專(zhuān)利名稱(chēng)：高分辨率視頻信號(hào)的抽取的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻信號(hào)的二次抽樣或抽取。
高分辨率電視(HDTV信號(hào)通常與當(dāng)前廣播標(biāo)準(zhǔn)諸如NTSC不兼容。適合用于HDTV兼容信號(hào)的優(yōu)選信號(hào)編碼標(biāo)準(zhǔn)是在美國(guó)使用的由Grand A11iance采用的MPEG-2(Motion Picture Experts Group(運(yùn)動(dòng)圖像專(zhuān)家組)，“Information Technology-Coding of Moving Picture and AssociatedAudio Information:Video，(信息技術(shù)-運(yùn)動(dòng)圖像編碼和相關(guān)音頻信息視頻)”ISO/IEC 13818-2,1996年5月15日)。該公知的標(biāo)準(zhǔn)為編碼和壓縮視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)提供了格式化指導(dǎo)。
采用MPEG-2格式化的電視信號(hào)要求電視廣播發(fā)送和接收系統(tǒng)均要重新設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)者引入了減少?gòu)V播數(shù)據(jù)量的壓縮系統(tǒng)。HDTV接收機(jī)解碼和解壓縮接收的編碼HDTV數(shù)據(jù)，并且重構(gòu)用于顯示的全分辨率信號(hào)。由于采用了編碼/解碼和重構(gòu)技術(shù)的先進(jìn)組合，信號(hào)的損耗最小，并且在人眼感觀受限的地方，例如對(duì)角線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的精細(xì)細(xì)節(jié)方面，通常發(fā)生預(yù)期的損耗。
盡管已經(jīng)在HDTV的發(fā)送和接收各方面進(jìn)行了更多的研究和開(kāi)發(fā)，然而，由于以最低成本生產(chǎn)具有最好特性的消費(fèi)品的競(jìng)爭(zhēng)，設(shè)計(jì)者精力集中在HDTV接收機(jī)。第一批消費(fèi)者使用的HDTV接收機(jī)所包含的性能可能比當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)分辨率電視接收機(jī)包括的性能要少，但是提供了諸如16∶9顯示之類(lèi)的性能?，F(xiàn)在生產(chǎn)者正設(shè)計(jì)這樣的消費(fèi)者電視機(jī)，不僅包括當(dāng)前在標(biāo)準(zhǔn)分辨率接收機(jī)中有的特性，諸如PIP，而且包括支持其它應(yīng)用的性能，諸如交互式電視機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)訪(fǎng)問(wèn)。生產(chǎn)者挑戰(zhàn)設(shè)計(jì)包括HDTV接收機(jī)新服務(wù)和當(dāng)前TV接收機(jī)中具有的、或僅通過(guò)機(jī)頂盒或某些其它接口才具有的特性的系統(tǒng)體系。
HDTV接收機(jī)將能夠顯示圖形，例如電子數(shù)據(jù)表節(jié)目(spread sheetprogram)，以及傳統(tǒng)的節(jié)目。例如如果觀看者正在使用HDTV接收機(jī)訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)上的信息，也可能發(fā)生顯示圖形。在正顯示圖形的時(shí)候，觀看者可能希望監(jiān)視傳統(tǒng)高分辨率(HD)節(jié)目或另一HD視頻信號(hào)。這是公知的圖中畫(huà)或PIG?；蛴^看者可能希望使用畫(huà)中畫(huà)(PIP)或畫(huà)上畫(huà)(POP)性能觀看兩個(gè)節(jié)目，至少一個(gè)是HD。按照MPEG2標(biāo)準(zhǔn)發(fā)送的HDTV信號(hào)由于視頻信號(hào)被格式化成塊和宏塊而不是行，出現(xiàn)了要解決的不同類(lèi)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。
通過(guò)PIP、POP或PIG在大的圖像中出現(xiàn)一個(gè)輔助的、小的圖像，小圖像需要被濾波和二次采樣，以達(dá)到用于顯示的需要的尺寸。這在水平方向上容易做到。然而，視頻信號(hào)的垂直抽取對(duì)設(shè)計(jì)者處理隔行掃描視頻信號(hào)時(shí)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樾滦械南辔槐仨氂?jì)算，所以隔行掃描信號(hào)的垂直抽取產(chǎn)生了很明顯的人工痕跡。為了得到正確的相位，必須使用前場(chǎng)或后場(chǎng)，需要在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)需要的場(chǎng)。這增加了存儲(chǔ)和帶寬需求。為了減少混疊，信號(hào)必須被帶限濾波，但是并不是所有行都可濾波，因此產(chǎn)生的頻譜不正確。
這些傳統(tǒng)的問(wèn)題由MPEG2格式的像素塊和宏塊的復(fù)雜性組合一起。傳統(tǒng)的行存儲(chǔ)器不足以容納不是逐行順序的輸入數(shù)據(jù)流。所知的HDTV接收機(jī)在將高分辨率信號(hào)轉(zhuǎn)換成要顯示的PIP、POP或PIG之前，將數(shù)據(jù)重新格式化成光柵掃描格式。
按照本發(fā)明的原理，通過(guò)抽取像素塊數(shù)據(jù)，提供用于顯示的減少分辨率的圖像，以便被抽取的像素?cái)?shù)據(jù)從其各個(gè)未抽取像素塊單獨(dú)得到。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是包括本發(fā)明的HDTV接收機(jī)的方框圖；圖2是圖1的單元30的方框圖；圖3到6是基于場(chǎng)和幀的圖像的垂直抽取的示例；圖7是圖1的單元30的另一方框圖示例；圖8是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理方法的流程圖示例。
圖1示出了按照本發(fā)明的包括MPEG2兼容解碼器10和單元30的HDTV接收機(jī)的一部分。所接收的HDTV信號(hào)在廣播之前以與解碼器10執(zhí)行的解壓縮和解碼實(shí)質(zhì)上相反的方式被壓縮。示出的解碼器10的結(jié)構(gòu)是公知的。
從調(diào)諧器和解調(diào)器(未示出)接收壓縮數(shù)據(jù)，并且輸入到緩沖器12。緩沖器12監(jiān)視被壓縮輸入數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)率，并且提供給可變長(zhǎng)度解碼器(VLD)14。VLD 14解碼可變長(zhǎng)度編碼數(shù)據(jù)流。VLD 14將解碼數(shù)據(jù)流傳遞到逆量化器16，在此將解碼數(shù)據(jù)流返回到代表視頻數(shù)據(jù)的解量化系數(shù)。逆量化器16將解量化系數(shù)輸入到逆離散余弦變換(IDCT)18，在此將解量化系數(shù)逆轉(zhuǎn)換成像素?cái)?shù)據(jù)。
像素?cái)?shù)據(jù)被格式化成與MPEG2標(biāo)準(zhǔn)兼容的塊和宏塊。同樣按照MPEG2標(biāo)準(zhǔn)，像素決定義I、P或B幀或場(chǎng)。I和P幀或場(chǎng)以及可選的B幀或場(chǎng)通過(guò)組合器20存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器24中，用于在整個(gè)幀或場(chǎng)的重構(gòu)期間使用。在局部存儲(chǔ)器控制器28的控制下，將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器24和從存儲(chǔ)器24讀出數(shù)據(jù)。
當(dāng)IDCT 18存在像素?cái)?shù)據(jù)時(shí)，從存儲(chǔ)器24中提取圖像重構(gòu)需要的相關(guān)像素?cái)?shù)據(jù)，并且發(fā)送到運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器22。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器22計(jì)算重構(gòu)一場(chǎng)或幀的當(dāng)前像素需要的信息，并且將數(shù)據(jù)發(fā)送到組合器20。組合器20將來(lái)自IDCT 18和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償器22的像素?cái)?shù)據(jù)組合，并且將重構(gòu)結(jié)果存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器24中。存儲(chǔ)該新的重構(gòu)數(shù)據(jù)，直到需要從包括P或B場(chǎng)和幀的新解碼像素?cái)?shù)據(jù)重構(gòu)后面的場(chǎng)和幀。重構(gòu)數(shù)據(jù)還發(fā)送到顯示處理器26，用于在顯示之前進(jìn)行處理，或輸出到存儲(chǔ)器設(shè)備等(未示出)。
當(dāng)觀看者通過(guò)PIP、POP或PIG選擇觀看一節(jié)目時(shí)，在按照本發(fā)明原理的微控制器控制下，重構(gòu)的圖像場(chǎng)或幀從組合器20發(fā)送到濾波器和抽取器30。
為了減少混疊的目的，單元30對(duì)水平和垂直方向上的數(shù)據(jù)均濾波，并且將像素?cái)?shù)據(jù)抽取到希望數(shù)目的像素，以產(chǎn)生減少分辨率的圖像用于顯示。抽取的圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器24中，直到顯示處理器26需要。在本文中，抽取包括通過(guò)任何方式，如二次采樣、像素的加權(quán)組合等來(lái)減少像素。
在濾波器和抽取器30將抽取的第一圖像提供給存儲(chǔ)器24的同時(shí)，背景輔助圖像也通過(guò)輸入端32提供給存儲(chǔ)器24用于顯示。背景圖像包括在選擇PIP、POP或PIG選項(xiàng)之前顯示的圖形或節(jié)目。由單元30提供的抽取圖像是前景圖像，該圖像由已知的方法切換或映射成背景圖像。例如，已知的集成電路包括從存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)兩個(gè)圖像并且在背景圖像內(nèi)的一個(gè)窗口中顯示抽取的圖像。
如果輔助圖像是由計(jì)算機(jī)提供的圖形圖像，例如該圖像被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器24之前被按照顯示處理器26的要求格式化。在電視接收機(jī)中可以進(jìn)行或可以不進(jìn)行格式化。如果輔助圖像是廣播的電視節(jié)目，輔助調(diào)諧器提供解碼的圖像到顯示處理器26。如同所知的，在電視接收機(jī)和錄像機(jī)中能發(fā)現(xiàn)提供PIP、POP和PIG顯示的這種系統(tǒng)。輔助調(diào)諧器將按照顯示處理器26的要求格式化的輔助圖像提供給存儲(chǔ)器24。將輔助圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器24中的一種選擇是用于這樣的設(shè)備，該設(shè)備將輔助圖像提供到其自己擁有的、連接到顯示處理器26并且由顯示處理器26訪(fǎng)問(wèn)的存儲(chǔ)器，或?qū)崟r(shí)處理圖像并且將圖像直接提供給顯示處理器26。
圖2示出了按照本發(fā)明原理包括單元30的濾波器和抽取器的一種可能結(jié)構(gòu)。宏塊緩沖器90從解碼器10接收像素的解壓縮和解碼宏塊，并且保持?jǐn)?shù)據(jù)直到垂直濾波器抽取器100需要。垂直濾波器/抽取器100執(zhí)行垂直方向上的混疊濾波和抽取。水平濾波器/抽取器200執(zhí)行水平方向上的混疊濾波和抽取。
單元100包括由濾波器單元110、112和114構(gòu)成的混疊多相低通濾波器。這里也可以采用其它濾波器類(lèi)型，諸如有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。因?yàn)槲涣鞔肀硎靖骱陦K的連續(xù)圖像的連續(xù)光柵掃描行，所以MPEG2兼容系統(tǒng)類(lèi)似于光柵掃描系統(tǒng)。在光柵掃描系統(tǒng)中，垂直FIR濾波器實(shí)現(xiàn)起來(lái)是昂貴的，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)抽頭需要大量的存儲(chǔ)器。MPEG2兼容系統(tǒng)的每個(gè)抽頭需要的存儲(chǔ)器將是每行中的數(shù)據(jù)量乘以一個(gè)宏塊中行的數(shù)目。
單元110到114的輸出分別將數(shù)據(jù)提供給乘法器120、122和124，這些乘法器將一個(gè)希望的加權(quán)系數(shù)應(yīng)用到它們各自的輸入信號(hào)。乘法器122和124的加權(quán)輸出在加法器130中相加，并且加法器130和乘法器120的輸出在加法器132中相加?；蛘撸梢詷?gòu)建三個(gè)輸入加法器以接收乘法器120到124的輸出。加法器132的輸出將數(shù)據(jù)提供給水平濾波器/抽取器200。
單元200包括由各個(gè)FIR濾波器210、212到210+2n構(gòu)成的混疊濾波器，其中n+1等于用來(lái)實(shí)現(xiàn)希望的水平抽取的濾波器數(shù)目。每個(gè)FIR濾波器的輸出分別提供給乘法器220、222到220+2n，每個(gè)乘法器對(duì)輸入信號(hào)應(yīng)用一個(gè)希望的加權(quán)系數(shù)。乘法器的加權(quán)輸出在加法器230中相加，并且發(fā)送到存儲(chǔ)器24存儲(chǔ)直到顯示處理器26需要。水平濾波器/抽取器200的結(jié)構(gòu)是采用FIR濾波器的采樣率轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)，并且在視頻處理領(lǐng)域中是公知的。
圖2在任何給定時(shí)間對(duì)單個(gè)塊例如一個(gè)宏塊或子塊的數(shù)據(jù)操作。即使在邊界情況下，從像素?cái)?shù)據(jù)的輸入塊中單獨(dú)得到每個(gè)抽取像素值。不會(huì)發(fā)生與先前或相鄰塊的像素值的混合。
例如，圖1的濾波器抽取器30可以包括圖2的結(jié)構(gòu)。對(duì)于該結(jié)構(gòu)，三個(gè)或更少的像素從緩沖器90進(jìn)入單元100內(nèi)部的多相濾波器，并且被適當(dāng)?shù)丶訖?quán)。當(dāng)少于三個(gè)像素進(jìn)入濾波器時(shí)，用到乘法器的加權(quán)系數(shù)沒(méi)有有效數(shù)據(jù)被設(shè)定為零，從而不導(dǎo)致產(chǎn)生差錯(cuò)。或者，圖2的結(jié)構(gòu)可以并行重復(fù)，以同時(shí)從一個(gè)宏塊接收全部垂直行的像素。重復(fù)圖2的結(jié)構(gòu)增加了處理速度，但也增加了成本和芯片體積。
垂直濾波器/抽取器100的結(jié)構(gòu)有利地展示了PIP、POP或PIG的性能。單元100的每個(gè)輸出行是最多三個(gè)輸入行的函數(shù)，并且是單個(gè)宏塊或那個(gè)宏塊的子塊的行的函數(shù)。如果少于三行輸入到單元100的結(jié)構(gòu)，零加權(quán)系數(shù)輸入到接收無(wú)效數(shù)據(jù)的乘法器。該結(jié)構(gòu)提供了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了其設(shè)計(jì)。首先，通過(guò)限制將要從同一各宏塊或子塊輸入到單元30(圖1)的數(shù)據(jù)，消除了垂直濾波器(單元110-114)需要多行存儲(chǔ)器或訪(fǎng)問(wèn)一整行必須的其它存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。由此存儲(chǔ)器要求減少到能夠存儲(chǔ)一個(gè)塊或宏塊的緩沖器。該存儲(chǔ)器可以駐留或放置在垂直濾波器/抽取器100(未示出)之前，或它可以包含在幀存儲(chǔ)器24中。先前濾波器/抽取器結(jié)構(gòu)需要一整行存儲(chǔ)器用于垂直濾波器/抽取器。對(duì)于包括每個(gè)圖像1920×1080像素的高分辨率信號(hào)(每個(gè)圖像被表示為宏決)，單行包括來(lái)自120個(gè)宏塊的部分。所知的在宏塊環(huán)境下的行抽取器將要求在垂直濾波和抽取一視頻信號(hào)之前，120個(gè)宏塊全部被解碼并且存儲(chǔ)。
其次，8∶3(=2.67∶1)的垂直抽取率實(shí)際獲得與現(xiàn)在用于PIP、POP或PIG圖像3∶1減少等效的結(jié)果。選擇所知的垂直抽取率3∶1，這是因?yàn)?∶1對(duì)于PIP、POP或PIG應(yīng)用提供太少的抽取，而4∶1對(duì)于PIP、POP或PIG應(yīng)用提供太多的抽取。對(duì)于光柵行格式化視頻信號(hào)，3∶1抽取提供期望的垂直圖像尺寸和需要的三行存儲(chǔ)器。對(duì)于觀看者8∶3和3∶1之間的視覺(jué)差別可以忽略。
再者，在此例中，單元100從每個(gè)亮度宏塊產(chǎn)生六個(gè)亮度行段。因?yàn)閿?shù)據(jù)以宏塊的形式得到處理，單元100將接收?qǐng)龊蛶袷降亩咭曨l信號(hào)。
對(duì)于色度數(shù)據(jù)，可以使用濾波器/抽取器30的相同或類(lèi)似結(jié)構(gòu)。色度數(shù)據(jù)已經(jīng)在垂直分辨率方面減少百分之五十。因此，在單元30中，色度像素塊按4∶3比率被進(jìn)一步垂直抽取。為了完成垂直抽取，在一個(gè)塊中四個(gè)像素中二個(gè)像素繞過(guò)單元100到單元200或不改變地通過(guò)單元100到單元200用于水平濾波和抽取。其它二個(gè)像素在傳遞到單元200之前，通過(guò)單元100的結(jié)構(gòu)濾波、加權(quán)并且加起來(lái)。這兩個(gè)像素實(shí)際上與上述亮度像素相同的方式進(jìn)行處理。
圖3示出了在場(chǎng)中像素的垂直抽取。亮度像素在垂直抽取之前表示為圓圈，并且色度像素在抽取之前由正方形表示。抽取的亮度和色度像素由星號(hào)表示。圖3僅示出了包含在每個(gè)亮度宏塊場(chǎng)中每個(gè)八像素行段中的三個(gè)像素，和包含在每個(gè)色度宏塊場(chǎng)中每個(gè)四像素行段中的三個(gè)像素。
在圖3中，例如，源是包含每秒30幀的1H隔行掃描視頻信號(hào)。抽取的輸出信號(hào)是以相同速率發(fā)生的1H隔行掃描視頻信號(hào)。第一場(chǎng)的前兩個(gè)垂直像素處理成一個(gè)像素。后面三個(gè)像素也被處理成一個(gè)像素，并且第一場(chǎng)的像素塊的最后三個(gè)垂直像素被處理成一個(gè)像素。對(duì)于交替場(chǎng)，被垂直濾波和抽取的垂直像素的分組是不同的。兩組三垂直像素都被處理成一個(gè)像素，并且各交替場(chǎng)塊的最后兩個(gè)垂直像素被處理成一個(gè)像素。
對(duì)于被抽取成一個(gè)像素的垂直像素分組，用到乘法器的加權(quán)系數(shù)和等于一(1)。例如，所示實(shí)施例將三像素組的第一和第三像素乘以0.25，以及該組的中間像素乘以0.50。對(duì)于兩像素組，每個(gè)像素乘以0.50。其它加權(quán)函數(shù)可用于當(dāng)加起來(lái)的和等于1時(shí)的每一組。也可希望加權(quán)函數(shù)和不等于1，但是塊或宏塊的所有系數(shù)和等于某個(gè)預(yù)定值。
對(duì)于色度像素塊，交替場(chǎng)以基本相同的方式垂直抽取。如圖3所示，保持第一和最后垂直像素的值，而中間兩個(gè)像素被處理成一個(gè)像素。對(duì)于所示的實(shí)施例，通過(guò)乘法單元應(yīng)用到兩個(gè)中間像素的加權(quán)系數(shù)等于0.50。對(duì)于色度像素按照期望或按照需要可以應(yīng)用交替加權(quán)系數(shù)，以調(diào)節(jié)亮度和色度垂直濾波和抽取之間的正確平衡。
對(duì)于基于場(chǎng)數(shù)據(jù)的濾波器系數(shù)仔細(xì)選擇，以給新行合適的相位，這是因?yàn)闉V波器系數(shù)確定了被濾波行相對(duì)于輸入行的有效位置。對(duì)于給定的輸出行將輸入行限制到位于同一宏塊內(nèi)并沒(méi)有增加確定所述系數(shù)的困難，但是它確實(shí)將濾波器質(zhì)量限制到濾波器階數(shù)。濾波器階數(shù)是用來(lái)構(gòu)建一個(gè)輸出行的輸入行數(shù)目的函數(shù)。然而，因?yàn)闇p少率是8∶3，所以將圖2的結(jié)構(gòu)限制到單個(gè)16行宏塊不會(huì)明顯地影響PIP、POP或PIG圖像。
圖4示出了一幀中像素的垂直抽取。在該例中，視頻信號(hào)源是以每秒24或30或60幀的速率發(fā)生的逐行掃描信號(hào)。抽取的輸出信號(hào)是以相同速率發(fā)送的1H隔行掃描信號(hào)。如同圖3所示，圓圈代表亮度像素，正方形代表色度像素，和星號(hào)代表被抽取的像素。數(shù)據(jù)以60Hz的速率從存儲(chǔ)器中讀出。對(duì)于每個(gè)垂直行以每秒24或30幀發(fā)生的數(shù)據(jù)被讀取兩次，而對(duì)于每個(gè)垂直行以每秒60幀發(fā)生的數(shù)據(jù)被讀取一次。以每秒24幀發(fā)生的數(shù)據(jù)在顯示處理器中被轉(zhuǎn)換成顯示速率。圖4示出了以60Hz讀取的幀、并且在每個(gè)讀取期間從16個(gè)輸入垂直像素產(chǎn)生3個(gè)像素。結(jié)果是對(duì)于每16個(gè)輸入像素宏塊產(chǎn)生6個(gè)像素，這等于在每秒30幀的8∶3的抽取率。在每秒24和30幀的幀速率中，沒(méi)有發(fā)生數(shù)據(jù)遺漏，這是因?yàn)橄嗤瑪?shù)據(jù)被讀取兩次。在每秒60幀的幀速率中，某些數(shù)據(jù)被遺漏，但是對(duì)于觀看者并沒(méi)有明顯地影響，結(jié)果產(chǎn)生以每秒30幀的顯示率發(fā)生的圖像。這消除了在顯示處理器中進(jìn)一步的抽取。如同圖3中所示，對(duì)輸出像素有影響的用到每個(gè)輸入像素的加權(quán)系數(shù)作為分?jǐn)?shù)示于輸入像素的旁邊。下面將討論加權(quán)系數(shù)。
圖5和6示出了2H逐行掃描格式中的抽取輸出。圖5和6分別與圖3和4有相同的源視頻信號(hào)輸入。對(duì)于此種情況，因?yàn)橐笾鹦袙呙韪袷捷敵?，所以?duì)于亮度數(shù)據(jù)抽取率是8到6。對(duì)于色度數(shù)據(jù)，對(duì)于4個(gè)垂直輸入像素的每一個(gè)，4×4像素塊必須實(shí)際上采樣成6個(gè)像素。圖2和7的電路結(jié)構(gòu)可包括附加的乘法器和加法器，以支持這些例子增加的分辨率。
對(duì)于基于場(chǎng)和幀兩者的圖像塊數(shù)據(jù)，可以利用相同的基本電路結(jié)構(gòu)。對(duì)于此例，直到4個(gè)像素被處理成一個(gè)輸出像素。濾波器/抽取器的結(jié)構(gòu)示于圖7中。在圖3到6中給出了用于像素組的示例加權(quán)系數(shù)。加權(quán)系數(shù)是輸入像素旁邊的數(shù)字。如果輸入像素值用來(lái)確定多于一個(gè)輸出像素，在頂部的加權(quán)系數(shù)對(duì)應(yīng)于向上的箭頭所指的輸出像素，并且在底部的加權(quán)系數(shù)對(duì)應(yīng)于向下的箭頭所指的輸出像素。
基于色度幀的宏塊濾波/抽取結(jié)構(gòu)也以60Hz的速率讀取數(shù)據(jù)。濾波器/抽取器30的輸入輸出示例示于圖4和6中。如上所述表示用于像素組的示例加權(quán)系數(shù)?；趲牧炼群蜕认禂?shù)均作為示例，并且可以變化以達(dá)到希望的相位或其它的效果。
對(duì)于上述實(shí)施例，濾波器/抽取器30位于幀存儲(chǔ)器24之前，如圖1所示。通常，因?yàn)樾枰拇鎯?chǔ)容量和存儲(chǔ)帶寬減少，所以濾波和抽取在存儲(chǔ)之前進(jìn)行。然而，能夠?qū)卧?0放在存儲(chǔ)器24之后。對(duì)于MPEG兼容系統(tǒng)，將單元30放在存儲(chǔ)器之前減少了存儲(chǔ)帶寬，但是，因?yàn)橛糜谥貥?gòu)I和P幀必須被存儲(chǔ)，所以存儲(chǔ)器容量只能最小化減少。因?yàn)樵谂R界顯示間隔期間，只從存儲(chǔ)器中讀取抽取的PIP、POP或PIG，所以存儲(chǔ)帶寬被減少。將單元30放在存儲(chǔ)器24之后，需要在顯示間隔期間讀取高分辨率圖像。
垂直和水平濾波/抽取是相互獨(dú)立的過(guò)程，并且可以被分開(kāi)，例如一個(gè)在存儲(chǔ)器24之前一個(gè)在存儲(chǔ)器24之后，或任意。所知的系統(tǒng)在垂直濾波/抽取之前通常具有水平濾波/抽取。由于上述原因，垂直濾波/抽取將通常位于存儲(chǔ)器30之前。水平濾波/抽取功能可以以采樣率轉(zhuǎn)換器的形式設(shè)在顯示處理器26內(nèi)。而垂直濾波/抽取在幀存儲(chǔ)器存儲(chǔ)之前最有效的進(jìn)行，以及能夠擴(kuò)展和有限抽取的垂直采樣率轉(zhuǎn)換器可能在顯示處理器中很有效。
圖2和7的電路可以由微處理器或可編程邏輯代替，在程序控制下，執(zhí)行濾波和抽取。微處理器可以花費(fèi)更多時(shí)間處理數(shù)據(jù)流，但是通常更便宜地實(shí)現(xiàn)。利用硬件處理數(shù)據(jù)流更快，但通常更昂貴。然而作為現(xiàn)有的處理狀態(tài)，上述電路實(shí)現(xiàn)通過(guò)微處理器可能更快。所有這些實(shí)現(xiàn)是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
圖8是包括抽取網(wǎng)絡(luò)30的數(shù)據(jù)處理方法的流程圖。在步驟80中，編碼圖像表示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流輸入到解碼器處理。例如，數(shù)據(jù)流可以是通過(guò)地面廣播由調(diào)諧器接收的MPEG-2兼容數(shù)據(jù)。在步驟82中，對(duì)數(shù)據(jù)流解碼，并且解碼數(shù)據(jù)流是像素塊的形式。在步驟84中，數(shù)據(jù)流被垂直抽取。一次執(zhí)行對(duì)單個(gè)像素塊的抽取處理。例如，像素塊還可以是MPEG-2兼容像素塊。通過(guò)對(duì)將被抽取成單個(gè)像素值的垂直輸入像素值進(jìn)行第一混疊濾波而抽取像素塊。然后對(duì)濾波像素值加權(quán)，并且最后加權(quán)的像素值被求和成單個(gè)像素值。每個(gè)抽取的輸出像素值是單獨(dú)從各輸入像素塊選擇的輸入像素值的組合。因?yàn)閷?duì)于亮度數(shù)據(jù)一個(gè)宏塊通常是16×16像素，所以當(dāng)像素塊是MPEG兼容宏塊時(shí)，有效抽取因子是8輸入像素到3輸出像素。然而，其它抽取率可以如上所述使用，或由輸入數(shù)據(jù)建議使用。步驟86通過(guò)水平抽取塊完成像素塊的抽取，以提供一減少分辨率像素塊，該減少分辨率像素塊可以與另外減少的分辨率像素塊組合，按所知方法格式化并且作為PIP、POP或PIG顯示中的前景圖像被顯示。
權(quán)利要求
1.一種基于塊的視頻處理器，包括視頻解碼器(10)，響應(yīng)于一數(shù)據(jù)流，用于提供像素?cái)?shù)據(jù)塊；和抽取網(wǎng)絡(luò)(30)，用于抽取所示像素塊數(shù)據(jù)，以提供被抽取的像素值；其中每個(gè)所述抽取像素值從其相關(guān)輸入像素塊中唯一得到。
2.如權(quán)利要求1所述的處理器，進(jìn)一步包括所述解碼器和所述抽取網(wǎng)絡(luò)之間的存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)將被抽取的像素塊。
3.如權(quán)利要求1所述的處理器，進(jìn)一步包括幀存儲(chǔ)器，耦合到所述解碼器；其中所述解碼器是MPEG兼容的，并且像素?cái)?shù)據(jù)的所述塊是宏塊。
4.如權(quán)利要求1所述的處理器，其中所述抽取網(wǎng)絡(luò)包括宏塊存儲(chǔ)器，混疊減少濾波器和像素抽取器。
5.一種處理編碼圖像表示數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)流的方法，包括步驟解碼所述數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生一解碼數(shù)據(jù)流；和抽取所述數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生一減少的數(shù)據(jù)流；其中，所述解碼數(shù)據(jù)流由像素塊構(gòu)成；所述抽取步驟產(chǎn)生被抽取像素值；和每個(gè)所述抽取像素值從其相關(guān)輸入像素塊中唯一得到。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括步驟格式化所述減少的數(shù)據(jù)流，以產(chǎn)生適合于顯示的減少分辨率的圖像數(shù)據(jù)。
7.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述數(shù)據(jù)流是MPEG兼容的，并且所述像素?cái)?shù)據(jù)塊是宏塊。
8.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述抽取步驟包括混疊減少濾波和像素抽取步驟。
9.如權(quán)利要求1或5所述的發(fā)明，其中所述抽取基于8到3的抽取因子。
10.一種在數(shù)字視頻信號(hào)處理系統(tǒng)中的裝置包括輸入網(wǎng)絡(luò)，用于接收包含編碼圖像代表信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流；解碼器(14-18)，用于解碼所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流，以提供像素?cái)?shù)據(jù)塊；緩沖器(12)，用于接收像素?cái)?shù)據(jù)塊；抽取網(wǎng)絡(luò)(30)，用于抽取像素?cái)?shù)據(jù)的所述緩沖塊，以產(chǎn)生減少分辨率的圖像數(shù)據(jù)；和顯示處理器(26)，用于將所述減少分辨率的圖像數(shù)據(jù)與代表背景圖像的圖像幀數(shù)據(jù)(34)組合；其中來(lái)自所述抽取網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)抽取像素值從其相關(guān)輸入像素塊唯一得到。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)所述像素?cái)?shù)據(jù)塊和所述減少分辨率的圖像數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述存儲(chǔ)器是一幀存儲(chǔ)器。
13.如權(quán)利要求1、5或10所述的發(fā)明，其中所述抽取垂直抽取所述數(shù)據(jù)流。
14.如權(quán)利要求1、5或10所述的發(fā)明，其中所述抽取水平抽取所述數(shù)據(jù)流。
15.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述抽取網(wǎng)絡(luò)包括混疊減少濾波器和抽取網(wǎng)絡(luò)。
16.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述解碼器是與MPEG兼容的能夠解碼高分辨率視頻信號(hào)的解碼器，并且包括一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)；所述存儲(chǔ)器是一幀存儲(chǔ)器；和所述像素?cái)?shù)據(jù)的塊是宏塊。
17.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中所述減少分辨率的圖像數(shù)據(jù)包括適于使用所述背景圖像的幀，用于產(chǎn)生畫(huà)中畫(huà)顯示、畫(huà)上畫(huà)顯示和圖中畫(huà)顯示中的一種。
全文摘要
一種視頻處理器(10)接收解碼(12－20)成MPEG兼容像素塊的編碼數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。水平和垂直抽取(30)像素塊,以產(chǎn)生適合于畫(huà)中畫(huà)、畫(huà)上畫(huà)、或圖中畫(huà)顯示(26)的減少尺寸的圖像。到抽取網(wǎng)絡(luò)的解碼輸入數(shù)據(jù)被混疊濾波(36)并且以8到3的因子抽取。抽取的輸出像素?cái)?shù)據(jù)(24)從相應(yīng)相關(guān)解碼輸入像素塊唯一得到。
文檔編號(hào)H04N5/45GK1309868SQ99808793
公開(kāi)日2001年8月22日 申請(qǐng)日期1999年7月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月31日
發(fā)明者巴思·A·坎菲爾德 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司