專利名稱：電影轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電影壓縮格式轉(zhuǎn)換用的電影轉(zhuǎn)換裝置，尤其涉及通過降低移動矢量檢測工作量提高電影格式轉(zhuǎn)換速度的電影轉(zhuǎn)換裝置。
最近，電信技術(shù)的數(shù)字化已經(jīng)取得進(jìn)展，對諸如當(dāng)前NTSC/PAL/SECAM的模擬廣播系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)字化的計(jì)劃也取得進(jìn)展。采用數(shù)字技術(shù)的新的廣播服務(wù)是用衛(wèi)星提供多頻道服務(wù)的直播、高清晰度電視廣播(ATV先進(jìn)的電視)的地波廣播、電視點(diǎn)播或類似廣播。然而，當(dāng)用數(shù)字信號傳送電影時，一個共有的問題是信息量大。為了在高幀速下進(jìn)行實(shí)時重現(xiàn)以及抑制網(wǎng)絡(luò)的通信量，電影圖象壓縮技術(shù)是必不可少的。
為了有效地壓縮信息量大的電影圖象數(shù)據(jù)，采用一種以時間軸方向或時間軸方向相關(guān)來減少冗余的方法。典型的方法是MPEG(電影圖象編碼專家組)系統(tǒng)。ISO-IEC/JTC1/SC2/WG11對此作了討論并提議將其作為標(biāo)準(zhǔn)。在這一系統(tǒng)中，采納了一個組合有移動補(bǔ)償編碼、DCT(離散余弦變換)編碼和可變長度編碼(VLC)的混合系統(tǒng)。

圖15示出典型MPEG編碼裝置的構(gòu)成。把當(dāng)前幀輸入到移動矢量檢測部分和減法器。在移動矢量檢測部分中，將當(dāng)前幀劃分成多個矩形的塊。通過計(jì)算每個塊與以前存放在幀存儲器中的前一幀之間的相關(guān)性，檢測每個塊的移動矢量。通過把前一幀從當(dāng)前幀塊的位置移位到移動矢量所指的點(diǎn)產(chǎn)生預(yù)測圖象，然后輸入到減法器。在減法器中，計(jì)算當(dāng)前幀與預(yù)測圖象之間的差動圖象。然后，分別用DCT裝置和量化裝置對差動圖象進(jìn)行離散余弦變換和量化。用可變長度編碼裝置對數(shù)據(jù)進(jìn)行可變長度編碼，然后向外輸出。這時，用移動信息編碼裝置也對移動矢量檢測部分檢測的移動矢量進(jìn)行編碼，然后與數(shù)據(jù)一起向外輸出。在把量化數(shù)據(jù)輸入到可變長度編碼裝置的同時，也將其輸入到逆量化裝置。經(jīng)過逆DCT裝置，數(shù)據(jù)被恢復(fù)成差動圖象。在加法器中，使當(dāng)前幀預(yù)測圖象與差動圖象相互相加，從而重構(gòu)當(dāng)前幀。把重構(gòu)的幀存儲到幀存儲器中，準(zhǔn)備作下一幀編碼。
在這種一連串的編碼處理中，移動矢量檢測部分進(jìn)行操作需要花費(fèi)許多時間。為了減少或簡化這個處理，至今已經(jīng)開展了研究。然而，由于這種減少或簡化對于所有宏塊采用同一方式，因此降低了移動矢量檢測的精確度。因此，可以這樣定義移動矢量，把處理單元針對宏塊(16×16個象素)而設(shè)置。根據(jù)其移動矢量把宏塊分類成三種類型(Intra由于移動大，采用塊本身；Non-MC編碼由于移動很小，在各幀之間作簡單的差處理；MC編碼一般移動補(bǔ)償)。公開號為4-181888的日本專利申請揭示了一種方法，其中在移動矢量檢測部分前提供一個塊確定電路，由此對宏塊進(jìn)行分類，從而根據(jù)分類結(jié)果改變所作的處理。然而，當(dāng)用這一方法確定移動時，要將塊與位于前一幀宏塊自身的塊(對應(yīng)于移動矢量0)進(jìn)行比較。無論是否存在移動都要對塊進(jìn)行簡單分類。如果確定一個塊未移動，那么對于這個塊不進(jìn)行移動檢測。
另一方面，數(shù)字式VTR是上述數(shù)字廣播通信技術(shù)的一個重要因素。至今一直把非壓縮的數(shù)字VTR作為廣播電臺或電視臺的數(shù)字VTR。數(shù)字VTR的一個優(yōu)點(diǎn)是，它具有高質(zhì)量，在錄制期間沒有明顯的性能退化。然而，數(shù)字化引出一個記錄信息增大的問題。此外，由于數(shù)字式VTR尺寸大、價格貴，通常較少被使用。然而，近年來，在頻帶壓縮技術(shù)方面的進(jìn)展以及記錄密度的提高允許研制小尺寸/家用數(shù)字式VTR。對于這種數(shù)字式VTR，可采用HD數(shù)字VTR會議標(biāo)準(zhǔn)化的DVC(數(shù)字視頻盒帶)格式。用以下方式對DVC數(shù)據(jù)進(jìn)行特征化，即利用DCT在空間方向上對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，然后，用Huffman編碼對數(shù)據(jù)進(jìn)行可變長度編碼，對信息進(jìn)行壓縮不采用時間方向相關(guān)。因此，盡管由于未采用時間方向相關(guān)性進(jìn)行壓縮，DVC數(shù)據(jù)的信息量大，但是它具有高質(zhì)量，易于對于每一幀進(jìn)行編輯。此外，由于采用DVC數(shù)據(jù)，能夠?qū)⑵洳东@到計(jì)算機(jī)中，因此，預(yù)計(jì)未來將會更多地采用DVC數(shù)據(jù)。在諸如電視點(diǎn)播一類通過網(wǎng)絡(luò)交換電影圖象的系統(tǒng)中，依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能，很難實(shí)時發(fā)射/接收DVC數(shù)據(jù)。在這種情況下，把電影圖象作為DVC數(shù)據(jù)存儲起來，在需要時將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成MPEG之類圖象格式的方法，從有效利用盤資源這個角度看是有效的。盡管至今為止電影格式轉(zhuǎn)換一直是利用專用硬件進(jìn)行的，但是，在考慮到圖象質(zhì)量、成本、面向各種格式的靈活性、裝入計(jì)算機(jī)所需的勞動、與計(jì)算機(jī)的兼容性、易于分發(fā)等因素，期望利用軟件進(jìn)行電影格式轉(zhuǎn)換。
然而，這存在一個問題，即用軟件方式對DVC數(shù)據(jù)解碼并一次編碼成MPEG，所用的處理時間很長。從上述問題看，本發(fā)明的一個目的是降低在MPEG編碼中施加到移動矢量檢測上的負(fù)載以及提高電影轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度。作為現(xiàn)有的移動矢量檢測處理，日本專利申請公開號為4-181888揭示了一種方法，在MPEG編碼中在移動矢量檢測前提供一個塊確定電路，由此對宏塊進(jìn)行分類，從而根據(jù)分類結(jié)果改變所作的處理。然而，這個方法存在以下問題1.塊確定電路的分類僅有兩個類型(non-MC編碼或其它)。盡管以MPEG將宏塊分成三種類型的塊，但是分類不與在前一幀中未發(fā)現(xiàn)移動矢量的Intra相聯(lián)系。
2.塊確定電路是否檢測移動的確定是根據(jù)各個塊之間的簡單差異作出的，這引起其長度為0的移動矢量檢測精確度的問題。
如上所述，由于宏塊的分類不充分且分類方法不夠有效，仍留有較少減少處理和移動矢量檢測精確度退化的問題。
為了解決上述問題已經(jīng)完成本發(fā)明。因此，本發(fā)明的一個目的是減少M(fèi)PEG編碼處理。根據(jù)本發(fā)明，每個塊的輸入和輸出分別限制為DCT/DVC數(shù)據(jù)和MPEG數(shù)據(jù)。在對DVC數(shù)據(jù)解碼前，根據(jù)宏塊的移動范圍對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，由此降低MPEG編碼處理量。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，它包括從外界捕獲經(jīng)正交變換的數(shù)字圖象信號的輸入裝置；儲存圖象的幀存儲器；根據(jù)請求從幀存儲器讀出塊或宏塊的塊讀出裝置；將讀出請求發(fā)送給塊讀出裝置的區(qū)域分隔部分控制裝置；僅提取被捕獲圖象中直流分量的分量提取裝置；兩個儲存所提取信息的低分辨率幀存儲器；根據(jù)低分辨率幀存儲器中信息檢測移動的移動檢測裝置；區(qū)域分隔部分，它包括根據(jù)移動檢測裝置的移動檢測結(jié)果給宏塊加標(biāo)記的宏塊分類裝置和儲存宏塊標(biāo)記的標(biāo)記存儲裝置；解碼裝置；根據(jù)標(biāo)記存儲裝置中的標(biāo)記改變宏塊編碼處理的編碼處理部分；以及向外輸出編碼信號的輸出裝置。因此，根據(jù)其編碼處理前的移動范圍以三種類型對宏塊加標(biāo)記。按照標(biāo)記改變編碼處理，由此降低施加到移動矢量檢測的負(fù)載，從而在高速下進(jìn)行電影圖象轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，這里，當(dāng)?shù)谝环矫嬷械臉?biāo)記存儲裝置輸出表明宏塊移動小的標(biāo)記時，編碼處理部分選擇一個小的移動矢量搜索區(qū)，從而能夠進(jìn)行移動矢量檢測。因此，有可能提高編碼處理部分的移動矢量檢測精確度。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，這里，第一方面中的區(qū)域分隔部分進(jìn)一步包括通過插入輸入圖象轉(zhuǎn)換分辨率的分辨率轉(zhuǎn)換裝置。因此，當(dāng)?shù)头直媛仕阉鲄^(qū)的分辨率因分量提取裝置提取不充分而低得不足以作移動檢測時，對從低分辨率幀存儲器中讀出的數(shù)據(jù)的分辨率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此能夠提高搜索區(qū)的分辨率。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，這里，第一方面中的分量提取裝置對所捕獲圖象的直流分量和低頻分量進(jìn)行取樣，區(qū)域分隔部分包括對分量提取裝置所提取的低頻分量進(jìn)行逆DCT的逆DCT裝置。因此，利用實(shí)際圖象的象素值而非DCT數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行圖案匹配，能夠提高檢測精確度。
根據(jù)本發(fā)明的第五個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，它包括從外界捕獲經(jīng)正交變換的數(shù)字圖象信號的輸入裝置；儲存圖象的幀存儲器；根據(jù)請求從幀存儲器讀出塊或宏塊的塊讀出裝置；將讀出請求發(fā)送給塊讀出裝置的區(qū)域分隔部分控制裝置；僅提取被捕獲圖象中被正交基所分辨的特定分量的分量提取裝置；對提取信息進(jìn)行逆正交變換的逆正交變換裝置；兩個儲存逆正交變換裝置所獲取信息的幀存儲器；根據(jù)逆正交變換裝置所獲取信息檢測移動的移動矢量檢測裝置；區(qū)域分隔部分，它包括根據(jù)移動矢量檢測裝置輸出的移動矢量幅度給宏塊加標(biāo)記的宏塊分類裝置和儲存宏塊標(biāo)記的標(biāo)記存儲裝置；解碼裝置；根據(jù)標(biāo)記存儲裝置中的標(biāo)記改變宏塊編碼處理的編碼處理部分；以及向外輸出編碼信號的輸出裝置。因此，不用進(jìn)行如全部搜索的高負(fù)載處理，可進(jìn)行移動檢測。對宏塊加標(biāo)記，然后根據(jù)標(biāo)記改變編碼處理，由此降低施加到移動矢量檢測的負(fù)載，從而在高速下進(jìn)行電影圖象轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本發(fā)明的第六個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，它包括輸入由宏塊構(gòu)成的數(shù)字圖象信號的輸入裝置，宏塊是一個塊的集合，對每個塊進(jìn)行正交變換；儲存所述數(shù)字圖象信號的幀存儲器；根據(jù)請求從所述幀存儲器讀出塊或宏塊的塊讀出裝置；將讀出請求發(fā)送給塊讀出裝置的區(qū)域分隔部分控制裝置；僅提取被捕獲圖象中直流分量的分量提取裝置；兩個儲存所提取信息的低分辨率幀存儲器；利用低分辨率幀存儲器中信息檢測移動的移動檢測裝置；區(qū)域分隔部分，它包括根據(jù)移動檢測裝置的輸出給宏塊加標(biāo)記的宏塊分類裝置、根據(jù)所述移動檢測裝置的結(jié)果恢復(fù)檢測到移動的宏塊的移動矢量的移動矢量恢復(fù)裝置、和儲存宏塊標(biāo)記的標(biāo)記存儲裝置；解碼裝置；編碼處理部分，它包括DCT裝置、量化裝置、可變長度編碼裝置、逆量化裝置、逆DCT裝置、幀存儲器裝置、圖象差動器、圖象加法器、搜索區(qū)變化裝置位于其中的移動矢量檢測部分及移動信息編碼裝置；以及向外輸出編碼信號的輸出裝置。這里，根據(jù)所述區(qū)域分隔部分中所述移動檢測裝置的移動檢測結(jié)果，所述編碼處理部分中的所述移動矢量檢測部分限制移動矢量搜索區(qū)，由此執(zhí)行移動矢量檢測。因此，根據(jù)宏塊移動的程度進(jìn)行分類。從這一分類結(jié)果僅檢測所需宏塊的移動矢量，由此降低施加到編碼處理的負(fù)載，從而在高速下進(jìn)行電影圖象轉(zhuǎn)換。
根據(jù)本發(fā)明的第七個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，這里，第六方面的所述區(qū)域分隔部分被第五方面的區(qū)域分隔部分所代替，利用所述區(qū)域分隔部分中所述移動矢量檢測裝置檢測的移動矢量，所述編碼處理部分中所述移動矢量檢測部分限制移動矢量搜索區(qū)，由此進(jìn)行移動矢量檢測。因此，在高速下進(jìn)行移動矢量檢測。
根據(jù)本發(fā)明的第八個方面，提供一種電影轉(zhuǎn)換裝置，這里，取消了第七方面的所述編碼處理部分中所述編碼處理部分中的所述移動矢量檢測部分，由此所述編碼處理部分根本不檢測移動矢量，而是利用所述區(qū)域分隔部分中所述移動矢量檢測裝置檢測的移動矢量。因此，去掉了與MPEG編碼中移動矢量檢測有關(guān)的負(fù)載。
從以下的詳細(xì)描述，并結(jié)合附圖，本發(fā)明的目的和各方面將變得更加明顯，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的電影轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成。
圖2是表明本發(fā)明實(shí)施例1的整個電影轉(zhuǎn)換裝置的工作流程圖。
圖3是表明根據(jù)編碼處理部分中標(biāo)記之間的差別的處理流程圖。
圖4示出本發(fā)明實(shí)施例1的第二改型電影轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成。
圖5示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成。
圖6是表明本發(fā)明實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置的區(qū)域分隔部分工作的流程圖。
圖7示出一種從輸入圖象中提取分量的方法和一種逆DCT方法。
圖8是表明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置的移動檢測處理的流程圖。
圖9示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的電影轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成。
圖10是表明使搜索區(qū)變窄和檢測移動矢量的處理流程圖。
圖11示出把移動圖像輸入到實(shí)施例3的電影轉(zhuǎn)換裝置的一個例子。
圖12示出把移動圖像輸入到實(shí)施例3的第一改型電影轉(zhuǎn)換裝置的一個例子。
圖13示出把移動圖像輸入到實(shí)施例3的第二改型電影轉(zhuǎn)換裝置的一個例子。
圖14示出把移動圖像輸入到實(shí)施例1的第二改型電影轉(zhuǎn)換裝置的一個例子。
圖15示出典型的MPEG編碼裝置的構(gòu)成。
圖16示出家用數(shù)字VTR的DVC格式。
圖17示出家用數(shù)字VTR的DVC格式。
圖18示出根據(jù)移動矢量最大圖象梯度方向上的分量確定移動矢量的方法。
(實(shí)施例1)圖1示出本發(fā)明實(shí)施例1的電影轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成。
首先將概述實(shí)施例1的裝置。該裝置將DVC格式的輸入圖象轉(zhuǎn)換成MPEG格式的圖象并輸出轉(zhuǎn)換后的圖象。該裝置的特征在于通過宏塊單元檢測粗移動矢量，根據(jù)矢量的大小對宏塊進(jìn)行分類，由此減少有關(guān)圖象編碼的處理。以下參考圖16和17簡要地描述DVC格式。圖16(a)示出在A/D轉(zhuǎn)換部分提取亮度信號和色度信號所獲得的幀。亮度幀在尺寸上為720×480個象素，色度幀在尺寸上為180×480個象素。當(dāng)把幀劃分成DCT的小塊(DCT塊)時，亮度幀被劃分成形狀與圖16(a)所示相等的90×60個塊。而色度幀被劃分成僅在最右一列中塊的形狀有所不同的塊。圖16(b)示出從圖16(a)幀獲取的塊，示出了每個塊的大小。亮度塊的尺寸為8×8，而色度塊具有8×8和4×6兩種尺寸。將一些DCT塊收集在一起，形成宏塊。圖16(c)示出宏塊的構(gòu)成。宏塊包括四個排成一行的相互鄰接的亮度塊和兩個與四個亮度塊相對應(yīng)的色度塊。最右面的宏塊包括四個亮度塊，每個亮度塊有兩條邊分別與其它兩個亮度塊鄰接；以及兩個與四個亮度塊相對應(yīng)的色度塊。圖17(d)示出宏塊在幀中的排列。將27個宏塊的集合稱為一個超級塊。一幀有5行×10列的超級塊。圖17(e)示出一幀中超級塊的排列。圖17(f)示出由27個宏塊組成的一個超級塊的構(gòu)成。在數(shù)據(jù)壓縮前，為了使屏幕上的圖象質(zhì)量在壓縮后均等以及在考慮信號失落和特定重現(xiàn)中分散編碼誤差的影響，可改變數(shù)據(jù)的次序。這個處理被稱為重排。在重排中，從每一列中選擇一個超級塊，然后從每個超級塊中取出一個宏塊，由5個宏塊構(gòu)成一個視頻區(qū)。在壓縮時，控制DCT、量化和可變長度編碼，使數(shù)據(jù)總是在每個視頻區(qū)中的預(yù)定量內(nèi)。因此，在DVC格式中，對每個塊進(jìn)行DCT，去除在空間方向上的冗余。
以下將描述實(shí)施例1的裝置的構(gòu)成。從外界捕獲圖象的輸入裝置101、儲存圖象的幀存儲器102以及讀出塊或宏塊的塊讀出裝置103相互連接起來。僅提取圖象中直流分量的分量提取裝置104、兩個儲存所提取信息的低分辨率幀存儲器105a、105b、利用低分辨率幀存儲器105a、105b中信息檢測移動的移動檢測裝置106、根據(jù)移動檢測裝置106的輸出給宏塊加標(biāo)記的宏塊分類裝置107、包含標(biāo)記存儲裝置114和區(qū)域分隔部分控制裝置109的區(qū)域分隔部分113、解碼裝置110、編碼處理部分111以及輸出裝置112依次相互連接起來。
以下參考圖2的流程圖描述實(shí)施例1的裝置的操作。圖中把步驟縮寫成St。
步驟101首先輸入裝置101將DVC格式的輸入圖象寫入到幀存儲器102中。
步驟102區(qū)域分隔部分控制裝置109把塊讀出請求發(fā)送給塊讀出裝置103。當(dāng)塊讀出裝置103接收到讀出請求時，它把圖象(第1塊至第N塊)發(fā)送給分量提取裝置104。
步驟103分量提取裝置104僅對每個塊中直流分量取樣。
步驟104分量提取裝置104按照提取次序?qū)⑺崛?shù)據(jù)寫入到低分辨率幀存儲器105a中。
步驟105當(dāng)被寫入到低分辨率幀存儲器105a中的圖象是被處理電影序列的頭一幀時，步驟106區(qū)域分隔部分控制裝置109確定該幀中的所有宏塊是intra塊，并把表示宏塊移動矢量大的標(biāo)記發(fā)送給標(biāo)記存儲裝置114。
步驟107當(dāng)被寫入的圖象不是頭一幀時，移動檢測裝置106分別從低分辨率幀存儲器105a、105b中讀出當(dāng)前圖象和前一幅圖象。
步驟108移動檢測裝置106檢查每個宏塊的移動，輸出粗移動矢量。
步驟109宏塊分類裝置107根據(jù)粗移動矢量的幅度，用“移動大”、“移動被檢測”和“移動小”三種類型給宏塊加標(biāo)記。把宏塊的標(biāo)記發(fā)送到FIFO(先進(jìn)先出)標(biāo)記存儲裝置114。
步驟110區(qū)域分隔部分控制裝置109檢查標(biāo)記存儲裝置114中排隊(duì)的狀態(tài)。
步驟111當(dāng)按照排隊(duì)存儲一幀的宏塊標(biāo)記時，將宏塊讀出請求發(fā)送給塊讀出裝置103。當(dāng)塊讀出裝置103接收到讀出請求時，它把圖象(ID號0～M的宏塊)送給解碼裝置110。
步驟112當(dāng)解碼裝置110從塊讀出裝置103接收到ID為m的宏塊時，它從標(biāo)記存儲裝置114的排隊(duì)中截取頭一個標(biāo)記。
步驟113當(dāng)標(biāo)記表示移動小或移動被檢測時，對ID為m的宏塊進(jìn)行逆DCT。因此，把宏塊恢復(fù)成原始圖象后，圖象與標(biāo)記一起被送到編碼處理部分111。當(dāng)標(biāo)記表示其它時，對ID為m的宏塊不進(jìn)行處理。然后把未經(jīng)改變的宏塊與標(biāo)記一起送到編碼處理部分111。
步驟114編碼處理部分111根據(jù)標(biāo)記對解碼裝置110輸入的宏塊進(jìn)行編碼。
步驟115輸出裝置112把經(jīng)過編碼處理部分111編碼的數(shù)據(jù)輸出到裝置外。
步驟116區(qū)域分隔部分控制裝置109檢查標(biāo)記存儲裝置114中排隊(duì)的狀態(tài)。
步驟117當(dāng)存儲在隊(duì)列中的標(biāo)記被用完時，把低分辨率幀存儲器105a中的圖象寫入到低分辨率幀存儲器105b中。
步驟118當(dāng)當(dāng)前幀不是被處理電影序列的最后一幀時，區(qū)域分隔部分控制裝置109接著把塊讀出請求送到塊讀出裝置103，進(jìn)行下一幀處理(步驟102)。
以下將描述利用塊讀出裝置103讀出宏塊的方法(步驟102)。本實(shí)施例的電影轉(zhuǎn)換裝置的每個裝置采用一個塊的ID，它是一幀中從左上方的塊到右下方的塊的一個流水號，以便針對每個塊或宏塊進(jìn)行幀的處理。每一幀，設(shè)定塊的ID為0至N，宏塊的ID為0至M。根據(jù)區(qū)域分隔部分控制裝置109的塊或宏塊讀出請求，塊讀出裝置103從幀存儲器提取每個塊或宏塊的圖象。依次地輸出塊的ID為0至N的塊或宏塊的ID為0至M的宏塊。
以下將描述用移動檢測裝置106讀出數(shù)據(jù)的方法(步驟107)。移動檢測裝置106從低分辨率幀存儲器105a中讀出與ID為m的宏塊相對應(yīng)的模板(大小為2×2個象素)。移動檢測裝置106還從低分辨率幀存儲器105b中讀出與ID為m的宏塊的搜索區(qū)相對應(yīng)的低分辨率搜索區(qū)。移動檢測裝置106以下述的方式(步驟108)按照ID號為0至M的次序進(jìn)行移動檢測。當(dāng)移動檢測裝置106獲得模板和低分辨率搜索區(qū)時，它利用它們開始圖案匹配。移動檢測裝置106從一個減小搜索區(qū)檢測大小與模板相等，具有與該模板圖案的最高相關(guān)性的塊。可以采用模板與搜索區(qū)在亮度值上的比率，一種絕對差之和作為圖案匹配。在任何情況下，允許移動檢測裝置106在決策相關(guān)性采用一個閾值。如果相關(guān)性未達(dá)到這個閾值，那么，移動檢測裝置106輸出信息，表示缺少與ID為m的宏塊高度相關(guān)的塊，即表示移動矢量未被檢測到。當(dāng)檢測到高度相關(guān)的塊時，移動檢測裝置106將搜索區(qū)的中心定義為原點(diǎn)并輸出代表被檢測塊位置的粗移動矢量。移動檢測裝置106把包含其中進(jìn)行移動檢測的宏塊的宏塊ID和移動信息(移動矢量未被檢測到或粗移動矢量)的數(shù)據(jù)包發(fā)送到宏塊分類裝置107。
以下將描述用宏塊分類裝置107對宏塊進(jìn)行分類的方法(步驟109)。宏塊分類裝置107從移動檢測裝置106輸入的數(shù)據(jù)包輸入中讀出移動信息。當(dāng)粗移動矢量的大小為0時，將代表移動小的標(biāo)記加到數(shù)據(jù)包中。當(dāng)不存在粗移動矢量時，把代表移動大的標(biāo)記加到數(shù)據(jù)包中。在其它情況下，把代表移動被檢測到的標(biāo)記加到數(shù)據(jù)包中。然后，宏塊分類裝置107將數(shù)據(jù)包發(fā)送到標(biāo)記存儲裝置114。標(biāo)記存儲裝置114采用FIFO系統(tǒng)，因此，它依次地把所發(fā)送的數(shù)據(jù)包加到隊(duì)列中。
在編碼處理部分111中，以下參考圖3的流程圖描述依照標(biāo)記之間的差對解碼裝置110輸入的宏塊進(jìn)行編碼處理(步驟114)。
步驟121當(dāng)宏塊標(biāo)記表示移動被檢測到時，步驟122編碼處理部分111對宏塊進(jìn)行移動矢量檢測。
步驟123當(dāng)宏塊標(biāo)記表示移動小時，編碼處理部分111省略移動矢量檢測(步驟122)。編碼處理部分111計(jì)算宏塊和，其大小與位于搜索區(qū)中移動矢量的宏塊相等的塊之間的差。把差動信號劃分成塊(8×8)。
步驟124對每個塊進(jìn)行DCT。
步驟125當(dāng)標(biāo)記表示移動大時，編碼處理部分111省略移動矢量檢測(步驟122)、差的計(jì)算(步驟123)和DCT處理(步驟124)，僅進(jìn)行量化和可變長度編碼。
因此，在這個實(shí)施例的電影轉(zhuǎn)換裝置中，在編碼處理前提供一個區(qū)域分隔部分113，由此按照移動的程度對宏塊進(jìn)行分類。改變下一步宏塊處理，由此能夠減小施加到移動矢量檢測的負(fù)載。
在依據(jù)實(shí)施例1裝置的第一個改型中，對于標(biāo)記為移動小的宏塊，編碼處理部分111可以選擇小的移動矢量搜索區(qū)進(jìn)行移動矢量檢測。在這種情況下，盡管增加了標(biāo)記為移動小的宏塊處理所需的負(fù)載，但是移動矢量檢測的精確度得到相應(yīng)的提高。因此，減小了宏塊同大小與位于搜索區(qū)中移動矢量的宏塊相等的塊之間的差，從而降低了量化誤差。
圖4示出實(shí)施例1電影轉(zhuǎn)換裝置的區(qū)域分隔部分113的第二個改型的構(gòu)成。除了圖1中所示的區(qū)域分隔部分的構(gòu)成外，將一個分辨率轉(zhuǎn)換裝置406置于低分辨率幀存儲器402b與移動檢測裝置403之間。在分辨率轉(zhuǎn)換裝置406中，通過插入輸入圖象，進(jìn)行分辨率轉(zhuǎn)換。因此，當(dāng)?shù)头直媛仕阉鲄^(qū)的分辨率由于分量提取裝置401提取不充分而低得不足以作移動檢測時，對從低分辨率幀存儲器402b中讀出的數(shù)據(jù)的分辨率進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由此能夠提高搜索區(qū)的分辨率。
在實(shí)施例1電影轉(zhuǎn)換裝置的區(qū)域分隔部分的第三個改型中，在分量提取裝置104與低分辨率幀存儲器105a之間設(shè)置一個逆DCT裝置。分量提取裝置104對低頻分量以及直流分量進(jìn)行取樣。在把低頻分量輸入到低分辨率幀存儲器105a前，用逆DCT裝置對低頻分量進(jìn)行逆DCT，有可能形成適合移動檢測裝置106進(jìn)行移動檢測的低分辨率圖象。在這種情況下，盡管增加了施加到逆DCT裝置計(jì)算中的負(fù)載，但是可利用實(shí)際圖象的象素值而不是DCT數(shù)據(jù)進(jìn)行圖案匹配，根據(jù)分量提取裝置104提取的DCT低頻分量，還能夠改變分辨率。因此，提高了檢測的精確度。
接下來，作為一個具體例子，考慮把如圖14(a)所示的電影圖象輸入到第三改型的裝置中。在圖14(a)中，特定宏塊的搜索區(qū)包括一個大小與該宏塊相等的塊A。宏塊和塊A都包括四個具有相等圖案的塊。圖14(b)示出一個1/4宏塊和一個1/4塊A。在1/4宏塊中，象素值為10的象素與象素值為0的象素交替排列在晶格中。在1/4塊A中，所有象素的象素值都為5。圖14(b)還示出一個其中進(jìn)行DCT的1/4宏塊。當(dāng)把這種電影圖象輸入到第三改型的裝置中時，分量提取裝置104對DCT低頻分量進(jìn)行取樣，即除了宏塊的直流分量外，各分量基本上等于0。逆DCT裝置進(jìn)行逆DCT，從而形成具有均勻象素值的圖象。因此，移動檢測裝置106檢測指向塊A位置的粗移動矢量。
正如從以上的描述中所能看到的，在這個實(shí)施例的裝置中，在對輸入DVC數(shù)據(jù)解碼和將該數(shù)據(jù)編碼成MPEG數(shù)據(jù)的過程中，在編碼處理前提供一個區(qū)域分隔部分113，由此根據(jù)宏塊的移動程度進(jìn)行分類。由于僅利用DCT系數(shù)的低頻分量和/或直流分量進(jìn)行移動檢測，因此，施加到圖案匹配的負(fù)載是非常低的。由于大部分圖象能量集中在低頻分量中，精確度的退化要比在利用實(shí)際圖象進(jìn)行匹配的情況中退化小得多。采用這種方式，由于區(qū)域分隔部分113能夠在高速下對每個宏塊進(jìn)行分類，編碼處理部分111能夠根據(jù)分類結(jié)果僅對必需的宏塊進(jìn)行移動矢量檢測，因此，能夠減少處理量。試圖用本實(shí)施例的裝置減少電影格式轉(zhuǎn)換的編碼時間并用軟件實(shí)現(xiàn)電影格式轉(zhuǎn)換。
(實(shí)施例2)圖5示出本發(fā)明實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成。
首先概述實(shí)施例2的裝置。本實(shí)施例的裝置是將DVC格式的輸入圖象轉(zhuǎn)換成MPEG格式的圖象并輸出經(jīng)過轉(zhuǎn)換的圖象。實(shí)施例2的裝置與實(shí)施例1的裝置在區(qū)域分隔部分508的構(gòu)成上是不同的。區(qū)域分隔裝置508用于檢測圖象移動和根據(jù)其移動的大小對每個宏塊加標(biāo)記。
以下將介紹本實(shí)施例裝置的構(gòu)成。除了區(qū)域分隔部分508以外，實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置與實(shí)施例1是相同的。區(qū)域分隔部分508包括僅提取DCT圖象中特定分量的分量提取裝置501、對所提取信息進(jìn)行逆DCT的逆正交變換裝置502、存儲逆正交變換裝置502所獲取圖象的兩個幀存儲器503a和503b、根據(jù)逆正交變換裝置502所獲取圖象檢測移動的移動矢量檢測裝置504、宏塊分類裝置505、標(biāo)記存儲裝置506以及區(qū)域分隔部分控制裝置507。宏塊分類裝置505、標(biāo)記存儲裝置506以及區(qū)域分隔部分控制裝置507分別與實(shí)施例1的宏塊分類裝置107、標(biāo)記存儲裝置114以及區(qū)域分隔部分控制裝置109相同。
以下將介紹本實(shí)施例裝置的操作。諸如輸入裝置509輸入圖象、塊讀出裝置512讀出塊、幀存儲器510存儲圖象、解碼裝置513進(jìn)行解碼、編碼處理部分514進(jìn)行編碼以及輸出裝置515向外輸出等操作，均與實(shí)施例1的電影轉(zhuǎn)換裝置的操作相同。實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置與實(shí)施例1的電影轉(zhuǎn)換裝置在區(qū)域分隔部分508的操作方面是不同的。以下參考圖6所示的流程圖介紹區(qū)域分隔部分508的操作。這些操作與圖2中表明實(shí)施例1電影轉(zhuǎn)換裝置的整個操作的流程圖中從分量提取(步驟103)至加標(biāo)記(步驟109)的操作是相對應(yīng)的。在圖中，把步驟縮寫成St。
步驟201分量提取裝置501僅對塊讀出裝置512接收的圖象中的特定分量進(jìn)行取樣。
步驟202逆正交變換裝置502對所提取數(shù)據(jù)進(jìn)行逆DCT。
步驟203將數(shù)據(jù)順次地寫入到幀存儲器503a的各個塊中。
步驟204移動矢量檢測裝置504從幀存儲器503a讀出當(dāng)前圖象并確定圖象的空間梯度。接著，從幀存儲器503b讀出前一幀圖象，從而確定圖象的時間方向梯度。從這兩個結(jié)果，移動矢量檢測裝置504獲得每個塊的移動矢量的特定方向分量。特定方向是指塊中最大圖象梯度的方向。移動矢量檢測裝置504根據(jù)在移動矢量最大梯度方向上所獲分量，在一維范圍內(nèi)對一個候選的塊進(jìn)行圖案匹配，從而獲得移動矢量。移動矢量檢測裝置504將該移動矢量送給宏塊分類裝置505。
步驟205宏塊分類裝置505根據(jù)移動矢量的大小給宏塊加標(biāo)記。用以下方式對標(biāo)記分類。即如果移動矢量超過宏塊的額定搜索區(qū)，那么標(biāo)記表示移動大。如果移動矢量在預(yù)定的微區(qū)內(nèi)，那么標(biāo)記表示移動小。在其它情況下，標(biāo)記表示移動被檢測。然后，把宏塊的標(biāo)記輸出到標(biāo)記存儲裝置506。
以下將詳細(xì)介紹分量提取裝置501的工作(步驟201)和逆正交變換裝置502的工作(步驟202)。分量提取裝置501順次地接收塊讀出裝置512讀出的塊ID號為0至N的塊。圖7示出分量的提取和逆DCT。將左上角的塊定義為原點(diǎn)。如圖所示，向右的方向定義為x-軸的正方向，而向下的方向定義為y-軸的正方向。分量提取裝置501用一個掩膜掩蓋ID號為n的塊，掩膜中x-軸上的所有分量為1而其它分量為0。接著，逆正交變換裝置502對被掩蓋的塊進(jìn)行兩維逆DCT。因此，如圖所示，輸出在y-方向上沒有梯度的圖像，即輸出的圖象，其沿平行于x-軸的平表面截取的截面與任意值y的截面相等。然后，將該圖象寫入幀存儲器503a(步驟203)。在圖7中，參考符號I表示圖象的強(qiáng)度。接著，分量提取裝置501用一個掩膜掩蓋同一塊(ID號為n的塊)，在該掩膜中y-軸上的所有分量為1而其它分量為0。然后，逆正交變換裝置502對被掩蓋的塊進(jìn)行兩維逆DCT。因此，如圖所示，輸出在x-方向上沒有梯度的圖像，即輸出的圖象，其沿平行于y-軸的平表面截取的截面與任意值x的截面相等。然后，將該圖象寫入幀存儲器503a(步驟203)。因此，幀存儲器503a同時存放y-方向上沒有頻率分量的圖象和x-方向上沒有頻率分量的圖象。
由于y-方向上沒有梯度的圖象和x-方向上沒有梯度的圖象僅具有一維信息，把所有兩維圖像寫入到幀存儲器503a是沒有用的。因此，可以分別從y-方向上沒有梯度的圖象和x-方向上沒有梯度的圖象中提取x-方向的一維信息和y-方向的一維信息，從而把所提取的信息寫入到幀存儲器503a中。另一方面，代替用分量提取裝置501的兩維掩膜，逆正交變換裝置502也可以對位于發(fā)射掩膜位置中的DCT分量進(jìn)行一維逆DCT，由此獲得x-方向和y-方向的一維信息。
以下參考圖8所示的流程圖介紹移動矢量檢測裝置504的移動檢測處理(步驟204)。
步驟211首先，移動矢量檢測裝置504從幀存儲器503a中讀出與第m個宏塊相對應(yīng)的在y-方向上沒有梯度的圖象。
步驟212接著，在y-方向上沒有梯度的圖象中，將注意力放在該宏塊中心A點(diǎn)上。從穿過A點(diǎn)平行于x-軸的直線上的象素，計(jì)算x-方向的梯度I_x。參考符號I表示圖象的強(qiáng)度。I_x表示A點(diǎn)在x-方向中的亮度梯度，它是由亮度值之間的差除以象素之間的距離給出的。計(jì)算結(jié)果暫時存放在移動矢量檢測裝置504中。
步驟213移動矢量檢測裝置504讀出位于等于A點(diǎn)位置中的象素值，A點(diǎn)被用于從儲存在幀存儲器503a中的前幾幀的y-方向沒有梯度的圖象中確定x-軸方向的梯度(步驟212)。
步驟214移動矢量檢測裝置504計(jì)算讀出象素在時間方向上的梯度I_t。I_t表示每幀象素值的變化。
步驟215移動矢量檢測裝置504從以前存放在移動矢量檢測裝置504中(步驟212)的x-軸方向上的梯度I_x和時間方向上的梯度I_t計(jì)算-I_t/I_x。當(dāng)I_x為0時，由于基本上未發(fā)現(xiàn)圖象速度，x-方向上的分量是不確定的，輸出一個不確定的信號。-I_t/I_x這個值代表在移動矢量最大圖象梯度方向分量在x-方向上的速度分量。也可以說，-I_t/I_x這個值代表被確定的移動矢量在宏塊A點(diǎn)處投影在最大圖象梯度方向上，進(jìn)一步投影在x-軸上。
步驟216接著，移動矢量檢測裝置504從幀存儲器503a中讀出與第m個宏塊相對應(yīng)的在x-方向上沒有梯度的圖象。
步驟217采用與計(jì)算x-方向上分量相同的方法(步驟212至217)，移動矢量檢測裝置504確定y-軸方向上的梯度I_y。
步驟218移動矢量檢測裝置504從儲存在幀存儲器503b中的前幾幀的在x-方向沒有梯度的圖象中讀出象素。
步驟219移動矢量檢測裝置504計(jì)算時間方向上的梯度I_t。
步驟220移動矢量檢測裝置504計(jì)算y-方向分量的-I_t/I_y。y-方向上的這個分量是ID為m的宏塊的移動矢量在最大圖象梯度方向分量在y-方向上的速度分量。
步驟221通過以上過程，獲得移動矢量在最大圖象梯度方向上的分量(-I_t/I_x，-I_t/I_y)。接著，為了檢測ID為m的宏塊的移動矢量，移動矢量檢測裝置504進(jìn)行圖案匹配。這時，從以前獲得的移動矢量在最大圖象梯度方向上的分量，把搜索區(qū)限制為一維搜索區(qū)。這個一維搜索區(qū)是通過B點(diǎn)的直線段，這個直線段是把在最大圖象梯度方向上的移動矢量分量加到A點(diǎn)位置的矢量上產(chǎn)生的，對垂直于最大圖象梯度方向的直線上的B點(diǎn)具有恒定長度。
步驟222移動矢量檢測裝置504對一維搜索區(qū)中的圖象進(jìn)行圖案匹配，從而獲得移動矢量。
盡管選擇宏塊中心的象素作為焦點(diǎn)象素A，但是，只要是宏塊中的象素，都可以選擇。此外，通過計(jì)算象素之間的簡單差或者通過利用最小平方的方法對直線擬合，可以確定時間和空間方向上的梯度。
如上所述，在本實(shí)施例的裝置中，在對輸入DVC數(shù)據(jù)解碼和將該數(shù)據(jù)編碼成MPEG數(shù)據(jù)的過程中，在編碼處理前提供一個區(qū)域分隔部分508，由此根據(jù)宏塊的移動程度進(jìn)行分類。在移動檢測中，僅利用DCT系數(shù)中的特定頻率分量，形成y-方向上沒有頻率分量的圖象和在x-方向上沒有頻率分量的圖象。然后，從圖象在空間和時間軸方向上的梯度，計(jì)算移動矢量在最大圖象梯度方向上的分量。通過圖案匹配，也能從一維有限搜索區(qū)獲得宏塊的移動矢量。利用如此獲得的移動矢量的大小對宏塊分類。
用這樣的方法，由于區(qū)域分隔部分508先在高速下對每個宏塊進(jìn)行分類以及編碼處理部分514根據(jù)分類結(jié)果僅對所需宏塊進(jìn)行更高精確度的移動矢量檢測，因此，能夠減少處理量。試圖用本實(shí)施例的裝置降低電影格式轉(zhuǎn)換的編碼時間以及運(yùn)用軟件完成電影格式轉(zhuǎn)換。
(實(shí)施例3)圖9示出本發(fā)明的實(shí)施例3，示出了根據(jù)移動檢測裝置的輸出使移動矢量搜索區(qū)變窄，在高速下進(jìn)行移動矢量檢測的電影轉(zhuǎn)換裝置的構(gòu)成。
為了描述本實(shí)施例的裝置，首先概述移動矢量的檢測方法。編碼處理部分925中的移動矢量檢測部分924獲得宏塊的移動，參考前一幀將其標(biāo)記為移動被檢測。更具體地說，移動矢量檢測部分924的特征在于，它根據(jù)區(qū)域分隔部分911的輸出限制移動矢量搜索范圍，由此進(jìn)行移動矢量檢測。
接著，將進(jìn)一步描述實(shí)施例3的裝置的構(gòu)成。從外界捕獲圖象的輸入裝置901、儲存圖象的幀存儲器902以及塊讀出裝置903相互連接起來。僅提取圖象中直流分量的分量提取裝置904；兩個儲存所提取信息的低分辨率幀存儲器905a、905b；利用低分辨率幀存儲器905a、905b中信息檢測移動的移動檢測裝置906；區(qū)域分隔部分911，它包括根據(jù)移動檢測裝置906的輸出給宏塊加標(biāo)記的宏塊分類裝置907、根據(jù)移動檢測裝置906的結(jié)果恢復(fù)檢測其移動的宏塊的移動矢量的移動矢量恢復(fù)裝置909、標(biāo)記存儲裝置908和把讀出請求發(fā)送給塊讀出裝置903并控制區(qū)域分隔部分911中諸元件的區(qū)域分隔部分控制裝置910；解碼裝置912；編碼處理部分925，它包括DCT裝置914、量化裝置915、可變長度編碼裝置916、逆量化裝置917、逆DCT裝置918、幀存儲器921、圖象差動器913、圖象加法器920、移動矢量檢測部分924和移動信息編碼裝置922；以及輸出裝置926相互連接起來。搜索區(qū)改變裝置923位于移動矢量檢測部分924中。
以下將介紹實(shí)施例3的電影轉(zhuǎn)換裝置的工作。盡管基本工作流程與圖2表明實(shí)施例1裝置工作的流程圖是相同的，但是，實(shí)施例3與實(shí)施例1之間的不同之處在于移動矢量恢復(fù)裝置909接收宏塊分類裝置907輸出的數(shù)據(jù)包，把粗移動矢量恢復(fù)成移動矢量，然后把數(shù)據(jù)包傳送到標(biāo)記存儲裝置908。區(qū)域分隔部分911中的移動檢測裝置906檢測低分辨率搜索區(qū)中宏塊的粗移動矢量。然后，宏塊分類裝置907根據(jù)已檢測的粗移動矢量對宏塊分類。在實(shí)施例1的電影轉(zhuǎn)換裝置中，由編碼處理部分111中的移動矢量檢測部分從-方向搜索標(biāo)記為移動已被檢測的宏塊的移動矢量。另一方面，實(shí)施例3的裝置的特征在于根據(jù)區(qū)域分隔部分911中移動檢測裝置906獲得的粗移動矢量，對搜索區(qū)有所限制，由此進(jìn)行搜索。參照圖10所示的流程圖，對通過使移動矢量搜索區(qū)變窄在高速下檢測移動矢量的過程進(jìn)行描述。在附圖中步驟縮寫成St。
步驟301移動矢量恢復(fù)裝置909從宏塊分類裝置907輸入的數(shù)據(jù)包中讀出標(biāo)記。
步驟302如果該標(biāo)記表示移動小或移動大，那么，數(shù)據(jù)包不改變而被傳送到標(biāo)記存儲裝置908(步驟305)。如果讀出的標(biāo)記表示移動已被檢測，步驟303從數(shù)據(jù)包中讀出附加的移動信息(粗移動矢量)，步驟304恢復(fù)在低分辨率搜索區(qū)中所獲得的粗移動矢量，從而使其具有原始分辨率，由此更新數(shù)據(jù)包中的移動信息。
步驟305移動矢量恢復(fù)裝置909把數(shù)據(jù)包傳送到標(biāo)記存儲裝置908。
步驟306當(dāng)解碼裝置912從塊讀出裝置903接收第m個宏塊時，它從標(biāo)記存儲裝置908中的隊(duì)列中提取頭一個數(shù)據(jù)包。在實(shí)施例1裝置中，在用標(biāo)記進(jìn)行解碼處理后(步驟113)，步驟307如果標(biāo)記表示移動小或移動大，那么，把第m個宏塊和標(biāo)記發(fā)送到編碼部分925。如果標(biāo)記表示移動已被檢測，步驟308從數(shù)據(jù)包中提取移動矢量，然后把第m個宏塊和標(biāo)記發(fā)送到編碼處理部分925。
步驟309移動矢量檢測部分924中的搜索區(qū)改變裝置923確定新的搜索區(qū)，以使新的搜索區(qū)比原搜索區(qū)更小并被包含在已接收移動矢量附近的原搜索區(qū)內(nèi)。
步驟310移動矢量檢測部分924從新確定的搜索區(qū)中獲得移動矢量。
如上所述，在本實(shí)施例的裝置中，在對輸入DVC數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼和將該數(shù)據(jù)編碼成MPEG數(shù)據(jù)的過程中，在編碼處理之前，提供區(qū)域分隔部分911，由此根據(jù)宏塊的移動的程度進(jìn)行分類。由于編碼處理部分925根據(jù)分類結(jié)果僅對所需的宏塊進(jìn)行移動矢量檢測，因此，能夠減少處理量。在移動矢量檢測中，由于移動矢量檢測部分924使搜索區(qū)變窄并根據(jù)區(qū)域分隔部分911中移動檢測裝置906獲得的粗移動矢量進(jìn)行搜索，因此，能夠在高速下獲得移動矢量。與實(shí)施例1的電影轉(zhuǎn)換裝置相比，本實(shí)施例的裝置試圖進(jìn)一步縮短編碼時間以及用軟件實(shí)現(xiàn)電影格式轉(zhuǎn)換。
接著，作為一個具體例子，考慮把如圖11(a)所示的電影圖象輸入到本實(shí)施例的裝置中。在圖11(a)中，一個特定宏塊的搜索區(qū)包括一個塊A，其大小與這樣一個宏塊相等，即宏塊中的所有象素值之和與塊A中所有象素值之和相等；和一個塊B，其大小與這樣一個宏塊相等，即塊B中的每個象素值比宏塊中的每個象素值小1。在搜索區(qū)中，塊A和B是相互分離開來的。宏塊和塊A和B包括四個塊，每個塊具有相同圖案。圖11(b)示出1/4宏塊、1/4塊A和1/4塊B。在1/4宏塊中，從左上角象素到右下角象素，象素值依次為1至127，從而可以作出一個公差為2的等差級數(shù)。在1/4塊A中，所有象素的象素值都為64。在1/4塊B中，象素值比宏塊中的象素值小1，即從左上角象素到右下角象素，象素值依次為0至126，從而可以作出一個公差為2的等差級數(shù)。
當(dāng)把這樣的電影圖象輸入到本實(shí)施例的裝置中時，分量提取裝置對宏塊和塊A中具有完全相同值的直流分量進(jìn)行取樣。塊B中的直流分量小于分量提取裝置904所提取的直流分量。因此，移動檢測裝置906檢測指向塊A位置的粗移動矢量。結(jié)果，移動矢量檢測部分924輸出靠近被檢測粗移動矢量的移動矢量，或者不能檢測移動矢量以及輸出表示缺少移動矢量的信息。
作為實(shí)施例3電影轉(zhuǎn)換裝置的第一種改型，用實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置中的區(qū)域分隔部分508代替這里的區(qū)域分隔部分911。利用區(qū)域分隔部分508中移動矢量檢測裝置504輸出的移動矢量，由編碼處理部分925中移動矢量檢測部分924使移動矢量搜索區(qū)變窄，由此，能夠在高速下進(jìn)行移動矢量檢測。
接著，作為一個具體例子，考慮這樣一種情況，即把如圖12所示的電影1201編碼成DVC數(shù)據(jù)，然后把DVC數(shù)據(jù)輸入到第一種改型裝置中。在電影1201中，宏塊是由四個塊A組成的，而大小等于由四個塊B組成的宏塊的塊與該宏塊由前一幀幾個象素分開。在塊A中，第0列塊的所有象素值為100，第1列的所有象素值為90。以這種方式，隨著列數(shù)的增大，象素值減小到10。這里，塊的列是這樣設(shè)定的，塊中最左邊的象素定義為第0列，其右側(cè)的下一象素定義為第1列。即隨著象素位置向右移動，列數(shù)依次加1。塊的行是這樣定義的，塊中最上方的象素定義為第0行，次最上行定義為第1行。即隨著象素位置向下移動，行數(shù)依次加1。在塊B中，在塊的第0、2、4和6行中，其象素具有相同值。一行中的值，塊B的值是塊A的值的兩倍。即以這種方式，第0和1列中值分別為200和1 80，隨著列數(shù)的增大，其值減少到20。在塊的第1、3、5、和7行中，象素值為0。
對塊A和B進(jìn)行DCT，用塊的第0行中象素值為1、其它行中象素值為0的掩膜掩蓋塊A和B，由此，進(jìn)行逆DCT。這一結(jié)果示于圖12的右側(cè)。盡管二者的數(shù)據(jù)在被處理前在數(shù)據(jù)的圖案匹配上相互很少相關(guān)，但是，在由本改型裝置進(jìn)行處理后，二者的數(shù)據(jù)是相同的。本改型裝置中的移動矢量檢測裝置504在確定x-軸方向上的圖象速度期間采用圖12右側(cè)所示的數(shù)據(jù)。由于二者的數(shù)據(jù)在x-軸方向上具有相同梯度，作為在移動矢量最大圖象梯度方向上分量的x分量，移動矢量檢測裝置504輸出相同位置的值，作為宏塊與由四個塊B組成的塊之間在x-軸上位置中的差。
對于在移動矢量最大圖象梯度方向上分量的y分量的情況，由于I_y為0，輸出不確定的信號。然而，由于移動矢量的大小等于或大于作為在移動矢量在最大圖象梯度方向上分量的x分量輸出的值，把這個宏塊標(biāo)記標(biāo)記為移動被檢測。
作為實(shí)施例3電影轉(zhuǎn)換裝置的第二種改型，從編碼處理部分925中除去移動矢量檢測部分924，也能夠利用區(qū)域分隔部分508中移動矢量檢測裝置504檢測的未發(fā)生變化的移動矢量。在這種情況下，取消了編碼處理部分925中移動矢量檢測有關(guān)的負(fù)載，減少了處理量。
接著，作為一個具體例子，考慮把如圖13所示的電影圖象1302輸入到本改型裝置中。在DVC數(shù)據(jù)1301每個塊中，假設(shè)把左上角的塊定義為原點(diǎn)，把向右的方向定義為x-軸的正方向，把向下的方向定義為y-軸的正方向，用x-軸上和y-軸上的分量為1、其它分量為0的掩膜掩蓋電影圖象1302。當(dāng)電影圖象1302輸入到本改型裝置中時，移動矢量檢測裝置504輸出與DVC數(shù)據(jù)輸入到移動矢量檢測裝置504中時移動矢量相同的移動矢量。因此，移動矢量檢測部分924能夠采用裝置504輸出的未發(fā)生變化的移動矢量作為移動矢量，不用確定另外的移動矢量。
正如從以上描述中所能看到的，在本改型裝置中，在對輸入DVC數(shù)據(jù)解碼和把數(shù)據(jù)編碼成MPEG數(shù)據(jù)的過程中，在編碼處理前提供區(qū)域分隔部分911，由此，根據(jù)宏塊的移動程度進(jìn)行分類。由于編碼處理部分925根據(jù)分類結(jié)果僅對所需的宏塊進(jìn)行移動矢量檢測，因此，能夠減少處理量。在移動矢量檢測中，移動矢量檢測部分924使搜索區(qū)變窄并根據(jù)區(qū)域分隔部分508中移動矢量檢測裝置504獲得的移動矢量來搜索移動矢量，因此，移動矢量檢測部分924不用確定移動矢量，而是利用區(qū)域分隔部508中移動矢量檢測裝置504獲得的未發(fā)生變化的移動矢量作為移動矢量，由此，能夠在高速下獲得移動矢量。與實(shí)施例2的電影轉(zhuǎn)換裝置相比，本實(shí)施例的裝置試圖進(jìn)一步縮短編碼時間以及用軟件實(shí)現(xiàn)電影格式轉(zhuǎn)換。
如上所述，在圖象壓縮處理前，用本發(fā)明的區(qū)域分隔部分對宏塊進(jìn)行分類，根據(jù)這一分類結(jié)果改變編碼處理，由此，能夠減少移動矢量檢測的工作量，以及能夠提高圖象壓縮處理的速度。
只要不偏離權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明，可以對上述的實(shí)施例作各種改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包括輸入裝置，輸入由宏塊構(gòu)成的數(shù)字圖象信號，宏塊是塊的集合，每個塊進(jìn)行正交變換；幀存儲器，儲存所述的數(shù)字圖象信號；塊讀出裝置，根據(jù)請求從所述的幀存儲器中讀出所述的塊或所述的宏塊；區(qū)域分隔部分控制裝置，將讀出請求發(fā)送給所述的塊讀出裝置；分量提取裝置，從被捕獲圖象中僅提取直流分量；兩個低分辨率幀存儲器，儲存所提取的信息；移動檢測裝置，利用所述低分辨率幀存儲器中的信息檢測移動；區(qū)域分隔部分包括宏塊分類裝置，由所述的移動檢測裝置根據(jù)移動檢測結(jié)果給所述的宏塊加標(biāo)記；標(biāo)記存儲裝置，儲存所述宏塊的標(biāo)記；解碼裝置；編碼處理部分，根據(jù)所述標(biāo)記存儲裝置中的標(biāo)記改變所述宏塊的編碼處理；輸出裝置，向外輸出經(jīng)過編碼的信號。
2.如權(quán)利要求1所述的電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于當(dāng)所述標(biāo)記存儲裝置輸出表明所述宏塊移動小的標(biāo)記時，所述編碼處理部分選擇一個小的移動矢量搜索區(qū)，從而可以進(jìn)行移動矢量的檢測。
3.如權(quán)利要求1所述的電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的區(qū)域分隔部分進(jìn)一步包括分辨率轉(zhuǎn)換裝置，通過插入一幅輸入圖象轉(zhuǎn)換分辨率。
4.如權(quán)利要求1所述的電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的分量提取裝置對被捕獲圖象的直流分量和低頻分量進(jìn)行取樣；以及所述的區(qū)域分隔部分包括逆DCT裝置，對所述分量提取裝置提取的低頻分量進(jìn)行逆DCT。
5.一種電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包括輸入裝置，輸入由宏塊構(gòu)成的數(shù)字圖象信號，宏塊是塊的集合，每個塊進(jìn)行正交變換；幀存儲器，儲存所述的數(shù)字圖象信號；塊讀出裝置，根據(jù)請求從所述的幀存儲器中讀出所述的塊或所述的宏塊；區(qū)域分隔部分控制裝置，將讀出請求發(fā)送給所述的塊讀出裝置；分量提取裝置，從被捕獲圖象中僅提取被正交基所分辨的特定分量；逆正交變換裝置，對所提取的信息進(jìn)行逆正交變換；兩個幀存儲器，儲存所述逆正交變換裝置所獲取的信息；移動矢量檢測裝置，根據(jù)所述逆正交變換裝置所獲取的信息檢測移動；區(qū)域分隔部分包括宏塊分類裝置，根據(jù)所述的移動矢量檢測裝置輸出的移動矢量的大小給所述的宏塊加標(biāo)記；標(biāo)記存儲裝置，儲存所述宏塊的標(biāo)記；解碼裝置；編碼處理部分，根據(jù)所述標(biāo)記存儲裝置中的標(biāo)記改變所述宏塊的編碼處理；輸出裝置，向外輸出經(jīng)過編碼的信號。
6.一種電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于包括輸入裝置，輸入由宏塊構(gòu)成的數(shù)字圖象信號，宏塊是塊的集合，對每個塊進(jìn)行正交變換；幀存儲器，儲存所述的數(shù)字圖象信號；塊讀出裝置，根據(jù)請求從所述的幀存儲器中讀出所述的塊或所述的宏塊；區(qū)域分隔部分控制裝置，將讀出請求發(fā)送給所述的塊讀出裝置；分量提取裝置，從被捕獲圖象中僅提取直流分量；兩個低分辨率幀存儲器，儲存所提取的信息；移動檢測裝置，利用所述低分辨率幀存儲器中的信息檢測移動；區(qū)域分隔部分包括宏塊分類裝置，根據(jù)所述移動檢測裝置的輸出給所述的宏塊加標(biāo)記；移動矢量恢復(fù)裝置，根據(jù)所述移動檢測裝置的結(jié)果恢復(fù)檢測到移動的宏塊的移動矢量；及標(biāo)記存儲裝置，儲存所述宏塊的標(biāo)記；解碼裝置；編碼處理部分包括DCT裝置；量化裝置；可變長度編碼裝置；逆量化裝置；逆DCT裝置；幀存儲器裝置；圖象差動器；圖象加法器；內(nèi)裝搜索區(qū)變化裝置的移動矢量檢測部分；及移動信息編碼裝置；以及輸出裝置，向外輸出經(jīng)過編碼的信號；其特征在于根據(jù)所述區(qū)域分隔部分中所述移動檢測裝置的移動檢測結(jié)果，所述編碼處理部分中的所述移動矢量檢測部分確定一個移動矢量搜索區(qū)，由此進(jìn)行移動矢量檢測。
7.如權(quán)利要求6所述的電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述的區(qū)域分隔部分被權(quán)利要求5的所述區(qū)域分隔部分所代替，以及利用所述區(qū)域分隔部分中所述移動矢量檢測裝置檢測到的移動矢量，所述編碼處理部分中的所述移動矢量檢測部分確定該移動矢量搜索區(qū)，由此進(jìn)行移動矢量檢測。
8.如權(quán)利要求7所述的電影轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于從所述編碼處理部分中取消所述編碼處理部分中的所述移動矢量檢測部分，這里，所述編碼處理部分根本不檢測移動矢量，而是采用所述區(qū)域分隔部分中所述移動矢量檢測裝置檢測的移動矢量。
全文摘要
一種在高速下進(jìn)行電影格式轉(zhuǎn)換的電影轉(zhuǎn)換裝置,包括輸入裝置101;幀存儲器102;塊讀出裝置103;區(qū)域分隔部分控制裝置109;分量提取裝置104;兩個低分辨率幀存儲器105;移動檢測裝置106;區(qū)域分隔部分113,它包括宏塊分類裝置107和標(biāo)記存儲裝置114;解碼裝置110;編碼處理部分111;輸出裝置112。
文檔編號H04N7/26GK1192101SQ9810606
公開日1998年9月2日 申請日期1998年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月28日
發(fā)明者小宮大作, 上野山努 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社