DE19919412A1

DE19919412A1 - Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger

Info

Publication number: DE19919412A1
Application number: DE19919412A
Authority: DE
Inventors: Il-Taek Lim; Cheol-Hong Min; Sang-Hee Cho; Seung-Jai Min; Seong-Ok Bae; Kyoung-Won Lim
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 1998-04-29
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 1999-12-02
Anticipated expiration: 2019-04-29
Also published as: GB2338366A; GB9909982D0; US6333952B1; GB2338366B; DE19919412B4

Abstract

Es wird ein Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger offenbart. Der vorliegende Decoder verbessert die Bildqualität eines Videosignals, das abwärtsumgesetzt wird, wenn ein Fernsehempfänger der Klasse SD ein Videosignal der Klasse HD empfängt. Allgemein gesagt, empfängt der Decoder Daten in Blockeinheit, er setzt ein Format der Daten in ein Format zur Anzeige um, er speichert die Daten, er verarbeitet die gespeicherten Daten und er zeigt die verarbeiteten Daten dadurch an, daß er das Format so umsetzt, daß es mehr Vertikalfarbsignale als Horizontalfarbsignale enthält, er registriert und reproduziert die Daten beim Abwärtsabtasten der Daten in Blockeinheit mit einem vorgegebenen Verhältnis, und er speichert die Daten.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger, spezieller für digitales Fernsehen, um die Bildqualität eines Videosignals zu verbessern, wenn ein Fernsehempfänger für Standardauflösung ein Videosignal mit hoher Auflösung empfängt.

Hintergrund gemäß der einschlägigen Technik

Im Allgemeinen empfängt und decodiert ein digitaler Fernseh empfänger ein im MPEG2-Format komprimiertes Videosignal in einem Decoder zum Anzeigen des Videosignals auf einem Schirm. Abhängig von der Anzahl der Bildelemente (Pixel) in Beziehung zur Auflösung und Bildwiedergabefähigkeit oder Bildqualität unterstützt ein digitaler Fernseher zwei Klas sen von Videosignalen, nämlich hochauflösendes Fernsehen (HDTV) und Fernsehen mit Standardauflösung (SDTV). Ein Vi deosignal der HDTV-Klasse verfügt über ein maximales Auflö sungsvermögen von 1920 Pixeln/1080 Zeilen, während ein Vi deosignal der SDTV-Klasse über ein Auflösungsvermögen von 704 Pixeln/480 Zeilen verfügt. Zu Zwecken der Erläuterung wird das Auflösungsvermögen auf ein Signal der HDTV-Klasse von 1920 Pixeln/1080 Zeilen und ein Signal der SDTV-Klasse von 720 Pixeln/480 Zeilen begrenzt.

Nun wird ein herkömmlicher Decoder für einen digitalen Fern sehempfänger unter Bezugnahme auf die Figur erläutert. Ein weit verbreitet verwendetes Format besteht in einem Verhält nis der drei Komponenten der Luminanzinformation Y und der Chrominanzinformation Cb und Cr in einer horizontalen (oder Abraster-) Zeile auf einem Fernsehschirm oder dergleichen, das als 0 : 0 : 0 repräsentiert wird. Fig. 1A zeigt ein 4 : 4 : 4- Videoformat, Fig. 1B zeigt ein 4 : 2 : 2-Videoformat und Fig. 1C zeigt ein 4 : 2 : 0-Videoformat. In den Figuren repräsentiert ein Kreuz das Luminanzsignal Y, und ein Kreis repräsentiert das Chrominanzsignal Cb oder Cr.

Insbesondere kennzeichnet die Luminanz den Helligkeitsgrad eines Bilds, und die Luminanz eines Pixels wird entsprechend der Empfehlung ITU-R BT.601 durch 8 Bits repräsentiert. Die Chrominanz oder Farbdifferenz ist die Information zur Farbe eines Bilds, und sie wird gemäß der Empfehlung ITU-R BT.601 ebenfalls durch 8 Bits repräsentiert. Demgemäß sind einem Pixel insgesamt 24 Bits zugeordnet. Da jedoch das menschli che Auge für kleine Farbvariationen nicht sehr empfindlich ist, wird bei der Wiedergabe eines Videosignals häufig etwas an Farbinformation weggelassen.

Die Fig. 1A zeigt speziell das Videoformat 4 : 4 : 4, bei dem keine Farbinformation weggelassen ist. Die Fig. 1B zeigt das Videoformat 4 : 2 : 2, bei dem die Hälfte der Farbinformation in horizontaler Richtung weggelassen ist. Die Fig. 1C zeigt das Videoformat 4 : 2 : 0, bei dem die Hälfte der Farbinformation sowohl in horizontaler als auch vertikaler Richtung wegge lassen ist. D. h., dass das 4 : 2 : 2-Format Farbinformation ent hält, die die Hälfte der Luminanzinformation ist, und das 4 : 2 : 0-Format Farbinformation enthält, die ein Viertel der Luminanzinformation ist.

In einem digitalen Fernsehempfänger wird ein digitales Pixel typischerweise durch 8 Bits ausgedrückt, und jeder Makro block verfügt über Daten von 16 × 16 Pixeln. Der Decoder verarbeitet einen jeder Klasse entsprechenden Bitstrom ein schließlich Koeffizienten aus diskreter Cosinus-Transforma tion (DCT) und Bewegungsvektorinformation. Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Decoders für einen digita len Fernsehempfänger mit einem Decoder für variable Länge (VLD = Variable Length Decoder) 1 zum Decodieren von Daten eines empfangenen Bitstroms mit variabler Länge, um DCT-Ko effizienten und Bewegungsvektoren zu liefern; einer Einrich tung 2 für inverse DCT (IDCT) zum Transformieren der DCT- Koeffizienten in räumliche Pixelwerte zum Decodieren dieser DCT-Koeffizienten; einem Addierer 3 zum Addieren von in ei ner Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 4 bewe gungskompensierten Daten zu den decodierten Daten, um Video daten wiederherzustellen; einem Vollbildspeicher 5 zum Spei chern der wiederhergestellten Videodaten im 4 : 2 : 0-Videofor mat; und eine Aufwärtsabtasteinheit 6 zum Aufwärtsabtasten der im Vollbildspeicher 5 gespeicherten Daten in das 4 : 2 : 2- Videoformat zum Ausgeben des Videosignals an eine Anzeige einheit. Die Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 4 kompensiert die im Vollbildspeicher 5 gespeicherten Videoda ten unter Verwendung der Bewegungsvektoren von der VLD-Ein richtung 1, und sie liefert die kompensierten Daten an den Addierer 3 weiter.

Da ein digitaler Fernsehempfänger der Klasse HD über die Fähigkeit verfügt, Videodaten der Klasse HD zu empfangen und zu decodieren, zeigt er keine Probleme beim Empfangen und Decodieren von Videodaten der Klasse SD. Jedoch kann ein digitaler Fernseher der Klasse SD, der dazu ausgebildet ist, Videodaten der Klasse SD zu empfangen und zu decodieren, keine Videodaten der Klasse HD empfangen und decodieren. Jedoch sollte ein digitaler Fernsehempfänger der Klasse SD, um volle Kompatibilität zu erzielen, über die Fähigkeit ver fügen, Videodaten der Klasse HD zu empfangen und zu verar beiten. Demgemäß wurde ein Decoder für einen digitalen Fern sehempfänger der Klasse SD so ausgebildet, dass er an Daten der Klasse HD eine Datenverarbeitung für die Klasse SD durch einen als Abwärtswandlung bekannten Prozess ausführt, der im Wesentlichen aus einer Abwärtsabtastung und Filterung/Dezi mierung besteht.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Decoders aus der einschlägi gen Technik für einen Fernsehempfänger der Klasse SD zum Ausführen des Abwärtswandlungsprozesses durch Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD. In Fig. 3 werden Daten eines 8 × 8-Blocks dadurch decodiert, dass die Daten zu solchen eines 4 × 4-Blocks verringert werden. Daten 41 eines 8 × 8-Blocks werden durch inverse diskrete Cosinus- Transformation umgewandelt und in horizontaler und vertika ler Richtung abwärtsabgetastet, was in einer IDCT/Abwärtsab tast-Einheit 42 für 8 Pixel erfolgt, um den 8 × 8-Block auf einen 4 × 4-Block zu reduzieren. Insbesondere werden aus der oberen linken Ecke 16 Koeffizienten, die im Datenblock 41 als schwarze Punkte gekennzeichnet sind, ausgewählt und IDCT unterzogen, um abwärtsabgetastete Videodaten zu erhalten. Die restlichen Koeffizienten, die als weiße Punkte gekenn zeichnet sind, werden verworfen. Es existieren zahlreiche andere Arten zum Auswählen der Koeffizienten.

In der Fig. 3 werden die 4 × 4 abwärtsabgetasteten Videoda ten in einem Addierer 43 zu den bewegungskompensierten Daten addiert und in einen Vollbildspeicher 44 (oder einen Halb bildspeicher) eingespeichert. Um den abwärtsabgetasteten Videodaten entsprechende Bewegungsvektoren zu verarbeiten, werden die Videodaten im Vollbildspeicher 44 in einer Auf wärtsabtasteinheit 45 zu 8 × 8 Daten in horizontaler/verti kaler Richtung aufwärts abgetastet. Die aufwärts abgetaste ten Videodaten werden in einer Bewegungskompensations-Vor hersageeinrichtung 46 mittels der Bewegungsvektoren bewe gungskompensiert, in einer Abwärtsabtasteinheit 47 in hori zontaler/vertikaler Richtung zurück auf 4 × 4 Daten abwärts abgetastet und im Addierer 43 addiert, um einen Videoblock zu erhalten, der von 8 × 8 Daten auf 4 × 4 Daten abwärtsab getastet wurde. Die abwärtsabgetasteten Videodaten werden abschließend in den Vollbildspeicher eingespeichert. Um die Daten wiederzugeben, werden die Daten aus dem Vollbildspei cher 44 in einem Formatwandler 48 in das 4 : 2 : 0-Format umge wandelt und in einer Aufwärtsabtasteinheit 49 vor der Wie dergabe in das 4 : 2 : 2-Format umgewandelt.

Fig. 4 zeigt ein anderes Beispiel eines Decoders aus der einschlägigen Technik für einen Fernsehempfänger der Klasse SD zum Ausführen eines Abwärtswandlungsprozesses durch Emp fangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD. In Fig. 4 werden Daten eines 8 × 8-Blocks dadurch decodiert, dass die Daten zu solchen eines 8 × 4-Blocks reduziert wer den. Daten 51 eines 8 × 8-Blocks werden einer inversen dis kreten Cosinustransformation unterzogen und in horizontaler und vertikaler Richtung abwärtsabgetastet, was in einer IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 52 für 8 Pixel erfolgt, um den 8 x 8-Block in einen 8 × 4-Block zu reduzieren. Ähnlich wie bei Fig. 3 werden, nachdem von der linken Seite aus 32 Koef fizienten ausgewählt wurden, die im Datenblock 41 als schwarze Punkte gekennzeichnet sind, die restlichen, als weiße Punkte gekennzeichneten Koeffizienten verworfen. Es existieren ebenfalls zahlreiche andere Arten zum Auswählen der Koeffizienten.

In Fig. 4 werden die 8 × 4 abwärtsabgetasteten Videodaten in einem Addierer 53 zu den bewegungskompensierten Daten ad diert und in einen Vollbildspeicher 54 (oder einen Halbbild speicher) eingespeichert. Um den abwärts abgetasteten Video daten entsprechende Bewegungsvektoren zu verarbeiten, werden die Videodaten im Vollbildspeicher 54 in einer Abtasteinheit 55 zu 8 × 8 Daten in horizontaler/vertikaler Richtung auf wärts abgetastet. Die aufwärtsabgetasteten Videodaten werden in einer Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 56 einer Bewegungskompensation mittels der Bewegungsvektoren unterzogen, in einer Abwärtsabtasteinheit 57 in horizonta ler/vertikaler Richtung in 8 × 4 Daten zurück abwärtsgewan delt und im Addierer 53 addiert, um einen Videoblock zu er halten, der von 8 × 8 Daten auf 8 × 4 Daten abwärtsabgetas tet wurde. Die abwärtsabgetasteten Videodaten werden ab schließend in den Vollbildspeicher eingespeichert. Um die Daten wiederzugeben, werden die Daten aus dem Vollbildspei cher 54 in einen Formatwandler 58 in das 4 : 2 : 0-Format umge setzt und in einer Aufwärtsabtasteinheit 59 vor der Wieder gabe in das 4 : 2 : 2-Format umgesetzt.

Fig. 5 zeigt noch ein anderes Beispiel eines Decoders aus der einschlägigen Technik für einen Fernsehempfänger der Klasse SD zum Ausführen des Abwärtswandlungsprozesses durch Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD. Fig. 6 erläutert ein Codier/Decodier-Verfahren zum Empfan gen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD in ei nem Fernsehempfänger der Klasse SD.

Das Intrabild (I), das Vorhersagebild (P) und das bidirek tionale Bild (B) werden zu einem 8 × 4-Block abwärtsabgetas tet. Das abwärtsabgetastete Bild B wird mittels Formatwand lung und Codierung vor der Einspeicherung in einen Speicher in 720 Pixel/480 Zeilen umgesetzt. Die abwärtsabgetasteten Bilder I und P werden zunächst decodiert und ebenfalls durch Formatwandlung in 720 Pixel/480 Zeilen umgesetzt. Die deco dierten Daten der Bilder I und P werden zusammen mit den decodierten Daten des Bilds B wiedergegeben.

In Fig. 5 führt eine IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 61 inverse diskrete Cosinustransformation aus, und sie unterzieht die empfangenen DCT-Koeffizienten einer Filterung/Abwärtsabtas tung, um eine Umsetzung von 8 × 8- auf 8 × 4-Blöcke auszu führen. Die Abwärtsabtastung wird für alle Bilder I, P und B ausgeführt, und die abwärts abgetasteten 8 × 4 Daten werden an einen Addierer 62 weitergeleitet. Der Addierer 62 addiert die abwärtsabgetasteten Daten zu bewegungskompensierten Daten, und eine Klassifizierungseinrichtung 63 klassifiziert die Daten vom Addierer 62 in Bilder I, P und B. Das Bild B wird durch eine Formatwandlereinheit 64 in das 4 : 2 : 0-Format umgesetzt. Durch eine Datencodiereinheit 65b erfolgt eine Datenreduktion des im Format umgesetzten Bilds B, und ein Speicher 66b in einem Speicher 66 speichert das Bild B. Eine beispielhafte Bitreduktion in der Datencodiereinheit 65b ist in Fig. 6 dargestellt, und sie kann als Datencodiereinheit 65a für die Bilder I und P angewandt werden. Auch ist die Datendecodierung die Umkehroperation zur Datencodierung.

Gemäß Fig. 6 wird, unter Berücksichtigung der begrenzten Speichergröße, die Anzahl von Bits unter Verwendung einer Korrelation zwischen benachbarten Pixeln reduziert. Z. B. werden 8 × 4 Bits unter Berücksichtigung der Korrelation zwischen benachbarten Pixeln in horizontaler (oder vertika ler) Richtung auf 14 Bits reduziert. Speziell werden die horizontalen (oder vertikalen) Pixel p1-p4 701 der decodier ten Bildpixel 700 mit 16 Bits pro 2 Horizontal- (oder Vertikal-)pixel in p1 (ursprünglicher Wert), p2-p1 (Differenz zwischen benachbarten Pixeln), p3 und p4-p3 (Dif ferenz zwischen benachbarten Pixeln) 702 umgesetzt. Beide Differenzen zwischen benachbarten Pixeln p2-p1 und p4-p3 werden aufgrund der Möglichkeit eines negativen Vorzeichens durch 9 Bits repräsentiert.

Die Daten p1, p2-p1, p3 und p4-p3 der umgesetzten Pixel wer den unter Verwendung einer Tabelle 703 für ungleichmäßige Quantisierung codiert, wobei p1 in einen 8-Bit-Wert codiert wird, p2-p1 in einen 6-Bit-Wert codiert wird, p3 in einen 8- Bit-Wert codiert wird und p4-p3 in einen 6-Bit-Wert codiert wird. Die Codierungsergebnisse 704 werden in einen Speicher 705 eingespeichert, der ein Ankervollbildspeicher 66a oder der in Fig. 5 dargestellte B-Vollbildspeicher 66b sein kann. Die Daten mit den reduzierten Bits werden so in den B-Voll bildspeicher 66b eingespeichert, und sie können durch einen Umkehrprozess zum oben erörterten Codierprozess in einer ersten Datendecodiereinheit 71 decodiert werden, um ein Bild wiederherzustellen oder zu reproduzieren.

Abhängig von einer Klassifiziereinrichtung-Schalteinheit 63 kann in einer Codiereinheit 65a auch eine Datenreduktion für das Bild I oder P durch ein Verfahren ausgeführt werden, wie es oben unter Bezugnahme auf Fig. 6 erörtert ist, und der Ankervollbildspeicher 66a im Speicher 66 würde dann das da tenreduzierte Bild I oder P speichern. Danach würde das Bild I oder P in einer zweiten und dritten Datendecodiereinheit 67 und 72 decodiert werden.

Insbesondere werden die in der zweiten Datendecodiereinheit 67 decodierten 8 × 4 Daten in einer Horizontal-Aufwärtsab tasteinheit 68, die Bewegungsvektoren empfängt, in horizon taler Richtung aufwärtsabgetastet, um 8 × 8 Daten auszuge ben. Die aufwärtsabgetasteten 8 × 8 Daten werden an eine Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 69 für Bewe gungskompensation unter Verwendung von Bewegungsvektorinfor mation ausgegeben und an eine Horizontal-Abwärtsabtastein heit 70 mit der Größe 8 × 8 weitergeleitet. Die Horizontal- Abwärtsabtasteinheit 70 führt eine Abwärtsabtastung des be wegungskompensierten 8 × 8-Blocks in horizontaler Richtung zu einem 8 × 4-Block aus, und sie leitet die abwärtsabgetas teten Daten an den Addierer 62 weiter, um dadurch bewegungs kompensierte Bildsignale I, P und B in Übereinstimmung mit den Bildern P und B (Größen) der Größe 8 × 4 zu liefern, die durch die IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 61 abwärtsabgetastet wurden.

Durch Wiederholen des oben genannten Prozesses werden die Vollbilddaten I, P und B verarbeitet, wobei 8 × 4 Daten der Bilder I, P und B, wie sie vom Ankervollbildspeicher 66a ausgegeben und im dritten Datendecodierer 72 decodiert wer den, in einer Formatwandlereinheit 73 in das Format 4 : 2 : 0 umgesetzt werden (in Übereinstimmung mit dem Format eines Vollbilds B gebracht werden). Die umgesetzten Daten im For mat 4 : 2 : 0 werden in der Aufwärtsabtasteinheit 74 weiter in das Format 4 : 2 : 2 umgesetzt und als endgültiges Videosignal zusammen mit der Information für das Bild B ausgegeben.

Jedoch weist der beschriebene Decoder aus der einschlägigen Technik für einen Fernsehempfänger der Klasse SD zum Empfan gen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD Proble me auf. Erstens berücksichtigen das Einspeichern eines Vi deosignals im Format 4 : 2 : 0 und das Aufwärtsabtasten der ab gespeicherten Daten in das Format 4 : 2 : 2 aufgrund der Spei chergröße die Eigenschaften der menschlichen visuellen Wahr nehmung nicht. Da unsere Versuche zeigen, dass der Mensch für Farbvariation in vertikaler Richtung empfindlicher ist als für solche in horizontaler Richtung, führt der Decoder aus der einschlägigen Technik zu einer Farbsignalauflösung, die zu niedrig in Bezug auf die Auflösung des Luminanzsig nals ist.

D. h., dass ein Fernsehdecoder der Klasse SD aus der ein schlägigen Technik zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD Videodaten vom Format 4 : 4 : 4 unter Berücksichtigung nur der Speichergröße in das Format 4 : 2 : 0 umgesetzt und die umgesetzten Daten in einen Speicher ein speichert werden. In einem solchen Fall werden Teile des Horizontal- und Vertikalfarbsignals weggelassen, wenn das Videosignal vom Format 4 : 4 : 4 in das Format 4 : 2 : 0 umgesetzt wird. Demgemäß ist beim Aufwärtsabtasten des Videosignals vom Format 4 : 2 : 0 in das Format 4 : 2 : 2 oder das Format 4 : 4 : 4 das aufwärtsabgetastete Farbsignal nicht das weggelassene ursprüngliche Farbsignal, sondern ein Farbsignal, das um das ursprüngliche ausgewählte Farbsignal herum interpoliert ist. Demgemäß führt ein Bild, das gemäß der einschlägigen Technik aus dem umgesetzten Videosignal wiedergegeben wird, zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität hinsichtlich der visuellen Wahrnehmung.

Zweitens wird, unter Berücksichtigung der Speichergröße, das Videosignal als erstes vor der Speicherung in das Format 4 : 2 : 0 umgesetzt und vor der Wiedergabe in das Format 4 : 2 : 2 rückumgesetzt. Jedoch führt die Umsetzung des Videosignals in das Format 4 : 2 : 0 vor einem internen Prozess zu einer Ver ringerung der Farbinformation. Daher kann die Umsetzung vom Format 4 : 2 : 0, das weniger Farbsignale enthält, in das Format 4 : 2 : 2 eine bloße Rückumsetzung eines Videosignals mit weni ger Farbsignalen sein, was ebenfalls zu einer Beeinträchti gung der Bildqualität führt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß ist es eine Aufgabe der Erfindung, zumindest die Probleme und Nachteile der einschlägigen Technik zu überwin den.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger mit verbesserter Bildqualität eines Farbsignals hinsichtlich der visuellen Wahrnehmung zu schaffen.

Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dargelegt, und sie werden dem Fachmann teilweise beim Studieren des Folgenden erkennbar oder sie gehen aus einer Realisierung der Erfindung hervor. Die Aufgaben und Vorteile der Erfin dung können so realisiert und erzielt werden, wie es spezi ell in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Um die Aufgaben zu lösen, und entsprechend den Zwecken der Erfindung, wie sie hier realisiert und in breitem Umfang beschrieben ist, empfängt der Decoder für einen digitalen Fernseher Daten in Blockeinheit; er führt eine Formatumset zung der Daten in ein Format zur Anzeige aus; er speichert die Daten; er verarbeitet die gespeicherten Daten; und er zeigt die verarbeiteten Daten dadurch an, dass er eine Um setzung des Formats so ausführt, dass mehr Vertikalfarbsig nale als Horizontalfarbsignale enthalten sind; und er führt eine Speicherung und Wiedergabe der Daten in Blockeinheiten abwärtsabgetasteter Daten mit einem vorgegebenen Verhältnis zum Speichern der Daten aus.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente kennzeichnen, im Einzelnen beschrieben.

Fig. 1A zeigt ein 4 : 4 : 4-Videosignalformat gemäß der ein schlägigen Technik;

Fig. 1B zeigt ein 4 : 2 : 0-Videosignalformat gemäß der ein schlägigen Technik;

Fig. 1C zeigt ein 4 : 2 : 2-Videosignalformat gemäß der ein schlägigen Technik;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß der einschlägigen Technik;

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Deco ders zur Abwärtsabtastung in einem Fernsehempfänger der Klasse SD zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD zeigt;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel eines Decoders zur Abwärtsabtastung in einem Fernsehempfänger der Klasse SD zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD zeigt;

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel eines Decoders zur Abwärtsabtastung in einem Fernsehempfänger der Klasse SD zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD zeigt;

Fig. 6 zeigt ein Codier/Decodier-Verfahren gemäß der ein schlägigen Technik zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD in einem Fernsehempfänger der Klasse SD;

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß einem ersten Ausführungsbei spiel der Erfindung;

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß einem zweiten Ausführungsbei spiel der Erfindung;

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß einem dritten Ausführungsbei spiel der Erfindung;

Fig. 10 zeigt ein Videosignal-Speicherungsformat gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß einem vierten Ausführungsbei spiel der Erfindung;

Fig. 12 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß einem fünften Ausführungsbei spiel der Erfindung; und

Fig. 13A und 13B sind Tabellen zum Vergleichen des vierten und fünften Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung mit den einschlägigen Techniken.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Nachfolgend werden die verschiedenen Ausführungsbeispiele eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Im Wesentlichen berücksichtigt die Erfindung sowohl Beschrän kungen hinsichtlich der Speichergröße als auch der Eigen schaften visueller Wahrnehmung, um dadurch die Videoqualität für einen Betrachter zu verbessern.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung empfängt Blockdaten der Größe 8 × 8, er führt eine Abwärtsabtastung der Lumi nanzinformation zur Größe 4 × 4 und der Farbinformation zur Größe 8 × 4 vor dem Einspeichern in einen Speicher aus, und er setzt die abwärtsabgetasteten Daten vor der endgültigen Wiedergabe in das Format 4 : 2 : 2 mit einer Größe von 720 Pi xeln/480 Zeilen oder 720 Pixeln/360 Zeilen aus. Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fern sehempfänger gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfin dung.

Gemäß Fig. 7 beinhaltet der Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger eine IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 142, die an der Luminanzinformation in einem 8 × 8-Datenblock 141 für 8 Pixel in horizontaler und vertikaler Richtung inverse dis krete Cosinustransformation und Abwärtsabtastung in Lumi nanzdaten der Größe 4 × 4 sowie inverse diskrete Cosinus transformation und Abwärtsabtastung der Farbinformation in horizontaler Richtung zu Farbdaten der Größe 8 × 4 ausführt; einen Addierer 143, der abgetastete Daten von der IDCT/Ab wärtsabtast-Einheit 142 zur Bewegungskompensationsinformati on addiert; einen Vollbildspeicher 144, der die durch den Addierer 143 addierten Daten speichert; eine Aufwärtsabtast einheit 145, die eine Aufwärtsabtastung der Luminanzinforma tion in vertikaler und horizontaler Richtung ausführt und eine Aufwärtsabtastung der Farbinformation der im Vollbild speicher 144 gespeicherten Daten in horizontaler Richtung ausführt, um 8 × 8 Daten zu liefern; eine Bewegungskompensa tions-Vorhersageeinrichtung 146 zur Bewegungskompensation der durch die Aufwärtsabtasteinheit 145 aufwärtsabgetasteten Videodaten unter Verwendung von Bewegungsvektoren; eine Ab wärtsabtasteinheit 147 für vertikale und horizontale Ab wärtsabtastung der Luminanzinformation der von der Bewe gungskompensations-Vorhersageeinrichtung 146 kompensierten Information auf die Größe 4 × 4, zum horizontalen Abwärts abtasten der Farbinformation auf die Größe 8 × 4 und zum Ausgeben der abwärtsabgetasteten Information an den Addierer 143; und eine Formatwandlereinheit 148 zum Umsetzen des Aus gangssignals des Vollbildspeichers 144 in das Format 4 : 2 : 2 der Größe 720 Pixel/480 Zeilen oder 720 Pixel/360 Zeilen, um das Videobild anzuzeigen. Nachfolgend wird der Betrieb des Decoders in Fig. 7 erläutert.

Die Luminanzinformation in einem Datenblock 141 der Größe 8 × 8 wird inverser diskreter Cosinus-Transformation und Un terabtastung für 8 Pixel in horizontaler und vertikaler Richtung in einen Datenblock der Größe 4 × 4 unterzogen. Die Farbinformation des Datenblocks wird jedoch einer inversen diskreten Cosinustransformation und Unterabtastung für 8 Pixel in horizontaler Richtung in einen Datenblock der Größe 8 × 4 unterzogen. Die Videodaten, deren Luminanzinformation und Farbinformation auf 4 × 4 bzw. 8 × 4 abwärtsabgetastet wurden, werden im Addierer 143 zu den bewegungskompensierten Daten addiert und in den Vollbildspeicher 144 eingespei chert.

Um die im Vollbildspeicher 144 abgespeicherten Videodaten unter Verwendung der Bewegungsvektoren zu verarbeiten, wird die Luminanzinformation in den im Vollbildspeicher gespei cherten Videodaten in vertikaler und horizontaler Richtung aufwärtsabgetastet, und das Farbsignal wird in der horizon talen Richtung aufwärtsabgetastet, was durch die Aufwärtsab tasteinheit 145 auf Daten der Größe 8 × 8 erfolgt. Demgemäß werden die aufwärtsabgetasteten Daten der Größe 8 × 8 in der Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 146 durch die Bewegungsvektoren bewegungskompensiert. Bei einer Größe von 8 × 8 wird die Luminanzinformation gemäß der kompensierten Information erneut auf die Größe 4 × 4 abwärtsabgetastet, und die Farbinformation wird zurück auf die Größe 8 × 4 ab wärtsabgetastet, was in der Abwärtsabtasteinheit 147 er folgt. Die abwärtsabgetastete, kompensierte Information wird im Addierer 143 addiert, um dadurch einen abwärtsabgetaste ten Videoblock für Einspeicherung im Vollbildspeicher 144 zu erhalten.

Zur Wiedergabe wird die Ausgangsinformation des Vollbild speichers 144 in das Format 4 : 2 : 2 mit der Größe von 720 Pi xeln/480 Zeilen oder 720 Pixeln/360 Zeilen in der Format wandlereinheit 148 umgesetzt. Wenn angenommen wird, dass eine Bildquelle von 16 : 9 vorliegt, dient die Größe von 780 Pixeln/480 Zeilen für ein breites Fernsehdisplay oder eine Tafel sowie ein Display vom Abrasterungstyp bei einem 4 : 3- Fernseher, und die Größe von 720 Pixeln/360 Zeilen dient für ein Display vom Briefkastentyp an einen Fernseher der Größe 4 : 3.

Zweites Ausführungsbeispiel

Ein Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung empfängt einen Datenblock der Größe 8 × 8, er führt eine Abwärtsabtastung der Luminanzinformation und der Farbinformation auf die Grö ße 8 × 4 vor Einspeicherung in einen Speicher aus, und er setzt die abwärtsabgetasteten Daten in das Format 4 : 2 : 2 mit der Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen oder 720 Pixeln/360 Zei len vor der endgültigen Wiedergabe um. Fig. 8 ist ein Block diagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Gemäß Fig. 8 beinhaltet der Decodierer für einen digitalen Fernsehempfänger eine IDCT/Abtast-Einheit 152 zum Ausführen inverser diskreter Cosinustransformation und horizontaler Abwärtsabtastung an der Luminanzinformation und der Farbin formation in einem 8 × 8-Datenblock 151 für 8 Pixel zu Farb daten der Größe 8 × 4; einen Addierer 153 zum Addieren abge tasteter Daten von der IDCT/Abtast-Einheit 152 zur Bewe gungskompensationsinformation; einen Vollbildspeicher 154 zum Speichern der durch den Addierer 153 addierten Daten; eine Aufwärtsabtasteinheit 155 zum horizontalen Aufwärts abtasten der Luminanz- und der Farbinformation der im Voll bildspeicher 154 gespeicherten Daten zum Liefern von 8 × 8 Daten; eine Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 156 zum Ausführen von Bewegungskompensation an den durch die Aufwärtsabtasteinheit 155 aufwärtsabgetasteten Videodaten unter Verwendung von Bewegungsvektoren; eine Abwärtsabtast einheit 157 zum horizontalen Abwärtsabtasten der Luminanz- und der Farbinformation der durch die Bewegungskompensation- Vorhersageeinrichtung 156 kompensierten Information zur Grö ße 8 × 4 und zum Ausgeben der abwärtsabgetasteten Informati on an den Addierer 153; und eine Formatwandlereinheit 158 zum Umsetzen der Ausgangsinformation des Vollbildspeichers 154 in das Format 4 : 2 : 2 der Größe 720 Pixel/480 Zeilen oder 720 Pixel/360 Zeilen, um das Videobild anzuzeigen. Nachfol gend wird der Betrieb des Decodierers in Fig. 8 erläutert.

Die Luminanz- und die Farbinformation im Datenblock 151 der Größe 8 × 8 wird einer inversen diskreten Cosinustransforma tion und Abwärtsabtastung für 8 Pixel in horizontaler Rich tung auf einen Datenblock der Größe 8 × 4 unterzogen. Die Videodaten mit zur Größe 8 × 4 abwärtsabgetasteter Luminanz- und Farbinformation wird im Addierer 153 zu den bewegungs kompensierten Daten addiert und in den Vollbildspeicher 154 eingespeichert.

Um die im Vollbildspeicher 154 gespeicherten Videodaten un ter Verwendung der Bewegungsvektoren zu verarbeiten, wird die Luminanz- und Farbinformation in den im Vollbildspeicher gespeicherten Videodaten durch die Aufwärtsabtasteinheit 155 in horizontaler Richtung zu Daten der Größe 8 × 8 aufwärts abgetastet. Demgemäß werden die aufwärtsabgetasteten Daten der Größe 8 × 8 in der Bewegungskompensations-Vorhersageein richtung 156 durch die Bewegungsvektoren einer Bewegungskom pensation unterzogen. Bei einer Größe von 8 × 8 wird die kompensierte Information in der Abwärtsabtasteinheit 157 auf die Größe 8 × 4 zurück abwärtsabgetastet. Die abwärtsabge tastete, kompensierte Information wird im Addierer 153 ad diert, um dadurch einen abwärtsabgetasteten Videoblock zur Einspeicherung im Vollbildspeicher 154 zu erhalten.

Zur Wiedergabe wird die Ausgangsinformation des Vollbild speichers 154 in der Formatwandlereinheit 158 in das Format 4 : 2 : 2 mit der Größe 720 Pixel/480 Zeilen oder 720 Pixel/360 Zeilen umgesetzt. Wie oben erörtert, dient, für eine Quelle von 16 : 9, die Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen für ein brei tes Fernsehdisplay oder eine Tafel sowie ein Display vom Abrasterungstyp bei einem Fernseher von 4 : 3, und die Größe von 720 Pixeln/360 Zeilen dient für ein Display vom Brief kastentyp bei einem Fernseher der Größe 4 : 3.

Drittes Ausführungsbeispiel

Ein Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung führt eine Ab wärtsabtastung der Bilder I, P und B auf einen Datenblock der Größe 8 × 4 aus. Das Bild B wird zu einem modifizierten Format 4 : 2 : 0 einer Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen umgesetzt und codiert, das so definiert ist, dass Übereinstimmung mit der Gesamtdatenmenge des vorhandenen Formats 4 : 2 : 0 besteht, jedoch relativ mehr Vertikalvideoinformation als Horizontal videoinformation enthalten ist. D. h., dass das Bild B in ein Format 4 : 2 : 0 umgesetzt wird, bei dem kein Vertikalfarbsignal weggelassen wird, während Horizontalfarbsignale weggelassen werden, und es wird in einen Speicher eingespeichert. Die Bilder I und P werden direkt als Ankervollbild codiert und in den Speicher eingespeichert. Danach wird das Bild B deco diert, und die Bilder I, P werden datenmäßig decodiert und in das modifizierte Format 4 : 2 : 0 der Größe von 720 Pi xeln/480 Zeilen umgesetzt, das dem Bild B entspricht. So werden die decodierten Bilder I und P zusammen mit dem deco dierten Bild B angezeigt. Das Abwärtsabtastverhältnis und die Anzahl von Pixeln, wie bei diesem Ausführungsbeispiel. vorgeschlagen, sind beispielhaft, und es besteht keine Be schränkung auf diese Werte.

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und Fig. 10 erläutert ein Videosignal-Spei cherungsformat gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

In Fig. 9 beinhaltet der Decoder eine IDCT/Abwärtsabtast- Einheit 81 zum Ausführen inverser diskreter Cosinustransfor mation und einer Filterung/Abwärtsabtastung an den empfange nen DCT-Koeffizienten für Reduktion von einem Block 8 × 8 (einschließlich Bildern I, P und B) zu einem Block 8 × 4; einen Addierer 82 zum Addieren der abwärtsabgetasteten 8 × 4 Daten zu bewegungskompensierten Daten; eine Klassifizierein richtung 83 zum Klassifizieren und Aufteilen der Daten vom Addierer 82 in Bilder I, P und B; eine Formatwandlereinheit 84 zum Umsetzen des Bilds B der 8 × 4 Daten von der Klassi fiziereinrichtung 83 in ein modifiziertes Format 4 : 2 : 0, in dem mehr Vertikalfarbsignalinformation als Horizontalfarb signalinformation enthalten ist; eine erste und eine zweite Datencodiereinheit 85a und 85b zum Codieren der Bilder I und P von der Klassifiziereinrichtung 83 bzw. des Bilds B von der Formatwandlereinheit 84; einen Speicher 86 mit einem Ankervollbildspeicher 86a zum Speichern der durch die erste und zweite Datencodiereinheit 85a und 85b codierten Informa tion zu den Bildern I, P sowie einen B-Vollbildspeicher 86b zum Speichern der Information zum Bild B.

Der Decodierer in Fig. 9 umfasst ferner eine erste Datende codiereinheit 87 zum Decodieren der im Ankervollbildspeicher 86a gespeicherten Daten; eine Horizontal-Aufwärtsabtastein heit 88 zum horizontalen Aufwärtsabtasten der durch die ers te Datendecodiereinheit 87 decodierten Information zur Um setzung in die Größe 8 × 8; eine Bewegungskompensations-Vor hersageeinrichtung 89 zum Empfangen des Ausgangssignals der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 und zum Ausführen von sowohl Bewegungskompensation als auch Vorhersage unter Ver wendung der Bewegungsvektorinformation; eine Horizontal-Ab wärtsabtasteinheit 90 zum horizontalen Abwärtsabtasten und Weiterleiten der Ausgangsinformation der Bewegungskompensa tions-Vorhersageeinrichtung 89 auf die Größe 8 × 4 zum Ad dierer 82; eine zweite Datendecodiereinheit 91 zum Decodie ren der im B-Vollbildspeicher 86b gespeicherten Daten zum Liefern von B-Vollbildinformation; eine dritte Datendeco diereinheit 92 zum Decodieren der im Ankervollbildspeicher 86a gespeicherten Daten; eine Formatwandlereinheit 93 zum Umsetzen des von der dritten Datendecodiereinheit 92 ausge gebenen Formats in solcher Weise, dass relativ mehr Farbin formation in vertikaler Richtung als in horizontaler Rich tung enthalten ist, um die Ausgangsinformation der dritten Decodiereinheit 92 an die Formatwandlereinheit 84 anzupas sen; und eine Aufwärtsabtasteinheit 94 zum Umsetzen der Aus gangsinformation der zweiten Decodiereinheit 91 und der Aus gangsinformation der Formatwandlereinheit 93 in Formate 4 : 2 : 2, um dadurch ein Videosignal wiederzugeben.

Nun wird der Betrieb des Decoders für einen digitalen Fern sehempfänger gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 81 emp fängt DCT-Koeffizienten in Eingangsdaten der Größe 8 × 8 (einschließlich Bildern I, P und B). Die IDCT/Abwärtsabtast- Einheit 81 führt inverse diskrete Cosinustransformation und horizontale Abwärtsabtastung der empfangenen Koeffizienten aus, um eine Reduktion von der Größe 8 × 8 auf die Größe 8 × 4 vorzunehmen, und sie liefert die Daten an den Addierer 82 weiter. Der Addierer 82 addiert die 8 × 4 Daten und die Bewegungskompensationsinformation, und die Klassifizierein richtung 83 trennt das Bild B von den Bildern I und P in den 8 × 4 Daten ab. Die erste Formatwandlereinheit 84 setzt das Bild B der 8 × 4 Daten von der Klassifiziereinrichtung 83 in ein modifiziertes Format 4 : 2 : 0 der Größe 720 Pixeln/480 Zei len so um, dass relativ mehr Vertikalfarbsignalinformation als Horizontalfarbsignalinformation enthalten ist.

Insbesondere wird das Bild B im Format 8 × 4 nicht in das Format 4 : 2 : 0 umgesetzt, wie bei der einschlägigen Technik, wie es in Fig. 10A veranschaulicht ist, sondern in das modi fizierte Format 4 : 2 : 0 der Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen, wie in Fig. 108 dargestellt, das relativ mehr Vertikalfarb signalinformation als Horizontalfarbsignalinformation ent hält. Das in Fig. 108 dargestellte modifizierte Format 4 : 2 : 0 kann unter Verwendung der Fig. 1 erläutert werden. Es wird erneut auf die Fig. 1 Bezug genommen, gemäß der dann, wenn jede zweite Farbsignalinformation aus dem Format 4 : 4 : 4 in horizontaler Richtung weggelassen wird, das 4 : 4 : 4-Format der Fig. 1A zum 4 : 2 : 2-Format der Fig. 1B wird. Ferner wird, wenn jede zweite Farbsignalinformation aus dem 4 : 2 : 2-Format in horizontaler Richtung weggelassen wird, das 4 : 2 : 2-Format der Fig. 1B zum modifizierten 4 : 2 : 2-Format der Fig. 10B.

Die Gesamtdatenmengen im vorhandenen 4 : 2 : 0-Format der Fig. 10A sowie im modifizierten 4 : 2 : 0-Format der Fig. 10B ent sprechen einander. Jedoch ist beim modifizierten 4 : 2 : 0-For mat die Auflösung in vertikaler Richtung erhöht, die experi mentell größeren Einfluss auf die visuelle Wahrnehmung hat, während die Auflösung in horizontaler Richtung verringert ist. In den Fig. 10A und 10B repräsentiert das Kreuzsymbol die Luminanzsignale und das Kreissymbol repräsentiert Farb signale (Cb oder Cr). D. h., dass bei der einschlägigen Tech nik vier Farbsignale in horizontaler Richtung angeordnet sind, während bei der Erfindung zwei Farbsignale in horizon taler Richtung angeordnet sind. Auch sind bei der einschlä gigen Technik in vertikaler Richtung vier Farbsignale ange ordnet, während bei der Erfindung in vertikaler Richtung acht Farbsignale angeordnet sind. Daher hat das modifizierte 4 : 2 : 0-Format im Vergleich zur einschlägigen Technik eine größere Informationsmenge in vertikaler Richtung als in ho rizontaler Richtung, wobei jedoch keine Änderung der Gesamt datenmenge existiert.

Die Bits des Bilds B, das in der Formatwandlereinheit 84 in das modifizierte 4 : 2 : 0-Format umgesetzt wird, werden in der zweiten Datencodiereinheit 85b reduziert und in den B-Voll bildspeicher 86b im Speicher 86 eingespeichert. Die Bits der in der Klassifiziereinrichtung 83 klassifizierten Vollbilder I, P, werden ebenfalls durch die erste Datencodiereinheit 85a reduziert und in den Ankervollbildspeicher 86a einge speichert. Die Bitreduktion in der ersten und zweiten Co diereinheit 85a und 85b kann gemäß demselben Verfahren aus geführt werden, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 6 er läutert wurde.

Danach werden die Daten vom Ankervollbildspeicher 86a in der ersten Datendecodiereinheit 87 decodiert, und die decodier ten 8 × 4 Daten werden in der Horizontal-Aufwärtsabtastein heit 88, die Bewegungsvektoren zur Bewegungskompensation empfängt, in horizontaler Richtung aufwärtsabgetastet. Die in der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 in horizontaler Richtung aufwärtsabgetasteten 8 × 8 Daten werden an die Be wegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 89 ausgegeben, um durch die Bewegungskompensationsvektoren bewegungskompen siert zu werden. Bei einer Größe von 8 × 8 werden die kom pensierten Daten an die Horizontalabtasteinheit 90 weiterge leitet, und sie werden in horizontaler Richtung zu 8 × 4 abwärtsabgetastet, bevor sie zum Addierer 82 weitergeleitet werden, um dadurch für bewegungskompensierte Bildsignale I, P und B in Übereinstimmung mit den Daten (Größen) der Bilder I, P und B zu sorgen, die durch die IDCT/Abwärtsabtast-Ein heit 81 abwärtsabgetastet wurden.

Durch Wiederholen der obigen Abläufe werden die Daten der Vollbilder I, P und B verarbeitet. Die Daten des Bilds B vom B-Vollbildspeicher 86 werden durch die zweite Datendecodier einheit 91 decodiert, und die Daten der Bilder I und P vom Ankervollbildspeicher 86a werden in der dritten Datendeco diereinheit 92 decodiert. Die 8 × 4 in der dritten Datende codiereinheit 92 decodierten Daten werden in das modifizier te 4 : 2 : 0-Format der Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen, was dem Format des Vollbilds 8 entspricht, durch die zweite Format wandlereinheit 92 umgesetzt. Die Daten von der zweiten und dritten Datendecodiereinheit 91 und 92 werden in der Auf wärtsabtasteinheit 94 auf die endgültigen Anzeigegrößen um gesetzt, um das Videobild anzuzeigen.

Viertes Ausführungsbeispiel

Ein Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung führt eine Ab wärtsabtastung der Bilder I, P und B auf einen Datenblock der Größe 8 × 4 aus. Das Bild B wird in ein 4 : 2 : 2-Format umgesetzt, das das endgültige Anzeigeformat ist, und es wird in einem Speicher abgespeichert. So befindet sich das Bild B im anfänglichen Abwärtsabtastprozess in Übereinstimmung mit dem endgültigen Anzeigeformat. Das Format behält eine aus reichende Menge an Farbinformation, wobei das Erfordernis eines weiteren Aufwärtsabtastprozesses zum Aufwärtsabtasten eines 4 : 2 : 0-Formats auf ein 4 : 2 : 2-Format beseitigt ist. Beim vierten Ausführungsbeispiel ist bei Umsetzung in ein 4 : 2 : 2- Format die Gesamtdatenmenge dieselbe wie beim dritten Aus führungsbeispiel, da das vierte Ausführungsbeispiel nur 30 Zeilen behandelt, jedoch ist wie beim dritten Ausführungs beispiel die Vertikalfarbsignalinformation relativ größer als die Horizontalfarbsignalinformation.

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Zu Zwecken der Erläuterung wird angenommen, dass der digitale Fernsehempfänger ein Seitenverhältnis von 4 : 3 aufweist, jedoch dadurch mit einem Quellenseitenverhält nis von 16 : 9 anzeigt, dass schwarze Räume an der Ober- und Unterseite eines Bilds eingefügt werden, die sich außerhalb des Bereichs von 720 Pixeln/360 Zeilen befinden, wobei es sich um eine sogenannte Anzeige vom Briefkastentyp handelt.

In Fig. 11 beinhaltet der Decoder eine IDCT/Abwärtsabtast- Einheit 81 für inverse diskrete Cosinustransformation und Filterung/Abwärtsabtastung der empfangenen DCT-Koeffizien ten zur Reduktion von einem 8 × 8-Block (einschließlich Bil dern I, P und B) auf einen 8 × 4-Block; einen Addierer 82 zum Addieren der 8 × 4 abwärtsabgetasteten Daten zu bewe gungskompensierten Daten; eine Klassifiziereinrichtung 83 zum Klassifizieren und Aufteilen der Daten vom Addierer 83 in Bilder I, P und B; eine erste Formatwandlereinheit 84 zum Wandeln des Bilds B der 8 × 4 Daten von der Klassifizierein richtung 83 in ein endgültiges Schirmanzeigeformat 4 : 2 : 2, in dem mehr Vertikalfarbsignalinformation als Horizontalfarb signalinformation enthalten ist, wobei die Daten eine Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen aufweisen; eine erste und eine zweite Datencodiereinheit 85a und 85b zum Codieren der Bilder I und P von der Klassifiziereinrichtung 83 bzw. des Bilds P von der ersten Formatwandlereinheit 84; einen Spei cher 86 mit einem Ankervollbildspeicher 86a zum Speichern der Information für die Bilder I, P, wie durch die erste und zweite Datencodiereinheit 85a und 85b codiert, und einem B- Vollbildspeicher 86b zum Speichern der Information zum Bild B.

Der Decoder in Fig. 11 beinhaltet ferner eine erste Datende codiereinheit 87 zum Decodieren der im Ankervollbildspeicher 86a gespeicherten Daten; eine Horizontal-Aufwärtsabtastein heit 88 zum horizontalen Aufwärtsabtasten der durch die ers te Datendecodiereinheit 87 decodierten Information für Um setzung in die Größe 8 × 8; eine Bewegungskompensations-Vor hersageeinrichtung 89 zum Empfangen des Ausgangssignals der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 und zum Ausführen von sowohl Bewegungskompensation als auch Vorhersage unter Ver wendung der Bewegungsvektorinformation; eine Horizontal-Ab wärtsabtasteinheit 90 zum horizontalen Abwärtsabtasten und Weiterleiten des Ausgangssignals der Bewegungskompensations- Vorhersageeinrichtung 89 auf die Größe 8 × 4 zum Addierer 82; eine zweite Datendecodiereinheit 91 zum Decodieren der im B-Vollbildspeicher 86b gespeicherten Daten zum Liefern von B-Vollbildinformation; eine dritte Datendecodiereinheit 92 zum Decodieren der im Ankervollbildspeicher 86a gespei cherten Daten; und eine zweite Formatwandlereinheit 93 zum Umsetzen des von der dritten Datendecodiereinheit 92 ausge gebenen Formats auf ein endgültiges Schirmanzeigeformat der Größe 720 Pixel/360 Zeilen, die identisch mit der ersten Formatwandlereinheit 84 ist.

Nun wird der Betrieb des Decoders für einen digitalen Fern sehempfänger gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Die IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 81 emp fängt DCT-Koeffizienten gemäß Eingangsdaten der Größe 8 × 8 (einschließlich Bildern I, P und B). Die IDCT/Abwärtsabtast- Einheit 81 führt eine inverse diskrete Cosinustransformation und eine horizontale Abwärtsabtastung der emfpangenen Koef fizienten aus, um eine Reduktion von der Größe 8 × 8 auf die Größe 8 × 4 (960 Pixel/1080 Zeilen) auszuführen, und sie liefert die Daten an den Addierer 82 weiter. Der Addierer 82 addiert die 8 × 4 Daten und die Bewegungskompensationsinfor mation, und die Klassifiziereinrichtung 83 trennt das Bild B von den Bildern I und P in den 8 × 4 Daten ab. Die erste Formatwandlereinheit 84 setzt das Bild B der Größe von 960 Pixeln/1088 Zeilen in ein 4 : 2 : 2-Format der Größe 720 Pixel/- 480 Zeilen um. Dieses Format wird zum Anzeigen eines Bilds mit einem Seitenverhältnis von 16 : 9 auf einem Schirm mit einem Seitenverhältnis von 4 : 3, was als Anzeige vom Brief kastentyp bezeichnet wird, verwendet.

Wenn die Formatumsetzung einmal abgeschlossen ist, können Farbsignalkomponenten Bereiche des Speichers belegen, die den restlichen Bereichen des 16 : 9-Briefkastens entsprechen. Demgemäß kann eine angemessene Menge an Farbsignalkomponen ten, die beinahe keine Abwärtsabtastung benötigen, beibehal ten werden, was verbesserte Bildqualität eines Farbsignals in einem angezeigten Bild gewährleistet.

Insbesondere wird das Bild B des Formats 8 × 4 in der ersten Formatwandlereinheit 84 in das Format 4 : 2 : 2 umgesetzt. Die Bits des Bilds B werden in der zweiten Datencodiereinheit 85b vor der Einspeicherung dieses Bilds B in den B-Vollbild speicher 86b reduziert. Die Bits der in der Klassifizierein richtung 83 klassifizierten Vollbilder I und P werden eben falls mittels der ersten Datencodiereinheit 85a reduziert und in den Ankervollbildspeicher 86a eingespeichert. Die Bitverringerung oder -reduktion in der ersten und zweiten Codiereinheit 85a und 85b kann auf dieselbe Weise ausgeführt werden, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 6 erläutert wurde.

Danach werden die Daten vom Ankervollbildspeicher 86a in der ersten Datendecodiereinheit 87 decodiert, und die decodier ten 8 × 4 Daten werden in der Horizontal-Aufwärtsabtastein heit 88, die Bewegungsvektoren zur Bewegungskompensation empfängt, horizontal aufwärtsabgetastet. Die in der Horizon tal-Aufwärtsabtasteinheit 88 horizontal aufwärtsabgetasteten 8 × 8 Daten werden an die Bewegungskompensations-Vorhersage einrichtungen 89 ausgegeben, um durch die Bewegungskompensa tionsvektoren bewegungskompensiert zu werden. Bei einer Grö ße von 8 × 8 werden die kompensierten Daten an die Horizon tal-Abwärtsabtasteinheit 90 weitergeleitet und auf 8 × 4 abwärtsabgetastet, bevor sie an den Addierer 82 weitergelei tet werden, um dadurch Signale bewegungskompensierter Bilder I, P und B in Übereinstimmung mit den Daten (Größen) der durch die IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 81 abwärtsabgetasteten Bilder I, P und B zu erzeugen.

Durch Wiederholen der obigen Abläufe werden die Daten der Vollbilder I, P und B verarbeitet. Die Daten des Bilds B vom B-Vollbildspeicher 86 werden durch die zweite Datendecodier einheit 91 decodiert, und die Daten der Bilder I und P vom Ankervollbildspeicher 86a werden in der dritten Datendeco diereinheit 92 decodiert. Die in der dritten Datendecodier einheit 92 decodierten 8 × 8 Daten werden durch die zweite Formatwandlereinheit 93 in das Format 4 : 2 : 2 der Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen umgesetzt, um mit dem Vollbild B auf dem Schirm angezeigt zu werden.

Daher können, ohne jede abschließende Wandlung der Anzeige größe, d. h. mit der 1 : 2-Chroma-Aufwärtsabtasteinheit, der decodierte Wert von der zweiten Decodiereinheit 91, die das Ausgangssignal des B-Vollbildspeichers 86b decodiert, und die Werte der Bilder I und P nach der Formatwandlung unmit telbar in Übereinstimmung mit dem Schirmformat, d. h. 4 : 2 : 2, angezeigt werden.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Fig. 12 ist ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digi talen Fernsehempfänger gemäß einem fünften Ausführungsbei spiel der Erfindung. Das fünfte Ausführungsbeispiel beinhal tet dieselben Komponenten wie das unter Bezugnahme auf die Fig. 11 beschriebene vierte Ausführungsbeispiel. Jedoch ver fügt beim fünften Ausführungsbeispiel sowohl die erste als auch die zweite Formatwandlereinheit 84 und 93 über ein 4 : 2 : 2-Format mit 720 Pixeln/480 Zeilen. Obwohl das fünfte Ausführungsbeispiel etwas mehr Speicherplatz als das vierte Ausführungsbeispiel benötigt, kann der Decoder des fünften Ausführungsbeispiels Farbsignale für die Fälle beinahe un verändert speichern, bei denen ein 16 : 9-Bild auf einem 16 : 9 breiten Fernseher angezeigt wird oder es auf einer Tafel und einem 4 : 3-Fernseher vom Abrasterungstyp angezeigt wird.

Die Fig. 13A und 13B zeigen Tabellen zum Vergleichen des vierten und fünften Ausführungsbeispiels und der einschlägi gen Techniken. Wie es in den Tabellen dargestellt ist, benö tigen das vierte und fünfte Ausführungsbeispiel der Erfin dung etwas mehr Speicher als die einschlägige Technik, je doch erleichtert der Decoder des vierten oder fünften Aus führungsbeispiels die Wiedergabe eines Farbsignals hoher Qualität, da der Decoder mehr Farbsignale (Cb und Cr) als der Decoder der einschlägigen Technik enthalten kann.

Claims

1. Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger mit:

1. einer Verarbeitungseinheit zum Empfangen und Abwärtsabtas ten der Größe eines empfangenen Datenblocks in einen Daten block kleinerer Größe sowie zum Ausgeben eines verarbeiteten Datenblocks; und
2. einer Wandlereinheit zum Umsetzen eines empfangenen For mats des abgetasteten Datenblocks in ein Format, das niedri gerer Auflösung entspricht, wobei das sich ergebende Format relativ mehr Vertikalfarbsignale als Horizontalfarbsignale enthält.

2. Decoder nach Anspruch 1, bei dem die Verarbeitungsein heit Folgendes aufweist:

1. eine erste Abwärtsabtasteinheit zum Abwärtsabtasten von Luminanzinformation in den empfangenen Daten auf einen Da tenblock mit einer ersten vorbestimmten Größe sowie zum Ab wärtsabtasten von Farbinformation in den empfangenen Daten auf einen Datenblock einer zweiten vorbestimmten Größe;
2. eine Speichereinheit zum Speichern der abwärtsabgetasteten Luminanz- und Farbinformation;
3. eine Bewegungskompensationseinheit zur Bewegungskompensa tion der abwärtsabgetasteten Luminanz- und Farbinformation unter Verwendung eingegebener Bewegungsvektoren;
4. einen Addierer zum Kombinieren der abgetasteten Luminanz information und der abwärtsabgetasteten Farbinformation mit den bewegungskompensierten Daten;
5. wobei die Speichereinheit die kombinierten Daten speichert und die kombinierten Daten als abgetastete Daten ausgibt.

3. Decoder nach Anspruch 2, bei dem die erste Abwärtsab tasteinheit eine vertikale und horizontale Abwärtsabtastung der Luminanzinformation auf einen Datenblock der ersten vor bestimmten Größe ausführt, und sie eine horizontale Abwärts abtastung der Farbinformation auf einen Datenblock der zwei ten vorbestimmten Größe ausführt.

4. Decoder nach Anspruch 3, bei dem die erste vorbestimmte Größe 4 × 4 ist und die zweite vorbestimmte Größe 8 × 4 ist.

5. Decoder nach Anspruch 2, bei dem die erste Abwärtsab tasteinheit die Luminanzinformation einer horizontalen Ab wärtsabtastung auf einen Datenblock der ersten vorbestimmten Größe unterzieht, und sie die Farbinformation einer horizon talen Abwärtsabtastung auf einen Datenblock der zweiten vor bestimmten Größe unterzieht, wobei die erste vorbestimmte Größe gleich groß wie die zweite vorbestimmte Größe ist.

6. Decoder nach Anspruch 5, bei dem die erste vorbestimmte Größe und die zweite vorbestimmte Größe 8 × 4 sind.

7. Decoder nach Anspruch 2, bei dem die Bewegungskompensa tionseinheit Folgendes aufweist:

1. eine Aufwärtsabtasteinheit zum Aufwärtsabtasten der im Speicher gespeicherten Luminanz- und Farbinformation zur ur sprünglich eingegebenen Datengröße;
2. eine Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung für Be wegungskompensation der aufwärtsabgetasteten Luminanz- und Farbinformation unter Verwendung der Bewegungsvektoren und
3. eine zweite Abwärtsabtasteinheit zum vertikalen und hori zontalen Abwärtsabtasten der bewegungskompensierten Lumi nanzinformation sowie zum horizontalen Abwärtsabtasten der bewegungskompensierten Farbinformation und zum Ausgeben der kompensierten Daten.

8. Decoder nach Anspruch 2, bei dem die Wandlereinheit das empfangene Format in ein 4 : 2 : 2-Format umsetzt.

9. Decoder nach Anspruch 2, bei dem die Wandlereinheit das empfangene Format in ein Format mit einer Größe von entweder 780 Pixeln/480 Zeilen oder von 720 Pixeln/360 Zeilen um setzt.

10. Decoder nach Anspruch 1, bei dem die Wandlereinheit Folgendes aufweist:

1. eine erste Wandlereinheit zum Klassifizieren des abgetas teten Datenblocks in Daten einer ersten Gruppe und Daten einer zweiten Gruppe sowie zum weiteren Abwärtsabtasten und Umsetzen der Daten der ersten Gruppe in ein Format, das re lativ mehr Vertikalfarbsignale als Horizontalfarbsignale enthält;
2. eine Speichereinheit zum Speichern der umgesetzten Daten der ersten Gruppe und zum Speichern der Daten der zweiten Gruppe;
3. eine Bewegungskompensationseinheit für Bewegungskompensa tion der Daten der zweiten Gruppe unter Verwendung von Bewe gungsvektoren;
4. einen Addierer zum Kombinieren der abgetasteten Daten mit den bewegungskompensierten Daten und
5. eine Decodiereinheit zum Decodieren der umgesetzten Daten der ersten Gruppe und zum Decodieren der Daten der zweiten Gruppe zur Anzeige; wobei die Speichereinheit die kombinier ten Daten speichert und die kombinierten Daten als abwärts abgetastete Daten ausgibt.

11. Decoder nach Anspruch 10, bei dem die Verarbeitungsein heit die empfangenen Daten von der Größe 8 × 8 auf die Größe 8 × 4 horizontal abwärtsabtastet.

12. Decoder nach Anspruch 10, bei dem die erste Wandlerein heit die Daten der ersten Gruppe in ein modifiziertes 4 : 2 : 0- Format umsetzt, das viermal mehr Vertikalinformation als Horizontalinformation enthält.

13. Decoder nach Anspruch 10, bei dem die erste Wandlerein heit Folgendes aufweist:

1. eine Klassifiziereinrichtung zum Klassifizieren des abge tasteten Datenblocks in die Daten der ersten Gruppe und die Daten der zweiten Gruppe;
2. eine Formatwandlereinheit zum Abwärtsabtasten und Umsetzen der Daten der ersten Gruppe in ein Format, das relativ mehr Vertikalfarbsignale als Horizontalfarbsignale enthält;
3. eine erste Datencodiereinheit zum Reduzieren der Bits der umgesetzten Daten der ersten Gruppe und zum Speichern der codierten Daten der ersten Gruppe in der Speichereinheit.

14. Decoder nach Anspruch 13, bei dem die Decodiereinheit Folgendes aufweist:

1. eine erste Datendecodiereinheit zum Decodieren der codier ten Daten der ersten Gruppe, die in der Speichereinheit ge speichert sind;
2. eine zweite Datendecodiereinheit zum Decodieren decodier ter Daten der zweiten Gruppe, die in der Speichereinheit ge speichert sind;
3. eine zweite Wandlereinheit zum Umsetzen der codierten Da ten der zweiten Gruppe in ein Format, das dem Format der codierten Daten der ersten Gruppe entspricht; und
4. eine erste Aufwärtsabtasteinheit zum Aufwärtsabtasten ent sprechender Formate der codierten Daten der ersten und zwei ten Gruppe in endgültige Anzeigegrößen.

15. Decoder nach Anspruch 14, bei dem die Bewegungskompen sationseinheit Folgendes aufweist:

1. eine zweite Datencodiereinheit zum Reduzieren der Bits der Daten der zweiten Gruppe und zum Einspeichern der codierten Daten der zweiten Gruppe in die Speichereinheit;
2. eine dritte Decodiereinheit zum Decodieren der codierten Daten der zweiten Gruppe von der Speichereinheit;
3. eine zweite Aufwärtsabtasteinheit zum Aufwärtsabtasten der decodierten Daten der zweiten Gruppe auf die ursprüngliche Blockgröße;
4. eine Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung zum Kom pensieren der aufwärtsabgetasteten Daten der zweiten Gruppe unter Verwendung von Bewegungsvektoren und
5. eine zweite Abwärtsabtasteinheit zum Abwärtsabtasten der bewegungskompensierten Daten der zweiten Gruppe und zum Aus geben der kompensierten Daten.

16. Decoder nach Anspruch 10, bei dem die erste Wandlerein heit die Daten der ersten Gruppe in ein 4 : 2 : 2-Format um setzt.

17. Decoder nach Anspruch 10, bei dem die Daten der ersten Gruppe ein Bild B enthalten und die Daten der zweiten Gruppe Bilder I und P enthalten.

18. Decoder für einen digitalen Fernseher mit:

1. einer ersten Abwärtsabtasteinheit zum Abwärtsabtasten von Luminanzinformation in den empfangenen Daten auf einen Da tenblock der Größe 4 × 4 und zum Abwärtsabtasten von Farbin formation der empfangenen Daten auf einen Datenblock der Größe 8 × 4;
2. einer Speichereinheit zum Speichern der abwärtsabgetaste ten Luminanz- und Farbinformation;
3. einer Bewegungskompensationseinheit zur Bewegungskompensa tion der abwärtsabgetasteten Luminanz- und Farbinformation unter Verwendung eingegebener Bewegungsvektoren;
4. einem Addierer zum Kombinieren der abgetasteten Luminanz information und der abwärtsabgetasteten Farbinformation mit den bewegungskompensierten Daten, wobei die Speichereinheit die kombinierten Daten speichert und die kombinierten Daten als abgetastete Daten ausgibt; und
5. einer Wandlereinheit zum Umsetzen eines empfangenen For mats des abgetasteten Datenblocks auf ein 4 : 2 : 2-Format, wo bei das sich ergebende Format relativ mehr Vertikalfarbsig nale als Horizontalfarbsignale enthält.

19. Decoder für einen digitalen Fernseher mit:

1. einer ersten Abwärtsabtasteinheit zum Abwärtsabtasten von Luminanz- und Farbinformation der empfangenen Daten auf ei nen Datenblock der Größe 8 × 4;
2. einer Speichereinheit zum Speichern der abwärtsabgetaste ten Luminanz- und Farbinformation;
3. einer Aufwärtsabtasteinheit zum Aufwärtsabtasten der im Speicher gespeicherten Luminanz- und Farbinformation auf die ursprüngliche Eingabedatengröße;
4. einer Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung zur Bewegungskompensation der aufwärtsabgetasteten Luminanz- und Farbinformation unter Verwendung der Bewegungsvektoren; und
5. einer zweiten Abwärtsabtasteinheit zum vertikalen und ho rizontalen Abwärtsabtasten der bewegungskompensierten Lumi nanzinformation und zum horizontalen Abwärtsabtasten der bewegungskompensierten Farbinformation sowie zum Ausgeben kompensierter Daten;
6. einem Addierer zum Kombinieren der abgetasteten Luminanz information und der abwärtsabgetasteten Farbinformation mit den bewegungskompensierten Daten, wobei die Speichereinheit die kombinierten Daten speichert und die kombinierten Daten als abgetastete Daten ausgibt; und
7. einer Wandlereinheit zum Umsetzen des empfangenen Formats des abgetasteten Datenblocks in ein 4 : 2 : 2-Format, wobei das sich ergebende Format relativ mehr Vertikalfarbsignale als Horizontalfarbsignale enthält.

20. Decoder für einen digitalen Fernseher mit:

1. einer Abtasteinheit zum Empfangen und Abwärtsabtasten der Größe des empfangenen Datenblocks auf einen Datenblock klei nerer Größe und zum Ausgeben eines abgetasteten Datenblocks;
2. einer ersten Wandlereinheit zum Klassifizieren des abge tasteten Datenblocks in entweder ein Bild B oder Bilder I und P sowie zum weiteren Abwärtsabtasten und Umsetzen des Bilds B in ein modifiziertes 4 : 2 : 0-Format, das relativ mehr Vertikalfarbsignale als Horizontalfarbsignale enthält;
3. einer Speichereinheit zum Speichern des umgesetzten Bilds B und zum Speichern der Bilder I und P;
4. einer Bewegungskompensationseinheit für Bewegungskompensa tion der Bilder I und P unter Verwendung von Bewegungsvekto ren;
5. einem Addierer zum Kombinieren der abgetasteten Daten mit den bewegungskompensierten Daten;
6. einer Decodiereinheit zum Decodieren des umgesetzten Bilds B und zum Decodieren der Bilder I und P zur Anzeige; wobei die Speichereinheit die kombinierten Daten speichert und die kombinierten Daten als abwärtsabgetastete Daten ausgibt.