CN100440982C - 判定视频信号的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种适合正确检测电影视频信号的视频信号判定设备。相减电路(5)计算1场延迟电路(3)输出的延迟了一场的色差信号B-Y与延迟之前的色差信号B-Y之差。在4:2:0格式化的信号的情况下，色差信号在构成同一个帧的两场的相应位置处的值是相同的。相减电路(5)的输出在其输入是相应帧的一场的信号的情况下为0而在它是不同的帧的一场的信号的情况下不为0。相加电路(6)将相减电路(5)的输出在一场的范围内累加在一起。比较电路(7)在累加值大于一个基准值的情况下输出1而在累加值小于基准值的情况下输出0。控制器(8)根据比较电路(7)输出的1和0的模式判定输入信号是否为电影视频信号。本发明可用于DVD播放机。

Description

判定视频信号的设备和方法
技术领域
本发明与判定视频信号的设备和方法有关，特别是与适合用简单配置正确判定视频信号是否为电影视频信号(filmed video signal)的判定视频信号的设备和方法有关。
背景技术
为了在闪烁较少的状态下观看视频信号，近来往往将隔行扫描的视频信号变换成逐行扫描的视频信号。
NTSC制式的视频信号配置成每秒60场(30帧)。与此不同，电影摄影信号是每秒24帧。因此，在将电影图像变换成NTSC制式视频信号的情况下，在3-2下拉(pull-down)方案下执行变换处理。如果执行这种变换处理，同一个帧的图像就安排到相继的两场，而下一个帧的相同图像安排到随后相继的三场。结果，就可以将24帧图像分配到60场。
用这样的方式，在经3-2下拉变换的电影视频信号内，相继三场的第一和第三场内的视频信号是完全相同的视频信号。在将一个隔行扫描的视频信号变换成一个逐行扫描的视频信号时，在相同的视频信号已经编码的情况下，处理中就可以省去第二次出现的视频信号。因此，在预先知道是否为电影视频信号的情况下，编码效率可以更高一些。
所以，例如在美国专利No.4,982,280中就揭示了一种判定视频信号是否为经3-2下拉变换处理的电影视频信号的方法。
图1示出了这个美国专利提出的方案的原理。如图所示，视频信号是奇(O)场和偶(E)场交替出现的信号。在一个经3-2下拉变换处理的视频信号情况下，对第一帧A的图像(亮度信号)给出了一个具有一个奇场Ao和一个偶场Ae两场的视频信号。
下一帧B的图像安排到一个奇场、一个偶场和下一个奇场三场。也就是说，第一场为奇场Bo，下一场为偶场Be，第三场为奇场Bo。因此，这三场中，第一个的奇场Bo和第三个的奇场Bo是完全相同的信号。
接着，包括帧C、帧D、帧E和帧F的这个成帧结构的电影视频信号类似地分配给视频信号各场。
现在，假设亮度信号中未被延迟的原始信号为F0，而F0经延迟一场的为信号F1。信号F1再延迟一场成为信号F2。
对于通过将信号F0减去信号F2得到的帧差F0-F2的值来说，假设对于色差信号的不同场相减的情况输出为1而对于色差信号的相同场相减情况输出为0，于是信号F0和F2在Bo、De、Fo、He...处值成为相同的，周期为五场，每周期中有一次相同，如图1所示。结果，F0-F2的值呈现为1101111011110...，具有一场的延迟。也就是说，以五场为周期，该值每周期出现一次0。
相反，在不是通过3-2下拉变换得到的视频信号而是通常的NTSC视频信号的情况下，帧差为11111111...。
因此，是否为电影视频信号可以根据帧差的模式判定。
同时，在PAL制式的情况下，每秒有25帧(50场)。在将电影图像变换成PAL视频信号的情况下，需进行2-2下拉变换，使速率提高了4％。
图2示出了在2-2下拉变换期间差F0-F1和差F0-F2。
F0-F2的值呈现为Bo-Ao、Be-Ae、Co-Bo、Ce-Be、...。因为是不同帧内的信号的差，这个差值增大为11111...。
同时，F0-F1的值呈现为Ae-Ao、Bo-Ae、Be-Bo、Co-Be...。因此，每隔一场就有同一个帧的场差。因此，得到的是模式010101...。
与此相反，在通常的PAL视频信号情况下(在视频信号不经2-2下拉处理的情况下)，F0-F1和F0-F2各具有11111...的值。因此，一个视频信号是否经2-2下拉变换可以根据F0-F1判定。
同时，如图2所示，在2-2下拉变换期间场差呈01010101...的模式是以同一个帧产生的奇、偶场的图像的高度相关为前提的。
然而，也有这样的情况，例如，在视频信号中存在一个具有高频分量(特别是在垂直方向上)的图像。这样的图像特别是在逐行扫描式摄像机输出的图像中或计算机图形图像中是经常出现的。这样的图像即使是由同一个帧产生的奇场和偶场的图像也可能相关性很低。例如，众所周知，例如具有细横条纹的图像在奇偶两场上具有低的相关性。
因此，通常的做法是将用于检测经2-2下拉变换的视频信号的判定门限设置为一个较小的值。然而，如果这样，在通常的视频信号的情况下会出现101010...的模式。结果，就会有在一个经2-2下拉变换的信号的情况下不能正确检测的问题。
发明内容
本发明是在考虑到这样一些情况下作出的，旨在正确地检测电影视频信号，即使是根据同一个帧产生的奇、偶场图像之间并不相关。
本发明的判定视频信号的设备包括：将配置成使上行上的像素和下行上的像素具有相同的值的色差信号延迟一场的延迟装置；计算色差信号与经延迟装置延迟一场的色差信号之差的运算装置；将运算装置计算得的差在一场的范围内累加在一起的相加装置；以及将由相加装置累加得到的信号与一个预定的基准值相比较以判定是否为一个电影视频信号的判定装置。采用这种配置，可以正确地检测一个信号是否为电影视频信号，而不受奇、偶场图像之间相关性的影响。
色差信号可以是以4:2:0格式压缩的色差信号之一。
本发明的判定视频信号的方法包括：一个将一个色差信号延迟一场的延迟步骤；一个计算色差信号与经延迟步骤处理延迟了一场的色差信号之差的运算步骤；一个将由运算步骤处理计算得到的差在一场的范围内累加在一起的相加步骤；以及一个将由相加步骤处理累加得到的信号与一个预定的基准值相比较以判定是否为一个电影视频信号的判定步骤。
本发明的记录媒体的程序包括：一个将一个色差信号延迟一场的延迟步骤；一个计算色差信号与经延迟步骤处理延迟了一场的色差信号之差的运算步骤；一个将由运算步骤处理计算得到的差在一场的范围内累加在一起的相加步骤；以及一个将由相加步骤处理累加得到的信号与一个预定的基准值相比较以判定是否为一个电影视频信号的判定步骤。
本发明的供计算机执行的程序包括：一个将一个色差信号延迟一场的延迟步骤；一个计算色差信号与经延迟步骤处理延迟了一场的色差信号之差的运算步骤；一个将由运算步骤处理计算得到的差在一场的范围内累加在一起的相加步骤；以及一个将由相加步骤处理累加得到的信号与一个预定的基准值相比较以判定是否为一个电影视频信号的判定步骤。
在本发明中，通过在一场的范围内累加延迟了一场的色差信号与没有延迟的色差信号之差来判定是否为一个电影视频信号。
附图说明
图1为说明在传统的3-2下拉方式下检测原理的示意图；
图2为说明在传统的2-2下拉方式下检测原理的示意图；
图3为示出采用本发明的DVD播放机的配置的方框图；
图4A为说明4:2:0格式的示意图；
图4B为说明4:2:0格式的示意图；
图4C为说明4:2:0格式的示意图；
图5为说明本发明的电影视频信号判定处理的流程图；
图6为说明本发明的检测3-2下拉的视频信号的原理的示意图；
图7为说明检测通常的活动图像视频信号的原理的示意图；
图8为说明检测通常的静止图像视频信号的原理的示意图；
图9为说明本发明的检测2-2下拉方式的视频信号的原理的示意图；
图10为说明本发明的逐行扫描信号变换的原理的示意图；
图11为说明图3的DVD播放机内时基压缩电路的写、读的时序图；
图12为放大示出图11中的时期T1部分的时序图；
图13为放大示出图11中的时期T2部分的时序图；
图14为放大示出图11中的时期T3部分的时序图；
图15为示出采用本发明的计算机的配置实例的方框图。
实现本发明的优选方式
图3例示了应用本发明的电影视频信号判定设备的DVD播放机的配置。在这个配置实例中，DVD(数字多功能光盘)(未示出)用DVD驱动器1重放。这个DVD录有4:2:0格式的隔行扫描方式的视频信号。图4A至4C为说明4:2:0格式的示意图。
在这种格式的情况下，亮度信号在各个像素上分别具有预先判定的值，如图4A所示。相反，色差信号B-Y和色差信号R-Y在2×2的四个像素上具有相同的值，分别如图4B和4C所示。
DVD驱动器1将从DVD重放的视频信号送到MPEG2(活动图像专家组)解码器2上进行解码。经MPEG2解码器2解码的信号中，垂直同步信号Vs提供给相加电路6和比较电路7。亮度信号Y和色差信号B-Y、R-Y各自提供给检测电路21内的1场延迟电路3。1场延迟电路3将输入信号延迟一场后提供给后级的1场延迟电路4。1场延迟电路3输出的信号还提供给相减电路5和时基压缩电路10。
1场延迟电路4将从1场延迟电路3输入的信号再延迟一场后输出给选择器9。提供给选择器9的还有从MPEG2解码器2输出的没有延迟的亮度信号Y和色差信号B-Y、R-Y。
相减电路5计算从MPEG2解码器2输出的没有延迟的信号F0的色差信号B-Y或R-Y与从1场延迟电路3输出的延迟了一场的视频信号F1的色差信号B-Y或R-Y之差。
相减电路5的输出提供给相加电路6，相加电路6将这些输出值按每场累加在一起。相加电路6输出的值提供给比较电路7，与一个为每场预先设置的值相比较。
比较电路7的输出提供给控制器8。控制器8根据比较电路7的输出判定当前输入的视频信号依照其序列是否为一个电影视频信号。
然后，控制器8控制选择器9从MPEG2解码器2输出的没有延迟的场信号F0和1场延迟电路4输出的相对信号F0最终延迟了两场的信号F2中选择一个信号输出给时基压缩电路11。也就是说，以1场延迟电路3输出的延迟一场的信号F1为基准，控制器8从前一场和后一场中的信号F0和F2中选择较接近信号F1的一个信号。
时基压缩电路10通过时基压缩对1场延迟电路3输出的延迟了一场的信号F1进行倍速变换后输出给选择器12。时基压缩电路11也通过时基压缩对从选择器9输入的信号进行倍速变换后输出给选择器12。在控制器8的控制之下，选择器12从时基压缩电路10和时基压缩电路11输入的信号中选择一个信号输出给D/A(数模)变换器A13。D/A变换器A13将输入信号D/A变换后输出作为一个逐行扫描视频信号。要提一下的是，控制器8还产生和输出水平(H)同步信号和垂直(V)同步信号。
现在，结合图5这个流程图说明图3的DVD播放机的工作情况。同时，图6为说明本发明的3-2下拉检测的原理的示意图。根据需要，说明也参考图6进行。
DVD驱动器1得到重放指令后重放所装的DVD，输出DVD视频信号。MFEG2解码器2用MPEG格式对从DVD驱动器1输入的视频信号解码，将亮度信号Y、色差信号B-Y和色差信号R-Y各输出给1场延迟电路3和选择器9。此外，只将色差信号B-Y或R-Y输入给相减电路5。
在这里，DVD驱动器1重放和输出的视频信号是4:2:0格式的信号，如图4A-4C所示。在这个格式的情况下，例如，在图4A中，与第一行相应的色差信号B-Y(奇场内的色差信号B-Y)和与第二行相应的色差信号B-Y(偶场内的色差信号B-Y)具有相同的值。
在步骤S1，1场延迟电路将输入的色差信号B-Y或R-Y延迟一场后输出给相减电路5。
在步骤S2，相减电路5输入MPEG2解码器2输出的没有延迟的信号F0中的色差信号(图6中的B)和1场延迟电路3输出的延迟了一场的信号F1中的色差信号(图6中的C)，从而计算出F0-F1(图6中的D)。在F0-F1的相减中，可设想如果信号是相应相同帧的信号，一概输出0，而如果信号是不同帧的信号，就输出1。
在步骤S3，相减电路5输出的差信号(图6中的D)输出给相加电路6，与在一场的范围内的值累加。在步骤S4，比较电路7将相加电路6提供的一场内的累加值与一个预先设置的基准值相比较。这个基准值设置为差累加值的最大值和最小值之间的中间值。
在累加值大于基准值的情况下，比较电路7进至步骤S6，输出逻辑1。在累加值不大于基准值的情况下，它进至步骤S5，输出逻辑0。要提一下的是，由于需要在一场的范围内累加，因此比较电路7具有一个延迟了一场的输出(图6中的D)。
在图6中，在第一场内，没有延迟的色差信号F0(图6中的B)具有值B，而延迟了一场的色差信号F1(图6中的C)具有值A。因此，这两个值在一场的范围内是不同的。在这种情况下，在步骤S2，从相减电路5输出1，在步骤S3，相加电路6对在一场的范围内的值进行累加。在第二场时(延迟了一场)，比较电路7在步骤S4将相加器6提供的在一场的范国内的累加值与一个预定的基准值相比较，因此比较电路7输出1(图6中的D)。
同时，在第二场内，没有延迟的色差信号F0(图6中的B)和延迟了一场的色差信号F1(图6中的C)都为B，因此是相同的。在这种情况下，在步骤S2，从相减电路5输出0，在步骤S3，相加电路6对在一场的范围内的值累加。在第三场时(延迟了一场)，比较电路7在步骤S4将相加器6提供的在一场的范围内的累加值与一个预定的基准值相比较，因此比较电路7输出0(图6中的D)。
控制器8在步骤S7根据比较电路7输出的逻辑1和逻辑0的模式(图6中的D)判定DVD驱动器1输出的当前重放的视频信号是否为一个电影视频信号。
因此，如图6中的D所示，比较电路7输出的场差模式对于3-2下拉方式的视频信号为10010100101....这样，就可以判定电影视频信号和它的序列(相位)。
图7为说明在本发明中检测通常的活动图像视频信号的原理的示意图，图8为说明检测通常的静止图像视频信号的原理的示意图，而图9为说明检测采用2-2下拉方案的视频信号的原理的示意图。在通常的视频信号的情况下，因为如果是活动图像，编码是逐场执行的，从而F0-F1的模式为111111...，如图7所示。如果是静止图像，因为编码是逐帧执行的，从而F0-F1的模式为00000...，如图8所示。因此，根据模式的差别就可以判定是一个电影视频信号还是一个通常的视频信号。
要提一下的是，在采用2-2下拉方式的视频信号的情况下，F0-F1的模式为10101010...，如图9所示。现有技术是以由同一个帧产生的奇场和偶场内的图像具有高度相关性为前提的。然而，本实施例由于利用了视频信号是以4:2:0格式录制的实际，因此即使所述图像没有相关性也能够作出判定。
图10为说明在本发明中逐行扫描信号变换的原理的示意图。图10中的A、B、D和G分别与图6中的A、B、C和D相同。在图3中，选择器9在控制器8的控制下按每三场一次再每两场一次的比率选择1场延迟电路4输出的延迟了两场的信号F2，如图10中H所示。选择器9在其他时候选择没有延迟的信号F0。
选择器9输出的信号提供给时基压缩电路11以变换成逐行扫描体制，通过时基压缩予以倍速变换。时基压缩电路10通过时基压缩对1场延迟电路3输出的延迟了一场的信号F1进行倍速变换。
在图11中示出了时基压缩电路10和时基压缩电路11的输入和输出的时序。要提一下的是，图12、13和14分别为图11中时期T1至T3部分的放大图。
要提一下的是，为了说明方便假设在这些图中场由六行组成。
由于选择器9如图10中H所示选择在场F0或场F2内的信号，因此输出中亮度信号如图10中I所示而色差信号为一个图10中J所示的信号。
时基压缩电路10在图11和12中所示的奇场时期T1内写1场延迟电路3输出的信号F1的第一行数据，对它进行时基压缩后输出给选择器12。时基压缩电路11对选择器9提供的第二行数据进行压缩，并将它在时基压缩电路10输出第一行数据后输出给选择器12。
以后情况类似，时基压缩电路10依次压缩和输出第三行和第五行数据，而时基压缩电路11依次压缩和输出第四行和第六行数据。
选择器12交替地选择从时基压缩电路10和时基压缩电路11输出的这些行的数据，从而将它们按照第一行、第二行、第三行、第四行、第五行和第六行的次序输出给D/A变换器13。D/A变换器13将输入数据进行D/A变换后输出。
如11和13所示，在偶场时期T2内，时基压缩电路10依次压缩和输出第二行、第四行和第六行的数据，而时基压缩电路11依次压缩和输出第一行、第三行和第五行的数据。
选择器12在这种情况下也是交替地选择时基压缩电路10和时基压缩电路11的输出，从而依次选择和输出第一行至第六行数据。
在图11和14中所示的奇场时期T3内，执行与在时期T1的情况类似的处理。
以上这一系列处理虽然能够在硬件上执行，但也可以通过软件执行。在这种情况下，DVD播放机例如用一个如图15所示的计算机配置实现。
图15所示的计算机至少具有CPU(中央处理单元)41、ROM(只读存储器)42、RAM(随机存取存储器)43和驱动器50。CPU 41按照存储在ROM 42内的程序或者从存储部分48装入RAM 43的程序执行各种处理。RAM 43适当地存储CPU 41执行各种程序所需的数据。
CPU 41、ROM 42和RAM 43通过总线44相互连接。总线44也与输入/输出接口45连接。
输入/输出接口45与由键盘、鼠标之类构成的输入部分46、由CRT、LCD之类的显示器和扬声器构成的输出部分47、由硬盘构成的存储部分48、由调制解调器、终端适配器之类构成的通信部分49连接。通信部分49执行通过包括互联网的网络的通信处理。
输入/输出接口45也按照需要与适当地装载磁盘61、光盘62、磁光盘63、半导体存储器64之类的驱动器50连接。从中读出的计算机程序按照需要装至存储部分48。
在以软件执行以上一系列处理的情况下，构成软件的程序从网络或记录媒体安装到专用硬件内置的计算机或者一个例如能够通过安装各种程序执行各种功能的通用个人计算机上。
如图15所示，这个记录媒体可以是一个与设备主体独立以分配为用户提供一个程序的程序记录封装媒体，例如为磁盘61(包括软盘)、光盘62(包括CD-ROM(只读光盘)和DVD(数字多功能光盘))、磁光盘63(包括MD(小型盘))、半导体存储器64之类，也可以是一个存有一个程序的ROM 42或一个包括在存储部分48内的以预先安装在设备主体内的状态提供给用户的硬盘。
要提一下的是，在本说明书中，这些描述录在记录媒体上的程序的步骤当然包括一个按所说明的顺序执行的过程，也包括一个并行或单独执行而不必按所述顺序处理的过程。
同时，在本说明书中，系统表示一个由多个装置配置而成的设备总体。
要提一下的是，本发明的视频信号判定设备不仅可用于DVD播放机而且可用于接收用MPEG 2压缩编码的数字广播的数字广播接收机。
产业应用性
如上所述，按照本发明的判定视频信号的设备和方法，由于是否为电影视频信号是根据色差信号判定的，因此能进行正确的判定。

Claims (4)

1.一种判定视频信号的设备，所述设备包括：
将一个配置成使至少在奇扫描行上和在偶扫描行上包括相同值的像素的色差信号延迟一场的延迟装置；
计算该色差信号与经延迟装置延迟一场的该色差信号之差的运算装置；
将运算装置计算得的差在一场的范围内累加在一起的相加装置；
将经相加装置相加得到的信号与一个预定基准值相比较，以在该信号大于该基准值的情况下输出代码1而在该信号不大于该基准值的情况下输出代码0的比较装置；以及
根据由比较装置得到的代码在多场上按顺序排列而组成的代码串来判定是否为电影视频信号的判定装置。
2.一种按照权利要求1所述的判定视频信号的设备，其中所述色差信号是以4:2:0格式压缩的色差信号之一。
3.一种判定视频信号的方法，所述方法包括：
一个将一个配置成使至少在奇扫描行上和在偶扫描行上包括相同值的像素的色差信号延迟一场的延迟步骤；
一个计算该色差信号与经延迟步骤处理延迟了一场的该色差信号之差的运算步骤；
一个将由运算步骤处理计算得到的差在一场的范围内累加在一起的相加步骤；
一个将相加步骤相加处理得到的信号与一个预定基准值相比较，以在该信号大于该基准值的情况下输出代码1而在该信号不大于该基准值的情况下输出代码0的比较步骤；以及
一个根据由经比较步骤处理得到的代码在多场上按顺序排列而组成的代码串来判定是否为电影视频信号的判定步骤。
4.一种按照权利要求3所述的判定视频信号的方法，其中所述色差信号是以4:2:0格式压缩的色差信号之一。
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