CN1178496C - 视频信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明的视频信号处理装置，包括代表成分提取器，该代表成分提取器接收包含表示代表成分的信号和表示非代表成分的信号的视频信号，由此从视频信号中提取表示代表成分的信号。

Description

视频信号处理装置

本申请是中国专利申请第96109227.0号的分案申请：

发明领域

本发明涉及一种视频信号处理装置，用以对所供给的视频信号进行显示、记录、传送或编辑。

有关技术的说明

为了有效地记录或传送一个视频信号，视频信号的高效率编码技术通常起着重要的作用。另一方面，为了识别高效率编码的视频信号内容，一般要利用对需要显示的视频信号进行译码的方法。

近年，越来越多地要求以较高的速度识别编码视频信号(特别是记录在磁带上的视频信号)的内容。

识别已记录在磁带上的编码视频信号内容，一种示例方法是高速重放。高速重放是这样一种方法，即磁带行走速度设定得比较快覆盖许多帧的视频数据在译码时，被视为一帧。这种方法在一个文本例如日本特开平4-86183号专利公布中有所说明。

另一种更简单并且以更高速度识别编码视频信号内容的示例方法，是仅仅提取具有代表性的视频信号加以显示。例如在日本特开平7-123355号专利公布中揭示的一种方法，其中不仅通常的重放操作用的数据被记录，而且通过对各个信号块进行离散余弦变换(DCT)所得到的直流分量，作为高速重放操作用的数据，也分别被记录，扩大，滤波并显示。

根据日本特开平4-86183号专利公布所揭示的内容，所记录的内容确实可在高速下识别，但是，高速重放操作用的数据需要译码。此外，由于在进行高速重放时所得到的视频信号覆盖许多帧，这种视频信号不能以一帧为单位进行

编辑。

另一方面，根据日本特开平7-123355号专利公布所揭示的内容，不仅通常重放用的数据要保存，而且各块的直流分量也要分别保存作为高速简易重放用的数据，这样，同样内容的数据要记录两次，并且要求额外的记录区域，以便保存直流分量。

其次，在传送视频信号的场合，如果包含在移动画面任意一帧中的一个图象，以个别图象数据的形式传送，那么，实时传送全部数据并不常是必要的，所以，这种图象数据即使用传送容量不那么大的传输线(例如电话线)，也能充分地传送。但是，在传送一个移动画面的场合，即使移动画面是经过高效率编码的，可用的传输线种类也是非常有限的，要求用卫星通讯用的或类似的高速线路。

进一步说，作为编辑视频信号的方法，用磁带录相机(VTR)进行磁带至磁带的编辑操作，通常是很普及的。而且，为了提高广播用的高价的VTR的适用性，频繁使用脱机编辑方法，即素材一次被复制在廉价的磁带上，产生一个工作磁带；在工作磁带上进行编辑演习；然后，决定性的编辑操作，按最终确定的编目进行。在磁带至磁带编辑(线性编辑)操作中，为对所编辑的内容进行满意的剪切和修改，需要花费大量的时间。所幸的是近年来计算机技术和磁盘技术有了惊人的发展，各种编辑装置已经被提出，其中一些已经投入实际使用，在这些装置中，记录在磁带上的素材一次存入硬盘，并且在具有极好的可存取性的硬盘上进行编辑(非线性编辑)。然而，硬盘的记录容量一般远小于带形媒体的容量，并且这种硬盘媒体的单位成本较高。因此，已经有人提出，利用在记录容量和媒体成本上优越的磁带系统，和在可存取性上具有优良性能的磁盘系统，结合组成一种混合型编辑装置。

例如，在日本特开平5-101609号专利公布中，揭示了互补性技术，用单一的管理，补偿磁带系统可存取性较差和磁盘系统容量较小的不足，在这种管理中，通过把记录在磁带上的各个景像的一部分(一般来说，从每个景像的开始到结束，视频信号对应于几分钟时间)记录到磁盘上，将磁带上的视频信号的地址和磁盘上的视频信号的地址，互相并入，另外，在日本特开平5-101609号专利公布中，揭示了一种编辑方法，这种方法，利用已知的一些视频压缩技术，将视频信号记录在磁盘上，通过非线性脱机编辑操作来产生决定编目，然后完成磁带至磁带的决定性编辑操作。

但是，通常的混合型编辑装置，原则上是假设使用一台模拟记录方式的VTR，或一台非压缩型数字VTR，作为其中的VTR。近年来，视频压缩技术的显著进步，已经实现了能提供广播用的可允许质量的视频信号的VTR。此外，其中含有这些视频压缩技术的压缩型数字VTR也已经被提出。

由于一般的混合型编辑装置要求两台视频压缩器/扩展器，也就是说，一台视频压缩器/扩展器用于将视频信号记录到磁盘上，一台视频压缩器/扩展器属于压缩型数字VTR，这种装置的成本就不利地变高，其硬件的尺寸也不利地增加。例如，用一台视频压缩器/扩展器器同时满足两个要求是不可能的。但是，尽管视频压缩技术已有发展，为提供广播用的可允许质量的视频信号，要求数据率至少是几十倍Mbps。所以，除了一部分素材存入磁盘的方法以外，从磁盘记录容量来看，要实现通常可用的视频压缩器/扩展器是困难的。

根据本发明，提供一种视频信号处理装置。这种视频信号处理装置包括：一个代表成分提取器，它接收包含表示代表成分的信号和表示非代表成分的信号的视频信号，由此从视频信号中提取表示代表成分的信号。

在一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括一个记录器，用于将代表成分记录到记录媒体上。

在另一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括一个显示单元，用于在其上显示代表成分。

在又一个实施例中，代表成分提取器包括：一个标记判定器，用于检测邻近代表成分的标记，代表成分包含在表示视频信号的数据流当中；以及一个开关，用于响应标记检测输出数据流。

在又一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括一个发送器，用于将表示代表成分的信号输出至传输线。

在又一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括：一个记录器，用于将表示代表成分的信号，记录到记录媒体上；以及一个选择器，用于从已记录在记录媒体上并表示代表成分的信号中，选择要输出到传输线去传送帧。

在又一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括：一个磁带重放器，用于重放视频信号，该视频信号包含表示代表成分的信号和表示非代表成分的信号，并且已经记录在磁带上；一个磁带输送马达，用于输送磁带；以及一个磁带输送控制器，用于控制磁带的运行速度。

在又一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括：一个译码器，用于接收编码视频信号，对编码视频信号译码，以及输出已译码的视频信号；以及一个编码器，用于接收已译码的视频信号，并使已译码的视频信号作离散余弦变换，由此重放包含表示代表成分的信号和表示非代表成分的信号的视频信号，并将该视频信号输出到代表成分提取器。

在又一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括一个压缩器，用于压缩表示代表成分的信号。

在又一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括一个发送器，用于将从压缩器输出的信号输出至传输线。

根据本发明的另一方面，提供一种视频信号处理装置，包括：磁带重放器，用于重放和输出视频信号，该视频信号包含表示代表成分的信号和表示非代表成分的信号，并记录在磁带上；代表成分提取器，用于接收视频信号，并从视频信号中提取表示代表成分的信号；磁盘记录器，用于将表示代表成分的信号记录在磁盘记录媒体上；磁盘重放器，用于从磁盘记录媒体重放表示代表成分的信号；以及编辑区域设定器，用于控制磁带重放器的重放操作，其中所述代表成分是指当对图像进行离散余弦变换时所获得的直流分量，而所述非代表成分是非直流分量或交流分量。

在一个实施例中，视频信号处理装置进一步包括一个磁带记录器，用于记录由磁带重放器输出的视频信号。

根据本发明的又一方面，一种视频信号处理装置被提供。这种视频信号处理装置包括：一个帧信号提取器，用于接收包含表示代表成分的信号和表示非代表成分的信号的视频信号，由此输出表示至少一帧的信号；一个代表成分提取器，用于接收视频信号，并从视频信号中提取表示代表成分的信号；以及一个选择器，用于接收来自帧信号提取器的信号输出和来自代表成分提取器的信号输出，并且根据外部输入的控制信号，有选择地输出这些信号中的一个。

根据本发明的又一方面，一种视频信号处理装置被提供。这种视频信号处理装置包括：一个非代表成分增补器，用于接收表示代表成分的信号，借此增补表示非代表成分的信号；一个帧信号处理器，用于接收视频信号并输出至少表示一帧的信号；以及一个选择器，用于接收来自非代表成分增补器的信号输出，和来自帧信号处理器的信号输出，并且根据外部输入的控制信号，有选择地输出这些信号中的一个。

因此，这里所述的发明，使得提供一种视频信号处理装置的优点成为可能，这种装置能识别高速供给的视频信号的内容；降低记录容量；并通过执行显示、记录或传输同时只抽取已被分为表示代表或分的信号和表示非代表成分的信号的视频信号中的代表成分，以实际允许的速度经传输线路发送一个视频信号，即使传输线路的传输容量相对较小。

本发明的这些和其他优点，对熟悉这种技术的人来说，在阅读和理解下面参照附图所作的详细说明之后，将变得明显可见。

附图主要说明

图1是本发明的第1个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图2是代表成分提取器14的方块图。

图3是概略表示输入视频信号数据流的格式图。

图4是本发明的第2个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图5是表示NTSC制式数字视频信号的一帧的示范性结构图。

图6概略表示视频信号块和记录格式。

图7是说明象素之间的关系图，即对代表成分和非代表成分译码所得到的通常重放画面中的象素，和显示在本发明的显示输出端子上的简易显示画面中的象素之间的关系。

图8是本发明的第3个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图9是本发明的第4个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图10是本发明的第5个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图11是本发明的第6个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图12是比较地表示磁带上的磁迹，通常重放速度下重放磁头中心的轨迹，以及高速重放速度下重放磁头中心的轨迹图。

图13是本发明的第7个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图14是本发明的第8个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图15是本发明的第9个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图16是本发明的第10个实施例中的在传送侧的视频信号处理装置的方块图。

图17是本发明的第10个实施例中的在接收侧的视频信号处理装置的方块图。

图18是本发明的第11个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图19是本发明的第12个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图20是本发明的第12个实施例的说明图。

图21是本发明的第12个实施例的说明图。

图22是本发明的第10个实施例的变形的说明图。

图23是表示第10个实施例中的被压缩的视频信号的格式图。

图24是本发明的第13个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图25是本发明的第14个实施例中的视频信号处理装置的方块图。

图26是表示通过使8×8象素方块作DCT所得到的，由DCT系数构成的8×8方块的图形。

优选实施例说明

在下文中，将参考附图说明本发明的实施例，在所有的实施例中，图上相同的部分标以相同的参考号码。

实施例1

图1是本发明的第1个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在图1中，参考号码11表示的是存储媒体，其中记录已经编码的视频信号；12表示的是通信终端；13是缓冲器；14是代表成分提取器；15是摄像机；16是计算机；17是编码器；18是记录媒体；19是显示输出端子。CD-ROM，磁带，硬盘，光盘或类似媒体，都可以用作存储媒体。存储媒体11，通信终端12和编码器17，将总括地称为编码视频信号供给部20。

下面，将说明第1个实施例中的操作。

已分离为代表成分和代表成分以外的非代表成分的编码视频信号，由存储媒体11或通信终端12供给，然后保存在缓冲器13中。这里“代表成分”意指直流(DC)成分，是图象以8×8象素方块为单位，经离散余弦变换(DCT)而获得的，而“非代表成分”意指非DC成分或交流(AC)成分。

保存在缓冲器13中的数据，以帧为单位被供给到代表成分提取器14。另一方面，由摄像机15或计算机16中的图象文件(例如位图文件)记录的视频信号，被编码器17编码，得以分离为代表成分和代表成分以外的非代表成分，然后被供给到代表成分提取器14。代表成分提取器14，从这种形式的视频信号中只提取代表成分。被提取的代表成分，被记录在记录媒体18上，被记录的代表成分，被显示输出端子19变换为图象，然后显示。

图2是代表成分提取器14的方块图。在图2中，参考号码21表示的是输入端子；22是标记判定器；23是计数器；24是开关，25是输出端子。为说明这种操作，假定视频信号以图3所示的格式供给，其中，在前端放置前端数据之后，顺序放置固定长度为“a”位二进制数的代表成分和固定长度为“b”位二进制数的非代表成分。但是，即使这些成分不具有固定的长度，视频信号也不局限于图3所示的格式，只要能以任何方法检测到代表成分。

图3是概略表示输入视频信号的数据流的格式图。在图3中，“F”，“DC”和“AC”分别表示标记，代表成分和非代表成分。当格式如图3所示的视频信号经过输入端子21被输入到标记判定器22时，如果前端数据(即标记)由标记判定器22供给，那么，一个零清除信号被送到计数器23，于是，将计数器23的值“C”重新设置为“0”。另一方面，如果前端数据没有被检测到，那么，计数器23的值“C”将加“1”。如果c≤a，因为输入由代表成分的二进制数组成，计数器23向开关24供给一个ON信号，开关24将输入二进制数依次供给到输出端子25。另一方面，如果a＜c≤a+b，因为输入由非代表成分的二进制数组成，计数器23向开关24供给一个OFF信号，开关24不向输出端子25供给输入二进制数。

当计数器23的值“c”达到“a+b”时，下一次供给的二进制数是代表成分。因此，在下一次二进制数供给之前，计数器23的值“C”被重设为“0”。此后，以与上述操作相同的方式进行，下一个代表成分被供给输出端子25。

如上所述，本发明的第1个实施例中，当已经分离为代表成分和代表成分以外的非代表成分的视频信号，被从编码视频信号供给部20的各个分支中的任一分支供给时，对这种形式的视频信号，有可能从其中，仅仅提取和显示或记录代表成分。

在这个实施例中，已记录在记录媒体18上的代表成分，被输出和显示。另一种方法是，代表成分可以从代表成分提取器14直接输出和显示。此外，显示输出端子19可以从图1所示的结构中取消。

另外，各种类型的监视器可以被用作显示输出端子19。也就是说，不仅常用的隔行扫描方式的监视器，而且非隔行扫描方式的监视器包括VGA卡(例如个人计算机监视器)，投影机和类似设备都可以使用。

再有，缓冲器13可以是不易失性存储媒体，例如硬盘，也可以是易失性存储媒体，如RAM。

再有，当计数器23的阈值如在这个实施例中那样，被设置为“a”或更低，

代表成分可以直接被提取。但是，如果在记录成传送视频信号时，要求进一步减

小容量，阈值可以设置为“a”或更低。

实施例2

图4是本发明的第2个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在下面的实施例中，除非某些特别的限制，常假定：在编码视频信号供给部20中，用的是磁带；DC成分用作代表成分，它是由视频信号被分割成的各个方块经离散余弦变换(DCT)而获得的，每个方块由8水平象素×8垂直象素组成；以及各个方块中的DC成分被记录在磁带的固定区域。但是，用任何其他编码视频信号供给部，当然也能实现同样的效果。

在图4中，参考号码41表示的是磁带；42表示的是磁带重放器。

在下文中，将说明第2个实施例中的操作。

已记录在磁带41上的数据，由磁带重放器42读出；然后保存在缓冲器13中，一直到对应于一帧的数据被读出。保存在缓冲器13中的数据，只有DC成分被代表成分提取器14提取，然后被记录在记录媒体18上，被记录的DC成分，被显示输出端子19变换为图象，然后被显示。

图5是表示NTSC制式的数字视频信号的一帧的示范性结构图。亮度信号(Y)由720水平象素×480垂直象素组成，而第一色差信号(Cr)和第二色差信号(Cb)由180水平象素×480垂直象素组成。

下面将说明记录这些信号的一个示范性方法。首先，每个亮度信号和每个色差信号被分割为许多方块，每个方块由8水平象素×8垂直象素组成。图6概略地表示这些方块和视频信号的记录格式。亮度信号，第一色差信号和第二色差信号之间在水平方向的象素数目的比，为4∶1∶1。因此，如图6的(a)部所示，处在屏幕的同一区域的4个Y方块，1个Cr方块和一个Cb方块，构成一个宏模块。其次，对各个方块进行离散余弦变换(DCT)。通过DCT所得到的系数，分离为DC成分和AC成分。在这些成分中，对AC成分以适当的量化级分割，以获得可变长度编码。

图6的(b)部表示记录媒体上的示范性记录区域，其中，记录了与一个宏模块相应的视频数据。Y0至Y4，Cr和Cb组成一个与图6的(a)部中的宏模块相应的宏模块。这个记录区域有固定的长度。在这个区域中，相应于一个字节(8位)的数据，被记录在垂直方向，从而使最高有效位(MSB)放在这个图形的最高端，字节位置号顺序在水平方向排列。编码数据首先在垂直方向记录，从MSB一直到最低有效位(LSB)，然后在水平方向按字节位置号的增长顺序记录。在这个记录区域的每个方块上，DC成分和可变长度编码的AC成分，分别以固定长度被记录在DC区和AC区。

在第2个实施例中，编码数据按上述记录顺序，从缓冲器13被供给到代表成分提取器14。因此，代表成分提取器14，只要以在第1个实施例中说明的操作方法，通过位流的位号计数，就可从输入位流中提取DC成分。

图7是说明象素之间的关系图，即通过对代表成分(或DC成分)和非代表成分(或AC成分)译码所得到的通常的重放画面中的象素，和第2个实施例中的显示输出端子19所显示的简易的显示画面中的象素之间的关系。当一个方块由8×8象素组成时，通常的重放画面中的一个8×8方块对应简易的重放画面中的一个象素。所以，当一个通常的重放画面的尺寸表现为720×480象素时，一个简易的重放画面的尺寸表现为90×60象素。

如上所述，在本发明的第2个实施例中，简易的重放画面具有比通常的重放画面小的尺寸，可以通过从磁带上的固定区域只提取DC成分来形成。此外，可以作代表成分提取器的电路的尺寸可以是较小的。

应当注意，一个简易的重放画面的尺寸，并不局限于90×60象素。根据需要，尺寸可以增加或减小。另外，即使在简易的重放画面中，引起各种视觉干扰例如跳动，这种视觉干扰可通过利用例如适当的滤波器加以消除。

还应当注意，记录区域的尺寸(或记录容量)不受具体的限制，只要每个方块的DC区和AC区具有固定的长度。

实施例3

图8是本发明的第3个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在图8中，参考号码81表示的是发送器；82是外部传输线；83是接收器。

在下文中，将说明在第3个实施例中的操作，主要是关于与第2实施例中的操作不同之处。

由代表成分提取器14提取的DC成分，通过发送器81进行编码，分组，以及诸如此类的便于传输的操作，然后经过外部传输线82发送。被发送的数据再存入接收器83，以便在记录媒体18上记录。

如上所述，在本发明的第3个实施例中，通过只对被提取的DC成分编码并使之通过传输线，被传输的信息量可以减少，而不损害视频信号的内容。

实施例4

图9是本发明的第4个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在图9中，参考号码91表示的是记录媒体控制器；92是记录媒体；93是显示帧选择器；94是多个图象的显示和输出端子。

在下文中，将说明在第4个实施例中的操作，主要是关于与第2个实施例中的操作不同之处。

根据来自使用者的输入，显示帧选择器93产生数据，指明需要输出的帧，然后，将数据输出到记录媒体控制器91。记录媒体控制器91控制记录媒体92，使得对应于被指明的帧的代表成分(或DC成分)的数据，从其中选出并取回。随机存取存储器(RAM)，硬盘驱动器(HDD)，光盘，磁带或类似媒体，都可以用作记录媒体92。对应于由显示帧选择器93指明的帧的代表成分的数据，从记录媒体92输出，经过记录媒体控制器91，到达端子94，用以显示和输出多个图象。例如，用于显示和输出多个图象的端子94，输出一个信号，可在一个屏幕上同时显示多个与所选帧相应的简易的重放画面。

如上所述，在本发明的第4个实施例中，通过在一个屏幕上同时显示多个简易的重放画面，一个编辑点或特征影像，特别是例如景物变化的影像，能容易地被搜索。如在第2个实施例中所说明的，由于一个简易的重放画面，在水平和垂直两个方向上的尺寸是一个通常的重放画面的八分之一，除非进行放大或缩小，可以同时在一个屏幕上显示的简易的重放画面相应的最大帧数变成64。此外，如果使用具有大约1280×1024象素的高分辨率的监视器，更多数目的简易的重放画面可以同时被显示。

在第4个实施例中，已说明这种情况，即DC成分由代表成分提取器14直接供给到记录媒体92。但应当注意的是，也可以使用通过外部传输线发送DC成分的结构，如在第3个实施例中所做的那样。

实施例5

图10是本发明的第5个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在图10中，参考号码101表示的是第1记录媒体控制器；102是第1记录媒体；103是传输帧选择器；104是第2记录媒体。

在下文中，将说明第5个实施例中的操作，主要是关于与第3个实施例中的操作的不同之处。

由代表成分提取器14提取的DC成分，通过第1记录媒体控制器101，被保存在第1记录媒体102中。传输帧选择器103的动作，使使用者能从保存在第1记录媒体102中的数据中任意选择需要传输的帧。由传输帧选择器103选择的帧的DC成分，被发送器81编码以便传输，然后经过外部传输线82被发送出去。接收器83接收到的DC成分数据，被暂时保存在第2记录媒体中，然后由显示输出19显示。

如上所述，在本发明的第5个实施例中，通过任意选择或删除待发送的帧，需要传输的信息量大为降低，所以，即使通过传输速率低的传输线(例如电话线)，也能传输视频而不损害视频的内容。

值得注意的是，在这个实施例中，也可以使用这样的结构，即在传输帧选择器103事先选择传输帧之后已被传输的DC成分，在接收侧可进一步被选择记录或显示。

实施例6

图11是本发明的第6个实施例的视频信号处理装置的方块图。在图11中，参考号码111表示的是磁带传送马达；112是磁带传送控制器。

在下文中，将说明第6个实施例的操作，主要是关于与第2个实施例中的操作不同之处。

磁带传送马达111，根据由磁带传送控制器112供给的控制信号，控制磁带41的行走速度。

将要说明的是高速重放操作的例子，在这种操作中，磁带41的行走速度高于通常重放行走速度，所说明的主要是关于重放磁头的操作。

图12是比较地表示在磁带上的磁迹121，通常重放速度下重放磁头中心的轨迹122，和高速重放速度下重放磁头中心的轨迹123。在图12中，“W”指示磁头的宽度。在通常速度下进行重放操作时，重放磁头扫描每条磁迹，因此读出全部宏模块。另一方面，在进行高速重放操作时，重放磁头每次扫描，从多条磁迹(图12中阴影表示的部分)同时读出数据。与第2个实施例的方法相同，这时候读出的每个宏模块中只有DC成分被提取。被提取的DC成分被记录在记录媒体18上，然后由显示输出端子19输出。这里，“高速”意指速度比通常重放速度快。

如上所述，在本发明的第6个实施例中，磁带以比通常重放速度快的速度行走时，从读出的视频数据中，提取DC成分，由此有可能在较高的速度下，并在不使被记录的视频信号变得不可识别的程度上减少被记录视频信号信息量的情况下，识别在一个长的时间周期内已被记录的视频信号的内容。

此外，在第6个实施例中，缓冲器13的输出，可以被输入到发送器81。在这种情况下，为了得到经过外部传输线82传输的视频信号的代表成分，只需要在接收侧提供另一个代表成分提取器14。

实施例7

图13是本发明的第7个实施例的视频信号处理装置的方块图。在图13中，参考号码131表示的是自适应译码器；下文将说明第7个实施例中的操作。

第7个实施例与第1个实施例的不同之处在于：对存储媒体11的视频数据或经通信终端12接收到的视频数据，可以用任意格式编码。任意编码的数据供给到自适应译码器，那里，根据相应的格式对编码数据进行译码。也就是说，“自适应”译码器使用一种与输入视频信号编码方法相应的译码方法，对输入视频信号译码。

被译码的数据，由编码器16分离为代表成分和非代表成分，以便进一步编码。编码的实现方法是，例如用离散余弦变换进行帧内压缩。

编码数据只一次保存在缓冲器13中，然后被送到代表成分提取器14，从中提取代表视频信号。被提取的代表视频信号，被记录在记录媒体18上，然后由显示输出端子19显示，或者被发送器81作适合于传输的编码，以便通过外部传输线82传输。或者用另一种方法，视频信号被记录在记录媒体18上。同时通过外部传输线82传输。

如上所述，在本发明的第7个实施例中，通过从以任意格式编码的视频信号中，恢复代表成分，然后显示，记录或发送这些代表成分，以任意格式编码的视频信号，可以容易地被显示，并且被记录或发送的信息量可以减少。

实施例8

图14是本发明第8个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在图14中，参考号码141表示的是磁盘记录器；142是磁盘；143是磁盘重放器；144是编辑区域设定器；145重放程序设定器。

已分离为DC成分和AC成分的视频信号，通过磁带重放器42，从记录在磁带41的数据中被重放出来。代表成分提取器14，从由磁带重放器42重放出来的视频信号中，提取DC成分。被提取的DC成分，通过磁盘记录器141，被记录在磁盘142上。这时，一般已记录在磁带41上的时间代码被同时记录在磁盘142上，被记录在磁盘142上的DC成分，可以通过磁盘重放器143重放，使简易的重放图象显示在显示输出端子19上。

其次，使编辑区域设定器144操作磁盘重放器143，由记录在磁盘142上的视频信号(这时，实际记录在磁盘142上的，是记录在磁带41上的视频信号的DC成分)，产生与必要的切面相应的时间代码表。更具体地说，通过旋转编辑区域设定器144上面的标示盘或类似件，使磁盘重放器143进行各种各种操作，如快进，重绕和可变速重放操作，搜索必要的切面，同时监视由DC成分组成，并显示在显示输出端子19上的图象。然后，顺序记下所找到的必要的世面的时间代码起始点和终了点。在这种情况下，时间代码起始点和时间代码终了点的设定，要足以包容每个必要的切面，并且使以后作决定性编辑操作时能灵活地改变编辑点。也就是，编辑区域设定器144输出一个控制信号到磁带重放器42，利用代表成分进行粗略的编辑操作。这种粗略的编辑操作，意指编辑是在若干秒量级上粗略进行。一个时间代码或类似的信号，从编辑区域设定器144输出作为控制信号。根据这些时间代码，磁带重放器42进行驱动控制，包括磁带的重绕和快进。

其次，由编辑区域设定器144产生的，与必要的切面相对应的时间代码表，被传送到磁带重放器42。磁带重放器42再次重放由DC成分和AC成分组成并已记录在磁带41某一区域的视频信号，以便与编辑区域设定器144指明的时间代码表相对应。这时，由磁带重放器42重放的视频信号的DC成分和AC成分两者，通过磁盘记录器141，记录在磁盘142上。

在磁盘142上记录视频信号时，由于DC成分已经被记录在那里，所以只有必要部分的AC成分被记录。

这里，记录在磁盘142上的视频信号，由磁盘重放器143重放，然后，经过了重放要求的处理如逆DCT，以便在DCT之前，视频信号被恢复为高质量的图象，并且，图象能被显示在显示输出端子19上。

其次，已记录在磁带41上的视频信号素材，由重放程序设定器145进行最终决定编辑操作。也就是说，在显示来自视频信号(这时DC成分和AC成分已被记录)的高质量图象时，设定瞬间编辑点，所述视频信号已被记录在磁盘142上，并且与编辑区域设定器144所选择的必要的切面相对应。换句话说，重放程序设定器145向磁盘重放器143输出一个控制信号，以便进行以帧为单位的精细编辑操作。另外，就合适的切面而论，可指定特技重放或设定一组切面的重放顺序。根据以这种方式产生的重放程序，磁盘重放器143最终地重放记录在磁盘142上的视频信号。这些被重放的视频信号，可以在空中作为广播用的视频信号，或者再次记录在记录媒体如磁带上。

实施例9

图15是本发明的第9个实施例的视频信号处理装置的方块图。在图15中，参考号码151表示的是编辑内容指示表产生器；152是磁带记录器；153磁带。

下文将参考附图说明本发明的第9个实施例。

首先，磁带重放器42重放视频信号，该视频信号已被分离为DC成分和AC成分，来自磁带41。代表成分提取器14，由磁带重放器42重放的视频信号中提取DC成分。被提取的DC成分由磁盘记录器141记录在磁盘142上。这时，一般已被记录在磁带41上的时间代码，被同时记录在磁盘142上。记录在磁盘142上的DC成分，能够被磁盘重放器143重放，使仅由DC分组成的简易重放图象被显示在显示输出端子19上。

其次，通过使编辑内容指示表产生器151操作磁盘重放器143，从记录在磁盘142上的视频信号(这时，实际记录在磁盘142上的是早先记录在磁带41上的视频信号的DC成分)中，产生一个与必要的切面相对应的时间代码表。更具体地说，通过旋转编辑内容指示表产生器151上面的标示盘或类似件，使磁盘重放器143进行各种操作，如快进，重绕和可变速重放操作，搜索必要的切面，同时监视由DC成分组成，并显示在显示输出端子19上的图象。然后，顺序记下所找到的必要切面的时间代码起始点和终了点。此外，也记下所选切面适当的重放速度的指示信息。再进一步，记下所选的切面组重放顺序的指示信息。

其次，与编辑内容指示表产生器151已产生的必要切面相应的时间代码表，有关切面适当的重放速度的指示信息，和有关切面重放顺序的指示信息，被传送到磁带重放器42和磁带记录器152。磁带重放器42，根据由编辑内容指示表151指示的内容，再次重放由DC成分和AC成分组成的，并已被记录在磁带41某一区域的视频信号。由磁带重放器42重放的视频信号的DC成分和AC成分两者，此时由磁带记录器152汇编记录到磁带153上。将记录在磁带153上的视频信号插入另一重放器，所重放的信号可在空中作为广播用的视频信号。另外，重复上述操作，通过将视频信号插入磁带重放器42的方法，可进行更为详细的编辑操作。

在第8个和第9个实施例中，在一种操作模式中，DC成分由代表成分提取器14从磁带重放器42重放的信号中提取，记录到磁盘142上，如果磁带重放器42以比通常速率高的速率重放信号(在特技重放模式中)，那么，一个屏幕上所含的图象信息，对每一帧频来说，覆盖了许多帧，但传送完成的时间可以缩短。在这种情况下，如果磁带重放器42的重放速率，设定为通常速率的5至10倍那样高，在普通的视频信号素材的情况下，可以获得足以识别其内容的图象质量。在从磁盘142重放信号的情况下，以磁带重放速率与在磁盘142上的记录速率的比，慢速地重放信号，可以再现原始的重放速率。

如上所述，在本发明的第8个和第9个实施例中，视频信号处理装置这样来构成，即代表成分提取器从已经分离为代表成分和代表成分以外的非代表成分的视频信号中，提取代表成分，并且可以仅用这些代表成分，在图象显示单元(或显示输出端子)上，进行图象监视器显示。因此，以根据离散余弦变换(DCT)按演播室标准压缩信号所得到的信号作为上述形式的视频信号，并且以由DCT所得到的DC成分作为代表成分，用这种方法，代表成分的数据速率可以降低到很低的水平，并且第2记录媒体的记录容量可以很小。

在利用磁盘作为第2记录媒体的情况下，由于所有的已被记录在普遍被用作第1记录媒体的磁带上的视频信号素材，不能立刻都传送到磁盘上，从磁盘的费用和记录容量问题的观点看，几乎常有必要进行事先从磁带上选择需用的素材的工作。这项工作本来可通过操作能重放磁带的VTR来进行。但是，磁带是顺序记录媒体，这种记录媒体的操作响应速度性能差，并且进行这项工作要花费很多时间。另一方面，按照本发明，这种耗时工作可在具有优良的可存取性的磁盘上进行，所需要的工作时间能大大缩短。

另外，由于仅仅是代表成分被用代表成分提取器提取，不需要单独提供昂贵的视频压缩器/扩展器。

再进一步说，在第1操作模式，即记录在第1记录媒体上的视频信号的代表成分，被提取记录在第2记录媒体上，通过使第1重放器以高于通常重放速率的重放速率，来重放信号，一系列编辑工作所需要的时间可以进一步缩短。

实施例10

图16是本发明的第10个实施例中在传输侧的视频信号处理装置的方块图。图17是本发明的第10个实施例中在接收侧的视频信号处理装置的方块图。在图16中，参考号码161表示的是帧信号提取器；162是帧存储器；163是第1选择器；164是控制信号；165是发送器。在图17中，参考号码171表示的是控制信号产生器；172是选择信号；173是第2选择器；174是帧信号处理器；175是非代表分量增补器；176是帧存储器；177是控制信号；178是记录器/重放器；178a是记录媒体，178b是监视器；179是接收器。

首先，将参考图16说明在传输侧的操作。磁带重放器42，重放来自磁带41上的视频信号，该视频信号已被分离为代表成分和代表成分以外的非代表成分。帧信号提取器161，提取帧信号，或与磁带重放器42输出信号中的一个屏幕相对应的信号，然后将帧信号记录在帧存储器162中。还有，如果必要，帧信号提取器161，读出记录在帧存储器162中的帧信号，并将帧信号输出到第1选择器163。帧信号提取器161，以任意间隔对代表移动画面的众多的帧，进行部分提取。例如，通过对多帧的部分提取，帧信号提取器161每秒只输出2或3帧。这个提取间隔，决定于传输线的数据速率。

代表成分提取器14，从上述形式的视频信号中只提取代表成分，由此将代表成分输出到第1选择器163，作为代表成分信号。

根据从发送器165输出的控制信号164，第1选择器163，或者选择帧信号，或者选择代表成分信号，然后将所选信号输出到发送器165。发送器165将第1选择器163输出的信号，作为第1传输信号，输出到外部传输线82。再有，发送器165通过外部传输线82，接受第2传输信号，然后将这个信号输出到第1选择器163，作为控制信号164。

其次，将参考图17，说明接收侧的操作。

根据选择信号172，控制信号产生器171向第2选择器173和接收器179，输出控制信号177。接收器179将接收到的控制信号177，输出到外部传输线82，作为第2传输信号。再有，接收器179，通过外部传输线82，接收第1传输信号，然后将接收到的第1传输信号，输出到帧信号处理器174，如果第1传输信号是帧信号的话；或者将接收到的第1传输信号，输出到非代表成分增补器175，如果第1传输信号是代表成分信号的话。

帧信号处理器174，将从接收器179输出来的帧信号，记录到帧存储器176上。再有，帧信号处理器174，读出记录在帧存储器176上的帧信号，然后将帧信号作为被压缩视频信号，输出到第2选择器173。当帧信号是代表一个移动画面的帧信号时，帧信号是根据传输数据速率以帧为单位提取的，作为被压缩的视频信号输出。另一方面，当帧信号是代表一个静止画面的帧信号时，帧信号作为被压缩的视频信号，可重复输出多次。

非代表成分增补器175，将一个代替非代表成分的信号增补到代表成分信号上，然后将这个增补过的信号输出到第2选择器173。再有，非代表成分增补器175并不常常被要求输出一个增补过的信号。例如，非代表成分增补器175工作，使代表成分由一个适当的滤波器进行处理。

根据控制信号177，第2选择器选择帧信号处理器174的输出，或者选择非表成分增补器175的输出，然后，将所选的输出送到记录器/重放器178。记录器/重放器178将所选的输出信号，记录在记录媒体178a上，或者将所选的输出信号，输出到监视器178b。记录媒体不局限于磁带型媒体，也可以是对磁盘型媒体，如HDD。

在这种情况下，控制信号177是这样的控制信号：当第1选择器163选择帧信号提取器161的输出时，使第2选择器173选择信号处理器174的输出，而当第1选择器163选择代表成分提取器14的输出时，使第2选择器173选择非代表成分增补器175的输出。

对假定传输侧和接收侧都有各自单独的功能的实施例已作了说明。另一种方法是，传输侧和接收侧两者，各自都可以构成能实现传输和接收两种功能。

此外，控制信号产生器171在这个实施例中，被提供在接收侧。另一方法是，控制信号产生器171可提供在传输侧。在这种情况下，控制信号164，经过传输侧的选择器和传输线，被传送到接收侧的选择器。

实施例11

图18是本发明的第11个实施例中的视频信号处理装置的方块图。值得注意的是，第11个实施例是第10个实施例中的发送器165的具体装置。在图18中，参考号码181表示的是PCI总线；182是插入存储器；183是硬盘；184是CPU；185是调制解调器；186是从第1选择器163延伸来的数据线；188是外部传输供82的数据线；189是外部传输线82的控制线。

由图16中所示的第1选择器163所供给的，通过数据线186来的输入信号，从图18中的PCI总线181通过，被存储在插入存储器182或硬盘183中。CPU184将记录在插入存储器182或硬盘183中的输入信号，输送到调制解码器185，并将从调制解码器185输出的控制信号164，通过PCI总线181，输出到第1选择器163。调制解调器185对输入信号进行预定的信号处理，由此输出第1传输信号，经过数据线188和控制线189送到外部传输线82。再有，调制解调器185通过外部传输线82接收第2传输信号，然后输出这个信号作为控制信号164，送到PCI总线181。与第10个实施例中相同的操作，这里未作说明。

在这个实施例中，输入信号被假设记录在插入存储器182或硬盘183中。但是，输入信号不仅可被记录在插入存储器或硬盘中，而且可被记录在任何其他存储媒体中。还有，PCI总线被假设用作在其中传输输入信号和控制信号164的总线。换一种方法，ISA总线也可以使用。另外，假设的是调制解调器185，输出第1传输信号到外部传输线82上，并经过外部传输线82接收第2传输信号。但是，调制解调器185以外的任何其他电路也是可以使用的，只要这个电路能够通过外部传输线82输入和输出信号。

实施例12

图19是本发明的第12个实施例中的视频信号处理装置的方块图。值得注意的是，第12个实施例是第10个实施例中的接收器179的具体装置。在图19中，接收器179包括：含CPU184的计算机195；插入存储器182；硬盘183；PCI总线181；调制解调器191。参考号码196表示的是外部传输线82的数据线；197是外部传输线82的控制线；198是通往非代表成分增补器175和帧信号处理器174的数据线；在这第12个实施例中，视频信号处理装置的整体结构与第10个实施例中的相同。

调制解调器191通过外部传输线82，接收第1传输信号；对接收到的信号进行预定的信号处理；然后，通过PCI总线181将处理过的信号输出到插入存储器182或硬盘183。调制解调器191也对控制信号164进行预定的信号处理，由此，将处理过的信号输出，作为第2传输信号送到外部传输线82。CPU184将记录在插入存储器182或硬盘183中的信号，通过PCI总线181输出到帧信号处理器174或非代表成分增补器175。在这种情况下，当调制解调器191的输出信号是帧信号时，这个帧信号就被输出到帧信号处理器174。另一方面，当输出信号是代表成分信号时，这个代表成分信号就被输出到非代表成分增补器175。再有，从控制信号产生器171输出的控制信号164，经过PCI总线(181)被输出到调制解调器191。这里，未加说明的操作与第10个实施例的操作相同。

在这个实施例中，调制解调器191的输出信号，被假设记录在插入存储器182或硬盘183中。但是，输出信号不仅可被记录在插入存储器和硬盘中，而且可被记录在任何其他存储媒体中。还有，PCI总线被假设作为用于在其中传输调制解调器191的输出信号和控制信号164的总线。另一种方法，ISA总线也可以使用。此外，假设是调制解码器191，输出第2传输信号到外部传输线82，并经过外部传输线82接收第1传输信号。但是，调制解调器191以外的任何其他电路也是可以使用的，只要这个电路能够通过外部传输线82输入和输出信号。

图20是本发明的第12个实施例说明图。值得注意的是，对这第12个实施例的说明，用的是第10个实施例中的压缩视频信号的一个具体的形式。在图20中，压缩视频信号由多个帧信号201组成。为每个帧信号201，设置多个信息包202。在每个信息包202中，有一个帧前端标记区203和一个数据区204。第1帧的第1信息包，被称为第1帧前端信息包205，第2帧的第1信息包被称为第2帧前端信息包206。每一帧的前端信息包中的帧前端标记203被称为“前端”，而每一帧的其他信息包中的其他帧前端标记203，被称为“非前端”。第12个实施例中的视频信号处理装置的整体结构，与第10个实施例中的相同。

压缩视频信号，通过分割为多个信息包202被发送。图16中所示的帧信号提取器161，通过检测帧前端标记203的内容，能判定信息包是否处于帧前端。在这种情况下，帧信号提取器161把从第1帧前端信息包205到紧接第1帧出现的第2帧前端信息包206之前的信息包作为一帧，由此提取这一段作为帧信号。这里，未作说明的操作，与第10个实施例中的相同。

在这个实施例中，图20中所示的帧前端标记203，定位于信息包202的前端。但是，帧前端标记203可以处于信息包202内的任何位置。

图21也是说明本发明的第12个实施例的图。值得注意的是，对这第12个实施例的说明，是假设第10个实施例中的视频信号是隔行扫描的信号。在图21的(a)部中，场211a，211b和211c是由奇数扫描行组成的场，而场212a和212b是由偶数扫描行组成的场。对各场而言，用实线表示的扫描行213被包含在场中，而用虚线表示的扫描行214不包含在场中。如图21的(b)部所示，奇数扫描行216和偶数扫描行217，在一帧215中交错排列。

图22是说明本发明的第10个实施例变型的图。值得注意的是，在图22中，第10个实施例中的视频信号，被假设为非隔行的扫描信号。在图22的(a)部，场221a，221b和221c表示的三个相继的帧。如图22的(b)所示，帧222由在垂直单行扫描周期中被扫描的多个扫描行223组成。

图23表示第10个实施例中的压缩视频信号的一种形式。在图23中，压缩视频信号由多个信息包202组成。在每个信息包202中，有一个信号识别标记区231和一个数据区204。信号识别标记231是指示视频信号是隔行扫描信号还是非隔行扫描信号的标记。

首先，将具体说明隔行扫描信号或一种类型的视频信号。如图21的(a)部所示，隔行扫描的信号是一种视频信号，其中，仅由奇数扫描行组成的许多场和仅由偶数扫描行组成的许多场交错出现。例如，在t0时刻的场211a只有奇数扫描行，而在t1时刻的场212a只有偶数扫描行。在这种情况下，帧215成为由场211a和212a综合而成的帧，如图21的(b)部所示。更具体地说，包含在帧215中的许多扫描行中，奇数扫描行216是场211a的扫描行，而偶数扫描行217是场212a的扫描行。在这种情况下，由于场211a和场212a代表不同时刻的图象，在帧215中，奇数扫描行216和偶数扫描行217之间产生一个时间间隙。其结果是，在从隔行扫描信号中提取和显示单个图象时，所得图象会变得模糊。符合NTSC标准的视频信号或常用的电视信号就是如图21所示的隔行扫描信号。

其次，将具体说明非隔行扫描信号或另一种类型的视频信号。如图22的(a)部所示，非隔行的扫描信号和隔行扫描信号的不同之处，是场211a包含全部扫描行。但是，在一个时间单位内的场数是隔行扫描信号的场数的一半。也就是就说，在使用如图21所示的同样时间轴的情况下，在时刻t₀，t₂和t₄，场确实存在，但在时间t₁和t₃没有场存在。在这种情况下，由于帧222仅由场221a组成，在邻近的扫描行223之间没有时间间隙产生。所以，即使提取和显示单个图象，图象不会象隔行扫描信号的情形那样变得模糊。

如上所述，在发送与一帧相应的图象的情况下，通过从非隔行扫描信号中提取帧信号，有可能获得高保真度图象。因此，压缩视频信号被分成如图23所示的许多信息包202，以便于传送。通过对信息包的识别标记231的检测，图16中所示的帧信号提取器161能够判定包含在信息包中的压缩视频信号，是隔行扫描信号还是非隔行扫描信号。只有当压缩视频信号是非隔行扫描信号时，帧信号提取器161才提取帧信号。这里，未加以说明的操作，与第10个实施例的操作相同。

虽然在图23中，信号识别标记231被定位于信息包202的前端，这个标记也可以定位于信息包202中的任何其他位置。再有，在这个实施例中，视频信号被假设既可以是隔行扫描信号，又可以是非隔行扫描信号。另一种方法，视频信号可以是能在隔行扫描信号和非隔行扫描信号之间任意切换的信号。

实施例13

图24是本发明的第13个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在图24中，参考号码241表示压缩器。

记录在磁带41上的数据，被磁带重放器42读出，并保存在缓冲器13中，一直到相应于一帧的数据已被读出为止。保存在缓冲器13中的数据，只有DC成分被代表成分提取器14提取。因为DC成分也可被看作视频信号，这些成分用压缩器241压缩，由此得到压缩的DC视频数据。由压缩器41得到的压缩DC视频数据，被记录到记录媒体18中。

如上所述，在第13个实施例中，对由DC成分组成的视频数据进一步压缩，利用所得到的压缩DC数据，每一单位时间内的视频数据容量能被进一步减少。

实施例14

图25是本发明的第14个实施例中的视频信号处理装置的方块图。在图25中，参考号码251表示扩展器。

下面仅仅说明与第13个实施例的不同点。由代表成分提取器14提取的DC成分，经过压缩器241而获得的压缩DC数据，为了传输，被发送器81作编码和分包处理，然后通过外部传输线82传送出去。被传送的数据由接收器83恢复为原来的数据，记录在记录媒体18上。

记录在记录体18上的压缩DC数据，被扩展器251扩展，这样，能得到仅由DC成分组成的视频数据。经扩展器251而得的视频数据，从显示输出端子19输出，作为简易的显示图象。

如上所述，在本发明的第14个实施例中，通过进一步压缩被提取的DC成分，进行传输线路编码，被传送的信息量可以大大减少，而不损害视频信号的内容。其结果是，即使传输线路的传输速率很低，也能传送移动画面。

在第14个实施例中，一旦数据被接收器83接收，被接收的数据可被扩展器251扩展，因此，不用记录媒体18，即可显示简易的图象。

值得注意的是，在第13个和第14个实施例中，压缩器241可以使用任何压缩方法。换句话说，压缩器压缩DC成分并不受其方法上的限制。

在如上所述的实施例中，代表成分被假设为各个M×N(这里M和N是整数)方块经过DCT所得到的DC成分。然而，即使当代表成分在DC成分以外还含有较高的频带成分时，仍能得到本发明的效果。例如，当一个由8×8成分组成的方块被用作DCT方块时，在8×8方块的较低频带区的2×2成分或4×4成分，也可被用作代表成分。

图26表示由DCT系数组成的8×8方块，这些系数是对8×8象素块进行DCT处理而获得的。在图26中，表示在左上角的是DC成分，其他成分是AC成分。在方块中，频率成分在水平方向向右变高，方块中的频率成分在垂直方向向下变高。如果26中所示，在低频区的4×4成分可从8×8DCT方块中提取，作为代表成分。

此外，并非总是有必要提取表示DC成分的所有二进制位，所提取的DC成分的二进制位数，可根据记录容量或传输速率任意选择。

根据本发明的上述视频信号处理方法，可用软件或者硬件或者两者来实现。在使用软件实现本发明的方法的情况下，软件可以以记录媒体的形式配给，软件被记录于其中，或者通过通信线路或类似的形式配给。

根据本发明，至少可以得到下述效果：在高速下可以识别视频信号；记录容量可以减少；视频信号可以在实际允许的速率下传送，即使传输线路的传输容量相对较小。

对于熟悉这方面技术的人来说，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，各种其它的变形是显然可见并且是容易实现的。因此，并不意味着所附的权利要求的范围，局限于下面的叙述，而是，权利要求可以作广泛的解释。

Claims (1)

1、视频信号处理装置，包括：

磁带重放器，用于重放和输出视频信号，该视频信号包含表示代表成分的信号和表示非代表成分的信号，并记录在磁带上；

代表成分提取器，用于接收视频信号，并从视频信号中提取表示代表成分的信号；

磁盘记录器，用于将表示代表成分的信号记录在磁盘记录媒体上；

磁盘重放器，用于从磁盘记录媒体重放表示代表成分的信号；以及

编辑区域设定器，用于控制磁带重放器的重放操作，其中

所述代表成分是指当对图像进行离散余弦变换时所获得的直流分量，而所述非代表成分是非直流分量或交流分量。

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