CN1889688A - 数字视频无线传输系统 - Google Patents

Abstract

数字视频无线传输系统，涉及一种图像通信技术。所解决的技术问题是：现有数字视频无线传输系统中视频压缩码率模式对数字图像压缩后显示效果不理想。采用的技术手段是：提供一种数字视频无线传输系统，包括亮色分离模块、模数转换模块、编码器，编码器包括有：帧差值计算模块、压缩码流速率切换模块、数字压缩模块；帧差值计算模块，用于计算输入数字视频信号的当前帧与相邻帧之间的帧差值；压缩码流速率切换模块，用于将帧差值计算模块输出的差值帧结果与预设帧差值比较来选择压缩码率模式。本发明的有益效果是：使在现有信号带宽的条件下，视频信号的图像传输流畅，不间断，清晰度较高的传输效果。

Description

数字视频无线传输系统

技术领域

本发明涉及一种图像通信技术，特别涉及无线传输系统的视频压缩技术。

背景技术

随着多媒体技术及VCD，DVD等产品的推广，数字压缩技术的应用范围也越来越广泛。针对相同的视频信号，而采用不同级别的视频压缩系统时，将会导致解压缩后的图像画面的画质差别。在使用民用级的无线传输系统进行数据压缩时，对信号的压缩比较高，最终会导致降低图像的画质，特别是当输入源的视频信号噪声点较多时，接收端的画质将会有明显的降低，而且无论是输入哪种清晰度的画质，接收端的信号质量都有明显的下降。

这种情况出现的一个重要的原因是视频压缩码流的速率设定模式。

MPEG2视频压缩码流的速率模式通常有两种：一个是CBR模式，称为固定码率传输；另一个是VBR模式，称为可变码率传输。

数字压缩芯片的压缩缺省模式通常是CBR模式，需要较高的存储空间，通常用于碟片刻录。在取样频率一定的条件下，对任何视频流，CBR模式的数据传输码率都是不变的。这样它受无线网卡的通道切换的影响小，不会出现由于频繁更换数据速率模式而出现掉帧，停顿的现象；但是它受无线网卡的通道占用状态的影响大，较好的视频图像压缩、传送效果较好，较差的视频图像压缩、传送效果较差；特别是压缩连续动态图象或噪声点较多的图像(弱信号)时，压缩的数据码流量不够，表现在电视画面上是出现“横线”或是“马赛克”、“画布效应”等不良的情况，这在CRT电视机效果不是太明显，在液晶等平板显示器件上可明显看出，使用户无法接受。

VBR模式是根据画面细节的复杂度，来实时决定增减压缩码流量及压缩比例。它的压缩数据长度是动态变化的，在采用相同取样速率时，它可以在压缩细节较多的画面时，相对提高数据码流量。但在来回改变速率时，将会出现图像数据传输时序上的暂停，参数刷新需要逐个进行，播放显示时图像会有明显的暂停或跳动现象。

以往的方案一般选定CBR或VBR中的一种。因为在MPEG2编码器中规定编码参数，比如比特率、图像尺寸、分辨率、速率控制(CBR或VBR)，这些通常是采用一个控制寄存器和部分参数寄储器来共同完成。为了保证控制的一致性，必须将所有的参数寄存器全部设置完成后，方能执行；这样一旦设置为CBR模式，则图像数据传输码率均被固定为CBR模式；VBR模式也是一样。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：现有数字视频无线传输系统中视频压缩码率模式对数字图像压缩后显示效果不理想，提供一种自适应调整压缩码率的数字视频无线传输系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：数字视频无线传输系统，包括亮色分离模块、模数转换模块、编码器，亮色分离模块通过模数转换模块与编码器相连，其中编码器包括有：帧差值计算模块、压缩码流速率切换模块、数字压缩模块；

帧差值计算模块，用于计算输入数字视频信号的当前帧与相邻帧之间的实际帧差值；

压缩码流速率切换模块，保存有预设帧差值，用于将帧差值计算模块输出的实际帧差值与预设帧差值比较，选择压缩码率模式，所述压缩码率模式包括CBR模式和VBR模式；

数字压缩模块，用于根据压缩码流速率切换模块选择的压缩码率模式来控制对输入数字视频信号的压缩处理，并输出压缩后的视频数据。

当实际帧差值小于预设帧差值时将压缩码率模式切换到CBR模式，否则将压缩码率模式切换到VBR模式。

强信号、标清信号、高清信号或运动较慢的图像的实际帧差值较小，即实际帧差值小于预设帧差值；弱信号或运动图像的帧差值较大，即实际帧差值大于或等于预设帧差值。

数字压缩模块中包含有固定参数表，所述固定参数表对应特定的实际帧差值，当所述压缩码流速率切换模块切换压缩码率模式时状态参数不需刷新，直接切换到对应的固定参数表。

本发明的有益效果是：不改变输入视频图像的画质，不提高数据的取样频率，使视频图象经过数字压缩后，尽可能地提高数据码流量的传输，大幅度改进了经过无线传输后显示的视频流图像画质，使在收看弱信号和强信号时，显示效果与源信号趋于一致。最大限度利用视频图象的压缩效率，大幅度提高信号解压缩后的画质，使在现有信号带宽的条件下，达到视频信号的图像传输流畅，不间断，清晰度较高的传输效果。

以下结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明系统结构图。

具体实施方式

在数据压缩中，缓冲区大小是确定的。而视频信号的某些片段要比其他片段的信息量大，弱信号时信息量也较大，所以CBR编码后，有些部分的画质就比其他部分差。视频信号通常又有很多速度变化的镜头，或弱信号噪波较多时，用VBR编码，系统将为内容简单部分分配较少的比特，从而留出部分存储空间生成高质量的细节部分。这样播放动作片或收看弱信号时，VBR编码的输出结果要比CBR编码的输出结果质量好得多。但在来回改变速率时，将会出现图像数据传输时序上的暂停，参数刷新需要逐个进行，播放显示时图像会有明显的暂停或跳动现象。

本发明的数字视频无线传输系统中的编码器采用帧差值来快速识别图像画质，针对不同的输入视频信号，变换数据传输压缩码率，交替进行CBR和VBR模式。

帧差值(Frame differencing)是一种以时间向量为坐标的比较法，它通过比较当前帧与相邻帧之间的差异，来记录当前帧与其相邻帧的差值。通常帧差值作为一种时间压缩算法应用数字视频的帧间压缩算法中，本方案利用弱信号和运动图像时的帧差值较大，而强信号、标清信号、高清信号或运动较慢的图像帧差值较小，接近零的这一特点来快速识别图像画质。MPEG图像编码包含3个成分：I帧，P帧和B帧。I帧压缩采用基准帧模式，为当前帧；P帧采用预测编码，为预测帧；B帧为双向帧间编码，为前向帧。帧差值大小可以通过当前帧与预测帧的差值，或当前帧与前向帧的差值表现出来。

实施例

如图1所示，数字视频无线传输系统，包括亮色分离模块、模数转换模块、编码器：

模拟视频信号首先通过亮色分离模块的梳状滤波后，进行亮色分离，把复合视频信号中的亮度分量和色度分量分开，得到Y/C分量，然后用两个模/数转换模块对两个分量分别数字化，转换成8bits的Y/C分量进行输出。将数字化后的Y/C分量以ITU656的数字视频信号格式输出到MPEG2编码器进行数字视频压缩，数据取样频率为27MHz。

编码器包括有：帧差值计算模块、压缩码流速率切换模块、数字压缩模块：

帧差值计算模块，用于计算输入数字视频信号中I帧与P帧的实际差值和I帧与B帧的实际差值，将I帧与P帧的实际差值输入I-P差值寄存器，将I帧与B帧的实际差值输入I-B差值寄存器；

压缩码流速率切换模块，压缩码率省缺模式为VBR模式。存储有预设帧差值：I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之和，即上线；I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之差，即下线。

当I-P差值寄存器与I-B差值寄存器中的数值之和大于预设的上线，或I-P差值寄存器与I-B差值寄存器中的数值之差小于预设的下线，即切换为CBR模式；否则保持为VBR模式。

帧差值越小，帧间的相关性越大，也就是画面的运动速度越慢；当帧差值在预定的范围内，画面可以类似于静态图像，这时切换为CBR模式便于提高图像的显示分辨率；其他情况保持在VBR模式下，有助于保证运动画面的高品质播放。

预设帧差值可通过软件改变，因为根据图像数据传输速率、压缩软件的速率控制、图像的分辨率等有区别，所以不同的图像信号具体的预设值也会有区别。

当视频信号为强信号或高清信号时，预设的上线为1.2，预设的下线为0.3。

当视频信号为标清信号时预设的上线为8，预设的下线为3。

可以通过菜单设置选择预设帧差值，如将预设的上线选为1、1.1、1.2、1.3，将预设的下线选为0.2、0.3。

数字压缩模块，用于根据压缩码流速率切换模块选择的压缩码率模式来控制对输入数字视频信号的压缩处理，并输出压缩后的视频数据。

在MPEG2编码器中规定编码参数，比如比特率、图像尺寸、分辩率、压缩码率模式等，这些通常是采用一个控制寄存器和部分参数寄储器来共同完成。这些参数寄存器只能按字节递增的方式来进行调用，主控制器要调用全部的寄存器必须要执行两次写操作，对寄存器赋值16位地址，即刷新控制属性，其次赋值16位参数寄储器。

为了保证控制的一致性，必须将所有的参数寄存器全部设置完成后，方能执行；这样一旦设置为CBR模式，则图像数据传输码率均被固定为CBR模式；VBR模式也是一样。来回切换速率控制(CBR或VBR)模式时，将会出现图像数据传输时序上的暂停，显示在播放中图像会有很明显的抖动现象。

为消除切换时的抖动现象，编码器利用查表方式，在数字压缩模块中设定有固定参数表，所述固定参数表对应特定的帧差值，当压缩码流速率切换模块切换压缩码率模式时图像参数不需刷新，直接切换对应的固定参数表，最大程度的消除了抖动现象，达到自适应变换数据传输码率的效果。

Claims (8)

1、数字视频无线传输系统，包括亮色分离模块、模数转换模块、编码器，亮色分离模块通过模数转换模块与编码器相连，其特征在于，编码器包括有：帧差值计算模块、压缩码流速率切换模块、数字压缩模块；

帧差值计算模块，用于计算输入数字视频信号的当前帧与相邻帧之间的实际帧差值；

压缩码流速率切换模块，保存有预设帧差值，用于将帧差值计算模块输出的实际帧差值与预设帧差值比较，选择压缩码率模式，所述压缩码率模式包括CBR模式和VBR模式；

数字压缩模块，用于根据压缩码流速率切换模块选择的压缩码率模式来控制对输入数字视频信号的压缩处理，并输出压缩后的视频数据。

2、如权利要求1所述的数字视频无线传输系统，其特征在于，所述压缩码流速率切换模块，当实际帧差值小于预设帧差值时将压缩码率模式切换到CBR模式，否则将压缩码率模式切换到VBR模式。

3、如权利要求2所述的数字视频无线传输系统，其特征在于，实际帧差值，由I帧与P帧的实际差值、I帧与B帧的实际差值确定；预设帧差值，由I帧与P帧的预设差值、I帧与B帧的预设差值确定。

4、如权利要求3所述的数字视频无线传输系统，其特征在于，所述实际帧差值小于预设帧差值为：I帧与P帧的实际差值与I帧与B帧的实际差值之和，大于I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之和；或者，I帧与P帧的实际差值与I帧与B帧的实际差值之差，小于I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之差。

5、如权利要求4所述的数字视频无线传输系统，其特征在于，所述I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之和为1.2，所述I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之差为0.3。

6、如权利要求5所述的数字视频无线传输系统，其特征在于，所述I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之和为8，所述I帧与P帧的预测差值与I帧与B帧的预测差值之差为3。

7、如权利要求1所述的数字视频无线传输系统，其特征在于，所述压缩码率省缺模式为VBR模式。

8、如权利要求1所述的数字视频无线传输系统，其特征在于，所述数字压缩模块中包含有固定参数表，所述固定参数表对应特定的实际帧差值，当所述压缩码流速率切换模块切换压缩码率模式时，编码参数不需刷新，直接切换对应的固定参数表。

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