CN101431690B - 图像处理设备,图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

一种在具有第一像素数的显示区上，显示由巨大图像数据表示的图像的图像处理设备，所述巨大图像数据被记录在记录介质中，并且具有显著大于第一像素数的第二像素数，该图像处理设备包括：再现单元，用于从记录介质读取图像数据；输出单元，用于与垂直同步信号同步地输出由再现单元从记录介质读取的图像数据；和控制单元，用于控制再现单元和输出单元。控制单元进行控制，以便从记录在记录介质中的巨大图像数据中提取和读出与显示区对应的区域。

Description

图像处理设备，图像处理方法
相关申请的交叉引用 
本发明包含与2007年11月7日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2007-289218有关的主题，在此以引用方式将其全部内容并入本文。 
技术领域
本发明涉及一种图像处理设备，图像处理方法和图像处理程序，它们适合用于在具有标准像素数的显示装置上显示由具有相当大的像素数的图像数据表示的图像。 
背景技术
近年来，由于数字传输技术及视频数据压缩和编码技术的进步，电视图像的分辨率已提高。例如，对于当前的地面数字广播中的所谓高清晰度视频，已实现了隔行扫描的1920像素×1080线(1080I)的分辨率。在逐行扫描中，作为标准实现了1920像素×1080线(1080P)的分辨率。此外，已开发了用于显示这种电视图像，并且具有其数目与高清晰度视频的分辨率对应的有效显示像素的许多监视装置。传送基于高清晰度视频的电视信号的接口标准被定义为高清晰度多媒体接口(HDMI)。 
相反，已开发了通过在连续移动图像捕捉范围的时候，顺序捕捉图像，以致捕捉的图像变得连续，并按照预定的方式连接捕捉的图像，获得覆盖明显比图像捕捉设备的视角更宽的宽广范围的图像(下面称为“全景图像”)的技术。未经审查的日本专利申请公开No.2007-43505描述一种在捕捉全景图像的时候，控制照相机的方法，和根据在这种控制下捕捉的图像数据生成全景图像的方法。 
全景图像的像素数目明显大于利用常规的图像捕捉方法，在一次拍摄中获得的图像数据的像素数目。换句话说，当全景图像被视为表示一个图像的图像数据时，全景图像的分辨率明显高于在通过利用常规的图像捕捉方法进行的一次拍摄中获得的图像数据的分辨率。 
例如，近年来，诸如电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)成像器之类的图像拾取装置已变得更复杂。即使借助于通常使用的设计成小巧轻便的数码照相机(所谓的“袖珍照相机”)，也能够容易地捕捉分辨率为4000像素×3000像素或者3264像素×2448像素(高于高清晰度视频的分辨率)的图像。数字单反照相机能够具有更高分辨率的图像数据。全景图像是通过连接各项这样的图像数据(每个图像数据具有例如为4000像素×3000像素或者3264像素×2448像素的大量像素)而生成的。于是，全景图像的像素的总数显著大于上面说明的高清晰度视频的像素数目，像素数量庞大。 
发明内容
需要一种如同在全景图像中那样，显示由像素数目超过监视装置的有效显示像素的数目的图像数据表示的图像，同时最大程度地利用这种高清晰度的技术。 
这里，将考虑其中如同在全景图像中那样，由像素数目超过监视装置的有效显示像素的数目的图像数据表示的图像将被显示在监视装置上的情况。这种情况下，可按照监视装置的有效像素的数目，降低图像数据的像素的数目。不过，图像数据的像素数目的降低涉及图像数据的像素抽选(pixel decimation)和滤波，因此，分辨率的降低是不可避免的。 
特别地，就图像数据来说，如同在通过连接各项图像数据生成的、像素数目庞大的上述全景图像中那样，图像的压缩比变得极大。于是，图像的多数细节信息丢失，从而难以最大程度地利用图像数据的分辨率。 
另一方面，可从像素数目庞大的图像数据中提取像素数目对应于监视装置的有效显示像素的数目的区域，图像可由图像数据的该区域表示。不过在这种情况下，为了展开图像数据，需要具有与整个图像数据的像素数目对应的巨大容量的存储器，导致装置的成本增加。即使能够安装具有足够容量的存储器，能够处理的图像数据的大小也局限于所安装的存储器。 
可取的是提供一种显示由像素数目显著大于显示装置的有效像素的数目的图像数据表示的图像，同时最大程度地利用图像数据的分辨率的图像处理设备、图像处理方法和图像处理程序。 
按照本发明的一个实施例，提供一种在具有第一像素数的显示区上显示由巨大图像数据表示的图像的图像处理设备，所述巨大图像数据记录在记录介质中并且具有显著大于第一像素数的第二像素数，所述图像处理设备包括下述元件：再现单元，被配置为从记录介质读取图像数据；输出单元，被配置为与垂直同步信号同步地输出由再现单元从记录介质读取的图像数据；和控制单元，被配置为控制再现单元和输出单元。控制单元进行控制，以便从记录在记录介质中的巨大图像数据中提取和读出与显示区对应的区域。 
按照本发明的图像处理设备还包括存储单元，所述存储单元的容量为具有第三像素数的图像数据的大小的至少两倍，所述第三像素数小于第二像素数、大于第一像素数，其中控制单元进行控制，以便从记录在记录介质中的巨大图像数据读取具有第三像素数并且包括具有第一像素数以供在显示区上显示的区域在内的区域；并且其中当在巨大图像数据中移动供在显示区上显示的区域时，控制单元与垂直同步信号同步地以像素为增量单位进行所述移动 
按照本发明的另一实施例，提供一种图像处理方法，包括：从具有显著大于第一像素数的第二像素数的巨大图像数据中，提取和读出与具有第一像素数的显示区对应的区域，所述提取和读出进一步包括从巨大图像数据读取具有第三像素数并且包括具有第一像素数以供在显示区上显示的区域在内的区域，其中所述第三像素数小于第二像素数、大于第一像素数；和 
当在巨大图像数据中移动供在显示区上显示的区域时，与垂直同步信号同步地以像素为增量单位进行所述移动。 
按照本发明的另一实施例，提供一种使设备执行图像处理方法的图像处理程序，包括：从具有显著大于第一像素数的第二像素数的巨大图像数据中，提取和读出与具有第一像素数的显示区对应的区域；和与垂直同步信号同步地输出包括在所读出区域中的图像数据。 
如上所述，按照本发明的各个实施例，从记录在记录介质中并且具有显著大于第一像素数的第二像素数的巨大图像数据中，提取和读出与具有第一像素数的显示区对应的区域。与垂直同步信号同步地输出包括在所读出区域中的图像数据。因此，能够在显示区上显示由巨大图像数据表示的图像，而不涉及分辨率的降低，并且所能处理的巨大图像数据的像素数并不局限于存储器的容量。 
附图说明
图1是表示按照本发明的第一实施例的图像显示的概略的示意图； 
图2是表示适用于第一实施例的***的概略的方框图； 
图3是表示按照第一实施例的例证图像显示过程的流程图； 
图4是描述确定第一解码数据中的当前再现位置X的位置是否超过预定位置的过程的示意图； 
图5是表示第二实施例的应用的概略的示意图； 
图6是表示蓝光光盘(蓝光光盘协会的注册商标)只读存储器(BD-ROM)的数据模型的概略的示意图； 
图7是描述索引表的示意图； 
图8是表示执行蓝光光盘Java(Java是Sun Microsystems的注册商标)(BD-J)对象的***模型的概略的示意图； 
图9是表示适合于第二实施例的图像显示***的概略的示意图； 
图10是表示可移植网络图形(PNG)格式中的组块(chunk)的结构的示意图； 
图11A和11B是表示例证的PNG图像文件的结构的示意图； 
图12是表示适合于第二实施例的例证播放设备的结构的方框图； 
图13是表示在HDMI发射器和接收HDMI信号的HDMI接收器之间进行的通信的概略的示意图； 
图14是表示在扩展显示标识数据(EDID)中定义的数据格式的示意图； 
图15是表示在EDID中定义的数据格式的示意图； 
图16是表示在EDID中定义的数据格式的示意图； 
图17是表示其中利用软件读取EDID的例子的示意图； 
图18是表示通过利用数字视频接口(DVI)连接，获得EDID信息 的示意图； 
图19是描述与垂直同步信号同步，以像素为增量进行移动的过程的原理的功能方框图； 
图20是描述与垂直同步信号同步，以像素为增量进行移动的过程的原理的示意图。 
具体实施方式
下面，说明本发明的第一实施例。在本发明的实施例中，当在显示区显示由记录在记录介质中，并且像素数目显著大于监视装置的显示区的像素数目的图像数据(下面称为“巨大图像数据”)时，从所述巨大图像数据中提取与显示区对应的一块图像数据，并将其用于显示。在这个时候，从记录介质读取预定数量的巨大图像数据，所述预定数量小于或等于可用于展开供显示的图像数据的存储器的容量。当安排成将在显示区上显示的一部分的巨大图像数据移动时，在必需下一项数据之前，预先从记录介质读取下一部分的巨大图像数据，并将其保存在存储器中。 
因此，能够被处理的巨大图像数据的像素的数目并不局限于存储器的容量。另外，能够处理其中显示区在巨大图像数据内移动的情况。 
此外，按照第一实施例，与输出视频信号的垂直同步信号同步地以像素为增量移动图像。因此，能够消除或减小由图像的移动引起的图像的模糊或闪烁。 
参见图1和2，更具体地说明第一实施例。图1示意地表示按照本发明的第一实施例的图像显示。图2示意地表示适用于第一实施例的***。在该***中，按照预定方式读出记录在记录介质10中的压缩和编码的巨大图像数据，读取的巨大图像数据由解码器11解码，并被输出给监视装置13，以致由所述巨大图像数据表示的图像被显示。解码器11利用存储器12进行压缩图像数据的解码。 
例如，考虑其中如在图1的部分A中所示，由水平方向上7680像素和垂直方向上1080像素的巨大图像数据20表示的图像将被显示 在具有水平方向上1920像素，垂直方向上1080像素的有效像素区的监视装置上的情况。这种情况下，以大小与监视装置的有效显示区对应的块为增量，从巨大图像数据20中提取图像数据，由提取的图像数据表示的图像将被显示在监视装置上。 
通过把经历预定格式的压缩和编码的巨大图像数据20记录在记录介质10中，提供所述巨大图像数据20。在显示由巨大图像数据20表示的图像时，从记录介质10读取巨大图像数据20，压缩和编码的巨大图像数据20由解码器11解码，并被提供给监视装置13。注意能够被解码器11解码的图像数据的大小存在最大值。例如，假定解码器11能够对直到2560像素×1080像素大小的图像数据解码。此外，假定当解码器11进行压缩图像数据的解码时使用的存储器12的容量至少为解码器11能够解码的图像数据的大小的两倍。 
下面考虑其中从巨大图像数据20的左端到右端，顺序移动显示在监视装置13的显示区上的，由巨大图像数据20表示的图像的一部分(下面称为“显示数据块21”)。首先，在记录于记录介质10中的巨大图像数据20中，访问包括显示数据块21，并且具有可解码大小的数据，并读取该数据区中的数据。读取的数据被提供给解码器11，压缩和编码的数据由解码器11解码，并在存储器12中展开(图1的部分B)。在图1的部分B中所示的例子中，具有2560像素×1080像素大小的图像数据由解码器11解码，并在存储器12中展开(这在图1中被示为解码数据22A)。 
首先，从在存储器12中展开的解码数据22A中，从与图像的左端对应的位置开始，读取与监视装置13的显示区对应的等同于水平方向上1920像素和垂直方向上1080像素的数据，作为包括在显示数据块21中的数据。读取的数据经视频存储器(图中未示出)被供给监视装置13。当显示数据块21从巨大图像数据20的左端移动到右端时，显示在监视装置13的显示区上的图像与显示数据块21的移动一致地被移动。 
当显示数据块21逼近在存储器12中展开的解码数据22A的末 端时，访问记录在记录介质10中的巨大图像数据20的下一个数据区，并读取该数据区中的数据(图1的部分C)。读取的数据被供给解码器11，压缩和编码的数据由解码器11解码，并在存储器12中展开(这在图1中被示为解码数据22B)。在这个时候，新展开的解码数据22B被映射到存储器12，以致在先前展开的解码数据22A之后，能够访问解码数据22B。 
进一步朝着巨大图像数据20右端移动显示数据块21，当显示数据块21到达包括在存储器12中展开的解码数据22A和解码数据22B之间的边界的位置时，在每个解码数据22A和解码数据22B中移动显示数据块，如图1的部分D中所示。 
图3是表示按照第一实施例的例证图像显示过程的流程图。该流程图中显示的过程是当在巨大图像数据20中移动显示数据块21，并在监视装置13的显示区上滚动显示时的例证过程。 
在步骤S10，按照预定方式从记录在记录介质10中的巨大图像数据20中读取与可解码大小等同的数据，并测量在该读取中所涉及的时间Rt。例如，可以想像的是从巨大图像数据20的典型位置(例如，图像的中央位置)读取与可解码大小等同的数据。时间Rt包括读取与可解码大小等同的数据，并解码读取的数据所涉及的时间。 
当测量了时间Rt时，在步骤S11，从记录在记录介质10中的巨大图像数据20中读取与第一可解码部分等同的数据以供显示。例如，读取指定将被首先显示，包括显示数据块21，并且等于可解码大小的数据。从记录介质10读取的等于第一可解码部分的数据由解码器11解码，并在存储器12中被展开为解码数据22A。 
在步骤S12，确定解码数据22A中将显示在监视装置13上的图像数据的再现位置X。即，在步骤S12中确定解码数据22A中显示数据块21的地址。当确定了再现位置X时，在步骤S13，根据再现位置X再现图像。图像的再现是与输出给监视装置13的视频信号的垂直同步信号同步进行的。通过与垂直同步信号同步地进行所述再现(rendering)，能够消除或减少由显示区的移动引起的图像的模糊或闪烁。
例如，根据再现位置X确定显示数据块21的范围，从存储器12读取在显示数据块21的范围内的图像数据，并将其写入视频存储器(图中未示出)中。写入视频存储器中的数据与垂直同步信号同步地被供给监视装置13，由该数据表示的图像被显示在屏幕上。 
当步骤S13中的基于显示数据块21的再现完成时，在步骤S14，沿着预先指定的移动方向使再现位置X移动n个像素。在步骤S15，确定作为第一编码数据的解码数据22A中的当前再现位置X的位置是否超过了预定位置。即，在步骤S15中，确定在解码数据22A内移动显示数据块21的情况下，准备下一个解码数据22B的定时。 
利用图4，更详细地说明步骤S15中的处理。参见图4，假定在存储器12中展开的解码数据22A(或者解码数据22B)的水平方向上的像素的数目充当图像宽度，显示数据块21的水平方向上的像素的数目充当屏幕宽度。这种情况下，在步骤S15中，计算下面的方程式，并把计算结果Xmax与再现位置X进行比较： 
Xmax＝(图像宽度-屏幕宽度)-(再现时间Rt×单位时间再现的宽度)-边缘宽度                  (1) 
在方程式(1)中，(再现时间Rt×单位时间再现的宽度)表示在以某一速度移动显示数据块21的情况下，在从记录介质10读取等于可解码大小的数据的期间，显示数据块21移动的距离。边缘宽度可按照***的便利或类似因素任意设置。即，当在移动方向上，当前再现位置X位于由计算结果Xmax指示的位置之前时，能够确定在显示数据块21移动到在存储器12中展开的解码数据22A的末端之前，不能在存储器12中准备下一个解码数据22B。 
作为步骤S15中上述计算结果Xmax和再现位置X之间的比较的结果，当确定再现位置X小于计算结果Xmax时，过程返回步骤S12，在步骤S12，再现位置X被移动n个像素，并进行再现。相反，当根据比较结果确定再现位置X大于或等于计算结果Xmax时，过程进入步骤S16。 
在步骤S16，确定是否从记录介质10读取了等于第二可解码部 分的数据，该数据将在于步骤S11中读取的等于第一可解码部分的数据之后用于显示。在巨大图像数据20中，等于第二可解码部分的数据是其图像区在显示数据块21的移动方向上，与等于第一可解码部分的数据相邻的数据。当确定已从记录介质10读取了等于第二可解码部分的数据时，过程进入步骤S18。 
相反，当确定还没有读取等于第二可解码部分的任何数据时，过程进入步骤S17，从记录介质10读取等于第二可解码部分的数据。过程进入步骤S18。通过利用不同的线程，与其它处理并行地进行等于第二可解码部分的数据的读取。 
在步骤S18，确定当前再现位置X是否超过了作为第一解码数据的解码数据22A内，能够在显示区上进行再现的最大值。即，参见图4，在步骤S18中确定当前再现位置X是否大于(图像宽度-屏幕宽度)的值。当确定当前再现位置X小于或等于所述最大值时，过程返回步骤S12，在步骤S12中，使再现位置X移动n个像素并进行再现。 
相反，当在步骤S18中确定当前再现位置X大于最大值时，过程进入步骤S19。在步骤S19，确定在显示区上再现由解码数据22A和解码数据22B表示的图像的再现位置。在步骤S20，利用第一解码数据22A和第二解码数据22B进行再现。即，当显示数据块21覆盖解码数据22A和解码数据22B时，从存储器12读取被显示数据块21覆盖的解码数据22A和解码数据22B的各个部分作为各项再现数据。如上述步骤S13中一样，与输出给监视装置13的视频信号的垂直同步信号同步地进行图像的再现。 
当完成基于显示数据块21的再现时，在步骤S21，按照预定的指定移动方向使再现位置X移动n个像素。 
在步骤S22，确定由作为解码数据22A的一部分的图像数据表示的图像是否被显示。即，如果整个显示数据块21被移到解码数据22B一侧，那么将不显示由作为解码数据22A的一部分的图像数据表示的图像。注意，当确定由作为解码数据22A的一部分的图像数据表示的图像仍然正在被显示时，过程返回步骤S19，在步骤S19，再现位置 X被移动n个像素，并进行再现。 
相反，当在步骤S22中确定没有由作为解码数据22A的一部分的图像数据表示的图像被显示时，过程进入步骤S23，解码数据22A被丢弃。随后，过程返回步骤S12。即，当在丢弃解码数据22A之后继续移动显示数据块21时，从记录介质10读取等于可解码大小的新数据，并由解码器11解码。解码获得的新的解码数据被写入存储器12中写入丢弃的解码数据22A的地址。 
当存储器被配置为环形存储器，并且写入解码数据22A和解码数据22B的区域被循环使用时，能够更平滑地进行显示数据块21的连续移动。 
可以想到访问保存巨大图像数据的一个文件的所需区域中的数据的各种方法。例如，当巨大图像数据由诸如联合图像专家组(JPEG)方案之类的块编码压缩和编码时，以离散余弦变换(DCT)块为增量的访问能够实现巨大图像数据的所需区域，例如等于上述可解码大小的数据的提取。例如，检索在JPEG文件中描述的标记，并根据标记信息，提取包括在文件中的DCT块，从而映射用JPEG文件再现的图像中的DCT块的位置。 
可用于第一实施例的压缩和编码方案并不局限于JPEG方案。即，其它方案也是可适用的，只要它们能够根据压缩和编码的图像数据指定解码像素和解码块的位置。例如，可以想到的是对第一实施例应用图形交换格式(GIF)方案和PNG方案。后面说明PNG格式的例证应用。 
下面，说明本发明的第二实施例。第二实施例是其中上述第一实施例被应用于基于BD-ROM标准的应用的例子。下面简要说明BD-ROM标准。 
蓝光光盘标准采用直径12厘米，覆盖层厚度0.1毫米的光盘作为记录介质，波长405纳米的蓝-紫色激光作为光学***，和数值孔径0.85的物镜来实现最高27GB的记录容量。于是，蓝光光盘能够在不降低图像质量的情况下，记录至少两个小时的日本广播卫星(BS)数字 高清晰度电视广播。BD-ROM标准是一种在“Blu-ray Disc Read-OnlyFormat Ver.1.0part 3 Audio Visual Specification”中定义的用于只读蓝光光盘的标准。 
BD-ROM标准处理BD-J对象，BD-J对象包括包含视频和音频的电影对象，以及包括Java程序的对象。 
即，如图5中示意所示，用于再现高清晰度视频的视频流和重放控制信息，用于执行BD-J对象的Java程序，用于播放高清晰度视频的导航，和BD-J对象使用的图像材料被保存在BD-ROM光盘30中。通过在支持BD-ROM标准的BD播放机31上播放光盘30，记录在光盘30中的高清晰度视频和图像材料可被输出给与BD播放机31连接的监视装置32，由高清晰度视频和图像材料表示的图像可按照记录在光盘30中的重放控制信息和Java程序被显示在监视装置32上。 
通过利用预定的操作单元，比如能够从远处与BD播放机31通信的遥控器33向BD播放机31给出指令，能够在BD播放机31上执行与重放控制信息和Java程序一致的操作。于是，能够实现诸如高清晰度视频的标题选择、章节跳转、搜索和暂停之类的重放控制操作和其它交互操作。 
图6示意表示BD-ROM的数据模型。如图6中所示，BD-ROM的数据结构具有四层。底层是剪辑视听(AV)流所位于的一层(为了方便起见，称为“剪辑层”)。从底层开始的第二层是关于对应的剪辑AV流指定重放位置的电影播放列表，和播放项目所位于的一层(为了方便起见，称为“播放列表层”)。从底层开始的第三层是电影对象和BD-J对象所位于的一层(为了方便起见，称为“对象层”)，电影对象包括指定对应电影播放列表中播放项目的顺序的命令，BD-J对象能够实现交互操作和自由操作。顶层是管理保存在BD-ROM中的标题的索引表所位于的一层(为了方便起见，称为“索引层”)。 
索引表是定义BD-ROM中的标题的顶层表格。根据保存在索引表中的标题信息，驻留在BD-ROM中的***软件中的模块管理器控制BD-ROM的播放。即，如图7示意所示，索引表中的任意条目被 称为标题。在索引表中输入的第一重放、顶层菜单和标题#1、#2、...都是标题。每个标题提供与电影对象或BD-J对象的链接。每个标题指示一个高清晰度电影(HDMV)标题或一个BD-J标题。 
例如，当保存在BD-ROM中的内容是电影时，第一重放是宣传片，所述宣传片是电影公司的广告，并在电影的主要部分之前被显示。当内容是电影时，顶层菜单是用于选择主要部分的重放，章节搜索，字幕和语言设置，特殊特征的重放等等的菜单屏幕。单个的标题是可从顶层菜单选择的视频图像。此外，标题可被配置为另一菜单屏幕。 
图8示意表示执行BD-J对象的***模型。BD-J***模型具有分层结构。底层包括数据源和命令源，比如网络，***存储，本地存储，光盘(BD-ROM)，应用高速缓存和事件队列(为了方便起见，称为“存储层”)。在从底层开始的第二层中配置主机操作***(OS)(为方便起见，称为“主机层”)。主机层包括接受用户操作的用户操作(UO)调度器和控制静止图像和视频图像以及文本的显示的呈现引擎。主机层起包括底部存储层的硬件和上层中的应用之间的中介的作用，并控制所述硬件和应用。 
此外，主机层控制网络协议，存储***和文本呈现引擎，并控制与网络的通信，每个存储器中数据的读取，以及自光盘的数据读取。通过经存储***，从主机层访问诸如光盘之类的存储介质，能够以文件为增量，或者以最小的记录单元为增量，进行对诸如光盘之类的记录介质的访问。 
在主机层上面配置HDMV依从的AV播放-导航层。HDMV依从的AV播放-导航层包括解码图像数据的图形解码器，和解码诸如字幕之类文本数据的文本/字幕解码器。 
在HDMV依从的AV播放-导航层上配置应用运行时环境层。应用运行时环境层配置用于执行利用上层中的Java程序的应用的环境。即，应用运行时环境层包括控制对存储器的访问的访问控制单元，为Java的主机OS提供运行环境的Java虚拟机(VM)，和管理上层中的Java应用的应用管理器。应用运行时环境层还包括各种应用编程接口 (API)和模块，比如家用视听交互操作用户接口(HAVi UI)，Java媒体框架(JMF)，JavaTV，数字视频广播扩展(DVB Ext.)和BD扩展。 
按照本发明的第二实施例的程序起应用运行时环境层之上的一层中的BD-J应用的作用。 
图9示意表示可用于本发明的第二实施例的图像显示***。在本发明的第二实施例中，图像显示***具有平面结构，所述平面结构包括多层分级结构，图9中表示了其一个例子。从底层开始，顺序显示背景层40，主视频层41，辅助视频层42，和字幕图形层43，交互图形层44显示在最前面(顶部)。 
背景层40处理诸如壁纸图像之类的背景图像。主视频层41和辅助视频层42处理由相应的播放列表指定的图像(主要是图像数据)。主视频层41和辅助视频层42之一可被显示，或者一层的一帧可按照预定方式被嵌入另一层的一帧中，以便被显示成画中画。字幕图形层43处理字幕数据，所述字幕数据表示在运动图像的重放期间显示的字幕。交互图形层44处理用于显示菜单屏幕的字符数据，和诸如显示按钮图像的位图数据之类的图形数据。利用交互图形层44能够进行基于BD-J应用的再现。 
背景层40，主视频层41，辅助视频层42，字幕图形层43，和交互图形层44能够被相互独立地单独显示。主视频层41和辅助视频层42具有1920像素×1080线的分辨率，16比特的单位像素数据长度，和4:2:2体系的亮度信号Y与色度信号Cb和Cr(下面称为“YCbCr(4:2:2)”)。YCbCr(4:2:2)是其中每个像素具有8位亮度信号Y与8位色度信号Cb和Cr的色系，两个水平像素的色度信号Cb和Cr构成一项颜色数据。交互图形层44和字幕图形层43具有1920像素×1080线的分辨率，每个像素的取样深度为8位。交互图形层44和字幕图形层43的色系为利用256色调色板的8位颜色变换地址***。 
交互图形层44和字幕图形层43能够分256级执行α混合。在与其它平面组合的时候，可以按256级设置不透明度。可以像素为增量 设置不透明度。下面，在0≤α≤1的范围内表示不透明度α，其中不透明度α＝0表示完全透明，不透明度α＝1表示完全不透明。 
交互图形层44和字幕图形层43处理PNG格式的图像数据。PNG格式定义的一个像素的取样深度从1位到16位。当取样深度为8位或16位时，α通道，即单个像素分量的不透明度信息(称为“α数据”)可被附加。当取样深度为8位时，能够分256级指定不透明度。通过利用基于α通道的不透明度信息，执行α混合。此外，能够使用多达256色的调色板图像，索引编号指示在准备的调色板中，元素(索引)的序数。 
图10、11A和11B示意表示PNG格式的图像数据的文件结构。包含多块数据的PNG图像文件具有称为“组块”的结构。图10表示组块的结构。一个组块包含四项数据，数据部分的数据大小，组块名称，数据序列，和循环冗余校验(CRC)校验值。这些数据项的位置是根据到组块头部的偏移量指定的。数据大小具有4字节的数据长度，定义数据序列部分的数据大小。组块名称具有4字节的数据长度，组块的名称是用ASCII码编写的。数据序列具有可变的数据长度，实际的数据被保存于其中。CRC校验值具有4字节的数据长度，并被用于校验组块中的数据的有效性。 
图11A和11B表示PNG图像文件的例证结构。如图11A中所示，PNG图像文件包括PNG签名，IHDR组块，PLTE组块，IDAT组块，IEND组块，辅助组块，以及另外的组块(如果需要的话)。 
参见图11B，PNG签名是PNG图像的标识符，并保存用于识别PNG图像的8字节序列。IHDR组块是图像报头，保存整个图像的重要数据，比如PNG图像的图像大小和位深度。置于IHDR组块之后的辅助组块包含与显示颜色相关的一个或多个组块，比如PNG图像的γ值和色度。PLTE组块保存其中如上所述，利用索引编号指定元素的调色板。PLTE组块在索引颜色模式方面至关重要。下一个辅助组块包含与显示透明色或类似物相关的一个或多个组块。下一个另外的组块是可选的，并不重要。IDAT组块是图像数据，保存压缩和编 码的图像数据序列。在一个PNG图像文件中可存在多个IDAT组块。IEND组块标记PNG图像文件的结束，具有为0的数据长度。 
这样，PNG图像文件不是利用偏移量，而是利用组块结构表示数据存储位置，从而是高度可扩展的。例如，图像在该图像的二维平面上被分成具有预定大小的多个块，在各个块中形成IDAT组块，从而能够在不对PNG图像解码的情况下，访问在该图像的所需部分中的数据。即，当上述巨大图像数据20作为PNG图像文件被记录在记录介质中时，能够在不从记录介质读取并解码整个PNG图像文件的情况下，能够访问巨大图像数据20中的显示数据块21。 
注意，由交互图形层44和字幕图形层43处理的图像数据并不局限地PNG格式的图像数据。另一方面，能够处理以其它压缩和编码方案，比如JPEG方案压缩和编码的图像数据，游程长度压缩图像数据，和未经过压缩和编码的位图数据。 
图12表示播放设备50的例证结构。播放设备50对应于利用图5描述的BD播放机31。播放设备50再现视频流和音频流，并执行装入驱动单元(图中未示出)的，基于BD-ROM标准的光盘30中的Java程序。 
播放设备50包含两条总线，一个存储器总线60和一个中央处理器(CPU)总线61。播放设备50通过CPU总线61和外部总线接口(I/F)83与外部总线84连接。CPU62与CPU总线61连接。 
CPU62使用随机存取存储器(RAM)(图中未示出)作为工作存储器，执行预先保存在ROM(图中未示出)中的程序，通过CPU总线61向包括在播放设备50中的各个单元发送命令，从各个单元接收状态信号等，并控制播放设备50的操作。通过利用在CPU62上运行的程序，配置利用图8描述的主机OS，网络协议，存储***和文本呈现引擎。类似地，通过利用在CPU62上运行的程序，还配置包括在应用运行时环境层中的访问控制单元，Java虚拟机，应用管理器和API。 
存储器总线60与存储器80和81连接。借助存储器总线60在这些存储器80和81与包括在播放设备50中的各个单元之间交换数据。
解码器63接收从载入驱动单元(图中未示出)中的BD-ROM再现的输入数据，按照预定方式解码输入数据。由解码器63解码的数据按照数据的类型被分发。解码数据经由存储器总线60被写入存储器80或81中，或者经由CPU总线61被提供给CPU62。 
例如，当解码数据是静止图像数据或视频数据时，解码数据经由存储器总线60被写入存储器80或81中。另一方面，当解码数据是执行BD-J应用的Java程序，或者用于执行标题的重放控制的索引表、电影对象命令或播放列表时，解码数据经由CPU总线61被供给CPU62。供给CPU62的数据被写入RAM(图中未示出)中。 
写入存储器80或81的图像数据经历利用降噪块(NR)64的噪声消除，和利用增强器65的图像质量校正，处理后的数据经由存储器总线60被写入存储器80或81。 
写入存储器80或81的视频数据经由比例缩放单元67从存储器总线60供给画面控制单元68，按照预定方式处理，并被供给α混合单元72。诸如图像材料之类的静止图像数据作为PNG图像文件被写入存储器80或81中。该PNG图像文件经图形单元69被供给颜色查寻表(CLUT)70。参考索引编号，PNG图像文件被转换成RGB数据，并经比例缩放单元71被供给α混合单元72。比例缩放单元71把数据转换成隔行数据(这里描述其中整个信号处理以隔行扫描为基础的例子)。CLUT70提取指示不透明度的α通道的数据α。 
α混合单元72混合从画面控制单元68供给的图像数据，和从比例缩放单元71供给的图像数据，并输出混合后的图像数据。此时，根据通过参考CLUT70提取的α通道的数据α，设置从比例缩放单元71供给的图像数据的不透明度，并进行混合。 
从α混合单元72输出的图像数据是与来自数字输出单元73的垂直同步信号同步输出的，并被供给隔行/逐行(I/P)转换器82。I/P转换器82把隔行数据转换成逐行数据(称为“I/P转换”)。例如，I/P转换器82把1080I的输入数据转换成1080P的数据，并输出该1080P数据。从I/P转换器82输出的图像数据被提供给HDMI发射器85。HDMI 发射器85把供给的图像数据转换成基于HDMI标准的传输格式的信号，并输出该信号。 
图13示意地图解说明在HDMI发射器85和HDMI信号接收器(HDMI接收器90)之间进行的通信。HDMI接收器90安装在例如监视装置上。利用最小化传输差分信号(TMDS)通道0-2，从HDMI发射器85发射视频数据信号，并在HDMI接收器90接收该视频数据信号。另外，利用TMDS时钟通道从HDMI发射器85发射时钟信号，并在HDMI接收器90接收该时钟信号。根据接收的信号，HDMI接收器90生成并输出视频数据和音频数据。 
监视装置包括保存监视装置独有的信息，比如厂家名称，序列号和分辨率的ROM91。作为HDMI信号发射器的播放设备50利用显示数据通道(DDC)与监视装置通信，并获得保存在ROM91中的监视装置独有的信息。DDC是利用与上述TMDS通道0-2和TMDS时钟通道所共用的电缆传送的。 
监视装置独有的信息的数据格式被定义为扩展的显示标识数据(EDID)。图14-16表示在EDID中定义的数据格式。作为第一地址的00h(“h”表示最前面的2位数字是十六进制数字)是报头。各项厂家和产品信息被保存在地址08h-11h。EDID结构的版本信息等被保存在地址12h和13h。监视装置的各项基本信息，比如有效显示区的水平尺寸和垂直尺寸被保存在地址14h-18h。与颜色相关的各项信息被保存在地址19h-22h。监视装置独有的各项定时信息，比如垂直同步频率和水平同步频率的范围，以及可显示的像素的数目被保存在地址23h-25h。标准像素数目的各项支持信息被保存在地址26h-34h。各项详细信息被保存在36h-0Ch。扩展标志被保存在地址11h。检查和被保存在地址12h。 
图17表示其中通过利用软件读取该EDID的例子。从图17显然明白，就监视装置来说，与制造商和电气特性相关的信息，与颜色特性相关的信息，与定时特性相关的信息，和像素的标准数目的支持信息已被读取。
注意利用EDID获得监视装置独有的信息并不局限于基于HDMI的连接，并被利用例如液晶显示器(LCD)的普通监视装置广泛采用。和图18中所示的例子一样，视频信号是通过TMDS通道传送给监视装置的。另外，借助显示数据标准层2B(DDC2B)通道，在视频卡和监视装置之间交换即插即用(PnP)信息。在该数据交换的时候，保存在包括于监视装置中的ROM91′中的EDID信息被读取，并被传给视频卡一方。 
按照本发明的实施例，如在第一实施例中所述，当在巨大图像数据中移动显示数据块时，与垂直同步信号同步地进行以像素为增量的移动，以便显示。在第二实施例中，将利用图19示意地描述与垂直同步信号同步地进行以像素为增量的移动的过程的原理。 
图19是与视频帧同步地显示动画卡通的例证结构的功能方框图。在帧精确动画(frame accurate animation：FAA)单元100中，用于显示动画卡通的缓冲图像#1、#2、...、#N与定义视频数据的帧定时的帧信号同步地被单独复制到区域复制单元110。例如，区域复制单元110包括一个存储器，并把供给的缓冲图像#1、#2、...、#N写入该存储器中。同时，定义视频数据的帧定时的帧信号也从视频源102被供给区域复制单元110。 
响应来自上层中的应用101的命令，与从视频源102供给的帧信号同步，动画器111按照将在动画卡通中显示缓冲图像#1、#2、...、#N的顺序，输出复制到区域复制单元110的缓冲图像#1、#2、...、#N。从区域复制单元110输出的动画图像经图形平面103被供给混合器104，与从视频源102供给的视频数据组合，并被输出。 
由于动画卡通是与视频数据的帧信号同步显示的，图20中表示了一个例子，因此动画帧的更新是与视频帧的更新同步进行的，从而显示视觉上平滑的动画卡通。另一方面，当应用101指定动画帧之间的显示间隔时，能够根据指定的显示间隔显示与视频帧同步的动画卡通。 
在图19中所示的结构中，假定从视频源102供给区域复制单元 110的帧信号是与输出给监视装置的视频信号的垂直同步信号同步的信号。另外还假定在巨大图像数据中，以像素为增量移动显示数据块的情况下，用于显示动画卡通的图像#1、#2、...、#N充当位于相应位置的显示数据块。因此，当在巨大图像数据中，以像素为增量移动显示数据块时，可使显示数据块的移动与输出给监视装置的视频信号的垂直同步信号同步。 
即，保存巨大图像数据的图像文件，和包括使播放设备50执行在第一实施例中利用图3中所示的流程图描述的过程的Java程序的BD-J应用被记录在基于BD-ROM标准的光盘30中。BD-J应用使作为文件记录在光盘30中的巨大图像数据的预定区域能够被显示在监视器上，显示的区域将按照用户操作而移动。 
当光盘30被装入播放设备50的驱动单元(图中未示出)时，光盘30由播放设备50播放，BD-J应用被读出，并被写入RAM(图中未示出)中，所述RAM是CPU62的工作存储器。同时，通过利用通信单元(图中未示出)进行基于DDC的通信，播放设备50获得按照EDID格式保存在ROM91中的监视装置32独有的信息。播放设备50从所述独有信息获得指示监视装置32的垂直同步频率，和能够处理的扫描类型(隔行或逐行)的信息。当监视装置32支持逐行扫描时，认为按照本发明的实施例的，与垂直同步信号同步地，以像素为增量在巨大图像数据中移动显示数据块是有效的。 
当根据监视装置32独有的信息，确定监视装置32支持逐行扫描时，通过利用借助图19描述的结构，执行利用图3中所示的流程图描述的过程。通过利用CPU62、存储器80或81、和图形单元69，能够实现利用图19描述的结构。利用图3中所示的流程图描述的过程是由CPU62执行的。 
即，CPU62按照从光盘30读取的BD-J应用，访问记录在光盘30中的巨大图像数据文件，读取巨大图像数据文件中位于预定位置的数据，并测量读取时间Rt(图3中的步骤S10)。随后，CPU62从巨大图像数据文件读取被指定将在监视装置32上显示，包括显示数据块 21，并且等于第一可解码部分的数据(图3中的步骤S11)。 
读取的数据由解码器63解码，并经由存储器总线60被写入存储器80中。之后，对于写入存储器80中的数据确定再现位置X(图3中的步骤S12)，并与输出给监视装置32的视频信号的垂直同步信号同步地进行等于显示数据块21的数据的再现(图3中的步骤S13)。响应移动指令，再现位置X被移动n个像素(图3中的步骤S14)。当确定新的再现位置X是不必读取等于第二可解码部分的位置时(图3中的步骤S15)，与输出给监视装置32的视频信号的垂直同步信号同步地进行下一再现。 
之后，类似地进行从图3中的步骤S16向前的过程，即，确定是否读取等于第二可解码部分的数据(图3中的步骤S16)，当从记录在光盘30中的巨大图像数据文件读出等于第二可解码部分的数据时，根据等于第二可解码部分的数据，确定显示数据块21的再现位置X(图3中的步骤S19)，和在确定的再现位置X与垂直同步信号同步地再现(图3中的步骤S20)。 
注意上面说明了沿水平方向移动待显示的巨大图像数据的一个区域(显示数据块)。不过，并不局限于上面的例子。即，显示数据块可相对于巨大图像数据沿垂直方向或者对角方向移动。此外，上面说明了以像素为增量进行显示数据块的移动。不过，在这种情况下，不仅能够以一个像素为增量，而且能够以多个像素，比如两个像素或者三个像素为增量，或者以数目可变的像素为增量进行显示数据块的移动。因此，能够改变被显示图像的移动速度。 
此外，上面说明了压缩和编码的巨大图像数据被记录在记录介质中。不过，并不局限于上述例子。即，本发明的实施例适用于其中未被压缩或编码的巨大图像数据，比如位图格式的数据被记录在记录介质中的情况。 
本领域的技术人员应明白，根据设计要求和其它因素，可以产生各种修改、组合、子组合和变更，只要它们在附加的权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (11)

1.一种在具有第一像素数的显示区上显示由巨大图像数据表示的图像的图像处理设备，所述巨大图像数据被记录在记录介质中并且具有显著大于第一像素数的第二像素数，所述图像处理设备包括：
再现单元，被配置为从记录介质读取图像数据；
输出单元，被配置为与垂直同步信号同步地输出由再现单元从记录介质读取的图像数据；和
控制单元，被配置为控制再现单元和输出单元，
存储单元，所述存储单元的容量为具有第三像素数的图像数据的大小的至少两倍，所述第三像素数小于第二像素数、大于第一像素数，
其中控制单元进行控制，以便从记录在记录介质中的巨大图像数据读取具有第三像素数并且包括具有第一像素数以供在显示区上显示的区域在内的区域；并且
其中当在巨大图像数据中移动供在显示区上显示的区域时，控制单元与垂直同步信号同步地以像素为增量单位进行所述移动。
2.按照权利要求1所述的图像处理设备，其中当在巨大图像数据中移动供在显示区上显示的区域时，控制单元按照所述移动从记录在记录介质中的巨大图像数据读出另一区域，并把所述另一区域保存在存储单元中，其中所述另一区域具有第三像素数，并在移动方向上与具有第三像素数、包括供在显示区上显示的区域在内的区域相邻。
3.按照权利要求2所述的图像处理设备，其中当供在显示区上显示的区域超过具有第三像素数并且保存在存储单元中的区域中的预定位置时，控制单元从记录在记录介质中的巨大图像数据读取具有第三像素数的另一区域。
4.按照权利要求3所述的图像处理设备，其中控制单元根据预先测量从记录介质读出巨大图像数据中具有第三像素数的区域所需要的读取时间的测量结果，确定所述预定位置。
5.按照权利要求1所述的图像处理设备，其中控制单元获得与输出单元连接的显示装置独有的信息，当获得的独有信息指示显示装置支持逐行扫描时，与垂直同步信号同步地以像素为增量单位进行所述移动。
6.按照权利要求1所述的图像处理设备，还包括：
视频信号发射器，被配置为把从输出单元输出的图像数据转换成预定格式的视频信号，并输出该视频信号；和
转换器，被配置为把隔行的图像数据转换成逐行的图像数据，
其中所述转换器被设置在输出单元的前一级。
7.按照权利要求1或2所述的图像处理设备，其中已经过压缩和编码的巨大图像数据被记录在记录介质中。
8.按照权利要求7所述的图像处理设备，其中以块为增量单位进行压缩和编码，所述块是通过把巨大图像数据分成预定大小的块而获得的各个块之一。
9.按照权利要求7所述的图像处理设备，其中通过以组块为增量单位进行巨大图像数据的压缩和编码，来进行所述压缩和编码。
10.一种图像处理方法，包括：
从具有显著大于第一像素数的第二像素数的巨大图像数据中，提取和读出与具有第一像素数的显示区对应的区域，所述提取和读出进一步包括从巨大图像数据读取具有第三像素数并且包括具有第一像素数以供在显示区上显示的区域在内的区域，其中所述第三像素数小于第二像素数、大于第一像素数；和
当在巨大图像数据中移动供在显示区上显示的区域时，与垂直同步信号同步地以像素为增量单位进行所述移动。
11.按照权利要求10所述的图像处理方法，还包括提供存储单元，所述存储单元的容量为具有第三像素数的图像数据的大小的至少两倍。
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