專(zhuān)利名稱(chēng)：使用硬件配置數(shù)據(jù)解碼從數(shù)據(jù)源接收到的數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于解碼從如存儲(chǔ)介質(zhì)等數(shù)據(jù)源讀取出的數(shù)據(jù)的方法，其中使用了可重新配置的硬件。
背景技術(shù)：
可以將專(zhuān)用于特定用戶的硬件體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)為可重新配置設(shè)備，或者實(shí)現(xiàn)為不可重新配置設(shè)備，如特定用途集成電路(ASIC)等。通常將可重新配置設(shè)備定義為在生產(chǎn)之后定義其計(jì)算體系結(jié)構(gòu)的設(shè)備，并且通?？梢灾匦露x。示例包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)，在硬件(HW)方面提供給完全的靈活性。但是，已經(jīng)研發(fā)或正在研發(fā)與典型的FPGA不同但滿足普通定義的多種可重新配置體系結(jié)構(gòu)。雖然不如ASIC有效，但可重新配置體系結(jié)構(gòu)允許實(shí)現(xiàn)任意的邏輯功能。
此外，通用硬件也可以具有適用于可編程參數(shù)的功能，例如，可以實(shí)現(xiàn)其系數(shù)是可編程的數(shù)字濾波器，或者可以在通用微處理器或數(shù)字信號(hào)處理器體系結(jié)構(gòu)上執(zhí)行軟件(SW)或者經(jīng)過(guò)翻譯或匯編的編程語(yǔ)言或匯編碼。
但是，最近提出的視頻編碼方案表明目前的通用體系結(jié)構(gòu)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)并未提供實(shí)時(shí)解碼所需的性能，尤其在考慮到高清晰度視頻時(shí)。此外，目前的通用體系結(jié)構(gòu)和數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)是昂貴且耗電的。
此外，已知的是，使用如數(shù)字錄像機(jī)(DVR)中的數(shù)字通用盤(pán)(DVD)或硬盤(pán)將視聽(tīng)(AV)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上依賴(lài)于所采用的編碼方案的標(biāo)準(zhǔn)，例如MPEG-2或MPEG-4等。因此，如盤(pán)播放器等終端用戶設(shè)備采用通常實(shí)現(xiàn)為ASIC中的硬件的專(zhuān)用解碼器。所述解碼器能夠解碼與各自的標(biāo)準(zhǔn)格式相兼容的數(shù)據(jù)流，而且通常不或很少提供對(duì)解碼的改變。因此，這種存儲(chǔ)介質(zhì)和解碼設(shè)備極其依賴(lài)于可以提供所需效率的適當(dāng)編碼方案的標(biāo)準(zhǔn)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是，提供更為靈活的設(shè)備用于解碼AV數(shù)據(jù)，從而允許使用任意編碼方案。
按照本發(fā)明，提供AV內(nèi)容的數(shù)據(jù)源也可以提供表示適用于解碼所述AV內(nèi)容的實(shí)際解碼器的HW和SW配置數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)源可以是存儲(chǔ)介質(zhì)，如光盤(pán)或廣播接收器等。例如，可以作為AV內(nèi)容的前同步碼，讀取出所述解碼器配置數(shù)據(jù)，并且可以在執(zhí)行時(shí)，或者在執(zhí)行時(shí)間之前不久將其下載到播放器的HW。因此，播放器也可以包括用于存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)以便稍后使用的裝置，例如閃速存儲(chǔ)器等。此外，也可以對(duì)配置數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼，并可能在使用之前需要標(biāo)準(zhǔn)解碼。
執(zhí)行解碼器功能的目標(biāo)硬件是可重新配置(reconfigurable)體系結(jié)構(gòu)。典型地，可下載的解碼器由軟件和硬件定義數(shù)據(jù)的組合構(gòu)成?？梢詫?duì)解碼器配置數(shù)據(jù)的格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，以便實(shí)現(xiàn)介質(zhì)和播放器制造商之間的合作。
有利地，利用本發(fā)明的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)專(zhuān)有的解碼器，并使用專(zhuān)有的編碼方案來(lái)編碼AV數(shù)據(jù)。這些專(zhuān)有的編碼方案具有多種優(yōu)點(diǎn)，例如，通過(guò)適應(yīng)于AV內(nèi)容而高效，通過(guò)有條件訪問(wèn)，對(duì)編碼方法的專(zhuān)業(yè)保護(hù)或內(nèi)容保護(hù)。這種專(zhuān)有已編碼AV數(shù)據(jù)的再現(xiàn)需要適當(dāng)?shù)挠布?，適用于在實(shí)時(shí)條件下執(zhí)行已下載的解碼器。
與通用體系結(jié)構(gòu)相比，可重新配置體系結(jié)構(gòu)可以提供更為靈活的分層用于規(guī)定可下載的解碼器。目前正在研發(fā)的某些可重新配置體系結(jié)構(gòu)將適當(dāng)?shù)靥峁┧璧男阅芎统杀拘省?br> 在從屬權(quán)利要求、后面的描述和附圖中將公開(kāi)本發(fā)明的有利實(shí)施例。


參照附圖，公開(kāi)了本發(fā)明的典型實(shí)施例，其中
圖1是存儲(chǔ)在光盤(pán)上的AV數(shù)據(jù)的再現(xiàn)設(shè)備，具有可以從相同的光盤(pán)接收其配置數(shù)據(jù)的可重新配置計(jì)算單元。
具體實(shí)施例方式
可重新配置體系結(jié)構(gòu)允許實(shí)現(xiàn)任意的邏輯功能，覆蓋了成本、復(fù)雜度和性能的廣泛范圍。因此，本發(fā)明是基于以下思想的這些可重新配置體系結(jié)構(gòu)能夠以比高性能的通用處理器或高性能的DSP便宜的合理成本水平提供根據(jù)最近或?qū)?lái)的多媒體解碼方案的解碼器所要求的處理能力。用于多媒體解碼的可重新配置體系結(jié)構(gòu)將包括可編程HW，但也可能包括專(zhuān)用HW和SW可編程單元，如簡(jiǎn)化指令集計(jì)算機(jī)(RISC)或其他處理器，如數(shù)組處理器等。因此，在可重新配置體系結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)多媒體解碼器可以需要兩種數(shù)據(jù)流針對(duì)可重新配置HW的配置數(shù)據(jù)流；和SW程序。但是，也可能減少到只是HW配置流或只是SW程序。如果解碼平臺(tái)還允許運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)，進(jìn)一步提高效率是可能的。
圖1示出了這種多媒體解碼器的示例。將AV數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)按照如分組等不同的文件或其他存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)在如DVD等光盤(pán)1上。由拾取器2讀取數(shù)據(jù)，并按照其數(shù)據(jù)類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)3，例如，可以通過(guò)文件名、分組頭或數(shù)據(jù)格式來(lái)檢測(cè)所述數(shù)據(jù)類(lèi)型。讀取出的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括AC顯示數(shù)據(jù)4、硬件配置數(shù)據(jù)5和軟件配置數(shù)據(jù)6。使用硬件配置數(shù)據(jù)5來(lái)配置解碼器芯片7中的可重新配置計(jì)算單元8。軟件配置數(shù)據(jù)6可以包括用于對(duì)可重新配置計(jì)算單元8或如RISC處理器等嵌入式處理器9進(jìn)行編程的參數(shù)。例如，可以將嵌入式處理器9用于標(biāo)準(zhǔn)任務(wù)，而將可重新配置計(jì)算單元8用于實(shí)現(xiàn)執(zhí)行特定解碼方案的解碼器，以便對(duì)已編碼AV數(shù)據(jù)流4進(jìn)行解碼?？梢詫⒁呀獯a的AV數(shù)據(jù)10用于進(jìn)一步處理，例如，可以發(fā)送給顯示單元、渲染設(shè)備等。包含了靈活解碼器HW8的芯片7的高級(jí)應(yīng)用也可以執(zhí)行與AV數(shù)據(jù)4的進(jìn)一步處理相關(guān)的渲染或其他任務(wù)。
按照本發(fā)明，將硬件配置數(shù)據(jù)5和軟件程序6這兩個(gè)數(shù)據(jù)流與AV內(nèi)容數(shù)據(jù)4一起存儲(chǔ)在存儲(chǔ)設(shè)備1中。如果兩個(gè)數(shù)據(jù)流都具有標(biāo)準(zhǔn)化的格式，則可以按照允許在所提供的可重新配置硬件和嵌入式處理器上實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)相應(yīng)解碼器的任意格式對(duì)AV內(nèi)容進(jìn)行編碼。同樣可以對(duì)由可重新配置設(shè)備提供的最少資源進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
有利地，所提出的用于下載針對(duì)解碼器的HW/SW配置數(shù)據(jù)的方法并不局限于存儲(chǔ)介質(zhì)。無(wú)論何時(shí)將硬件解碼器用于解碼所接收到的數(shù)據(jù)，都可以應(yīng)用總的思想，例如，也針對(duì)廣播或衛(wèi)星傳輸。在這種情況下，可以按照特定的間隔或在發(fā)射AV數(shù)據(jù)之前，傳送HW和SW配置數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，將針對(duì)可下載AV解碼器的配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為以相應(yīng)編碼器進(jìn)行編碼的內(nèi)容的前同步碼。當(dāng)播放器讀取內(nèi)容時(shí)，其可以檢測(cè)配置數(shù)據(jù)，使用該配置數(shù)據(jù)配置解碼器的硬件和軟件，并開(kāi)始對(duì)AV數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。解碼器配置所需的時(shí)間可能不會(huì)超過(guò)幾秒鐘，并可以用于其他目的，例如，可以顯示菜單，而不需要解碼器。典型地，配置數(shù)據(jù)5、6的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于AV數(shù)據(jù)4的數(shù)量。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以改變用于標(biāo)準(zhǔn)化解碼器的特定分層。這允許采用專(zhuān)有的編碼技術(shù)。與只是軟件可編程體系結(jié)構(gòu)相反，可重新配置硬件可以提供更好的效率、更高的靈活性、更低的成本、減少功率消耗等。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以將提供解碼器配置數(shù)據(jù)的所述方法用于表示附加服務(wù)的可選特征，從而增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)解碼器或定義附加解碼器。例如，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括傳統(tǒng)的已編碼標(biāo)準(zhǔn)AV數(shù)據(jù)和附加數(shù)據(jù)，所述附加數(shù)據(jù)包括以專(zhuān)有編碼器進(jìn)行編碼的顯示數(shù)據(jù)和針對(duì)相應(yīng)的專(zhuān)有解碼器的配置數(shù)據(jù)。因此，只有包含HW可配置解碼器的播放器才能訪問(wèn)附加數(shù)據(jù)，并從而訪問(wèn)附加服務(wù)。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可以在顯示AV數(shù)據(jù)期間，重新配置硬件解碼器，這可以通過(guò)在顯示期間，從存儲(chǔ)介質(zhì)讀入比實(shí)際需要更多的AV數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行解碼，并緩沖已解碼數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在顯示已解碼緩沖數(shù)據(jù)的同時(shí)，有時(shí)間讀取解碼器重構(gòu)數(shù)據(jù)并重構(gòu)解碼器HW或SW。然后，可以讀取和解碼需要已重構(gòu)解碼器的其他AV數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行緩沖。如果先前已經(jīng)緩沖了足夠的已解碼數(shù)據(jù)，則可以無(wú)縫地進(jìn)行顯示。從而，能夠在任何時(shí)間更新解碼器，或改變已編碼數(shù)據(jù)流中的編碼方案，例如，針對(duì)優(yōu)化數(shù)據(jù)壓縮的自適應(yīng)編碼。另一種可能是，SW解碼器可以利用較低的性能進(jìn)行解碼，同時(shí)對(duì)HW解碼器進(jìn)行重構(gòu)。
可以將本發(fā)明的方法用于解碼或處理存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)上的任何種類(lèi)的數(shù)據(jù)，優(yōu)選地，當(dāng)必須利用這些數(shù)據(jù)執(zhí)行擴(kuò)展運(yùn)算時(shí)，利用可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，因此，HW實(shí)現(xiàn)的解碼器優(yōu)于純軟件解碼器。此外，本發(fā)明的方法也可以應(yīng)用于解碼或處理從任意數(shù)據(jù)源接收到的數(shù)據(jù)，例如，廣播等。在這種情況下，廣播發(fā)射器也可以發(fā)送針對(duì)解碼器的HW配置數(shù)據(jù)。這可以允許解碼器更好地適應(yīng)內(nèi)容，或者對(duì)內(nèi)容的專(zhuān)有加密，尤其用于實(shí)現(xiàn)付費(fèi)電視。最后，可以從因特網(wǎng)域下載AV數(shù)據(jù)和相關(guān)解碼器配置數(shù)據(jù)?？梢允褂帽景l(fā)明的解碼器，從而將解碼AV顯示數(shù)據(jù)所需的已解碼AV顯示數(shù)據(jù)和HW/SW配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相同的因特網(wǎng)域上，并可以對(duì)其進(jìn)行下載。這可以用于實(shí)現(xiàn)專(zhuān)有的編碼方案，例如，針對(duì)優(yōu)化AV數(shù)據(jù)壓縮。
典型的應(yīng)用是適用于解碼從廣播發(fā)射器通過(guò)陸地或通過(guò)電纜或衛(wèi)星接收到的、針對(duì)電視機(jī)之類(lèi)的顯示的AV數(shù)據(jù)的機(jī)頂盒。其中，這種機(jī)頂盒可以包括可重新配置設(shè)備和SW可編程設(shè)備，例如，嵌入式RISC處理器和DSP。為了采用可下載解碼器，廣播臺(tái)傳送如三種不同的數(shù)據(jù)流，即針對(duì)HW配置的數(shù)據(jù)流、作為可執(zhí)行SW程序的另一數(shù)據(jù)流以及內(nèi)容數(shù)據(jù)本身。如果只利用可重新配置HW或軟件實(shí)現(xiàn)解碼器，可以省略相應(yīng)的未使用配置數(shù)據(jù)流?？傊?，使用純HW解碼器通常是無(wú)效的，而使用純SW解碼器通常不能提供足夠的性能。普通的廣播方案允許發(fā)送任意的附加數(shù)據(jù)流，而不會(huì)干擾嚴(yán)格的實(shí)時(shí)內(nèi)容數(shù)據(jù)流，例如，通過(guò)時(shí)分復(fù)用。這樣可以用于發(fā)送按照本發(fā)明的配置數(shù)據(jù)。通常在AV數(shù)據(jù)流之前發(fā)送配置數(shù)據(jù)流。此發(fā)送可以緊接在每個(gè)內(nèi)容發(fā)送之前，或者按照有規(guī)律的時(shí)間間隔周期性地發(fā)送，例如，每小時(shí)一次或每天一次。
例如，機(jī)頂盒可以通過(guò)與每個(gè)數(shù)據(jù)流聯(lián)合發(fā)送的各個(gè)頭數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)來(lái)識(shí)別每個(gè)數(shù)據(jù)流。將HW配置數(shù)據(jù)流用于配置機(jī)頂盒內(nèi)的可重新配置設(shè)備。然后，使用SW程序?qū)梢栽诎芍匦屡渲肏W的集成電路(IC)芯片上實(shí)現(xiàn)或作為分離設(shè)備實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)處理器進(jìn)行編程。與SW結(jié)合的已配置HW定義了具有實(shí)時(shí)能力的AV解碼器，在其配置之后能夠在實(shí)時(shí)的約束下解碼相應(yīng)的內(nèi)容數(shù)據(jù)。如上所述，這種解碼器可以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)有編碼方案的優(yōu)點(diǎn)。HW配置數(shù)據(jù)和/或SW數(shù)據(jù)流的格式適合于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。
例如，典型的目標(biāo)應(yīng)用為音頻和/或視頻數(shù)據(jù)，優(yōu)選地娛樂(lè)或信息數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在光盤(pán)上，并且可以利用專(zhuān)用的硬件進(jìn)行解碼，例如，由于內(nèi)容保護(hù)或高計(jì)算強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.一種使用第二數(shù)據(jù)解碼第一數(shù)據(jù)的方法，從可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述第一數(shù)據(jù)，所述第二數(shù)據(jù)包含針對(duì)所述第一數(shù)據(jù)的解碼信息，其特征在于-從相同的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述第二數(shù)據(jù)；以及-包含在所述第二數(shù)據(jù)中的解碼信息包括適合于配置集成電路芯片(7)中的可重新配置邏輯(8)的硬件配置數(shù)據(jù)。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)是音頻或視頻數(shù)據(jù)。
3.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述第二數(shù)據(jù)還包括軟件配置數(shù)據(jù)。
4.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于包含在所述第二數(shù)據(jù)中的所述解碼信息改進(jìn)了對(duì)所述第一數(shù)據(jù)的解碼。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)包括傳統(tǒng)的已編碼數(shù)據(jù)和附加數(shù)據(jù)，而且所述第二數(shù)據(jù)包括針對(duì)所述附加數(shù)據(jù)的解碼信息。
6.一種使用第二數(shù)據(jù)解碼并顯示第一數(shù)據(jù)的方法，所述第一數(shù)據(jù)從可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)讀取且包括第一和第二部分，所述第二數(shù)據(jù)包含作為所述第一數(shù)據(jù)的解碼信息的硬件配置數(shù)據(jù)且包括第一和第二部分，所述方法包括以下步驟-從所述介質(zhì)中檢索所述第二數(shù)據(jù)的第一部分；-利用所述第二數(shù)據(jù)的第一部分配置集成電路芯片(7)中的可重新配置邏輯(8)；-從所述介質(zhì)中檢索所述第一數(shù)據(jù)的第一部分；-使用所述可重新配置邏輯(8)解碼所述第一數(shù)據(jù)的第一部分，緩沖并顯示所述第一數(shù)據(jù)的已解碼第一部分；-從所述介質(zhì)中檢索所述第二數(shù)據(jù)的第二部分；-利用所述第二數(shù)據(jù)的第二部分配置所述可重新配置邏輯(8)；-從所述介質(zhì)中檢索所述第一數(shù)據(jù)的第二部分；-在緩沖和/或顯示所述第一數(shù)據(jù)的已解碼第一部分的同時(shí)，使用所述可重新配置邏輯(8)解碼所述第一數(shù)據(jù)的第二部分，并緩沖所述第一數(shù)據(jù)的已解碼第二部分。
7.一種用于解碼第一數(shù)據(jù)的解碼器，從可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述第一數(shù)據(jù)，所述解碼器包括至少一個(gè)集成電路芯片(7)，其特征在于-所述集成電路芯片(7)包括可重新配置邏輯(8)；-由第二數(shù)據(jù)指定所述解碼器，所述第二數(shù)據(jù)包括針對(duì)所述可重新配置邏輯(8)的配置數(shù)據(jù)；以及-從相同的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)讀取所述第一和所述第二數(shù)據(jù)。
8.按照權(quán)利要求7所述的解碼器，其特征在于所述可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)是光盤(pán)。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的解碼器，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)包括音頻或視頻數(shù)據(jù)。
10.按照權(quán)利要求7～9之一所述的解碼器，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)包含傳統(tǒng)的已編碼數(shù)據(jù)和附加數(shù)據(jù)，而且所述第二數(shù)據(jù)包括針對(duì)所述附加數(shù)據(jù)的解碼信息。
11.一種存儲(chǔ)第一和第二數(shù)據(jù)的可移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì)，所述第一數(shù)據(jù)是已編碼音頻和/或視頻數(shù)據(jù)，其特征在于-所述第二數(shù)據(jù)包含針對(duì)所述第一數(shù)據(jù)的解碼信息；以及-所述第二數(shù)據(jù)包括適用于配置集成電路芯片(7)中的可重新配置邏輯(8)的硬件配置數(shù)據(jù)。
全文摘要
目前，在存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)視聽(tīng)(AV)數(shù)據(jù)采用了標(biāo)準(zhǔn)化的編碼方案，如MPEG－2等。如盤(pán)播放器等針對(duì)AV顯示的終端用戶設(shè)備包含以硬件實(shí)現(xiàn)的專(zhuān)用解碼器，所述解碼器能夠解碼與相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)兼容的數(shù)據(jù)流。此解碼方法的效率依賴(lài)于適當(dāng)編碼方案的標(biāo)準(zhǔn)化。通過(guò)適應(yīng)于內(nèi)容，專(zhuān)有編碼方案可以更為有效，或者可以針對(duì)內(nèi)容包含或可選特征而使用專(zhuān)有編碼方案。使用可重新配置解碼器硬件，將針對(duì)實(shí)際解碼器的配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在與AV數(shù)據(jù)相同的存儲(chǔ)介質(zhì)上，并下載該數(shù)據(jù)配置播放器可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)專(zhuān)有編碼方案。這種方案需要適當(dāng)?shù)牟シ牌饔布?，適合于在實(shí)時(shí)條件下執(zhí)行已下載解碼器，以及需要存儲(chǔ)解碼器配置數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化格式。
文檔編號(hào)G11B20/10GK1551211SQ20041003536
公開(kāi)日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月22日
發(fā)明者延斯·維滕堡, 延斯 維滕堡, 海因策-維爾納·克森, -維爾納 克森, 許策, 赫伯特·許策 申請(qǐng)人:湯姆森許可貿(mào)易公司