TWI404416B - Digital speed conversion method - Google Patents

Description

數位視訊之K倍速快轉方法

本發明係與數位視訊之播放有關，特別係指一種數位視訊之K倍速快轉方法。

隨著網際網路使用越普遍，目前在市場上有一部分網際網路服務公司(Internet Service Provider，ISP)經常會在主從式架構(Client-Server Structure)的網路系統中標榜提供一種互動式的視訊播放系統(Video on Demand)，其主要的工作原理乃是利用網路系統中的互動式介面，讓用戶端可以根據存取端(如檔案伺服器)在互動式介面中提供的影片目錄，任意挑選其中一部影片進行播放，而一般言之，互動式視訊播放系統中最常使用的指令就是播放(Play)、停止(Stop)、快轉(Fast Forward)、及反向快轉(Fast Backward)，故如何將該等功能加入使用於數位視訊上，已成為各數位視訊業者的一大挑戰。

而在目前處理數位視訊快轉之播放技術與方法有以下幾種，假設快轉的倍速為V：

1、每秒播放的訊框數目(fps)增加至V倍

例如：以每秒播放三十張Video Frame來看，快轉倍速為2×時，則每秒播放視訊訊框張數應為六十(30×2)張，其他倍速以此類推。

2、利用跳躍播放的方式，拿取部份的訊框回來播放

例如：當快轉的倍速為2×時，則每兩張訊框只需播放第一個訊 框，其餘跳過，其他倍速以此類推。

而雖上述數位視訊播放方法可達到錄放影機之快轉功能，但第一種方式必須依靠較高階的硬體設備和網路環境來支援，而且人類眼睛能夠接受圖片變化的靈敏度有限。

本發明主要目的在提供一種數位視訊之K倍速快轉方法，可提供錄放影機(video cassette recorder,VCR)功能操作，降低錄放影機功能操作後至開始播放之等待時間。

本發明之數位視訊之K倍速快轉方法，該方法係提供一視訊影片，而該視訊影片係包含有多數個訊框群組(Group of Pictures,GOP)，且每一訊框群組係包含有一完整訊框(I Frame)及多數個前向參考訊框(P Frame)，同時，當以一播放倍數進行視訊影片播放時，該視訊影片係界定出多數個訊框循環，且每一訊框循環係包含有至少一訊框群組，而該訊框循環所包含之訊框群組數量係依據至少一分類規則組成之分類規則組來分類界定，並再依據至少一播放規則組成之播放規則組來進行播放。

藉此，降低錄放影機功能操作後所需等待之時間，另，本發明之數位視訊之K倍速快轉方法，更包含向後快轉(Fast forward)和反向快轉(Fast backward)之播放方式。

首先，請先參閱第一及第二圖所示，分別為本發明快轉(Fast forward)之訊框播放示意圖及反向快轉(fast backward)之訊框播放示意圖，本發明方法係可應用在所有可播放數位視訊之裝置或網路環境上，例如視訊隨選、網路串流、數位視訊家電、電腦、手機、監控等裝置與環境。

本發明方法係具有一視訊影片100，而該視訊影片100係包含有多數個訊框群組101(Group of Pictures,GOP)，且每一訊框群組101係包含有一完整訊框102(I Frame)及多數個前向參考訊框103(P Frame)，同時，當以一播放倍數K進行視訊影片100播放時，該視訊影片100係界定出多數個訊框循環(round)104，且每一訊框循環104係包含有至少一訊框群組101，而該訊框循環104所包含之訊框群組101數量係依據至少一分類規則組成之分類規則組來分類界定，並再依據至少一播放規則組成之播放規則組來進行播放，其中，該分類規則組及該播放規則組之規則係分別包含有：

1、由該分類規則組指示出，當該播放倍數K小於等於單一訊框群組101的訊框總數M，且該訊框群組101的訊框總數M為該播放倍數K之整數倍時，則每一訊框循環104係具有一訊框群組101，且由該播放規則組指示出，每一訊框循環104僅針對前W個訊框進行播放，其中，W=^M /_K 。

2、由該分類規則組指示出，當該播放倍數K小於單一訊框群組101的訊框總數M，且該訊框群組101的訊框總數M非為該播放倍數K之整數倍時，則每一訊框循環104係具有N個訊框群組101，又，由該播放規則組指示出，該視訊影片100係必須於該訊框循環104中挑選出W個訊框進行播放，且該訊框循環104係由前N-1個訊框群組101中，挑選前I個訊框進行播放，而第N個訊框群組101則挑選前J個訊框進行播放，其中，N=^K /_gcd(K,M) ，gcd(K,M)係為K與M的最大公因數，W=^M /_gcd(K,M) ，I= ^W /_N ，為高斯函數，代表小於等於x之最大整數，J=(W-(N-1)×I)，另，當該視訊影片100內所包含之訊框群組101數G非為該訊框循環104內所包含之訊框群組101數N的整數倍 時，該視訊影片100的最後一個訊框循環104會僅具有Q個訊框群組101，且Q<N，因此，需由Q個訊框群組101中挑選出S個訊框進行播放，且係先由前Q-1個訊框群組101內挑選前 ^S /_Q 個訊框進行播放，而第Q個訊框則係挑選前{S- ^S /_Q (Q-1)}個訊框進行播放，其中，S= ^Q×M /_K 。

3、由該分類規則組指示出，當該播放倍數K係大於每一訊框群組101的訊框總數M，且該播放倍數K為該訊框群組101的訊框總數M之整數倍時，則該訊框循環104係具有U個訊框群組101，且由該播放規則組指示出，每一訊框循環104僅針對第一個訊框群組101的完整訊框102進行播放，其中，U=^K /_M 。

4、由該分類規則組指示出，當該播放倍數K係大於每一訊框群組101的訊框總數M，且該播放倍數K非為該訊框群組101的訊框總數M之整數倍時，則該訊框循環104係具有T個訊框群組101，又，由該播放規則組指示出，該視訊影片100係必須於該訊框循環104中挑選出X個訊框進行播放，且該訊框循環104係僅挑選第K個訊框群組101中的完整訊框102進行播放，其中，T=^K /_gcd(K,M) ，gcd(K,M)係為K與M的最大公因數，X=^M /_gcd(K,M) ，V=O×P，P= ^T /_X ，O=1,2.....,X；另，當該視訊影片100內所包含之訊框群組101數G非為該訊框循環104內所包含之訊框群組101數T的整數倍時，該視訊影片100的最後一個訊框循環104會僅具有R個訊框群組101，且R<T，因此，需由R個訊框群組101中挑選出Y個訊框進行播放，且係挑選第L個訊框群組101內的完整訊框102進行播放，其中，Y= ^R×M /_K ，L=A×B，B= ^R /_Y ，A=1,2.....,Y。

仍請參閱第一圖所示，於操作視訊影片100快轉(Fast forward)時，在該訊框群組101的訊框總數M為8，且以該播放倍數K為2時，則每一訊框循環104係具有一訊框群組101，而每一訊框循環104僅 針對前4個訊框進行播放，亦即該訊框群組101播放係將完整訊框102(I)及前向參考訊框103(P₁ 、P₂ 、P₃ )播完後，就會跳至下一個訊框循環104進行播放，依此類推；另，當以該播放倍數K為16進行播放時，每一訊框循環104係具有二訊框群組101，且每一訊框循環104僅針對第一訊框群組101的完整訊框102(I)進行播放；而其餘播放規則亦僅須依照前述規定進行播放，故在此不再加以贅述。

仍請參閱第二圖所示，於操作視訊影片100反向快轉(Fast backward)時，由於影像壓縮是以訊框群組101為單位，同一個訊框群組101內訊框的壓縮將與其前面的訊框有關，所以解壓縮時，亦必須依序由該完整訊框102開始解壓縮，而在訊框群組101的訊框總數M為4，且以該播放倍數K為2時，同時，目前播放的訊框係在完整訊框102(I₄ )的狀態下，而若於實施本情況時，須依序將完整訊框102(I_4、 I₃ )、前向參考訊框103()、完整訊框102(I₂ )及前向參考訊框103()放入至一接收緩衝空間105(Receive_Buffer)內，並依序將該接收緩衝空間105內之訊框解壓縮，並將解壓縮後的訊框存放於解碼緩衝空間106(Decoded_Buffer)內，緊接著再透過下述演算法(Fast-backward play algorithm)將該解碼緩衝空間106內的訊框依序讀出至播放緩衝空間107(Playback_Buffer)內，以進行播放；而其餘播放規則亦僅須依照前述規定進行播放，故在此不再加以贅述。

Fast-backward play algorithm

1：if(Decoded_Buffer non empty)then

2：A=Read(Decoded_Buffer)；

3：if(A=I Frame)then

5：while(non empty of stack)

6：Pop stack to Playback_Buffer；

7：Push A to stack；

8：else

9：Push A to stack；

10：else

11：Pop stack to Playback_Buffer；

茲，再將本發明之特徵及其可達成之預期功效陳述如下：本發明數位視訊之K倍速快轉方法，係可提供錄放影機(video cassette recorder,VCR)功能操作，且更可降低錄放影機操作後之等待時間。

綜上所述，本發明在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料，文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以，本發明實已具備發明專利要件，爰依法提出申請。

惟，以上所述者，僅係本發明之一較佳可行實施例而已，故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

100‧‧‧視訊影片

101‧‧‧訊框群組

102‧‧‧完整訊框

103‧‧‧前向參考訊框

104‧‧‧訊框循環

105‧‧‧接收緩衝空間

106‧‧‧解碼緩衝空間

107‧‧‧播放緩衝空間

第一圖係本發明快轉(Fast forward)之訊框播放示意圖。

第二圖係本發明反向快轉(fast backward)之訊框播放示意圖。

100‧‧‧視訊影片

101‧‧‧訊框群組

102‧‧‧完整訊框

103‧‧‧前向參考訊框

104‧‧‧訊框循環

Claims (7)

1. 一種數位視訊之K倍速快轉方法，該方法係提供一視訊影片，而該視訊影片係包含有多數個訊框群組(Group of Pictures,GOP)，且每一訊框群組係包含有一完整訊框(I Frame)及多數個前向參考訊框(P Frame)，同時，當以一播放倍數進行視訊影片播放時，該視訊影片係界定出多數個訊框循環，且每一訊框循環係包含有至少一訊框群組，而該訊框循環所包含之訊框群組數量係依據至少一分類規則組成之分類規則組來分類界定，並再依據至少一播放規則組成之播放規則組來進行播放。
2. 依申請專利範圍第1項所述之數位視訊之K倍速快轉方法，其中，由該分類規則組指示出，當該播放倍數K小於等於單一訊框群組的訊框總數M，且該訊框群組的訊框總數為該播放倍數之整數倍時，則每一訊框循環係具有一訊框群組，且由該播放規則組指示出，每一訊框循環僅針對前W個訊框進行播放，其中，W=^M /_K 。
3. 依申請專利範圍第1項所述之數位視訊之K倍速快轉方法，其中，由該分類規則組指示出，當該播放倍數K小於單一訊框群組的訊框總數M，且該訊框群組的訊框總數非為該播放倍數之整數倍時，則每一訊框循環係具有N個訊框群組，又，由該播放規則組指示出，該視訊影片係必須於該訊框循環中挑選出W個訊框進行播放，且該訊框循環係由前N-1個訊框群組中，挑選前I個訊框進行播放，而第N個訊框群組則挑選前J個訊框進行播放，其中，N=^K /_gcd(K,M) ，gcd(K,M)係為K與M的最大公因數，W=^M /_gcd(K,M) ，I= ^W /_N ，代表高斯函數，J=(W-(N-1)×I)。
4. 依申請專利範圍第3項所述之數位視訊之K倍速快轉方法，其中，當該視訊影片內所包含之訊框群組數G非為該訊框循環內所包含之訊框群組數N的整數倍時，該視訊影片的最後一個訊框循環會僅具 有Q個訊框群組，且Q<N，因此，需由Q個訊框群組中挑選出S個訊框進行播放，且係先由前Q-1個訊框群組內挑選前 ^S /_Q 個訊框進行播放，而第Q個訊框則係挑選前{S- ^S /_Q (Q-1)}個訊框進行播放，其中，S= ^Q×M /_K ，代表高斯函數。
5. 依申請專利範圍第1項所述之數位視訊之K倍速快轉方法，其中，由該分類規則組指示出，該視訊影片係以一播放倍數K進行播放，而當該播放倍數係大於每一訊框群組的訊框總數M，且該播放倍數為該訊框群組的訊框總數之整數倍時，則該訊框循環係具有U個訊框群組，且由該播放規則組指示出，每一訊框循環僅針對第一個訊框群組的完整訊框進行播放，其中，U=^K /_M 。
6. 依申請專利範圍第1項所述之數位視訊之K倍速快轉方法，其中，由該分類規則組指示出，該視訊影片係以一播放倍數K進行播放，而當該播放倍數係大於每一訊框群組的訊框總數M，且該播放倍數非為該訊框群組的訊框總數之整數倍時，則該訊框循環係具有T個訊框群組，又，由該播放規則組指示出，該視訊影片係必須於該訊框循環中挑選出X個訊框進行播放，且該訊框循環係僅挑選第K個訊框群組中的完整訊框進行播放，其中，T=^K /_gcd(K,M) ，gcd(K,M)係為K與M的最大公因數，X=^M /_gcd(K,M) ，V=O×P，P= ^T /_X ，代表高斯函數，O=1,2.....,X。
7. 依申請專利範圍第6項所述之數位視訊之K倍速快轉方法，其中，當該視訊影片內所包含之訊框群組數G非為該訊框循環內所包含之訊框群組數T的整數倍時，該視訊影片的最後一個訊框循環會僅具有R個訊框群組，且R<T，因此，需由R個訊框群組中挑選出Y個訊框進行播放，且係挑選第L個訊框群組內的完整訊框進行播放，其中，Y= ^R×M /_K ，L=A×B，B= ^R /_Y ，A=1,2.....,Y，代表高斯函數。