CN1269095A - 视频数据传输 - Google Patents

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Abstract

一种视频数据传输系统,其中要求具有彩色摄像机(4)的发送端(1)发送视频信息到只具有黑白显示(7)的接收端(3)。为了最小化传输比特率,在建立(set－up)的过程中,接收端(3)把“只有亮度”标志发送到发送端(1),以建议发送端只发送彩色摄像机(4)产生的视频信号的亮度分量。摄像机(4)产生的色度分量或是被去除或是在发送之前作为无效数据编码。

Description

视频数据传输
本发明涉及视频数据传输并特别适用于可视电话，尽管对于可视电话来说不是必需的。
现在有许多需要视频数据高速传输的应用。在接下去的几年中，预计专门用于可视电话服务(包括电视会议)的要求会提高。为了预先考虑这个预计提高的要求和其它也在提高的需要视频数据传输的服务的要求，国际电信联盟(ITU)正在制定这个领域的新标准。特别是，ITU的电信标准化部分(称作ITU-T)已经制定了若干草拟的建议(recommendations)作为该国际标准的前身，涉及视频数据的点对点传输(并且可在网址ftp：//standards.pictel.com上获得)。
ITU-T建议H.324定义了用于低比特率多媒体通信的终端。H.324端可传送实时声音、数据和视频或者它们的任意组合，并且可集成到个人计算机中或在诸如可视电话的独立装置中实施。H.324建议结合了若干其它的ITU-T建议，并且用于最大限度地使符合这个建议产生的标准的终端互相配合(interworking)。
加入到H.324中的建议包括：
建议H.261，特别规定了包括亮度(Y)和色度(U，V)分量的彩色格式图象的处理和编码；
建议H.263，规定了可用于压缩和解压视听传输的动态图象分量(包括H.261格式图象数据)的编码表示法(视频编解码器)，并且它满足低比特率的要求；以及
建议H.245，规定了用于在两个连接端之间交换视听和数据能力(capabilities)的协议，并且定义发送信道的性质和所发送数据的性质。
为了提高发送信道容量并且降低数据处理要求，就希望进一步降低视频数据传输所要求的比特率。本发明提供了这种降低，这是通过在一个接收端能够或者设置为只显示黑白图象时只发送视频信号的亮度(Y)即黑色和白色分量，而忽略色度(V)即彩色分量来实现的。
根据本发明的第一方案提供了一种经发送信道将视频数据从第一端发送到第二端的方法，该方法包括的步骤是：
在所述第一端提供一个具有亮度(Y)和色度分量(U，V)的视频信号；
在第二端不要求色度分量的情况下，将一个指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量发送到第二端的控制信息从第二端发送到第一端；以及
在第一端接收到所述控制信息之后，只把视频信号的亮度分量(Y)从第一端发送到第二端。
本发明至少部分来源于这样的认识，即在接收端只能显示黑白图象的情况下，发送到该接收端的色度分量信号(U，V)表示冗余信息。通过从发送的视频数据中忽略色度分量，可释放宝贵的发送容量以作它用。特别是，该方法包括在发送之前，通过使用视频编码器把在所述第一端的所述视频数据编码。更好的是，编码的步骤提供了视频数据的压缩。编码数据在第二端通过视频解码器解码。
在本发明的第一实施例中，视频信号的亮度(Y)和色度分量(U，V)提供给视频编码器。然而，该视频编码器只编码亮度分量(Y)。色度信号不被编码或传输。
在本发明的第二实施例中，视频信号的亮度和色度分量(Y，U，V)提供到视频编码器。该视频编码器随后将色度分量(U，V)当作无效(null)信号编码。在使用诸如可变长编码的技术编码数据的情况下，无效数据可被大大地压缩，并且不会明显增加发送的视频数据量。第二端接收的视频数据通过视频解码器处理以提供亮度分量(Y)和无效色度分量(U，V)。后者随即被去除，而只有亮度分量被保留。这个实施例的优点在于，尽管在第一端的视频编码器需要识别出只传输亮度的请求，但在第二端的解码器则不需要。
在本发明的第三实施例中，色度分量(U，V)在其提供给视频编码器之前由无效信号代替。该编码器随后把无效色度信号与亮度分量(Y)一起编码，并且发送编码数据。这允许使用其它标准的编码器。类似地，标准解码器可在第二端使用。
特别是，该方法包括使用彩色电视摄像机向第一端提供所述视频信号，并且包括把发送的亮度分量提供到与第二端连接的黑和白色显示器上。
本发明的方法包括的步骤是：将另外的控制信息从第二端发送到第一端，在最先提到的控制信息发送之后，指示所述视频信号的亮度(Y)和色度(U，V)分量应发送到第二端。之后发送所有的这些分量。这在具有黑白和彩色显示能力的第二端是适用的，但不时地需要降低传输带宽。
根据本发明的第二方案提供了用于经发送信道发送视频数据的装置，该装置包括：
第一端，用于接收具有亮度(Y)和色度分量(U，V)的视频信号；以及
第二端，用于由其向所述第一端发送控制信号，该控制信号指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量可发送到第二端，
所述第一端进一步用于在接收所述控制信息之后，向第二端只发送视频信号的亮度分量(Y)。
根据本发明的第三方案提供了在本发明上述第二方案的视频数据传输装置中使用的接收端，该端用于由其向远程终端发送控制信息，该控制信息指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量可由远程终端发送到接收端。
根据本发明的第四方案提供了在本发明上述第二方案的视频数据传输装置中使用的发送端，该端用于接收具有亮度(Y)和色度分量(U，V)的视频信号，从远程终端接收控制信息，该控制信息指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量可从发送端发送到远程终端，所述发送端还进一步用于在接收到所述控制信息之后，只将视频信号的亮度分量(Y)发送到远程终端。
根据本发明的第五方案提供了一种视频数据传输单元，它包括根据本发明上述第三方案的终端和根据本发明上述第四方案的终端的组合。
根据本发明的第六方案提供了一种在第一和第二端之间经发送信道发送视频数据的方法，该方法包括的步骤是：在第一和第二端之间交换标志(flag)以告知每一端另一端具备发送和接收具有和不具有色度分量的图象数据的能力。
将视频数据从第一端发送到第二端，并且/或者根据交换的标志反之。
为了更好地理解本发明并且为了显示如何实施相同情况，将以实例的形式涉及附图，其中：
图1示意性地显示了一种视频数据传输系统，其中只有视频信号的亮度分量被编码和发送；
图2示意性地显示了一种视频数据传输系统，其中视频信号的色度分量提供给一个将其作为无效信号编码的编码器，以用于与亮度分量一起发送；以及
图3示意性地显示了一种视频数据传输系统，其中无效信号代替了色度分量，并且无效信号与亮度分量一起提供到一个编码器，以用于在传输之前编码。
图1示出了视频数据传输系统，并且包括发送端1、数据发送信道2和接收端3。发送和接收端通常都符合ITU-T建议H.263，而发送信道可以是无线信道、同轴电缆、纤维光学电缆或其它适当的装置。
根据建议H.263，发送端1具有产生包括亮度(Y)和色度(U，V)的视频信号的彩色电视摄像机4。本领域的一般技术人员应当知道，亮度分量(Y)包含视频图象的色调信息，即图象中黑色和白色的量，而色度分量(U，V)包含彩色信息。发送端1还包括编码器5，它能将彩色电视摄像机4产生的亮度和色度信号编码成适合于经发送信道2发送的形式。编码包括压缩视频信号以降低发送比特率。
接收端3包括视频解码器6，它接收经发送信道2发送的编码视频信息，并且把此信息解独立的色度和亮度分量，以用于发送到视频显示器7。
如上所述，ITU-T建议H.245规定了在视频数据传输之前，发生在两个H.263终端之间的建立(set-up)信号路径。通过使用图1的系统改进了H.245建议，这样，在能力交换期间，“只有亮度”波尔标志包括在现有的“H.263接收视频能力”字段(field)中。特别是，这个标志从接收端3发送到发送端1，并且如果接收端3的显示器7是彩色显示器，则设置为FALSE(假)，而如果显示器7是黑白显示器，则设置为TRUE(真)。
根据“只有亮度”标志的值，发送端1的编码器5执行H.263建议或该建议的改进版本。如果标志设置为FALSE(假)，指示接收端3具有彩色显示的能力，则视频信号的色度和亮度分量(U，U，V)全部编码，并且准备传输到接收端。然而，在“只有亮度”标志设置为TRUE(真)的情况下，编码器5拒绝色度分量(U，V)而只把亮度分量(Y)编码。只有编码的亮度分量发送减少了约10～20％要发送的数据量。接收端3的解码器6经H.263建议作类似的改进，这样，在“只有亮度”标志设置为TRUE(真)的情况下，它知道只有亮度分量被发送。图1中示出了这种情况，其中只有亮度分量(Y)从编码器6提供给显示器7，色度分量是无效的(或“0”值)。
图2中示出了另一种视频数据传输系统，其中类似部分以图1中使用的相同数据来识别。发送端1包括编码器8，它具有接收由接收端发送的“只有亮度”标志的选择模块9。当该标志设置为FALSE(假)的时候，选择模块9将亮度和色度分量发送到主编码器模块，该编码器模块根据现行的H.263建议来操作，以将视频信号的亮度和色度分量编码。当“只有亮度”标志设置为TRUE(真)的时候，选择模块9使无效信号代替两个色度分量。这些无效信号与亮度分量一起被编码，从而产生用于发送的编码视频信号。
这里应当认识到发送信号的格式是相同的，而不用考虑“只有亮度”标志的状态。因而，接收端3的解码器10可与现行的H.263建议一致。应当认识到，因为色度信号在“只有亮度”设置为TRUE(真)时被无效信号代替，所以可在发送端1的编码器8中执行这些信号的大量压缩。例如，使用可变长编码的编码技术可以显著地压缩无效信号。
图3示出了一种视频信息传输系统，其中发送端1的编码器11和接收端3的解码器10与现行的H.263建议一致。这可以通过在编码器11的外面加开关12实现，经此开关，色度信号(U，V)从摄像机4连接到发送端1的编码器11。这个开关12还接收“只有亮度”标志并且执行与参考图1描述的选择模块9实际上相同的功能，这样当“只有亮度”标志设置为TRUE(真)的时候，色度分量(U，V)由无效信号代替。开关12可在硬件或软件中执行。
应当认识到，在不背离本发明范围的情况下，可对上述实施例进行改进。例如，尽管上述实施例涉及的是视频信息的单向传输，但本发明可用于双向传输中，其中在一个单个单元(如可视电话)中的接收端和发送端在通信信道的两端提供。在这种情况下，在每一端的编码器和解码器可由单个H.263编解码器提供，并且H.245建议将定义建立(set-up)路径，其中在传输信道的两端具有“只有亮度”  标志(在相应的“接收视频能力”字段中)的交换，目的是指示两端的接收能力。
为了最大限度地使终端互相配合，H.245能力交换建议可进一步改进，以将“只有亮度”标志添加到从发送端发送到接收端的“发送视频能力”字段(在两端都具有传输和接收能力的情况下，这个字段以双向发送)，并且它指示发送端是否能够只发送亮度分量。例如，在发送端的编码器不能拒绝色度分量并且接收端要求这个信息选择适当的解码器的情况下，可能会发生这种情况。因此，分配给“只有亮度”标志的真值的含义显然是根据该标志是否属于接收视频能力或发送视频能力的字段而定的，即：
在“H.263发送视频能力”字段中，根据图1、2和3的方法，“只有亮度”＝TRUE(真)意味着发送端能够只编码亮度分量；
在“H.263发送视频能力”字段中，“只有亮度”＝FALSE(假)意味着发送端不能只编码亮度分量；
在“H.263接收视频能力”字段中，“只有亮度”＝TRUE(真)意味着接收端能够接收图1方法中改进的H.263比特流；
在“H.263接收视频能力”字段中，“只有亮度”＝FALSE(假)意味着接收端不能够接收图1方法中改进的H.263比特流。
而且，随着能力转换，实际发送可通过从接收端到发送端的发送请求信息的发送而开始。这个信息是“H.263视频能力”字段而且还包括一个“只有亮度”标志。这个标志指示发送端是否只发送亮度信号并且根据两个终端(已经交换的)能力，还根据诸如可获得的信道容量的其它因素来进行设置。该发送端通过接受请求(“请求模式确认”)或拒绝请求(“请求模式拒绝”)来响应。
还应当认识到，本发明可在硬件或软件(例如，使用数字信号处理器)中执行，或者在硬件和软件的组合中执行。

Claims (12)

1.一种经发送信道从第一端向第二端发送视频数据的方法，该方法包括的步骤是：
在所述第一端提供具有亮度(Y)和色度分量(U，V)的视频信号；
在第二端不要求色度分量的情况下，将控制信息从第二端发送到第一端，该控制信息指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量可发送到第二端；以及
在第一端接收所述控制信息的时候，只把视频信号的亮度分量(Y)从第一端发送到第二端。
2.根据权利要求1所述的方法并且包括在发送前，使用一个视频编码器在所述第一端把所述视频数据编码，还包括使用一个视频解码器在第二端将编码的数据解码。
3.根据权利要求2所述的方法，其中视频信号的亮度(Y)和色度分量(U，V)提供给视频编码器，并且该视频编码器只把亮度分量(Y)编码。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中视频信号的色度和亮度分量(Y，U，V)提供给视频编码器，并且该视频编码器将色度分量(U，V)当作无效信号编码。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中色度分量(U，V)在将它们提供到视频编码器之前被无效信号代替，随后该编码器将无效色度信号与亮度分量(Y)一起编码，并且传输编码的数据。
6.根据前面的任意一个权利要求所述的方法，以及包括使用彩色电视摄像机以将所述视频信号提供给第一端，并且将发送的亮度分量提供到与第二端连接的黑白显示器上。
7.根据前面的任意一个权利要求所述的方法，以及包括将另外的控制信息从第二端发送到第一端，在发送首先提到的控制信息之后，指示所述视频信号的亮度(Y)和色度(U，V)分量应发送到第二端。
8.用于经发送信道(2)发送视频数据的装置，该装置包括：
第一端(1)，用于接收具有亮度(Y)和色度分量(U，V)的视频信号；以及
第二端(3)，用于从第二端把控制信息发送到所述第一端(1)，该控制信息指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量可发送到第二端(3)，
在接收所述控制信息时，所述第一端(1)还进一步适用于只将视频信号的亮度分量(Y)发送到第二端。
9.根据权利要求8所述的视频数据传输装置中使用的接收端，该端(3)用于把控制信息从该端发送到远程端(1)，该控制信息指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量可从远程端(1)发送到接收端(3)。
10.根据权利要求8所述的视频数据传输装置中使用的发送端，该端(1)用于接收具有亮度(Y)和色度分量(U，V)的视频信号，以及从远程端(3)接收控制信息，该控制信息指示只有所述视频信号的亮度(Y)分量可以从发送端(1)发送到远程端(3)，所述发送端(1)还进一步适用于在接收所述控制信息时，只将视频信号的亮度分量(Y)发送到远程端(3)。
11.一种视频数据传输单元，包括根据权利要求9所述的终端(3)和根据权利要求10所述的终端(1)的组合。
12.一种经发送信道在第一和第二端之间发送视频数据的方法，该方法包括的步骤是：
在第一和第二端之间交换标志以告知每个端另一端拥有发送和接收具有和不具有色度分量的图象数据的能力；
从第一端发送视频数据到第二端，并且/或者根据交换的标志反之。
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