[发明专利]视频流数据的缓冲

说明书

技术领域

本发明涉及一种视频流的缓冲，特别是一种包含内部帧(intraframe)和帧间编码帧(inter frame)的视频流的缓冲。

背景技术

目前，存储设备如用于视频重放相关的光存储设备变得如此之快，以至于存储设备的供给速率超过了视频流的重放速率，这样的存储设备的例子包括独立的电子装置和基于硬盘的设备。这通常导致了一种缓冲器实现，其中压缩视频被读到缓冲器里，在呈现给用户之前其在该缓冲器中被解码。以足够的速率提供数据给缓冲器，则缓冲器中就存在足够的数据以便用户观看电影，享受连续的图像流。

视频格式是高度标准化的，重要的格式包括高度压缩的MPEG格式。MPEG格式中使用了视频信息的图片的三种类型：内部帧(I帧)和帧间编码帧的两种类型(P帧和B帧)。内部帧与视频流中的其它图片相独立地编码和解码。预测帧(P帧)是前向预测帧，它相对于最近的过去参考图片进行编码解码，该参考图片是一个P帧或者I帧。双向帧(B帧)与之前和之后的参考图片都相关。由于帧之间的相互关系，帧不能被简单地解码、显示和忽略，并且至少在所有依赖该帧的其它帧为显示而被解码之前，帧保留在帧缓冲器中。

美国专利5,909,224涉及一种MPEG解码器，其中帧缓冲器包含四个缓冲器，用于处理I帧、P帧和B帧的缓冲，其中一个缓冲器可以避免过时数据从而加速了视频数据解码。然而，该专利没有处理在数据流中断发生以至于缓冲器短缺的故障情况下流视频数据的解码。

本发明的发明人已经认识到一种用于在发生数据流中断的故障情况下确保适度地降级的改进技术是有益的，并且因此设计了本发明。

发明概要

本发明致力于提供一种帧缓冲器操作的改进方法。优选地，本发明单独的或者以某种结合形式减轻、缓和或消除一个或多个上述或其它缺点。

因此，在第一个方面，本发明提供一种用于缓冲包含内部帧和帧间编码帧的视频流的设备，其中该设备包括一个缓冲器存储器，其被分段成两部分：连续部分(contiguous part)，用于缓冲视频流的连续帧；和内部部分(intrapart)，用于缓冲视频流的内部帧。

该设备可以是用于管理在适用于流视频的重放装置上的帧缓冲器的设备的一部分，该装置包括，但不限于，基于从光盘、硬盘或者其他磁存储器件以及半导体存储器件重放的装置。

由该设备所提供的功能可以有利地与缓冲器处于短缺风险的装置一起使用。这可能是由于在汽车、火车、飞机等内部的与视频重放相关的振动或冲击；也可能是由于碟片上的污渍导致降低了播放能力；还可能由于多个应用使用同一个存储设备，例如服务器上的硬盘，或者由于其他原因。

连续帧包括内部帧和帧间编码帧，以使得视频流可以从连续部分中的数据被完全解码。

把缓冲器分段成连续部分和内部部分是一个优点，这是因为缓冲器可以被有效地扩展而不需要在物理上扩展缓冲器的大小，即不需要在材料账单上增加额外的花费。视频的缓冲需要大量的昂贵的存储器。举例来说，需要比特速率2M比特/秒的10秒压缩视频的缓冲，在该例子中20M比特等于2.5M字节。

尽管从字节来看内部帧是所有帧中的大帧，它们在流中出现的次数最少。特别是像DivX和MPEG4这样的高度压缩的视频流，内部帧之间的距离可以是巨大的，甚至达到3秒。通过把缓冲器存储器的一部分专门用于内部帧，有效存储器在可用重放时间方面可以得到扩展，即使由于内部帧的显示是“幻灯片放映”式的而使得视频信号的显示品质降低。其优点是避免了视频屏幕冻结。

如权利要求2所定义的可选特征是有利的，这是因为许多标准格式，例如MPEG格式和DivX格式，使用I帧、P帧和B帧，结果使得设备可以容易地实现以便结合这些标准格式使用。

如权利要求3所定义的可选特征是有利的，这是因为在正常操作时视频数据的全部品质都被保持，然而在故障情况下，会发生数据流的中断以至于缓冲器短缺，直至驱动器恢复之前屏幕上被冻结的视频得以避免。

如权利要求4所定义的可选特征是有利的，这是因为通过固定缓冲器分段的大小，适用于大多数情况的大小可以由设备的制造者决定，而且视频内容的事先分析不是必需的，保证了视频数据的快速存取。

如权利要求5所定义的可选特征是有利的，这是因为对于具有充分的计算能力的设备，流传送的数据可以在流传送过程中进行分析，而且段大小可以依照视频数据的特性、使用的情况、或者其他原因而不断的优化。