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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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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.
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Hintergrund
gemäß der einschlägigen Technik
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Im
Allgemeinen empfängt
und decodiert ein digitaler Fernsehempfänger 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 Klassen von Videosignalen, nämlich hochauflösendes Fernsehen
(HDTV) und Fernsehen mit Standardauflösung (SDTV). Ein Vi deosignal
der HDTV-Klasse verfügt über ein
maximales Auflösungsvermögen von
1920 Pixeln/1080 Zeilen, während
ein Videosignal 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.
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Nun
wird ein herkömmlicher
Decoder für
einen digitalen Fernsehempfänger
unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Ein weit verbreitet
verwendetes Format besteht in einem Verhältnis 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. 1A zeigt ein 4:4:4-Videoformat, 1B zeigt
ein 4:2:2-Videoformat und 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.
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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 menschliche Auge
für kleine
Farbvariationen nicht sehr empfindlich ist, wird bei der Wiedergabe
eines Videosignals häufig
etwas an Farbinformation weggelassen.
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Die 1A zeigt
speziell das Videoformat 4:4:4, bei dem keine Farbinformation weggelassen ist.
Die 1B zeigt das Videoformat 4:2:2, bei dem die Hälfte der
Farbinformation in horizontaler Richtung weggelassen ist. Die 1C zeigt
das Videoformat 4:2:0, bei dem die Hälfte der Farbinformation sowohl
in horizontaler als auch vertikaler Richtung weggelassen ist. D.h.,
dass das 4:2:2-Format Farbinformation enthält, die die Hälfte der
Luminanzinformation ist, und das 4:2:0-Format Farbinformation enthält, die
ein Viertel der Luminanzinformation ist.
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In
einem digitalen Fernsehempfänger
wird ein digitales Pixel typischerweise durch 8 Bits ausgedrückt, und
jeder Makroblock verfügt über Daten
von 16 × 16
Pixeln. Der Decoder verarbeitet einen jeder Klasse entsprechenden
Bitstrom einschließlich
Koeffizienten aus diskreter Cosinus-Transformation (DCT) und Bewegungsvektorinformation. 2 zeigt ein
Blockdiagramm eines herkömmlichen
Decoders für
einen digitalen Fernsehempfänger
mit einem Decoder für
variable Länge
(VLD = Variable Length Decoder) 1 zum Decodieren von Daten
eines empfangenen Bitstroms mit variabler Länge, um DCT-Koeffizienten und
Bewegungsvektoren zu liefern; einer Einrichtung 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 einer Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 4 bewegungskompensierten
Daten zu den decodierten Daten, um Videodaten wiederherzustellen;
einem Vollbildspeicher 5 zum Speichern der wiederhergestellten
Videodaten im 4:2:0-Videoformat; und eine Aufwärtsabtasteinheit 6 zum
Aufwärtsabtasten
der im Vollbildspeicher 5 gespeicherten Daten in das 4:2:2-Videoformat zum Ausgeben
des Videosignals an eine Anzeigeeinheit. Die Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 4 kompensiert
die im Vollbildspeicher 5 gespeicherten Videodaten unter Verwendung
der Bewegungsvektoren von der VLD-Ein richtung 1, und sie
liefert die kompensierten Daten an den Addierer 3 weiter.
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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
verfügen,
Videodaten der Klasse HD zu empfangen und zu verarbeiten. Demgemäß wurde
ein Decoder für
einen digitalen Fernsehempfänger
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/Dezimierung
besteht.
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3 zeigt
ein 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.
In 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 vertikaler Richtung abwärtsabgetastet,
was in einer IDCT/Abwärtsabtast-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.
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In
der 3 werden die 4 × 4 abwärtsabgetasteten Videodaten
in einem Addierer 43 zu den bewegungskompensierten Daten
addiert und in einen Vollbildspeicher 44 (oder einen Halbbildspeicher) eingespeichert.
Um den abwärtsabgetasteten
Videodaten entsprechende Bewegungsvektoren zu verarbeiten, werden
die Videodaten im Vollbildspeicher 44 in einer Aufwärtsabtasteinheit 45 zu
8 × 8
Daten in horizontaler/vertikaler Richtung aufwärts abgetastet. Die aufwärts abgetasteten
Videodaten werden in einer Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 46 mittels
der Bewegungsvektoren bewegungskompensiert, in einer Abwärtsabtasteinheit 47 in
horizontaler/vertikaler Richtung zurück auf 4 × 4 Daten abwärtsabgetastet
und im Addierer 43 addiert, um einen Videoblock zu erhalten,
der von 8 × 8
Daten auf 4 × 4
Daten abwärtsabgetastet
wurde. Die abwärtsabgetasteten
Videodaten werden abschließend
in den Vollbildspeicher eingespeichert. Um die Daten wiederzugeben,
werden die Daten aus dem Vollbildspeicher 44 in einem Formatwandler 48 in
das 4:2:0-Format umgewandelt und in einer Aufwärtsabtasteinheit 49 vor
der Wiedergabe in das 4:2:2-Format umgewandelt.
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4 zeigt
ein anderes Beispiel eines Decoders aus der einschlägigen Technik
für einen
Fernsehempfänger
der Klasse SD zum Ausführen
eines Abwärtswandlungsprozesses
durch Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD.
In 4 werden Daten eines 8 × 8-Blocks dadurch decodiert,
dass die Daten zu solchen eines 8 × 4-Blocks reduziert werden.
Daten 51 eines 8 × 8-Blocks
werden einer inversen diskreten Cosinustransformation unterzogen
und in horizontaler und vertikaler Richtung abwärtsabgetastet, was in einer
IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 52 für 8 Pixel
erfolgt, um den 8 × 8-Block
in einen 8 × 4-Block
zu reduzieren. Ähnlich wie bei 3 werden,
nachdem von der linken Seite aus 32 Koeffizienten 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.
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In 4 werden
die 8 × 4
abwärtsabgetasteten
Videodaten in einem Addierer 53 zu den bewegungskompensierten
Daten addiert und in einen Vollbildspeicher 54 (oder einen
Halbbildspeicher) eingespeichert. Um den abwärts abgetasteten Videodaten entsprechende
Bewegungsvektoren zu verarbeiten, werden die Videodaten im Vollbildspeicher 54 in
einer Abtasteinheit 55 zu 8 × 8 Daten in horizontaler/vertikaler
Richtung aufwärts
abgetastet. Die aufwärtsabgetasteten
Videodaten werden in einer Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 56 einer
Bewegungskompensation mittels der Bewegungsvektoren unterzogen,
in einer Abwärtsabtasteinheit 57 in horizontaler/vertikaler
Richtung in 8 × 4
Daten zurück abwärtsgewandelt
und im Addierer 53 addiert, um einen Videoblock zu erhalten,
der von 8 × 8
Daten auf 8 × 4
Daten abwärtsabgetastet
wurde. Die abwärtsabgetasteten
Videodaten werden abschließend
in den Vollbildspeicher eingespeichert. Um die Daten wiederzugeben,
werden die Daten aus dem Vollbildspeicher 54 in einen Formatwandler 58 in
das 4:2:0-Format umgesetzt und in einer Aufwärtsabtasteinheit 59 vor
der Wiedergabe in das 4:2:2-Format umgesetzt.
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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. 6 erläutert ein
Codier/Decodier-Verfahren zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen
von Daten der Klasse HD in einem Fernsehempfänger der Klasse SD.
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Das
Intrabild (I), das Vorhersagebild (P) und das bidirektionale Bild
(B) werden zu einem 8 × 4-Block
abwärtsabgetastet.
Das abwärtsabgetastete Bild
B wird mittels Formatwandlung 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 decodierten Daten der Bilder I und P werden zusammen mit den
decodierten Daten des Bilds B wiedergegeben.
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In 5 führt eine
IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 61 inverse
diskrete Cosinustransformation aus, und sie unterzieht die empfangenen
DCT-Koeffizienten einer Filterung/Abwärtsabtastung, um eine Umsetzung
von 8 × 8-
auf 8 × 4-Blöcke auszuführen. 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 6 dargestellt,
und sie kann als Datencodiereinheit 65a für die Bilder
I und P angewandt werden. Auch ist die Datendecodierung die Umkehroperation
zur Datencodierung.
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Gemäß 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 decodierten 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
(Differenz 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.
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Die
Daten p1, p2-p1, p3 und p4-p3 der umgesetzten Pixel werden 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 5 dargestellte B-Vollbildspeicher 66b sein
kann. Die Daten mit den reduzierten Bits werden so in den B-Vollbildspeicher 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.
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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 6 erörtert
ist, und der Ankervollbildspeicher 66a im Speicher 66 würde dann
das datenreduzierte Bild I oder P speichern. Danach würde das
Bild I oder P in einer zweiten und dritten Datendecodiereinheit 67 und 72 decodiert
werden.
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Insbesondere
werden die in der zweiten Datendecodiereinheit 67 decodierten
8 × 4
Daten in einer Horizontal-Aufwärtsab tasteinheit 68,
die Bewegungsvektoren empfängt,
in horizontaler Richtung aufwärtsabgetastet,
um 8 × 8
Daten auszugeben. Die aufwärtsabgetasteten
8 × 8
Daten werden an eine Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 69 für Bewegungskompensation
unter Verwendung von Bewegungsvektorinformation ausgegeben und an
eine Horizontal-Abwärtsabtasteinheit 70 mit
der Grösse
8 × 8
weitergeleitet. Die Horizontal-Abwärtsabtasteinheit 70 führt eine
Abwärtsabtastung
des bewegungskompensierten 8 × 8-Blocks in horizontaler Richtung
zu einem 8 × 4-Block
aus, und sie leitet die abwärtsabgetasteten
Daten an den Addierer 62 weiter, um dadurch bewegungskompensierte
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.
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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 werden, 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 Format 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.
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Ein
Beispiel für
einen Decoder nach dem Stand der Technik ist beschrieben in
DE 199 07 132 A1 .
Dort wird ein Videodecoder für
einen Digitalfernseher angegeben, der ein von einer Sendeseite gesendetes
komprimiertes Videosignal decodiert und dieses anzeigt. Dieser Decoder
weist Folgendes auf:
- – einen ersten Datenreduktions-Abtastteil
zur Datenreduktionsabtastung von in Blockeinheit eingegebenen Daten
mit einem vorbestimmten Verhältnis;
- – einen
Anzeigegröße-Wandlerteil
zum Unterteilen des Ergebnisses der Datenreduktionsabtastung in
eine erste Datengruppe und eine zweite Datengruppe und zum Ausführen, nach
einer Datenreduktionsabtastung der ersten Datengruppe, einer Schirmformatwandlung
an diesen Daten auf die Größe und das
Seitenverhältnis
eines Anzeigeteils;
- – einen
Speicher zum Einspeichern sowohl der gewandelten ersten Datengruppe
als auch der zweiten Datengruppe; und
- – einen
Ausgangsteil für
Datenreduktionsabtastung der zweiten Datengruppe in solcher Weise, dass
Entsprechung zur ersten Datengruppe besteht um dadurch eine Schirmformatwandlung
für die
der Datenreduktionsabtastung unterzogenen Daten der zweiten Gruppe
auszuführen,
wenn die zweite Datengruppe wiedergegeben wird, und um die erste
und die zweite Datengruppe auszugeben.
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Ein
Fernsehempfänger
mit MPEG Decoder, der konfigurierbar ist für volle High Definition Decodierung
und Anzeige oder für
ein Display mit geringerer Auflösung
ist beschrieben in der
EP 0 814
616 . Dabei kann der Gerätehersteller
den Grad der Datenreduktion wählen
und an die Auflösung
des Displays anpassen.
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Das
Dokument
US 5,646,686 offenbart
einen Videodecoder mit Datenreduktionsabtastung und ein Verfahren
zur Reduzierung von Drift in Videobildern, die durch weniger komplexes
Decodieren hervorgerufen wird.
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Jedoch
weisen die beschriebenen Decoder aus der einschlägigen Technik für einen
Fernsehempfänger
der Klasse SD zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der
Klasse HD Probleme auf. Erstens berücksichtigen das Einspeichern
eines Videosignals im Format 4 : 2 : 0 und das Aufwärtsabtasten
der abgespeicherten Daten in das Format 4 : 2 : 2 aufgrund der Speichergrösse die
Eigenschaften der menschlichen visuellen Wahrnehmung 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 Luminanzsignals ist.
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D.h.,
dass ein Fernsehdecoder der Klasse SD aus der einschlägigen 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 einspeichert
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.
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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 Verringerung 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 weniger Farbsignalen sein, was ebenfalls
zu einer Beeinträchtigung
der Bildqualität
führt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, zumindest die Probleme und Nachteile
der einschlägigen
Technik zu überwinden.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Decoder für einen digitalen Fernsehempfänger mit
verbesserter Bildqualität
eines Farbsignals hinsichtlich der visuellen Wahrnehmung zu schaffen.
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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 Erfindung können
so realisiert und erzielt werden, wie es speziell in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
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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 Formatumsetzung 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 Umsetzung des Formats so ausführt, dass
mehr Vertikalfarbsignale 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.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen,
in denen gleiche Bezugszahlen gleiche Elemente kennzeichnen, im
Einzelnen beschrieben.
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1A zeigt
ein 4:4:4-Videosignalformat gemäß der einschlägigen Technik;
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1B zeigt
ein 4:2:0-Videosignalformat gemäß der einschlägigen Technik;
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1C zeigt
ein 4:2:2-Videosignalformat gemäß der einschlägigen Technik;
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2 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß der einschlägigen Technik;
-
3 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Decoders zur Abwärtsabtastung
in einem Fernsehempfänger
der Klasse SD zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der
Klasse HD zeigt;
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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;
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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;
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6 zeigt
ein Codier/Decodier-Verfahren gemäß der einschlägigen Technik
zum Empfangen, Decodieren und Anzeigen von Daten der Klasse HD in
einem Fernsehempfänger
der Klasse SD;
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7 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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8 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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9 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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10 zeigt ein Videosignal-Speicherungsformat
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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11 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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12 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung; und
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13A und 13B sind
Tabellen zum Vergleichen des vierten und fünften Ausführungsbeispiels gemäß der Erfindung
mit den einschlägigen Techniken.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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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 Beschränkungen hinsichtlich
der Speichergröße als auch
der Eigen schaften visueller Wahrnehmung, um dadurch die Videoqualität für einen
Betrachter zu verbessern.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Ein
Decoder für
einen digitalen Fernsehempfänger
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung empfängt
Blockdaten der Größe 8 × 8, er führt eine
Abwärtsabtastung
der Luminanzinformation 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 Pixeln/480 Zeilen
oder 720 Pixeln/360 Zeilen aus. 7 ist ein
Blockdiagramm eines Decoders für
einen digitalen Fernsehempfänger gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Gemäß 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 diskrete Cosinustransformation
und Abwärtsabtastung
in Luminanzdaten der Größe 4 × 4 sowie
inverse diskrete Cosinustransformation und Abwärtsabtastung der Farbinformation
in horizontaler Richtung zu Farbdaten der Größe 8 × 4 ausführt; einen Addierer 143,
der abgetastete Daten von der IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 142 zur
Bewegungskompensationsinformation addiert; einen Vollbildspeicher 144,
der die durch den Addierer 143 addierten Daten speichert;
eine Aufwärtsabtasteinheit 145,
die eine Aufwärtsabtastung der
Luminanzinformation in vertikaler und horizontaler Richtung ausführt und
eine Aufwärtsabtastung
der Farbinformation der im Vollbildspeicher 144 gespeicherten
Daten in horizontaler Richtung ausführt, um 8 × 8 Daten zu liefern; eine
Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 146 zur Bewegungskompensation der
durch die Aufwärtsabtasteinheit 145 aufwärtsabgetasteten
Videodaten unter Verwendung von Bewegungsvektoren; eine Abwärtsabtasteinheit 147 für vertikale
und horizontale Abwärtsabtastung der
Luminanzinformation der von der Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 146 kompensierten
Information auf die Größe 4 × 4, zum
horizontalen Abwärtsabtasten
der Farbinformation auf die Größe 8 × 4 und
zum Ausgeben der abwärtsabgetasteten
Information an den Addierer 143; und eine Formatwandlereinheit 148 zum
Umsetzen des Ausgangssignals 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 7 erläutert.
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Die
Luminanzinformation in einem Datenblock 141 der Größe 8 × 8 wird
inverser diskreter Cosinus-Transformation und Unterabtastung 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 eingespeichert.
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Um
die im Vollbildspeicher 144 abgespeicherten Videodaten
unter Verwendung der Bewegungsvektoren zu verarbeiten, wird die
Luminanzinformation in den im Vollbildspeicher gespeicherten Videodaten
in vertikaler und horizontaler Richtung aufwärtsabgetastet, und das Farbsignal
wird in der horizontalen Richtung aufwärtsabgetastet, was durch die
Aufwärtsabtasteinheit 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
abwärtsabgetastet,
was in der Abwärtsabtasteinheit 147 erfolgt. Die
abwärtsabgetastete,
kompensierte Information wird im Addierer 143 addiert,
um dadurch einen abwärtsabgetasteten
Videoblock für
Einspeicherung im Vollbildspeicher 144 zu erhalten.
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Zur
Wiedergabe wird die Ausgangsinformation des Vollbildspeichers 144 in
das Format 4 : 2 : 2 mit der Grösse
von 720 Pixeln/480 Zeilen oder 720 Pixeln/360 Zeilen in der Formatwandlereinheit 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 Pan and Scan- (P/S) Display bei
einem 4 : 3- Fernseher, und die Grösse von 720 Pixeln/360 Zeilen
dient für
ein Display vom Letter- Box- Typ an einem Fernseher der Grösse 4 :
3.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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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 Grösse 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 Zeilen vor der endgültigen Wiedergabe um. 8 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäss dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Gemäß 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 Farbinformation in einem 8 × 8-Datenblock 151 für 8 Pixel zu
Farbdaten der Größe 8 × 4; einen
Addierer 153 zum Addieren abgetasteter Daten von der IDCT/Abtast-Einheit 152 zur
Bewegungskompensationsinformation; einen Vollbildspeicher 154 zum
Speichern der durch den Addierer 153 addierten Daten; eine Aufwärtsabtasteinheit 155 zum
horizontalen Aufwärtsabtasten
der Luminanz- und der Farbinformation der im Vollbildspeicher 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 Abwärtsabtasteinheit 157 zum
horizontalen Abwärtsabtasten
der Luminanz- und
der Farbinformation der durch die Bewegungskompensation-Vorhersageeinrichtung 156 kompensierten
Information zur Größe 8 × 4 und
zum Ausgeben der abwärtsabgetasteten
Information 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. Nachfolgend
wird der Betrieb des Decodierers in 8 erläutert.
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Die
Luminanz- und die Farbinformation im Datenblock 151 der
Größe 8 × 8 wird
einer inversen diskreten Cosinustransformation und Abwärtsabtastung
für 8 Pixel
in horizontaler Richtung 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 bewegungskompensierten Daten
addiert und in den Vollbildspeicher 154 eingespeichert.
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Um
die im Vollbildspeicher 154 gespeicherten Videodaten unter
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 aufwärtsabgetastet. Demgemäss werden
die aufwärtsabgetasteten
Daten der Grösse
8 × 8
in der Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 156 durch
die Bewegungsvektoren einer Bewegungskompensation unterzogen. Bei
einer Grösse
von 8 × 8
wird die kompensierte Information in der Abwärtsabtasteinheit 157 auf
die Grösse
8 × 4
zurück
abwärtsabgetastet.
Die abwärtsabgetastete,
kompensierte Information wird im Addierer 153 addiert,
um dadurch einen abwärtsabgetasteten
Videoblock zur Einspeicherung im Vollbildspeicher 154 zu
erhalten.
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Zur
Wiedergabe wird die Ausgangsinformation des Vollbildspeichers 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 breites 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 Letter- Box- Typ bei einem Fernseher der Grösse 4 :
3.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Ein
Decoder für
einen digitalen Fernsehempfänger
gemäss
dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung führt
eine Abwärtsabtastung
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 decodiert, und
die Bilder I, P werden datenmäßig decodiert
und in das modifizierte Format 4:2:0 der Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen
umgesetzt, das dem Bild B entspricht. So werden die decodierten
Bilder I und P zusammen mit dem decodierten Bild B angezeigt. Das
Abwärtsabtastverhältnis und
die Anzahl von Pixeln, wie bei diesem Ausführungsbeispiel vorgeschlagen,
sind beispielhaft, und es besteht keine Beschränkung auf diese Werte.
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9 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäß dem drit
Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und 10 erläutert ein
Videosignal-Speicherungsformat gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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In 9 beinhaltet
der Decoder eine IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 81 zum
Ausführen
inverser diskreter Cosinustransformation und einer Filterung/Abwärtsabtastung
an den empfangenen 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 Klassifiziereinrichtung 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 Klassifiziereinrichtung 83 in ein modifiziertes
Format 4:2:0, in dem mehr Vertikalfarbsignalinformation als Horizontalfarbsignalinformation
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
Information zu den Bildern I, P sowie einen B-Vollbildspeicher 86b zum
Speichern der Information zum Bild B.
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Der
Decodierer in 9 umfasst ferner eine erste
Datendecodiereinheit 87 zum Decodieren der im Ankervollbildspeicher 86a gespeicherten
Daten; eine Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 zum
horizontalen Aufwärtsabtasten
der durch die erste Datendecodiereinheit 87 decodierten
Information zur Umsetzung in die Größe 8 × 8; eine Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 89 zum
Empfangen des Ausgangssignals der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 und
zum Ausführen
von sowohl Bewegungskompensation als auch Vorhersage unter Verwendung
der Bewegungsvektorinformation; eine Horizontal-Abwärtsabtasteinheit 90 zum
horizontalen Abwärtsabtasten
und Weiterleiten der Ausgangsinformation 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 gespeicherten
Daten; eine Formatwandlereinheit 93 zum Umsetzen des von
der dritten Datendecodiereinheit 92 ausgegebenen Formats
in solcher Weise, dass relativ mehr Farbinformation in vertikaler
Richtung als in horizontaler Richtung enthalten ist, um die Ausgangsinformation der
dritten Decodiereinheit 92 an die Formatwandlereinheit 84 anzupassen;
und eine Aufwärtsabtasteinheit 94 zum
Umsetzen der Ausgangsinformation der zweiten Decodiereinheit 91 und
der Ausgangsinformation der Formatwandlereinheit 93 in
Formate 4:2:2, um dadurch ein Videosignal wiederzugeben.
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Nun
wird der Betrieb des Decoders für
einen digitalen Fernsehempfänger
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert.
Die IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 81 empfängt 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 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 8 × 4
Daten von der Klassifiziereinrichtung 83 in ein modifiziertes
Format 4:2:0 der Größe 720 Pixeln/480
Zeilen so um, dass relativ mehr Vertikalfarbsignalinformation als
Horizontalfarbsignalinformation enthalten ist.
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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 10A veranschaulicht ist, sondern
in das modifizierte Format 4:2:0 der Größe von 720 Pi×eln/480
Zeilen, wie in 10B dargestellt, das relativ
mehr Vertikalfarbsignalinformation als Horizontalfarbsignalinformation enthält. Das
in 10B dargestellte modifizierte Format 4:2:0 kann
unter Verwendung der 1 erläutert werden.
Es wird erneut auf die 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 1A zum
4:2:2-Format der 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 1B zum
modifizierten 4:2:2-Format der 10B.
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Die
Gesamtdatenmengen im vorhandenen 4:2:0-Format der 10A sowie im modifizierten 4:2:0-Format der 10B entsprechen einander. Jedoch ist beim modifizierten
4:2:0-Format die Auflösung
in vertikaler Richtung erhöht,
die experimentell größeren Einfluss
auf die visuelle Wahrnehmung hat, während die Auflösung in
horizontaler Richtung verringert ist. In den 10A und 10B repräsentiert das
Kreuzsymbol die Luminanzsignale und das Kreissymbol repräsentiert
Farbsignale (Cb oder Cr). D.h., dass bei der einschlägigen Technik
vier Farbsignale in horizontaler Richtung angeordnet sind, während bei
der Erfindung zwei Farbsignale in horizontaler Richtung angeordnet
sind. Auch sind bei der einschlägigen
Technik in vertikaler Richtung vier Farbsignale angeordnet, 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 horizontaler Richtung, wobei jedoch
keine Änderung
der Gesamtdatenmenge existiert.
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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-Vollbildspeicher 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 eingespeichert. Die
Bitreduktion in der ersten und zweiten Codiereinheit 85a und 85b kann
gemäß demselben
Verfahren ausgeführt
werden, wie es unter Bezugnahme auf die 6 erläutert wurde.
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Danach
werden die Daten vom Ankervollbildspeicher 86a in der ersten
Datendecodiereinheit 87 decodiert, und die decodierten
8 × 4
Daten werden in der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 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 Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 89 ausgegeben,
um durch die Bewegungskompensationsvektoren bewegungskompensiert
zu werden. Bei einer Größe von 8 × 8 werden
die kompensierten Daten an die Horizontalabtasteinheit 90 weitergeleitet,
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-Einheit 81 abwärtsabgetastet
wurden.
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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 Datendecodiereinheit 91 decodiert, und die Daten
der Bilder I und P vom Ankervollbildspeicher 86a werden
in der dritten Datendecodiereinheit 92 decodiert. Die 8 × 4 in der
dritten Datendecodiereinheit 92 decodierten Daten werden
in das modifizierte 4:2:0-Format der Größe von 720 Pixeln/480 Zeilen,
was dem Format des Vollbilds B entspricht, durch die zweite Formatwandlereinheit 92 umgesetzt.
Die Daten von der zweiten und dritten Datendecodiereinheit 91 und 92 werden
in der Aufwärtsabtasteinheit 94 auf
die endgültigen
Anzeigegrößen umgesetzt,
um das Videobild anzuzeigen.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Ein
Decoder für
einen digitalen Fernsehempfänger
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung führt
eine Abwärtsabtastung
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 ausreichende 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 Ausführungsbeispiel,
da das vierte Ausführungsbeispiel
nur 30 Zeilen behandelt, jedoch ist wie beim dritten Ausführungsbeispiel
die Vertikalfarbsignalinformation relativ grösser als die Horizontalfarbsignalinformation.
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11 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen 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 Quellenseitenverhältnis 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
Anzeige vom sogenannten Letter-Box-
Typ handelt.
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In 11 beinhaltet
der Decoder eine IDCT/Abwärtsabtast-
Einheit 81 für
inverse diskrete Cosinustransformation und Filterung/Abwärtsabtastung
der empfangenen DCT-Koeffizienten
zur Reduktion von einem 8 × 8-Block
(einschliesslich Bildern I, P und B) auf einen 8 × 4-Block;
einen Addierer 82 zum Addieren der 8 × 4 abwärtsabgetasteten Daten zu bewegungskompensierten
Daten; eine Klassifiziereinrichtung 83 zum Klassifizieren
und Aufteilen der Daten vom Addierer 82 in Bilder I, P
und B; eine erste Formatwandlereinheit 84 zum Wandeln des Bilds
B der 8 × 4
Daten von der Klassifiziereinrichtung 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
Speicher 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.
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Der
Decoder in 11 beinhaltet ferner eine erste
Datendecodiereinheit 87 zum Decodieren der im Ankervollbildspeicher 86a gespeicherten
Daten; eine Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 zum
horizontalen Aufwärtsabtasten
der durch die erste Datendecodiereinheit 87 decodierten
Information für Umsetzung
in die Größe 8 × 8; eine
Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtung 89 zum Empfangen
des Ausgangssignals der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 und
zum Ausführen
von sowohl Bewegungskompensation als auch Vorhersage unter Verwendung
der Bewegungsvektorinformation; eine Horizontal-Abwärtsabtasteinheit 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 gespeicherten
Daten; und eine zweite Formatwandlereinheit 93 zum Umsetzen
des von der dritten Datendecodiereinheit 92 ausgegebenen
Formats auf ein endgültiges
Schirmanzeigeformat der Größe 720 Pixel/360
Zeilen, die identisch mit der ersten Formatwandlereinheit 84 ist.
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Nun
wird der Betrieb des Decoders für
einen digitalen Fern sehempfänger
gemäss
einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung erläutert.
Die IDCT/Abwärtsabtast-Einheit 81 empfängt 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 Koeffizienten 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 Bewegungskompensationsinformation,
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 Zeiten 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 Letter- Box- Typ bezeichnet wird, verwendet.
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Wenn
die Formatumsetzung einmal abgeschlossen ist, können Farbsignalkomponenten
Bereiche des Speichers belegen, die den restlichen Bereichen der
16 : 9- Letter- Box entsprechen. Demgemäss kann eine angemessene Menge
an Farbsignalkomponenten, die beinahe keine Abwärtsabtastung benötigen, beibehalten
werden, was verbesserte Bildqualität eines Farbsignals in einem
angezeigten Bild gewährleistet.
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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-Vollbildspeicher 86b reduziert.
Die Bits der in der Klassifiziereinrichtung 83 klassifizierten
Vollbilder I und P werden ebenfalls 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 6 erläutert wurde.
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Danach
werden die Daten vom Ankervollbildspeicher 86a in der ersten
Datendecodiereinheit 87 decodiert, und die decodierten
8 × 4
Daten werden in der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88,
die Bewegungsvektoren zur Bewegungskompensation empfängt, horizontal
aufwärtsabgetastet.
Die in der Horizontal-Aufwärtsabtasteinheit 88 horizontal
aufwärtsabgetasteten
8 × 8
Daten werden an die Bewegungskompensations-Vorhersageeinrichtungen 89 ausgegeben,
um durch die Bewegungskompensationsvektoren bewegungskompensiert
zu werden. Bei einer Größe von 8 × 8 werden
die kompensierten Daten an die Horizontal-Abwärtsabtasteinheit 90 weitergeleitet und
auf 8 × 4
abwärtsabgetastet,
bevor sie an den Addierer 82 weitergeleitet 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.
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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 Datendecodiereinheit 91 decodiert, und die Daten
der Bilder I und P vom Ankervollbildspeicher 86a werden
in der dritten Datendecodiereinheit 92 decodiert. Die in
der dritten Datendecodiereinheit 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.
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Daher
können,
ohne jede abschließende Wandlung
der Anzeigegröße, 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 unmittelbar
in Übereinstimmung
mit dem Schirmformat, d. h. 4 : 2 : 2, angezeigt werden.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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12 ist
ein Blockdiagramm eines Decoders für einen digitalen Fernsehempfänger gemäss einem
fünften
Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das fünfte
Ausführungsbeispiel
beinhaltet dieselben Komponenten wie das unter Bezugnahme auf die 11 beschriebene
vierte Ausführungsbeispiel.
Jedoch verfügt
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 unverändert
speichern, bei denen ein 16 : 9-Bild auf einem 16 : 9 breiten Fernseher
angezeigt wird oder es auf einem Pan and Scan- (P/S) Display eines 4
: 3-Fernsehers dargestellt
wird.
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Die 13A und 13B zeigen
Tabellen zum Vergleichen des vierten und fünften Ausführungsbeispiels und der einschlägigen Techniken.
Wie es in den Tabellen dargestellt ist, benötigen das vierte und fünfte Ausführungsbeispiel
der Erfindung etwas mehr Speicher als die einschlägige Technik,
jedoch erleichtert der Decoder des vierten oder fünften Ausführungsbeispiels
die Wiedergabe eines Farbsignals hoher Qualität, da der Decoder mehr Farbsignale
(Cb und Cr) als der Decoder der einschlägigen Technik enthalten kann.