專利名稱：壓縮編碼視頻的解壓縮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對壓縮編碼視頻信號進(jìn)行解壓縮的方法和解碼器。
本發(fā)明還涉及一種視頻記錄或再現(xiàn)裝置。
使用所謂的隔行格式對正常標(biāo)準(zhǔn)電視信號進(jìn)行壓縮。這種也被稱為D1模式的標(biāo)準(zhǔn)分辨率包含兩個(gè)場，每場288行，每行720像素。通過壓縮編碼、例如按照MPEG-2編碼模式，這種視頻信號信息可以被編碼成36片，每片45個(gè)宏塊。通過使用所述隔行格式，可以為觀眾呈現(xiàn)良好的運(yùn)動(dòng)軌跡，這一點(diǎn)對例如在足球再現(xiàn)中允許快速搖攝是重要的。
這種MPEG-2編碼/解碼模式一般能夠在4到5Mb的平均比特率下獲得高畫面品質(zhì)。
為了提供較低比特率，較低比特率對例如慢放視頻記錄是重要的，可以采用一種仍然以隔行格式工作的所謂的1/2 D1模式來降低畫面分辨率。通過水平濾波和二次采樣，每行的像素?cái)?shù)減少到360，這樣通過MPEG-2編碼得到36片，每片22個(gè)宏塊。因此，能夠在2到2.5Mb的平均比特率下獲得高畫面品質(zhì)。然而，這樣做伴隨著兩個(gè)副作用，即畫面清晰度的降低，以及宏塊數(shù)量的減小，這些宏塊分別帶有若干附加位。
如果需要更低的比特率，從MPEG的角度看，最直接的解決方法就是進(jìn)一步減少宏塊的數(shù)量，這次在垂直方向，通過利用降低了的分辨率，例如所謂的SIF(源輸入格式)的逐行分辨率。因此，原則上1Mb的平均比特率是可能的。然而，這將伴隨著兩個(gè)問題，一是畫面清晰度的降低，另一個(gè)是運(yùn)動(dòng)抖動(dòng)增加，特別是與快速搖攝有關(guān)時(shí)，比如在再現(xiàn)運(yùn)動(dòng)賽事時(shí)。
一種克服抖動(dòng)增加的問題的解決方案是利用電視機(jī)，如本領(lǐng)域所知的，將電視信號從比如50Hz內(nèi)部轉(zhuǎn)換到100Hz，從而得到所謂的固有振動(dòng)處理。以這種方法再現(xiàn)25Hz幀的影片，可以基本上去除抖動(dòng)。
除了需要使用一種特殊和相當(dāng)昂貴的電視設(shè)備這一缺點(diǎn)以外，這種方案的另一缺點(diǎn)是它使固有振動(dòng)電視機(jī)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)降級，這可能導(dǎo)致額外的附加信號。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種有利的壓縮編碼視頻信號的解壓縮。具體地說，本發(fā)明的一個(gè)目的是在提供適當(dāng)?shù)母弋嬅嫫焚|(zhì)的同時(shí)，提供一種低比特率模式。因此，本發(fā)明提供一種用于對壓縮編碼視頻信號進(jìn)行解壓縮的方法和解碼器，以及一種視頻記錄或再現(xiàn)裝置，如在獨(dú)立權(quán)利要求中所定義的。在附屬權(quán)利要求中定義優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供對壓縮編碼視頻信號的解壓縮，其中，通過對壓縮編碼信號解碼而獲得的解碼信號須經(jīng)后處理步驟，所述后處理步驟包括時(shí)間上變頻，以及在所述時(shí)間上變頻之前，進(jìn)行空間增強(qiáng)。
通過在解碼鏈中提供要在時(shí)間上進(jìn)行例如固有振動(dòng)、上變頻之前進(jìn)行的空間增強(qiáng)，可以對時(shí)間上變頻進(jìn)行改進(jìn)以降低觀眾看到的圖像模糊。
一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是使比特率降低到大約1Mb成為可能(例如在SIF格式中)，這樣將允許在諸如光盤或硬盤的用于數(shù)字視頻信號的存儲(chǔ)介質(zhì)上儲(chǔ)存真正的慢轉(zhuǎn)記錄，6到8小時(shí)，并且通過標(biāo)準(zhǔn)電視機(jī)以高畫面品質(zhì)再現(xiàn)這些記錄。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在所述空間增強(qiáng)之前進(jìn)行空間上變換。在本實(shí)施例中，進(jìn)一步改善了畫面品質(zhì)。所述空間上變換最好分別包括在所述空間增強(qiáng)之前進(jìn)行的垂直上變換，在所述時(shí)間上變頻之后進(jìn)行的水平空間上變換。通過在時(shí)間上變頻之后進(jìn)行水平空間上變換，時(shí)間上變頻是在減少了一半的象素?cái)?shù)量上進(jìn)行的。這一點(diǎn)對軟件實(shí)現(xiàn)特別有利，因?yàn)槭∪チ舜罅康挠?jì)算。
將參考下文描述的實(shí)施例進(jìn)行闡述，從而使本發(fā)明的上述和其它方面變得清楚明顯。
在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的數(shù)字視頻信號壓縮/解壓縮鏈的方框圖，以及圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例的方框圖，所述另一實(shí)施例對于軟件實(shí)現(xiàn)特別有利。
在圖1中，視頻信號源1向去隔行器(de-interlacer)2提供隔行格式的50Hz數(shù)字視頻信號，去隔行器2產(chǎn)生由576行，每行720像素的單幀構(gòu)成的非隔行的逐行信號，該信號被稱為逐行D1。這個(gè)逐行信號D1在時(shí)間下變頻器3中進(jìn)行時(shí)間下變頻，得到仍然為576行，每行720像素的單幀25Hz信號。通過接下來在空間下變換器4中的水平和垂直空間下變換，行數(shù)降低一半變?yōu)?88行，每行的像素?cái)?shù)降低一半變?yōu)?60象素，得到SIF信號。然而，原則上時(shí)間下變頻也能夠作為去隔行處理中不可缺少的組成部分。
現(xiàn)在在編碼器5中利用例如Berkeley(伯克萊)軟件碼對信號進(jìn)行諸如MPEG-2的MPEG編碼，接著將編碼后的信號儲(chǔ)存在諸如光盤、CD-ROM、或者硬盤的儲(chǔ)存介質(zhì)6上。
在解壓鏈中，從儲(chǔ)存介質(zhì)6得到的壓縮信號首先在解碼器7中進(jìn)行MPEG解碼，解碼器7的輸出信號為288行，每行360像素的單幀信號。通過在空間上變換器8中對該信號進(jìn)行空間上變換，行數(shù)加倍到576，并且每行像素?cái)?shù)增加到720。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，現(xiàn)在，也就是在時(shí)間上變頻之前，來自空間上變換器8的信號直接在空間增強(qiáng)單元9中進(jìn)行空間增強(qiáng)，以去除或降低上變換SIF逐行信號中的模糊。該空間增強(qiáng)最好是利用峰化濾波器的空間輪廊增強(qiáng)。這種峰化濾波可從出版物“Video-Signal(視頻信號)verarbeitung”(Chapter 5，Informationstechnik，B.G.Teubner，Stuttgart，1998)中獲知。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述峰值由信號中像素的分布(spread)控制。該分布是一種基于像素值之間的差異的量度，最好用絕對差的和計(jì)算所述分布，通過用給定原始像素值減去平均像素值得到給定絕對差。以這種方式，根據(jù)處理的象素統(tǒng)計(jì)，可能局部地控制空間增強(qiáng)的強(qiáng)度，以避免在關(guān)鍵圖象內(nèi)容的地方、例如在輪廓上出現(xiàn)的人為干擾。五個(gè)像素值Pt，M1，M2，M3和M4的空間分布Sspat可以計(jì)算如下Mave=(Pt+M1+M2+M3+M4)5---(1)]]>Sspat=abs(Mave-Pt)+Σi=14abs(Mave-Mi)4---(2)]]>有關(guān)分布的更多信息，可參考2000年6月15日提交的非在前公開(non pre-published)的歐洲專利申請00202076.6(我們的參考號PHNL000345)。
現(xiàn)在在上變頻器10中提供來自空間增強(qiáng)單元9的信號，進(jìn)行時(shí)間上的，例如固有振動(dòng)、上變頻，其中將25Hz逐行信號通過內(nèi)插轉(zhuǎn)換為576行，每行720像素的50Hz信號。
時(shí)間上變頻器10的輸入信號最好還直接提供給隔行器11的輸入(例如奇數(shù)場的輸入)；隔行器11的另一個(gè)輸入(例如偶數(shù)場的輸入)接收來自時(shí)間上變頻器10的內(nèi)插輸出信號。因此，其有利之處在于時(shí)間上變頻器10的輸入信號比來自變換器的非內(nèi)插輸出幀具有更高的品質(zhì)。這種對時(shí)間上變頻的輸入信號中的信息的隔行處理以及來自時(shí)間上變頻的內(nèi)插輸出的特殊概念為高畫面品質(zhì)作出了進(jìn)一步貢獻(xiàn)。在本實(shí)施例中，隔行器11的輸出，具有兩個(gè)場，每場288行，每行720像素的50Hz隔行信號現(xiàn)在可用于通過諸如標(biāo)準(zhǔn)電視機(jī)的再現(xiàn)設(shè)備12進(jìn)行再現(xiàn)，這是本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例尤其有利的地方。
在實(shí)際實(shí)施例中，隔行器11可以獲得時(shí)間上變頻器10輸出的兩個(gè)場的信息。在這種情況下，時(shí)間上變頻器10可以被配置為對非內(nèi)插場的品質(zhì)僅有較小影響。
通常來說，當(dāng)與諸如標(biāo)準(zhǔn)電視的再現(xiàn)裝置一起使用時(shí)，再現(xiàn)諸如50或60Hz隔行視頻信號時(shí)，隔行處理尤其具有優(yōu)越性。
在圖2的方框圖中示意的另一實(shí)施例中，壓縮鏈包括信號源1，去隔行器2，時(shí)間下變頻器3，空間下變換器4和MPEG編碼器5，該壓縮鏈與圖1中的壓縮鏈類似。
同樣，解壓縮鏈中模塊的主要部分，比如MPEG解碼器7，空間增強(qiáng)單元9，時(shí)間上變頻器10，隔行器11和再現(xiàn)裝置12都與圖1中解壓縮鏈中的模塊類似。
但是，空間上變換分為兩個(gè)步驟來執(zhí)行，在垂直和水平方向分別進(jìn)行。這樣，在圖中所示例子中，垂直空間上變換器13連接在解碼器7和空間增強(qiáng)單元9之間，它提供逐行輸出信號，在這種逐行輸出信號中，只有行數(shù)加倍到576，但是每行的像素?cái)?shù)仍為360，而水平上變換由連接在隔行器11和再現(xiàn)裝置12之間的水平空間上變換器14執(zhí)行。
因此通過這種改進(jìn)，變頻器10中時(shí)間上變頻在一半象素?cái)?shù)量的基礎(chǔ)上進(jìn)行，這對于軟件實(shí)現(xiàn)是有利的，因?yàn)槊馊チ舜罅康挠?jì)算。
但是，圖1和圖2中的框圖都示意了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例，作為諸如DVD的視頻記錄/再現(xiàn)應(yīng)用，圖中所示的配置同樣也適用于廣播應(yīng)用中，但是兩個(gè)圖中所示的儲(chǔ)存介質(zhì)6將被適當(dāng)?shù)膫鬏斣O(shè)備、傳輸信道和接收設(shè)備替代。
在上述和其它應(yīng)用中，圖1中示意的本發(fā)明的實(shí)施例提供了以下優(yōu)越性解壓縮鏈中在空間上變換器8的輸出上出現(xiàn)的信號與諸如DVD播放器或電視機(jī)等再現(xiàn)裝置兼容，在所述再現(xiàn)裝置中，沒有應(yīng)用本發(fā)明提供的特定隔行概念，盡管在有關(guān)低比特率壓縮和解壓縮方面改進(jìn)畫面品質(zhì)這一點(diǎn)上來說，這樣的應(yīng)用可能不能受益于本發(fā)明的所有功能。
以上描述主要根據(jù)PAL電視系統(tǒng)和MPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)而書寫。顯然對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以直接根據(jù)其它系統(tǒng)和/或標(biāo)準(zhǔn)而應(yīng)用。
圖1和2所示的編碼和/或解碼鏈可部分地或全部出現(xiàn)在視頻記錄或再現(xiàn)裝置中。
應(yīng)該注意，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，在不背離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)許多其他的實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，任何置于圓括弧之間的標(biāo)號都不應(yīng)被理解為限制權(quán)利要求。單詞“包括”不排除權(quán)利要求中所列之外其他成分或步驟的出現(xiàn)。本發(fā)明可以通過包含若干不同部件的硬件，以及適當(dāng)程序設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。在設(shè)備權(quán)利要求中列舉了若干裝置，這些裝置中的一些可以由同一個(gè)硬件實(shí)施。事實(shí)是互不相同的從屬權(quán)利要求中闡述的某些量度并不表示不能有利地使用這些量度的組合。
總之，提供數(shù)字視頻信號的解壓縮，其中壓縮編碼信號被解碼以獲得解碼信號，以及其中用時(shí)間上變頻對該解碼信號進(jìn)行的后處理，以及在所述時(shí)間上變頻之前進(jìn)行空間增強(qiáng)。壓縮編碼信號最好是諸如符合MPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)的SIF信號的低分辨率信號。
權(quán)利要求
1.一種對壓縮編碼視頻信號進(jìn)行解壓縮的方法，所述方法包括解碼(7)所述壓縮編碼視頻信號以獲得解碼視頻信號；以及用時(shí)間上變頻(10)對所述解碼視頻信號進(jìn)行后處理，并且在所述時(shí)間上變頻(10)之前進(jìn)行空間增強(qiáng)(9)。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，在所述空間增強(qiáng)(9)之前進(jìn)行空間上變換(8)。
3.如權(quán)利要求2所述方法，其特征在于，所述空間上變換(8)包括分別在所述空間增強(qiáng)(9)之前進(jìn)行的垂直上變換(13)，在所述時(shí)間上變頻(10)之后進(jìn)行水平空間上變換(14)。
4.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于，所述空間增強(qiáng)(9)包括空間輪廓增強(qiáng)。
5.如權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，通過峰化濾波執(zhí)行所述空間輪廓增強(qiáng)(9)。
6.如權(quán)利要求5中所述方法，其特征在于，由像素值的分布控制所述峰化濾波。
7.一種用于對壓縮編碼視頻信號進(jìn)行解壓縮的解碼器，所述解碼器包括解碼裝置(7)，用于對所述壓縮編碼視頻信號進(jìn)行解碼以獲得解碼信號；以及用于對所述解碼信號進(jìn)行后處理的裝置，所述用于后處理的裝置包括時(shí)間上變頻裝置(10)以及連接在所述解碼裝置(7)和所述時(shí)間上變頻裝置(10)之間的空間增強(qiáng)裝置(9)。
8.如權(quán)利要求7所述的解碼器，其特征在于，所述解碼器還包括在所述空間增強(qiáng)裝置(9)之前用于空間上變換的裝置(8)。
9.如權(quán)利要求8所述的解碼器，其特征在于，所述空間上變換裝置(8)分別包括在所述空間增強(qiáng)裝置(9)之前的垂直上變換裝置(13)，所述編碼器還包含在所述時(shí)間上變頻裝置(10)之后的水平空間上變換裝置(14)。
10.一種視頻記錄或再現(xiàn)裝置，它包括根據(jù)權(quán)利要求7的解碼器。
全文摘要
提供壓縮編碼視頻信號的解壓縮，其中，對壓縮編碼信號進(jìn)行解碼(7)，以獲得解碼信號，并且其中用時(shí)間上變頻(10)對編碼信號進(jìn)行后處理，以及在所述時(shí)間上變頻(10)之前進(jìn)行空間增強(qiáng)(9)。壓縮編碼信號最好是諸如符合MPEG編碼標(biāo)準(zhǔn)的SIF信號的低分辨率信號。
文檔編號H04N7/26GK1418435SQ01806745
公開日2003年5月14日 申請日期2001年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月22日
發(fā)明者W·H·A·布魯斯, L·卡米西奧奇 申請人:皇家菲利浦電子有限公司