CN1767643A - 提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法。根据本发明，利用一高倍影音数据压缩手段(Mpeg4－3)，令压缩后的影音资料为原始影音资料的1/400，使得该压缩后的影音资料只须20K～30K左右的频宽即可在网际网络中进行传输，在接收(或撷取)到压缩后的影音资料后，于进行解压缩处理时，导入了一软件仿真补偿还原手段。利用该软件仿真补偿还原手段以软件运算的方式，补偿压缩后的影像失真(破图)，如：雪花、方格、干扰的现象，令解压缩还原后的画质，接近原始影音资料画质。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高影音资料成像效果及传输速率的方法，特别是一种应用在以ADSL及调制解调器为架构的网际网络中，可全屏幕播放/对谈而不会造成影像延迟、不清楚或断断续续的提高影音资料成像效果及传输速率的方法。
背景技术
现今，在Internet上使用影音通讯，一定得靠压缩及解压缩技术，其流程如图1所示，首先是在网络中的一端以一网络摄影机(PC CAMARA)取得影音视讯资料11，然后压缩该影音视讯资料12，接着发送该已压缩的资料封包13至一网际网络14，另一端则是接收已压缩资料封包15，并在接收进行影音资料解压缩16，最后由一显示屏幕播放该影音视讯17；而目前的影音压缩处理的技术分为二种：一为硬件压缩/解压缩、另一为软件压缩/解压缩。硬件压缩/解压缩由于使用者须加些额外硬件在计算机上，故价格十分昂贵，并且亦不够便利，因为使用者无法在现成的计算机上直接使用，必须添购各种相关的硬件，以及经由许多繁复的设定及安装，故此并非最好的方式。
而软件的压缩/解压缩则是藉由计算机内中央处理器的运算功能去处理，故无须另外购买任何硬设备，当然就更不用做各种繁复的硬件安装设定，此为较经济实惠的方法，但由于是软件程序处理压缩/解压缩问题，故压缩比、压缩/解压缩后的不失真就是各家功力不同之处了。
到目前为止，用计算机以软件处理方式将数据压缩再解压缩是现今市场上非常普通的技术及作法，而一般市场上的技术都是以Mpeg4-2或1(压缩效果1∶200倍左右)或Mpeg2(压缩效果1∶50～100倍左右)，并且所有软件压缩技术的后半段都只做到解压缩而已。而且压缩技术愈好，压缩的倍数愈高，压缩倍数愈高，则解压缩后的效果愈差，此为因经过愈高倍数的压缩后，资料的破坏愈严重，故还原后的效果会愈差。欲在有限的频宽网际网络上进行流畅的影音通讯，目前尚无任何一家公司能以纯软件功能来达成实时影音效果，市场上能看到的Net-meeting、Yahoo message或MSN，其视讯功能效果都还是十分不理想，延迟及不清楚或断断续续的情况仍非常严重，使用起来效果非常的差，并且目前市面上这些网络视讯应用软件在一对一联机时，所须频宽至少要300K～400K以上，亦即至少须以ADSL的512K/512K的线路才可勉强一对一使用，由于一对一视讯时所需频宽约至少要300K～400K以上，而ADSL原本就是频宽不保证，故视讯效果相对就时好时坏，问题百出。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是：提供一种提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其藉由高倍的压缩技术令影音视讯资料只须20多K～30K左右的频宽即可在网际网络中进行流畅的影音视讯传输，及全屏幕播放/对谈。
本发明要解决的另一技术问题是：提供一种提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，当提高影音数据压缩比的同时，并可让经网络传输还原后的资料可达原资料90％以上的展现效果。
本发明的技术解决方案是：一种提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，应用于ADSL及调制解调器的网络架构，以进行全屏幕影音视讯对谈，包含：一视讯资料适应性撷取手段，藉由一网络摄影机取得全屏幕影音视讯对谈所需的一视讯资料，并根据目前可用的网络频宽，决定影像每秒应撷取的张数，同时亦过滤及记录该视讯资料中属于无声部份的资料片段；一影像/声音资料同步处理手段，藉由一中央处理器的计算以同步该视讯资料中的影像资料与声音资料；一高倍影像/声音数据压缩手段，藉由该中央处理器的计算高倍率压缩该视讯资料，以利于网络中进行数据传输；一影音资料传送手段，用以在宽频网络及窄频网络的架构中传输该压缩后的影音资料；以及一影音资料解压缩/补偿手段，用以在接收到该压缩后的影音资料后，经由该中央处理器的计算将取得的资料还原，以进行全屏幕实时播放，包含有一高倍影像/声音资料解压缩手段，及一软件仿真补偿还原手段，其中该软件仿真补偿还原手段，是在以该高倍影像/声音资料解压缩手段解压缩影音资料时，以该中央处理器针对因该高倍影音数据压缩手段而产生雪花、方格、干扰等影像失真的部份进行画面补偿。
如上所述的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其中该高倍影像/声音数据压缩手段为Mpeg4-3压缩技术。
如上所述的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其中该软件仿真补偿还原手段包含：一点与点之间的柔化处理、一颜色对比(明暗度)处理、一去不当色差处理、一解压色度处理、一提高清晰度处理、一去干扰杂质处理。
如上所述的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其中该软件仿真补偿还原手段是以双线性法的运算模式进行。
如上所述的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其中该视讯资料适应性撷取手段包括：一撷取视讯影像资料模块，是根据目前网络可使用的频宽，来决定影像每秒应撷取的张数；一撷取视讯声音资料模块，用以撷取该视讯资料的声音资料部份，并且进一步滤除该视讯资料的声音资料中属于无声的部份及记录无声部份所属资料区段。
本发明的特点和优点是：本发明的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，首先是利用一高倍影音数据压缩手段(Mpeg4-3)，令压缩后的影音资料为原始影音资料的1/400，使得该压缩后的影音资料只须20K～30K左右的频宽即可在网际网络中进行传输，另外在接收(或撷取)到压缩后的影音资料后，以一影音资料解压缩/补偿手段将取得的资料还原，以进行全屏幕实时播放，其中该影音数据压缩/补偿手段主要是在对该压缩后的影音资料进行解压缩处理时，导入了一软件仿真补偿还原手段。利用该软件仿真补偿还原手段以软件运算的方式，补偿该视讯资料在压缩后所产生的画面失真(破图)，如：雪花、方格、干扰，令解压缩还原后的画质，接近原始影音资料、DVD或VCD画质。所以经由我们所揭露的技术，可令影音视讯资料只须在20多K～30K左右的频宽即可进行流畅的影音视讯实时功能，目前全世界尚无任何软件可以如此小的频宽即可在网际网络上传输影像声音，并且可令其显视效果几乎为实时、流畅，故利用此种技术所开发出来的视讯软件，即使是用拨接式Modem(56K)来传递，亦是影音实时，流畅无比。
附图说明
图1为习知技艺的网络影音视讯数据传输的示意图；
图2为本发明的网络影音视讯数据传输示意图；
图3为本发明的影音视讯数据压缩/解压缩处理流程示意图；及
图4为影音视讯资料解压缩后补偿运算的处理流程示意图。
图5为微软Windows Messenger的操作画面示意图。
图6为雅虎实时通讯的操作画面示意图。
图7为本发明的操作画面示意图。
图8为本发明全屏幕显示的示意图。
主要部份的代表符号：
11取得影音视讯资料 11’视讯资料适应性撷取手段
112撷取视讯影像资料模块 112撷取视讯声音资料模块
12压缩影音视讯资料 12’高倍影像/声音数据压缩手段
13发送该已压缩资料封包 14网际网络
15接收已压缩资料封包 16解压缩影音视讯资料
16’高倍影像/声音资料解压缩手段 17播放影音视讯
18软件仿真补偿还原手段 19影音资料解压缩/补偿手段
20影像/声音资料同步处理手段 31输入不明格式的影像讯号
32侦测目前输入的影音讯号及格式 33分析归类格式及讯号
34撷取一段已知影音讯号及格式 35撷取的已知影音讯号存入动态内存中
36Mpeg4-3影像压缩/解压缩引擎 37是否撷取已完毕
38将压缩的讯号释放至输出装置 41从解压缩器取得影像讯号
41’CIF格式 42将CIF格式放大至VGA格式
43将CIF格式像素投射并对应至VGA格式中43’补偿前VGA格式
44影像补偿运算 44’补偿后VGA格式
45重新成像 51、52、53屏幕显示画面
54全屏幕显示
具体实施方式
本发明的一些实施例会详细描述如下。然而，除了详细描述外，本发明还可以广泛地在其它的实施例施行，且本发明的范围不受其限定。
请参阅图2，是根据本发明所揭露的技术的影音视讯处理、网络传输流程示意图，主要处理程序包括：一视讯资料适应性撷取手段11’、一影像/声音资料同步处理手段20、一高倍影像/声音数据压缩手段12’、该发送已压缩资料封包手段13、该网际网络14、一接收发送已压缩资料封包手段15、一影音资料解压缩/补偿手段19、以及该播放影音视讯手段17，其中该一影音资料解压缩/补偿手段19更包含：一高倍影像/声音资料解压缩手段16’、一软件仿真补偿还原手段18；该视讯资料适应性撷取手段11’可以藉由一网络摄影机(PC CAMARA)来达成，并包括一撷取视讯影像资料模块111及一撷取视讯声音资料模块112，其中该撷取视讯影像资料模块111，是根据目前可用的网络频宽，来决定影像每秒应撷取的张数，一般来说每秒需撷取2-6张影像资料，方可维持该视讯资料的流畅，而该撷取视讯声音资料模块112，则是用以撷取该视讯资料的声音资料部份，并且进一步滤除该视讯资料的声音资料中属于无声部份(无人说话状态时)及记录无声部份所属的资料区段，接着再由该中央处理器以该影像/声音资料同步处理手段20，进行该视讯资料的影像资料与声音资料的同步，此时，无声部份的资料区段记录便可用来作为影像资料与声音资料同步的参考依据；于是当网络一端的使用者以一网络摄影机撷取到一原始影音资料后，随即会由该撷取视讯影像资料模块111及该撷取视讯声音资料模块112进行影像资料及声音资料的撷取，并以该影像/声音资料同步处理手段20进行影像资料及声音资料同步处理，然后再送入该原始影音资料以该高倍影音数据压缩手段12进行数据压缩，有关数据压缩的处理流程请参阅图3，是采用Mpeg4-3影像压缩技术以1∶400的压缩比，对该原始影音资料进行压缩，其处理程序为：
步骤31，输入该网络摄影机撷取到的不明格式的影像讯号；
步骤32，以一中央处理器检测目前输入的影音讯号及格式；
步骤33，分析归类格式及讯号；
步骤34，撷取一段已知影音格式及讯号；
步骤35，将撷取已知影音讯号存入动态记忆体中；
步骤36，送入Mpeg4-3影像压缩/解压缩引擎，以该中央处理器进行已知影音讯号的压缩处理；
步骤37，判断是否撷取完毕若为是进行下一步骤，若为否则跳回步骤34；
步骤38，将压缩的讯号释放至输出装置，此时的输出装置为该发送已压缩资料封包手段13，以该发送已压缩资料封包手段13将该压缩后的影音资料送入该网际网络14中，由于该原始影音资料已被压缩为原来的1/400，所以此时可以用最小频宽(约20多K～30K左右)传送该已压缩资料封包。
而在网络另一端的使用者，则是以该接收发送已压缩资料封包手段15，自该网际网络14上，取得该压缩后的影音资料，然后藉由该该中央处理器以该高倍影音资料解压缩手段16’对取得的已知影音讯号进行解压缩处理，其处理程序请参阅图3，主要是在步骤36时，藉由该Mpeg4-3影像压缩/解压缩引擎，对已知影音讯号进行解压缩处理，而非压缩处理，并且在每次解压缩后随即以该软件仿真补偿还原手段18对解压缩还原后的影音资料中画面雪花、方格、干扰等失真的部份进行影像资料补偿(此现象是在资料传送前使用该高倍影音数据压缩手段12’所造成的)，最后再以该播放影音视讯手段17将处理完毕的讯号释放至输出装置(即步骤38，可透过一影音播放软件来实现)，关于该软件仿真补偿还原手段18的处理流程请参阅图4，首先是自解压缩器取得影像讯号41(如图中所示为一CIF格式41’)，然后将该CIF格式41’放大至VGA格式42，接着将该CIF格式像素投射并对应至VGA格式中43(如图中所示为一补偿前VGA格式43’)，于是开始进行影像补偿运算44，其中该影像补偿运算的依据可采用双线性法的运算模式进行，运算后所得结果如图中补偿后VGA格式44’所示，最后在该播放影音视讯手段17时进行重新成像45而补偿运算的条件内容包含：(1)点与点之间的柔化处理、(2)颜色对比(明暗度)处理、去不当色差处理、(3)解压色度处理、(4)提高清晰度处理、以及(5)去干扰杂质处理，故可让还原后的影音效果提升到接近未压缩前90％以上的效果。
一般来说PC CAMARA的像素高低关系到未压缩前显示屏幕所显示出画质的好坏及解压缩后显示屏幕所显示出来的画质效果，亦即35万CMOS PC CAMARA就只能展现出35万像素的效果，但是藉由在解压缩处理时导入软件补偿还原技术后，我们更利用主机板上的CPU的功能增加其运算速度，补偿被破坏影像格式经由CPU运算补偿还原成为DVD或VCD画质，所原本为35万像素的影像在经网络传输后，在接收端所显示出来的效果几乎等于100万～200万像素的品质。
故，与现今微软的Windows Messenger和雅虎实时通讯(Yahoo Messenger)相比，请参阅图5至图8，其中图5的显示画面51为Windows Messenger的操作画面，其影像画面最大只能如邮票一般大小，图6的显示画面52为雅虎实时通讯的操作画面，其影像画面最大则是可以放大到约屏幕的四分之一大小，而以本发明所揭露的技术，显示画面53则是可以640×480的分辨率来显示(图7)，并且可以放大到全屏幕显示54(图8)，同时亦不会造成画面停格或模糊；总结本发明的技术，可衍生功能如下：
1.PC CAMARA(或CCD)用一般35万左右像素即可达到高阶百万像素以上的效果。
2.使用者不须增加频宽，几乎只要用宽频网络的最小频宽或是窄频网络，即可达到影音实时通讯的效果。
3.可视讯对谈全屏幕方式。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视申请专利范围所界定者为准。
Claims (5)
1.一种提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，应用于ADSL及调制解调器的网络架构，以进行全屏幕影音视讯对谈，其特征在于，包含：
一视讯资料适应性撷取手段，藉由一网络摄影机取得全屏幕影音视讯对谈所需的一视讯资料，并根据目前可用的网络频宽，决定影像每秒应撷取的张数，同时亦过滤及记录该视讯资料中属于无声部份的资料片段；
一影像/声音资料同步处理手段，藉由一中央处理器的计算以同步该视讯资料中的影像资料与声音资料；
一高倍影像/声音数据压缩手段，藉由该中央处理器的计算高倍率压缩该视讯资料，以利于网络中进行数据传输；
一影音资料传送手段，用以在宽频网络及窄频网络的架构中传输该压缩后的影音资料；以及
一影音资料解压缩/补偿手段，用以在接收到该压缩后的影音资料后，经由该中央处理器的计算将取得的资料还原，以进行全屏幕实时播放，包含有一高倍影像/声音资料解压缩手段，及一软件仿真补偿还原手段，其中该软件仿真补偿还原手段，是在以该高倍影像/声音资料解压缩手段解压缩影音资料时，以该中央处理器针对因该高倍影音数据压缩手段而产生雪花、方格、干扰等影像失真的部份进行画面补偿。
2.如权利要求1的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其特征在于，该高倍影像/声音数据压缩手段为Mpeg4-3压缩技术。
3.如权利要求1的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其特征在于，该软件仿真补偿还原手段包含：一点与点之间的柔化处理、一颜色对比(明暗度)处理、一去不当色差处理、一解压色度处理、一提高清晰度处理、一去干扰杂质处理。
4.如权利要求1的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其特征在于，该软件仿真补偿还原手段是以双线性法的运算模式进行。
5.如权利要求1的提高网际网络中影音资料成像效果及传输速率的方法，其特征在于，该视讯资料适应性撷取手段包括：
一撷取视讯影像资料模块，是根据目前网络可使用的频宽，来决定影像每秒应撷取的张数；
一撷取视讯声音资料模块，用以撷取该视讯资料的声音资料部份，并且进一步滤除该视讯资料的声音资料中属于无声的部份及记录无声部份所属资料区段。
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