CN1090696A - 用于图象信号的高效编码和解码的设备和记录媒体 - Google Patents

用于图象信号的高效编码和解码的设备和记录媒体 Download PDF

Info

Publication number
CN1090696A
CN1090696A CN93109516A CN93109516A CN1090696A CN 1090696 A CN1090696 A CN 1090696A CN 93109516 A CN93109516 A CN 93109516A CN 93109516 A CN93109516 A CN 93109516A CN 1090696 A CN1090696 A CN 1090696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
frame
data
coding
image
field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN93109516A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1053780C (zh
Inventor
五十岚胜治
米满润
矢崎阳一
藤波靖
佐藤智之
加藤元树
铃木辉彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP21963392A external-priority patent/JP3257052B2/ja
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Publication of CN1090696A publication Critical patent/CN1090696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1053780C publication Critical patent/CN1053780C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/105Selection of the reference unit for prediction within a chosen coding or prediction mode, e.g. adaptive choice of position and number of pixels used for prediction
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/112Selection of coding mode or of prediction mode according to a given display mode, e.g. for interlaced or progressive display mode
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/136Incoming video signal characteristics or properties
    • H04N19/137Motion inside a coding unit, e.g. average field, frame or block difference
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/577Motion compensation with bidirectional frame interpolation, i.e. using B-pictures
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/61Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/85Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/90Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
    • H04N19/98Adaptive-dynamic-range coding [ADRC]
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/70Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)
  • Television Signal Processing For Recording (AREA)

Abstract

为了以少的信息量实现高质量的图象,减少硬件 规模和减小一个译码帧缓冲器的容量。一个限定模 式判决电路34适当地把在各片中所有宏块抑制帧 间预测编码的模式转变为在一片中所有宏块抑制在 一编码帧中场间预测编码的模式。对于B帧,根据 其奇数场到偶数场的预测被抑制,而正向预测一个参 考帧奇数场,如IO场的预测也被抑制。

Description

本发明涉及一种通过采用正交变换对图象信号实行高效编码的技术;还涉及一种记录媒体,由高效编码技术编码的数据记录在该媒体上;以及一种对上述已编码的数据进行解码的技术。
作为一种图象信号的高效编码系统,运动图象专家组(MPEG)已经提出了一个标准草案,该标准规定了用于数字存储媒体的对图象信号高效编码的方法。在所提出的方法中,所期望的存储媒体是那些具有连续转换速率不高于1.5兆比特/秒的媒体,例如密集盘(CD)、数字声频磁带记录器(DAT)或硬磁盘。根据该标准草案该存储媒体可能是直接地被连接到一个解调器,或者经过传输媒体,例如计算机总线、局域网(LAN)通信链路把它连接到解码器上。根据该标准草案,预期实现除了通常的正向重放之外的一些特殊功能,例如随机存取、高速重放或反向重放。
在由MPEG对图象信号的高效编码提出的方法中,利用图象间的差别进行编码,沿时间轴的冗余度被降低了,而且接着通过利用离散余弦变换(DCT)和可变长度编码法,沿空间轴的冗余度被降低了。
关于沿时间轴的冗余度,在运动图象中,所考虑的图象是在某一给定时刻的图象,该图象具有非常类似于暂时在前的和暂时在后的图象,因此,如果能够取得并发送现在正被编码的图象和暂时在前的图象之间的差值,如图44所示,那么,降低沿时间轴的冗余度以减少被发送的信息量就成为可能。以这种方式编码的图象被称为正向预测编码图象、P图象或P帧。类似地,如果能取得现在编码的图象和暂时在前的图象及暂时随后的图象之间,或与由在前的和随后的图象产生的内插图象之间的差值,而且发送所得到的差值中较小的一个,有可能进一步降低沿时间轴的冗余量以减少发送的信息量。把以这种方法编码的图象叫做双向预测编码图象、B图象或B帧。图44中以I、P和B表示的图象分别代表内编码图象、I图象或I帧(后面将作解释)以及上面提到的P图象和B图象。
利用所谓的运动补偿可以生成上述各种预测图象(称为预测编码图象)。
作为运动补偿的一个例子,准备例如由16×16象素构成的一个数据块(简称块),它由四个单元块组成,每一个单元块例如为8×8象素。该16×16象素块称为一个宏块。通过搜索发现与当前图象的一个给定的宏块相邻的暂时在前的图象的一个宏观呈现出与当前图象所说宏块之间最小的差别,获取这种差值能减少发送的数据。对于P图象来说,一个图象是利用获取的现在编码的图象与经运动补偿得到的预测图象之间的差值生成的图象,或一个不利用上述差值生成的图象,无论哪种图象具有较少的数据量,都可以被选择出并从一个16×16象素宏块到另一个宏块对图象进行编码。
但是,在上述情况下,对于图象部分需要发送更多的数据,该图象部分正好出现在运动目标的背后。对于B图象来说,遵循运动补偿法的已解码的暂时在前或暂时在后的图象、将这些图象相加所产生的内插图象或被编码的图象,无论哪一种具有最少的数据量都可以被编码。
有关沿空间轴的冗余量,不是直接地发送图象数据的差,而是一个8×8象素块、一个8×8象素块地实施离散余弦变换。该离散余弦变换(DCT)表达的图象不在象素级别上,而是作为在图象中包含余弦函数频率分量和在该图象中包含的频率分量量值的函数。例如,通过二维DCT把包含在8×8象素单元块中的数据变换成8×8象素单元块余弦函数成份的8×8系数的一个块。众所周知,由电视摄像机摄取的自然景色的图象信号趋于平滑的信号,在这种情况下,通过离散余弦变换图象信号可有效地减少数据量。
因此,在平滑信号的情况下,例如自然景色的图象信号,较大的值被集中在某一系数附近。如果该系数被量化,8×8系数块基本上变为等于零,而较大的系数被保留。为了发送8×8系数块的数据,把非零系数和指示在所述系数前面出现了多少个零的零过程(zero    run)集中成按所谓交替扫描序列的一组,发送所述的组(霍夫曼码)以减少发送所需的信息量。在解码一侧,以相反的顺序重建该图象。
由上述编码设备处理的数据结构表示于图45,它包括块层、宏块层、单片层、图象层、图象组(GOP)层和视频序列层,参考图45将从底到顶对各层逐一说明。
参见块层,该块层的每一个块由8×8亮度或色差象素组成,它是在8行中8个相邻的亮度象素或在8行中8个相邻色差象素构成的,对于这些8×8块执行上述的DCT。
在宏块层中,每一个层的宏块是由四个左、右、上和下相邻的亮度块Y0、Y1、Y2和Y3以及色差块(单元色差块)Cr和Cb组成的,色差块Cr和Cb在图象中与亮度块具有相同的位置。块的发送顺序是Y0、Y1、Y2、Y3、Cr和Cb。编码系统一个宏块一个宏块地确定哪个块可用作基准图象以获取差值,或者是否不需要发送差值。
单片层是由一个或多个宏块组成的,在图象扫描顺序中它们是连续的,在单片的首部,图象中的运动矢量和DC成分被复原。第一个宏块具有指示位置的数据以使在错误出现时有可能恢复。所以,单片的长度和起始位置是任意的,且可随传输次序的误差而改变。
在图象层,每一个图象至少由一个、较好是由多个单片组成,根据所采用的编码系统,这些图象被分类为上面所述的内编码图象,I-图象或I-帧;正向预测编码图象,P-图象或P-帧;双向预测编码图象,B-图象或B-帧;以及DC内编码图象或DC编码(D)图象。
在内编码图象或I-图象中,仅使用包含在图象中的特殊信息,换句话说,仅根据I-图象的信息在解码中就可重建该图象。实际上,该图象直接地被离散余弦变换和编码,不取该图象和任何其它图象之间的差值。虽然一般地来说该编码系统效率较低,但是I-图象能被插入任意位置,使随机存取和高速重放成为可能。
在正向预测编码图象或P-图象中,暂时在前并已被解码的I-图象或P-图象被用作为获取差值的基准图象。或是当前图象和运动补偿基准图象之间的差,或是当前图象本身(不取差)(内编码图象象),无论哪一种更有效,都可选择来用于编码,而且这种选择是一个宏块一个宏块地进行的。
在双向预测编码图象或B-图象中,有三种基准图象,即暂时在前并已解码的I-图象或P-图象,以及从这两种图象中产生的内插图象,这三种图象被用作基准图象。三个按照运动补偿取得的差值的编码,或者内编码,无论哪一种是最有效的,都可一个宏块、一个宏块地被选择出来。
DC内编码图象是仅由DCT的DC系数构成的内编码图象,而且不能存在于与其它三种图象的同一序列中。
图象组(GOP)层是由一个或多个I-图象和零个或多个非I-图象构成的。如果输入到编码器中的顺序是1I,2B,3B,4P*,5B,6B,7I,8B,9B,10I,11B,12B,13P,14B,15B,16P*17B,18B,19I,20B,21B以及22P,那么该编码器的输出顺序,也就是输入到解码器的顺序为1I,4P,2B,3B*7I,5B,6B,10I,8B,9B,13P,11B,12B,16P,14B,15B*,19I,17B,18B,2P,20B,以及21B。在编码器中顺序发生这种改变的原因是:对于B-图象的编码和解码来说,基准图象(它是暂时在后的I-图象或P-图象)在B-图象被编码或解码的时刻存在是必要的。I-图象之间的距离或I-图象和B-图象之间的距离是任意的。此外,I-图象或P-图象之间的距离在GOP层内当然能被改变。用※表示GOP之间的边界。分别用I、P和B表示B-图象、P-图象和B-图象。
视频序列层是由图象尺寸相同、图象速率相同的一个或多个GOP层构成。
当根据MPEG的高效编码方法发送正常的运动图象时,通过压缩图象内数据所获得的图象被发送,然后发送经运动补偿处理的与同一图象的差值。
例如,当一个场作为一个图象被处理时,在垂直方向上场的位置变得不同了,这样,需要发送差值数据,用于发送例如静止图象。
如果把一个帧作为一个图象来处理,只要在该帧中涉及到运动部分,呈梳状变形的图象就需要被处理。例如,在图3中,如果一个运动体CA,例如为一辆汽车,出现在静止的背景前面,由于在一帧的各场之间运动存在着,运动物体的图象部分就变为锯齿形,如图KS处的轮廓。
为了处理静止部分和运动部分存在一起的图象,不管是场作为图象被处理,还是帧作为图象被处理,在图象中都会有一个图象部分,其压缩效率是低的。
本发明的目的是提供一种高效编码技术,用于对图象信号进行编码,不管图象所包含的物体是几乎不运动的,还是有大量运动的,都可以有效地进行以场为基础的视频图象的场或帧的处理。
本发明的另一目的是提供一种解码技术,该技术是编码技术相对的另一部分:还提供一种记录媒体,在该媒体上记录已编码的数据。
根据本发明的一个方面,提供图象信号编码技术,用于自适应地选择基于帧或基于场的DCT,对表征交替扫描图象的图象数据进行变换,以对交替扫描的图象进行编码。
根据本发明的另一方面,提供图象信号解码技术,用于对已编码的交替扫描的图象进行解码,通过自适应地选择基于帧或基于场的IDCT来使已编码的交替扫描图象反向变换,以产生图象数据。
根据本发明的另一个方面,提供高效编码设备,用于对图象信号编码,所述图象信号作为由-二维象素阵列构成的宏块的函数,所述设备包括运动检测器,用于在宏块基础上检测各帧之间的帧运动矢量和在宏块基础上检索各场之间的场运动矢量;第一模式选择器,用于在宏块基础上选择是执行帧运动补偿的帧预测模式,还是执行场运动补偿的场预测模式;第二模式选择器,用于在宏块基础上选择是帧处理模式,还是场处理模式,帧处理模式是对帧数据块进行变换,场处理模式是对场数据块进行变换;预测编码器,它通过采用基于帧或场运动矢量和帧或场预测模式所选择的帧或场的运动补偿来对输入的图象数据进行编码以生成第一编码数据;变换编码器,它通过利用帧或场正交变换作为帧或场处理模式的函数,来对第一编码数据编码。
根据本发明的另一方面,提供一种高效解码设备,用于对图象信号解码,该设备包括反向可变长度解码器,用于对编码数据解码,以再生运动矢量信息、预测模式信息(它表示用于运动补偿的块的划分)、处理模式信息(根据是宏块中的帧还是宏块中的场是更有效的)以及编码图象数据;反向变换器,用于通过使用反向正交变换作为处理模式的函数来对编码数据解码,以产生第一解码图象数据;预测解码器,用于根据运动矢量和预测模式使用运动补偿对第一解码图象数据解码。
根据本发明的进一步的一个方面,记录在记录媒体上的编码比特流包括:编码的图象数据、预测模式数据、运动矢量数据和处理模式数据。
下面根据构成说明书一部分的附图阅读说明实施例的如下详细的描述,本发明的上述的和其它的目的、特征和优点将更明显。在几个附图中,相应的部分和部件具有相同的标号。
图1是第一实施例的高效编码设备的原理设计方框图。
图2是宏块的举例。
图3是用于帧处理模式的宏块举例。
图4是用于场处理模式的宏块举例。
图5是表示第二实施例对图象信号高效编码设备的设计方框图。
图6表示根据第一和第二实施例的编码设备的编码方式。
图7表示单元块,用于对数字的VTR的典型格式、帧处理模式场处理模式的DCT。
图8表示图7中的运动预测的方式。
图9表示图7的改型。
图10表示在图9改型中运动预测的方式。
图11表示单元块,用于对数字的VTR的另一个典型的具体格式,帧处理模式/场处理模式的DCT。
图12表示图7的另一种改型。
图13表示一组宏块。
图14表示根据用于图13的帧处理模式的处理方式。
图15表示根据用图13的场处理模式的处理方式。
图16表示在第二实施例的编码设备中扩展比特附加的改型(对于正向预测)。
图17表示解码器设计方框图,该解码器是第一和第二实施例的编码设备的配对物。
图18表示奇数周期的图象。
图19表示偶数周期的图象。
图20表示第三实施例的对图象信号高效编码设备的原理设计方框图。
图21表示第四实施例的对图象信号高效编码设备的原理设计方框图。
图22表示第三实施例的对图象信号高效编码设备的原理设计方框图。
图23表示用于解释第三实施例的对图象信号高效编码设备中由限制模式选择装置处理的第一改型的流程图。
图24表示从奇数场到偶数场的运动矢量。
图25是用于解释第三实施例的对图象信号高效编码设备中由限制模式选择装置处理的第二改型的流程图。
图26是用于解释第三实施例的对图象信号高效编码设备中由限制模式选择装置处理的第三改型的流程图。
图27是用于解释第三实施例的对图象信号高效编码设备中由限制模式选择装置处理的第四改型的流程图。
图28是用于解释第三实施例的对图象信号高效编码设备中由限制模式选择装置处理的第五改型的流程图。
图29表示对于第二限制模式和帧处理模式的运动预测。
图30表示对于第二限制模式和场处理模式的运动预测。
图31表示对于第一限制模式的运动预测。
图32表示第二实施例的编码设备(改型)原理安排方框图。
图33表示第三解码设备设计的方框图。
图34表示第五实施例图象信号高效编码设备的设计方框图。
图35表示根据第五实施例编码设备的码的解码和显示顺序。
图36表示根据第二(或第三)编码设备的码的解码和显示顺序。
图37表示在第五编码设备中运动预测的方式。
图38表示第五解码设备的设计方框图。
图39表示根据第五解码设备的码的编码和显示顺序。
图40表示第六实施例图象信号高效编码设备的原理设计方框图。
图41表示根据第六解码设备的码的解码和显示顺序。
图42表示在第六编码设备中运动预测的方式。
图43表示第六解码设备设计方框图。
图44表示一些预测的图象。
图45表示数据结构,
图46表示具有运动物体的图象。
下面参照附图,将更详细地说明本发明的优选实施例。
第一实施例
图1表示用于图象信号i的高效编码设备的实施例1,用一个宏块执行编码,该宏块是一个小于屏幕的二维象素阵列,例如包括16×16象素的输入图象数据,作为一个单元排列在输入图象数据的空间序列中。该编码设备包括帧存储器组10,用于存储多个帧,每一帧包括16×16象素的多个单元块,作为原始图象,帧运动检测电路22和场运动检测单元21,作为运动检测装置,用于检测象素的绝对值的差值之和,以及帧之间或场之间的运动矢量。每一场由奇数或偶数的帧象素的扫描行组成,并根据上述的宏块被划分作为一个单元。编码设备还包括运动预测模式判决电路33和选择器24,作为第一模式选择装置,用于根据运动检测装置的输出信息,判定是基于在宏块中帧作为一个单元的帧预测模式对于运动补偿来说更有效,还是基于在宏块中场作为一个单元的场预测模式对于运动补偿来说是更有效,并选择出更有效的模式。该编码设备还包括块形成模式判决电路25,作为第二模式选择装置,用于根据运动检测装置和第一模式选择装置的输出信息,判定是基于在宏块中帧作为一个单元的块形成的帧处理模式对于正交变换来说是较有效的,还是基于在宏块中场作为一个单元的块形成的场处理模式对于正交变换来说中有效的,并选择出具有较高效率的模式。该编码设备还包括地址发生器11,作为地址发生装置,用于在对一个帧的编码操作的交替扫描过程中,识别该周期是扫描奇数场的奇周期还是扫描偶数场的偶周期,并用于控制帧存储器组,对对应于所选择出的块形成的模式输出在奇数周期中形成的宏块。该编码设备还包括带有运动补偿器的帧存储器组20,作为运动补偿装置,用于根据第二模式选择装置选择接收块形成模式信息和根据第一模式装置选择运动预测模式信息并执行运动补偿场或帧。
利用图1所示的设计可以解释即要被编码的图象数据的主流。
在图1中,数字图象信号被加到输入端子1,以便被存储在帧存储器组10中。从帧存储器组10中读取16×16单元宏块的数据,正如后面将作说明的,在地址发生器11的控制下,发送到差值检测单元12。来自帧存储器组20的运动补偿图象数据也被加到差值检测单元12,在这里检测图象数据的差值。
差值检测单元12的输出被加到用于实现正交变换(DCT)的DCT电路13。来自DCT电路13的DCT系数数据被必送到量化器械14。来自量化器14被量化的数据被传送到可变长度编码电路15,用于实现可变长度编码,例如霍夫曼(Hoffman)编码或行程(run-length)编码,并且经缓冲器16在输出端子2上作为编码数据输出。
来自量化器14的量化数据经去量化器17以实现去量化,该去量化器17与在量化器14中进行的过程相逆,再经反DCT电路18用于实现反向DCT操作,即与由DCT电路13进行的DCT操作相逆,以及一个相加节点19加到具有运动补偿器的帧存储器组20。相加节点将反向DCT电路18的输出和具有运动补偿器的帧存储器组20的输出相加。同时,为了禁止缓冲器16的外溢,把信号从缓冲16反馈到量化器14。
另一方面,一个宏块,一个宏块地从帧存储器组10中输出的图像数据被发送到帧运动检测电路22和场运动检测电路21。
帧运动检测电路22检测帧之间的运动矢量和一个宏块、一个宏块地取象素之间差值的绝对值之和,并输出这些数据,即是FMMV之间运动矢量数据和差值FMAD绝对值之和的数据。场运动检测电路21检测从一个宏块到另一个宏块的象素值之和,以输出这些数据,即是场FDMV间的运动矢量数据和差值FDAD绝对值的和的数据。这些运动矢量检测电路21,22的运动矢量数据FMMV/FDMV被传送到选择器24,而差值FMAD/FDAD的绝对值之和的数据被传送到运动预测模式和判决电路23。
运动预测模式和判决电路23,根据来自帧运动检测电路22的差值FMAD的绝对值之和的数据和来自场运动检测电路21的差值FDAD的绝对值之和的数据,决定在具有运动被偿器21的帧存储器组中、在运动预测的时刻,是逐帧进行运动预测还是逐场进行运动预测,并输出指示比较有利的或有效的处理模式的数据。具体地说,如果发现差值FMAD和FDAD的绝对值之和之间的差值大于由运动预测模式判决单元23预定的门限T1(FMAD-FDAD>T1),指示逐场运动预测是更有效的数据(对于运动预测场处理模式的数据MPFD)从电路23输出。相反的,如果发现差值FMAD和FDAD的绝对值之和之间的差值小于或等于预定的门限T1(FMAD-FDAD≤T1),指示逐帧运动预测是更有效的数据(对于运动预测帧处理模式的数据MPFM)从电路23输出。输出的运动预测模式数据MPFM/MPFD被发送到具有运动补偿器的帧存储器组20,然后它可实现逐帧或逐场运动补偿。运动预测模式数据MPFM/MPFD也被发送到选择器24。
该选择器响应于来自运动预测模式判定电路23的运动预测模式数据MPFM/MPFD,选择从帧运动检测电路22提供的逐帧运动矢量数据FMMV或者从场运动检测电路21提供的逐场运动矢量数据FDMV。即,如果运动预测模式是指示场预测模式数据MPFD,选择器24选择并输入来自场运动检测电路21运动矢量数据FDMV。反之,如果运动预测模式数据是指示帧预测模式数据MPFM的数据MPFM,选择器24选择并输出来自帧运动检测电路22的运动矢量数据FMMV。由选择器24选择的运动矢量数据FMMV/FDMV发送到块构形模式判决电路25。
块构形模式判决电路25还被供来给来自场存储器组10的输出数据和来自运动预测模式判决电器23的处理模式数据MPFM/MPFD。块构形模式判决电路25接收运动预测模式数据MPFM/MPFD和运动矢量数据FMMV/FDMV并利用来自帧存储器组10的图象选择最适合于由DCT电路13处理图象的块构形模式。对于I-图象或I-帧,利用帧存储器组10的图象(原始图象)的数据代替上述的差分图象。
现在假定,如果差分图象的宏块如图2中举例所示的宏块。在I-图象的情况下,宏块是原始图象的宏块。在图2中,奇数行01,02,03……ON,在宏块的情况下N表示16,用实线表示,而偶数行e1,e2,e3……N,在宏块的情况下N表示16,用虚线表示。偶数行的象素表示为e(i,j),而奇数行的象素表示为O(i,j)。在差分图象或原始图象中,即如图2所示的I-图象的图象,逐场差分图象的不同EFD可由方程式1表示,反之,逐帧差分图象的不同EFM可用方程式2表示。
[公式1]
[公式2]
如果分别由方程1和2求得的逐帧差值EFM和逐场差值EFD之间的差值大于一定的门限T2(EFM-EFD>T2),块构形模式判决电路25输出数据,该数据指示由DCT电路13逐场执行DCT操作,即对于块构形操作的逐场操作的数据MDFD。反之,如果发现差值EFM和EFD之间的差值小于或等于门限T2(EFM-EFD≤T2),块构形操作用于逐帧操作模式的数据MDFM。该块构形模式数据MDFM/MDFD被发送到地址发生器11和具有运动补偿器20的帧存储组。此外,运动矢量数据(FMMV/MDFD)和预测模式数据(MPFM/MPFD)被发送到可变长度编码电路15。
地址发生器11根据DCT处理模式数据MDFM/MDFD控制帧存储器组10以宏块的形式输出在其内存储的图象数据,即如果块构形模式数据是指示逐帧操作的数据MDFM,地址发生器11控制帧存储器组输出宏块,在该宏块中,偶数和奇数场相互交替扫描。因此被发送到DCT电路13的单元宏块由交替的偶数和奇数场构成。相反地,如果块构形模式数据是指示逐场DCT操作的数据MDFD,则地址发生器11控制帧存储器组输出宏块,在该宏块中,偶数场从奇数场中分离出来,如图4所示。因此,发送到DCT电路13的单元宏块由互相分离的奇数和偶数场构成。然而,如前所述,DCT电路13在8×8象素单元宏块的基础上实现DCT操作。在图3和图4中,分别用实线和折线表示奇数和偶数行。
另一方面,来自运动预测模式判决电路23的预测模式数据MPFM/MPFD,来自DCT模式判决电路25的处理模式MDFM/MDFD和运动矢量数据FMMV/FDMV,如由选择器24所选择的,也被发送到具有运动补偿器20的帧存储器组。因此,该具有运动补偿器20的帧存储器组不仅响应于运动预测的预测模式的数据MPFM/MPFD和用于DCT的块构形模式数据MDFM/MDFD并且执行运动补偿。
第二个实施例
图5表示本发明的第二高效编码设备的实施例2。在图5中,在图1中具有相同标号的方框在图1所示方框以相同方式工作。因此,仅仅说明带有不同标号的方框。
即图5所示的高效编码设备包括,除了与图1所示高效编码设备具有相同标号的方框以外,还有模式判决电路43和选择器24,作为处理模式选择装置,用于根据来自运动检测装置的输出信息,决定是逐帧预测模式的运动补偿和逐场处理模式的正高变换的块构形还是逐场预测模式的运动补偿和逐帧处理模式的正交变换块构形更有效并选择更有效的模式;和地址发生器31,作为地址发生装置,用控制帧存储器组去识别用于编码的每帧交替扫描的周期是奇数周期还是偶数周期,并且对于一个宏块来说顺序地输出奇数场,其量仅相当于每奇数周期的一帧,如果模式判决电路43的模式是对于场预测和场处理的话,以及对于一个宏块来说顺序地输出偶数场在每个偶数周期其量相当于一帧。
同时,实施例2是指不从运动补偿模式中分离块构形模式的编码设备。虽然在实施例1相同的方框图已足够了,实施例2主要不同于1在于上面描述的地址发生器的工作。
同时,图5实施例2中所示的模式判决电路43,根据来自帧运动检测电路22的差值FMAD的绝对值之和的数据和来自场运动检测电路21差值FDAD的绝对值之和的数据,决定在具有运动补偿器20的帧存储器组上在运动预测时是逐帧还是逐场执行运动预测,正如后面所说明的,利用判决结果(实施例1的预测模式根据数据MPFM/MPFD),来自运动检测电路21,22的运动矢量FMMV/FDMV和来自帧存储器组10的图象,使差分图象公式化,根据该差分图象,决定用于块构形最适合通过DCT电路13用DCT处理图象的模式。即,模式判决电路43决定是帧预测模式的运动预测和帧处理模式PDFM的块构形模式还是场预测模式的运动预测和场处理模式PDFD的块构形模式更有效。换句话说,模式判决电路43具有预测模式判决电路23和块构形模式判决电路25的联合功能。
同时,模式判决可以在实施例1中运动预测方式和块构形模式判决相同的方式来获得。
另一方面,地址发生器31根据前述的模式数据PDFM/PDFD,控制帧存储器组10以宏块的形式输出在其内存储的图象数据。即如果块构形模式数据是指示逐帧编码操作的数据PDFM,地址发生器31控制帧存储器组10输出宏块,在宏块中偶数和奇数行的扫描是相互交替的。因此、送到DCT电路13的单元宏块是由交替的偶数和奇数场构成的。反之,如果块构形模式数据是指示逐场编码操作的数据PDFD,地址发生器31控制帧存储器组输出奇数场用于宏块,在偶数周期内顺序地输出偶数场用于宏块,在偶数周期内顺序地作为一帧。因此,以奇数周期发送到DCT电路13的单元宏块在奇数周期内由奇数场单独地构成和在偶数FMAD内由偶数场单独地构成。但是,如前面所描述的,DCT电路13根据8×8单元宏块执行DCT。
也就是说,下面的情况是可能的,上述的高效编码设备对于信息信号来说,根据上面描述的实施例1和2,在运动预测中的帧预测模式和场预测模式之间,在宏块基础上,可进行转换,那么在宏块的基础上可获得最有效的编码。
具体地说,根据例如所谓数字VTR,由实施例1和2的编码设备实现下面所描述的运动预测和DCT。
在图6,8和10中,构成I-帧或I-图象的场被表示为Io场(I-帧的奇数场)和Ie场(I-帧的偶数场),构成P-帧或P-图象的场被表示为Po场(P-帧的奇数场)和Pe场(P-帧的偶数场)和构成B-帧或B-图象的场被表示为Bo场(B-帧的奇数场)和Be场(B-帧的偶数场)。
同时,根据实施例1和2,用于块构成的帧处理模式是联合奇数场和偶数场构成作为处理单元使用的宏块。也就是说,帧处理模式是对每帧构成宏块。另一方面,用于块构成的场处理模式是在该模式中奇数场和偶数场各自构成作为处理单元使用的一个宏块,也就是说,该处理模式对于每场形成宏块。因此,例如用I-帧,对于每个宏块而言,帧处理模可以帧处理模式改变为场处理模式,或反之亦然。
此外,根据实施例1和2,用高效编码设备编码操作所涉及的帧,每帧被划分为奇数周期和偶数周期,分别相应于交替扫描的奇数周期和偶数周期的扫描期间。
同时,当处理所谓4∶2∶0分量数字VTR格式时,根据实施例1,每一个宏块是由亮度块Y0,Y1,Y2,Y3,其中每个块包括奇数块和偶数场,以及色差块CBo和CR1,其中每一块包含奇数场组成,如果块构形模式是帧处理模式,并且在上述的宏块单元块基础上如图7所示执行DCT;反之,如果块构形模式是场处理模式每一个宏块MB是由奇数场形成的亮度块Y020Y130,每一个包含偶数场的亮度块Y02e,Y13e,和每一个由奇数场组成的色差块CbO,Cr1组成的,并且根据上述宏块的单元块实现DCT。
因为对于图7的实施例用于运动预测来说I-帧和P-帧之间的运动预测MCP对于帧预测方式来说是可能的,为图8所示。另一方面,Io场和Po场之间的运动预测MCoPo,Io场和Pe场之间的运动预测MCoPe和Ie场和Pe场之间的运动预场MCePe对于场预测模式变为可能。也就是说,在图8中,对于帧预测/处理模式和对于场预测/处理模式来说,运动预测和块形成可能是独立存在的,以便对于帧预测模式来说,可能发现一个运动矢量,而对场预测模式来说,可能发现两个运动矢量。
因此,在上述实施例中,如果I-帧的块形成模式是帧处理模式,则Io场和Ie场对于奇数周期被合并以形成宏块。在奇周期期间,逐个宏块地执行DCT、量化和可变长度编码。反之,就目前的模式,对于偶数周期而言,不发送数据。同时,对于上述的8×8单元块执行DCT。
如果块形成模式是场处理模式,对于奇数周期来说,宏块由互相分离的Io场和Ie场构成,并且一个宏块、一个宏块地执行DCT、量化和可变长度编码。反之。如图7所示,在偶数周期,不发送数据。同时,对于前述的8×8单元块实现DCT。
对于P-帧,实现如下操作。如果,例如,P-帧的块形成模式是帧处理模式和运动预测模式是帧预测模式,在奇数周期期间,检测帧至帧的运动矢量MVP,使用正向图象(I-帧图象)作为基准图象。由交替的Io和Ie场构成的宏块被用作预测图象,它与其它原始图象的差值被编码。相反地,对于目前的模式,在偶数周期不发送数据。
如果对于P帧来说,块形成模式是帧处理模式,并具有场预测模式的运动预测,检测Io场和Po之间的运动矢量MVoPo,Ie场和Po场之间的运动矢量MVoPe以及Ie场和Pe场之间的运动矢量MVePe,使用Io场和Pe场(或Po场和Po场)作为基准图象,用于奇周期。从对奇数周期的预测、对偶数周期的预测以及对二者的预测(例如对奇数场和奇数场预测的平均值)中,选择出一个,它将给出从当前的帧P预测的误差的最小值,并找到它与原始图象的差值,利用上述宏块,将Io场和Ie场合并,作为基准图象。反之,对于当前模式的偶数周期不发送数据。
如果对于P-帧块形成模式是场处理模式,并具有帧预测模式的运动预测,对于奇数周期,可检测帧至帧运动矢量MVP,使用I-帧图象或P-帧图象作为基准图象,并且对与原始图象的差值进行编码,利用上述的由互相分离的Io场和Ie场构成的宏块作为预测的图象。反之,以与上面相同的方式,对于当前模式的偶数周期不发送数据。
如果P帧的块形成是场处理模式,并具有场预测模式的运动预测,检测Io场和Po场之间的运动矢量MVoPo、Ie场和Po场之间的运动矢量MVePo、Io场和Pe场之间的运动矢量MVoPe以及Io场和Pe场之间的运动矢量MVePe,利用Io场和Ie场(或Po场和Pe场)作为基准图象,用于奇同期。从对奇同期的预测、对偶周期的预测以及对二者的预测(例如对奇数场的预测和对奇数场的预测的平均值)中选出一种,它将给出从当前帧P帧中预测误差的最小值,并对它与原始图象的差值进行编码,原始图象是相互分离的Po场和Pe场合并构成的宏块,并利用相互分离的Io场和Ie场的合并形成的宏块作为基准图象。反之,对于当前的模式,偶周期不发送数据。
如果当前的帧是B-帧,实现如下操作。
如果对于B-帧块形成模式是帧处理模式,并具有帧预测模式的运动预测,那么可以检测到帧至帧的运动矢量,即I-帧和B-帧之间的运动矢量FMVB用P-帧和B-帧之间的运动矢量BMVB。对于奇数周期,使用暂时在前和在后的图象作为基准图象,从正向预测反向预测用双向预测(双向预测是正向,反向预测的平均值)中选择出将给出与当前帧最小值计误差的一种,并对与原始图象的差值进行编码,利用由交替的奇数和偶数场构成的宏块作为预测图象。反之,以与上面相同的方法,对当前的偶数周期不发送数据。
如果用于B帧的块形成模式是帧处理模式,并具有场处理模式的运动预测,而且,对于奇数周期来说,将暂时在前和暂时在后的图象作为基准图象,分别对奇数和偶数场作出预测。各自的运动矢量,即Io场和Bo之间的运动矢量FMVoBo、Ie场和Bo场之间的运动矢量FMVeBo、Io场和Be场之间的运动矢量FMVoBe、Ie场和Be场之间的运动矢量FMVeBe、Po场和Bo场之间的运动矢量BMVoBo、Pe场和Bo场之间的运动矢量BMVeBo、Po场和Be场之间的运动矢量BMVoBe以及Pe场和Be场之间的运动矢量BMVeBe被检测。从对奇数场的预测、对偶数场的预测以及对二者的预测(利用各自的矢量求出两种预测的平均值)中选择出能给出与当前帧的预测误差为最小值的一种,并对与原始图象的差值编码,利用由Io场和Ie场或Po场和Pe场构成的宏块作为预测图象。反之,对于当前模式的偶数周期不发送数据。
如果对于B-帧块形成模式是场处理模式,并具有帧预测模式的运动预测,可检测到帧至帧的运动矢量,即I帧和B-帧之间的运动矢量FMVB和P-帧和B-帧之间的运动矢量BMVB,对于奇数周期,使用暂时在前和暂时在后的图象作为基准图象。从正向预测、反向预测和双向预测(它是两个预测的平均值)中选择出给出与当前帧预测误差最小的一种,并对与原始图象的差值进行编码,利用前面所述的相互分离的奇数场和偶数场形成的宏块作为预测图象,反之,对于当前模式的偶数周期不发送数据。
如果对于B-帧,块形成模式是帧处理模式并具有场预测模式的运动预测,对于奇数周期,将暂时在前和在后的图象用作基准图象,并且分别对奇数场和偶数场进行预测。各自的运动矢量,即Io场和Bo场之间的运动矢量FMVoBo、Ie场和Bo场之间的运动矢量FMVeBo、Io场和Be场之间的运动矢量FMVoBe、Ie场和Be场之间的运动矢量FMVeBe、Po场和Bo场之间的运动矢量BMVoBo、Po场和Bo场之间的运动矢量BMVeBe、Po场和Be场之间的运动矢量BMVoBe以及Pe场和Be场之间的运动矢量BMVeBe被检测。从对奇数场的预测、对偶数场的预测以及对二者的预测(它是根据各自的矢量求出两者的平均值)中选择出将给出与当前帧预测误差为最小值的一种,并对与原始图象的差值进行编码,使用由Io和场或Po和Pe场构成的宏块作为预测图象。反之,对当前模式的偶数周期不发送数据。
但是,根据实施例1,不能获得Io场和Ie场之间、Po场和Pe场之间、Io场和Ie场之间、或Bo场和Be场之间的运动预测,这从图8中可以看出。
在这种情况下,利用实施例2,在每个图象中可进行从奇数场到偶数场的预测。如果块形成模式是帧处理模式,那么,一个宏块的每个单元块,即亮度块Y0,Y1,Y2,和Y3(每一个由奇数和偶数场构成)和色差块Cbo,Crl(每一个由奇数场构成),对于奇数块用DCT进行处理,如图9所示。如果块形成模式是场处理模式,每一单元块,即奇数场的亮度块YO2o、Y13o和奇数场的色差块Cbo、Crl,对于奇数周期来说施行DCT处理,接着,在偶数周期期间,用DCT处理奇数场的亮度块YO2e和Y13e。
根据图9所示的例子,除了图9所示的运动预测MVP、MCoPo、MCoPe、MCePo和MCePe之外,还可进行Io场和Ie场之间的运动预测的SMCI的及Po场和Pe场之间的运动预测SMCP。
这样,在实施例2中,如果用于I-帧的块形成模式是帧处理模式,对于奇数周期来说,合并Io和场以形成宏块,并且,对于奇周期来说,例如,可一个宏块、一个宏块地执行DCT、量化和可变长度编码。应当注意,DCT是在上述的8×8单元块上实现的。反之,对于当前的模式,在偶数周期期间不发送数据。如果块形成模式是场处理模式,以与奇数周期类似的方法,仅对宏块的奇数场编码。按照这种方法,在奇数周期结束的时刻,根据帧处理模式,如后面将要解释的,在解码器获得整个Io场和Ie场的宏块部分。对于I-帧的偶数周期,根据场处理模式,实现Ie场宏块的运动预测,使用Io场作为基准图象,并且对运动矢量SMVI和与预测图象的差值进行编码。
如果当前的帧是P-帧,执行如下操作:例如,如果对于该P-帧来说,块形成模式是帧处理模式,并且具有帧预测模式的运动预测,那么对于奇周期来说,利用在前图象(I-帧图象)作为基准图象,帧至帧的运动矢量MVP可以被检测到,并对与原始图象的差值编码,使用由Io和Iθ场构成的宏块作为预测图象。以上面相同的方法,对于当前的模式,对于偶数周期不发送数据。
如果块形成模式是场处理模式,并具有场预测模式的运动预测,可检测Io场和Po场之间的运动矢量MVoPo和Ie场和Po场之间的运动矢量MVePo,对于奇数周期,使用Io和Ie场或Po和Pe场作为基准图象。从对奇数场的预测,对偶数场的预测以及对二者的预测(例如,它是对奇数场的预测和对偶数场的预测的平均值)中选择出一个,并对其与预测图象的差值进行编码。对于当前模式的偶数周期来说,对于场处理模式的宏块,可检测到Io和Pe场之间的运动矢量MVoPe、Ie和Pe场之间的运动矢量MVePe以及Po和Pe场之间的运动矢量SMVP。利用各自的矢量从对奇数场的预测、对偶数场的预测以及对,现行帧的奇数场的预测(从仅涉及的偶数周期的Po场的运动预测)以及上述两种预测的平均值的预测之中选择出能给出预测误差最小值的一种,对其与预测图象之差值进行编码。
如果用于B-帧的块形成模式是帧处理模式,运动预测模式是帧预测模式,对于奇数周期,利用在前和在后的图象作为基准图象,可以检测到帧至帧运动矢量,即Z-帧和B-帧之间的运动矢量FWVB、P-帧和B-帧之间的运动矢量BMVB。从向前预测、向后预测及双向预测(它是向前和向后预测的平均值)中选择出从当前帧中给出预测误差最小值的一种,并对于选择的预测与当前图象之差值进行编码。反之,对于当前模式,无数据被发送用于偶数周期。
如果块形成模式是埸预测模式,且具有埸预测模式的运动预测,那么,对于奇数周期,可以执行作为基准图象在前和在后图象的奇数和偶数埸的预测,并且检测到各自的矢量,即Io埸和Bo埸之间的运动矢量FMVoBo、Po和Bo埸之间的运动矢量BMVoBo、以及Pe和Bo埸之间的运动矢量。BMVeBo。按照与前不相同的方式,选择出给出预测误差最小值的预测,并对于选择出的预测与被预测图象之差进行编码。对于当前模式的偶数周期来说,还执行由Io和Be埸之间的运动矢量FMVoBe、Ie和Be埸之间的运动矢量FMVeBe、Po和Be埸之间的运动矢量BMVoBe、Pe和Be埸之间的运动矢量BMVeBe的预测以及当前帧的奇数埸的预测(即利用Bo和Be埸之间的运动矢量SMVB的预测),并且选择出给出预测误差最小值的预测。再获取所选择的预测与被预测的图象之间的差值。
当用上述的实施例1处理所谓的4∶2∶2分量的数字VTR格式时,宏块的单元块,即亮度块Y0、Y1、Y2和Y3(每一个均由奇数和偶数埸构成)和色差块Cb01、Cr01、Cb23以及Cr23(每一个均由奇数和偶数块构成)都用DCT处理。对于埸处理模式,奇数埸的亮度块Y020和Y130、奇数埸色差块Cb01230和Cr01230、偶数埸的亮度块Y02e和Y13e以及偶数埸的色差块Cb0123e和Cr0123e均用DCT处理。
以与图8所示的相同的方式实现图11例子的运动预测。但是,用图11所示的例子,以上面相同的方式,不能获得Io和Ie埸之间、Po和Pe埸之间或Bo和Be埸之间的运动预测。
在这种情况下,如前面所解释的,可以采用实施例2。如果块形成模式是帧处理模式,宏块的单元块,即每一个均由奇数埸和偶数埸构成的亮度块Y0、Y1、Y2和Y3以及色差块Cb01、Cr01、Cb23和Cr23对于奇数块用DCT处理,如图12所示。如果块形成模式是埸处理模式,各个单元块,即由奇数埸构成的亮度块Y02、Y13。和由奇数埸构成的色差块Cb01230和Cr0123。对于奇数周期用DCT处理。接着,由偶数埸构成的亮度块Y02e和Y13e和由偶数埸构成的色差块Cb0123e和Cr0123e对于偶数周期用DCT处理。
用于图12例子的运动预测与图11的相同。
从上面的实施例1和2可以看出,为了处理4∶2∶2分量的VTR格式,可以进行这样的设计,即,除了图11和12所示的操作外,还可在宏块上实现帧运动预测,如图13所示。反过来,对于埸运动预测,某一宏块MB(i,j)和另一宏块MB(i+1,j)组成为一个宏块组成MBg,而且在宏块组MBg上实现对于奇数埸的运动预测和对于偶数埸的运动预测。
图14示出了几个帧的宏块。假定按图14的箭头方向进行操作,也就是说,图14表示宏块MB(i,j+1)跟在宏块MB(i,j)后,宏块MB(i+1,j)和MB(i+1,j+1)在它的下方,即属于另一行。
在图14的宏块中,例如用帧处理模式,对于宏块MB(i,j)、MB(i,j+1),……,MBi+1,j)和MB(i+1,j+1)的每一个来说,亮度块Y0、Y1和色差块Cb01和Cr01都用DCT处理。结果,利用帧处理模式,每一宏块的处理过程不受其它宏块的处理过程的影响。
反之,用埸处理模式,如图15,构成宏块组MBg的宏块被划分成奇数埸的宏块MBgo和偶数埸的宏块MBge,并且在奇数埸中的宏块MBgo内亮度块Y0o、Y1o和色差块CbO1o、Cr01o用DCT处理。如果宏块组MBg由图14的宏块MB(i,j)和MB(i+1,j)组成,宏块组MBg中位于奇数埸的宏块MBgo内的亮度块Y0o、Y1o则由宏块MB(i,j)MB(i,j)的奇数埸中的亮度块和宏块MB(i+1,j)的奇数埸中的块构成,位于奇数埸宏块MBgo中的色差块Cb01o、Cr01o则由宏块MB(i,j)的奇数埸色差块和宏块MB(i+1,j)的奇数埸色差块构成,类似地,在宏块组MBg中,位于偶数埸的宏块MBge中的亮度块Y0o、T1o由宏块MB(i,j)的偶数埸亮度块和宏块MB(i+1,j)的偶数埸亮度块构成,位于偶数埸宏块组MBge中的色差块Cb01e、Cr01e则由宏块MB(i,j)MB(i,j)的偶数埸色差块和宏块MB(i+1,j)的偶数埸色差块组成。
从上面可以看出,运动预测和DCT处理模式之间的关系如下:在目前的编码设备中,如果在宏块MB(i,j)MB(i,j)中,运动预测是帧处理模式,DCT是帧处理模式,那么,被预测的图象和一个输入图象(原始图象,是从带有运动补偿器20的帧存储器组中的解码图象中获得的,作为一个基准帧)可以用DCT处理,并发送DCT系数和帧运动矢量。
在宏块MB(i,j)MB(i,j)中,如果运动预测是埸处理模式的,DCT也是埸处理模式的,那么,对该宏块来说,从奇数埸提取的预测图象与奇数埸的原始图象之间的差值,以及奇数埸的运动矢量都要被编码,同时,对于宏块MB(i+1,j)从偶数埸提取的预测图象偶数埸的原始图象之间的差值,以及偶数埸的运动矢量都要被编码。
在宏块MB(i,j)中,如果运动预测是埸处理模式,DCT是帧处理模式,对于从基准帧获取的宏块MB(i,j)的位置来说,一个预测图象和一个输入图象之间的帧之差值,奇数埸运动矢量和偶数埸运动矢量,都要被发送用于MB(i,j)。对于宏块MB(i+1,j)要发送的是从基准帧得到的宏块MB(i+1,j)的位置的预测图象和输入图象之间的一帧之差别。
如果在宏块MB(i,j)中,运动预测是帧处理模式,DCT是埸处理模式,对于宏块MB(i,j)来说,发送从奇数埸获取的预测图象和奇数埸原始图象的差值、宏块MB(i,j)的帧运动矢量以及宏块MB(i+1,j)的帧运动矢量,同时,对于宏块MB(i+1,j),发送奇数预测图象和输入图象的差值。
同时,用本发明的编码设备,基于与普通系统的互换性,通过将扩展比特(extension    bit)加到常规的宏块类型上,可实现现在的编码。
也就是说,在实施例1中,宏块类型有三种预测,即正向预测、反向预测和双向预测。因为从在前帧的奇数埸和偶数场的预测可以使用正向预测,那么,通过附加用于识别预测模式的扩展比特可以实现现在的码。由于存在着两种预测,那么,对一个方向附加一个比特就足够了,即正向和反向。例如,如果预测是正向预测或反向预测,并且来自奇数埸,那么附加码1作为扩展比特到常规的大比特类型已足够了。类似地,如果预测来自偶数埸,附加上码0作为扩展比特到常规的大比特就够了。对于双向预测,对正向和反向预测都加上扩展比特。
同时,对于帧预测模式来说,不附加扩展比特,以便使比特串(bit    string)与常规比特流(bit    stream)(MPEG)有相同的格式。
上面所述的也应用到P-帧。
在实施例2中,宏块类型有三种预测,即为正向预测、反向预测和双向预测(例如对于B-帧)。如果预测是正向预测模式,且具有埸预测方式,有必要将扩展比特加到该宏块上,以便能识别出当预测是场预测方式时,该预测是来自奇数埸、偶数埸、还是来自当前帧的奇数埸。也就是说,因为在正向埸预测模式中有来自当前帧的预测,需要一或两个比特,利用它可以表示包括奇数和偶数的三种预测。另一方面,对于反向埸预测模式来说,因为有两种预测,即奇数和偶数的预测,需要一个扩展比特。例如,对于正向预测来说,码1用于正向帧的奇数埸,码01用于正向帧的偶数埸以及码11用于在反帧的奇数埸的预测。对于反向预测来说,码1和0加到常规的大比特类型对来自反向帧的奇数埸的预测和反向帧的偶数埸的预测就足够了。
如果模式是帧预测模式,不附加扩展比特,以使该比特串与常规的比特流(MPEG)具有相同的格式。对于双向预测来说,对正向和反向预测附加两个扩展比特。
上面所述的同样能应用到P-帧。
作为改型,对于正向预测,扩展比特数目能减少到一个比特。也就是说,在用于埸预测模式的偶数周期内,比特数可减少到两个,而且通过废除来自奇数埸,在时间和空间上移到最远的预测,用一个扩展比特就可发送正向预测模式,如图16所示。具体地说,对于奇数周期和正向预测来说,在从正向帧的奇数埸和正向帧的偶数埸的预测的情况下,附加码0和1到常规的宏块类型作为扩展比特就足够了。类似地,对于偶数周期和正向预测来说,在从当前帧的奇数埸和在前帧的偶数埸的预测的情况下,附加码1和0到常规宏块类型作为扩展比特就足够了。最后,对于反向预测来说,在从反向帧的奇数埸和反向帧的偶数埸预测的情况下,附加码0和1到常规宏块类型作为扩展比特就足够了。
图17的方框图表示用于图象信号的解码器(第一和第二解码单元作为上述实施例1和2编码设备的相对的设备。该高效解码器包括可变长度编码电路51,用于接收将要被再生的图象的已编码数据,并对其进行解码;还用于接收和解码标题信息(用于输出已检测到的运动矢量信息)、运动预测模式信息(用于指示在宏块中是逐帧运动补偿还是逐埸运动补偿更有效)、块形成模式信息(用于指示在宏块中是逐帧正交变换形成块还是逐埸正交变换形成块是更有效的)、以及在宏块中标题信息的宏块地址增量。该高效解码器还包括地址发生器81、82和83,为了从宏块地址增量中找到宏块的引导地址,并将该引导地址提供到帧缓冲器61、62和64,要在存储有图象解码数据的帧缓冲器61、62和64上计算出宏块地址增量。还包括运动补偿电路59、60、63、65和66,用于提供除引导地址之外的有关的宏块的地址到帧缓冲器61、62和64,以用作数据存取、接收所检测的运动矢量、运动预测模式信息及块形成模式信息,并且根据模式信息,执行运动补偿的帧或埸之间的补偿并发送运动补偿的图象信息到帧缓冲器61、62和64。
参照图17,由实施例1和2的高效编码设备编码的数据暂时地被记录到存储媒体上,例如CD。从CD重放的编码数据经输入终端50提供到反向可变长度编码电路51,在这里,对标题信息逐个序列、逐个帧组、逐个帧地进行解码,标题信息还逐个单片地被解码。量化宽度包括在单片标题中。指示宏块地址,帧处理模式/埸处理模式和解码系统的宏块类型也一个宏块、一个宏块地被解码。在更新时量化宽度被解码。
同时,如果在宏块中,块形成是帧处理模式,那么整个宏块被解码用于奇数周期,而对于偶数周期无数据被解码。如果在宏块中块形成是埸处理模式,那么,对于奇数周期,只有宏块中含在奇数埸中的块被解码,而至于偶数周期,含在偶数埸中的块被解码。
图象信息由去量化器53和反DCT电路54解码,去量化器53所执行的是反向DCT操作,并且基于宏块类型判断出所述信息是否是差分信息。根据判断的结果,由相加节点56确定模式开关57在附加或不附加基准图象(或MPEG编码的非内部/内部之间)之间进行转换。对于I-或P-帧(每次交替地处理I-帧或P帧),该解码的图象被送入帧缓冲器64或61,如果当前帧是B-帧,还要送到62。每个帧缓冲器由两个场缓冲器组成,而且奇/偶场图象分开地存储在这些埸缓冲器中。通过改变开关58控制帧缓冲器中的记录。
在帧缓冲器中记录的地址由地址发生器提供。该地址发生器计算帧缓冲器中的地址增量值,该增量值来自宏块的地址增量,宏块的地址增量在宏块的标题信息中,用于寻找每个宏块的引导地址。
量化宽度数据被存储在一个单埸存储器(one-field    memory)52中。量化宽度数据经开关55供给去量化器53,开关55根据反向可变长度编码电路51的输出进行转换。因为对于偶数周期来说,仅对具有埸处理模式的宏块解码,那么,用于每一宏块的被解码的宏块地址,宏块类型及预测系统指示所要求的运动矢量均被解码,并且把与基准埸的差分图象加到运动补偿图象上以产生重放图象。
在这样一种编码系统的情况下,即其中对于偶数周期,量化宽度数据独立于奇数埸被发送,那么对于奇数周期来说,存储的发送的量化宽度数据是不必要的,这样可省去所述的单埸存储器52。
另一方面,利用运动补偿电路65、66、59、60和63对帧存储器64、62和61中的数据进行运动补偿。这时,各个运动补偿电路根据此时的DCT操作的块形成模式在帧运动补偿/埸运动补偿(帧/埸)间转换。
这些运动补偿的图象被发送到转换开关67、68和71各自的端口。为了获得由宏块解码类型的解码系统所指示的基准埸或帧,转换开关67、68和71被转换。转换开关71用开关67的输出供给,并且转换开关67和68的输出信号相加(由相加节点69),接着由分离器70平分。开关71的输出供给开关57。
帧缓冲器64、61和62的输出经转换开关72供到显示器73。显示器73由转换开关72的输出供给,转换开关72被转换,以重放图象的顺序代替用于产生输出图象的解码顺序。
从上面可以看出,如果有一个运动物体CA在一个静止背景的前面,如图46所示,该运动物体会视为呈现锯出形,如KS处,即使只有一帧被观看。这是因为在场之间有运动存在。利用本实施例的设备,由于运动物体是用场处理模式编码的,它能作为一个无偏差图象来处理,以便通过奇/偶运动补偿重现高质量的运动图象。因此,如图18的例子,在奇数周期期间,用场处理模式处理运动部分,用帧处理模式处理静止部分,如图18所示;同时如果在偶数期间已构成了图象,静止部分如图19所示用阴影线表示。在图19中,除了画阴影线的部分,其它部分是运动部分,用运动补偿解码。
同时,在本实施例中,因为在偶数周期期间,仅对用场处理模式处理的宏块解码,则需要知道的宏块的地址。要抓住宏块的地址,有两种方法。一个方法是如前面所述的,对偶数周期的每个宏块发送宏块地址。另一方面是在奇数周期期间,存储单场处理模式/帧处理模式信息的信息,并从每个处理模式的数据串中计算出场处理模式中宏块的地址。前面的方法有一个优点,即要增加存储器,后面的方法的优点在于发送的信息量不增加。在上述的奇数周期期间,如果对于每一宏块发送量化宽度而不存储单场数据,那么,上述的情形同样适用于量化宽度。
用上面描述的实施例1和2,因为一帧处理被划分为二个周期,即奇周期和偶周期,在奇周期期间,基于宏块的帧处理模式3被转换到场处理模式,反这亦然。在帧处理期间,对奇数场和偶数周期解码;而在场处理期间,仅对奇数场解码,用于该周期的量化宽度被存储,在下一个偶数周期该存储的信息被用于运动补偿,对于解码的重放图象来说,仅对场处理模式的宏块作运动补偿,于是,能高效地发送被编码的数据。也就是说,以较少的发送信息量可重现高质量的运动图象。
用实施例3到6的,将详细说明本发明的对图象信号的高效编码设备。以及与此相关的第3到第6解码设备。
第三实施例
图20的方框图表示根据实施例3的高效编码设备。在该图中,采用与图1和5中相同标号的方框以相同的方式工作。所以,使说明具有不同于图1和图5中标号的方框。图20的高效编码设备,除了如图1和5所示的具有相同标号的部分外,还包括编码模式判决电路34(a)和选择器24,作为限制模式选择装置,用于从第一限制模式和第二限制模式中选择出更有效的模式,所述第一限制模式是对于每一帧中的所有宏块禁止利用上述的帧处理模式编码;第二限制模式是对一帧中的整个宏块,禁止从当前正被编码的帧的奇数场到同一帧的偶数场的预测;还包括地址发生器35(a),用于控制帧存储器组,以输出全部宏块的奇数场分量,接着输出整个宏块的偶数场分量,如果第一限制模式被选择的话:如果第二限制模式被选择,接着的是逐帧输出宏块。这些都是基于一帧是由作为一个单元的宏块的奇数和偶数场分量构成的。
也就是说,实施例3的高效编码设备用于对由现场构成一帧的运动图象编码,包括编码装置,用于将一个帧的每一个块划分为奇数场(第一场)和偶数场(第二场),并使从第一场到第二场可能的运动预测(第一限制模式)得以实施,并且利用块形成(第二限制模式)在宏块基础上,在第一和第二场划分/第一和第二场非划分之间转换。这些编码装置逐帧地被转换。指示这些编码装置的1比特信息,即指示所选择模式的信息被加到码上。
第四实施例
图21的方框图表示根据实施例4的高效编码设备。在这个图中,采用与图1和5中相同标号的方框以相同方式工作。因此仅说明用不同标号的方框。图21所示的高效编码器,除了用与图1和5相同标号的方框外,还包括编码模式判决电路34(b)和选择器24,作为限制模式选择装置,用于选择出第一限制模式还是第二限制模式是更有效的,所述第一限制模式是对每一单片中所有宏块禁止用上述帧处理模式编码的模式,所述第二限制模式是对一单片中的整个宏块禁止从正被编码的帧的奇数场到同一帧的偶数场的预测的模式;还包括地址发生器34(b),用于控制帧存储器组以输出整个宏块的奇数场分量,如果对于一帧或一图象选择第一限制模式,还输出整个宏块的偶数场分量;如果选择的是第二限制模式,接着输出的每次一个单片的宏块,这是基于一帧是由作为一个单元的所有宏块的奇数和偶数场分量构成的。
也就是说,实施例4的高效编码设备用于对由两帧构成一帧的运动图象编码,它包括编码装置,用于交所述帧的每一块划分为奇数场(第一场)和偶数场(第二场)并使从第一场到第二场可能的运动预测得以实施,而且利用块形成(限制模式)在宏块基础上,在第一场和第二场划分/第一场和第二场非划分之间转换。这些编码装置逐帧地被转换。指示这些编码装置的1比特信息,即指示所选择模式的信息被附加到所述码上。
参照附图将对实施例3和4作详细说明。
图20表示根据本发明实施例3的用于图象信号的第三高效编码设备。利用该编码设备,在其尺寸小于一个图象尺寸的二维矩阵构成的宏块上,执行所述编码过程。例如,每一宏块由按光栅扫描顺序的输入图象数据的16×16象素空间阵列组成。
实施例3的高效编码设备包括帧存储器组10,用于存储作为原始图象的帧,帧(图象)由多个单元块(宏块)组成,每一单元块由16×16象素组成;以及运动检测装置,它由帧运动检测电路22和一个场运动检测电路21组成,帧运动检测电路22用来在宏块基础上检测象素的绝对值之和以及帧之间的运动矢量;场运动检测电路21用来在宏块基础上检测象素绝对值之和以及场之间的运动矢量,所述场是由帧象素的偶数和奇数扫描行构成。
本实施例的设备还包括帧/场模式判决电路33,它由第一模式选择装置和第二模式选择装置组成。第一模式选择装置判定在宏块中基于帧执行运动补偿的帧预测模式和在宏块中基于场执行运动补偿的场预测模式哪一种更有效,并选择出该更有效的模式。第二模式选择装置判断对于执行正变变换,例如DCT,是在宏块中基于帧的块形成的帧处理模式较有效还是在宏块中基于场的块形成的场处理模式是较有效的,上述选择要利用运动检测装置和第一模式选择装置的输出信息。
此外,本发明实施例3除了运动检测装置和帧/场模式判定电路33外,还包括一个限制模式判定电路34(a),用作限制模式选择装置,用来判定对于编码和选择更有效限制模式来说,是第二限制模式还是第一限制模式更有效,所述第二限制模式是对所编码的每一宏块来说,在每一帧中的每一宏块基础上,按照所选择的模式,在帧处理模式和场处理模式之间适应性地转换用于正交变换的块形成模式的模式;第一限制模式是按照场处理模式、用于在一帧中的所有宏块的正交变换的块形成模式,在奇数周期,对宏块中其数据量相当于一帧的奇数场编码,在偶数周期期间,对宏块中其数据量相当于一帧的偶数场编码。奇数周期和偶数周期意味着以交替方式分别扫描奇数场和偶数场的过程。
同时,在图21中所示的第四编码设备的判定电路34(b)包括限制模式选择装置,用于判断第二限制模式和第一限制模式对于编码和选择更有效限制模式来说哪一种是更有效的,其中,所述第二限制模式是对所编码的每一宏块来说,根据所选择的模式,在每帧的每一宏块之基础上,在帧处理模式和场处理模式之场正适应地变换用于正交变换块形成模式:所述第一限制模式是按照场处理模式,用于在每一单片的整个宏块的正交变换的块形成模式,在奇数周期期间,对在宏块中其数据量相当于一帧的奇数场进行编码,在偶数周期中,对宏块中其数据量相当于一帧的偶数场进行编码。奇数场和偶数场意味着以交替方式分别扫描奇数奇数场和偶数场的过程。
图42说明了实施例3的限制模式选择装置的一种改型。利用第三编码设备,逐个宏块中寻找数据FDAD和FMAD,并逐帧累积这些数据以得到累积的SFDAD和SFMAD。当累积的数据SFDAD变得小于FMAD+T(T是一个偏移值),选择第二限制模式,否则,选择第一限制模式。
此外,利用第三编码设备,逐个宏块寻找数据FDAD和FMAD,并将它们逐个单片地累积起成以得到累积的SFDAD和SFMAD。当所累积的数据SFDAD变得小于FMAD+T(T为一个偏移值),则选择第二限制模式,否则选择第一限制模式。
类似地,图23的流程图说明了实施例3的限制模式选择装置中模式判定的改型。利用第三编码设备,利用当前正被编码帧的从奇数场到偶数场的运动矢量可以作出限制模式选择。在图24中,双奇数场到偶数场的运动矢量用运动矢量Mv1-2表示。
在图23的流程图中,在步骤S21找到运动矢量用于当前帧的所有宏块。在步骤S22,以下述方式找到每一运动矢量的水平分量(x)和垂直分量(y)的平均值。首先以降幂方式将运动矢量的水平分量排成一个阵列,中间的数据的值变成平均值Mv-x。以相似方式找到垂直分量的平均值Mv-Y。
这样得到的矢量Mv(Mv-x,Mv-y)代表着说明图象整体运动的参数。矢量Mv的幅值γ用来作为指示整个图象运动幅度的参数。由方程式(3)可得到幅值γ。
在步骤S24,根据幅值γ可以变换限制模式。由于对于较快和较慢运动的图象来说,第一和第二限制模式是较有价值的,如果γ不大于某一门限值则选择第二限制模式,否则选择第一限制模式。
也就是说,如果γ<门限值,选择第二限制模式;如果γ>门限值,选择第一限制模式。
同时,利用第四编码设备,利用当前的正被编码的帧的从奇数场到偶数场的运动矢量,可以作出限制模式选择。在步骤S11,得到在每一正被编码单片中所有宏块的奇数场到偶数场的运动矢量Mv,并得到其水平分量和垂直分量的平均值MV(MV-X,MV-Y),类似地还可得到上述的幅值r,如果幅值r不大于某一门限值,则选择第二限制模式,否则,选择第一限制模式。
图25的流程图是实施例3的限制模式选择装置的模式选择的一种改型。利用当前正被编码的帧奇数埸和偶数埸之间的关系可以选择限制模式。
利用图25所示的方法可以得到奇数埸和偶数场的关系。这个方法已知作为一种用于在移动图象编码和压缩国际标准中选择宏块的方法。即ISO/IEC    JTC1/SC2/WG11。利用现在的实施例,本方法可以扩展以用于选择帧选择模式。
在图25所示的流程图中,在步骤51首先得到Var1和Var2。然后,在步骤52,找到在当前帧中满足关系式Var1=Var2+偏移值的宏块数目,这个数目被称为num-埸-mb。
对于满足关系Var1>=Var2+偏移值的宏块来说,其埸之间具有较密切关系,最好选择第一限制模式。如果在步骤53中num-埸-mb不大于某一门限值,则选择第二限制模式,否则选择第一限制模式,用于进一步处理。
即,如果num-埸-mb<=门限值,在步骤S5中限制模式为第二限制模式,如果num-埸-mb>门限值,限制模式则为步骤4的第一限制模式。
同时,利用第四编码设备,以相似的方法找到正被编码的单片中满足关系Var1>=Var2+门限值的宏块数目num-埸-mb,根据这个值可选择限制模式。如果num-埸-mb不大于某一门限值,选择第二限制模式,否则,选择第一限制模式,用于进一步的处理。
图26的流程图是实施例3的限制模式选择装置模式选择的改型。在步骤S11,对于当前图象的每一宏块来说,找出所述运动矢量所涉及的在前已解码图象和当前图象之差值,并得出差值的平方和,利用这个平方和在步骤S12中可以作出限制模式选择。利用第一和第二限制模式可找到所述的差值平方和,并选择出具有较小平方和值的限制模式。
类似地,利用第四编码设备,可以类似地得出在单片中这种差值之平方和,并选择出具有较小平方和值的限制模式。
图27的流程图是实施例3的限制模式选择装置模式选择的改型。利用当前帧的奇数埸和偶数埸之间的关系,可选择所述限制模式,在步骤S51,首先找到Var1和Var2。
在步骤S52,对于当前帧的所有宏块,将Var1和Var2相加,在步骤S53,根据所找到的Var1和Var2,选择出限制模式。如果Var1>=Var2+偏移值,选择第一限制,否则选择第二限制模式。
在第四编码设备中,Var1和Var2相加用于正被编码的单片中的所有宏块以找到Var1和Var2。从Var1和Var2之间的关系作出对限制模式的选择,如果Var1<=Var2+偏移值,选择第一限制模式,否则选择第二限制模式。
类似地,图28的流程图是实施例3的限制模式选择装置的模式选择之改型。利用第三编码设备,利用当前帧的第一和第二埸之间的关系和运动矢量作出限制模式选择,在步S31中找到的每一宏块的运动矢量被转换成单位矢量[n-x(i),n-y(i)]。如果单位矢量是(MV-X,MV-Y],下面方程式(54)和(5):
[方程式]4
[方程5]
在步骤S33,作为所有单位矢量求和而得到的和矢量SMV(S-X,S-Y)被求出。在步骤S34,如方程6所表示的,用宏块num-MB的数所除的和矢量SMV的量值被表示为R。
[方程6]
R值是用于在核实矢量各向异性中的统计数。例如该运动矢量呈现各向异性,即在其整体中的图象被有效地移动,那么该值R假定一个较大的值。
如从图27的流程所得到的,限定模式在步骤S36根据值R和Var2的关系被设置。例如,如果Var2不大于一定的阈值和R不大于一定的阈值,就选择第二限定模式,否则就选择第一限定模式(步骤S37)。
同时,用第四编码设备,R和Var2在用于选择限定模式的编码片中被同样地得出。如果Var2不大于一定的阈值和R不大于一定的阈值,就选择第二限定模式,否则就选择第一限定模式。
本发明实施例的设备包括一个地址发生器35,它用于识别该周期是奇数周期还是偶数周期以及控制该帧存储组10,把输出的宏块分为与方块成形模式相关的方块,以正交变换奇数周期,如果限定模式是第二限定模式而且还控制帧存储组10,把输出的宏块分为与方块成形模式相关的方块,以正交变换奇数和偶数周期,如果限定模式是第一限定模式,并且一个帧存储组适合一个运动补偿器20,作为运动补偿装置,以接收由处理模式选择装置所选的处理模式信息(帧运动预测帧正交变换/场运动预测场处理模式数据)和执行响应于模式信息执行运动补偿帧间或场间的预测。
用本编码设备,可进行三种编码,即如图44所示的帧间编码(I-帧或I-图象),预测帧间编码(P-帧或P-图象)以及22向图象间编码(B-帧或B-图象)。各图象被分成为包括8×8个象素的方块,用2×2个方块,也就是16×16个象素,组成各个宏块。
应注意,用实施例3的编码设备,上述-模式选择装置选择是帧预测模式还是场预测模式,对于运动补偿更有效。而上述的第二帧式选择装置选择是帧处理模式还是场处理模式对于正交变换更有效。同时,第一和第二模式的选择是由上述的帧/场处理模式判决电路33来实现的。
用实施例3的编码设备,不仅模式选择是由处理模式选择装置来产生的,而且按照更有效的两个处理模式的一个对每帧实现编码。也就是,用第一限定模式,对于在每帧中全部宏块的正交变换成方块,是按照场处理模式完成的。只有宏块中的奇数场以相应于在奇数周期间一帧的总量进行编码,以及宏块中的偶数场以相应于在偶数周期间一帧的总量进行编码。该奇数和偶数周期意指在隔行扫描中的奇数和偶数场的扫描期间。用第二限定模式,各宏块用对于在一帧内各宏块的在帧处理模式和场处理模式之间的适当转换进行编码。限定模式选择装置确定第一和第二限定模式哪一个对编码更有效,并选择该更有效的限定模式。
也就是说,用上述第二限定模式,把各帧分成块而没有把该帧分为一个第一场或奇数场和一个第二场或偶数场接着编码(上述的帧处理模式)的模式自适应地变换为把各帧分为第一及第二场和分该场成为方块接着编码(上述的场处理模式)的模式或反之,在这种方法中,帧和场处理模式被分别用于一个宏块表示小图象运动和一个宏块表示有效图象运动。
因此,如果帧处理模式被选择为第二限定模式,那么运动预测由P和B帧运动预测的前边和后边的帧构成,并且不同于预测码图象的图象由DCT处理。另一方面,如果该场处理模式被选择为第二限定模式,那么P和B帧的运动预测由对于宏块的各第一和第二场的前边和后边帧的第一和第二场构成,并且不同于预测图象的图象由DCT处理。由此可以说,第二限定模式表示没有帧内预测的编码帧间,而且,用第二限定模式,编码是在奇数周期内完成的。同时,说第二限定模式可以被定义为帧内的场间编码。
用第二限定模式,在一帧内的场间运动预测,也就是在同一帧中奇和偶场间的运动预测不能产生。
在这种考虑中,用实施例3的第一限定模式,以场处理模式在各帧正交变换中把所有的宏块分成方块。尤其,只有在各宏块中的奇数场在相应于一帧量的各奇数周期被编码,接着在各宏块中的偶数场在相应于一帧量的各偶数周期被编码。因此,用该第一限定模式,由奇数场(第一场)先进行编码,而偶数场(第二场)的运动预测可以由该奇数场(第一场)构成。同时,由此可以说,第一限定模式是用帧内场间预测的帧编码。
回到图20,实施例3编码设备编码的图象数据主流由图20进行解释。
在这幅图中,数字图象信号被加至输入端1,以存储在帧存储组中。上述的16×16象素单元宏块数据在随后描述的地址发生器35的控制下,从帧存储组10中读出,并发送给差分检测器12。差分检测器12还从在后面描述的具有运动补偿器20的帧存储组中提供运动补偿图象数据,并且由该差分检测器12检出一个其间的差。
差分检测器12的输出被加至用于正交变换(DCT)的DCT电路13。由DCT和DCT电路13产生的DCT系数数据被加至量化器14。来自量化器14的被量化数据作为编码数据经缓冲器16和实现可变长度编码的可变长度编码电路15在输出端2输出,如汉明(Huffman)码或游程长度(run    leagth)编码。
具有运动补偿器20的帧存储器组经去量化器17,反向DCT电路18的加法节点19从量化器14提供量化数据。该加法节点19把反向DCT电路18的输出加给具有运动补偿器20的帧存储器组的输出。同时,抑制缓冲器16溢出的信息反馈至量化器14。
另一方面,基于帧存储器组10输出的宏块的图象数据被传送给帧运动检测电路22和埸运动检测电路21。
帧运动检测电路22检测象素绝对值与在基于宏块的帧的输出数据(帧至帧运动矢量数据FMMV和绝对值FMAD的差值的和的数据)之间运动矢量的差值的和。另外,场运动检测电路21检测象素绝对值与基于宏块的和输出数据(场至场运动矢量数据FDMV和绝对值的差值和数据FDAD)之间运动矢量的差值的和。这些运动检测电路21、22各运动矢量的运动矢量数据FMMV/FDMV被送给选择器24。
来自帧运动检测电路22和埸运动检测电路21的绝对值FMAD/FDAD和运动矢量数据FMMV/FDMV的差分和数据也被加至帧/场模式判决电路33。
在用后边描述的具有运动补偿器的帧存储器运动预测时,该帧场模式判决电路33决定是执行逐帧运动预测还是执行逐场运动预测,并根据来自帧运动检测电路22和埸运动检测电路21的绝对值FMAD和FDAD的差分和数据,输出一个指示更为有效的预测模式的数据。尤其是,如果该帧/场模式判决电路33得出的在数据FMAD和FDAD之间的差大于阈值T1(FMAD-FDAD>T1),那么电路33就输出数据(在运动预测中的场预测数据MPFD)指示逐埸运动预测更为有效。反之,如果该帧/场模式判决电路33得出的在数据FMAD和FDAD之间的差等于或小于阈值T1(FMAD-FDAD≤1),那么,电路33就输出数据(在运动预测中帧预测模式的数据MPFM)指示逐帧运动预测更为有效。
预测模式数据MPFM/MPFD中的一个被送至具有运动补偿器20的帧存储器组,而且同时送至选择器24。
响应于来自帧/场模式判决电路33的预测模式数据MPFM/MPFD,选择器24有选择地输出由帧运动检测电路22提供的帧至帧运动矢量数据FMMV和从埸运动控制电路21提供的埸至埸运动矢量数据FDMV中的一个。也就是说,当预测模式数据是指示场预测模式数据MPFD时,选择器24选择并输出来自埸运动检测电路21的运动矢量数据FDMV,而当预测模式数据是指示帧预测模式数据MPFM时,则选择并输出来自帧运动检测电路22的运动矢量数据FMMV。作为选择器24所选的运动矢量数据FMMV/FDMV被发送给具有运动补偿器20的帧存储器。根据预测模式数据MPFM/MPFD和运动矢量数据FMMV/FDMV,具有运动补偿器20的帧存储器现在可以实现逐帧或逐埸的运动补偿了。
帧/场模式判决电路33也有作为从根据宏块的帧存储器组10读出的图象数据。帧/场模式判决电路33还执行产生一个不同于预测模式数据MPFM/MPFD,运动矢量数据FMMV/FDMV和来自帧存储器组10的图象数据的图象操作,并选择最适于由帧存储器组10输出和由DCT用DTC电路13处理图象的正交变换(上述的帧处理模式/埸处理模式)的方块形式处理模式。如果现在的图象是I-图象或I-帧,那么帧存储器组10的图象数据,也就是使用的是原图象。
由公式(1)和(2),如果在根据逐帧得出的差EFM和根据逐场得出的差FFD之间的差被算出是大于阈值T2(EFM-EFD>T2),是帧/场模式判决电路33输出数据,从指示用DCT电路13的DCT根据逐埸执行(在正交变换的方块形成操作中埸处理模式的数据MDFD)。反之,如果在差值EFM和EFD之间的差等于或小于阈值T2(EFM-EFD≤T2),则帧/场模式判决电路33输出数据,从指示用DCT电路13的DCT根据逐帧执行(在正交变换的方块形成操作中帧处理模式的数据MDFM)。
来自帧/场模式判决电路33的帧处理模式数据MDFM或场处理模式数据MDFD是响应于来自限定模式判决电路34(EN1/EN2)的第一限定模式或第二限定模式。
利用从帧存储器组10读出的宏块基本图象数据,限定模式判决电路34决定第一和第二限定模式的哪一个对编码更为有效,并且根据判决结果输出编码模式数据EN1或EN2,尤其是,限定模式判决电路34计算在该帧中奇数场(第一场)和偶数场(第二场)之间象素绝对值差的和,如果该和值小于一定的阈值TO,也就是如果图象经历了小的运动,就输出限定模式数据EN1,以指示在第二限定模式下的这种编码更为有效,而如果该和值大于阈值TO,也就是图象经历了急剧的运动,则输出限定模式EN2,以指示在第一限定模式下的编码更为有效。
同时,限定模式判决电路34的判决也可假定利用来自场运动检测电路21的运动矢量数据FDMV。
也就是说,如果在奇数场和偶数场之间的运动矢量数据FDMV小于一定的阈值lo,就可能选择第二限定模式,以及如果数据FDMV大于阈值lo,就选择第一限定模式。
靠从限定模式判决电路34发送到帧/场模式判决电路33的限定模式数据EN1/EN2,响应于编码模式数据EN1/EN2,帧处理模式数据MDEM或埸处理模式数据MDFD从帧/场模式判决电路33输出。
也就是,如果来自限定模式判决电路34的限定模式数据是指示第二限定模式的数据EN1,由帧场判决电路33执行对于一帧中各宏块适于从帧处理模式转变为埸处理模式的操作,反之亦然。接着,帧/场模式判决电路输出适当变换的帧处理模式数据MDFM或场处理模式数据数。
相反,如果来自限定模式判决电路34的限定模式数据是指示第一限定模式的数据EN2,则帧/场判决电路33执行在一帧中把所有宏块分成块,以按照场处理模式进行正交变换。接着,场处理模式数据MDFD从帧/场模式判决电路33输出。
从帧/场模式判决电路33输出的帧/场或正交变换方块构形模式数据MDFM/MDFD和来自限定模式判决电路34的限定模式数据EN1/EN2,被传送至地址发生器35和具有运动补偿器20的帧存储器组。同时,处理模式数据MDFM/MDFD,编码模式数据EN1/EN2和运动矢量数据FMMV/FDMV还被传送天上述的可变长度编码电路15。
地址发生器35控制帧存储器组10,按照根据宏块的处理模式数据MDFM/MDFD和限定模式数据EN1/EN2输出分为方块的宏块图象数据。特别是,地址发生器35控制帧存储器组10,如果限定模式数据EN1/EN2是指示第二限制模式的EN1数据,则按照奇数周期正交变换(数据MDFM/MDFD)的方块构形模式输出被分为方块的宏块,而如果限定模式数据EN1/EN2是指示第一限定模式的数据EN2,则控制帧存储器组10按照奇数和偶数周期的场处理模式(数据MDFD)输出分为方块的宏块。
换句话说,用已被选出的第二限定模式和被提供给地址发生器35的限定模式数据EN1,如果处理模式数据是指示逐帧DCT的MDFM,则地址发生器35控制帧存储器组10以输出奇数和偶数场被交替扫描的宏块,也就是帧基宏块的每一个由奇数和偶数埸组合成,如图3所示,即,地址发生器34控制帧存储器组10把具有1-16行的一个宏块分成为1-8行和9-16行,并输出四个8*8方块。如图3所示。
另一方面,用已被选出的第二限定模式和被提供给地址发生器35的限定模式数据EN1,如果处理模式数据是指示逐场DCT的MDFD,而地址发生器35控制帧存储器组10以输出奇数和偶数场被交替扫描的宏块,也就是分开奇数和偶数场的场基宏块,如图4所示,即,地址发生器34把行1至16分为行1、3、5、7、9、13和15行(奇数场或第一场的行)和2、4、6、8、10、12、14和16行(偶数场或第二场的行),如图4所示,而且输出各奇数和偶数场的8*8方块。
另一方面,用已被选出的第一限定模式和提供给地址发生器35的限定模式数据EN2,如果地十发生器35控制帧存储器组10,象前面所描述的,按照奇数和偶数周期的处理模式输出分为方块。也就是,如果第一限定模式被选择,则地址控制器35控制帧存储器组10,以便两个8×8方块(反亮度成分,如下所述),在所有时间被输出。尤其是,地址发生器35控制帧存储器组10,以便反在相应于一帧的奇数周期期间的奇数场(一个图象)的量中输出两个8×8的方块(宏块),同时控制帧存储器组10,以便化在偶数周期期间的偶数场相应于一帧(一个图象)的量中输出两个8×8方块(宏块)。
如上所述,由地下发生器35控制的帧存储器组10输出的图象数据由DCT处理。例如,如果第二限定模式和帧处理模式被选择则DCT电路13在8×8象素的单位方块上实现DCT,如图3所示。例如,如果第二限定模式和场处理模式被选择,则DCT电路13在8×8象素的单元方块上实行DCT,如图4所示。如果第一限定模式被选择,则DCT电路13仅在奇数周期期间对奇数场的8×8象素方块,和仅在偶数周期期间对偶数场的8×8象素方块实行DCT。
除此之外,来自帧/场模式判决电路33的预测模式数据MPFM/MPFD和处理模式数据MDFM/MDFD由选择器24所选择的运动矢量数据FMMV/FDMV和来自模式判决电路34的限定模式数据EN1/EN2也被提供给具有运动补偿器20的帧存储器。该具有运动补偿器20的帧存储器不仅响应于运动预测的预测模式数据MPFM/MPFDDCT的处理模式数据MDEN/MDFD和编码模式数据EN1/EN2,而且借助于运动矢量数据FMMV/FDMV实行运动补偿。
对于第二限定模式和帧处理模式,P攻B帧的运动检测可以由前和后帧构成,如图29所示。因此在DCT电路13中,一个不同于预测码图象的图象用8×8象素单元方块进行DCT处理。在图29中,前次,当前和后次帧被示出,它具有由箭头指示的运动矢量和MB宏块。对于第一限定模式和场限定模式,P和B帧的运动检测可以由各奇数和偶数场的前次和后次帧的奇数和偶数场(第一和第二场)构成,如图30所示。在图30中,前次,当前和后次帧被示出,它具有由箭头指示的运动矢量和MB宏块。
对于第一限定模式和场处理模式,宏块奇和偶场的运动预测从前次和后次帧的奇和偶场中被实现,如图31中,前次,当前和后次帧被示出,它具有箭头指示的矢量和MB宏块。
用上述实施例3的高效编码设备,按图象运动程度,高效编码根据第一和第二限定模式通过在不具有帧内场间预测编码和具有帧内场间预测编码间的转换而实现。总之第一限定模式对于具有有效运动的帧是有效的。同时,用实施例3的编码设备,该码用给普通宏块型增加扩充比特来实现与普通系统的可互换性。
也就是,在实施例3中,宏块型具有三个预测,即前次预测,后次预测和双向预测。由于前帧奇数场的预测和前场的预测码场可能具有前次预测,当前码用附加扩充比特来实现,对所使用的那些预测的识别有效。由于有两种预测,所以它满足在一个方向上加一比特,即前向,或后向。例如,如果该预测是前次或后次并且是来自奇数场,则它满足向普通的大比特(macro-bit)型增加一个作为扩充比特的码O。对于双向预测,遇对前和后两个预测附加两个扩充比特。
同时,对于帧预测模式,则不附加扩充比特,以便该比特串具有作为普通比特流(MPEG)的相同结构。
以上描述同样也应用于P帧。
在实施例3中,类似于前面的实施例,宏块型有三种预测,即前次预测,后次预测和对于如B帧的双向预测。如果预测是具有场预测模式的前次预测,当该预测是对于前次预测和场预测模式时,则必须对宏块附加扩充比特以允许识别是否该预测是来自已帧的预测,所以需要一或二比特用于表示包括用扩充比特的奇和偶数预测的三种预测。另外,对于后次场预测模式,由于有两种预测,即对于奇数和偶数的预测,所以需要1扩充比特。
如果该模式是帧预测模式,则没有附加扩充比特,以便该比特串具有作为普通比特流(MPEG)的相同格式。对于双向预测,对前或后预测附加两个扩充比特。
以上描述同样应用于P帧。
作为一种改进,扩充比特的数目对于4前次预测可以减少到一个。即,在场预测模式的偶数周期中,比特数可以被减至二,以及前次预测模式可以由一个扩充比特来传送,而取消来自偶数场的预测,最大程度地消除时间和空间,如附图16实施例中虚线所示。
图32示出了第二实施例3编码设备的一个典型的安排,在图32中,与图20所示的相同部分由相同的标号进行表示,并且简化而在那里省略了详细描述。
第二实施例3的安排是一个为处理各帧,它执行三个操作的3-编码设备口。
也就是说,上述用具有内场间预测的固定量化宽度的第一限定模式由第一通路实现,上述用不具有场内帧间预测的固定量化宽度的第二限定模式由第二通路实现。第一和第二通路中已出现较少比特数的操作选择第三通路,它用受控制的量化宽度实现。
在第三实施例3中,宏块单元55,转换开关57,场方块形变换电路56和其它转换开关58连接到帧存储器组10的下游侧。来自帧存储器组10的图象数据被送至完成帧和场运动检测的运动检测电路51。运动检测电路51的一个输出被送至用于选择运动检测帧/场模式和正交变换方块划分的处理模式判决电路52,还传送到帧存储器组20和可变长度编码电路15。
由处理模式判决电路52输出的模式数据被送给帧存储器组20和可变长度编码电路15。这些数据的场处理模式数据被送至二输入与门53的一个输入端。转换开关59的一个输出端,其转换取块于通路号1至3,被加至与门53的另一个输入端。2-输入与门的一个输出接至该转换57.58的可移动端。
产生比特数据从可变长度编码电路15输出并送至选择电路60,以根据产生比特数的数据(用于决定是否在一帧的场间有帧内场间预测的电路)用产生的较少比特数选择第一或第二处理模式中的一个。来自缓冲存储器16的所存容量数据被送至可变长度编码电路15和转换开关61的一个固定端、第一和第二通路的固定值被加至转换开关61的其它固定端。
在上述第二实施例3中,进入端子1的图象被暂时地存储在帧存储器组10中。当需要时,从帧存储器10取来帧或场数据,并利用这些数据,由运动检测器51得出运动矢量。处理模式判决电路52对由运动检测器51的运动预测剩余的各宏块给出一个场/帧模式的判决。连接至帧存储器组10下游侧的宏块单元55径转换开关59接收第一、第二和第三通路的信息,也就具有/无上述第一或第二限定模式的场间信息。如果宏块单元55已收到了第一限定模式信息,在关闭方块划分帧处理模式的时候,则它仅传送奇数场(第一场)的方块,并接着传送偶数场(第二场)。在宏块单元55中,根据第二限定模式的信息被设置为帧处理模式宏块的图象数据在场方块划分变换电路56中被为帧处理模式的方块。1比特被加给各帧的所选模式信息中。
图33的方块示出了一个图象信号的编码器。第三高效译码设备包括反向可变长度编码装置,用于接收和译出重放图象数据和首部(header)信息,该首部信息包括含有检测运动矢量信息,处理模式信息和限定模式信息及输出的所检测运动矢量信息,同时具有译码图象数据的处理模式信息和限定模式信息,地址产生装置,它用于根据限定模式信息,以在帧缓冲器存储的译码图象数据计算出一个地址的加值,得出各宏块的一个首(leading)地址并按照该首地址去帧缓冲器,以及运动补偿装置,它用于提供首地址以外的宏块的相关地址,存取数据,接收被检测的运动矢量信息,处理模式信息和限定模式信息,执行与模式信息相关的运动补偿,并传送被运动补的图象信号至帧缓冲器。
也就是说,本实施例的高效译码设备的构成包括,一个反向可变长度编码电器51,它用于接收和译出编码图象数据和首部信息,该首部信息含有所检测的运动矢量信息,方块构形模式信息(处理模式信息)和限定模式信息(限定模式数据)和输出的所检测运动矢量信息预测模式信息,同时具有译码图象数据的首部信息的处理模式信息和限定模式信息,地址发生器81、82和83用于根据限定模式数据以帧缓冲器61、62和64存储的图象译码数据计算出地址增加值,以得出各宏块的首部地址并把该首部地址供给缓冲器61,62和64,以及运动补偿59,60,63,65和66用于把除首部地址之外的宏块的相关地址提供给帧存储器61,62和64,以存取数据,接收被检测的运动矢量信息,预测模式信息,处理模式信息和限定模式信息,执行在与模式信息相关的运动场或帧补偿间的预测,和把被运动补偿的图象信息传送至帧缓冲器61,62和64。
参见图33,利用实施例3的市郊编码设备编码的数据被暂时也记录在如CD重放的编码数据径输入端50被提供给一个反向可变长度编码电路51,在那,该首部信息从一个序列译为另一序列,从一帧组译为另一帧组和从一帧译出为另一帧。该首部信息从一个时间片(宏块组)译为另一个。新闻发布会量化宽度被包含在该片的首端。指示宏块地址的宏块型,帧/场预测模式,帧/场处理模式,编码模式数据和译码系统被从一个宏块译为另一个宏块。该量化宽度在更新的时间被译码。
同时,如果在一个宏块中的方块构形具有帧处理模式,当对于一个奇数周期没有数据被译码,则其整个宏块在偶数周期被译码。如果宏块中的方块信息具有场处理模式,则在宏块中包括奇数场的方块仅在奇数周期被译码,而包括偶数场的方块仅在偶数周期被译码。
该图象信息的译码依靠一个去量化器53执行反向量化的操作和一个反向DCT电路54反向DCT操作,并且靠宏块的型给出该信息是否是一个不同信息的判决的结果,一个模式开关57在用加法节点56附加或不附加参考图象间(或FPEG码外/内之间)进行转换。被译码的图象被送进对于I或P帧的帧缓冲器64或61(I帧或P帧各时间被交替的处理),和对于B帧的帧缓冲器62。各帧缓冲器包括两个场缓冲器中。在帧缓冲器中的记录通过转换一个开关58来进行控制。
记录在帧缓冲器61,62和64中的地址由地址发生器81,82和83提供。地址发生器81,82和83根据在宏块首部信息中的编码模式数据在帧缓冲器61,62,和64中计算地址的增加值,以得出各宏块的首部地址。
量化宽度数据被存储在一个一场存储器52中。该量化宽度数据反向可变长度编码电路51的输出进行转换,经过开关55被加至去量化器53。由于仅用场处理模式处理的宏块在偶数周期进行译码,所以对于各宏块的宏块地址译码,宏块型及预测系统指示所需的宏块地址被译码,并且来自参考场的不同图象被加上运动补偿图象,以产生重放图象。
另一方面,帧缓冲器64、62和61的数据由运动补偿电路65、66、59、60和63进行运动补偿。同时,各运动补偿电路转换帧运动补偿/场运动补偿(帧/场)取决于在DCT操作的时间方块构形模式。
这些被运动补偿的图象被分别送至转换开关67、68和71的各固定端。由转换开关67、68和71的转换以取出由宏块译码类型的译码系统指示的参考帧或场。转换开关71加有开关67的输出和由加法节点69把转换开关67和68输出加在一起的并再由除法器70除2的信号。该开关71的输出被加至开关57。帧缓冲器64、61和62的输出经转换开关72被加至一个显示器73,显示器73加有转换开关72的输出,开关72转换重放图象序列代替译码序列以产生一个输出图象。
同时,用本实施例,由于用场处理模式处理的宏块在偶数周期期间被检测,所以必须知道一个宏块的地址。有两种用于抓住宏块地址的方法,一是如前所述的对各偶数周期的宏块发送地址,另一个方法是奇数周期期间存储一埸的埸处理模式/帧处理模式的信息,并根据各处理模式串在埸处理模式中计算该宏块的地址。这种构形方法的优点之处在于它不必加存储器,所以后面的方法就具有不增加所传送信息的优点。如果在上述奇数周期期对于各宏块传送量化宽度,而没有存储-埸的数据,则同样也就说明量化宽度。
第三实施例。
现在解释图34所示的第五编码设备和优点。在该图中,用相同于图1和图5标号所表示的方块具有相同的功能。因此,在此仅解释不同于图1和图5标号所表示的方块。
图34的高效编码设备,除在与图1和图5所示的高效编码设备那些相同标号所表示的方块之外,还包括一个编码模式判决电路34(c)和一个选择器24作为限定模式选择装置,用于选择在上述帧处理模式-帧中抑制所有宏块编码的第一限定模式或在-帧中所有宏块中根据相同帧的奇数场抑制当前帧偶数场预测的第二限定模式,无论哪一个更有效,对于双向预测帧(B帧)仅选择第一限定模式,而且根据B图象的奇数场抑制偶数场的预测,以及一个地址发生器35(C),作为地址发生装置,它用于控制帧存储器组输出全部宏块的奇数场分量以及在选择一帧的第一限定模式的情况下,接着输出整个宏块的偶数场分量,以及在选择第二限定模式的情况下根据全体宏块的奇和偶场分量帧构成的时间用一个时间片连续地输出宏块。
用实施例5的编码设备,假定在显示时间中图象序列是如图35所示的B0o、B0e、I1o、I1e、B2o、B2e、P3o、P3e、B4o、B4e、P5o、P5e……。
本实施例的编码序列和解码序列是I1o、I1e、B0o、B0e、P3o、B3e、B2e、P5o、P5e、B4o、B4e。
同时,为了使用一个译码设备译出由第二编码设备编的码,重放可能提供最大三帧的缓冲器,也就是六场。
具有3帧帧缓冲器A、B和C的译码设备的操作参照图36进行解释。对于所使用的帧缓冲器,被译出的I帧或P帧的图象在帧缓冲器A和B间交替转换地被存储起来。显示所使用的当前帧存储的接着的奇和偶数埸构成帧缓冲器的内容。相反换句话说,对于在帧缓冲器A中存储的图象,帧缓冲器B的内容被显示,而对于在帧缓冲器B中的图象,帧缓冲器A的内容被显示。这两帧需要存储在帧缓冲器中,以便用于接着被译码的B或P帧运动补偿参考帧。
对于译码B帧,被译码的图象存储在帧缓冲器C中。在连续的奇数场和偶数场中显示由帧缓冲器C的内容构成。如果按照这一规则完成译码,由I1o的全部分量和I1e的帧基方块构成帧基预测模式的宏块偶数分量的译码图象在时间1被存储,而运动补偿在时间1e参照在时间1e帧缓冲器A的内容被构成,并且I1e的场基方块构成场基预测模式的宏块偶场分量的译码图象在时间1e存入帧缓冲器A。
在时间10和在时间1e,帧缓冲器B的奇数和偶数分量分别被显示。在当前编码缺少的情况下,在这个时间点上帧缓冲器B的内容变的不明确。
在时间20,帧缓冲器A和B的图象被运动补偿,并且BOo的全部分量和BOo的帧基方块构成帧基预测模式的宏块偶数场分量的译码图象被存储。在时间2e帧缓冲器A、B和C的图象被运动补偿,并且BOe帧基方块构成帧基预测模式的宏块偶数场基被译码图象被存储。
在时间2e,帧缓冲器A、B和C的图象被运动补偿,并且BOe的基帧方块构成帧基预测模式的宏块偶数场分量的译码图象被存储在帧存储器C中。
在时间20和时间2e,帧缓冲器C的奇数分量和偶数分量分别显示。
当BOe被显示时,B帧的奇数周期正被译码,以包含BOo和BOe两个分量。因此,在这个时间译码的BOe的图象分量需要为以后的显示而暂时存储。
当BOe被显示时,B帧的偶数周期正被译码,并且在奇数周期期间的已被译码的BOe的剩余含量不被译码。因此,由于进行从BOo到BOe的图象运动补偿是必要的,所以需要存储BOo的图象。
因此,一帧帧缓冲器对于B帧来说就变得必要了,这样为译出由第二编码设备构成的码需要一个三帧缓冲器。
用第五译码设备,如图37所示,当来自B帧一个奇数场的一个偶次场预测被抑制的时候,B帧的编码模式仅靠为埸预测把该场分为方块来实现。因此,如图35所示,在时间20仅有BOo被译码。而同时显示BOo由于该图象不用于其后运动补偿,所以该图象不必存储。
在时间20,仅有BOe被解码并同时显示BOe,以至于BOe不需存储。因此,译出由第五编码设备准备的码的译码设备不需要提供帧缓冲器C。这些码可以用仅有一个2帧缓冲器的译码设备进行译码,也就是如图38所示的一个四场缓冲器,以便能够减小该译码设备的尺寸和成本。
在时间30,帧缓冲器A的图象被运动补偿,并且P3o的全部分量和P3e帧基方块构成的帧基预测模式的宏块偶场分量的译码图象被存储在帧缓冲器B中。在时间3e,参照帧缓冲器A和B的内容进行运动补偿,而且P3e帧基方块构成场基预测模式的宏块偶场分量的译码图象被存储在帧缓冲器B中。
在时间3e,帧缓冲器A和B的图象被运动补偿,并且P3e场基方块构成场基预测模式的宏块偶场分量的译码图象被存储在帧缓冲器B中。
在时间30和时间3e,帧缓冲器A的奇数分量和偶数分量被分别地显示。
接着,以相同的方式进行译码的显示处理。
如果GOP序列是如图39所示的BOo、BOe、B1e、B1e、I2o、I2e、B3o、B3e、B4o、B4e、P5o、P5e,即,如果译码被实现,就要有在I和P帧之间或在两个B帧之间的两个B帧,如果使用前述的译码序列,则译码可以用同一译码设备进行,如图38所示。
在帧间或在两个P帧之间多于两于B帧的情况同样可以被说明。
第六实施例。
第六编码设备的优点,如图40所示的安排来解释。在该图中,以相同于图1和图5中的相同标点表示的方块具有相同的功能,所以,仅解释不同于图1和图5中标号的方块。
除与图1和图5所示的高效编码设备的相同标号表示的方块之外,图40的高效编码设备包括一个编码模式判决电路34(d)和一个选择器24,作为限定模式选择装置,用于选择在一帧的全部宏块中上述帧处理模式一帧中抑制所有宏块编码的第一限定模式或根据相同帧奇数场当前帧偶数场预测的第二限定模式,无论哪一个更有效,对于双向预测(B帧)仅选择第一限定模式,而根据B图象的奇数场化合物偶数场的预测,并且由正向预测要参照帧的一帧的奇数场抑制对于B图象的预测,和一个地址发生器35(d),作为地址发生装置,它用控制帧存储器组输出全部宏块的奇数场分量以及选择在选择一帧的第一限定模式的情况下接着输出整个宏块偶数场分量,以及在选择第二限定模式的情况下,根据全体宏块的奇和偶场分量帧构成的时间在一个时间片连续地输出宏块。
在本实施例中,假设显示时间顺序是图41所示的BOo、BOe、B1e、B1e、I2o、I2e、B3o、B3e、B4o、B4e、P5o、P5e……。
用本实施例编码设备的编码序列是I2o、I2e、BOo、BOe、B1o、B1e、P5o、P5e、B3o、B3e、B4o、B4e……。
用如图40所示的第六编码设备,来自B帧一个奇数场的正向预测,如用在第五实施例中,如图42所示的是被抑制的。
从而,预测所需的图象可以用对反向预测用具有一帧(两埸)和对正向预测具有一场缓冲器的一个译码设备进行译码,也就是如图43所示的一个三埸缓冲器。
这个将参照图41进行解释。
在使用帧缓冲器中,I或P帧的译码图象靠改变场缓冲器的A、B、C,A、B、C,从场至场的顺序被存储。当存储在场缓冲器C开始时,场缓冲器A的内容被显示。同样,当存储在场缓冲器A开始时,场缓冲器B的内容被显示,以及当存储在场缓冲器B开始时,场缓冲器C的内容被显示。对于译码B帧,编码图象不存储,而是立即显示。
如果在这个顺序中译码是继续的,则接着产生操作。在IO,由于存储在场缓冲器A开始,所以场缓冲器B的内容被显示。
在Ie由于存储器在场缓冲器B开始,所以场缓冲器C的内容被显示。如果没有以前的译码图象,则显示内容变得不明确。
在时间Io、I2o作为一个整体和I2e帧基方块构成帧基预测模式的宏块偶次分量,分别被译码和存储在场缓冲器A和B中。
在时间1e,用场缓冲器A的运动补偿图象I2e场基方块构成场基预测模式的宏块偶次分量被译码并存储在场缓冲器B中。
在时间2o,由于要被译码的图象是B帧,所以场缓冲器A、B和C的图象被运动补偿及BOo被译码。该被译码的图象不存储,而且被立即显示。这同样可以分别说明在时间2e,时间3o和时间3e的BOe、B1o和B1e。
在时间4o由于存储在场缓冲器C开始,所以场缓冲器A的内容被显示。在时间4e,由于存储在场缓冲器A开始,所以场缓冲器B的内容被显示。
在时间4o,场缓冲器A和B图象被运动补偿而且P3o作为一个整体和P3e帧基方块构成帧基预测模式的宏块偶数分量,被译码并存储在场缓冲器C和A中。
在时间4e,用场缓冲器B、C和A运动补偿图象,P3e场基方块构成场基预测模式的宏块偶数分量被译码并存储在场缓冲器A中。
由以上可看出,用第六编码设备,译码可以用三场的一个帧缓冲器进行,即一帧半,以便在译码设备中使用的缓冲器可减少容量,如图43所示,而且该译码设备可以减小尺寸和成本。
如图1所示,传输缓冲器16输出的比特流与编码音频信号,同步等复用,以及在利用激光束被记录在一个记录介质上之前加上误码检测码数据,并用一预定方式调制,该记录介质如光盘,磁带或半导体存储器。
比特流输入给如光盘的传输介质的记录器。从传输介质产生的重放数据被解调和误码校正。如果该比特流与音频信号,同步信号等复用,则它与这些信号进行分离。
尽管从编码器输出的比特流是记录在光盘上,它也能被传送到ISDN或卫星通信的一个传输信道。
用按照本发明的上述第一和第二高效编码设备,逐埸运动的具有小运动和/或急剧运动的图象可以以逐场或逐帧的基础而有效地进行处理。总之,用第二高效编码设备预测当前帧奇数场的偶数场和选择较高效的编码是可能的。因此,尽管所传送的信息量较少,但利用本发明的高效译码设备可以重放出高质量的运动图象。
用按照本发明上述的第三和第四高效编码设备,由于帧预测抑制模式被转变为以逐帧或逐片为基础的由当前帧奇数场的偶数场抑制预测模式或反之亦然,所以用于编码的地址发生装置和用于译码的装置可以被简化为能减小尺寸的硬件。
用第五高效编码设备,由于B帧作为一个整体以逐场为基础被处理,并且来自当前帧奇数场的偶数场抑制预测模式以逐帧或逐片为基础被转换,所以对于译码设备,使用具有两帧或四场的帧缓冲器变为可能。
用第六高效编码设备,使用具有一帧半,即三埸的缓冲器是可能的。
按照本发明的第一至第六译码设备,可以结合第一至第六编码设备一起使用,以实现高效译码。
由于用上述的高效编码设备编的压缩码被记录在按照本发明的记录介质上,所以就可能在记录介质上记录更多的图象数据,即较长时间持续期的图象数据。
[公式1]
EFD = Σ j = 1 16 Σ i = 1 15 ( | o ( i , j ) - o ( i + 1 , j ) | + | e ( i + j ) - e ( i + 1 , j ) | ) ( 1 )
[公式2]
EFM = Σ j = 1 16 Σ i = 1 16 | o ( i , j ) - e ( i , j ) | + Σ j = 1 16 Σ i = 1 15 | e ( i , j ) - o ( i + 1 , j ) | ( 2 )
[公式3]
r=|MV|=sqrt(MV_X^2+MV_y^2)  (3)
[公式4]
n_x=mv_x/sqrt(mv_x^2+mv_y^2)    (4)
[公式5]
n-y=mv_y/sqrt(mv_x^2+mv_y^2) (5)
[公式6]
Figure 931095166_IMG2
R=Sqrt(S-X^2+S-y^2)/num-MB (6)
=Sqrt{(Sum(n_X[i]))^2=(Sum(n_y[i]))^2/num-MB

Claims (57)

1、一种用于编码数据表示隔行扫描图象的图象信号编码方法,包括步骤:
接收隔行扫描图象数据;和
用适当选择的帧基DCT变换或埸基DCT变换变换所说的隔行扫描图象数据。
2、按照权利要求1的图象信号编码方法,进一步包括步骤:把所说的隔行扫描数据分成宏块,并对各宏块选择埸基或帧基DCT变换。
3、按照权利要求1的图象信号编码方法,进一步包括:存储一个隔行扫描数据的在前的帧;对于在所接收的隔行扫描图象数据和隔行扫描数据在前帧之间的运动提供补偿,以产生预测图象数据;和
从所述被接收和隔行扫描图象数据中减去预测图象,以产生用于变换的图象数据。
4、按照权利要求3的图象信号编码方法,其中提供补偿的步骤包括:适当地选择帧基运动补偿或场基运动补偿。
5、按照权利要求4的图象信号编码方法,其中所述的隔行扫描数据被分成宏块并对各宏块选择帧基或场基运动补偿。
6、一种用于编码隔行扫描图象数据的图象信号编码方法,包括步骤:
接收隔行扫图象数据的一帧,所述的帧包括图象数据和第一和第二场;和
用适当地选择在同一帧中图象数据的第二场可由图象数据的第一场被预测的一个第一编码方法或在同一帧中图象数据的第二场不能由图象数据的第一场被预测的一个第二编码方法来编码所说的隔行图象扫描数据。
7、按照权利要求6的图象信号编码方法,其中所述的第一编码方法包括:
把各帧分为从所述第一场得到的图象数据块和从所述第二场得到的图象数据块:和
正交地变换所述的块。
8、按照权利要求6的图象信号编码方法,其中所述的第二编码方法包括步骤把各帧分为图象数的宏块,各宏块包括多个方块,有选择地把一个宏块的块分别分离成来自所述第一场的方块和来自所述第二场的方块的方块划分和在把一个宏块的方块分离成来自第一场和第二场方块的方块场不划分之间进行转换;并正交变换场划分方块和场不划分方块。
9、按照权利要求6的图象信号编码方法,其中所述的编码步骤包括:产生用于编码图象信息首部信息;进一步包括把ID数据加给所述的首部信息,以便所述的第二编码方法建立所述的第一编码方法。
10、一种用于编码隔行扫描图象数据一帧的图象信号编码方法,其各帧具有第一和第二场,所述的方法包括步骤:
编码所述的第一场,以产生第一编码数据;
译码所述的第一编码数据,以产生第一译码数据;
从所述的第一译码数据产生预测图象数据;和
利用所述的预测图象数据以编码所述的第二场,以产生第二编码数据。
11、按照权利要求10的图象信号编码方法,其中所述的预测图象数据是按照从包括帧内编码和预测图象编码组中所选的图象编码方法,利用来自所述第一场的最新近的编码和译码数据来产生。
12、按照权利要求10的图象信号编码方法,进一步包括步骤:把图象数据的各埸分成宏块;所述的第二场利用适当地选择用在所述第二场与所述预测图象之间的差对一个宏块的第一编码方法和使用所述第二场对所述宏块的第二编码方法。
13、一种用于编码隔行扫描图象数据的图象信号编码方法,它用码内图象编码方法或预测编码图象编码方法选择地对所述的图象数据进行编码,该图象数据具有埸的交替,所述的方法包括:用译出的由所选的所述码内图象编码方法或所述预测编码图象编码方法之一编码的至少两个先前场,使用预测编码图象方法被编码的一场。
14、按照权利要求13的图象信号编码方法,包括产生用于编码图象数据的首部信息,并把ID数据加至所述的首端信息,以识别用于预测所述被编码场的编码场。
15、一种用双向预测编码图象编码方法对编码隔行扫描图象数据的图象信号编码的方法,包括:
从先前的一个编码帧存储图象数据;从其后编码的一帧存储图象数据;和
用根据所述先前编码帧存储的图象数据和根据所述的其后帧存储的图象数据由所述的双向编码的预测编码图象编码方法预测被编码的当前帧中的一场。但不是来自被编码的当前帧其它场的图象数据。
16、按照权利要求15的图象信号编码方法,进一步包括产生用于编码图象数据的首部信息和把ID数据加至所述的首部信息,以识别在所述的先前编码帧和在所述的其后帧的哪一个被用于预测所述的埸。
17、按照权利要求15的图象信号编码方法,其中根据所述先前编码帧的两场(both)和所述其后帧的两场预测所述的场。
18、一种用于具有帧间隔构成场的编码隔行扫描图象数据的图象信号编码方法,包括步骤:
用连续图象的帧基运动补偿或埸基运动有选择地补偿预测一个当前的图象;当提供帧基时提供隔行扫描图象的帧基DCT变换;以及提供场基运动补偿时提供隔行扫描图象的场基DCT变换。
19、一种用于具有奇和偶场的帧形成的编码隔行扫描图象数据的图象信号编码方法,其中所述的图象数据分别由码内图象编码方法,预测码编码方法或双向预测码图象编码方法进行选择地编码,当所述的码内图象编码方法或者所述的预测码图象编码方法被选择用于编码,而不是当所述双向预测码图象编码方法被选择用于编码时,所述的方法包括从同一帧的奇数场预测被编码的当前帧的一个偶数场的步骤。
20、一种用于编码隔行扫描图象的图象信号编码方法,包括:
使用在一帧内具有场间预测的一个固定量化宽度编码所述的隔行扫描图象;
使用在一帧内不具有场间预测的一个固定量化宽度编码所述的隔行扫描图象;
使用在一帧内具有或不具有所述的埸间预测的一个受控量化宽度编码所述的隔行扫描图象。
21、一种对用编码数据表示隔行扫描图象的图象信号译码方法,包括步骤:接收所述的编码数据和用适当选择的帧基IDCT变换或场基IDCT变换反变换所述的编码数据,以恢复译码图象数据。
22、按照权利要求21的:图象信号解码方法,其中所述的所接收编码数据被分成宏块,而且帧基或场基IDCT变换对各宏块进行选择,所述的选择是在作为一个单元的一个宏块中。
23、按时权利要求21的图象信号译码方法,进一步包括步骤:存储先前译码的图象数据,检测在由所存图象数据表示的图象与当前译码图象数据之间的运动,响应于所控制的运动,运动补偿所存储的图象数据,以产生预测图象数据,并把所述的预测图象数据加至所述的当前译码图象数据中,而产生用于存储的图象数据。
24、按照权利要求23的图象信号译码方法,其中运动补偿步骤包括:适当地选择帧基运动补偿或场基运动补偿。
25、按照权利要求24的图象信号译码方法,其中所述的编码根据在宏块中被接收,而且其中帧基或场基运动补偿对一个整个的宏块进行选择。
26、一种用于编码隔行扫描图象数据的图象信号译码方法,包括步骤:
存储一个先前收到的图象数据的帧,所述的帧包括第一和第二场;和
通过适当的选择,根据在同一帧内译码图象数据的第一场而预测图象数据第二场的第一译码方法和根据在同一帧内译码图象数据的第一场不能预测图象数据第二场译码方法,译出所述的编码数据。
27、按照权利要求26的图象信号译码方法,其中所述的第一译码得出图象数据方块以形成一帧,并且其中的各方块是由所述帧的第一和第二场的图象数据形成的。
28、按照权利要求26的图象信号译码方法,其中所述的第二编码方法由译码图象数据的宏块构成一帧,各宏块包括多个方块,并且包括在用所述第一场的方块和所述第二场的方块组合成一个宏块的宏块场构成,和用所述第一和第二两场的方块组成一个宏块的场不构成之间选择地转换的步骤。
29、按照权利要求26的图象信号译码方法,其中所述的第一或第二译码方法对各帧是进行选择。
30、按照权利要求26的图象信号译码方法,其中编码图象数据包括含有ID数据的首部信息,以识别所述编码图象数据的编码方法,以及响应所述ID数据的选择步骤。
31、一种对于各帧具有第一和第二场的编码隔行扫描图象数据帧的图象信号译码方法,所述的方法包括步骤:
译码所述的第一埸,以产生第一译码数据;由所述的第一译码数据产生预测图象数据;和
利用所述的预测图象数据译出所述的第二场,以产生择码的隔行扫描图象数据。
32、按照权利要求31的图象信号译码方法,其中所述的预测图象数据是根据从包括帧内编码和预测图象编码组选出的一个图象编码方法,用从所述第一场最新近译码的数据而产生的。
33、按照权利要求31的图象信号译码方法,进一步包括构成宏块图象数据各场的步骤;以及所述的第二场靠适当选择利用在所述第二场和所述预测图象间的差对宏块的第一译码方法,或仅使用所述第二场的对所述宏块的第二译码方法译码。
34、一种用于编码隔行扫描图象数据的图象信号译码方法,该图象数据已由码内图象编码方法或预测图象编码方法进行编码,及该图象数据具有场间隔,所述的方法包括利用所选的所述码内图象编码方法或所述的预测码图象编码方法之一译出的先前两个最后的译码场,使用所述预测图象编码方法预测被译码的一场。
35、一种图象信号译码方法,其中译码的隔行扫描图象数据包括含有ID数据的首部信息,为识别编码方法,该ID数据已被用于编码,而且进一步包括译码所述ID数据以鉴别埸预测的步骤。
36、一种用于已由双向预测图象编码方法编码的编码隔行扫描图象数据的图象信号译码方法,包括:
存储来自以前译码帧和来自后来帧的图象数据以供译码;和
用存储的以前译码帧的图象数据和存储的后来帧的图象数据,但不是当前帧另一场的图象数据,预测在已由所述双向码图象编码的方法编码的当前帧中的一场。
37、按照权利要求36的图象信号译码方法,其中编码图象数据包括为识别当前和其后帧的哪一场被用于预测所述场,而具有ID数据的首部信息,以及预测含有译码所述数据ID,以选择用于所述预测的哪一场的所述步骤。
38、按照权利要求36的图象信号译码方法,其中所述的埸根据所述的前一译码帧的两埸和所述后一帧的两场被预测。
39、一种用于以帧形式编码输入图象数据的高效编码设备,各帧具有一对场,包括:
用于把所述图象数据分成多个宏块的装置,且每个宏块由多象素的二维矩阵组成;
运动检测装置,用于以各帧中宏块的一个函数在帧间检测帧运动矢量,利用于以各场中宏块的一个函数在场间检测场运动矢量;
响应于所述运动检测装置的第一模式选择装置用于选择实现帧运动补偿的帧预测模式或实现场运动补偿的场预测模式;
响应于所述运动检测装置的第二模式选择装置,用于选择变换所述的场对象素构成的一个数据方块的帧处理模式或变换仅一场象素构成的一个数据方块的埸处理模式;
预测编码装置,用于按照使用所述帧运动补偿的所述帧预测模式或按照使用所述场运动补偿的所述场预测模式编码所述的输入图象数据,作为所述第一模式选择装置的选择,以产生第一编码数据;和
变换编码装置,用于从帧或正交变换或以场正交变换作为所述第二模式选择装置的选择,编码所述的第一编码数据。
40、用于以帧的形式编码输入图象数据的高效编码设备,其各帧具有奇数和偶数场,包括:
用于把所述的图象数据分成多个宏块的装置,且每个宏块由多象素的二维矩阵组成;
运动检测装置,用于以各帧中宏块的一个函数在帧间检测帧运动矢量,和用于以各埸中宏块的一个函数在埸间检测场运动矢量;
响应于所述运动检测装置的第一模式选择装置,用于选择实现帧运动补偿的帧预测模式或实现场运动补偿的场预测模式;
响应于所述运动检测装置的第二模式选择装置,用于选择变换所述所述的场对象素构成的一个数据方块的帧处理模式或变换仅一场象素构成的一个数据方块的埸处理模式;
用于选择第一结构模式或第二结构模式的第三模式选择装置,当选择所述的帧处理模式时,该第一结构模式起抑制在一帧中对所有宏块编码的作用,和该第二结构模式起抑制根据同一帧中先前编码的奇数场而编码的当前帧偶数场预测的作用。
预测编码装置,用于按照所述的所选场或帧运动补偿,所述的所选帧或场预测模式和所述的第一和第二结构模式编码所述的输入图象数据,以产生第一编码数据;和
变换编码装置,用于按照所选的处理模式和结构模式用正交变换编码所述的第一编码数据。
41、按照权利要求40的高效编码设备,其中所述的预测模式起产生一个双向预测图象的作用,和其中所述的第三模式选择装置起对一个双向预测图象仅选择所述第一结构模式的作用。
42、按照权利要求40的高效编码设备,其中所述的预测模式起产生一个双向预测图象的作用,并且所述的第三模式选择装置根据同一图象的先前编码奇数场,抑制对双向预测图象的一个图象偶数场的预测。
43、按照权利要求41的高效编码装置,其中所述的第三模式选择装置起对于双向预测图象,抑制来自前一帧先前编码奇数场的预测的作用。
44、按照权利要求40的高效编码设备,其中帧和场运动矢量包括水平和垂直分量,而且所述的第三模式选择装置包括用于确定一个参数的装置,该参数根据该运动矢量各水平和垂直分量的中值指示整个图象运动的尺寸,并且所述的第三模式选择装置选择作为所述参数的一个函数的所述第一或第二结构模式。
45、按照权利要求40的高效编码设备,其中所述的第三模式选择装置包括用于在一帧的奇数和偶数场之间确定相互关系,以根据所述和相互关系选择第一和第二结构模式的装置。
46、按照权利要求40的高效编码设备,其中所述的第三模式选择装置包括用于确定在被编码当前帧的一个宏块与由运动矢量指示的前一帧中一个类似位置的宏块之间差的平方和的装置,所述的第三模式选择装置选择作为平方和函数的第一或第二结构模式。
47、按照权利要求40的高效编码设备,其中所述的第三模式选择装置包括用于确定一帧的奇数和偶数之间相互关系的装置和用于把相应于出现在编码当前帧中的所有宏块所确定的相互关系的值相加的装置,其中第一或第二结构模式根据该和值进行选择。
48、根据权利要求40的用于编码图象数据的高效编码设备,其中所述的结构模式选择装置检测来自所有被检测宏块运动矢量的各向异性矢量,并且根据相应于在所有宏块的被编码当前帧奇数和偶数场之间的相互关系的求和值的所述各向异性矢量的相应值,选择所述的第一或第二结构模式。
49、用于以帧形式编码输入图象数据的高效编码设备,其各帧具有一对场,包括:
用于把所述图象数据分成多个宏块的装置,且每个宏块由多象素的二维矩阵组成;
运动检测装置,用于以各帧中宏块的一个函数在帧间检测帧运动矢量,和用于以各场中宏块的一函数在场间检测场运动矢量;
响应于宏块中图象数据的模式选择装置,用于选择实现帧运动补偿和用于变换包括在一帧中两场象素数据的一个方块的一个帧预测和一个帧处理模式,或实现场运动补偿和用于变换仅包括一场象素数据的一个方块的一个场预测和一个场处理模式;
预测编码装置,用于按照使用所述帧运动补偿和所述帧运动矢量的所述帧预测模式或按照使用所述场运动补偿和所述埸运动矢量的所述场预测模式编码所述的输出图象数据,以产生第一编码数据;和
变换编码装置,用于以帧正交变换或场正交变换作为所述模式选择装置的选择,编码所述的第一编码数据。
50、用于译出所接收编码图象数据的高效译码设备,包括:
反向可变长度译码装置,用于译出所接收的编码图象数据,以产生运动矢量信息,指示是否根据从一帧中一场或两场得出的图象数据的方块进行运动补偿的预测模式信息,指示是否根据从所述帧中一场或两场得出图象构成的宏块进行该编码数据正交变换的信息和编码图象数据;
反向变换装置,用于根据所述的处理模式信息用反向正交变换译码所述的编码图象数据,以产生第一译码图象数据;和
预测译码装置,用于利用由所述运动矢量信息和所述预测模式信息确定的运动补偿译出所述的第一译码图象数据。
51、用于译出所接收图象数据的高效译码设备,包括:
反向可变长度译码装置用于译出所接收的编码图象数据,以产生运动矢量信息,指示是否根据从一帧中一场或两场得出的图象数据的方块进行运动补偿的预测模式信息,指示是否根据从所述帧中一场或两场得出的图象构成的宏块进行该编码数据正交变换的信息,编码图象数据和指示是否该帧用在一帧中所有宏块被抑制按照帧处理模式进行编码的第一结构模式被编码,或是否该帧用在所述帧中所有宏块抑制的根据当前奇数场预测偶数场的一个第二结构模式进行编码的结构模式信息;
反向变换装置,用于按照所述处理模式信息和所述构成模式信息,利用反向正交变换译出所述的编码图象数据,以产生第一译码图象数据。
预测译码装置,用于利用由所述运动矢量信息,所述预测模式信息和所述构成模式信息确定的运动补偿译出所述的第一译码图象数据。
52、用于译出所接收编码图象数据的高效译码装置,包括:
反向可变长度译码装置,用于译出编码数据,以再生运动矢量信息,指示运动补偿哪一个方块划分的预测模式信息,指示根据宏块中一帧正交变换方块划分或根据宏块一场正交变换方块划分的哪一个更有效的处理模式信息和编码图象数据和在宏块首部信息中增加的一个宏块地址;
地址发生装置,用于根据所述的宏块地址的增加计算一个帧缓冲器的地址增加值,以得出各宏块的首端地址,使所述的首端地址与所述的帧缓冲器一致;和
运动补偿装置,用于除所述的首端地址外,加一个所述宏块的相关地址给所述的帧缓冲器以存取数据和接收所述的被检测的运动矢量,所述的处理模式信息和所述的构成模式信息;所述的运动补偿装置执行在与所述处理模式信息和所述构成模式信息相关场的运动补偿帧间的预测,并发送运动补偿图象信号给所述的帧缓冲器。
53、一种用于译出图象信号的高效译码设备,包括:
反向可变长度译码装置,用于译出编码数据,以再生运动矢量信息,指示运动补偿哪一个方块划分的预测模式信息,指示根据宏块中一帧正交变换方块划分或根据宏块一场正交变换方块划分的哪一个更有效的处理模式信息,编码图象数据和指示帧编码用按照所述帧处理模式在一帧中抑制所有宏块编码的第一构成模式或根据一帧中所有宏块的奇数场抑制当前编码帧偶数场预测的第二构成模式中哪个结构模式,和在宏块首部信息中宏块地址的增加;
地址发生装置,用于根据所述的宏块地址的增加计算一个帧缓冲器的地址增加值,以得出各宏块的首端地址,使所述的首端地址与所述的帧缓冲器一致;和
运动补偿装置,用于除所述的首端地址外,加一个所述宏块的相关地址给所述的帧缓冲器以存取数据和接收所述的被检测的运动矢量,所述的处理模式信息和所述的构成模式信息;所述的运动补偿装置执行在与所述处理模式信息和所述构成模式信息相关场的运动补偿帧帧间的预测,并发送运动补偿图象信号给所述的帧缓冲器。
54、根据权利要求51的用于译出图象信号的高效译码设备,其中所述的处理信息包括,用于双向预测图象,根据一帧中所有方块抑制为正交变换的运动补偿和方块划分选择编码的编码信息,和由所述图象的奇数场抑制偶数场预测的编码信息。
55、按照权利要求54的用于译出图象信号的高效译码设备,其特征在于所述的处理信息包括,用于双向预测图象的,抑制根据正向预测的一个参考帧的奇数场预测的编码信息。
56、一种记录编码比特流的记录介质,包括:由使用预测编码和变换编码产生的编码图象数据;
用于所述预测编码的预测模式数据;
用所述的预测编码和用于变换编码的处理模式数据产生运动矢量数据。
57、根据权利要求56的一种记录介质,其中所述的比特流进一步包括,指示同一帧的从第一场可以预测该帧第二场的第一编码方法,或所述从第一场不能预测所述第二场的第二编码方法来构成模式数据。
CN93109516A 1992-06-29 1993-06-29 用于图象信号的高效编码和解码的设备和记录媒体 Expired - Lifetime CN1053780C (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17032492 1992-06-29
JP170324/92 1992-06-29
JP170324/1992 1992-06-29
JP219633/1992 1992-07-28
JP21963392A JP3257052B2 (ja) 1991-07-30 1992-07-28 画像信号の高能率符号化装置及びその方法
JP219633/92 1992-07-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1090696A true CN1090696A (zh) 1994-08-10
CN1053780C CN1053780C (zh) 2000-06-21

Family

ID=26493349

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN93109516A Expired - Lifetime CN1053780C (zh) 1992-06-29 1993-06-29 用于图象信号的高效编码和解码的设备和记录媒体

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0577365B1 (zh)
KR (1) KR100345968B1 (zh)
CN (1) CN1053780C (zh)
AT (1) ATE191598T1 (zh)
AU (1) AU670288B2 (zh)
CA (1) CA2099175A1 (zh)
DE (1) DE69328277T2 (zh)
ES (1) ES2145031T3 (zh)
MY (1) MY109945A (zh)
TW (1) TW241416B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100456833C (zh) * 2003-09-07 2009-01-28 微软公司 视频编解码器中的片层
CN101557529B (zh) * 2003-03-03 2010-10-20 Lg电子株式会社 活动图像的编码方法
CN104067621A (zh) * 2011-11-07 2014-09-24 Vid拓展公司 使用偶数-奇数整数变换后台的视频和数据处理
CN113079376A (zh) * 2021-04-02 2021-07-06 北京数码视讯软件技术发展有限公司 对静止区域的视频编码方法和装置

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0126657B1 (ko) * 1993-10-28 1997-12-29 구자홍 디지탈 영상 복원을 위한 움직임 보상장치
DE69535952D1 (de) * 1994-03-30 2009-06-25 Nxp Bv Verfahren und Schaltung zur Bewegungsschätzung zwischen Bildern mit zwei Zeilensprunghalbbildern, und Vorrichtung zur digitalen Signalkodierung mit einer solchen Schaltung
EP0687111B1 (de) * 1994-06-06 2003-08-06 sci worx GmbH Verfahren zur Codierung/Decodierung eines Datenstroms
US5886743A (en) * 1994-12-28 1999-03-23 Hyundai Electronics Industries Co. Ltd. Object-by information coding apparatus and method thereof for MPEG-4 picture instrument
KR100266212B1 (ko) 1997-05-17 2000-09-15 구본준; 론 위라하디락사 잔상제거기능을가지는액정표시장치
US5973743A (en) * 1997-12-02 1999-10-26 Daewoo Electronics Co., Ltd. Mode coding method and apparatus for use in an interlaced shape coder
KR100281329B1 (ko) * 1998-01-31 2001-02-01 전주범 이진 형상 신호의 모드 신호 부호화 방법 및 그 복원 방법
KR100285599B1 (ko) 1998-03-14 2001-04-02 전주범 격행 부호화에서의 움직임 추정을 위한 텍스쳐 패딩 장치 및그 패딩 방법
KR100281463B1 (ko) 1998-03-14 2001-02-01 전주범 물체 기반 부호화 시스템의 보조 정보 부호화 장치
WO2000067486A1 (en) * 1999-04-30 2000-11-09 Koninklijke Philips Electronics N.V. Video encoding method with selection of b-frame encoding mode
EP1092322A1 (en) 1999-04-30 2001-04-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Low bit rate video coding method and system
DE60040724D1 (de) 2000-04-07 2008-12-18 Irdeto Access Bv Datenverschlüsselungs und -entschlüsselungssystem
CN100426869C (zh) * 2006-07-21 2008-10-15 北京中星微电子有限公司 一种视频预测编码方法和解码方法
TWI327866B (en) 2006-12-27 2010-07-21 Realtek Semiconductor Corp Apparatus and related method for decoding video blocks in video pictures
BR112019002410A2 (pt) 2016-08-12 2019-06-04 Huawei Tech Co Ltd método de transmissão de dados de serviço, dispositivo de rede, dispositivo terminal, sistema e meio legível por computador

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58127488A (ja) * 1982-01-25 1983-07-29 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> テレビジヨン信号の適応予測符号化方式
NL8700565A (nl) * 1987-03-10 1988-10-03 Philips Nv Televisiesysteem waarin aan een transformatiekodering onderworpen gedigitaliseerde beeldsignalen worden overgebracht van een kodeerstation naar een dekodeerstation.
DE3917567A1 (de) * 1989-05-30 1990-12-06 Siemens Ag Verfahren zu einer ermittlung eines entscheidungsergebnisses fuer ein halbbild/vollbild-datenkompressionsverfahrens
DK0441168T3 (da) * 1990-02-06 1996-11-18 Alcatel Italia System, pakkestruktur og indretning til at behandle udgående information fra en signalindkoder
US5091782A (en) * 1990-04-09 1992-02-25 General Instrument Corporation Apparatus and method for adaptively compressing successive blocks of digital video
US5196930A (en) * 1990-07-20 1993-03-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. High efficienccy coding and decoding apparatus for lowering transmission or recording rate of transmitted or recorded video signal without reducing picture quality
DE69123705T2 (de) * 1990-10-31 1997-04-10 Victor Company Of Japan Verfahren zur Kompression von bewegten Bildsignalen nach dem Zeilensprungverfahren

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101557529B (zh) * 2003-03-03 2010-10-20 Lg电子株式会社 活动图像的编码方法
CN100456833C (zh) * 2003-09-07 2009-01-28 微软公司 视频编解码器中的片层
CN104067621A (zh) * 2011-11-07 2014-09-24 Vid拓展公司 使用偶数-奇数整数变换后台的视频和数据处理
CN104067621B (zh) * 2011-11-07 2018-03-27 Vid拓展公司 使用偶数‑奇数整数变换后台的视频和数据处理的设备和方法
CN113079376A (zh) * 2021-04-02 2021-07-06 北京数码视讯软件技术发展有限公司 对静止区域的视频编码方法和装置
CN113079376B (zh) * 2021-04-02 2022-08-19 北京数码视讯软件技术发展有限公司 对静止区域的视频编码方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR940006414A (ko) 1994-03-23
EP0577365B1 (en) 2000-04-05
CA2099175A1 (en) 1993-12-30
DE69328277T2 (de) 2000-11-30
EP0577365A2 (en) 1994-01-05
ATE191598T1 (de) 2000-04-15
TW241416B (zh) 1995-02-21
CN1053780C (zh) 2000-06-21
DE69328277D1 (de) 2000-05-11
MY109945A (en) 1997-10-31
AU4159893A (en) 1994-01-06
EP0577365A3 (en) 1996-01-03
AU670288B2 (en) 1996-07-11
KR100345968B1 (ko) 2002-10-25
ES2145031T3 (es) 2000-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1053780C (zh) 用于图象信号的高效编码和解码的设备和记录媒体
CN1075323C (zh) 运动矢量编码和解码方法及装置,图像信号编码和解码方法及装置
CN1297148C (zh) 动画图像编码传送系统、动画图像编码传送方法、该系统和方法使用的适合的编码装置、译码装置、编码方法、译码方法以及程序
CN1076935C (zh) 运动图象变换系数逆变换时防止舍入误差的方法和设备
CN1178516C (zh) 利用编码历史信息的编码转换系统
CN1202650C (zh) 图象处理方法
CN1254111C (zh) 画面编码和解码装置及其方法
CN1237067A (zh) 图象编码和解码装置、方法及数据存储媒体
CN1114887C (zh) 图像合成方法和图像合成装置
CN1138275A (zh) 图形信号编码译码方法和装置及信号记录介质
CN1778110A (zh) 图像解码设备和图像解码方法
CN1537384A (zh) 用于子像素值内插的方法
CN1630374A (zh) 用于前向预测的隔行扫描视频帧的场的预测运动矢量
CN101060628A (zh) 图像数据传输方法、图像处理装置和摄像系统
CN1090115A (zh) 图象信号编码方法和装置和图象信号解码方法和装置
CN1725844A (zh) 数字媒体流的反向表示
CN1650636A (zh) 编码设备和编码方法、解码设备和解码方法、记录介质以及程序
CN1943246A (zh) 图像解码方法
CN1513268A (zh) 编码方法、译码方法、编码装置、译码装置、图象处理系统、编码程序和译码程序
CN1801945A (zh) 编码视频序列变换装置和编码视频序列变换方法
CN1294820A (zh) 编码系统和方法、编码及解码、记录及再现的设备和方法
CN1738434A (zh) 用于3d子带编码的嵌入式基层编解码器
CN1216199A (zh) 数字图象填补方法、图象处理装置及数据记录媒体
CN1898965A (zh) 运动图象编码方法和装置
CN1848941A (zh) 图像再现、处理装置和方法以及具有该装置的电视接收机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CX01 Expiry of patent term

Expiration termination date: 20130629

Granted publication date: 20000621