СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МУЛЬТИМЕДИЙНОГО НАБОРА MPV В ФОРМАТ DVD VIDEO Российский патент 2008 года по МПК H04N5/91 

Настоящее изобретение относится к алгоритмам обработки мультимедийных форматов и в основном может использоваться в программных и аппаратных средствах воспроизведения, создания и редактирования сборников музыки, фото- и видеоизображений.

MusicPhoto Video (MPV) - это открытый стандарт, нацеленный на обеспечение быстрой, оперативной и ударной работы с аудио/фото/видео-файлами, записанными на одном цифровом носителе информации - флэш-карте, CD/DVD-диске. Стандарт разработан двумя ассоциациями: Optical Storage Technology Association (OSTA) и International Imaging Industry Association (ISA). Данный стандарт доступен бесплатно. Лицензии на право использования логотипа MPV производителями оборудования и программного обеспечения выдает OSTA. Полная спецификация формата, программные библиотеки для разработчиков и условия использования логотипа можно найти на http://www.osta.org/mpv. О своей поддержке технологии MPV уже заявили крупнейшие производители электронного оборудования, среди которых Kodak, HP, LG Electronics, Olympus, Philips, Samsung, Sony. Разработчики программного обеспечения для создания мультимедийных дисков, такие как ACD Systems (ACDSee), Ahead Software (Nero), ArcSoft (PhotoBase), HP (Memories Disc Creator), Roxio (Easy CD & DVD Creator), Sonic Solutions (MyDVD и RecordNow Max), также планируют встроить возможности записи в новом формате в свои приложения.

Необходимость в новом стандарте назревала давно. Сейчас пользователи записывают на диски свои коллекции фото или музыки с разнообразной каталожной структурой и именами файлов. Считывающие мультимедийные диски устройства бытовой электроники часто не могут "разобраться" со структурой диска, вызывая разочарование пользователей. Цель MPV - обеспечить обмен музыкой, фильмами и изображениями между компьютерами и устройствами бытовой электроники (в том числе стационарными проигрывателями DVD) и их изящное воспроизведение. Такие сборники можно будет просматривать, воспроизводить, а также распечатывать их содержание. Навигацию по мультимедийным коллекциям обеспечивают специальные файлы содержания с возможностью сортировки по имени артиста, типу музыки, названию альбома и т.п. Из имеющихся снимков можно легко создать слайд-шоу с дополнительными эффектами и музыкальным фоном. И это всего лишь малая толика возможностей MPV.

Диски или флэш-карты памяти, записанные по новому стандарту, совместимы между различными платформами, поддерживающие работу с компьютерными форматами, такими как МР3 и JPEG, включая персональные компьютеры и бытовую электронику. Открытый стандарт MPV замечательно подходит для обмена и передачи мультимедийных элементов между приложениями, устройствами и службами, но требует модификации программного и аппаратного обеспечения для реализации возможности изящного воспроизведения сборников музыкальных композиций, неподвижных и видеоизображений. Вследствие этого возникает проблема воспроизведения мультимедийных элементов нового формата на уже имеющихся произведенных проигрывающих устройствах, в число которых входят DVD проигрыватели, получившие в последние годы широкое распространение во всем мире.

Появление формата DVD в свое время стало революцией в качестве изображения и звука. Вначале DVD являлось сокращением от Digital Video Disc (цифровой видеодиск), затем от Digital Versatile Disc (цифровой универсальный диск). Сегодня, согласно официальным данным, эти буквы уже не являются аббревиатурой.

DVD вмещает большее количество данных, чей компакт-диск, хотя имеет такие же точно размеры. CD может содержать около 700 мегабайт информации. Несмотря на то что это огромная величина, даже ее недостаточно для хранения цифрового видео. Односторонний однослойный DVD вмещает порядка 4,7 гигабайт информации, то есть в семь раз больше, чем CD. У DVD может быть два информационных слоя на каждой стороне диска, расположенных один под другим; при считывании лазерный луч фокусируется на том или другом слое. Двухсторонний двухслойный DVD может содержать 17,2 ГБ данных.

Тем не менее, даже эта гигантская информационная емкость не способна вместить всю видео- и аудиоинформацию в несжатом виде: в профессиональных цифровых видеомагнитофонах скорость цифрового потока составляет 168 миллионов бит в секунду. Такой объем информации слишком велик даже для записи на DVD, поэтому скорость цифрового потока снижают с использованием системы сжатия видеосигналов MPEG-2.

Этот же метод сжатия применяется при трансляции телевидения через спутники. В результате работы системы MPEG-2 возникает цифровой поток с переменной скоростью, среднее значение которой лежит в диапазоне от 3 до 8 мегабит в секунду. Максимальная скорость, которую способен обеспечить формат DVD, 10 Мбит/с. Оставшиеся 2 Мбит/с используются для передачи звука формата Dolby Digital на нескольких языках, а также передачи субтитров.

Широкое распространение с недавних пор получили фильмы, записанные на CD по алгоритму сжатия MPEG-4, он ощутимо превосходит алгоритм MPEG-2, используемый для DVD, и устаревший MPEG-1, разработанный для Video CD. Однако, хотя MPEG-4 и эффективней MPEG-2, из-за ограничений CD диска по емкости становится невозможным реализовать все преимущества данного формата.

При выборе DVD-проигрывателя, помимо видимых различий в качестве воспроизведения, покупатель может столкнуться с большим количеством различных функций, интерфейсов и воспроизводимых форматов, которые также определяют стоимость аппарата.

Современный DVD-проигрыватель читает CD Audio, Video CD, DVD Video, диски с однократной (CD-R, DVD-R) и многократной (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW) перезаписью, а также диски с информацией в форматах МРЗ и WMA (т.е. с цифровым сжатием, записи музыки) и JPEG (например, фотоснимков).

Звук на DVD может быть представлен тремя основными разновидностями: без сжатия и со сжатием по алгоритму Dolby Digital или DTS.

Dolby Digital - самый распространенный формат кодирования многоканального звука. Наиболее часто для DVD используется вариант Dolby Digital 5.1, хотя число задействованных каналов варьируется от 1.0 до 6.1. При воспроизведении звука задействованы пять полнодиапазонных (левый фронтальный, центральный, правый фронтальный, левый тыловой, правый тыловой) и низкочастотный канал для сабвуфера, так называемый канал LFE (Low Frequency Effect - низкочастотные эффекты).

DTS (сокращение от Digital Theater Systems - цифровые кинотеатральные системы) - формат кодирования звука, характеризующийся низкой степенью сжатия и более высокой скоростью цифрового потока, чем Dolby Digital. При декодировании из исходного сигнала удаляется примерно в три раза меньше информации, чем в Dolby Digital, т.е. если Dolby Digital сжимает 1:12, то DTS 1:4, происходит меньше потерь и в результате звучание получается более естественным.

Dolby Digital EX и DTS ES - форматы, поддерживающие шесть полно-диапазонных каналов (помимо вышеперечисленных каналов, появляется тыловой, центральный канал). Для полноценного воспроизведения звука 6.1 нужен AV-ресивер, оснащенный декодерами соответствующих сигналов.

Dolby Pro Logic II - аналоговая система пространственного звучания, благодаря особым алгоритмам двухканальный звук раскладывается в многоканальную 5.1-схему с полноценным задействованием всех колонок. В отличие от Dolby Pro Logic решена проблема завышения уровня центрального канала - в Dolby Pro Logic II возможна регулировка центрального канала до соответствия с уровнем фронтальных каналов.

DVD-Audio - формат высококачественной записи звука, в его основу лег разработанный компанией Meridian алгоритм сжатия MLP (Meridian Lossless Packing). DVD-Audio поддерживает разрешение до 24 битов с различной частотой дискретизации (от 44,1 до 192 кГц в отличие от фиксированных 16 бит/44,1 кГц для CD). DVD-Audio-диск может содержать двухканальную или многоканальную (до 5.1) фонограмму, а также музыкальные видео, графику и другую информацию.

SACD (Super Audio CD) - диск с высококачественным аудио, записанным по иному алгоритму, чем DVD-audio (частотный диапазон - до 100 кГц, динамический - 120 дБ); диск может иметь гибридную конструкцию с CD-слоем, обеспечивающим воспроизведение (с CD-качеством) на CD-проигрывателе.

DivX - формат записи звука и изображения, основанный на алгоритме MPEG-4. Поддерживает видеоразрешение до 640×480 и звук в форматах МР3 и WMA, по качеству изображения приближаясь к DVD, а по компактности превосходя VideoCD.

Транскодирование NTSC-PAL позволяет посмотреть диск, записанный в NTSC, на PAL/SECAM-телевизоре; переписать диск на видеокассету в PAL'e, но для этого транскодирование должно быть полным. Может оказаться, что он транскодирует сигнал NTSC в PAL 60, поэтому записать NTSC-фильм в PAL'e не удастся. Впрочем, есть еще одна причина, по которой копирование DVD становится невозможным, диск может быть защищен от перезаписи посредством системы Macrovision. И еще: отдельные плейеры не имеют в транскодере опции Auto - сигнал выводится или в PAL'e, или в NTSC, независимо от того, в какой системе записан диск.

Множество DVD-проигрывателей позволяют настроить основные параметры картинки (яркость, контрастность, цветовой тон, изменить глубину черного), не трогая регулировки телевизора. Изображение с видеокассеты или эфирная трансляция зачастую разительно отличается от картинки с DVD, которую в данном случае можно подрегулировать под параметры телевизора, а не наоборот - менять телевизионные настройки «под источник сигнала». Некоторые аппараты имеют еще одну полезную возможность - позволяют переместить изображение по горизонтали (незаменима при просмотре Video CD, на которых частенько сбита горизонтальная центровка). Разработчики дорогих моделей идут еще дальше - вводят в плейер систему подавления цифрового шума, регулировки уровня белого, составляющей цветности, цветового оттенка (Hue) и Gamma Correction, рассчитывая, что аппарат будет работать с видеопроектором.

Возможностью петь под фонограмму «минус один», изменяя ее тональность и темп, оснащаются сейчас не только музыкальные центры, но и DVD-проигрыватели. В основном это разновидность Video-CD. Проигрыватель, оснащенный такой возможностью, имеет, как правило, вход для микрофона (а то и двух) с регулируемой громкостью и реверберацией («эхо»). Бывают и виртуальные караоке - проигрыватели, на подключение микрофона не рассчитанные, способные просто «вырезать» вокал из любой фонограммы (включается фильтр голосовых частот), поэтому для пения «под фанеру» можно обойтись без специальных дисков.

Выход построчной развертки ("PROGRESSIVE-SCAN OUTPUT"). Используя этот выход совместно с телевизором высокой четкости, можно получить более качественное изображение. Стандартные телевизионные устройства работают по принципу чересстрочной развертки - изображение формируется электронным лучом, быстро проходящим слева направо 480 видимых строк горизонтальной развертки. Электронный луч начинает движение в верхней части изображения и продвигается к нижней части экрана.

При первом проходе электронный луч прочерчивает каждую вторую строку изображения, выводя нечетные строки. При втором проходе луч прочерчивает четные строки. За один проход появляется только половина изображения, и только после второго прохода оно «вырисовывается» целиком, но так как этот процесс происходит очень быстро, мы воспринимаем изображение слитно.

При построчной развертке электронный луч рисует последовательно все строки телевизионного изображения, двигаясь по экрану сверху вниз. Мониторы последовательной развертки дают 60 полных кадров в секунду (сравните с 30 кадрами при чересстрочной развертке). Количество строк развертки почти в два раза больше, и, как следствие, выше разрешение изображения, устраняются некоторые искажения, например неровные края движущихся объектов, типичные для чересстрочного сигнала.

Помимо стандартных видеовыходов композитного видеосигнала, S-video, RGB и компонентного сигнала продвинутые аппараты оборудованы и цифровыми выходами передачи аудио-, видео- и служебной информации в домашней AV-электронике: DVI (Digital Visual Interface) - это 24-битный протокол, основанный на TMDS-технологии (Transition Minimized Differential Signaling). Представляет собой четыре витые пары - по трем передаются прогрессивные сигналы основных цветов (см. RGB), по четвертой - сигнал синхронизации. Позволяет осуществить высокую скорость передачи данных.

HDMI (High Definition Media Interface) обеспечивает возможность передачи в цифровом виде несжатого изображения в стандарте телевидения высокого разрешения и многоканального звукового сопровождения, обеспечивая при этом серьезную защиту цифрового контента от несанкционированного копирования. Интерфейс HDMI позволяет организовать между проигрывателем интерактивный режим, т.е. автоматически выбирается наилучший формат и разрешение картинки.

И еще необходимо упомянуть, что рынок формата DVD с подачи международной организация DVD Forum поделен на шесть географических зон, для каждой установили свой региональный код. В результате диск, предназначенный для определенной зоны, должен воспроизводиться только на «родном» проигрывателе. Фактически большинство DVD-проигрывателей способны воспроизводить диски любой зоны, то есть являются мультизонными.

На сегодняшний день рынок AV-аппаратуры изобилует DVD-проигрывателями разных ценовых категорий, различными по набору форматов и функций. Можно встретить как низкобюджетный проигрыватель с полным набором «наворотов», так и машину класса Hi End, которая, отвечая всем современным требованиям, не предлагает, тем не менее, такого количества сервисов. Это связано с принципиально разными подходами различных производителей к конструированию и комплектованию своей продукции. Многие производители, не будучи в состоянии предложить покупателю высокое качество, решают проблему конкуренции, предлагая самые низкие цены и максимальный набор заявленных форматов и функций. Производители более высокого ранга предпочитают не экономить на качестве и не стремятся комплектовать свою продукцию по максимуму, если это требует компромисса в качестве изображения и звука. Несмотря на все современные чудеса развития электроники, все производители используют один и тот же необходимый минимум базовых технологий, а значит, чудо под названием "высококачественный DVD-проигрыватель за 100 долларов" невозможно в принципе. Любой AV-компонент будет отвечать условиям своей ценовой категории, а вот что предпочесть, качество или максимальный набор сервисов - это уже выбор покупателя.

Рассматривая DVD технологии и сопряженные с данным направлением решения, можно прийти к выводу о том, что совместное использование открытого стандарта MPV и формата DVD Video порождает проблемы, связанные с изменением функциональности имеющегося аппаратного и программного обеспечения.

Патент США №6424793 [1] описывает решение специальных задач по организации видео- и аудио- DVD презентаций с помощью оригинальной программно-управляющей информации на DVD диске, а патент США №6813438 [2] раскрывает пути реконструктивного воспроизведения CD/DVD диска. Недостатками вышеуказанных способов является невозможность преобразования мультимедийного набора формата MPV в формат DVD Video.

Наиболее близким к заявленному изобретению является патент США №6760540 [3], который раскрывает проблему интегрированного воспроизведения форматов DVD Video и DVD Audio. Наряду с новой организацией структуры данных на диске DVD, авторы патента указывают на необходимость наличия специального совместимого со многими форматами DVD плеера для возможного приложения указанного изобретения. Недостатком вышеуказанного решения является невозможность преобразования мультимедийного набора в стандарте MPV в формат DVD Video.

Задача, таким образом, состоит в решении проблемы обратной совместимости уже имеющихся DVD проигрывателей с новым открытым стандартом представления и описания элементов мультимедиа MPV.

Технический результат, а именно расширение функциональных возможностей, достигается за счет разработки способа преобразования мультимедийного набора информации, записанного в формате MPV на одном машиночитаемом носителе, в мультимедийную информацию, записанную в формате DVD.

Заявленный способ заключается в том, что мультимедийный набор информации, записанный в формате MPV на одном машиночитаемом носителе, преобразуют в мультимедийную информацию, записанную в формате DVD на другом машиночитаемом носителе, при этом с помощью компьютера считывают мультимедийный набор информации, записанный в формате MPV, записывают его в оперативную память компьютера, с помощью процессора компьютера и соответствующего программного обеспечения осуществляют открытие, разбор файла содержания указанного мультимедийного набора и выделяют ссылки на каждый фрагмент указанного мультимедийного набора, записывают выделенные ссылки в файл формата XML оперативной памяти, причем каждый фрагмент мультимедийного набора имеет область для хранения его названия, а каждый файл имеет область для хранения имени файла, выбирают из полученного файла формата XML все элементы типа файл, из которых формируют список ссылок на фрагменты мультимедийного набора для создания меню DVD, преобразуют фрагменты мультимедийного набора информации в формат MPEG-2, на основании сформированного списка ссылок генерируют навигационную информацию DVD и создают файл образа диска DVD, который используют для записи на машиночитаемый носитель преобразованной мультимедийной информации в формате DVD.

Формат DVD дисков основан на файловой системе UDF, что является прекрасной базой для хранения мультимедийных коллекций MPV. Все основные возможности и преимущества открытого стандарта MPV становятся очевидными и доступными при такой организации хранения огромного объема видео- и аудиофрагментов, а также неподвижных изображений.

Открытый стандарт MPV принципиально может сосуществовать со структурой данных указанных форматов, в частности DVD Video. Дополнительные файлы содержания с описаниями элементов мультимедиа и их представлений и свойств имеют формат XML документа и могут располагаться рядом с самими элементами на диске.

Однако спецификация формата данных DVD Video не предусматривает наличия дополнительной описательной и ссылочной информации на DVD диске. И, на сегодняшний момент, большинство серийных DVD проигрывателей имеют возможность воспроизводить различные форматы данных, включая CD Audio, Video CD, DVD Video и Audio, DivX, МР3 и WMA, а также JPEG, но воспроизведение MPV сборников невозможна.

Новизна настоящего изобретения подтверждается тем, что из уровня техники не известны способы, позволяющие:

А) Преобразовывать многоуровневые ветвящиеся структуры мультимедийных коллекций в формате MPV в ограниченную структуру меню DVD Video;

Б) Работать с различными профилями открытого стандарта MPV, включая базовый и презентационный.

На чертеже представлен алгоритм преобразования мультимедийного набора в формате MPV в формат DVD Video.

В качестве исходных данных выступает набор видео- и аудиофрагментов, а также неподвижные изображения в форматах, допускаемых открытым стандартом MPV, включая МР3, JPEG, MPEG, DivX и т.д. К данному набору файлов прилагается файл содержания в формате XML согласно основной спецификации MPV версии 1.1. Набор мультимедийных файлов и файл содержания находятся на одном локальном диске. Это гарантирует правильную работу данного способа.

С помощью компьютера считывают с носителя мультимедийный набор информации, записанный в формате MPV, записывают его в оперативную память компьютера, с помощью процессора компьютера и соответствующего программного обеспечения (набора программных инструментов MPV SDK 2.0) осуществляют открытие файла содержания, разбор файла содержания указанного мультимедийного набора. Заявленный способ предусматривает работу в файловой системе NTFS, поэтому свойство фрагмента MPV под именем "LastURL" должно включать в себя имя файла в файловой системе NTFS. После успешно выполненного этапа разбора файла содержания вся информация файла содержания находится в оперативной памяти компьютера и доступна в качестве набора структур данных, которые, в свою очередь, могут содержать другие структуры данных. Далее, из полученного набора ветвящихся структур данных выделяют ссылки на каждый фрагмент указанного мультимедийного набора, т.е. на файлы мультимедия. Для обхода ветвящихся структур данных используют рекурсивный метод. Все выделенные ссылки записывают в файл формата XML согласно упрощенной схеме хранения ссылок, принятой в данном методе. Выделяют два типа элементов: папка и файл. Папки могут содержать другие элементы, такие как файлы и папки. Каждый элемент имеет область для хранения его названия. Файлы дополнительно имеют область для хранения имени файла.

Осуществляют чтение полученного файла формата XML и выбирают из полученного файла формата XML все элементы типа файл (аудио/фото/видеофайлы), из которых формируют список ссылок на фрагменты мультимедийного набора для создания меню DVD. Далее преобразуют фрагменты мультимедийного набора информации в формат MPEG-2. На основании сформированного списка ссылок создают навигационную информацию DVD, которая генерируется в соответствии со спецификацией DVD Video версии 1.1., и создают файл образа диска DVD, который используют для записи на машиночитаемый носитель преобразованной мультимедийной информации в формате DVD.

Преобразование мультимедийного набора MPV в формат DVD Video может быть реализовано в виде программного обеспечения.

Данный способ обеспечивает простое и быстрое решение проблемы обратной совместимости уже имеющихся DVD проигрывателей с новым открытым стандартом представления и описания элементов мультимедиа MPV. Он позволяет исключить затраты на изменение аппаратного обеспечения уже имеющихся DVD проигрывателей с целью обеспечения поддержки нового стандарта.

Изобретение относится к обработке мультимедийных форматов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей. В способе считывают мультимедийный набор информации, записанный в формате MPV, записывают его в оперативную память компьютера, осуществляют открытие, разбор файла содержания указанного мультимедийного набора и выделяют ссылки на каждый фрагмент мультимедийного набора, записывают выделенные ссылки в файл формата XML оперативной памяти, выбирают из полученного файла формата XML все элементы типа файл, из которых формируют список ссылок на фрагменты мультимедийного набора для создания меню DVD, преобразуют фрагменты мультимедийного набора информации в формат MPEG-2, на основании сформированного списка ссылок генерируют навигационную информацию DVD и создают файл образа диска DVD, который используют для записи на машиночитаемый носитель преобразованной мультимедийной информации в формате DVD. 1 ил.

Способ преобразования мультимедийного набора информации, записанного в формате MPV на одном машиночитаемом носителе, в мультимедийную информацию, записанную в формате DVD на другом машиночитаемом носителе, заключающийся в том, что с помощью компьютера считывают мультимедийный набор информации, записанный в формате MPV, записывают его в оперативную память компьютера, с помощью процессора компьютера и соответствующего программного обеспечения, осуществляют открытие, разбор файла содержания указанного мультимедийного набора и выделяют ссылки на каждый фрагмент мультимедийного набора, записывают выделенные ссылки в файл формата XML оперативной памяти, выбирают из полученного файла формата XML все элементы типа файл, из которых формируют список ссылок на фрагменты мультимедийного набора для создания меню DVD, преобразуют фрагменты мультимедийного набора информации в формат MPEG-2, на основании сформированного списка ссылок генерируют навигационную информацию DVD и создают файл образа диска DVD, который используют для записи на машиночитаемый носитель преобразованной мультимедийной информации в формате DVD.