專利名稱：替換數(shù)字編碼圖像的局部的方法及實現(xiàn)該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種替換數(shù)字編碼圖像的局部的方法，還涉及實現(xiàn)用于替換數(shù)字編碼圖像尤其是視頻圖像的局部的方法的裝置。
本發(fā)明基于一種普通類型的用于替換數(shù)字編碼圖像的局部的方法。在視頻技術(shù)中，已知在電視重放裝置(例如DVD重放裝置)中提供所謂的子畫面譯碼裝置，以在電視機屏幕上顯示例如字幕。這種類型的DVD重放裝置目前在市場上可買到，它含有上述子畫面譯碼裝置。DVD標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)提供了一些關(guān)于這種子畫面譯碼裝置的解釋，它們被稱為子畫面譯碼器。要顯示的所有子畫面以一種特定格式存儲。在這種情況，各個像素的數(shù)據(jù)以壓縮形式存儲在所謂的子畫面單元(SPU)中。
在以上提到的標(biāo)準(zhǔn)中未給出為產(chǎn)生變更的子畫面而改變所存儲像素數(shù)據(jù)(PXD)的可能方法。這帶來的問題是如果某些應(yīng)用需要頻繁地改變子畫面，所有可能的子畫面必須單獨地存儲在存儲器中，即使它們相互間僅僅是略有差別。這導(dǎo)致子畫面的存儲器費用增加。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種替換數(shù)字編碼圖像的局部的方法，使得即使在前述子畫面的被壓縮像素數(shù)據(jù)中也能夠?qū)崿F(xiàn)特定替換，結(jié)果可使像素數(shù)據(jù)的主要部分保持不變，并不必在存儲器中提供全新的子畫面單元。
本發(fā)明的方法執(zhí)行以下步驟a)對圖像的每行作行程編碼，b)對圖像的一行的每一可替換局部分別作行程編碼，c)替換圖像中該行的可替換、原始局部的局部是這樣來行程編碼的，即相關(guān)聯(lián)的行程編碼字采取相同數(shù)量的數(shù)據(jù)單元作為圖像的這一行的原始局部的行程編碼字，d)在存儲器件中執(zhí)行行程編碼字的數(shù)據(jù)替換。本發(fā)明方法具有優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)方法的優(yōu)點，含有壓縮像素數(shù)據(jù)的子畫面單元可至少作局部變更，結(jié)果無須在例如電影重放裝置的存儲器中提供全新的子畫面單元就能實現(xiàn)子畫面的變化。而且，不需要全新編碼的圖像像素就能夠容易地將附加像素數(shù)據(jù)放到或插入子畫面的可替換局部中。
目前習(xí)慣的電視標(biāo)準(zhǔn)如NTSC和PAL采用公知的隔行交錯方法。在這種情況下，每一圖像分為彼此交錯的兩場。這在按照DVD標(biāo)準(zhǔn)的子畫面單元的產(chǎn)品中也加以考慮。子畫面同樣分為兩場。每場的那些行的像素數(shù)據(jù)(PXD)存儲在單獨的存儲區(qū)中。在這種情況下，如果當(dāng)前正被譯碼和顯示的場被標(biāo)記并且僅允許在當(dāng)前并未被譯碼和顯示的場中替換該圖像的行的局部，替換數(shù)字編碼的圖像的局部的方法是很有益的。因此從開頭就防止存儲器訪問沖突和不正確顯示。
用于替換數(shù)字編碼圖像的局部的裝置，包括第一存儲器件，其中可存儲圖像中各行的行程編碼字，該圖像的一行的每一可替換局部是單獨被行程編碼的；第二存儲器件，其中能夠存儲圖像中各行的已相應(yīng)行程編碼局部的行程編碼字以替換這些行的可替換局部；控制單元，它對存儲在第一存儲器件中的圖像的各行的可替換局部進行替換。
本發(fā)明的示范實施例在附圖中示出并在下文中作更詳細的說明。附圖中

圖1示出了電視接收機屏幕上子畫面的顯示；圖2示出了子畫面單元的存儲格式；圖3示出了行程編碼子畫面中一行的像素數(shù)據(jù)的規(guī)則的圖示說明；圖4示出了要替換的圖像局部中所采用的行程編碼的四個實例；圖5示出了子畫面的壓縮像素數(shù)據(jù)的子區(qū)域的替換的圖示說明；圖6示出了本發(fā)明的裝置的粗略框圖，以及圖7示出了用于控制本發(fā)明裝置的程序的流程圖。
利用一電視接收機的實例來描述本發(fā)明，該電視接收機具有一個用于在電視接收機的屏幕上顯示或插入子畫面的子畫面譯碼裝置。圖1中示出了這種電視接收機并用標(biāo)號10表明。表示一山脈風(fēng)景的主圖像顯示在電視接收機的屏幕上。帶有標(biāo)號11的子畫面也顯示在該電視接收機屏幕右上角。該子畫面11用于顯示當(dāng)前節(jié)目位置編號。所示出的是第一節(jié)目位置。在切換到另一頻道的情況下，將顯示相關(guān)節(jié)目位置作為子畫面11。
借助一子畫面譯碼裝置來顯示子畫面11，該裝置在以下作更詳細說明。該子畫面譯碼裝置主要相應(yīng)于DVD標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)中所公開的子畫面譯碼裝置。因此，在這點上補充參考該標(biāo)準(zhǔn)。
圖2給出了所謂子畫面單元(SPU)的數(shù)據(jù)格式粗略表示。標(biāo)號20表明子畫面單元的首標(biāo)(SPUH)的數(shù)據(jù)域。標(biāo)號21表明子畫面的第一場的壓縮像素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)域(PXDTF)，標(biāo)號22相應(yīng)地表明了子畫面的第二場的壓縮像素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)域(PXDBF)。最后，標(biāo)號23表明了顯示控制序列表(SP DCSQT)的數(shù)據(jù)域。所謂的顯示控制命令序列(SP DCSQ)存儲在數(shù)據(jù)域23中。各顯示控制命令將不在本專利申請中作詳細討論，因為它們在DVD標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)中非常精確地分別作了說明，下文中不再包括這些顯示控制命令序列。
數(shù)據(jù)域21和22中的像素數(shù)據(jù)決定子畫面的顯示模式。對于子畫面的一行的每一像素，此時兩位寬的一個數(shù)據(jù)字指定該像素是背景像素還是前景像素，或者指定該像素是以第一方式還是以第二方式增強顯示。用兩位可作出這四種區(qū)分。具體地說，這些二進制值表示00＝背景像素，01＝前景像素，10＝以增強顯示1顯示的像素，11＝以增強顯示2顯示的像素。
然而，必須考慮各像素數(shù)據(jù)不是以這種原有形式而是以壓縮形式存儲在存儲器中。為此執(zhí)行所謂的行程編碼。以下參照圖3詳細說明該行程編碼方法。
在所述DVD標(biāo)準(zhǔn)中為行程編碼規(guī)定了七種編碼規(guī)則。運用行程編碼使要顯示的子畫面中一場的相應(yīng)行被行程編碼。行程編碼的第一規(guī)則如下1、如果具有相同數(shù)據(jù)字的一到三個像素在該行中彼此相隨，則像素數(shù)被輸入第一行程編碼字的頭兩位，像素數(shù)據(jù)字被輸入隨后的兩位。然后將四位作為一個單元。這在圖3的頂部示出。標(biāo)號30表明像素數(shù)的數(shù)據(jù)域，該數(shù)據(jù)域具有兩位的存儲空間。另一方面，標(biāo)號31表明像素類型的數(shù)據(jù)域，亦即像素的數(shù)據(jù)字。該數(shù)據(jù)域同樣具有兩位的長度。
行程編碼的第二規(guī)則如下2、如果具有相同數(shù)據(jù)字的4到15個像素彼此相隨，則在行程編碼字的頭兩位輸入0，在隨后的四位輸入像素數(shù)，在最后的兩位再次輸入像素類型。這產(chǎn)生相應(yīng)于圖3中第二部分的8位長度的行程編碼字。
行程編碼的第三規(guī)則如下3、如果具有相同值的16到63個像素彼此跟隨，則在行程編碼字的頭四位輸入0，在隨后的六位中輸入像素數(shù)。在最后兩位再次輸入像素類型。這產(chǎn)生12位長度的行程編碼字。這在圖3的中間部分示出。
行程編碼的第四規(guī)則如下4、如果具有相同值的64到255個像素彼此跟隨，則在行程編碼字的頭六位中輸入0，在隨后的八位位置輸入像素數(shù)，在下兩位中輸入像素類型。這產(chǎn)生16位寬的行程編碼字，這在圖3中倒數(shù)第二位置示出。
行程編碼的第五規(guī)則如下5、如果同樣類型的像素向右運行至該行的末端，則在頭14位位置輸入0，在最后兩位位置輸入隨后像素的類型。這再次產(chǎn)生16位寬的行程編碼字，其被認為是一個單元。在圖3中最后一部分示出了該字。
行程編碼的第六規(guī)則如下6、如果在行程編碼的基礎(chǔ)上，不可能為整個行作行程編碼字的整數(shù)字劃分，則在該行的末端在最后一位的位置輸入四個0。
以下也用作行程編碼的最后一個規(guī)則7、一行內(nèi)的行程編碼數(shù)據(jù)量將對應(yīng)于1440位或更少。
若給定簡單的圖像內(nèi)容，則用行程編碼達到較大程度壓縮。但是，另一方面，其結(jié)果是由于不同長度的行程編碼字，這些字可應(yīng)用于不同數(shù)目的像素，故不能再像在圖像的相關(guān)數(shù)據(jù)域21或22中那樣容易地識別圖像中特定像素的規(guī)定位置。
本發(fā)明打算用其他圖像模式來替換子畫面的各個圖像區(qū)。為了實現(xiàn)這一點，采用改進形式的行程編碼。本發(fā)明的行程編碼方法同樣滿足上述行程編碼規(guī)則，但在某些情形下允許使用可替換圖像區(qū)的非最佳行程代碼。這導(dǎo)致圖像區(qū)具有規(guī)定長度的行程代碼被替換，其可更容易地替換。該過程參見圖4作更詳細的說明。
在圖4中實例的情況下，假定所有可替換局部是可印刷的字符，這些字符可用所示出的6×7像素矩陣表示。則所包含的是將被替換的矩形圖像區(qū)。作為舉例示出了可印刷字符0，1，2，H。星號表示將編碼為前景像素的各個像素，點表示背景像素。在每種情況下為可印刷字符的每行執(zhí)行行程編碼的形式在緊接各行的右邊指出。然后在每種情況下行程代碼的所得數(shù)據(jù)字節(jié)在該圖的右手邊以十六進制表示說明。很顯然在這些實例中對于相應(yīng)書寫字符的每行產(chǎn)生行程代碼的兩個數(shù)據(jù)字節(jié)。這與該行的相應(yīng)內(nèi)容無關(guān)。具有可印刷字符H的第四行被認為是一個實例。代替相應(yīng)于彼此跟隨的六個前景像素的十六進制表示的最佳行程編碼字19H，好像一個前景像素跟著一個最靠近的前景像素一樣實現(xiàn)行程編碼。其后又依次跟有一個另外的前景像素，該另外的前景像素后依次跟有三個另外的前景像素。結(jié)果，產(chǎn)生兩個十六進制數(shù)據(jù)字55H和5DH。換言之，該行也產(chǎn)生的兩個數(shù)據(jù)字節(jié)，如同其他行一樣?？s寫1×PP表示一個前景像素跟隨著；相應(yīng)地PP＝Pattern Pixel(典型像素)。縮寫4×BP表示四個連續(xù)背景像素；相應(yīng)地BP＝BackgroundPixel(背景像素)。
圖4中以自明方式示出了其他實例在此不需分別詳細地加以說明。重要的是總是如此實現(xiàn)行程編碼使得每行的所得行程編碼字具有16位，因此需要兩個字節(jié)的存儲空間。
圖5詳細示出了被壓縮像素數(shù)據(jù)區(qū)的局部的替換。這里假定可替換區(qū)域起始的存儲地址對于子畫面單元的每行而言是已知的。因此執(zhí)行替換的控制單元必須這樣來從開頭編程，它在存儲器中檢索可替換局部。在圖5中，標(biāo)號40表明第一可替換區(qū)域。所示出的數(shù)字對應(yīng)于已按照圖4為書寫字符0的行程編碼選擇的十六進制數(shù)。標(biāo)號41此時對應(yīng)于第二可替換區(qū)域。圖4中代表書寫字符1的十六進制數(shù)在這一區(qū)域中表示出?，F(xiàn)在例如可用代表書寫字符2的數(shù)字替換這些數(shù)字，如圖5下部所示出的。所示出的其他十六進制數(shù)指出代表子畫面的邊緣區(qū)域的行程代碼。在這種情況下相關(guān)的行程代碼必須這樣選擇，即每次產(chǎn)生許多數(shù)據(jù)字節(jié)，以產(chǎn)生相應(yīng)于可替換區(qū)域的明顯邊界。
以下參見圖6說明執(zhí)行替換的裝置。在圖6中，標(biāo)號50表明一子畫面譯碼裝置。其可以是能從市場上買到的如DVD標(biāo)準(zhǔn)(1.0版)中所述的子畫面譯碼裝置。標(biāo)號51表明第一存儲器件；該存儲器件例如用一易失性存儲器(RAM)表示。用子畫面譯碼裝置50譯碼的子畫面單元(SPU)存儲在所述存儲器中。存儲器件51也可是子畫面譯碼裝置50的部件；則它被集成在子畫面譯碼裝置50中。然而，在此情況下，該存儲器件是作為所述子畫面譯碼裝置的外部元件提供的。標(biāo)號52表明一控制單元。例如這可以是可從市場上購得的微電腦。如上所述，控制單元52用于執(zhí)行子畫面局部的替換。為此，它通過數(shù)據(jù)/地址/控制總線55訪問第一存儲單元51。以下將更為詳細地說明控制單元52的操作方法。標(biāo)號53表明第二存儲器件。其中存儲的是一所有可能的可印刷書寫字符的列表，具有行程編碼的像素數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)的十六進制數(shù)。圖4中已給出了各種書寫字符的相應(yīng)十六進制數(shù)。這些相關(guān)聯(lián)的十六進制數(shù)被放置在存儲器件53的表中。存儲器件53可設(shè)計為例如一非易失存儲器(EPROM)。所有器件50-53經(jīng)數(shù)據(jù)/地址/控制總線55彼此連接。
標(biāo)號54表明一鍵盤單元。此處僅示出10個數(shù)字鍵0-9。當(dāng)然還能夠提供鍵盤裝置上的其他鍵。鍵盤裝置54經(jīng)數(shù)據(jù)總線56連接到控制單元52。
標(biāo)號57表明一方面引導(dǎo)至子畫面譯碼裝置50另一方面引導(dǎo)至控制單元52的輸入線。場同步信號通過這些輸入線傳輸。利用該信號被連接的單元識別當(dāng)前哪一場被激活并顯示在電視接收機的屏幕上。
以下參見圖7的流程圖更詳細說明控制單元52的操作方法。該流程圖用于替換子畫面單元的子區(qū)域，該子畫面單元位于第一存儲器件51中。標(biāo)號60表明程序開始。在詢問61中，控制單元52查看為電視接收機的新節(jié)目位置選擇鍵盤裝置54上的數(shù)字之一是否已被按下。若否，該程序等待直到這種切換操作被識別。作為可選方案，詢問61也可設(shè)計為一中斷。如果已識別了新節(jié)目位置選擇，則在程序步驟62要被替換的相應(yīng)數(shù)字的相關(guān)十六進制數(shù)的選擇以相應(yīng)于新節(jié)目位置的方式跟著發(fā)生。首先，第一場的十六進制數(shù)被控制單元52接受。然后，在詢問63中，執(zhí)行詢問以查看控制單元52的標(biāo)志寄存器58中存儲單元49的信號位BF是否由于經(jīng)輸入線57到達的相應(yīng)場同步信號而被設(shè)定。如果情況不是如此，則程序繼續(xù)等待該信號位的設(shè)定。第二場的信號位一經(jīng)設(shè)定，該程序就繼續(xù)前進至程序步驟64。在程序步驟64進行新節(jié)目位置選擇的十六進制數(shù)的替換。為此，控制單元52訪問第一存儲器件51。在這種情況下，這樣對控制單元52編程，即它用已從第二存儲器件53的表中取出的值來準(zhǔn)確地替換正確的存儲單元。之后，在程序步驟65，控制單元52從第二存儲器件53的表中接受第二場的相關(guān)十六進制數(shù)。接著，在詢問66，查看第一場的標(biāo)志寄存器58的存儲單元59的信號位TF是否已設(shè)定。程序一直循環(huán)等待直到設(shè)定該信號位TF。如果已根據(jù)場同步信號設(shè)定了該信號位TF，則在下一程序步驟67進行第一存儲器件51中相應(yīng)十六進制數(shù)的替換。為此，控制單元52再次訪問該存儲器?；诘弥赢嬅孀g碼裝置50正在處理子畫面單元，控制單元52再次自動地以替換正確的十六進制值的方式編程。然后該程序在程序步驟68結(jié)束。因此，像素數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)的替換總是精確地在非活動的場中發(fā)生，從而可靠地避免與屏幕上書寫字符的存儲和/或混合顯示相沖突的訪問。
這里所述的方法適用于交換將要在壓縮的像素數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)顯示的子畫面的局部。因此，擴展了子畫面譯碼裝置的應(yīng)用領(lǐng)域。具體地說，子畫面譯碼裝置也能夠用于例如簡化相應(yīng)裝置的操作的顯示菜單。這種顯示菜單也稱為屏上顯示。操作者以簡單的方式替換各個書寫字符是可能的。由于被壓縮像素數(shù)據(jù)中插入位置能夠容易地根據(jù)這里所采用的特定行程編碼加以識別，所以插入各個正文字符也是可能的。因此可以免除帶有幀存儲的復(fù)雜圖像處理單元。
這里所述示范實施例的各種改進是可能的，并也應(yīng)認為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，例如，將要被替換的區(qū)域沒必要必須是矩形。也有可能替換任何由像素形成的所需其他形狀。但是，對于每行而言則總是需要產(chǎn)生固定數(shù)目的數(shù)據(jù)字節(jié)用于行程代碼，以使替換成為可能。也打算用于替換其他書寫字符的最復(fù)雜的書寫字符最終決定在每種情況下必須為行程代碼分配多少數(shù)據(jù)字節(jié)。這則決定如何對所有書寫字符的各行編碼。該方法也可用于允許重疊像素數(shù)據(jù)區(qū)(PXD)例如滾動時。然而，必須確保要更改的各個像素數(shù)據(jù)區(qū)不屬于這些重疊區(qū)。
可替換的區(qū)域當(dāng)然沒必要必須是書寫字符。圖像的圖形字符或其他圖形單元也可以這樣的方式進行替換。
權(quán)利要求
1.一種替換數(shù)字編碼圖像(11)的局部的方法，執(zhí)行以下步驟a)對圖像(11)的每行作行程編碼，b)對圖像(11)的一行的每一可替換局部分別作行程編碼，c)替換圖像(11)中該行的可替換、原始局部的局部是這樣來行程編碼的，即相關(guān)聯(lián)的行程編碼字采取相同數(shù)量的數(shù)據(jù)單元作為圖像(11)的這一行的原始局部的行程編碼字，d)在存儲器件(51)中執(zhí)行行程編碼字的數(shù)據(jù)替換。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于數(shù)字編碼的圖像(11)是顯示在顯示器(10)的屏幕上的子畫面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于數(shù)字編碼的圖像(11)保持為相互交錯、各具有存儲器件(51)中行數(shù)的一半的兩場的形式，
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于正在被分別譯碼的場被標(biāo)記，并且僅允許在當(dāng)前并未被譯碼的場(63，66)中替換行的局部。
5.用于實現(xiàn)如前述權(quán)利要求之一所述的方法的裝置，包括a)第一存儲器件(51)，其中可存儲圖像(11)中各行的行程編碼字，該圖像的一行的每一可替換局部是單獨被行程編碼的，b)第二存儲器件(53)，其中能夠存儲圖像(11)中各行的已相應(yīng)行程編碼局部的行程編碼字以替換這些行的可替換局部，c)控制單元(52)，它對存儲在第一存儲器件(51)中的圖像(11)中各行的可替換局部進行替換。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于第一存儲器件(51)具有用于圖像(11)中相互交錯的兩場的單獨存儲區(qū)(21，22)，第二存儲器件(53)具有用于相互交錯的場的相應(yīng)局部的單獨存儲區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于包含一信令裝置(59，49)，指示當(dāng)前正對圖像(11)的哪一場譯碼。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于包含控制裝置(63，66)，它防止在當(dāng)前正進行譯碼操作時替換信令裝置(49，59)所標(biāo)記的那一場的行的可替換局部。
全文摘要
一種替換數(shù)字編碼圖像(11)的局部的方法和實現(xiàn)該方法的裝置。數(shù)字編碼圖像(11)可對應(yīng)于電視機(10)屏幕上顯示的一子畫面。在該方法中,對圖像(11)的每行行程編碼。圖像中一行的可替換局部被分別行程編碼。對替換圖像(11)的一行的可替換、原始局部的那個局部這樣作行程編碼,使它與圖像(11)該行的原始局部具有相同數(shù)量數(shù)據(jù)單元。在存儲器件(51)中替換行程編碼字的數(shù)據(jù)。該替換可以簡單方式進行,因為圖像中一行的原始局部和圖像中該行的新局部具有相同數(shù)量的數(shù)據(jù)單元。
文檔編號H04N5/45GK1188372SQ9710871
公開日1998年7月22日 申請日期1997年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月19日
發(fā)明者馬科·溫特 申請人:德國湯姆遜-布朗特公司