圖1和圖2部件之間通信用的參數(shù)表；圖5a-c是說(shuō)明本發(fā)明的數(shù)據(jù)編碼的信號(hào)圖；圖6是對(duì)輔助字幕數(shù)據(jù)編碼時(shí)參照的彩色查詢(xún)表；圖7a和7b構(gòu)成本發(fā)明的編碼裝置的方塊圖；圖8是說(shuō)明代碼緩沖器操作的圖形；圖9是描述圖2中的代碼緩沖器內(nèi)部操作的方塊圖；圖10是輔助字幕數(shù)據(jù)流的解釋性描繪；圖11a-d描繪了與監(jiān)視器的寬高比相關(guān)的視頻和輔助字幕數(shù)據(jù)之間的關(guān)系；圖12是進(jìn)行彩色劃變(wipe)操作時(shí)參考的彩色查詢(xún)表；圖13a-c描繪了CD-G格式下的數(shù)據(jù)排列；以及圖14描繪了CD-G格式下的數(shù)據(jù)傳輸格式。
下面參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中相同標(biāo)號(hào)表示相同或相應(yīng)部分。解碼裝置圖1顯示了結(jié)合本發(fā)明的數(shù)據(jù)解碼裝置，并且該解碼裝置對(duì)再現(xiàn)信號(hào)進(jìn)行解碼以產(chǎn)生一個(gè)與輔助字幕相疊加的視頻圖像。數(shù)據(jù)解碼裝置的系統(tǒng)控制器14產(chǎn)生有待處理的再現(xiàn)信號(hào)并將其送到一個(gè)輔助字幕解碼器7。系統(tǒng)控制器與輔助字幕解碼器的控制器35(圖2所示)進(jìn)行通信，以對(duì)輔助字幕解碼并組合解碼的輔助字幕和解碼的視頻數(shù)據(jù)。然后，準(zhǔn)備在電視屏幕上顯示組合起來(lái)的輔助字幕和視頻數(shù)據(jù)。
一個(gè)數(shù)據(jù)解碼器和信號(hào)分離器1從例如一個(gè)VCR接收一個(gè)數(shù)字再現(xiàn)信號(hào)。這個(gè)數(shù)據(jù)解碼器和信號(hào)分離器1最好采用一個(gè)糾錯(cuò)碼(ECC)技術(shù)對(duì)再現(xiàn)信號(hào)進(jìn)行錯(cuò)誤解碼并將這個(gè)錯(cuò)誤解碼的再現(xiàn)信號(hào)分離成視頻，輔助字幕和音頻數(shù)據(jù)。一個(gè)存儲(chǔ)器2可用作例如一個(gè)緩沖存儲(chǔ)器和一個(gè)用于錯(cuò)誤解碼和分離再現(xiàn)信號(hào)的工作區(qū)。
一個(gè)視頻解碼器3對(duì)來(lái)自視頻數(shù)據(jù)流的分離視頻數(shù)據(jù)解碼。一個(gè)存儲(chǔ)器4可用于與數(shù)據(jù)解碼器和信號(hào)分離器1所采用的存儲(chǔ)器2操作相似的視頻數(shù)據(jù)解碼操作。
一個(gè)字母箱電路(Letter box Circuit)5將4∶3寬高比(擠壓模式)的視頻圖像變換為一個(gè)16∶9字母箱比的視頻數(shù)據(jù)。這種轉(zhuǎn)換通過(guò)一個(gè)4至3分樣過(guò)程實(shí)現(xiàn)，借此每四條水平線(xiàn)被分樣為三條水平線(xiàn)，從而將視頻圖像擠壓成一個(gè)3/4的圖像。依據(jù)字母箱格式，一個(gè)垂直分辨率分量由剩余的1/4用于增大分樣視頻圖像的垂直分辨率的視頻圖像導(dǎo)出。一個(gè)定時(shí)控制存儲(chǔ)器6確保字母箱圖像的1/4不被傳輸。當(dāng)被頻解碼器3產(chǎn)生的解碼的視頻數(shù)據(jù)已是16∶9的字母箱格式時(shí)，字母箱電路繞過(guò)分樣操作并直接將解碼的視頻數(shù)據(jù)送到輔助字幕解碼器7。
同時(shí)，被數(shù)據(jù)解碼器和信號(hào)分離器1分離的解碼的輔助字幕數(shù)據(jù)被直接送到輔助字幕解碼器7。輔助字幕解碼器7根據(jù)來(lái)自系統(tǒng)控制器14的指令對(duì)輔助字幕數(shù)據(jù)解碼并混合解碼的輔助字幕數(shù)據(jù)和解碼的視頻數(shù)據(jù)。
一個(gè)復(fù)合編碼器8將混合后的輔助字幕數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)編碼成一個(gè)合適的視頻圖像格式，例如NTSC/PAL。一個(gè)模式顯示器9與用戶(hù)面接并指定例如與其相連的電視監(jiān)視器的模式。一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器10將從復(fù)合編碼器8接收到的編碼信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)適于在指定模式、例如NTSC或PAL下顯示的模擬信號(hào)。
被數(shù)據(jù)解碼器和信號(hào)分離器1解碼的音頻/視頻信號(hào)的音頻部分由一個(gè)音頻解碼器11解碼，音頻解碼器11用例如一個(gè)存儲(chǔ)器12對(duì)分離的音頻數(shù)據(jù)解碼。從音頻解碼器輸出的解碼音頻數(shù)據(jù)被一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器13轉(zhuǎn)換成一個(gè)適于通過(guò)一個(gè)電視監(jiān)視器播出的模擬音頻信號(hào)。輔助字幕解碼器圖1的輔助字幕解碼器7通過(guò)一個(gè)控制器35與系統(tǒng)控制器14通信，如圖2所示。該通信控制由輔助字幕解碼器執(zhí)行的輔助字幕解碼。參照?qǐng)D3討論系統(tǒng)控制器14與控制器35之間通信信號(hào)的定義。
系統(tǒng)控制器14向控制器35發(fā)送一個(gè)“復(fù)位”命令以將輔助字幕解碼器7復(fù)位，并發(fā)送指示輔助字幕解碼器操作模式的命令信號(hào)以將其初始化。例如，當(dāng)一個(gè)用戶(hù)通過(guò)模式顯示器9(圖1)指示開(kāi)始特殊再現(xiàn)，例如一個(gè)快進(jìn)或快退再現(xiàn)時(shí)，一個(gè)“特殊”命令被送到控制器35。用戶(hù)也可以通過(guò)模式顯示器接通或斷開(kāi)輔助字幕，同時(shí)使系統(tǒng)控制器向輔助字幕解碼器發(fā)出一個(gè)“顯示接通/顯示斷開(kāi)”命令。用戶(hù)也可以在垂直方向上控制與電視監(jiān)視器上視頻圖像相關(guān)的輔助字幕顯示位置，同時(shí)使系統(tǒng)控制器向輔助字幕解碼器發(fā)出一個(gè)“U-位置”值。在這些為輔助字幕解碼器定義的初始參數(shù)下，現(xiàn)在將描述解碼操作。
輔助字幕數(shù)據(jù)被組成包括多位的數(shù)據(jù)流。每個(gè)位流相應(yīng)于一個(gè)由一個(gè)圖像幀的全部輔助字幕圖像組成的頁(yè)部分。如圖2所示，這些位流施加于一個(gè)字檢測(cè)器20。由于字檢測(cè)器選擇哪些位將被傳送到代碼緩沖器22，所以不同類(lèi)型的位流可以被同時(shí)加到字檢測(cè)器上。在本發(fā)明中，例如，一個(gè)普通重放模式和一個(gè)快進(jìn)或快退模式(特殊再現(xiàn))的位流均被加到字檢測(cè)器上。
確實(shí)，多種視頻圖像的廣播能被同時(shí)加到字檢測(cè)器上。其結(jié)果是，為不同的視頻圖像提供不同的通道。字檢測(cè)器20選擇由系統(tǒng)控制器14發(fā)送的“通道選擇”信號(hào)表明的通道并接收適當(dāng)?shù)奈涣鳌?br> 系統(tǒng)控制器14也發(fā)出一個(gè)“位流選擇”信號(hào)，以命令字檢測(cè)器20選擇普通重放模式位流或特殊再現(xiàn)模式位流。從而，一個(gè)觀眾能夠在一個(gè)普通重放模式和一個(gè)特殊再現(xiàn)模式之間立刻切換。
字檢測(cè)器20也負(fù)責(zé)檢測(cè)在選定位流中接收到的標(biāo)題和標(biāo)題錯(cuò)誤信息。標(biāo)題和標(biāo)題錯(cuò)誤信息被作為信息信號(hào)，“S.標(biāo)題”和“標(biāo)題錯(cuò)誤”，發(fā)送到系統(tǒng)控制器14(通過(guò)控制器35)以進(jìn)行進(jìn)一步處理。相似地，當(dāng)字檢測(cè)器在位流輔助字幕數(shù)據(jù)中檢測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，表示一個(gè)檢測(cè)到的錯(cuò)誤的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)作為一個(gè)“數(shù)據(jù)錯(cuò)誤”信號(hào)被發(fā)送到系統(tǒng)控制器14。如果該數(shù)據(jù)不能恢復(fù)，則從系統(tǒng)控制器向控制器發(fā)送一個(gè)“緩沖器清除”信號(hào)，并且該錯(cuò)誤的輔助字幕數(shù)據(jù)被清除。
提供一個(gè)調(diào)度器21以確保從信號(hào)分離器1(圖1)接收到的數(shù)據(jù)不會(huì)使代碼緩沖器22溢出。調(diào)度器通過(guò)確定一個(gè)接收字檢測(cè)器選定的位流的I/O端口(圖中未示出)的帶寬來(lái)控制對(duì)代碼緩沖器的讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)。這個(gè)帶寬是指同時(shí)提供給I/O端口的并行位的數(shù)量，并且通過(guò)用信號(hào)分離器分離數(shù)據(jù)時(shí)的速率除以數(shù)據(jù)從代碼緩沖器中讀出的速率來(lái)計(jì)算。例如，一個(gè)20Mbps的分離器的數(shù)據(jù)速率除以一個(gè)2.5Mbps的代碼緩沖器讀出數(shù)據(jù)的速率等于8位。因此，為了保持一個(gè)恒定的流進(jìn)和流出代碼緩沖器的數(shù)據(jù)流率，調(diào)度器將設(shè)置I/O端口以并行方式接受8位。
當(dāng)代碼緩沖器接收一個(gè)從系統(tǒng)控制器14發(fā)出的“解碼啟動(dòng)”命令時(shí)，一個(gè)讀操作實(shí)時(shí)開(kāi)始并被起動(dòng)。從存儲(chǔ)在被字檢測(cè)器20檢測(cè)出的輔助字幕數(shù)據(jù)的標(biāo)題中的水平和垂直同步信號(hào)確定讀操作的時(shí)序。為了實(shí)時(shí)進(jìn)行顯示，讀速率應(yīng)響應(yīng)于一個(gè)像素抽樣速率，最好為13.5MHz。如所述，輔助字幕數(shù)據(jù)最好以一個(gè)2.5MHz或更大的速率寫(xiě)入代碼緩沖器。從而，這個(gè)13.5MHz的抽樣時(shí)鐘被分成4個(gè)時(shí)鐘周期，每個(gè)時(shí)鐘周期為3.375MHz。其中一個(gè)時(shí)鐘周期分配給寫(xiě)操作(因?yàn)閷?xiě)操作至少需要2.5MHz)并且分配其余三個(gè)時(shí)鐘周期從代碼緩沖器讀出數(shù)據(jù)，從而滿(mǎn)足實(shí)時(shí)顯示的要求。
所述的讀/寫(xiě)操作被實(shí)時(shí)執(zhí)行并提供了高分辨率。對(duì)應(yīng)三個(gè)時(shí)鐘周期中的每個(gè)從代編碼緩沖器22讀出8位輔助字幕數(shù)據(jù)，或每個(gè)抽樣時(shí)鐘讀出24位。當(dāng)由電視監(jiān)視器每4個(gè)時(shí)鐘周期顯示一次圖像時(shí)，在每個(gè)時(shí)鐘周期顯示24位的1/4，(24/4＝)6位。即，每個(gè)輔助字幕像素可包含6位，這足以達(dá)到用于顯示輔助字幕的高分辨率。
當(dāng)數(shù)據(jù)將從代碼緩沖器讀出時(shí)，一個(gè)“持續(xù)時(shí)間”信號(hào)和一個(gè)“PTS”信號(hào)由控制器35檢索。“持續(xù)時(shí)間”信號(hào)表示輔助字幕數(shù)據(jù)持續(xù)的時(shí)間，PTS信號(hào)表示輔助字幕數(shù)據(jù)疊加在視頻數(shù)據(jù)上的確切時(shí)間。控制器利用一個(gè)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(SCR)安排輔助字幕顯示的時(shí)間。當(dāng)要顯示這些輔助字幕時(shí)，系統(tǒng)控制器14向控制器35發(fā)送“顯示接通”命令。當(dāng)輔助字幕顯示結(jié)束時(shí)，系統(tǒng)控制器向控制器35發(fā)送“顯示斷開(kāi)”信號(hào)作為一個(gè)輔助字幕解碼終止信號(hào)。
系統(tǒng)控制器也可以通過(guò)向控制器35發(fā)送一個(gè)“特殊”命令啟動(dòng)輔助字幕解碼器中的特殊再現(xiàn)操作。控制器送回一個(gè)確認(rèn)信號(hào)(“特殊確認(rèn)”)，確認(rèn)特殊再現(xiàn)將被啟動(dòng)。為了執(zhí)行一次特殊再現(xiàn)操作，字檢測(cè)器必須選擇特殊再現(xiàn)速率下的位流。而且，代碼緩沖器將以特殊再現(xiàn)速率讀出位流。為了均勻加速(或減慢)按照特殊再現(xiàn)速率的輔助字幕解碼器的操作，通過(guò)增加和減少時(shí)鐘脈沖可更改系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(SCR)。以一個(gè)相應(yīng)于快速饋送或快速反向饋送速率的n倍速率生成減法脈沖。在特殊再現(xiàn)實(shí)際開(kāi)始時(shí)，以n倍速率在從代碼緩沖器讀出的輔助字幕數(shù)據(jù)的位流上執(zhí)行實(shí)時(shí)減法。特殊再現(xiàn)操作也可以相當(dāng)于一次暫停操作，其中不生成減法脈沖；而代之以從代碼緩沖器重復(fù)地連續(xù)讀同一幀。
當(dāng)輔助字幕解碼器7確定達(dá)到視頻圖像的“頁(yè)結(jié)束”(EOP)時(shí)，輔助字幕的解碼也結(jié)束了。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器14向控制器35發(fā)送一個(gè)指示頁(yè)長(zhǎng)度的“重復(fù)時(shí)間”信號(hào)。一個(gè)游程長(zhǎng)度電路24包括一個(gè)計(jì)數(shù)器，并在計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值達(dá)到“重復(fù)時(shí)間”信號(hào)表明的值時(shí)，向控制器35發(fā)送一個(gè)“顯示結(jié)束”信號(hào)。從而控制器35確定達(dá)到了重復(fù)時(shí)間并停止從代碼緩沖器讀數(shù)據(jù)。為達(dá)到本發(fā)明目的，代碼緩沖器最好存儲(chǔ)兩頁(yè)輔助字幕數(shù)據(jù)因?yàn)樵谧x其中一頁(yè)時(shí)將另一頁(yè)寫(xiě)入代碼緩沖器。
當(dāng)發(fā)生代碼緩沖器的溢出時(shí)，控制器35向系統(tǒng)控制器14發(fā)出一個(gè)“緩沖器溢出”信號(hào)。在字檢測(cè)器20接收到下一頁(yè)上的一個(gè)“頁(yè)結(jié)束”(EOP)信號(hào)之前，當(dāng)控制器從游程長(zhǎng)度電路24接收到“顯示結(jié)束”信號(hào)時(shí)，能夠確定一次溢出。此時(shí)，系統(tǒng)控制器14阻止輔助字幕數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)解碼器和信號(hào)分離器1(圖1)向字檢測(cè)器的傳輸，以防止代碼緩沖器的溢出。系統(tǒng)控制器14的“位流選擇”信號(hào)指定輔助字幕數(shù)據(jù)流并且更新每一幀上的顯示起始位置。因此，在一個(gè)溢出狀態(tài)過(guò)去之后，下一個(gè)位流將被寫(xiě)入代碼緩沖器并顯示在正確的顯示起始位置上。
圖8圖示了流進(jìn)和流出代碼緩沖器22的數(shù)據(jù)流。t軸(橫坐標(biāo))代表時(shí)間，而D軸(縱坐標(biāo))代表每頁(yè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。因此梯度(上升/游程)代表流進(jìn)代碼緩沖器的輔助字幕數(shù)據(jù)流速。圖c表示輔助字幕數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流。當(dāng)顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)與輔助字幕解碼器7內(nèi)部產(chǎn)生的同步時(shí)鐘(SCR)一致時(shí)，圖c的垂直部分表明輔助字幕數(shù)據(jù)從代碼緩沖器的傳輸。圖c的水平部分表明輔助字幕數(shù)據(jù)向代碼緩沖器的傳輸。例如，在代碼緩沖器接收到頁(yè)(S0)的顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)時(shí)，前一頁(yè)輔助字幕數(shù)據(jù)從代碼緩沖器送出，并將頁(yè)(S0)寫(xiě)入代碼緩沖器。當(dāng)代碼緩沖器收到另一顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)時(shí)，代碼緩沖器輸出頁(yè)(S0)的輔助輔助字幕數(shù)據(jù)并寫(xiě)入頁(yè)(S1)。同樣地，如所表示的其余的頁(yè)(S2)，(S3)被寫(xiě)入和讀出代碼緩沖器。
當(dāng)代碼緩沖器已完成了一整頁(yè)輔助字幕數(shù)據(jù)的讀出并且代碼緩沖器中不再有數(shù)據(jù)存在時(shí)，會(huì)出現(xiàn)下溢情況。圖8中的“代碼緩沖量”線(xiàn)描繪了一個(gè)具有兩頁(yè)容量的代碼緩沖器。如圖，當(dāng)線(xiàn)(C)的垂直部分之一延伸到代碼緩沖器的下限以下時(shí)，在圖8中會(huì)發(fā)生下溢。相反地，當(dāng)讀入代碼緩沖器的輔助字幕數(shù)據(jù)太大，即線(xiàn)(C)的水平部分延伸超過(guò)線(xiàn)(B)時(shí)，圖8描繪出上溢的情況。代碼緩沖器還必須執(zhí)行用于對(duì)視頻數(shù)據(jù)解碼的延遲補(bǔ)償，特別是在采用了一個(gè)外部存儲(chǔ)器的情況下。這個(gè)延遲補(bǔ)償通過(guò)控制來(lái)自系統(tǒng)控制器14的“解碼啟動(dòng)”命令的時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)輔助字幕解碼器7的控制器35在向代碼緩沖器22寫(xiě)入輔助字幕數(shù)據(jù)時(shí)向系統(tǒng)控制器發(fā)送顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)時(shí)，系統(tǒng)控制器相應(yīng)地向控制器35發(fā)送“解碼啟動(dòng)”指令。系統(tǒng)控制器14將這個(gè)“解碼啟動(dòng)”命令延遲一個(gè)字母箱圖像(近似一個(gè)場(chǎng))的處理時(shí)間，并使在控制器(SCR)的同步時(shí)鐘的瞬時(shí)由視頻解碼引起的一個(gè)延遲與顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)相一致。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)編碼裝置中，視頻、音頻和輔助字幕數(shù)據(jù)是在每個(gè)視頻、音頻和輔助字幕數(shù)據(jù)信號(hào)的解碼延遲為0的前提下多路復(fù)用的，所以延遲補(bǔ)償是特別有用的。
一旦輔助字幕數(shù)據(jù)從代碼緩沖器22中讀出，一個(gè)反相VLC(可變長(zhǎng)度編碼)電路23(圖2)使輔助字幕數(shù)據(jù)受到可變長(zhǎng)度解碼?？勺冮L(zhǎng)度解碼的輔助字幕數(shù)據(jù)由等級(jí)(level)數(shù)據(jù)和游程(run)數(shù)據(jù)構(gòu)成成對(duì)數(shù)據(jù)。在不采用可變長(zhǎng)度解碼的情況下，反相VLC電路可被旁路并且從代碼緩沖器讀出的輔助字幕數(shù)據(jù)將被直接輸出到反相游程長(zhǎng)度電路24。
反相游程長(zhǎng)度電路24通過(guò)從游程數(shù)據(jù)單元數(shù)目產(chǎn)生數(shù)據(jù)等級(jí)來(lái)執(zhí)行游程長(zhǎng)度解碼。從而，VLC電路23和游程長(zhǎng)度電路24對(duì)已被作為壓縮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在代碼緩沖器22中的輔助字幕數(shù)據(jù)去壓縮。
然后，去壓縮的輔助字幕數(shù)據(jù)被送到一個(gè)3∶4濾波器25。這個(gè)3∶4濾波器從系統(tǒng)控制器14接收表示相應(yīng)電視監(jiān)視器的寬度比的一個(gè)“X-擠壓”(xsqueeze)信號(hào)。在該信號(hào)表明監(jiān)視器具有4∶3的寬高比的情況下，3∶4濾波器對(duì)輔助字幕數(shù)據(jù)應(yīng)用3∶4過(guò)濾處理過(guò)程，以使輔助字幕的大小與一個(gè)(16∶9)視頻圖像的大小相匹配，如圖11c，d所示。在最佳實(shí)施例中，在產(chǎn)生H同步脈沖之前，控制器35從代碼緩沖器22中讀出90個(gè)像素的輔助字幕數(shù)據(jù)。在電視監(jiān)視器已具有了一個(gè)16∶9的寬高比或該去壓縮輔助字幕數(shù)據(jù)代表字形的情況下，3∶4濾波器被旁路，如圖11a，b所示。
一個(gè)彩色查詢(xún)表26(CLUT)(存儲(chǔ)亮度數(shù)據(jù)Y，色差數(shù)據(jù)(Cr，Cb)，背景視頻數(shù)據(jù)，以及代表一個(gè)用于Y，Cr和Cb彩色分量的數(shù)據(jù)混合比的關(guān)鍵(key)數(shù)據(jù)K)從3∶4濾波器25接收輔助字幕數(shù)據(jù)。圖6顯示了一個(gè)彩色查詢(xún)表的例子，其中分量Y，Cr，Cb和K按照地址0.....F(十六進(jìn)制)排列。彩色查詢(xún)表被用于產(chǎn)生輔助字幕字符的每個(gè)像素的正確色彩。也就是說(shuō)，一個(gè)特定像素的亮度值Y和色差值Cr，Cb根據(jù)關(guān)鍵數(shù)據(jù)K確定的比值進(jìn)行混合。一個(gè)混合器34(圖2)混合來(lái)自彩色查詢(xún)表26的像素和來(lái)自視頻解碼器3(圖1)的視頻數(shù)據(jù)。所得混合數(shù)據(jù)代表一個(gè)疊加了輔助字幕的視頻圖像，并準(zhǔn)備輸出到一個(gè)電視監(jiān)視器。
背景視頻數(shù)據(jù)被包括在彩色查詢(xún)表的排列中。例如，查詢(xún)表的地址0包括值為00H的關(guān)鍵數(shù)據(jù)；它意味著將看不到輔助字幕數(shù)據(jù)且將顯示背景視頻數(shù)據(jù)，如圖5c中的T1區(qū)和T5區(qū)所示。查詢(xún)表的地址1至6包括那些線(xiàn)性增加(20，40，......，C0十六進(jìn)制)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)K的值；它意味著依據(jù)這些地址的輔助字幕像素與背景數(shù)據(jù)相混合，如圖5c中的T2區(qū)和T4區(qū)所示。最后，查詢(xún)表的地址8到F包括值為E0的關(guān)鍵數(shù)據(jù)K；它意味著分量Y，Cr和Cb在沒(méi)有任何背景視頻數(shù)據(jù)的情況下被混合，如圖5c中的T3所示。彩色查詢(xún)表數(shù)據(jù)從系統(tǒng)控制器產(chǎn)生并在解碼之前被預(yù)先向下裝入到CLUT電路。應(yīng)用顏色查詢(xún)表，過(guò)濾的輔助字幕數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)挠糜谠陔娨暠O(jiān)視器上顯示的彩色像素。
圖12示出了彩色查詢(xún)表的另一個(gè)例子。數(shù)據(jù)的排列和依據(jù)這個(gè)表中分量的值可用于提供彩色劃變。彩色劃變是一種通常通過(guò)進(jìn)行從左到右漸進(jìn)的覆蓋用另一種彩色“覆蓋”以前顯示的元素，例如輔助字幕的顯示技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)觀眾可以通過(guò)模式顯示器9控制輔助字幕的顯示。系統(tǒng)控制器14根據(jù)用戶(hù)的命令，向混合器34(圖2)發(fā)送一個(gè)控制信號(hào)接通或斷開(kāi)輔助字幕。由于本發(fā)明實(shí)時(shí)產(chǎn)生輔助字幕，因此用戶(hù)在接通或斷開(kāi)輔助字幕的時(shí)候不需經(jīng)歷任何令人不滿(mǎn)的延遲。此外，通過(guò)用戶(hù)或其它手段能夠控制輔助字幕以一個(gè)可變速率漸現(xiàn)/漸隱。這個(gè)過(guò)程是在一個(gè)指定速度下，用一個(gè)衰減系數(shù)乘以代表輔助字幕的模式數(shù)據(jù)來(lái)完成的。這種功能也允許一個(gè)輔助字幕編輯器根據(jù)廣播音頻/視頻圖像，使觀眾有不同的感覺(jué)。例如，新聞信息可制成快速“閃現(xiàn)”以吸引觀眾的注意力，而電影中的輔助字幕則可以“靜靜地”出現(xiàn)，以不破壞電影的娛樂(lè)性。
混合器34也可執(zhí)行輔助字幕在視頻圖像中的定位。它用一個(gè)“U-位置”信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該信號(hào)通過(guò)控制器35從系統(tǒng)控制器14發(fā)送到混合器，它指定了屏幕上顯示的垂直方向。應(yīng)該注意的是“U-位置”值是可以被用戶(hù)或其它方式改變的。這就提供了對(duì)輔助字幕位置的附加控制并且一個(gè)用戶(hù)可以自由地將輔助字幕放在沿垂直軸的任何地方。
本發(fā)明的解碼裝置可以用圖4所示的不同信號(hào)的參數(shù)實(shí)現(xiàn)。但是，本發(fā)明并不限于該圖中所給出的參數(shù)，而是可以用在不同的視頻系統(tǒng)中。
總之，可以認(rèn)為輔助字幕解碼器7是圖9中的輔助字幕解碼器緩沖器模型。代碼緩沖器22-1累計(jì)輔助字幕數(shù)據(jù)流直到至少一頁(yè)輔助字幕數(shù)據(jù)被累計(jì)在代碼緩沖器中。當(dāng)顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)與同步時(shí)鐘(SCR)相一致時(shí)，一頁(yè)輔助字幕數(shù)據(jù)從代碼緩沖器22-1被傳輸?shù)斤@示存儲(chǔ)器22-2(作為一個(gè)用于輔助字幕解碼器的緩沖器)中。應(yīng)該注意的是最好將代碼緩沖器和顯示存儲(chǔ)器放置在一個(gè)單一設(shè)備中，因?yàn)榇a緩沖器只需將一個(gè)指向存儲(chǔ)下一組輔助字幕數(shù)據(jù)的顯示存儲(chǔ)器22-2中的當(dāng)前地址的指針加1，因此，不會(huì)因傳輸引起延遲，從而導(dǎo)致了輔助字幕數(shù)據(jù)的高速傳輸。
一旦一頁(yè)輔助字幕數(shù)據(jù)被傳輸?shù)斤@示存儲(chǔ)器22-2，這些輔助字幕被傳輸?shù)椒聪嗫勺冮L(zhǎng)度編碼IVLC或游程長(zhǎng)度解碼部件23，24進(jìn)行解碼。位流的標(biāo)題被一個(gè)分析程序22-3分離并在垂直消隱期間(V)內(nèi)被傳送到反相可變長(zhǎng)度編碼器或游程長(zhǎng)度解碼器23，24。解碼之后，該解碼的輔助字幕數(shù)據(jù)被濾波器25過(guò)濾并且根據(jù)彩色查詢(xún)表26進(jìn)行彩色調(diào)整。施加到代碼緩沖器22-1上的位流包括用于“普通”和“特殊”再現(xiàn)的輔助字幕，例如快進(jìn)或快退模式。代碼緩沖器根據(jù)系統(tǒng)控制器14提供的“位流選擇”信息有選擇地寫(xiě)入位流，以如下文所述選擇普通或特殊再現(xiàn)位流。
圖10描繪了用于普通和特殊再現(xiàn)的位流次序。t軸代表一幀輔助字幕流被寫(xiě)入代碼緩沖器22的時(shí)間。一幀包括在普通播放期間組成一頁(yè)的位流和組成用于特殊(或特技)播放的一頁(yè)的位流。例如，位流(1)-(7)組成了一頁(yè)用于普通播放的輔助字幕流。這些普通播放位流在一個(gè)沿t軸相應(yīng)于一個(gè)“入口點(diǎn)”的時(shí)間被寫(xiě)入代碼緩沖器。當(dāng)位流(1)-(7)的全部被傳送到代碼緩沖器時(shí)，由這些位流構(gòu)成的整個(gè)頁(yè)被輸出到顯示存儲(chǔ)器。用于特殊播放的位流(圖10所指的特技播放)交錯(cuò)在普通播放的位流中，如圖所示。代碼緩沖器根據(jù)系統(tǒng)控制器14發(fā)送的“位流選擇”信號(hào)在普通和特殊播放的位流之間進(jìn)行選擇。
由于普通和特殊再現(xiàn)的所有頁(yè)被同時(shí)施加到代碼緩沖器上，所以這種分布是有利的。也就是說(shuō)，輔助字幕解碼器7的模式能從普通到特殊再現(xiàn)瞬時(shí)無(wú)誤地轉(zhuǎn)變并且當(dāng)輔助字幕以普通模式顯示后又以特殊模式顯示時(shí)，如一次快進(jìn)再現(xiàn)，觀看者不會(huì)覺(jué)出任何誤差。編碼技術(shù)下面將參照5a，5b，5c和圖6詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明采用的編碼技術(shù)。以對(duì)圖5a中的字母“A”編碼的技術(shù)為例來(lái)說(shuō)明。沿連續(xù)水平行掃描字母“A”，并產(chǎn)生沿每一水平行的字母“A”的圖5b填充數(shù)據(jù)。應(yīng)該注意級(jí)“E0”標(biāo)志從圖6所示的彩色查詢(xún)表再生一個(gè)彩色像素的最高等級(jí)，而級(jí)“0”代表沒(méi)有輔助字幕數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵碼數(shù)據(jù)(K)確定了填充數(shù)據(jù)與背景視頻混合的程度。關(guān)鍵數(shù)據(jù)的T1區(qū)和T5區(qū)與沒(méi)有疊加填充數(shù)據(jù)的視頻圖像中的區(qū)域相對(duì)應(yīng)；因此，這些區(qū)域被指定為級(jí)“0”，如圖6中的地址0所表示的一樣。T2區(qū)和T4區(qū)是混合區(qū)域，其中輔助字幕逐漸與背景視頻圖像混合以使得輔助字幕混合到背景視頻圖像中并且沒(méi)有強(qiáng)烈的反差。這個(gè)區(qū)域中的任何填充數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在地址1到6中。字每“A”的主要部分顯示在T3區(qū)中，在這里背景信號(hào)受到噪聲抑制。T3區(qū)中的輔助字幕信息被存儲(chǔ)在地址7到十六進(jìn)制F。圖6的彩色查詢(xún)表按亮度分量Y的變化程度排列。例如，當(dāng)T3區(qū)中的一個(gè)像素被存儲(chǔ)并且該特定像素的亮度分量Y的級(jí)為20(十六進(jìn)制)時(shí)，地址9存儲(chǔ)該像素。以這種方式，對(duì)輔助字幕字符的其余像素進(jìn)行編碼以供傳輸。編碼裝置圖7A，7B描繪了本發(fā)明的編碼裝置。一個(gè)麥克風(fēng)53和一個(gè)攝像機(jī)51分別接收音頻和視頻信息，并將其傳送到一個(gè)信號(hào)混合器28。輔助字幕數(shù)據(jù)通過(guò)一個(gè)字符發(fā)生器55或一個(gè)飛點(diǎn)掃描器56被輸入并且由一個(gè)輔助字幕編碼電路57編碼。編碼的輔助字幕信息被送到信號(hào)混合器58并與音頻/視頻信息組合送到一個(gè)記錄盤(pán)91或用來(lái)傳輸、顯示、記錄等的通道上。
攝像機(jī)51產(chǎn)生視頻信號(hào)并將其提供給一個(gè)視頻編碼單元52，該視頻編碼單元52對(duì)該視頻信號(hào)進(jìn)行模擬至數(shù)字形式的轉(zhuǎn)換。然后，這個(gè)數(shù)字化的視頻信號(hào)被壓縮以用于圖像傳輸并被傳送到一個(gè)速率控制器52a，它控制壓縮視頻數(shù)據(jù)被傳送到信號(hào)混合器的速率，與字幕被傳送到信號(hào)混合器的速率同步。以這種方式，壓縮視頻數(shù)據(jù)在正確時(shí)間與輔助字幕數(shù)據(jù)組合。同樣地，麥克風(fēng)53獲得音頻信息并在被送到信號(hào)混合器之前由一個(gè)音頻編碼單元54對(duì)其編碼。該音頻編碼單元不必包括一個(gè)速率控制器，因?yàn)橐纛l數(shù)據(jù)最終記錄在一個(gè)不同軌道上或通過(guò)一個(gè)與視頻數(shù)據(jù)不同的通道被傳輸。
通過(guò)字符發(fā)生器55或飛點(diǎn)掃描器56產(chǎn)生輔助字幕。字符發(fā)生器包括一個(gè)監(jiān)視器和一個(gè)允許操作者手工向一個(gè)視頻圖像插入輔助字幕的鍵盤(pán)。操作者通過(guò)由鍵盤(pán)鍵入輔助字幕對(duì)輔助字幕進(jìn)行編輯。在輔助字幕已被提供給一個(gè)外部視頻圖像的情況下提供一個(gè)飛點(diǎn)掃描器56。飛點(diǎn)掃描器掃描該視頻圖像并確定輔助字幕放置的位置并從該視頻圖像中把它們抽取出來(lái)。來(lái)自飛點(diǎn)掃描器的輔助字幕由處理電路63預(yù)處理以便與字符發(fā)生器產(chǎn)生的輔助字幕相一致并被傳送到輔助字幕編碼電路。
然后，選擇來(lái)自字符發(fā)生器55或處理電路63的輔助字幕數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。字符發(fā)生器輸出消隱數(shù)據(jù)、輔助字幕數(shù)據(jù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)。輔助字幕數(shù)據(jù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)被傳送到一個(gè)按照預(yù)定時(shí)序轉(zhuǎn)換以選擇輔助字幕或關(guān)鍵數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)61。從轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)61選定的數(shù)據(jù)被一個(gè)濾波器72過(guò)濾并提供給另一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)62。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)62在來(lái)自字符發(fā)生器的消隱數(shù)據(jù)、過(guò)濾數(shù)據(jù)和來(lái)自飛點(diǎn)掃描器的處理數(shù)據(jù)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)確定沒(méi)有字幕存在時(shí)，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)62選擇消隱數(shù)據(jù)。而在有輔助字幕的時(shí)候，轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)62在字符發(fā)生器數(shù)據(jù)或飛點(diǎn)掃描器數(shù)據(jù)之間進(jìn)行選擇。然后選定數(shù)據(jù)被一個(gè)量化電路64用基于從輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器68反饋的數(shù)據(jù)的量化過(guò)程量化。這些可以是壓縮數(shù)據(jù)的量化數(shù)據(jù)被提供給一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)69，并且在普通操作期間，被傳送到一個(gè)差分脈碼調(diào)制(DPCM)電路65以進(jìn)行脈碼調(diào)制。經(jīng)調(diào)制數(shù)據(jù)被一個(gè)游程長(zhǎng)度編碼電路66進(jìn)行游程長(zhǎng)度編碼并被一個(gè)可變長(zhǎng)度編碼電路67進(jìn)行變長(zhǎng)編碼，并被傳送到輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器68以在被送到信號(hào)混合器58之前進(jìn)行最后處理。
輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器68裝有一個(gè)包括編碼輔助字幕數(shù)據(jù)的裝入塊。通過(guò)一個(gè)裝入塊生成器70產(chǎn)生裝入塊的幀，并且輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器在將數(shù)據(jù)集中在裝入塊中時(shí)引用該裝入塊的幀。輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器通過(guò)使轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)69從量化電路64的輸出端切換到裝入塊生成器70的輸出端來(lái)引用裝入塊。裝入塊生成器部分參照彩色查詢(xún)表71中的彩色查詢(xún)表生成裝入塊。為了解碼，彩色查詢(xún)表被直接傳送到輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器并作為裝入塊部分傳輸?shù)叫盘?hào)混合器。
輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器68還為輔助字幕數(shù)據(jù)準(zhǔn)備了一個(gè)標(biāo)題，包括了指明數(shù)據(jù)是按普通再現(xiàn)還是按特殊再現(xiàn)解碼的信息。尤其是，根據(jù)那些像PTS一樣精確度為90kHz的信號(hào)，那些利用高幾位和90kHz的信號(hào)或那些與視頻垂直同步脈沖同步的信號(hào)確定輔助字幕顯示時(shí)間(被顯示的持續(xù)時(shí)間)。該標(biāo)題還指明了從特殊輔助字幕的顯示開(kāi)始/結(jié)束時(shí)間確定的輔助字幕顯示時(shí)間。信息量、顯示位置、漸顯信息和漸隱信息也被存儲(chǔ)在標(biāo)題中以和裝入塊一起傳輸。輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器68還裝有控制信息，諸如普通/特技播放信息；位置信息；輔助字幕編碼信息；時(shí)間碼信息；EOP信息；以及一個(gè)上限值。
輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器68檢驗(yàn)緩沖器被數(shù)據(jù)完全填充而不溢出。通過(guò)向量化電路64反饋一個(gè)控制信號(hào)(在圖7A中作為濾波器信號(hào))來(lái)實(shí)現(xiàn)。這個(gè)控制信號(hào)改變了量化電路的量化級(jí)，從而改變對(duì)應(yīng)特殊輔助字幕編碼的數(shù)據(jù)量。通過(guò)增大量化級(jí)，輔助字幕數(shù)據(jù)所需數(shù)據(jù)量減少，從而降低了流向輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器的數(shù)據(jù)比特率。當(dāng)輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器確定存在數(shù)據(jù)下溢時(shí)，控制信號(hào)降低量化級(jí)并增加從量化電路輸出的數(shù)據(jù)量，借此填充輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器。
還可以通過(guò)彩色劃變來(lái)控制輔助字幕。為此，為操作者提供了一個(gè)劃變控制桿81，通過(guò)操作這個(gè)控制桿來(lái)控制輔助字幕的彩色劃變。一個(gè)適配器82使劃變桿的模擬信號(hào)適應(yīng)R，G，B彩色數(shù)據(jù)。彩色數(shù)據(jù)被傳送到裝入塊生成器70以用圖12中的彩色劃變查詢(xún)表代替圖6中的普通彩色查詢(xún)表。還向操作者提供了一個(gè)監(jiān)視器84，它在對(duì)由轉(zhuǎn)換器83提供給它的字幕進(jìn)行彩色劃變時(shí)顯示這些輔助字幕。
可以認(rèn)為輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器68和代碼緩沖器22是對(duì)稱(chēng)的(即編碼和解碼電路采用相同元件，但處于反序)。也就是說(shuō)，輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器累計(jì)至少一頁(yè)輔助字幕的輔助字幕數(shù)據(jù)流，并在系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(SCR)與輔助字幕顯示時(shí)間標(biāo)記(PTS)一致時(shí)，向顯示存儲(chǔ)器22-2傳送每一頁(yè)。以這種方式，多頁(yè)輔助字幕數(shù)據(jù)被傳送到信號(hào)混合器58，以與音頻/視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)混合。經(jīng)混合后的數(shù)據(jù)被記錄在一個(gè)光盤(pán)91上，或被傳輸?shù)揭粋€(gè)電視接收機(jī)或被記錄在其它適用媒體上。
因此，本發(fā)明提供了一種靈活的編碼/解碼方法和裝置，它對(duì)將被實(shí)時(shí)疊加到視頻圖像上的輔助字幕編碼和解碼。輔助字幕在編碼過(guò)程中也被處理，為不同的視頻圖像提供不同的表現(xiàn)形式。此外，本發(fā)明也被用于產(chǎn)生取代實(shí)際文本的輔助字幕碼，同時(shí)允許一個(gè)接收解碼器在不同語(yǔ)言之間變化。應(yīng)理解本發(fā)明也適用于其它應(yīng)用，例如對(duì)于特定消息能夠挑選用戶(hù)的交互圖像。因此，應(yīng)該知道在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，還可以其它與在此所具體描述的方式不同的方式來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，用于產(chǎn)生通過(guò)一個(gè)信號(hào)混合器與視頻圖像混合的輔助字幕，所述裝置包括輔助字幕發(fā)生裝置，用來(lái)分別產(chǎn)生與從所述視頻圖像中選擇的相應(yīng)視頻圖像疊加在一起的所述輔助字幕；編碼裝置，用來(lái)將所述輔助字幕編碼成編碼輔助字幕數(shù)據(jù)；以及緩沖器裝置，用來(lái)調(diào)節(jié)所述編碼輔助字幕數(shù)據(jù)的流速，以將所述編碼字幕數(shù)據(jù)和所述相應(yīng)視頻圖像同時(shí)傳送到信號(hào)混合器。
2.如權(quán)利要求1所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，其特征在于編碼裝置包括量化裝置，用于量化所述輔助字幕以產(chǎn)生量化輔助字幕數(shù)據(jù)；以及編碼裝置，用來(lái)通過(guò)所述量化裝置壓縮所述量化輔助字幕數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求2所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，其特征在于所述編碼裝置包括脈碼調(diào)制裝置，用于對(duì)通過(guò)量化裝置量化的輔助字幕數(shù)據(jù)進(jìn)行脈碼調(diào)制；游程長(zhǎng)度編碼裝置，用來(lái)對(duì)通過(guò)脈碼調(diào)制裝置調(diào)制的輔助字幕數(shù)據(jù)進(jìn)行游程長(zhǎng)度編碼；以及可變長(zhǎng)度編碼裝置，用來(lái)對(duì)所述游程長(zhǎng)度編碼輔助字幕數(shù)據(jù)進(jìn)行變長(zhǎng)編碼。
4.如權(quán)利要求1所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，其特征在于編碼裝置包括具有量化級(jí)的量化器和緩沖器裝置，包含通過(guò)控制所述編碼裝置的量化級(jí)來(lái)控制所述編碼輔助字幕數(shù)據(jù)的所述流速的輔助字幕緩沖檢驗(yàn)器。
5.如權(quán)利要求4所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，還包括用來(lái)生成一個(gè)被所述輔助字幕緩沖檢驗(yàn)裝置參考的裝入塊的裝入塊生成裝置，其中所述輔助字幕緩沖檢驗(yàn)裝置向所述裝入塊中裝入信息標(biāo)題并將其傳送到信號(hào)混合器以與所述相應(yīng)視頻圖像的數(shù)據(jù)混合。
6.如權(quán)利要求5所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，還包括一個(gè)存儲(chǔ)彩色分量的彩色查詢(xún)表的彩色查詢(xún)表電路，其中所述裝入塊生成裝置參照所述彩色查詢(xún)表生成裝入塊，并且所述輔助字幕緩沖檢驗(yàn)裝置在所述裝入塊中存儲(chǔ)所述彩色查詢(xún)表以傳輸?shù)剿鲂盘?hào)混合器。
7.如權(quán)利要求1所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，其特征在于輔助字幕發(fā)生裝置包含一個(gè)包括一個(gè)顯示器和一個(gè)用來(lái)輸入所述輔助字幕的鍵盤(pán)的字符發(fā)生器。
8.如權(quán)利要求7所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，其特征在于所述編碼裝置還包括一個(gè)用于從一個(gè)外部圖像源自動(dòng)抽取所述輔助字幕的飛點(diǎn)掃描器。
9.如權(quán)利要求6所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，還包括用來(lái)執(zhí)行所述輔助字幕的彩色劃變的彩色劃變裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼裝置，其特征在于所述彩色劃變裝置通過(guò)用具有彩色劃變格式的彩色查詢(xún)表取代所述彩色查詢(xún)表來(lái)執(zhí)行彩色劃變。
11.一種輔助字幕數(shù)據(jù)解碼裝置，用于對(duì)由一個(gè)信號(hào)分離器從視頻圖像分離出的編碼輔助字幕進(jìn)行解碼并用于將所述輔助字幕疊加到所述視頻圖像上，所述裝置包括緩沖器裝置，用于調(diào)整所述編碼輔助字幕的流速，以將所述編碼輔助字幕與從所述視頻圖像中選定的相應(yīng)視頻圖像同時(shí)讀出；解碼裝置，用于將所述編碼輔助字幕解碼成解碼輔助字幕；以及混合裝置，用于將所述解碼輔助字幕與所述相應(yīng)視頻圖像混合以使得解碼輔助字幕被疊加在所述相應(yīng)視頻圖像的顯示上。
12.如權(quán)利要求11所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼裝置，還包括檢測(cè)器裝置，用于檢測(cè)位流中提供的所述編碼輔助字幕并根據(jù)所述輔助字幕數(shù)據(jù)解碼裝置的再現(xiàn)模式向所述緩沖器裝置有選擇地傳輸所述位流。
13.如權(quán)利要求11所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼裝置，還包括調(diào)度裝置，用于通過(guò)設(shè)置所述緩沖器裝置的一個(gè)I/O端口的帶寬來(lái)控制向所述緩沖器裝置的讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)，所述帶寬通過(guò)用所述信號(hào)分離器分離的數(shù)據(jù)速率除以所述緩沖器裝置的所述流速來(lái)確定。
14.如權(quán)利要求11所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼裝置，其中所述解碼裝置包括反相可變長(zhǎng)度編碼裝置，用于通過(guò)利用反相變長(zhǎng)度編碼方法對(duì)從所述緩沖器裝置傳輸來(lái)的所述編碼輔助字幕進(jìn)行解碼；以及反相游程長(zhǎng)度編碼裝置，用于通過(guò)執(zhí)行反相游程長(zhǎng)度編碼對(duì)來(lái)自所述反相可變長(zhǎng)度編碼裝置的所述輔助字幕進(jìn)行解碼。
15.如權(quán)利要求14所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼裝置，還包括一個(gè)3∶4濾波器，用于將被所述反相游程長(zhǎng)度編碼裝置解碼的輔助字幕轉(zhuǎn)換成一個(gè)4∶3視頻圖像格式。
16.如權(quán)利要求11所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼裝置，其中所述輔助字幕由像素構(gòu)成，并且還包括彩色查詢(xún)表裝置，用于根據(jù)所述解碼輔助字幕從一個(gè)彩色查詢(xún)表中產(chǎn)生彩色分量，并確定輔助字幕中每個(gè)像素彩色分量的混合比，其中所述混合裝置混合按照所述混合比的所述彩色分量和所述解碼輔助字幕。
17.一種輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，用于產(chǎn)生通過(guò)一個(gè)信號(hào)混合器與視頻圖像混合的輔助字幕，所述方法包括如下步驟分別產(chǎn)生與從所述視頻圖像中選擇的相應(yīng)視頻圖像疊加在一起的所述輔助字幕；將所述輔助字幕編碼成編碼輔助字幕數(shù)據(jù)；以及調(diào)節(jié)所述編碼輔助字幕數(shù)據(jù)的流速，以將所述編碼輔助字幕數(shù)據(jù)和所述相應(yīng)視頻圖像同時(shí)傳送到信號(hào)混合器。
18.如權(quán)利要求17所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，其特征在于編碼步驟進(jìn)一步包括量化所述輔助字幕以產(chǎn)生量化輔助字幕數(shù)據(jù)；以及壓縮所述量化輔助字幕數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求18所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，其中所述壓縮步驟包括脈碼調(diào)制量化輔助字幕數(shù)據(jù)；對(duì)脈碼調(diào)制的輔助字幕數(shù)據(jù)執(zhí)行游程長(zhǎng)度編碼；以及對(duì)所述游程長(zhǎng)度編碼輔助字幕數(shù)據(jù)進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼。
20.如權(quán)利要求18所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，其中所述量化步驟包括通過(guò)控制量化所述輔助字幕數(shù)據(jù)的量化級(jí)來(lái)控制所述編碼輔助字幕數(shù)據(jù)的所述流速。
21.如權(quán)利要求20所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，還包括生成一個(gè)控制所述流速時(shí)參考的裝入塊；以及向所述裝入塊中裝入信息標(biāo)題并將其傳送到信號(hào)混合器以與所述相應(yīng)視頻圖像混合。
22.如權(quán)利要求21所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，還包括存儲(chǔ)彩色分量的一個(gè)彩色查詢(xún)表；在生成所述裝入塊時(shí)參照所述彩色查詢(xún)表；以及在所述裝入塊中存儲(chǔ)所述彩色查詢(xún)表以傳輸?shù)剿鲂盘?hào)混合器。
23.如權(quán)利要求22所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，還包括步驟彩色劃變所述輔助字幕。
24.如權(quán)利要求23所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，其特征在于所述彩色劃變步驟包括用具有彩色劃變格式的彩色查詢(xún)表取代所述彩色查詢(xún)表。
25.如權(quán)利要求17所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，其特征在于通過(guò)從一個(gè)鍵盤(pán)鍵入所述輔助字幕并顯示所述鍵入輔助字幕來(lái)產(chǎn)生所述輔助字幕。
26.如權(quán)利要求17所述的輔助字幕數(shù)據(jù)編碼方法，其特征在于通過(guò)從一個(gè)使用飛點(diǎn)掃描器的外部圖像源自動(dòng)抽取所述輔助字幕來(lái)產(chǎn)生所述輔助字幕。
27.一種輔助字幕數(shù)據(jù)解碼方法，用于對(duì)由一個(gè)信號(hào)分離器從視頻圖像分離出的編碼輔助字幕進(jìn)行解碼并用于將所述輔助字幕疊加到所述視頻圖像上，所述方法包括如下步驟調(diào)整所述編碼輔助字幕的流速，以與從所述視頻圖像中選定的相應(yīng)視頻圖像的顯示同時(shí)從緩沖器讀出所述編碼輔助字幕；將所述編碼輔助字幕解碼成解碼輔助字幕；以及將所述解碼輔助字幕與所述相應(yīng)視頻圖像混合以使得解碼輔助字幕被疊加在所述相應(yīng)視頻圖像上。
28.如權(quán)利要求27所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼方法，還包括根據(jù)一個(gè)指定的再現(xiàn)模式有選擇地緩沖提供給所述緩沖器的位流。
29.如權(quán)利要求28所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼方法，還包括通過(guò)設(shè)置所述緩沖器裝置的一個(gè)I/O端口的帶寬來(lái)調(diào)度向所述緩沖器的讀/寫(xiě)訪(fǎng)問(wèn)，所述帶寬通過(guò)用所述信號(hào)分離器分離的數(shù)據(jù)的速率除以所述位流的所述流速來(lái)確定。
30.如權(quán)利要求27所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼方法，其中所述解碼步驟包括對(duì)從所述緩沖器讀出的所述輔助字幕進(jìn)行反相可變長(zhǎng)度編碼；以及對(duì)所述反相可變長(zhǎng)度編碼輔助字幕進(jìn)行反相游程長(zhǎng)度編碼。
31.如權(quán)利要求30所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼方法，還包括將所述反相游程長(zhǎng)度編碼輔助字幕經(jīng)3∶4過(guò)濾成為一個(gè)4∶3視頻圖像格式。
32.如權(quán)利要求27所述的輔助字幕數(shù)據(jù)解碼方法，其中所述輔助字幕由像素構(gòu)成，并且還包括根據(jù)所述解碼輔助字幕從一個(gè)彩色查詢(xún)表中產(chǎn)生彩色分量；確定輔助字幕中每個(gè)像素彩色分量的混合比；以及混合按照所述混合比的所述彩色分量和所述解碼輔助字幕。
33.一個(gè)用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，包括位流選擇裝置，用于從多個(gè)提供的輔助字幕數(shù)據(jù)位流中選擇一個(gè)相應(yīng)的輔助字幕數(shù)據(jù)位流；時(shí)間顯示標(biāo)記裝置，用于指示所述選定位流將被解碼的時(shí)間；解碼啟動(dòng)裝置，用于在所述時(shí)間顯示標(biāo)記裝置指示的所述時(shí)間啟動(dòng)所述選定位流的解碼；以及混合裝置，用于混合被所述解碼啟動(dòng)裝置解碼的所述選定位流和視頻圖像數(shù)據(jù)。
34.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括用于使用使所述輔助字幕處理器復(fù)位的系統(tǒng)復(fù)位裝置。
35.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括通道選擇裝置，用于選擇一個(gè)加載不同組所述位流的通道，每個(gè)所述組代表一個(gè)不同的視頻廣播。
36.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括緩沖器清除裝置，用于在檢測(cè)到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí)清除所述相應(yīng)位流。
37.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括特殊再現(xiàn)裝置，用于通過(guò)使所述位流選擇裝置從所述位流中選擇特殊再現(xiàn)位流來(lái)將輔助字幕處理器設(shè)置成一個(gè)特殊再現(xiàn)模式。
38.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括擠壓裝置，用于啟動(dòng)由所述選定位流選擇的所述位流構(gòu)成的字幕圖像的4∶3轉(zhuǎn)換。
39.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括垂直位置裝置，用于指定一個(gè)由到所述混合裝置的所述選定位流構(gòu)成的輔助字幕的垂直顯示位置。
40.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括開(kāi)/關(guān)裝置，用于使所述混合裝置有選擇地顯示所述位流作為一個(gè)輔助字幕圖像。
41.如權(quán)利要求33所述的用于處理輔助字幕數(shù)據(jù)的輔助字幕處理器，還包括彩色查詢(xún)表裝置，用于提供一個(gè)彩色查詢(xún)表，其中所述混合裝置參照所述彩色查詢(xún)表從構(gòu)成輔助字幕圖像的所述輔助字幕數(shù)據(jù)產(chǎn)生彩色分量。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)時(shí)執(zhí)行輔助字幕數(shù)據(jù)的編碼和解碼，一個(gè)緩沖器調(diào)節(jié)輔助字幕數(shù)據(jù)的流速以確保適當(dāng)?shù)妮o助字幕被疊加到正確的視頻圖像上。在編碼中，產(chǎn)生相應(yīng)于視頻圖像的輔助字幕。這些輔助字幕被分別編碼并與視頻圖像進(jìn)行信號(hào)混合以傳輸。在解碼時(shí)，在對(duì)應(yīng)于相應(yīng)視頻圖像的顯示的時(shí)間來(lái)選擇輔助字幕。由于這些輔助字幕是與圖像數(shù)據(jù)分別處理的，所以可以很多控制手段操縱這些輔助字幕；從而在編碼和解碼過(guò)程中提供更大的靈活性。
文檔編號(hào)H04N5/445GK1141562SQ9610575
公開(kāi)日1997年1月29日 申請(qǐng)日期1996年3月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月20日
發(fā)明者越郁夫 申請(qǐng)人:索尼公司