CN1479251A - 数字视频数据的处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种视频处理装置及方法，应用于数字视频数据解码，用于对数字视频数据进行视频画面外观比例的转换，以产生内插的视频数据。包括子画面单元解码调色装置、视频混合器、缓冲存储器，及内插处理器。子画面单元解码调色装置用于对此子画面单元数据进行解码和调色处理，并输出解码后的子画面单元数据。视频混合器则用于混合此主画面数据和此解码后的子画面单元数据，并输出混合的视频数据。缓冲存储器，用于存储此视频混合器所输出的混合的视频数据。内插处理器，用于接收此混合的视频数据以及从缓冲存储器中读取至少一前一混合的视频数据，并依照外观比例、此混合的视频数据以及至少此前一混合的视频数据进行内插法运算，产生所述的内插的视频数据。

Description

数字视频数据的处理装置及方法

技术领域

本发明有关于一种数字视频(video)数据的视频处理装置及方法，且特别是有关于一种可应用于数字音像光盘的解码过程中的视频处理装置及方法，可用作视频画面的外观比例的转换。

背景技术

为了满足使用者对更高容量的记录媒体的需求，和更好的视频图像品质以及更便利的使用性的需求，多家主要厂商倡导并联合起来，于1996年，制定了记录媒体-数字音像光盘(DVD)-的规格，以取代传统的光盘片(即compactdisc，CD)。在DVD规格中，DVD光盘片的尺寸大小与传统CD光盘片相同，但DVD光盘片的数据容量却能高于相同大小尺寸的CD光盘片至少7倍以上。因此，DVD规格所订定的光盘片就能记录更多的视频数据，以更利使用。在DVD规格中，视频光盘片的格式，称为DVD-video格式，为了满足使用者对视频图像品质的需求，DVD-Video可以采用视频品质优选的视频压缩格式，动态图像压缩标准2(moving picture experts group 2，MPEG-2)作为视频数据的标准压缩技术应用于视频光盘片的制作上。诚然，DVD不只用于记录音像内容的记录媒体，而是一种多功能的记录媒体，它的格式已扩展到作为记录声音信号的记录媒体、作为可写入的记录媒体、以及作为可多次读写的记录媒体等用途的上；相对应有数字音像光盘声音信号(DVD-Audio)光盘、数字音像只读式光盘(DVD-ROM)、数字音像随机读写式光盘(DVD-RAM)的规格及产品出现。

对于使用者而言，在播放DVD-Vi deo格式的视频信号时所使用的视频信号解码的视频处理装置中，如DVD播放机(DVD player)中，有一个图像输出功能特点就是能够针对不同显示模式的外观比例(aspect ratio)作适当的调整处理。也就是说，对于16∶9或4∶3的画面外观比例的视频信号源，在解码时，作视频处理操作，调整输出的视频，以配合用于播放输出视频的显示装置的画面外观比例。简而言之，在输出视频到显示装置以前，解码后的视会经过画面缩放的处理。一般而言，DVD播放装置具有多种画面缩放比例模式以配合不同显示装置的规格。

对于使用者而言，另一DVD-video的特点是，子画面(sub-picture)系统所提供的功能。传统的子画面，例如影片中的字幕(subtitles)，是跟影片即主画面(main picture)不可分离的。在DVD规格中，子画面允许与主画面有区别的编码方式，并存储于不同的MPEG-2的位流(bit stream)之中，因此，子画面成为一独立的子画面单元(sub-picture unit，SPU)。若在制作DVD-video的过程中，制作者规划并建立与主画面独立的子画面单元的话，就可以利用子画面单元的特点，提供给使用者多种有关子画面的功能，例如让使用者可选择显示不同语言的字幕、其它信息等功能，或提供让使用者与播放系统互动的功能选择莱单的操作环境。DVD光盘片可以有最多32个轨道(tracks)用于字幕等用途，也就是说，可以提供最多32种不同的字幕。此外，使用者可以通过如DVD放影机来控制子画面的显示与否，以及颜色的设定。虽然利用子画面来显示字幕或命令选择莱单功能是由制作DVD-video视频时所设定，但是在每一子画面中，所能显示的颜色数目最多只能从16种颜色中选择4种，这是由于分配给一子画面单元的调色信息栏位为2位。

在播放DVD-video时，MPEG编码的主画面数据被解码成为主画面视频，若设定显示子画面的话，主画面视频就必需与经过不同解码方式后所得的子画面单元视频作视频处理操作，将主画面与子画面重合。一般而言，从数字音像光盘所读取到的位流会先经由一分析器(parser)把其中各种不同种类的位流区别开来，并输出至所属的解码器作解码的操作。例如，分析器输出视频位流、音讯位流、子画面单元位流，这些流各有所属的视频信号解码器、音频信号解码器、子画面单元解码器来进行解码操作。视频位流通过视频信号解码器解码后，产生主画面视频信号；子画面单元位流通过于画面单元解码器解码后，产生子画面单元视频信号。接着，主画面视频信号与子画面单元视频信号重合，所产生的重合信号通过显示编码器，如电视编码器(television encoder)，转换为电视适用的模拟信号。最后，通过电视机把视频信号显示。

如上所述，DVD播放装置具有多种画面缩放比例模式以配合不同显示装置的规格，在输出视频信号到显示装置以前，解码后的视频信号会经过画面缩放的处理。例如DVD-video光盘片的视频信号源为外观比例16∶9所录制的视频信号，而显示装置为一传统的外观比例为4∶3的NTSC(NationalTelevision Standards Committee)系统的电视机时，DVD播放装置就需要进行画面缩放的处理。需要注意的是，除了主画面视频信号需要进行画面缩放的处理以外，子画面单元视频信号也有同样的需求，以保持子画面的品质，在不同的缩放比例模式中都有令使用者满意的效果。若子画面单元视频信号没有进行缩放的处理，则会产生子画面的字幕或是命令选择莱单中的字体歪曲的现象发生。

有关子画面单元的解码、视频信号缩放、主画面与子画面的重合的传统的做法，请参照图1所示的视频处理系统。图1的视频处理系统，主要分为三个部份，分别为：主画面视频信号缩放处理单元10、子画面单元解码/缩放处理单元20，和主画面/子画面单元的视频混合器190。传统的做法中，首先，主画面视频信号缩放处理单元10对MPEG解码后的主画面视频数据，依照外观比例模式的设定，以内插法对输入的主画面视频数据，进行外观比例缩放的处理，并输出处理后的主画面视频信号。另外，子画面单元解码/缩放处理单元20接收子画面单元位流，进行子画面单元解码，以及依照外观比例模式的设定，以内插法对解码后的子画面单元视频数据进行外观比例缩放的处理，并输出处理后的子画面单元视频信号。最后，通过主画面/子画面单元的视频混合器190将经过处理后的主画面视频信号及子画面单元视频信号重合，得到所需要的重合视频数据。

在此视频处理系统中，是以水平方向的线(horizontal line)为处理的单位，而主画面与相对应的子画面的缩放方式都是采用内插法(interpolation)。以主画面的放大为例，譬如以一主画面中邻接的二条线的颜色数据作加权总和计算来求得应该插入的线的颜色数据。假设VD_k-1、VD_k各代表一主画面中第k-1及第k条线的全部或其中的线段的颜色数据，在计算主画面被放大后，应插入的线的颜色数据则可以VD_k-1×W1+VD_k×W2来求得，其中W1及W2为权重数(weight)；对于不同的外观比例的缩小或放大的需要，权重数可以作适当的调整。

由于使用了内插法来进行视频信号的缩放处理，因此，主画面视频信号缩放处理单元10、子画面单元解码/缩放处理单元20都各包含了两个缓冲存储器以及一内插处理器。这些缓冲存储器可为先进先出(first-in first-out，FIFO)的序列。

主画面视频信号缩放处理单元10包括一主画面视频缓冲存储器110、一主画面视频备用缓冲存储器120，和一主画面视频内插处理器130。主画面视频缓冲存储器110用于接收从视频信号解码器(未表示)所输出的已解码的主画面视频数据VD。此视频数据从视频信号解码器输出以后，可以暂存于一存储器中，然后，一行或一行中的一段数据从存储器中被读取到主画面视频缓冲存储器110中。主画面视频备用缓冲存储器120用于存储前一线的视频数据，即主画面视频缓冲存储器110读取过的视频数据。由于使用主画面视频备用缓冲存储器120的目的，是为了免去重新至暂存视频信号解码器所输出的视频数据的存储器中读取上一线的数据，所以它的容量要能够存储整条线的数据，而且其大小是固定的。而主画面视频缓冲存储器110不一定要用来存入整条线，可将一条线分段存入，待输入的条段快处理完时，再从暂存视频信号解码器所输出的视频数据的存储器中读取下一线段的数据。

因此，若要放大视频信号的画面外观比例的话，依照着上述的内插法的原理，主画面视频缓冲存储器110提供目前的线段的颜色数据VD_k，而主画面视频备用缓冲存储器120提供上一次读取的邻近的线段的颜色数据VD_K-1，VD_k、VD_K-1同时输出到主画面视频内插处理器130。这样，主画面视频内插处理器130就可以进行内插法的处理，依照外观比例模式的设定，计算主画面被放大后，应插入的线段的颜色数据为，例如VD_K-1×W1+VD_k×W2。

子画面单元解码/缩放处理单元20，则包括子画面单元流缓冲存储器140、子画面单元解码器150、子画面单元备用缓冲存储器160、子画面单元视频调色器170(SPU palette)，以及子画面单元视频数据内插处理器180。子画面单元为行程码(RLC)(run-length code)编码，在每一个子画面单元中，包含了欲显示的子画面的图像数据。子画面单元解码器150会对输入的子画面单元位流SB(SPU bit stream)进行解码操作。解码操作首先会由SB中解出色码，并输出欲显示的子画面的图像数据到子画面单元备用缓冲存储器160之中，并由子画面单元视频调色器170中找出对应于此色码的颜色数据，即Y/Cr/Cb值。此外，子画面单元视频调色器170亦同时就子画面单元备用缓冲存储器160所输出的前一子画面线段的图像数据，找出对应于此的颜色数据，并一并输出目前的子画面线段的颜色数据，以及此前一子画面线段的颜色数据。此外，为了调节输入至子画面单元解码器150的子画面单元位流SB的数据量，子画面单元解码/缩放处理单元20利用子画面单元流缓冲存储器140，以一段数据的方式，将未经子画面单元解码的子画面单元输入至子画面单元解码器150之中。依上述的内插法的原理，若需要把子画面放大的话，假设子画面单元视频调色器170提供目前的线段的颜色数据以及前一子画面线段的颜色数据分别为SD_k、SD_k-1。子画面单元视频数据内插处理器180接收SD_k、SD_k-1。这样，子画面单元视频数据内插处理器180就可以进行内插法的处理，依照外观比例模式的设定，计算主画面被放大后应插入的子画面线段的颜色数据例如为SD_K-1×W1+SD_k×W2。

最后，主画面视频内插处理器130和子画面单元视频数据内插处理器180的输出会通过主画面/子画面单元的视频混合器190的混合处理，得到附合需要的视频信号VS。

为了主画面及子画面的外观比例变更的需要，传统的视频处理系统之中，利用了上述的内插法来实现。可是，上述的视频处理系统的做法，从电路设计的角度来说，有以下的几个缺点：一是主画面视频信号及子画面单元视频信号各需要一个备用用的缓冲存储器。二是子画面单元调色器需要对两个子画面单元色码进行转换操作，此子画面单元调色器的转换电路必需以倍频来进行转换操作，或是用两套相同的电路来作并行处理，才能配合内插法的处理；可是，无论哪一种方法都会增加电路大小与成本。三是对于主画面视频信号和子画面单元视频信号，各需要一套内插处理电路来作内插法的处理。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种视频处理装置及方法，应用于数字视频数据的解码中，例如数字音像光盘(Digital Versatile Disc，DVD)的解码中，用于对主画面视频信号以及子画面单元视频信号的视频画面，外观比例的转换的处理。依照本发明的视频处理装置及方法，相对的电路设计将大为简化，使得整体电路的成本降低。

根据本发明的目的，提出一种视频处理装置，应用于数字视频数据的解码中，例如数字音像光盘的解码中，用于依照一外观比例、一主画面数据和一子画面单元数据，产生一内插的视频数据。此视频处理装置包括一子画面单元解码调色装置、一视频混合器、一缓冲存储器，以及一内插处理器。子画面单元解码调色装置(a sub-picture-decoding color-palette device)，用于对此子画面单元数据进行解码和调色处理，并输出一解码后的子画面单元数据。视频混合器，与此子画面单元解码调色装置连接，则是用于混合此主画面数据和此解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据。而缓冲存储器，与该视频混合器连接，用于存储此视频混合器所输出的混合的视频数据。内插处理器，则是用于接收此混合的视频数据以及从缓冲存储器中读取至少一前一混合的视频数据，并依照所述的外观比例、混合的视频数据以及至少此前一混合的视频数据进行内插法运算，产生所述的内插的视频数据。

根据本发明的目的，提出一种视频处理方法，应用于数字视频数据的解码中，用于对一数字视频数据作视频画面的外观比例的转换，以产生一视频数据。其中该数字视频数据包括至少一子画面单元数据及至少一主画面数据。此视频处理方法包括以下步骤。(a)对此子画面单元数据进行解码操作，以输出一解码后的子画面单元数据。(b)混合此主画面数据和此解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据。(c)存储该混合的视频数据。(d)接收此混合的视频数据和读取至少一前一混合的视频数据，并依照一外观比例、此混合的视频数据以及至少此前一混合的视频数据进行内插法运算，以产生此视频数据。其中此步骤(a)包括，对子画面单元数据进行解码操作，以至少产生一子画面单元图像及一对应的色码，并转换此色码为一组颜色数据，其中此解码后的子画面单元数据包括此子画面单元图像及此组颜色数据。此外，此种视频处理方法，亦可应用于数字音像光盘的解码中，用于对一数字音像光盘的数据作视频画面的外观比例的转换，以产生一视频数据。

根据本发明的目的，提出一种视频处理方法，应用于数字视频数据的解码中，例如数字音像光盘的解码中，用于对一数字视频数据，例如数字音像光盘的数据，作视频画面的外观比例的转换，其中该数字视频数据包括多个主画面数据和多个子画面单元数据。此视频处理方法包括以下步骤。(a)对这些个子画面单元数据之一进行解码操作，以输出一解码后的子画面单元数据。(b)混合这些主画面数据之一和此解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据。(c)存储此混合的视频数据。(d)接收此混合的视频数据和读取至少一前一混合的视频数据，并依照一外观比例、此混合的视频数据以及至少此前一混合的视频数据进行内插法运算，以产生一视频数据。(e)重复步骤(a)至(d)，直至这些子画面单元数据及这些主画面数据的外观比例的转换能顺序地完成。其中步骤(a)包括，对子画面单元数据进行解码操作，以至少产生一子画面单元图像及一对应的色码，并转换此色码为一组颜色数据，其中此解码后的子画面单元数据包括此子画面单元图像及此组颜色数据。

为让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一优选实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1表示传统用于子画面单元的解码、视频信号缩放、主画面与子画面的重合的视频处理系统。

图2表示依照本发明的一优选实施例的视频处理方法的流程图。

图3表示依照本发明的优选实施例的视频处理装置。

图4表示应用依照本发明的视频处理装置的实例1的结构方块图。

图5表示应用依照本发明的视频处理装置的实例2的结构方块图。

图6表示应用依照本发明的视频处理装置的实例3的结构方块图。

附图标号说明

10：主画面视频信号缩放处理单元

20：子画面单元解码/缩放处理单元

110：主画面视频缓冲存储器

120：主画面视频备用缓冲存储器

130：主画面视频内插处理器

140：子画面单元流缓冲存储器

150：子画面单元解码器

160：子画面单元备用缓冲存储器

170：子画面单元视频调色器

180：子画面单元视频内插处理器

190、320：主画面/子画面单元的视频混合器

300、300a、300b、300c：视频处理装置

310、310a、310b、310c：子画面单元解码调色装置

330b、330c：子画面单元解码器

340a、340b、340c：调色器

350：备用缓冲存储器

370：内插处理器

具体实施方式

请参照图2，其表示依照本发明一优选实施例的一种视频处理方法的流程图。此视频处理方法可应用于数字视频数据的解码中，例如数字音像光盘(Digital Versatile Disc，DVD)的解码中，用于视频画面的外观比例(aspectratio)的转换，以产生一视频数据。此视频处理方法包括以下步骤。

首先，方法开始，执行步骤210，对一子画面单元数据进行解码操作，以输出一解码后的子画面单元数据SD_k。接着，进入步骤220。在步骤220中，一主画面数据VD_k和此解码后的子画面单元数据SD_k会被混合，以输出一混合的视频数据MD_k。之后，执行步骤230，存储此视频混合器的视频数据MD_k。最后，此方法执行步骤240，以接收此混合的视频数据MD_k，和读取至少一前一混合的视频数据，并依照一外观比例、此混合的视频数据MD_k以及至少此前一混合的视频数据进行内插法运算，以得到一视频数据VS，并输出此视频数据VS。

下面就上述的方法骤，来作说明。在步骤210中，此子画面单元数据，例如来自子画面位流(sub-picture bit stream)的数据，为未经解码的子画面图像。而在解码操作完成以后，会产生至少一子画面单元图像及一对应的色码，而且此色码会被转换为一组颜色数据，其中此解码后的子画面单元数据SD_k包括此子画面单元图像及此组颜色数据。例如，在DVD-Video的规格中，此色码是以2位来表示多种颜色中之一，例如，DVD-Video播放机中由使用者设定的一组颜色中之一。而且，此颜色的格式可以用一种分量视频信号格式(component video signal format)来表示，即Y/Cr/Cb值。也就是说，在步骤210中，2位的色码会被转换为以此种分量视频信号格式(即Y/Cr/Cb)所表示的此组颜色数据。

在此视频处理方法中，画面的图像处理单位以画面中的水平方向的线(horizontal line)作为处理的单位，例如多行、一行或一行中的一段数据。优选的做法是以一行中的一段来处理。因此，在步骤220之中，此主画面数据VD_k，为已经解码的主画面视频信号，如主画面中的一行中的一段。若视频信号源以MPEG-2来编码的话，此主画面视频信号中就包括了主画面图像及对应于此图像的颜色数据，即Y/Cr/Cb值。此外，此混合的视频数据MD_k，由此主画面数据VD_k和此解码后的子画面单元数据SD_k混合所得，例如可以表示为：

        MD_k＝VD_k×MP_ratio+SD_k×SPU_ratio，(公式1)

其中，MP_ratio及SPU_ratio各为可以调整的系数。

在步骤230中，此视频混合器的视频数据MD_k会被存储，以供步骤240中之用。

在步骤240中，由步骤220所产生的混合的视频数据MD_k会被接收。另外，至少一前一混合的视频数据会被读取。例如，在上一次执行此视频处理方法时，由步骤220所产生的混合的视频数据(表示为MD_k-1)会被读取。此前一混合的视频数据，都是在上一次执行此视频处理方法时，通过执行步骤230所存储进去的。再者，视频数据VS依照外观比例的设定、此混合的视频数据MD_k以及至少此前一混合的视频数据MD_k-1进行内插法运算所得。例如，以邻接的两条线的颜色数据，以加权总和计算，以得到视频数据VS如下：

          VS＝MD_k-1×weight₀+MD_k×weight₁，(公式2)

其中W1及W2为权重数(weight)；对于不同的外观比例的缩小或放大的需要，权重数可以作适当的调整。

假设在步骤220中，采用了公式1所代表的主画面与子画面单元视频信号的混合方式，则公式2可以表示为：

VS＝MD_k-1×weight₀+MD_k×weight₁

  ＝(VD_k-1×MP_ratio+SD_k-1×SPU_ratio)×weight₀+(VD_k×MP_ratio+SD_k×SPU_ratio)×weight₁

  ＝(VD_k-1×weight₀+VD_k×weight₁)×MP_ratio+(SD_k-1×weight₀+SD_k×weight₁)×SPU_ratio

  ＝interpolated_MP×MP_ratio+interpolated_SPU×SPU_ratio

，(公式3)

其中，interpolated_MP代表主画面视频信号内插的结果，而interpolated_SPU代表子画面单元视频数据内插的结果。由此可知，依照本发明的视频处理方法，在步骤240中进行内插法运算以后，所得的视频数据VS，相当于把主画面视频数据与子画面单元视频数据分别通过各自的内插法的运算之后，再混合之结果。

对于连续输入的数字视频数据而言，如DVD-Video视频数据，在数字视频数据解码的过程中，重复执行此视频处理方法，就可以依照不同外观比例的模式设定，来作视频画面的外观比例的转换，以得到视频数据的输出。例如，在播放DVD-Video光盘片中的电影时，每一画面的分辨率为720×480像素，通过本发明的视频处理方法，把解码后的主画面及子画面，转换为适用于宽屏幕(即显示画面宽高比例为16∶9的显示屏幕)的视频信号以输出。至于其它各种外观比例模式的转换，如DVD规格中所提及的扫视(panned)及信框(letterboxed)型态，皆可以由上述的视频处理方法来实现不同的外观比例的转换。再者，本发明的方法并不限于这些比例，其它任何外观比例的转换，皆可实现。

上述的视频处理方法的实施例中，虽然提及内插法是利用两条邻近的线段的图像的颜色数据作为内插法运算结果的基础，但是从公式3可以推得，上述的视频处理方法亦可以利用其它的内插法来实现目的。例如，以邻近的三条线段的图像的颜色数据为基础的内插法，或以邻近的多条线段的图像的颜色数据为基础的内插法，皆可以利用于本发明的视频处理方法之中，以达到主画面及子画面的外观比例变更的效果。

请参照图3，其表示依照本发明的视频处理装置的一优选实施例。此视频处理装置300可应用于数字视频数据的解码中，用于依照外观比例的设定、主画面数据和子画面单元数据，输出内插的视频数据，以实现视频画面的外观比例转换的目的。例如，在进行数字音像光盘的解码中，此视频处理装置300可用于依照外观比例的设定、主画面数据和子画面单元数据，输出内插的视频数据，以实现DVD-Video的外观比例转换的目的。又如，在其它的此视频处理装置300包括一子画面单元解码调色装置310、一视频混合器、一缓冲存储器、以及一内插处理器370。

子画面单元解码调色装置310用于对此子画面单元数据进行解码，以输出一解码后的子画面单元数据。

此视频混合器，例如一主画面/子画面单元的视频混合器320，用于混合此主画面数据和此解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据。此主画面/子画面的视频混合器320可以用乘法器来实现。

至于缓冲存储器，例如一备用缓冲存储器350，则与此主画面/子画面单元的视频混合器320连接，用于存储此主画面/子画面单元的视频混合器320所输出的该混合的视频数据。此备用缓冲存储器350用于备用此主画面/子画面单元的视频混合器320过去所输出混合的视频数据，以供给内插处理器370之用。

内插处理器370，则用于接收此混合的视频数据以及从备用缓冲存储器350中读取至少一前一混合的视频数据，并依照所述外观比例、此混合的视频数据以及至少此前一混合的视频数据进行内插法运算，产生出此内插的视频数据。

同时参考图2、图3及所述的视频处理方法，我们可得知，此子画面单元解码调色装置310可以用来执行步骤210。此主画面/子画面单元的视频混合器320可用于执行步骤220。而备用缓冲存储器350则用于实现步骤230。最后，内插处理器370则可用作执行步骤240。由此可知，此视频处理装置300可应用于数字视频数据的解码中，用于依照外观比例的设定、主画面数据和子画面单元数据，输出内插的视频数据，以实现视频画面的外观比例的转换。再者，如同上述的本发明的视频处理方法，此视频处理装置300可以对主画面及子画面作任何外观比例的转换，也可以利用其它的内插法于此视频处理装置300中，以达到主画面及子画面的外观比例变更的效果。

相对于图1的公知技术，此视频处理装置300的电路设计更为简化。在图1的公知技术中，对于子画面及主画面各需要一套备用缓冲存储器，但此视频处理装置300只需要一套，即备用缓冲存储器350。另外，如图1所示，子画面单元及主画面的视频处理各需要一套内插处理器，但此视频处理装置300只需要一套，即内插处理器370。再者，由于元件数目减少了，整体电路的接线数目亦随之而减少。因此，电路设计及布局将大为减化。故此，整体电路的成本降低。

另外，需要注意的是有关子画面单元解码调色装置310的结构，其中涉及调色器(color palette)。在此视频处理装置300中，子画面单元解码调色装置310对子画面单元的数据解码之后，产生解码后的子画面单元数据，例如SD_k。之后，主画面/子画面单元的视频混合器320会接收子画面单元数据SD_k，并使SD_k与主画面数据VD_k混合，以输出混合的视频数据，如MD_k。因此，在主画面/子画面单元的视频混合器320处理子画面单元数据SD_k之时，SD_k必需包括子画面的图像的颜色数据。亦即，子画面数据中的色码需要被转换为相对应的颜色数据，即Y/Cr/Cb，而且此颜色数据包含于解码后的子画面单元数据SD_k之中。在此优选实施例的视频处理装置300中，子画面单元解码调色装置310已经整合了色码转换的功能，即调色器的功能；故此，在一子画面单元数据经过解码之后，颜色数据包含于解码后的子画面单元数据SD_k之中。而调色器的功能主要通过从一组颜色数据的查询表(look-up table)中，找出此子画面单元数据中的色码所对应的颜色数据，并输出此颜色数据。

除了把子画面单元单元数据解码器设计如图3的子画面单元解码调色装置310一般的具有整合调色器的功能以外，依照本发明，子画面单元解码调色装置可以把色码转换为颜色数据的功能可以由独立的调色器来处理。而此调色器在依照本发明的视频处理装置之中，可以与其它的元件有不同的连接关系。因此，就电路的设计来说，电路设计及布局就更有弹性。由于在同一时刻，只有一批子画面单元的图像数据的色码需要进行色码的转码。与之相比较，公知技术却需要同时处理两个色码的转换。故本发明的视频处理装置不需要用倍频的电路的来实作此调色器、也不必用两套电路来平行处理色码的转换。再者，若本发明的视频处理装置应用其它的内插法，例如以邻近的三条线段的图像的颜色数据为基础的内插法，以达到更精确的内插结果的话，本发明的视频处理装置也只需要在同一时刻，处理一批的子画面单元的色码转换就可以实现。故此，依照本发明的视频处理装置，电路设计的复杂度就更为降低，可更为降低成本。以下，就几种可能的子画面单元解码调色装置

实施方式来说明。

请参考图4，其表示应用依照本发明的视频处理装置的实例1的结构方块图。视频处理装置300a包括了子画面单元解码调色装置310a、主画面/子画面单元的视频混合器320、备用缓冲存储器350，以及内插处理器370。视频处理装置300a如视频处理装置300般，用于依照一外观比例、一主画面数据和一子画面单元数据，产生一内插的视频数据。

子画面单元解码调色装置310a则包括了一调色器340a。子画面单元解码调色装置310a用于对此子画面单元数据进行解码和调色处理，并输出一解码后的子画面单元数据，例如SD_k。此子画面单元解码调色装置310a，从子画面单元数据中，解出一色码C，而且此解码后的子画面单元数据SD_-k包括一组颜色数据，即Y/Cr/Cb值，此组颜色数据对应于色码C。

此外，为了调节输入至主画面/子画面单元的视频混合器320的MPEG解码后的主画面视频数据VD的数据量，在此应用的实例1中，利用了主画面视频缓冲存储器110，并以主画面的一行或一行中的一段数据的方式，将MPEG解码后的主画面视频数据VD读取到主画面视频缓冲存储器110中，再由主画面视频缓冲存储器110把主画面数据，例如VD_k，输出至主画面/子画面单元的视频混合器320之中。另一方面，为了调节输入至子画面单元解码调色装置310a的子画面单元位流SB的数据量，在此应用的实例1中，利用子画面单元流缓冲存储器140，以一段数据的方式，将未经子画面单元解码的子画面单元数据输入至子画面单元解码调色装置310a之中。

由此，解码后的子画面单元数据SD_-k以及MPEG解码后的主画面视频数据VD_k，一同被输入至主画面/子画面单元的视频混合器320之中，以进行混合的处理。接着，主画面/子画面单元的视频混合器320输出混合的视频数据MD_k。备用缓冲存储器350存储此混合的视频数据MD_k，以供内插处理器370之用。而内插处理器370则接收此混合的视频数据MD_k，并且从备用缓冲存储器350中读取至少一前一混合的视频数据，例如MD_k-1，并依照所述外观比例、此混合的视频数据MD_k以及至少此前一混合的视频数据MD_k-1进行内插法运算，产生出此内插的视频数据VS。此外，若内插处理器370利用同一画面中上一条线的数据作内插法运算的话，备用缓冲存储器350的容量要能够存储整条线的数据，而且其大小是固定的，例如720×8×2位。

请参考图5，其表示应用依照本发明的视频处理装置的实例2的结构方块图。视频处理装置300b包括了子画面单元解码调色装置310b、主画面/子画面单元的视频混合器320、备用缓冲存储器350，以及内插处理器370。为了调节输入的主画面视频数据及子画面单元数据的数据量之故，在此应用实例2中，亦使用了主画面视频缓冲存储器110以及子画面单元流缓冲存储器140。视频处理装置300b如同视频处理装置300，用于依照一外观比例、一主画面数据和一子画面单元数据，产生一内插的视频数据。

子画面单元解码调色装置310b用于对此子画面单元数据进行解码和调色处理，并输出一解码后的子画面单元数据，例如SD_k。与所述的应用实例1中的子画面单元解码调色装置310a不同的是，子画面单元解码调色装置310b包括一子画面单元解码器330b以及一调色器340b。子画面单元解码器330b，与主画面/子画面单元的视频混合器320连接，用于对此子画面单元数据进行子画面单元解码操作，以产生至少一子画面单元图像及一对应的色码。例如一欲显示的子画面的像素的位置及对应的2位的色码。至于调色器340b，则与此子画面单元解码器330b连接，用于转换此色码为一组颜色数据，例如Y/Cr/Cb值，其中解码后的子画面单元数据SD_k包括此组颜色数据。至于其它的元件及其运作方法，由于与所述的应用实例1相同，在此不再赘述。

请参考图6，其表示应用依照本发明的视频处理装置的实例3的结构方块图。视频处理装置300c包括了子画面单元解码调色装置310c、主画面/子画面单元的视频混合器320、备用缓冲存储器350，以及内插处理器370。在此应用实例3中，亦使用了主画面视频缓冲存储器110以及子画面单元流缓冲存储器140，以调节输入的主画面视频数据与子画面单元数据的数据量。视频处理装置300c如同视频处理装置300，用于依照一外观比例、一主画面数据和一子画面单元数据，产生一内插的视频数据。

子画面单元解码调色装置310c用于对此子画面单元数据进行解码和调色处理，并输出一解码后的子画面单元数据，例如SD_k。子画面单元解码调色装置310c包括一子画面单元解码器330c以及一调色器340c。与所述的应用实例2中的子画面单元解码调色装置310b不同的是，此调色器340c与此子画面单元解码器310c及此主画面/子画面单元的视频混合器320连接。此子画面单元解码器310c，用于对此子画面单元数据进行子画面单元解码操作，以产生至少一子画面单元图像及一对应的色码(如2位的色码)。此调色器340c，用于转换此对应的色码为一组颜色数据，其中此解码后的子画面单元数据SD_k包括此组颜色数据，即Y/Cr/Cb值，其中解码后的子画面单元数据SD_k包括此组颜色数据。至于其它的元件及其运作方法，由于与所述的应用实例1相同，在此不再赘述。

发明效果

本发明上述实施例所公开的视频处理装置及方法，可应用于数字视频图像的解码之中，例如数字音像光盘的解码中，用于对主画面视频数据以及子画面单元数据，进行视频画面的外观比例转换，使视频画面可作任意的放大与缩小的处理。

与公知技术相比较，由于依照本发明的视频处理装置需要较少数目的内插处理器以及备用缓冲存储器，整体电路的接线数目亦随之而减少。因此，电路设计及布局将为之减化，并使成本降低。调色器在依照本发明的视频处理装置之中，可以与其它的元件有不同的连接或组合关系。因此，电路设计及布局就更有弹性。此外，依照本发明的视频处理装置，不需要用倍频的电路的来实作此调色器、也不必用两套电路来平行处理两个色码的转换。故此，其电路设计的复杂度就更为降低，可更为降低成本。总之，依照本发明的视频处理方法及装置，电路设计将大为简化，使得整体电路的成本降低。

综上所述，虽然本发明已以一优选实施例公开如上，然其并非用于限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围的情况下，可进行各种的更动与改进，因此本发明的保护范围以所提出的权利要求限定的范围为准。

Claims (21)

1.一种视频处理装置，应用于数字视频数据的解码中，用于依照一外观比例、一主画面数据和一子画面单元数据，产生一内插的视频数据，该视频处理装置包括：

一子画面单元解码调色装置，用于对该子画面单元数据进行解码和调色处理，并输出一解码后的子画面单元数据；

一视频混合器，与该子画面单元解码调色装置连接，用于混合该主画面数据和该解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据；

一缓冲存储器，与该视频混合器连接，用于存储该视频混合器所输出的该混合的视频数据；以及

一内插处理器，用于接收该混合的视频数据以及从缓冲存储器中读取至少一前一混合的视频数据，并依照该外观比例、该混合的视频数据以及至少该前一混合的视频数据进行内插法运算，产生该内插的视频数据。

2.如权利要求1所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置从该子画面单元数据中解出一色码，而且该解码后的子画面单元数据包括一组颜色数据，其中该组颜色数据对应于该色码。

3.如权利要求2所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置包括一调色器，该调色器用于产生该组颜色数据。

4.如权利要求2所述的视频处理装置，其中该颜色数据以一分量视频信号格式表示。

5.如权利要求4所述的视频处理装置，其中该分量视频信号格式为Y/Cr/Cb。

6.如权利要求1所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置包括：

一子画面单元解码器，与该视频混合器连接，用于对该子画面单元数据进行子画面单元解码操作，以产生至少一子画面单元图像及一对应的色码；以及

一调色器，与该子画面单元解码器连接，用于转换该色码为一组颜色数据，其中该解码后的子画面单元数据包括该组颜色数据。

7.如权利要求1所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置包括：

一子画面单元解码器，用于对该子画面单元数据进行子画面单元解码操作，以产生至少一子画面单元图像及一对应的色码；以及

一调色器，与该子画面单元解码器及该视频混合器连接，用于转换该对应的色码为一组颜色数据，其中该解码后的子画面单元数据包括该组颜色数据。

8.一种视频处理装置，应用于数字音像光盘的解码中，用于依照一外观比例、一主画面数据和一子画面单元数据，产生一内插的视频数据，该视频处理装置包括：

一子画面单元解码调色装置，用于对该子画面单元数据进行解码和调色处理，并输出一解码后的子画面单元数据；

一视频混合器，与该子画面单元解码调色装置连接，用于混合该主画面数据和该解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据；

一缓冲存储器，与该视频混合器连接，用于存储该视频混合器所输出的该混合的视频数据；以及

一内插处理器，用于接收该混合的视频数据以及从缓冲存储器中读取至少一前一混合的视频数据，并依照该外观比例、该混合的视频数据以及至少该前一混合的视频数据进行内插法运算，产生该内插的视频数据。

9.如权利要求8所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置从该子画面单元数据中解出一色码，而且该解码后的子画面单元数据包括一组颜色数据，其中该组颜色数据对应于该色码。

10.如权利要求9所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置包括一调色器，该调色器用于产生该组颜色数据。

11.如权利要求9所述的视频处理装置，其中该颜色数据以一分量视频信号格式所表示。

12.如权利要求11所述的视频处理装置，其中该分量视频信号格式为Y/Cr/Cb。

13.如权利要求8所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置包括：

一子画面单元解码器，与该视频混合器连接，用于对该子画面单元数据进行子画面单元解码操作，以产生至少一子画面单元图像及一对应的色码；以及

一调色器，与该子画面单元解码器连接，用于转换该色码为一组颜色数据，其中该解码后的子画面单元数据包括该组颜色数据。

14.如权利要求8所述的视频处理装置，其中该子画面单元解码调色装置包括：

一子画面单元解码器，用于对该子画面单元数据进行子画面单元解码操作，以产生至少一子画面单元图像及一对应的色码；以及

一调色器，与该子画面单元解码器及该视频混合器连接，用于转换该对应的色码为一组颜色数据，其中该解码后的子画面单元数据包括该组颜色数据。

15.一种视频处理方法，应用于数字视频数据的解码中，用于对一数字视频数据作视频画面的外观比例的转换，以产生一视频数据，其中该数字视频数据包括至少一主画面数据和一子画面单元数据，该视频处理方法包括以下步骤：

(a)对该子画面单元数据进行解码操作，以输出一解码后的子画面单元数据；

(b)混合该主画面数据和该解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据；

(c)存储该混合的视频数据；以及

(d)接收该混合的视频数据和读取至少一前一混合的视频数据，并依照一外观比例、该混合的视频数据以及至少该前一混合的视频数据进行内插法运算，以产生该视频数据。

16.如权利要求15所述的视频处理方法，其中该步骤(a)包括，对子画面单元数据进行解码操作，以至少产生一子画面单元图像及一对应的色码，并转换该色码为一组颜色数据，其中该解码后的子画面单元数据包括该子画面单元图像及该组颜色数据。

17.一种视频处理方法，应用于数字音像光盘的解码中，用于对一数字音像光盘的数据作视频画面的外观比例的转换，以产生一视频数据，其中该数字音像光盘的数据包括至少一子画面单元数据以及一主画面数据，该视频处理方法包括以下步骤：

(a)对该子画面单元数据进行解码操作，以输出一解码后的子画面单元数据；

(b)混合该主画面数据和该解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据；

(c)存储该混合的视频数据；以及

(d)接收该混合的视频数据和读取至少一前一混合的视频数据，并依照一外观比例、该混合的视频数据以及至少该前一混合的视频数据进行内插法运算，以产生该视频数据。

18.如权利要求17所述的视频处理方法，其中该步骤(a)包括，对子画面单元数据进行解码操作，以至少产生一子画面单元图像及一对应的色码，并转换该色码为一组颜色数据，其中该解码后的子画面单元数据包括该子画面单元图像及该组颜色数据。

19.一种视频处理方法，应用于数字视频数据的解码中，用于对一数字视频数据作视频画面的外观比例的转换，其中该数字视频数据包括多个主画面数据和多个子画面单元数据，该视频处理方法包括以下步骤：

(a)对所述个子画面单元数据之一进行解码操作，以输出一解码后的子画面单元数据；

(b)混合所述主画面数据之一和该解码后的子画面单元数据，并输出一混合的视频数据；

(c)存储该混合的视频数据；以及

(d)接收该混合的视频数据和读取至少一前一混合的视频数据，并依照一外观比例、该混合的视频数据以及至少该前一混合的视频数据进行内插法运算，以产生一视频数据；以及

(e)重复步骤(a)至(d)，直至所述子画面单元数据及所述主画面数据的外观比例的转换能顺序地完成。

20.如权利要求19所述的视频处理方法，其中该步骤(a)包括，对子画面单元数据进行解码操作，以至少产生一子画面单元图像及一对应的色码，并转换该色码为一组颜色数据，其中该解码后的子画面单元数据包括该子画面单元图像及该组颜色数据。

21.如权利要求19所述的视频处理方法，其中该数字视频数据的解码为数字音像光盘的解码，且该数字视频数据为数字音像光盘的数据。

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