CN1113537C - 图像信号编码装置 - Google Patents

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Abstract

本发明包含运动矢量检测装置，利用高分辨率的第一图像信号检测运动矢量；分辨率降低装置，从第一图像信号产生低分辨率的第二图像信号；图像信号内插装置，把第二图像信号内插成具有与第一图像信号相同像素数，从而产生内插信号；差分装置，确定第一图像信号与内插信号之间的差；以及编码装置，用运动矢量对差信号进行高效率编码。因此，在对不同分辨率的两种类型图像信号进行编码时，本发明可以在对高分辨率信号编码期间提高运动矢量的精度，同时减小编码后由于编码不同信号造成的速率。

Description

图像信号编码装置
技术领域
本发明涉及一种具有不同分辨率的两种类型的图像信号或顺序扫描信号低效率编码方法。
背景技术
目前的MPEG2被标准化成为应用低效率编码电视信号的方法。MPEG2的特征在于它能以较低的数据速率进行高图像质量记录和传送，它能压缩到各种数据速率上。根据MPEG2的一种方法是利用高分辨率信号和低分辨率信号之间的相关性来进行编码和解码。
该编码方法把高分辨率图像或提高编码和解码低分辨率信号获得的图像的分辨率获得的图像用作基准帧来检测运动矢量进行编码的。上述解码方法把经解码的高分辨率图像和提高经解码的低分辨率图像的分辨率获得的图像用作基准帧以补偿运动来进行解码的。
根据这种传统的编和解码方法，如果运动矢量的基准图像从低分辨率信号变成上转换图像，则运动矢量的精度变小。此外，由于对高分辨率信号直接进行编码，所以在编码期间数据速率提高。此外，由于编码方法复杂，所以解码方法也复杂，导致需要加大实现这两种方法的电路的尺寸。
MPEG2还定义了一种传送利用高分辨率信号与低分辨率信号之间的相关性来对高分辨率信号进行编码获得的信号的方法。该方法在传输这些信号之前多路复用已被低比率编码高分辨率信号和低分辨率信号。
根据实现这种传统传送方法的传送装置，如果开始广播高分辨率信号，具有与低分辨率信号兼容的传统解码器的观看者不能看到该广播。
此外，当MPEG2对顺序扫描信号进行编码时，它把由顺序扫描信号的下取样色差信号获得的4：2：0p信号(下文称作“420p信号”)作为输入图像进行编码。
另一方面，有另一种由传送标准SMPTE294M定义的4：2：0p信号的类型由顺序扫描信号的下取样色差信号获得的4：2：0p信号。这两个信号由顺序扫描信号的下取样色差信号获得，但它们相对于亮度信号具有不同的色差信号取样位置。因此，为了用MPEG2对利用SMPTE294M传送的420p信号进行编码，输入信号必须根据MPEG标准上转换成844信号，然后下转换成色差信号相位的420p信号，随后进行MPEG压缩。相反，为了利SMPTE294M对已被MPEG2压缩的4：2：0p信号进行解码和传送，解码信号必须根据SMPTE294M标准上转换到844信号，然后下转换到色差信号相位的420p信号，随后进行传送。
根据这种传统的图像信号编码、解码和传送方法和利用这些方法的装置，色差信号要在装置之间转换两次，因此，有可能变差。
此外，利用MPEG2方法编码的数据记录在高密度地记录的光盘上，它称为数字视盘(下文称为“DVD”)。目前，在DVD上仅记录隔行扫描信号的NTSC或PAL基图像信号，比NTSC或PAL基图像信号具有更多垂直扫描线的图像信号的顺序扫描信号仍没有实际投入使用。
当把用MPEG2编码的顺序扫描信号记录在传统的光盘上时，需要比隔行扫描信号多两倍的像素，迫使得到的位流的数据速率增加。这种高的数据速率不能用现有的光盘标准来处理。此外，可在市场上买到的装置不能解码(重放)在单个数据流中记录在光盘上的顺序的图像信号，因此，这对用户造成困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能准确地确定运动矢量以对两种不同分辨率的图像信号进行编码的编码装置，以及对用这种编码装置编码的信号进行解码的解码装置。
为了实现上述目的，本发明的图像信号编码装置包含：运动矢量检测装置，用高分辨率的第一图像信号检测运动矢量；分辨率降低装置，从所述第一图像信号产生低分辨率的第二图像信号；图像信号内插装置，内插所述第二图像信号，以使它具有与所述第一图像信号相同数量的像素，从而创建内插信号；差分装置，确定所述第一图像信号与所述内插信号之间的差异，产生差分信号；以及，编码装置，利用所述运动矢量对所述差分信号进行低效率编码。
而且，本发明的图像信号编码装置包含：运动矢量检测装置，用高分辨率的第一图像信号检测运动矢量；分辨率降低装置，从所述第一图像信号产生低分辨率的第二图像信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行编码，产生第二编码信号；第二解码装置，对所述第二编码信号进行解码，产生第二解码信号；图像信号内插装置，内插所述第二解码信号，以使它具有与所述第一图像信号相同数量的像素，从而创建内插信号；差分装置，确定所述第一图像信号与所述内插信号之间的差异，产生差分信号；以及，第一编码装置，利用所述运动矢量对所述差分信号进行低效率编码。
这种结构可以准确地确定运动矢量，通过对差信号进行编码，降低编码后的数据速率。
而且，本发明的图像解码装置，包含：第一解码装置，对编码高分辨信号获得的第一数据流进行解码，获得第一图像信号；第二解码装置，对编码低分辨率信号获得的第二数据流进行解码，获得第二图像信号；图像信号内插装置，内插所述第二解码信号，以使它具有与所述第一图像信号相同数量的像素，从而创建内插信号；加法装置，把所述第一图像信号与所述内插信号相加，产生所述高分辨率信号的解码信号。
这种结构可以使用简单的电路结构来提供对用本编码装置编码的信号的解码装置。
本发明的另一种目的在于提供一种能使具有低分辨率信号的解码器的观看者能看到广播的图像信号传送装置。
为了实现上述目的，本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；以及，传送装置，把所述第一和第二编码信号分别通过彼此不同的第一和第二通道传送。
这种结构传送两种类型的低和高分辨率信号，使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者能看到广播。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；同步信号加法装置，把使所述第一编码信号与所述第二编码信号帧同步以获得第一和第二同步信号的同步信号加到第一和第二编码信号中；以及，传送装置，把所述第一和第二同步信号分别通过彼此不同的第一和第二通道传送。
这种结构传送两种类型的低和高分辨率信号，使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者能看到广播，并能使低和高分辨率信号简单地同步。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；收费表信息加法装置，把收费表信息加到所述第二编码信号中，以获得收费信号；以及，传送装置，把所述第一编码信号和所述收费信号分别通过彼此不同的第一和第二通道传送。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者能看到广播，并可以仅对接收了高分辨率信号的那些观看者收费。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；加密装置，对所述第二编码信号进行加密，以产生加密信号；以及，传送装置，把所述第一编码信号和所述加密信号分别通过彼此不同的第一和第二通道传送。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者能看到广播，并能更有效地压缩分辨率要提高的信号。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；以及，传送装置，当分别用彼此不同的第一和第二通道传送所述第一和第二编码信号时，在所述第一编码信号之前传送所述第二编码信号，所述第一和第二编码信号对应于所述输入图像信号的同一帧。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者能看到广播，并消除了在广播期间由于解码高分辨率信号造成的时间损耗。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进低效率编码，以获得第二编码信号；第一纠错信息加法装置，把纠错信息加到所述第一编码信号中；第二纠错信息加法装置，把纠错信息加到所述第二编码信号中；以及，传送装置，通过第一通道传送加有所述纠错信息的第一编码信号，而通过数据传送通道传送具有所述纠错信息的第二编码信号，其中：加到所述第二编码信号中的纠错信息比加到通过所述数据传送通道传送的其它数据小。
这种结构传送两种类型的低和高分辨率信号，使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者能看到广播，并能更有效地编码分辨率要提高的信号。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；以及，传送装置，分别通过第一和第二通道传送所述第一和第二编码信号，并通过所述第一和第二通道传送与所述输入图像信号同步的音频信号。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者看到广播，并且如果不能解码低分辨率信号，则只能广播音频信号。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；以及，传送装置，当分别通过第一和第二通道传送所述第一和第二编码信号时，仅通过所述第一通道传送与所述输入图像信号同步的音频信号。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者看到广播，并且如果不能解码低分辨率信号，则只能广播音频信号，可以改善分辨率要提高的信号的编码效率。这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者看到广播，并能使接收高分辨率信号的观看者使用音响效果。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号的分辨率相同的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；以及，传送装置，当分别通过第一和第二通道传送所述第一和第二编码信号时，通过所述第一通道传送与所述输入图像信号同步的音频信号，而通过第二通道传送与所述音频信号有关的信号。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者看到广播。对于具有与高分辨率信号兼容的解码器的观看者来说，即使广播源仅提供低分辨率信号，这种结构也可以改善低分辨率信号的图像质量。
本发明的图像信号传送装置，包含：确定装置，接收输入图像信号，确定输入图像信号的分辨率为高还是低；第一分割装置，当确定装置的确定结果为高分辨率时，把所述输入图像信号分割成低分辨率的第一图像信号，和当与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号相同分辨率的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号和下面描述的第三图像信号进行低效率编码以获得第一编码信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；第二分割装置，当确定装置的确定结果为低分辨率时，把所述输入图像信号分成第三图像信号和所述输入图像信号与所述第三图像信号之间或者所述输入图像信号与所述第三图像信号的编码/解码信号之间的差的第四图像信号；第三编码装置，对所述第四图像信号进行低效率编码，以获得第三编码信号；以及，传送装置，通过第一通道传送所述第一编码信号，通过第二通道传送所述第二和第三编码信号。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者看到广播，并可以改善高分辨率模式的图像质量。
本发明的图像信号传送装置，包含：转换编码装置，把输入图像信号转换成低分辨率的第一图像信号，并对它进行低效率编码，以获得第一编码信号；逆转换解码装置，对所述第一编码信号进行解码和逆转换，以获得分辨率与所述输入图像信号相同的解码信号；差分图像产生装置，确定所述解码信号与所述输入图像信号之间的差，产生第二图像信号；第二编码装置，对所述第二图像信号进行低效率编码，获得第二编码信号；以及，传送装置，通过第一通道传送所述第一编码信号，通过第二通道传送第二编码信号。
这种结构能使具有只能用于低分辨率信号的解码器的观看者看到广播。
本发明的图像信号传送装置，包含：分割装置，把输入图像信号分成低分辨率的第一图像信号和与所述第一图像信号组合时可以获得与所述输入图像信号相同分辨率的第二图像信号；第一编码装置，对所述第一图像信号进行低效率编码，以获得第一编码信号；差分产生装置，以所述第一编码信号进行解码，确定该信号与所述第一图像信号之间的差，以确定差分图像信号；第二编码装置，对所述差分图像信号进行低效率编码，以获得第二编码信号；第三编码装置，对所述第二图像信号进行低比特率编码，以获得第三编码信号；以及，传送装置，通过第一通道传送所述第一编码信号，通过第二通道传送所述第二和第三编码信号。
对于具有与高分辨率信号兼容的解码器的观看者来说，即使广播源仅提供低分辨率信号，这种结构也可以改善低分辨率信号的图像质量，从而改善高分辨率信号的图像质量。
本发明的另一个目的在于提供一种图像信号传送方法和装置、一种图像信号编码方法和装置，以及图像信号解码方法和装置，它们能减小用于改善编码和解码效率的顺序扫描信号的色差信号的图像质量的退化。
本发明是一种图像信号传送方法，其中传送包括表示与亮度信号有关的色差信号的取样位置的信息的顺序扫描信号。
而且，本发明的图像信号传送装置，包括把数字化的顺序扫描信号用作输入信号以转换所述输入信号中的色差信号的相位和取样数或仅转换取样数的转换装置；以及多路复用所述转换装置转换后所述转换装置的输出信号和表示色差信号的取样位置的信息的多路复用装置。
当把传送的信号进行低效率编码时，这种结构可以使色差信号根据表示色差信号的取样位置的信息进行适当转换，以避免色差信号中出现不希望有的退化。这种结构还可以使多个图像信号在同一传送路径上进行传送。
本发明的一种图像信号传送装置，包含色差信息读取装置，把与表示色差信号取样位置多路复用的数字化顺序扫描信号用作输入信号，以读取表示在所述输入信号中多路复用的所述色差信号的取样位置；以及转换装置，根据所述色差信息读取装置读取的所述信息转换所述输入信号中的色差信号的相位和取样数或仅转换取样数。
这种结构转换输入信号中色差信号的相位和取样数，或仅转换取样数，以使色差信号根据色差信息读取装置读取的信息适当地进行转换，从而避免色差信号出现不希望有的退化。
而且，本发明是一种图像信号编码方法，其中，与表示与亮度信号有关的色差信号的取样位置的信息一起复用低效率编码图像信号。
当对低效率编码的数据进行解码时，这种结构可以避免色差信号中出现由于转换误差产生的不希望有的退化，以便能用同一编码器对多种类型的信号进行编码。
本发明的图像信号编码装置，包含转换装置，把数字化顺序扫描信号用作输入信号，以转换所述输入信号中的色差信号的相位和取样数或仅转换取样数；编码装置，对所述转换装置的输出信号进行低效率编码；以及多路复用装置，在所述转换装置转换之后，多路复用所述编码装置的输出和表示色差信号取样位置的信息。
这种结构多路复用转换之后的编码信号和表示色差信号取样位置的信息，使在解码期间适当转换以防止色差信号的图像质量出现不希望有的退化。
本发明的信号解码装置，包含解码装置，把与表示色差信号的取样位置的信息一起多路复用的低效率编码顺序扫描信号用作输入信号，以对所述输入信号进行低比特率解码；色差信息读取装置，读取表示在所述输入信号中多路复用的所述色差信号的取样位置的信息；以及转换装置，根据所述色差信息读取装置读取的所述信息，转换所述解码装置的输入信号中的色差信号的相位和取样数或仅转换取样数。
这种结构转换解码信号的色差信号的相位和取样数，或者仅转换取样数，以使色差信号能根据有关读取的色差信号的取样位置的信息进行适当的转换，从而减小色差信号的图像质量出现不希望有的退化。
本发明的图像信号编码装置，包含编码装置，把与表示色差信号的取样位置的信息一起多路复用的数字化顺序扫描信号用作输入信号，以对所述输入信号进行低效率编码；色差信息读取装置，读取表示在所述输入信号中多路复用的所述色差信号的取样位置的信息；以及多路复用装置，多路复用所述编码装置的输出和所述色差信息读取装置读取的信息。
这种结构多路复用编码信号和有关读取的色差信号的取样位置的信息，以便进行压缩，而不重复使用彩色滤波器，以减小色差信号图像质量出现退化。
本发明的图像信号解码装置，包含解码装置，把与表示色差信号的取样位置的信息一起多路复用的低效率编码的顺序扫描信号用作输入信号，以对所述输入信号进行低比特率解码；色差信息读取装置，读取表示在所述输入信号中多路复用的所述色差信息的取样位置的信息；以及多路复用装置，多路复用所述解码装置的输出和所述色差信息读取装置读取的信息。
这种结构多路复用解码信号和有关读取的色差信号的取样位置的信息，以便在解码期间确定输出信号中色差信号的相位，从而多路复用输出信号和有关色差信号的取样位置的信息，以能对色差信号适当地进行转换。
本发明的图像信号编码装置，包含转换装置，把数字化顺序扫描信号用作输入信号，根据所述输入信号以转换所述输入信号中的色差信号的相位和取样数或仅转换取样数，或者不转换它们；编码装置，以所述转换装置的输出信号进行低效率编码；以及多路复用装置，多路复用所述编码装置的输出和表示所述转换装置的输出信号中色差信号取样位置的信息。
这种结构可以多路复用编码信号和表示输入信号中色差信号的取样位置的信息，以便进行压缩，而不重复使用彩色滤波器，以减小色差信号图像质量出现不希望有的退化。
本发明的图像信号解码装置，包含解码装置，把与表示色差信号的取样位置的信息一起多路复用的低效率编码的顺序扫描信号用作输入信号，以对所述输入信号进行低比特率解码；色差信息读取装置，读取表示在所述输入信号中多路复用的所述色差信号的取样位置的信息；以及转换装置，根据所述色差信息读取装置读取的所述信息，转换相对于所述解码装置的所述输出信号的色差信号的相位和取样数，或不转换它们。
这种结构根据有关读取的色差信号的取样位置的信息，相对于输出信号转换或不转换色差信号的相位，以对色差信号进行适当的处理，从而减小图像质量的退化。
本发明的又一个目的在于提供一种与顺序图像信号兼容的光盘记录方法，它基本上不改变传统的装置。
本发明的光盘记录方法，包含对每帧把帧速率为N的顺序图像信号分割成两个帧速率小于N(N为表示每秒帧数的正实数)的顺序图像信号，对这两个经分割的顺序信号中的每个进行压缩编码，以获得两束比特流；以及在光盘的不同记录层上记录所述两束比特流。
这种结构可以使传统的用于隔行图像信号的压缩编码直接使用，或者使顺序图像信号能直接进行压缩，从而防止由于分割而产生的编码效率的降低。
本发明的又一个目的在于提供一种与顺序图像信号兼容的光盘再现方法，它基本上不改变传统的装置。
本发明的光盘再现方法，包含从光盘的不同记录层的每层上再现两束比特流，在光盘上把分割帧速率为N的顺序图像信号获得的、帧速率小于N(N为表示每秒帧数的正实数)的两个顺序图像信号记录成压缩编码的比特流；对比特流进行扩展解码，以获得所述帧速率小于N的两个顺序图像信号；合成每帧的两顺序图像信号；以所述帧速率N输出顺序图像信号。
这种结构提供一种使用传统的隔行图像信号的扩展解码装置的装置，以再现顺序图像信号的光盘。
本发明的再现光盘的光盘再现方法，在光盘上把分割帧速率为N的顺序图像信号获得的、帧速率小于N(N为表示每秒帧数的正实数)的两个顺序图像信号记录成压缩编码的比特流；其中该方法包含仅再现一个记录层，以获得比特流；对比特流进行扩展解码；把它输出作为所述帧速率小于N的顺序图像信号。
这种结构可以使传统的隔行图像信号的扩展解码装置直接用来重放帧速率为N/2的顺序图像信号。
附图概述
图1是根据本发明第一实施例的编码装置的框图；
图2是根据本发明第二实施例的编码装置的框图；
图3是根据本发明第三实施例的解码装置的框图；
图4是根据本发明第四实施例的图像信号传送装置的框图；
图5是根据本发明第五实施例的图像信号传送装置的框图；
图6是根据本发明第六实施例的图像信号传送装置的框图；
图7是根据本发明第七实施例的图像信号传送装置的框图；
图8是根据本发明第八实施例的图像信号传送装置的框图；
图9是根据本发明第九实施例的图像信号传送装置的框图；
图10是根据本发明第十实施例的图像信号传送装置的框图；
图11是根据本发明第十一实施例的图像信号传送装置的框图；
图12是根据本发明第十二实施例的图像信号传送装置的框图；
图13是根据本发明第十三实施例的图像信号传送装置的框图；
图14是根据本发明第十四实施例的图像信号传送装置的框图；
图15是根据本发明第十五实施例的图像信号传送装置的框图；
图16是根据本发明第十七实施例的图像信号传送装置的框图；
图17是根据本发明第十八实施例的图像信号传送装置的框图；
图18是根据本发明第二十实施例的图像信号编码装置的框图；
图19是根据本发明第二十一实施例的图像信号解码装置的框图；
图20是根据本发明第二十二实施例的图像信号编码装置的框图；
图21是根据本发明第二十三实施例的图像信号解码装置的框图；
图22是根据本发明第二十四实施例的图像信号编码装置的框图；
图23是根据本发明第二十五实施例的图像信号解码装置的框图；
图24是根据本发明第二十六实施例的光盘记录方法的结构框图；
图25是根据本发明第二十七实施例的光盘再现方法的结构框图；
图26是根据本发明第二十八实施例的光盘再现方法的结构框图；
图27是根据本发明第二十九实施例的光盘再现方法的结构框图；
图28是根据本发明第三十实施例的光盘再现方法的结构框图；
图29是根据第三十实施例的光盘再现方法中帧内插操作的原理图。
本发明的实施方式
下面参照图示出这些实施例的附图描述本发明
(实施例1)
图1描述了根据本发明第一实施例的编码装置。参考号101为输入图像信号作为第一图像信号的输入端；102为检测输入图像信号的运动矢量的运动矢量检测器；103为确定输入图像信号之间的差异以产生差分信号的差分器；104为把输入信号的分辨率降低到预定值以产生第二图像信号的分辨率降低器；105为内插器，作为用于内插输入的第二图像信号，使其内的像素数变成指定值(在这种情况下，为输入图像信号的像素数)，以便产生内插信号的图像信号内插装置；106为第一编码器，作为根据输入运动矢量对输入差分信号进行编码的编码装置。
下面描述这种结构的工作情况。
把从输入端101输入的高分辨率信号输入到运动矢量检测器102和分辨率降低器104。运动矢量检测器102确定输入信号的运动矢量，并向差分器103输出输入图像，向第一编码器106输出运动矢量。分辨率降低器104把输入信号的分辨率降低到预定值，然后向内插器105输出该信号。内插器105内插输入信号，使其内的像素数等于高分辨率信号内的像素数，并把该信号输出到差分器103。差分器103对应于相同的输入帧确定数据中像素之间的差异，并向第一编码器106输出。第一编码器106利用输入运动矢量对输入图像信号进行编码。
如上所述，根据本实施例的编码装置根据原始图像确定运动矢量，以便能准确地检测运动矢量，并对差值进行编码，以在编码之后，把数据速率保持在低值上。
(实施例2)
图2描述了根据本发明第二实施例的编码装置。参考号201为输入图像信号作为第一图像信号的输入端；202为检测输入图像信号的运动矢量的运动矢量检测器；203为确定输入图像信号之间的差异以产生差分信号的差分器；204为把输入信号的分辨率降低到预定值以产生第二图像信号的分辨率降低器；205为对第二图像信号进行编码，以产生第二编码信号的第二编码器；206为对输入的第二编码信号进行解码以产生第二解码信号的第二解码器；207为内插器，作为用于内插输入的第二图像信号，使其内的像素数变成指定值的图像信号内插装置；208为第一编码器，根据输入运动矢量对输入差分信号进行编码。
下面描述这种结构的工作情况。
把从输入端201输入的高分辨率信号输入到运动矢量检测器202和分辨率降低器204。运动矢量检测器202确定输入信号的运动矢量，并把输入图像输出到差分器203，把运动矢量输出到第一编码器208。分辨率降低器204把输入信号的分辨率降低到规定值，然后向第二编码器205输出信号。第二解码器206对第二编码器205编码的数据进行解码，并输出到内插器207。内插器207对输入信号进行内插，使其内的像素数等于高分辨率信号的像素数，并把信号输出到差分器203。差分器203确定对应的同一输入帧数据内像素之间的差异，并把它输出给第一编码器208。第一编码器208用输入运动矢量对输入图像进行编码。
如上所述，根据本实施例的编码装置根据原始图像确定运动矢量，以便能准确地检测运动矢量，并对差值进行编码，以在编码之后，把数据速率保持在低值上。
(实施例3)
图3描述了根据本发明第三实施例的解码装置。参考号301表示输入高分辨率压缩数据流的输入端1；302为对输入数据流进行解码的第一解码器；303为确定输入图像之和的加法器；304为输入低分辨率压缩数据流的输入端2；305为对低分辨率压缩数据流进行解码的第二解码器；306为内插器，作为对输入信号进行内插，以使其内的像素数变成预定值的图像信号内插装置。
下面描述这种结构的工作情况。
第一解码器302对从输入端1-301输入的作为高分辨率信号的第一数据流的压缩数据流进行解码，并输出至加法器303作为第一图像信号。第二解码器305对从输入端2-304输入的作为低分辨率信号的第二数据的压缩数据流进行解码，并输出至内插器306，作为第二图像信号。内插器306对输入的第二图像信号进行内插，使其内的像素数等于高分辨率信号的像素数，并把该信号输出到加法器303。加法器303把在这两输入信号中获得的同一帧的数据加到该信号上，并把得到的信号作为高分辨率信号的解码信号输出。第一和第二解码器302和305除了处理的像素数之外，具有相同的解码功能，并符合MPEG。
如上所述，根据本实施例的解码装置可以用简单结构对高分辨率数据流进行解码，它仅对传统的解码装置增加了一个加法器。
(实施例4)
图4描述了本发明的第四实施例。参考号401表示输入图像信号的输入端；402为把输入信号分成两种类型信号的分割器；403和404为对输入信号进行高效率编码的第一和第二编码器；405和406为第一和第二通道，它们是传送路径，作为传送输入信号的传送手段。在分割之后获得的两种类型的信号为分辨率比输入图像信号低的第一图像信号和可以与第一图像信号组合提供与输入图像信号相同分辨率的第二图像信号。这同样应用于下面实施例的分割器中。
下面描述上述结构的工作情况。
把从输入端401输入的图像信号(具有例如1280个水平像素，720条垂直线，帧频为60)输出到分割器402。根据本实施例，分割器402把输入信号分割成例如用带限滤波器下变频得到的低分辨率的第一图像信号(具有例如720个水平像素，480条垂直线，帧频为60)和上变频第一图像信号并从输入图像信号中减去它而获得的第二图像信号。这两种信号以这样的方法获得，第一图像信号被第一编码器403进行高效率编码，并输出通过为传送路径的第一通道405，而第二图像信号被第二编码器404低效率编码，并输出通过为传送路径的第二通道406。
如上所述，本实施例通过不同的通道传送第一和第二编码信号，从而使广播与高分辨率信号兼容，可以由仅具有传统解码器的观看者接收到。
(实施例5)
图5描述了本发明的第五实施例。参考号501表示输入图像信号的输入端；502为把输入信号分成两种类型信号的分割器；503和504为对输入信号进行高效率编码的第一和第二编码器；505为相加帧同步的同步信号的同步信号加法器；506和507为第一和第二通道，它们是传送输入信号的传送路径。
下面描述上述结构的工作情况。
与实施例4中一样，分割器502对从输入端501输入的图像信号分进行分割，由第一和第二编码器503和504进行高效率编码，并输出到同步信号加法器505。同步信号加法器505相加同步信号，以使解码器能同步两编码器503和504的输出，并把得到的信号输出到作为传送路径的第一和第二通道506和507。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且还相加了同步信号，从而简化了使两输入信号相互兼容的工作。
(实施例6)
图6描述了本发明第六实施例。参考号601表示输入图像信号的输入端；602为把输入信号分成两种类型信号的分割器；603和604是对输入信号进行高效率编码的第一和第二编码器；605为向输入信号加入收费表信息的收费表信息加法器；606和607为第一和第二通道，它们是传送路径，作为传送输入信号的传送手段。
下面描述这种结构的工作情况。
与实施例4一样，分割器602对从输入端601输入的图像信号进行分割，第一和第二编码器603和604对它进行高效率编码。把从第一编码器603输出的第一编码信号输出到第一通道606，而把从第二编码器604输出的第二编码信号输出到收费表信息加法器605。收费表信息加法器605把收费表信息加到第二编码信号中，并把它输出到第二通道607中。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且把收费表信息加到第二编码器604的输出中，从而可以进行这样的广播，观看传统广播的不收费，而向观看高分辨率广播的收费。
(实施例7)
图7描述了本发明第七实施例。参考号701表示输入图像信号的输入端；702为把输入信号分割成两种类型信号的分割器；703和704为对输入信号进行高效率编码的第一和第二编码器；705为对输入信号进行加密的加密器；706为707为第一和第二通道，为传送输入信号的传送路径。
下面描述这种结构的工作情况。
与实施例4一样，分割器702对从输入端701输入的图像信号进行分割，第一和第二编码器703和704对它进行高效率编码。把从第一编码器703输出的第一编码信号输出到第一通道706，而把从第二编码器704输出的第二编码信号输出到加密器705。加密器705对输入的第二编码信号进行加密，并把它输出到第二通道706。如果该加密包含了压缩，则不会产生问题，在这种情况下，提高了压缩率，以降低第二编码器704的第二编码信号所需要的压缩率。
如上所述，本这实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且还使第二编码器704对传送数据进行加密，从而改善第二编码信号所需要的压缩率。
(实施例8)
图8示出了本发明的第八实施例。参考号801表示输入图像信号的输入端；802为把输入信号分成两种类型信号的分割器；803和804为对输入信号进行高效率编码的第一和第二编码器；805为延时输入信号的延时器；806和807为第一和第二通道，它们是传送输入信号的传送路径。
下面描述这种结构的操作。
与实施例4一样，分割器802对从输入端801输入的图像信号进行分割，第一和第二编码器803和804对它进行高效率编码。把从第一编码器803输出的第一编码信号输出到延时器805，而把从第二编码器804输出的第二编码信号输出到第二通道807。延时器805在把输入信号输出到第一通道806之前对它延时一预定的时间。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且，还使需要大量的时间进行解码的第二编码器804的数据先传送，从而即使以高分辨率模式对信号进行解码与以低分辨率模式解码信号相比，也减少了所需要的延时量。
(实施例9)
图9描述了本发明第九实施例。参考号901表示输入图像信号的输入端；902表示把输入信号分成两种类型信号的分割器；903和904为对输入信号进行低效率编码的第一和第二编码器；905和906为把纠错信息加到输入信号中的第一和第二纠错信息加法器；907为传送图像信号的图像传送通道；908为传送数据的数据传送通道。
下面描述这种结构的操作。
与实施例4一样，分割器902对从输入端901输入的图像信号进行分割，第一和第二编码器903和904对它进行低效率编码。把第一编码器903输出的第一编码信号输出到第一纠错信息加法器905，而把从第二编码器90.4输出的第二编码信号输出到第二纠错信息加法器906。第一纠错信息加法器905把纠错信息加到传送图像的信号中，并把得到的信号输出到图像传送通道907。第二纠错信息加法器906把比加到正常传送的数据中的纠错信息少的纠错信息加到信号中，并把得到的信号输出到数据传送通道908。这是因为即使第二编码器904的数据由于出错不能进行解码，也可以仅用第一编码器903的数据来显示，并且因为正常数据的纠错信息量大于图像信号中的纠错信息量。
如上所述，本实施例不仅提供与第四实施例相同的效果，而且还减少了纠错信息量，即使把数据传送通道用来传送第二编码信号，从而改善了编码第二图像信号的效率。
(实施例10)
图10描述了本发明第十实施例。参考号1001表示输入图像信号的图像输入端；1002为把输入信号分成两种类型信号的分割器；1003和1004为对输入信号进行低效率编码的第一和第二编码器；1005和1006为多路复用两输入信号的多路复用器；1007和1008为传送输入信号的第一和第二通道；1009为输入音频信号的音频输入端。
下面描述这种结构的操作。
与实施例4一样，编码器1002对从图像输入端1001输入的图像信号进行分割，第一和第二编码器1003和1004对它进行低效率编码，并分别输出到多路复用器1005和1006作为第一和第二编码信号。多路复用器1005和1006复用由第一和第二编码器1003和1004低效率编码和输出的信号和通过音频输入端1009输入的与低效率编码的图像信号帧同步的音频信号，然后，把得到的信号分别输出到第一和第二通道1007和1008。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且还通过两个通道传送声音，从而即使由于第一编码信号中出现错误而不能再现图像，也可以仅提供声音。
(实施例11)
图11描述了本发明第十一实施例。参考号1101表示输入图像信号的图像输入端；1102为把输入信号分成两种类型信号的分割器；1103和1104为对输入信号进行低效率编码的第一和第二编码器；1105为多路复用两输入信号的多路复用器；1106和1107为传送输入信号的第一和第二通道；1108为输入音频信号的音频输入端。
下面描述这种结构的操作。
与实施例4一样，分割器1102对从图像输入端1101输入的图像信号进行分割，第一和第二编码器1103和1104对它进行低效率编码，并输出到多路复用器1105和作为传送路径的第二通道1107。多路复用器1105复用第一编码器1103低效率编码的第一编码信号的图像信号和通过音频输入端1108输入的与低效率编码图像信号帧同步的音频信号，然后把得到的信号输出到作为传送路径的第一通道1106。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且还使音频信号仅通过第一通道1106传送，从而提高对在第二通道1107上传送的第二编码信号的效率，
(实施例12)
图12示出了本发明的第十二实施例。参考号1201表示输入图像信号的图像输入端；1202为把输入信号分成两种类型信号的分割器；1203和1204为对输入信号进行低效率编码的第一和第二编码器；1205和1206为多路复这两个输入信号的多路复用器；1207和1208为传送输入信号的第一和第二通道；1209为输入音频信号的音频输入端；1210为输入与音频信号有关的附加音频信号的附加音频输入端。附加音频信号为例如声音信息或声音效果。
下面描述这种结构的工作情况。
与实施例4一样，分割器1202对从图像输入端1201输入的图像信号进行分割，第一和第二编码器1203和1204对它进行低效率编码，并输出到多路复用器1205和1206。多路复用器复用第一编码器1203的输出和通过音频输入端1209输入的与低效率编码图像信号帧同步的音频信号，而多路复用器1206多路复用第二编码器1204的输出和通过附加音频输入端1210输入的与低效率编码图像信号帧同步的附加音频信号。多路复用器向作为传送路径的第一和第二通道1207和1208输出得到的信号。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且，通过第二通道1208传送附加音频信号，所以仅可以通过第二通道1208接收信号的高分辨率模式下的那些观看者可以通过附加音频信息(例如环绕声)获得声音效果。
(实施例13)
图13示出了本发明第十三实施例。参考号1301表示输入图像信号的输入端；1302为确定输入信号分辨率的判定器。1303和1304为把输入信号分成两种类型信号的第一和第二分割器；1305、1306和1307为对输入信号进行低效率编码的第一、第二和第三编码器；1308和1309为传送输入信号的第一和第二通道。
下面描述这种结构的工作情况。
从输入端1301输入的图像信号输入到判定器1302。判定器1302确定输入图像信号的分辨率为高还是为低。如果为高，则判定器把输入图像信号传送到第一分割器1303，否则把它传送到第二分割器1304。
如果与实施例4一样输入信号的分辨率为高，则第一分割器1303对数据进行分割，并把分割后的数据送到第一和第二编码器1305和1396，然后它们对数据进行低分辨率编码，并把它们输出到第一和第二通道1308和1309。另一方面，如果输入信号的分辨率为低，则第二分割器1304把输入图像信号分割成例如具有一定带宽的第一图像信号和输入图像信号与第一图像信号之差的第二图像信号，并将第一图像信号输出到第一编码器1305，把第二图像信号输出到第三编码器1307。然后编码器1305和1307对数据进行低效率编码，并把它们输出到第一和第二通道1308和1309。另一种方法是，第二分割器1304可以把输入图像信号分成具有一定带宽的第一图像信号和输入图像信号与已编码/解码的第一图像信号之差的第二图像信号。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，而且如果广播源为低分辨率，还能向具有与高分辨率信号兼容的解码器的观看者提供高图像质量的服务。
虽然，在本实施例中，第二编码器与第三编码器分开配置，但它们还可以构置在一起。
(实施例14)
图14描述了本发明第十四实施例。参考号1401表示输入图像信号的输入端；1402为限制输入信号的带宽以转换其分辨率和像素数的转换器；1403和1407为对输入信号进行低效率编码的第一和第二编码器；1404为对第一编码器1403的输出进行解码的第一解码器；1405为提供与转换器1402相反作用的逆转换器；1406为差分器，作为用于确定两输入信号之间差异的差分图像产生装置；1408和1409为传送输入信号的第一和第二通道。转换器1402和第一编码器1403构成转换和编码装置，而逆转换器1405和第一解码器1404构成逆转换和解码装置。
下面描述这种结构的操作。
从输入端1401输入的图像信号输入到转换器1402。转换器1402限制输入图像信号的带宽，以转换其分辨率和像素数，然后把获得的信号输出到第一编码器1403。第一编码器1403对输入信号进行低效率编码，并把它输出到第一通道1408和第一解码器1404。第一解码器1404对输入信号进行解码，并把它输出到逆转换器1405，然后，逆转换器1405地行与转换器1402进行的相反的转换，并把获得的信号输出到差分器1406。差分器1406确定输入图像信号与对应的同一帧逆转换信号之间的差异，并把结果输出到第二编码器1407。第二编码器1407对输入信号进行低效率编码，并把它输出到第二通道1409。
如上所述，本实施例不仅提供了与第四实施例相同的效果，还可以对相应于高分辨率信号的分量进行比第四实施例更有效地低效率编码，从而改善高分辨率的图像质量。
(实施例15)
图15示出了本发明第十五实施例。标号1501表示输入图像信号的输入端；1502为分割输入信号的分割器；1503、1506和1507为以低效率编码输入信号的第一、第二和第三编码器；1504为解码输入信号的第1解码器；1505为确定两个输入信号之间差分的差分器；1508为多路复用两个输入信号多路复用器；以及1509和1510为传送输入信号的第一和第二通道。第一解码器1504和差分器1505构成差分生成装置。
以下描述这种结构下的操作。
通过输入端1501输入的图像信号输出至分割器1502，分割器按照与第四实施例一样的方式分割输入信号并输出至第一编码器1503、差分器1505和第三编码器1507。输入到第一编码器1503的数据被低效率编码并输出至作为传送路径的第一通道1509和第一解码器1504。第一解码器1504解码输入的数据并输出至差分器1505，差分器确定分割后数据与对应同一帧的解码数据之间的差分并将结果输出至第二编码器1506。第二编码器1506以低效率编码输入数据并输出到多路复用器1508。第三编码器1507以低效率编码输入数据并输出到多路复用器1508。多路复用器1508多路复用对应同一帧的两个输入信号中的数据并将最终数据输出到第二通道1510。
如上所述，与第4实施例相同，本实施例使得第二通道1510能够传送改进低分辨率信号的图像质量的信号和/或提高低分辨率信号分辨率的信号。因此本实施例不仅提供了第四实施例的效果，而且使得拥有与高分辨率信号兼容的解码器的观众即使在广播源提供低分辨率信号时也可以观看到图像质量改善的低分辨率信号。此外，通过改善低分辨率信号的图像质量，本实施例也可以改善高分辨率信号的图像质量。
在第四-第十五实施例中，输入图像信号和低分辨率信号是任意的并且每个分割器分割输入图像信号的方法也是任意的。而且每个编码器采用的低效率编码方法是任意的，编码器的低效率编码方法可以明显不同，并且传输路径也无特殊规定。
此外，对于传输路径，第一通道可以包含普通广播所用并传送图像和/或声音的通道，而第二通道可以包含目前用来传送数据的通道。当然这些实施例可以用上述以外的结构实现。
(实施例16)
以下描述本发明第十六实施例。
作为顺序扫描信号的420p信号的标准包括传送标准SMPTE294M和压缩标准MPEG。这两个标准并不精确处理同一420p信号但是设计与传送的亮度信号相关的色差信号的不同样本位置。因此按照第十六实施例的图像信号传送方法多路复用顺序扫描信号与表示与传送的亮度信号相关的色差信号样本位置的信号(信息)。在以低效率编码传送信号中，本实施例可以适当地根据色差信息转换色差信号以避免色差信号的变差并使多个图像信号在同一传送路径内传送。
指示色差信号样本位置的信号的记录位置是任意的，并且本实施例也可以用于符合不同于上述的标准的信号并且有关的标准数目是任意的。
(实施例17)
图16为按照本发明第十七实施例的图像信号传送装置框图。标号1601表示输入作为顺序扫描信号的844信号的输入端；1602和1605为根据控制信号切换的开关；1603为将SMPTE294M特性的下转换施加到输入信号中的色差信号上的转换器A；1604为将MPEG特性的下转换施加到输入信号中的色差信息上的转换器B；1607为输出在开关1602与1605之间切换的控制信号以选择转换器A1603或B1604并输出被选定的转换器A1603或B1604得到的有关色差信号样本位置的信息(以下称为“色差信息”)的转换控制器；以及1606为记录输入信号上色差信息的色差信息记录器(多路复用装置)。转换器A1603和B1604、开关1602和1605以及转换控制器1607构成转换装置。
以下描述这种结构的图像信号传送装置的操作。
作为顺序扫描信号的844信号通过输入端1601输入。转换控制器1607向开关1602和1605输出选择转换器A1603或转换器B1604的控制信号以转换844信号从而使色差信号变为所需样本位置的420p信号。切换开关1602和1605从而在符合SMPTE294M标准的420p信号时选择转换器A1603并在符合MPEG标准的420p信号时选择转换器B1604。而且转换控制器1607向色差信息记录器1607输出由选定的转换器A1603或B1604得到的有关色差信号样本位置的色差信息。色差信息记录器1606多路复用转换的信号和色差信息以供输出。
如上所述，本实施例使得色差信息记录器1606可以记录来自转换控制器1607的色差信号以使多个类型的信号可以经同一传输路径传送。此外，为了以低效率编码传送信号，本实施例可以根据色差信息适当地转换色差信号以避免色差信号不必要的损失。
色差信息的记录位置是任意的，本实施例也可以应用于符合不同于上述的标准的信号，并且处理的标准数量是任意的。如果存在与不同标准一致的420p信号，则需要兼容该信号的转换器，所以转换器的数量或者转换器本身必须变化。
此外，转换器A1603将输入844信号转换为符合SMPTE294M标准的420p信号并且在这种情况下，必须只转换样本的数量，而转换器B1064将输入844信号转换为符合MPEG标准的420p信号并且在这种情况下必须转换样本的数量和相位。这也用于下面实施例的转换器A和B中。
(实施例18)
图17为按照本发明第十八实施例的图像信号传送装置框图。标号1701表示输入420p信号的输入端；1702为读取输入信号的色差信息读取器(色差信息读取装置)，色差信息表示色差信号的样本位置；1703和1706为根据控制信号切换的开关；1704为将SMPTE294M特性的上转换施加到输入信号中的色差信息上的转换器A；1705为将MPEG特性的上转换施加到输入信号中的色差信息上的转换器B；以及1707为输出在开关1703与1706之间切换的控制信号以根据色差信息读取器1702输出的色差信息选择转换器A1704或B1705的转换控制器。转换器A1704和B1705、开关1703和1706以及转换控制器1707构成转换装置。
以下描述这种结构的图像信号传送装置的操作。
作为顺序扫描信号的420p信号通过输入端1701输入。420p信号包括有关色差信号样本位置的多路复用色差信息。色差信息读取器1702读取色差信息并向转换控制器1707输出。转换控制器1707根据来自色差信息读取器1702的色差信息向开关1703和1706输出控制信号以在转换器A1704和转换器B1706之间切换从而上转换色差信号，使得420p信号转换为844信号。即，转换控制器1707利用控制信号在开关1703与1706之间切换从而如果在输入至输入端1701的420p信号符合SMPTE294M标准时选择转换器A1704，而在420p信号符合MPEG标准时选择转换器B1705。
如上所述，本实施例使得转换控制器1707和开关1703和1706可以根据来自色差信息读取器1702的色差信息在转换器A1704与B1705之间选择。因此可以采用合适的转换器来转换色差信号以避免色差信号不必要的损失。
包差信息的记录位置是任意的，本实施例也可以应用于符合不同于上述的标准的信号，并且处理的标准数量是任意的。
(实施例19)
以下描述本发明第十九实施例。
按照第十九实施例的图像信号编码方法在包含低效率编码数据的压缩流上记录、确定相对亮度信号的色差信号样本位置的色差信息。在解码低效率编码数据中，该实施例可以避免由于转换误差引起的色差信号变差并利用同一编码器编码多种类型的信号。
确定色差信号的样本记录位置是任意的，本实施例也可以应用于符合那些标准不同于SMPTE294M和MPEG标准的信号，并且处理的标准数量是任意的。
(实施例20)
图18为按照本发明第二十实施例的图像信号编码装置框图。标号1801表示输入作为顺序扫描信号的844信号的输入端；1803为将SMPTE294M特性的下转换施加到输入信号中的色差信息上的转换器A；1804为将MPEG特性的下转换施加到输入信号中的色差信息上的转换器B；1802为在转换器A1803与B1804之间切换以转换输入信号的开关转换器(转换装置)；1805为低效率编码输入信号的编码部分(编码装置)；1806为利用低效率编码数据和其它信息(色差信息和有关低效率编码的信息)产生压缩流的流产生部分(多路复用装置)；1807为由编码部分1805和流产生部分1806组成的低效率编码器；以及1808为向开关转换器1802输出开关控制信号并向流产生部分1806输出指示色差信号样本位置的色差信息的转换控制器。
以下描述这种结构的图像信号编码装置的操作。
作为顺序扫描信号的844信号通过输入端1801输入。为了获取所需色差信号样本位置的420p信号，开关转换器1802根据来自转换控制器1808的控制信号在转换器A1803和转换器B1804之间切换从而将844信号转换为420p信号。如果需要符号SMPTE294M标准信号作为420p信号，则选择转换器A1803而如果需要符号MPEG标准信号作为420p信号，则选择转换器B1804。转换控制器1808向低效率编码器1807输出从转换器A1803或B1804获取的指示色差信号样本位置的色差信息。在低效率编码器1807中，编码部分1805以低效率编码开关转换器1802输出的转换420p信号并且流产生部分1806随后将低效率编码信号加入来自转换控制器1808的色差信息和有关低效率编码的信息以生成输出的压缩流。
如上所述，本实施例使得流产生部分1806在压缩流内记录为开关转换器1802所用来自转换器的色差信号样本位置的色差信息以防止解码期间色差信号转换误差带来的图像质量变差。
本实施例也可以应用于符合不同于上述标准的信号，并且处理的标准数量是任意的，色差信息的记录位置也是任意的。
(实施例21)
图19为按照本发明第二十一实施例的图像信号解码装置框图。标号1901表示输入顺序扫描信号压缩流的输入端；1909为流读取部分；1902为从输入的压缩流读取有关色差信号样本位置的色差信息的色差信息读取器；1903为低效率解码压缩流的解码器(解码装置)；1905为将SMPTE294M特性的上转换施加到输入信号中的转换器A；1906为将MPEG特性的上转换施加到输入信号中的转换器B；1904为在转换器A1905与B1906之间切换以转换输入信号的开关转换器(转换装置)；以及1907为根据色差信息读取器1902的输出向开关转换器1904输出开关控制信号的转换控制器。此外，流读取部分1909、色差信息读取器1902和解码器1903构成低效率解码器1908。
以下描述这种结构的图像信号解码装置的操作。
压缩的顺序扫描信号流通过输入端1901输入低效率解码器1908的流读取部分1909。压缩流包含加入的有关色差信号样本位置的色差信息，并且色差信息读取器1902从压缩流中读取色差信息并向转换控制器1907输出。解码器1903将压缩流解码成为图像信号的420p信号，并输出至开关转换器1904。根据色差信息读取器1902输入的色差信息，转换控制器1907向开关转换器1904输出控制信号。信号切换于转换器A1905与B1906之间以将作为图像信号的420p信号转换为844信号。根据色差信息，如果输入开关转换器1904的420p信号符合SMPTE294M标准，则选择转换器A1905而如果输入开关转换器1904的420p信号符合MPEG标准，则选择转换器B1906。
如上所述，本实施例使得开关转换器1904选择合适的转换器以根据色差信息读取器1902读取的色差信息提供合适的转换，从而降低色差信号图像质量的变差。
本实施例也可以应用于符合不同于上述标准一致的信号，并且处理的标准数量是任意的。
(实施例22)
图20为按照本发明第二十二实施例的图像信号编码装置框图。标号2001表示输入420p信号的输入端；2002为读取和输出与420p信号多路复用的有关色差信号样本位置色差信息的色差信息读取器；2003为低效率编码420p信号的编码部分；2004为利用低效率编码数据和附加信息(色差信息和有关低效率编码的信息)产生压缩流的流产生装置(多路复用装置)；以及2005为由编码部分2003和流产生部分2004组成的低效率编码器。
以下描述这种结构的图像信号编码装置的操作。
与SMPTE294M或MPEG一致的420p信号经输入端2001输入。色差信息读取器2002确定与输入信号样本位置一致的标准并向低效率编码器2005输出作为色差信息的结果。低效率编码器2005利用编码部分2003以低效率编码输入信号并输出至流产生部分2004。流产生部分2004将色差信息和有关低效率编码的信息加入低效率编码输入信号中以产生输出的压缩流。
如上所述，本实施例使得流产生部分2004产生包含由色差信息读取器2002获取的色差信息的流，从而在不重复使用彩色滤波器的情况下压缩以抑制色差信号的图像质量变差。
本实施例也可以应用于符合不同于上述标准的信号，并且处理的标准数量是任意的，色差信息的记录位置也是任意的。
(实施例23)
图21为按照本发明第二十三实施例的图像信号解码装置框图。标号2101表示输入顺序扫描信号压缩流的输入端；2102为从输入流中读取有关色差信号样本位置的色差信息的色差信息读取器；2103为低效率解码输入流的低效率解码器；2104为记录有关低效率解码数据的色差信息的作为多路复用装置的色差信息记录器。
以下描述这种结构的图像信号解码装置的操作。
压缩的顺序扫描信号流通过输入端2101输入。压缩流包含多路复用的有关色差信号样本位置的色差信息，并且色差信息读取器2102从输入流中读取色差信息并向色差信息记录器2104输出。低效率解码器2103将输入流解码为图像信号，并输出至色差信息记录器2104。色差信息记录器2104将解码的图像信号与色差信息多路复用在一起。
如上所述，本实施例使得色差信息读取器2102读取有关色差信号样本地址的色差信息并使得色差信息记录器2104将色差信息与输出的图像信号多路复用，从而使得输出信号中的色差信号相位在解码期间确定。因此例如色差信息记录器2104输出的420p信号可以利用合适的转换器被转换为844信号，从而抑制色差信号的图像质量变差。
本实施例也可以应用于符合不同于上述标准的信号，并且处理的标准数量是任意的。此外色差信息的记录位置是任意的。
(实施例24)
图22为按照本发明第二十四实施例的图像信号编码装置框图。标号2201表示输入844信号的输入端；2202为输入SMPTE294M标准一致的信号的输入端；2203为转换输入信号中的色差信号相位和样本数以将MPEG特性的下转换施加到色差信号中的转换器B；2204为切换输入信号的开关转换器(转换装置)；2205为低效率编码输入信号的编码部分；2206为利用低效率编码数据和附加信息(色差信息和有关低效率编码的信息)产生压缩流的流产生装置(多路复用装置)；2207为由编码部分2005和流产生部分2206组成的低效率编码器；以及2208为向开关转换器2203输出开关控制信号并向流产生装置2206输出指示色差信号样本位置的色差信息的的转换控制器。
以下描述这种结构的图像信号编码装置的操作。
作为顺序扫描信号的844信号经输入端2201输入，而与SMPTE294M标准一致的信号经输入端2202输入。在开关转换器2204中，根据来自转换控制器2208的控制信号，转换器B2203下转换来自输入端2201的信号从而使得色差信号变成MPEG标准一致的420p信号并传送来自输入端2202的信号以输出至低效率编码器2207的编码部分2205。此外，转换控制器2208向低效率编码器2207的流产生部分2206输出在输出给编码部分2205的信号中有关色差信号样本位置的色差信息。低效率编码器2207以低效率编码输入编码部分2205的信号并向流产生部分2206输出。流产生部分2206将色差信息和有关低效率编码的信息加入低效率编码的图像信号以产生输出的压缩流。
如上所述，本实施例使得流产生部分2206在压缩流内记录由转换控制器2208输出的色差信息样本位置，从而在不重复使用彩色滤波器的情况下压缩以抑制色差信号的图像质量变差。
本实施例也可以应用于符合不同于上述标准的信号，并且处理的标准数量是任意的，色差信息的记录位置也是任意的。
(实施例25)
图23为按照本发明第二十五实施例的图像信号解码装置框图。标号2301表示输入顺序扫描信号压缩流的输入端；2308为流读取部分；2302为从输入流中读取有关色差信号样本位置的色差信息的色差信息读取器；2303为对输入流进行低比特率解码的解码器，2305为转换输入信号中色差信号相位和样本数以在色差信号上施加MPEG特性的上转换的转换器B；2304为利用转换器B2305转换输入信号或直接输出输入信号的开关转换器(转换装置)；2306为根据色差信息读取器2302的输出向开关转换器2304输出开关控制信号的转换控制器；以及2309和2310为输出端。此外，流读取部分2308、色差信息读取器2302和解码器2303构成低效率解码器2307。以下描述这种结构的图像信号解码装置的操作。
压缩的顺序扫描信号流经输入端2301输入低效率解码器2307的流读取部分2308。输入流包含与多路复用的色差信号样本位置有关的色差信息，而色差信息读取器2302从输入流中读取色差信息并输出至转换控制器2306。解码器2303将输入流解码为图像信号，并输出至开关转换器2304。根据来自色差信息读取器2302的色差信息输入，转换控制器2306向开关转换器2304输出控制信号。在开关转换器2304中，如果输入的色差信息的样本位置与MPEG一致，则图像信号由转换器B2305上转换并经过输出端2309输出，否则图像信号经输出端2310直接输出到与SMPTE294M标准一致的传送路径上而无需转换。
如上所述，本实施例使得开关转换器2304根据从色差信息读取器2302获取的色差信号样本位置的色差信息提供合适的转换或者不进行转换，从而合适地处理色差信号以减少图像质量的变差。
本实施例也可以应用于符合不同于上述标准的信号，并且处理的标准数量是任意的。
(实施例26)
按照下面所述的实施例26-30的本发明将帧速为N(N为表示帧/秒的正实数)下每帧连续图像信号分割为帧速小于N的两个连续图像信号，压缩编码两个被分割的连续信号以获取两个比特流，并在光盘不同记录层内记录两个比特流。因此压缩编码装置和后续装置可以将同一帧速的图像信号处理为帧速小于N的交错图像信号。
按照实施例26-30的本发明从光盘不同记录层回放两个比特流，解码每个比特流以获取帧速小于N(N为表示帧/秒的正实数)的两个连续图像信号，并合成每帧的两个连续信号以输出帧速为N的连续图像信号。因此扩展解码装置可以将具有相同的速度的图像信号处理为帧速小于N的交错图像信号。
以下借助附图描述本发明的第二十六实施例。
图24为按照本发明第二十六实施例的光盘记录方法的框图。在该图中，2401为输入帧速为N(N为2以上的整数)连续图像信号的输入端；2402为将每帧的输入图像信号分割为两个连续图像信号的分割装置；2403和2404为压缩编码N/2帧速下分割的连续图像信号的压缩编码装置；以及2405和2406为在光盘2407上记录压缩编码装置2403和2404输出的比特流的记录装置。光盘2307包含至少两层记录层并且在不同的记录层上记录来自记录装置2405和2406的比特流。
以下描述本实施例的操作。
首先假定来自输入端2401的连续图像信号帧速假定为60帧/秒。分割装置2402将连续图像信号分割为帧速为30帧/秒的两个连续图像信号。当信号一分为二时，需要在帧交替基础上分割。分割的帧速为30帧/秒的连续图像分别输入压缩编码装置2403和2404，其中利用MPEG压缩编码信号。如果输入端2401的连续图像信号为525p信号，则可以采用NTSC图像信号的压缩编码装置作为编码装置2403和2404。这是因为交错的图像信号被压缩后两场变成一帧。
此外，由于连续图像信号可以以高于交错图像信号的压缩速度压缩，所以压缩连续图像信号不会有问题。由于初始时无需具有如交错图像信号的不同时轴的两场的帧，所以涉及运动补偿的MPEG压缩可以精确进行。
将连续图像信号一分为二的方法包括分割每条线以获取两个交错图像信号，但是在分割连续图像信号时需要考虑压缩效率。
利用压缩编码装置2403和2404压缩编码的信号被输入记录装置2405和2406作为比特流。记录装置2405和2406在光盘2407上记录信号并且由诸如半导体激光器或透镜之类的光学单元组成。然而这些装置是已知的因此不再赘述。记录装置2405和2406在光盘2407的记录层上记录比特流，并且两个比特流记录在不同的记录层上。
如上所述，本实施例使得普通的用于交错图像信号的压缩编码装置可以直接采用并且使得连续图像信号直接压缩，从而避免因为分割引起的编码效率的降低。
虽然实施例采用了60帧/秒的帧速，但是不同的帧速也是可以采用的，例如59.94帧/秒或50帧/秒。当然，如果将帧速为50帧/秒的连续图像信号一分为二，则可以采用PAL图像信号的压缩编码装置。即如果是与MPEG标准一致的编码器则不会有问题。
此外，按照本实施例的光盘2407必须只在不同记录层上记录两个信号并且可以在同面或两面的两层上记录信号。光盘记录时间与在一层上记录NTSC图像信号所需的时间相同。
此外，虽然本实施例采用两个记录装置2405和2406在光盘两个记录层上记录，但是可以采用一个记录装置利用时间共享控制在两层上记录。
(实施例27)
图25为按照本发明第二十七实施例的光盘回放方法的框图。在图中，2501为光盘，利用实施例第二十六的方法信号被记录在它上面。标号2502和2503为回放来自光盘2501不同记录层的比特流的回放装置；2504和2505为扩展解码来自回放装置2502和2503的比特流的扩展解码装置；2506为将来自扩展解码装置2504和2505的N/2帧速下的连续图像信号合成为帧速为N的连续图像信号的合成装置；以及2507为输出来自合成装置2506的连续图像信号的输出端。
本实施例提供了与实施例26相反的处理，所以无需特别描述只需简单提及。
按照本实施例的扩展解码装置2504和2505输出N/2帧速下的连续图像信号。因此与图24所示压缩编码装置2403和2404相似，扩展解码装置2404和2505实现了与交错图像信号的扩展解码装置相同的帧速N/2。与记录期间相反操作的合成装置2506提供帧速为N的的连续图像信号。当然此时可以采用某些方法，例如将某些同步信息插入比特流以实现分割期间相同的合成次序。
如上所述，本实施例使得普通的用于交错图像信号的扩展解码装置可以直接采用提供连续图像信号的装置。
在从光盘两层中回放信号时，本实施例利用了两个回放装置2502和2503。但是可以采用一个回放装置利用时间共享控制来回放两层的信号。
(实施例28)
图26为按照本发明第二十八实施例的光盘回放方法框图。与图25的实施例27比较，图26所示的实施例只是回放一个比特流并且省略了合成装置2506。因此，输出端2604的输出是帧速为N/2(例如30帧/秒)的连续图像信号。
本实施例可以商用。因此可以利用按照实施例26的记录方法来回放光盘2601的信号。
(实施例29)
图27为按照本发明第二十九实施例的光盘回放方法框图。与图26的实施例28比较，图27所示的实施例在扩展解码装置2703之后提供了场分割装置2704。
场分割装置2704将扩展解码装置2703输出的帧速为N/2的连续图像信号转换为交错图像信号，并随后经输出端2705输出。因此场分割装置2704的输出为帧速为N/2(NTSC图像信号时N＝60)的交错图像信号。因此可以采用与输出端2705相连的普通TV观看图像。
如上所述，本实施例只回放被分割成一半速率和记录在不同层上的两个连续图像信号中的一个并扩展解码为交错的图像信号，随后转换为交错图像信号用于输出，从而使得可以利用按照实施例26的记录方法简单回放光盘2701。
场可以通过使每隔一行水平线延迟0或1/N秒或者在输出之前提供空间或时间滤波进行分割。
(实施例30)
图28为按照本发明第三十实施例的光盘回放方法框图。与图26的实施例28比较，图28所示的实施例在扩展解码装置2803之后提供了帧内插装置2804。
帧内插装置2804将扩展解码装置2803输出的帧速为N/2的连续图像信号转换为帧速为N的连续图像信号，并经输出端2805输出。帧内插可以例如通过输出一帧两次进行。参见图29。
在图29中，由于扩展解码装置2803的输出如图29(a)所示帧速为N/2，所以如果一帧以帧速N输出两次则如图29(b)所示。
此外，为了获取如图29(b)所示帧速N下的连续图像信号，可以利用第一帧前后的帧对内插帧滤波。在这种情况下，第一帧以及前后帧同一位置上的像素简单相加并且结果可以一分为二，或者可以检测第一帧与前后帧之间的相关关系以自适应地改变滤波。
帧速为N/2的连续图像信号可以转换为其它帧速为N以外的帧用于输出。例如图29(c)示出了用来转换为1.2×N的内插(下拉)方法。在图29(c)中，图29(a)所示N/2帧速下的图像信号帧重复地输出三次、二次、三次、二次、二次……以获得2.4倍于原始帧速的帧速。即，N/2帧速被转换为1.2×N的帧速。因此如果帧速N例如为60帧/秒，则输出的帧速为72帧/秒，它可以输出至与高帧速兼容的个人电脑的显示器上。此外，如果帧速为50帧/秒，则输出的帧速为60帧/秒，并且帧速可以转换。
如上所述，本实施例只回放被分割为一半和记录在不同层上的两个连续图像信号中的一个并进行扩展解码，随后转换为帧速两倍于或2.4倍于原始输出帧速的连续图像信号。因此可以利用按照实施例26的记录方法制成的光盘2801简单再现连续图像信号。
虽然实施例26-30根据帧交替基础将帧速N下的连续图像信号一分为二以获取N/2帧速下的连续图像信号，但是信号无需等份分割成相同的帧只要最终的帧速小于N即可。例如50帧/秒的连续图像信号可以分割为30和20帧/秒的两帧，或者周期性地提供属于两种系统的帧(例如每5帧一次)以分割50帧/秒的连续图像信号成为30帧/秒的两个。总而言之，必须提供小于原始帧速的帧速。
此外，虽然在实施例26-30中考虑到记录时间，通过压缩编码分割的连续图像信号获取的两个比特流具有相同的比特率，但是只应用于包含图像信号以外的信息的信号。如果两个分割的连续图像信号具有不同的帧速(或者压缩编码比特率)，则可以添加诸如标题或音频信息的附加信息于两个比特流其中一个之上以有效利用两个记录层。
此外，虽然实施例26-30利用了光盘，但是本发明可以利用其它的记录介质，例如磁盘。
工业实用性
本发明提供了用于精确确定运动矢量以编码两种不同分辨率的图像信号的编码装置并提供用于解码由编码装置编码的信号的解码装置。

Claims (2)

1、一种图像信号编码装置，包含：
运动矢量检测装置，用高分辨率的第一图像信号检测运动矢量；
分辨率降低装置，从所述第一图像信号产生低分辨率的第二图像信号；
图像信号内插装置，内插所述第二图像信号，以使它具有与所述第一图像信号相同数量的像素，从而创建内插信号；
差分装置，确定所述第一图像信号与所述内插信号之间的差异，产生差分信号；以及
编码装置，利用所述运动矢量对所述差分信号进行低效率编码。
2、一种图像信号编码装置，包含：
运动矢量检测装置，用高分辨率的第一图像信号检测运动矢量；
分辨率降低装置，从所述第一图像信号产生低分辨率的第二图像信号；
第二编码装置，对所述第二图像信号进行编码，产生第二编码信号；
第二解码装置，对所述第二编码信号进行解码，产生第二解码信号；
图像信号内插装置，内插所述第二解码信号，以使它具有与所述第一图像信号相同数量的像素，从而创建内插信号；
差分装置，确定所述第一图像信号与所述内插信号之间的差异，产生差分信号；以及
第一编码装置，利用所述运动矢量对所述差分信号进行低效率编码。
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