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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umsetzen oder "Transcodieren" zwischen Formaten von
komprimierten digitalen Signalen, die unter Verwendung einer Operation
der diskreten Kosinustransformation (DCT) codiert wurden. Insbesondere
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Transcodieren zwischen
einem DV-komprimierten Signal und einem MPEG-komprimierten Signal
ohne Durchführung
einer Operation der inversen diskreten Kosinustransformation (IDCT).
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Der
Videokomprimierungsstandard der Moving Picture Experts Group (MPEG)
ist eines der populärsten
Formate bei der Erzeugung von digitalem Video zum Komprimieren oder
Codieren eines Videosignals. Der MPEG-2-Standard wurde anfänglich als
offener Standard von der internationalen Standardorganisation (ISO) vorgeschlagen
und entwickelt, seine Hauptstärke
ist seine Flexibilität
und Komprimierungseffizienz. Der MPEG-2-Standard eignet sich gut
für die
Datenübertragung
und -speicherung. Dieser Standard wurde so ausgelegt, dass ermöglicht wird,
dass Videosignale in vielen verschiedenen Formaten komprimiert werden.
Er wurde auch für
Rundfunkanwendungen im Gedanken an ein Punkt-Mehrpunkt-Modell ausgelegt.
An sich ist der MPEG-2-Codier-Decodier-Prozess sehr asymmetrisch,
wobei der MPEG-2-Codierer beispielsweise weitaus komplexer ist als
sein entsprechender Decodierer.
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Das
MPEG-2-Videokomprimierungsverfahren ist auch verlustbehaftet, d.
h. signifikante Informationen gehen verloren, wenn das Signal komprimiert
wird. Der Standard ist jedoch so ausgelegt, dass er das menschliche
visuelle System ausnutzt, um diese Verluste zu verbergen. Trotzdem
tritt eine signifikante Verschlechterung des Videobildes auf, wenn
ein komprimiertes Signal erweitert, erneut komprimiert und wieder
erweitert wird.
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Folglich
eignet sich die Komprimierung auf MPEG-Basis nicht gut für Erzeugungs- und/oder Aufbereitungsanwendungen.
In einer Erzeugungs-/Aufbereitungsumgebung gäbe es so viele Codierschritte
wie Decodierschritte und die für
einfache Aufgaben (z. B. Aufbereiten auf Rahmenebene) beteiligte
Verarbeitung wäre schwerfällig, da
ein komplexer Codierprozess nach jeder Aufbereitung erforderlich
wäre.
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Auf
Grund dieser Merkmale von MPEG wurde ein zweiter Standard Digitales
Video (DV) als vorgeschlagener SMPTE-Standard entwickelt. Dieser
Standard umfasst digitales Video mit 50 Mb/s (DV50) und digitales
Video mit 25 Mb/s (DV25). Der DV-Standard wird typischerweise verwendet,
um Daten für
Erzeugungs-/Aufbereitungsanwendungen zu komprimieren. Die durch
den DV-Standard definierten Komprimierungsverfahren wurden im Gedanken
an ein Studioproduktionsszenario ausgelegt, so dass der Codierer
und Decodierer von ungefähr ähnlicher
Komplexität
sind. Der DV-Standard verwendet Rahmen mit fester Größe und legt
nicht so viel Betonung auf die Komprimierungseffizienz wie MPEG-2.
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Detailliertere
Merkmale des DV-Standards werden nachstehend für den Zweck der Erleichterung
der Lehren der vorliegenden Erfindung kurz besprochen.
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DV
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Digitales
Video DV50 besitzt eine konstante Bitrate von 50 Mb/s und ein Komprimierungsverhältnis von
etwa 3,3:1. Das Chrominanzformat ist 4:2:2 und das Komprimierungsverfahren
basiert auf der DCT-Operation. Alle Rahmen eines DV50-Signals werden
unabhängig
voneinander in Nutzinformationen mit fester Größe komprimiert (d. h. intracodiert).
Sowohl das NTSC- als auch das PAL-Format werden vom DV50-Standard unterstützt.
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1 und 1A stellen
einen beispielhaften DV-Codierungsprozess dar, der im Allgemeinen
mit 1 bezeichnet ist. Es ist zu beachten, dass der DV-Standard
nur eine Codierung innerhalb Rahmen verwendet, die die räumliche
Redundanz im Bild durch Transformieren von Blöcken von Bildpixeln in den
räumlichen
Frequenzbereich durch die Verwendung der DCT ausnutzt. Der DV-Standard
verwendet keine zeitliche Vorhersage. In dieser Hinsicht ist er ähnlich zum
MPEG-2-Standard,
der darauf beschränkt
ist, nur innerhalb Rahmen oder I-Bilder zu codieren.
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Der
DV-Codierprozess auf der Blockebene codiert jedoch Teile von Rahmen,
die relativ große
Mengen einer Bewegung innerhalb Rahmen aufweisen, anders als Teile,
die diese Art von Bewegung nicht aufweisen. Teile von Rahmen, die
eine signifikante Bewegung zwischen ihren Feldern aufweisen, werden
als zwei 4 × 8-Blöcke, einer
von jedem Feld (248-Blöcke),
codiert, während
Teile von Rahmen, die keine signifikante Bewegung zwischen Feldern
aufweisen, als 8 × 8-Blöcke (88-Blöcke) codiert
werden. Die Beziehung zwischen den feldcodierten 248-Blöcken und
den rahmencodierten 88-Blöcken
wird nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben.
Um Blöcke
zu erfassen, die als 248-Blöcke
codiert werden müssen,
umfasst der DV-Codierprozess einen Detektor 2 für die Bewegung
innerhalb Rahmen. Dieser Detektor steuert die DCT-Stufe 4,
die Gewichtungsstufe 6 und die Abtaststufe 12.
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Im
Betrieb überwacht
der Detektor 2 für
die Bewegung innerhalb Rahmen die Felder von verschachtelten Rahmen,
um eine schnelle Bewegung zwischen den zwei Feldern zu erfassen,
die den Rahmen bilden. Ein Block von Bildpixeln von dem Rahmen wird
auf einen Prozess 4 einer diskreten Kosinustransformation (DCT)
angewendet, der die Pixel in DCT-Koeffizienten umsetzt. Der Gewichtungsblock 6 wendet
Gewichtungsfaktoren auf die DCT-Koeffizienten als Teil des Quantisierungsprozesses
an, wie nachstehend beschrieben. Die Gewichtungskoeffizienten werden
parallel zu einem Quantisierungsprozess 8 und zu einem
Quantisierungstabellen-Auswahlblock 10 angewendet. Auf
der Basis der Werte der Koeffizienten wählt der Quantisierungstabellen
Auswahlblock 10 eine vom Quantisierungsprozess 8 zu
verwendende Quantisierungstabelle aus. Die Identität dieser
Tabelle wird in den Bitstrom codiert. Unter Verwendung dieser Tabelle
quantisiert der Prozess 8 die gewichteten Koeffizienten,
die vom Gewichtungsprozess 6 geliefert werden, und legt
das Ergebnis auf die Abtaststufe 12 an. Die Abtaststufe 12 tastet
die Koeffizienten ab, um ihre Lauf-Amplituden-Kombinationen zu bestimmen.
Schließlich
werden die Blöcke
von lauflängencodierten
Koeffizienten an einen Codierer mit variabler Länge (VLC) 14 angelegt,
in dem sie gemäß einem
Code mit vorbestimmter variabler Länge oder Entropiecode codiert
werden, um den Ausgangsbitstrom zu erzeugen.
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Der
Decodierprozess besteht aus einem VLC-Decodierer 16, der
den vom VLC-Codierer 14 durchgeführten Prozess
umgekehrt, einem Lauflängendecodierer 20,
der die vom Abtaster 12 durchgeführte Lauflängenabtastung umkehrt, und
einem inversen Quantisierer 22, der die vom Quantisierer 8 durchgeführte Quantisierungsoperation
umkehrt. Um die Koeffizienten zu dequantisieren, identifiziert der
Decodierer die Quantisierungstabelle, die vom Quantisierer 8 verwendet
wurde, und wählt
diese Tabelle im Quantisierungstabellen-Auswahlprozess 18 aus.
Nachdem die DV-Daten dequantisiert wurden, wird die vom Prozess 6 angewendete
Gewichtung im inversen Gewichtungsprozess 24 umgekehrt,
um die DCT-Koeffi zienten, die vom Prozess 4 erzeugt wurden,
zu reproduzieren, und diese Koeffizienten werden an einen Prozess 26 der
inversen diskreten Kosinustransformation (IDCT) angelegt. Der in 1B gezeigte
Decodierer erfasst, ob ein Block als 88-Block oder als 248-Block codiert ist,
und ändert
die Operation des inversen Abtastprozesses 20, des inversen
Gewichtungsprozesses 24 und des IDCT-Prozesse 26 dementsprechend.
Die Quantisierungs- und inversen Quantisierungsoperationen werden
nachstehend mit Bezug auf die Tabellen 1, 2 und 3 genauer beschrieben.
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Obwohl,
wie vorstehend dargelegt, der DV-Standard an sich kein Bewegungskompensationsschema zwischen
Rahmen verwendet, hat er eine Einrichtung zum Bearbeiten einer schnellen
Bewegung. Wenn eine schnelle Bewegung im Inhalt vorliegt, kann es
wahrnehmbare Unterschiede zwischen den zwei Halbbildern eines verschachtelten
Rahmens und folglich eine "Bewegung
innerhalb des Rahmens" geben.
In einem solchen Fall kann nur eine geringfügige Korrelation zwischen den
zwei Halbbildern im Rahmen vorliegen, so dass ein Komprimierungsverfahren
auf Rahmenbasis, wie z. B. eine 88-DCT, unzufriedenstellende Ergebnisse
erzeugen kann. Wenn eine Bewegung zwischen Rahmen oder innerhalb
Rahmen vom Detektor 2 für
innerhalb Rahmen erfasst wird, wird ein anderer DCT-Modus, der "248-DCT" genannt wird, verwendet,
um die Codiereffizienz zu verbessern. In dieser Weise wird der 248-DCT-Modus
adaptiv verwendet, um irgendeine Verschlechterung der Bildqualität in Videobildern
mit einem Inhalt einer schnellen Bewegung zu unterdrücken.
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Die
Quantisierungsoperation gemäß dem DV-Standard
ist eine mehrstufige Operation. Nachdem die Koeffizienten durch
die diskrete Kosinustransformation verarbeitet wurden, werden die
DCT-Koeffizienten in der Gewichtungsstufe 6 (in 1 gezeigt)
skaliert. Die Gewichtungsstufe 6 verwendet eine Gewichtungsmatrix,
die auf der Basis des DCT-Modus (88-DCT oder 248-DCT) gewählt wird.
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Anstatt
die Quantisierungsschrittgröße explizit
für jeden
Koeffizienten zu geben, wird insbesondere jeder DCT-Block in 4 Bereiche
gemäß einem
vorbestimmten Muster unterteilt (in 3 gezeigt).
Dieses Muster ist für
die 88-DCT und die 248-DCT
unterschiedlich. Die Quantisierungsschrittgröße ist in jedem definierten
Bereich dieselbe. Tabelle 1 zeigt die Quantisierungsschrittgröße für jeden
Bereich, für
verschiedene Klassen und Quantisierungstabellennummern. Für einen
Koeffizienten im Bereich "2" wird beispielsweise,
wenn die Klassennummer "1" ist und die Quantisierungstabellennummer "10" ist, die Quantisierungsschrittgröße folgendermaßen bestimmt.
In Tabelle 1 befindet sich die Quantisierungsnummer "10" in der Spalte, die
der Klasse "1" entspricht, und
die Zeile, in der sich "10" befindet, ist als "Zeile X" bezeichnet. Als
nächstes
wird die Spalte, die dem Bereich "2" entspricht,
identifiziert und als "Spalte
Y" bezeichnet. Die
Quantisierungsschrittgröße (in diesem
Fall "2"), die für den Koeffizienten
verwendet werden soll, ist am Übergang
der Zeile X und Spalte Y zu finden.
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Eine
unbedeutende Veränderung
wird auf die Klasse 3 im vorstehend beschriebenen Prozess angewendet.
Wenn eine Klassennummer von 3 für
einen DCT-Block gewählt
wird, dann wird eine zusätzliche Rechtsverschiebung
um 1 Bitposition für
jeden Koeffizienten nach dem Gewichtungsschritt durchgeführt. Der Grund
für diese
Verschiebung liegt darin, dass in der VLC-Codierungsstufe, die der
Quantisierungsstufe folgt, kein AC-Koeffizient größer als
255 oder kleiner als –255
zugelassen ist und der Quantisierungsprozess für die Klasse 3 sicherstellen
muss, dass die quantisierten AC-Koeffizienten in diesen Bereich
fallen. Für
diejenigen DCT-Blöcke,
die die VLC-Codierungsanforderung nicht erfüllen können, mit anderen Klassennummern
ist die Klasse 3 die einzige Wahl.
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Innerhalb
eines DCT-Blocks ist die Koeffizientenabtastreihenfolge dieselbe
wie bei MPEG-2 für 88-DCT-Blöcke, folgt
jedoch einer anderen Abtastreihenfolge für 248-DCT-Blöcke. Die gewählte Klassennummer
und Quantisierungsnummer sind Fragen der Codiererentwurfswahl. Der
DV-Standard gibt jedoch einige Richtlinien für die Klassenauswahl, die in
den Tabellen 2 und 3 gezeigt sind.
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Tabelle
2: Klassennummerauswahl und Quantisierungsrauschen
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Tabelle
3: Ein Beispiel der Klassifizierung zur Referenz
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Ein
Makroblock in DV besteht aus 4 DCT-Blöcken, einschließlich 2
Luminanzblöcken
(Y-Blöcken)
und zwei Chrominanzblöcken
(Cr und Cb), wie in 4 gezeigt. Makroblöcke sind
ferner in Superblöcke
organisiert, von denen jeder aus 27 Makroblöcken besteht, wie in 4A gezeigt. 4A zeigt
auch die Weise, in der die Superblöcke in Bildrahmen formatiert
werden. Der in 4A gezeigte Bildrahmen wird
durch pseudozufälliges
Auswählen
von fünf
Markoblöcken
aus fünf
Superblöcken
und Gruppieren der ausgewählten
Makroblöcke
in ein Videosegment codiert. Diese Pseudozufallsauswahl ist auch
als Umordnen bekannt. Die Blöcke werden
umgeordnet, um die Verzerrung im Endbild, die durch Burst-Fehler
im Datenstrom verursacht werden, zu minimieren.
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Jedes
Videosegment wird dann in 77 × 5
Bytes komprimiert, was exakt die Nutzinformationen von fünf DIF-Paketen
(Digitalschnittstellenpaketen) sind. Wenn ein Videosegment als Seg(i,
k) bezeichnet wird, dann ist die Reihenfolge von komprimierten Segmenten
in einem Rahmen: Seg(0, 0), Seg(0, 1) ... Seg(0, 26), Seg(1, 0)
... Seg(n – 1,
26).
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MPEG-2
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Der
Prozess des Codierens eines I-Rahmens gemäß dem MPEG-2-Standard ist in
einigen Weisen ähnlich
und in einigen Weisen vom gemäß dem DV-Standard
verwendeten Prozess verschieden. Bei MPEG-2- werden 8 mal 8 Blöcke von
Bildpixeln unter Verwendung einer Operation der diskreten Kosinustransformation (DCT)
verarbeitet, um 8 mal 8 Blöcke
von DCT-Koeffizienten zu erzeugen. Die Koeffizienten werden quantisiert,
zickzackabgetastet, lauflängencodiert
und mit variabler Länge
codiert, um den Ausgangsbitstrom zu erzeugen. Die Blöcke von
DCT-Koeffizienten werden in Makroblöcken angeordnet, wobei jeder
Makroblock acht 8 mal 8 Blöcke
umfasst. Die Makroblöcke
werden wiederum in Scheiben angeordnet, wobei mehrere Scheiben ein
Bild bilden. Es gibt zwei Variablen in der Quantisierung eines Blocks
von DCT-Koeffizienten, die Quantisierungsmatrix und den Quantisiererskalenwert.
Die Quantisierungsmatrix wird mit dem Bitstrom übertragen und kann sich für jedes
Bild ändern.
Die Quantisierungsmatrix definiert die relative Quantisierungsauflösung unter den
DC-Koeffizienten und Koeffizienten mit niedrigerer Raumfrequenz
gegen die Komponenten mit höherer Raumfrequenz
von den DCT-Koeffizienten.
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Der
Quantisiererskalenwert kann sowohl im Scheibenkopf als auch im Makroblockkopf
angegeben werden und kann sich folglich auf einer makroblockweisen
Basis ändern.
Der Quantisiererskalenwert ist ein Multiplikator, der die Werte
in der Quantisierungsmatrix multipliziert. Ein größerer Wert
für die
Quantisiererskala drückt
sich in einer gröberen
Quantisierung aus. Der MPEG-2-Codierer stellt den Quantisiererskalenwert
dynamisch ein, um die Datenrate des Bitstroms einzustellen. Wenn
diese momentane Datenrate über
einen ersten Schwellenwert zunimmt, erhöht der Codierer den Quantisiererskalenwert,
um die DCT-Koeffizienten gröber zu
quantisieren und somit die Datenrate zu verringern. Wenn die Datenrate
unter einen zweiten Schwellenwert abfällt, verringert der Quantisierer
den Quantisiererskalenwert, um die DCT-Koeffizienten feiner zu quantisieren.
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Da
sowohl MPEG-2 als auch DV charakteristische Vorteile schaffen, ist
es denkbar, dass beide Standards langfristig gemeinsam existieren
und einander in der Studioumgebung ergänzen. Wie aus der obigen Beschreibung
zu erkennen ist, wurden der DV- und der MPEG-2-Standard ohne Betrachtung
hinsichtlich ihrer Interoperabilität unabhängig voneinander entwickelt.
Derzeit existieren anwendereigene Hardwaresysteme zum Transcodieren
zwischen den zwei Formaten. Dennoch sind diese Systeme teuer und
komplex, da sie Signale von einem Standard vollständig auf
die Pixelebene decodieren und dann die Daten im anderen Standard erneut
codieren.
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Folglich
besteht ein Bedarf für
ein vereinfachtes Transcodierungsverfahren zum effizienten Mildern dieses
Interoperabilitätsproblems
in Echtzeit.
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WO-A-0051357
und EP-A-0951184 beziehen sich auf das Transcodieren von codierten
Bilddaten zwischen Bitströmen,
die verschiedenen Bildkomprimierungsstandards entsprechen, unter
Verwendung einer diskreten Kosinustransformation (DCT).
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Einige
spezielle Merkmale eines Komprimierungsverfahrens gemäß dem Digitalvideostandard (DV-Standard)
sind in Fell-Bosenbeck F: "DV-Kompression – Grundlange
und Anwendungen',
Fernseh und Kinotechnik, VDE Verlag GmbH, Berlin, DE (06-19999),
53 (6), 336–340,
342–345)
und De With P. H. N. et al: "Design
considerations of the video compression system of the new DV camcorder
standard", IEEE
Transactions On Consumer Electronics, IEEE inc. New York, Us (01.11.1997),
43 (4), 1160–1179,
erläutert.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen codierten Bildstrom
von Bilddaten einer gewünschten
Datenratenperiode zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch das Verfahren von Anspruch 1 erreicht. Spezielle
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
dargelegt.
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Die
vorliegende Erfindung ist in einem Verfahren zum Transcodieren zwischen
einem ersten und einem zweiten Standard verkörpert, die eine Operation einer
diskreten Kosinustransformation (DCT) zum Komprimieren von Videodaten
verwenden. Das Verfahren decodiert ein erstes Signal, das gemäß einem
ersten Standard auf die Ebene von DCT-Koeffizienten komprimiert
wurde, und codiert dann die Koeffizienten erneut, um ein komprimiertes
Signal gemäß dem zweiten
Standard zu erzeugen.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung codiert der erste Standard Videorahmen unterschiedlich,
wenn eine signifikante Bewegung zwischen den Feldern, die einen
Rahmen bilden, besteht, als wenn keine solche Bewegung vorliegt.
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung werden codierte Rahmen des ersten Signals, die eine
Bewegung innerhalb Rahmen aufweisen, in ein Codierformat umgesetzt,
das für
Rahmen verwendet wird, die keine Bewegung innerhalb Rahmen aufweisen,
bevor sie in den zweiten Standard umgesetzt werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist der erste Standard DV und Rahmen
im DV-codierten Signal, die als 248-Blöcke codiert wurden, werden
in 88-Blöcke umgesetzt,
nachdem das DV-Signal teilweise decodiert ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung decodiert das Verfahren das erste
Signal in einen Strom von DCT-Blöcken,
in denen die Koeffizienten gemäß dem ersten
Standard quantisiert sind. Quantisierte DCT-Koeffizienten im ersten
Standard werden in quantisierte DCT-Koeffizienten im zweiten Standard
umgesetzt, ohne dequantisiert zu werden, und dann in ein komprimiertes
Signal gemäß dem zweiten
Standard formatiert.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist der erste Standard der DV-Standard und der zweite
Standard ist der MPEG-2-Standard. Um das DV-Signal teilweise zu
decodieren, wird die Codierung mit variabler Länge (VLC) der Koeffi zienten
umgekehrt, um eine Folge von Blöcken
von quantisierten DCT-Koeffizienten zu erhalten. Die quantisierten
DCT-Koeffizienten im DV-Standard werden in quantisierte MPEG-2-Makroblöcke von
Koeffizienten umgesetzt, ohne die Lauflängencodierung der Koeffizienten
zu beeinflussen. Die quantisierten MPEG-Koeffizienten werden dann in eine MPEG-2-Folge
von Videorahmen formatiert und gemäß dem MPEG-2-Standard mit variabler
Länge codiert.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist der erste Standard der DV-Standard und der
zweite Standard ist der MPEG-2-Standard. Der DV-Standard codiert
die Bilddaten in Blöcke
mit fester Größe, Makroblöcke und
Segmente. Die Makroblöcke
und Segmente umfassen jeweilige Überlaufdaten,
die Koeffizienten in einzelnen Blöcken darstellen, die nicht
in die Blöcke
mit fester Größe passen.
Um die Datenrate des MPEG-Signals zu verringern, werden die Überlaufdaten
zuerst in den Segmenten und dann in den Makroblöcken selektiv ignoriert. Das
heißt
die diesen Überlaufdaten
entsprechenden Koeffizientenwerte können auf Null gesetzt werden.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist der erste Standard der MPEG-2-Standard
und der zweite Standard ist der DV-Standard.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung werden MPEG-2-Blöcke in DV-Rahmenmodusblöcke umgesetzt und die DV-Rahmenmodusblöcke werden
analysiert, um festzustellen, ob sie in DV-Feldmodusblöcke umgesetzt
werden sollen. In Reaktion auf die Analyse werden ausgewählte der
DV-Rahmenmodusblöcke in
DV-Feldmodusblöcke
umgesetzt.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung vergleicht die Analyse, um festzustellen,
ob ein Rahmenmodus-DV-Block in einen Feldmodus-DV-Block umgesetzt
werden soll, einen Koeffizienten des Rahmenmodus-DV-Blocks mit einem
vorbestimmten Schwellenwert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER VERSCHIEDENEN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorangehende Zusammenfassung sowie die folgende ausführliche
Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung
werden besser verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen
gelesen wer den. Für
den Zweck der Erläuterung
der Erfindung sind in den Zeichnungen verschiedene beispielhafte
Ausführungsformen
der Erfindung gezeigt. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass
die Erfindung nicht auf die gezeigten genauen Anordnungen und Instrumentalitäten begrenzt
ist. In den Zeichnungen ist:
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1 ein
Steuerablaufdiagramm eines DV-Codierungsprozesses;
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1A ein
Steuerablaufdiagramm eines DV-Decodierungsprozesses;
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2 ein
beispielhaftes Pixelblockdiagramm, das zum Beschreiben der Beziehung
zwischen einem 248-DCT-Block und eine 88-DCT-Block nützlich ist;
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3 ein
DCT-Blockmusterdiagramm, das Bereichsnummern für einen 248-DCT-Block und einen 88-DCT-Block
zeigt;
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4 ein
DCT-Blockmusterdiagramm, das eine Makroblockstruktur für einen
4:2:2-DV-Rahmen zeigt;
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4A ein
Datenstrukturdiagramm, das eine Superblockstruktur für einen
4:2:2-DV-Rahmen
darstellt;
-
5 ein
Datenstrukturdiagramm, das eine MPEG-2-4:2:2-Makroblockstruktur
zeigt;
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6 ein
Blockdiagramm eines Transcodierungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
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7 ein
allgemeines Ablaufdiagramm des Transcodierungssystems von 6;
-
8 ein
hierarchisches Ablaufdiagramm des Decodierungsprozesses des Transcodierungssystems von 6;
-
9 ein
hierarchisches Ablaufdiagramm des Codierungsprozesses des Transcodierungssystems von 6;
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10 ein
Blockdiagramm eines MPEG-2-DV-Transcodierungssystems.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Eine
bestimmte Terminologie wird hierin nur der Zweckmäßigkeit
halber verwendet und soll nicht als Begrenzung der vorliegenden
Erfindung aufgefasst werden. Die Begriffe "intracodiert" und "intrarahmencodiert" sind als sich auf ein Codierschema
beziehend definiert, das keine zeitliche Vorhersage beim Codieren eines
Signals verwendet (d. h. alle Videorahmen werden unabhängig voneinander
komprimiert). In den Zeichnungen werden dieselben Bezugszeichen
zum Bezeichnen derselben Elemente in den ganzen verschiedenen Fig.
verwendet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Transcodierungssystem, das zwischen
Codierformaten hauptsächlich
auf der Basis derselben linearen orthogonalen Transformation, die
als diskrete Kosinustransformation (DCT) bekannt ist, umsetzt. Der
Transcodierer gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet diese Allgemeinheit durch Rückgewinnen und Neuquantisieren
dieser gemeinsamen DCT-Koeffizienten zum Transcodieren in ein gewünschtes
Format. In dieser Weise ist es nicht erforderlich, das Signal vollständig zu
decodieren, um die ursprünglichen
Pixeldaten zurückzugewinnen.
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Beispielhafte
Videoformate, die vom Transcodierer der vorliegenden Erfindung unterstützt werden, sind
Digitales Video (DV) und MPEG-2 4:2:2 Profile@Main Level (4:2:2@ML)
mit nur I-Rahmen. Die Details des DV sind in einem vorgeschlagenen
SMPTE-Standard mit dem Titel "Data
Structure for DV Based Audio, Data and Compressed Video, 25 Mb/s
and 50 Mb/s", 4.
Entwurf, zu finden. Die Details über
die MPEG-2-Standards sind in einem ISO-Standard mit dem Titel "ISO/IEC 13818-2 Information
Technology-Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio
Information: Video" zu
finden.
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Unterschiede zwischen
Intrarahmen (MPEG-2 4:2:2) und DV
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Wie
vorstehend beschrieben, ist intracodiertes DV ein digitaler Videoaufzeichnungsstandard,
der hauptsächlich
für die
Feldneuigkeitserfassung und Nachproduktion für Fernsehrundfunk entworfen
ist. MPEG-2 ist ein sehr flexibles und "allgemeines" Videoformat, das zum Verteilen von
komprimierten Videodaten zu Verbrauchern ausgelegt ist. Um sicherzustellen,
dass die Implementierung effizient ist und dass die Aufbereitungsmerkmale
unterstützt
werden, verwenden die beispielhaften Ausführungsformen nur eine Codierung auf
I-Rahmen-Basis im MPEG-Format.
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Drei
verschiedene Chrominanzformate werden von MPEG-2 unterstützt, die
Formate 4:2:0, 4:2:2 und 4:4:4. Das am üblichsten verwendete MPEG-2-Format
wird Main Profile@Main Level genannt, das auf Video in der CCIR-601-Auflösung im
4:2:0-Format abzielt. Um die Bedürfnisse
der professionellen Studio- und Nachproduktionsumgebung mit Interoperabilität zu erfüllen, wurde
jedoch ein neues Profil – 4:2:2
Profile@Main Level – definiert.
Im Gegensatz zu anderen in MPEG definierten Profilen ist dieses
Format ein nicht skalierbares Profil und besitzt keine hierarchische
Beziehung zu anderen Profilen. Die professionelle Erweiterung von
4:2:2 Profile@Main level wird in der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung verwendet, um das Chrominanzformat und die Bitrate
von gemäß dem DV-Standard codierten
Signalen anzupassen.
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Ein
Makroblock in MPEG-2 besteht aus 4 Y-Blöcken und 2 Cb- und 2 Cr-Blöcken, wie
in 5 dargestellt. Der MPEG-2-Standard wurde hauptsächlich zum
Zurechtkommen mit verschachteltem Video entwickelt. Die Pixel in
Bildern von verschachteltem Video werden in abwechselnden vertikalen
Positionen in der Bildebene abgetastet. Der Zweck von verschachteltem
Video besteht darin, die vertikale Auflösung gegen eine erhöhte zeitliche
Auflösung
unter einer gegebenen Gesamtdatenrateneinschränkung einzutauschen. Folglich
wird sowohl die räumliche
als auch zeitliche Korrelation zwischen den Pixeln in benachbarten
Zeilen von verschachtelten Rahmen verringert, was eine Verringerung
der Codiereffizienz verursacht.
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Ohne
spezielle Behandlung für
verschachteltes Video können
zwei benachbarte Felder in ein Rahmenbild kombiniert und als progressiver
Rahmen codiert werden. Alternativ kann jeweils eines der zwei Feldbilder
codiert werden, als ob sie ein progressiver Rahmen wären. Spezielle
Codiermodi sind in MPEG-2 entworfen, um die Codiereffizienz für verschachteltes
Video zu verbessern. Diese umfassen Feldvorhersage, Feld-DCT und
abwechselnde Abtastung (eine Modifikation der Zickzack-Abtastreihenfolge).
Der Transcodierer der vorliegenden Erfindung nutzt diese Optionen
nicht aus. Das heißt,
der beispielhafte Transcodierer implementiert nur Operationen im
Rahmenmodus in MPEG-2, wenn DV-Video in MPEG-2 transcodiert wird.
Wenn dagegen von MPEG-2 in DV transcodiert wird, verarbeitet der
beispielhafte Transcodierer nur im Rahmenmodus codierte MPEG-2-Bilder.
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Wie
nachstehend beschrieben, setzt folglich der teilweise DV-Decodierer,
der in der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung verwendet wird, beliebige 248-DCT-Blöcke in entsprechende 88-DCT-Blöcke um.
Der nachstehend beschriebene teilweise DV-Codierer untersucht jeden
88-DCT-Block, der vom teilweisen MPEG-2-Decodierer geliefert wird,
und setzt entsprechende Blöcke
in 248-DCT-Blöcke für das DV-Signal
um.
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Wie
vorstehend beschrieben, unterscheidet sich der Quantisierungsprozess
in MPEG-2 beträchtlich vom
DV-Standard. Unter dem MPEG-2-Standard bilden die Quantisierungsschritte
für alle
DCT-Koeffizienten eine 88-Matrix, die als Quantisierungsschrittmatrix
bezeichnet wird. Sie wird folgendermaßen berechnet: QS = QW × Q_Scale/16 (1)wobei QS
= Quantisierungsschrittmatrix (8 × 8); QW = Quantisierungsgewichtungsmatrix
(8 × 8)
und Q_Scale = Quantisierungsskala (eine ganze Zahl). QW kann sich
auf einer bildweisen Basis ändern,
während
Q_Scale sich auf einer makroblockweisen Basis ändern kann. Wie vorstehend
dargelegt, wird QW geändert,
um den Rahmeninhalt zu nutzen, während
Q_Scale dynamisch geändert
wird, um die Datenrate des komprimierten Videosignals zu erhöhen oder
zu verringern. in 4:2:2- oder 4:4:4-Videoströmen sind die QWs für die Luminanz- und
Chrominanzblöcke
verschieden, so dass insgesamt vier QWs vorliegen.
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Zusätzlich zu
Unterschieden in den Quantisierungsverfahren unterscheidet sich
DV von MPEG-2 in anderen Weisen:
- (1) Bei DV
wird für
jeden DCT-Block eine feste Anzahl von Bytes den DCT-codierten Daten zugewiesen. Ein
Makroblock besteht aus 4 DCT-Blöcken,
zwei Luminanzkomponentenblöcken
und zwei Chrominanzkomponentenblöcken
(ein Cr und ein Cb). Eine feste Anzahl von Bytes wird auch jedem
Makroblock zugewiesen (geringfügig
mehr als die Summe der Bytes, die seinen einzelnen vier DCT-Blöcken zugewiesen werden).
Jeweils fünf
Makroblöcke,
die gemäß dem vordefinierten
Umordnungsalgorithmus ausgewählt werden,
bilden ein Videosegment und eine feste Anzahl von Bytes wird jedem
Segment zugewiesen. Wenn einige DCT-Blöcke
mehr Speicherplatz benötigen
als den ihnen zugewiesenen, gibt es zwei Schritte zum Verteilen
von "Überlauf"-Datenbits:
- a) Verketten der übergelaufenen
Bits der DCT-Blöcke
innerhalb desselben Makroblocks und Verteilen der Bits zum ungenutzten
Raum der anderen DCT-Blöcke
im gleichen Makroblock.
- b) Wenn nach Schritt (a) immer noch Überlaufbits für einige
Makroblöcke
in einem Segment vorliegen, dann Verketten dieser Überlaufbits
und Verteilen derselben zum ungenutzten Raum der DCT-Blöcke im gleichen Segment.
-
Da
eine feste Anzahl von Bytes jedem Block zugewiesen wird, werden
der DC-Koeffizient
und die Koeffizienten mit niedrigerer räumlicher Frequenz immer in
dem dem Block zugeordneten Bereich gespeichert. Nur die Komponenten
mit höchster
räumlicher
Frequenz werden in die Überlaufdaten
verkettet. Wenn ein Bild ohne Rückgewinnen
der Überlaufdaten
decodiert wird, gehen folglich nur Informationen in Bezug auf diese
Koeffizienten verloren. Dieses Schema minimiert die scheinbare Verzerrung,
da das menschliche Auge gegen Fehler in den Komponenten mit hoher
räumlicher
Frequenz weniger empfindlich ist als gegen Fehler in der DC-Komponente
oder in den Komponenten mit niedrigerer räumlicher Frequenz.
-
Da
die Überlaufdaten
innerhalb des Segments bleiben, ist jedes Segment von anderen Segmenten vollständig unabhängig. Aus
der obigen Beschreibung folgt, dass während der Codierung eines DCT-Blocks und
eines Makroblocks die ungenutzten Bits für die zukünftige Verwendung durch andere
DCT-Blöcke
im gleichen Makroblock oder im gleichen Segment bewahrt werden sollten.
-
Es
ist zu beachten, dass MPEG-2 keine solche Einrichtung für "Überlauf" benötigt,
da es keine Rahmen mit fester Größe aufweist.
Jeder MPEG-2-DCT-Block kann so groß oder klein wie notwendig
sein. Dies ist auch ein Kompromiss zwischen der Komprimierungseffizienz
und der Zweckmäßigkeit
von Rahmen mit fester Größe.
- (2) Wie vorstehend beschrieben, übernimmt
DV einen DCT-Modus, der 248-DCT genannt wird, um Rahmen zu codieren,
die eine Bewegung innerhalb Rahmen aufweisen. MPEG-2 unterstützt auch
einen Rahmen-DCT- und einen Feld-DCT-Modus. Der Einfachheit halber verwendet
jedoch der Transcodierer der vorliegenden Erfindung nicht den Feld-DCT-Modus
von MPEG-2. Im Transcodierer der vorliegenden Erfindung verwenden
alle MPEG-2-DCT-Blöcke
den 88-DCT-Modus. Daher wird eine Umsetzung in den 88-DCT-Modus
in der beispielhaften Ausfüh rungsform
der Erfindung durchgeführt,
wenn ein 248-DCT-Block im DV-Bitstrom angetroffen wird. Der Prozess
zum Umsetzen von 248-DCT-Blöcken
in 88-DCT-Blöcke wird
nachstehend im Abschnitt III beschrieben.
- (3) Selbst für
den 88-DCT-Modus in DV, der exakt dieselbe Koeffizientenreihenfolge
wie die Rahmen-DCT in MPEG-2 aufweist, ist es nicht möglich, die
quantisierten DCT-Koeffizienten im DV direkt zu verwenden, auf Grund
des Unterschiedes der Quantisierungsprozesse zwischen den zwei Standards.
Die MPEG-2-Quantisierungsgewichtungsmatrix
wird auf einer bildweisen Basis gewählt und eine Quantisierungsskala
wird auf einer makroblockweisen Basis gewählt. Das vorstehend beschriebene
DV-Quantisierungsverfahren ist komplexer. Folglich ist es unmöglich, einfach
eine geeignete MPEG-2-Gewichtungsmatrix zu wählen, die die direkte Wiederverwendung
der quantisierten DV-DCT-Koeffizienten durch einfaches Einstellen
der Gewichtungsskala für
jeden Makroblock ermöglichen
würde.
Selbst wenn die Gewichtungsmatrizen in DV eine einfache Skalierungsbeziehung
zu jener in MPEG-2 hätten,
wäre es
immer noch nicht möglich,
die DV-Koeffizienten
direkt in MPEG-2 wiederzuverwenden. Die Gewichtungsskala in MPEG-2 wird
auf der Ebene eines Makroblocks (8 DCT-Blöcke) gewählt, wohingegen die entsprechenden
Quantisierungsentscheidungen (Klassennummer und Quantisierungstabellennummer)
auf der Ebene jedes DCT-Blocks in DV getroffen werden. Folglich
werden in den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung
die DCT-Koeffizienten erneut quantisiert.
-
Eine
vollständige
Dequantisierung und Neuquantisierung ist jedoch nicht erforderlich.
Wenn eine MPEG-2-Gewichtungsmatrix so festgelegt wird, dass sie
den 88 Bereichsnummern entspricht, die in 3 gezeigt
sind, wobei Quantisierungsschritte von der ersten Zeile der DV-Quantisierungstabelle
(Tabelle 1, der feinste Quantisierungsschritt) genommen werden,
dann können
die DCT-Koeffizienten wieder verwendet werden, indem einfach eine
gewisse Bitverschiebung an den ursprünglichen quantisierten DV-DCT-Koeffizienten durchgeführt wird.
Dies ist möglich,
da die Quantisierungsschritte in DV immer Potenzen von 2 mal den
feinsten Quantisierungsschritten sind. Da sowohl MPEG-2 als auch
DV dieselbe Zickzack-Abtastreihenfolge für 88-DCT verwenden und da MPEG-2
und DV beide eine Lauflängencodierung
verwenden, können
außerdem die
Lauflängen
wieder verwendet werden. In jenen Fällen, in denen eine andere
Quantisierungsschrittgröße als die
feinste Schrittgröße für DV innerhalb
des MPEG-Stroms verwendet wird, können einige von Null verschiedene
DCT-Koeffizienten von DV in MPEG Null werden. In diesem Fall kann
eine gewisse zusätzliche
Verarbeitung verwendet werden, um zwei oder mehr Lauflängen zu
einer zu kombinieren.
-
Software-Transcodierer
-
6 stellt
ein allgemeines Blockdiagramm eines Software-Transcodierers gemäß der vorliegenden Erfindung
dar. Der Transcodierer umfasst ein Decodierermodul 30 und
ein Codierermodul 40. Das Decodierermodul 30 nimmt
Rahmen von DV-Daten
als Eingangsdaten und erzeugt rohe DCT-Koeffizienten als Ausgangsdaten.
Das Codierermodul 40 quantisiert die DV-DCT-Koeffizienten
erneut in MPEG-2-DCT-Koeffizienten
und codiert die Koeffizienten als MPEG-2-Daten. Obwohl der Transcodierer
hierin als auf Softwarebasis beschrieben wird, liegt eine Hardware-Anpassung desselben
innerhalb des Könnens
von Fachleuten. Der Transcodierer verwendet die folgende vereinfachte
Prozedur:
- • Decodieren
der (Lauflänge,
quantisierte DCT) Kombinationen in DV, um zumindest teilweise dequantisierte,
lauflängencodierte
Koeffizienten zu erhalten
- • Neuquantisieren
der dequantisierten DCT-Koeffizienten
- • Formatieren
der DCT-Koeffizienten in Sequenzen von Bildrahmen
- • Codieren
der erneut quantisierten DCT-Koeffizienten mit der MPEG-2-VLC-Tabelle in einen
MPEG-2-Bitstrom
-
Die
Lauflängenberechnung
in MPEG-2 kann weggelassen werden, zumindest für 88-DV-Blöcke, indem die Lauflängenwerte
von den DV-Blöcken
wieder verwendet werden. Wie nachstehend beschrieben, können diese
Werte wieder verwendet werden, wenn die MPEG-Quantisierungsmatrix
so definiert ist, dass sie der ersten Zeile der DV-Quantisierungstabelle
entspricht. Mit einer MPEG-2-Gewichtungsmatrix, die den gröberen Quantisierungsschritten
in DV entspricht, und einigen unbedeutenden Modifikationen an dem
vorstehend beschriebenen Prozess können die Bitrate und Qualität des Ausgangs-MPEG-2-Stroms
eingestellt werden. In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird
eine teilweise Dequantisierung und Neuquantisierung nur verwendet,
wenn 88-Format-Blöcke
in DV in MPEG-Transcodierung umgesetzt werden. Wie nachstehend im
Abschnitt III be schrieben, werden 248-DCT-Blöcke als Teil des Umsetzungsprozesses
vollständig
dequantisiert und erneut quantisiert.
-
I. Transcodieren von DV
in MPEG-2 4:2:2 (nur I-Rahmen)
-
Auf
der Basis der obigen Erörterung
werden zwei Algorithmenvereinfachungen in den Transcodierer der
vorliegenden Erfindung integriert. Auf Grund der wesentlichen Äquivalenz
zwischen den DCTs in den zwei Standards kann erstens der Schritt
der Durchführung
einer inversen DCT (IDCT) vermieden werden. Mit anderen Worten,
die DCT-Koeffizienten können
ohne Umsetzen von Daten auf die Pixelebene wieder verwendet werden.
Dies beseitigt die rechenintensiven Schritte der Durchführung einer
IDCT und dann einer zweiten DCT. Da die DCT mit Rundung eine Quelle
für Verluste
im Codierprozess ist, ist der beispielhafte Transcodierungsprozess
weniger verlustbehaftet als ein Prozess, der die DV-Daten vollständig in
Pixel decodiert und dann die Pixel als MPEG-2-Bilder codiert. Wie
vorstehend angegeben, sind zweitens eine inverse Quantisierung und
Neuquantisierung nicht immer erforderlich. Für 88-DCT-Blöcke können die quantisierten DCT-Koeffizienten
direkt verwendet werden.
-
Das
Verfahren der Transcodierung von DV in MPEG-2 kann in zwei allgemeine
Phasen unterteilt werden, die in 7 gezeigt
sind: (A) teilweises Decodieren und (B) teilweises Codieren. Kurz
gesagt werden in Schritt 71 von 7 die komprimierten
DCT-Blöcke
aus den DV-Segmenten extrahiert. In Schritt 72 werden die
DCT-Koeffizienten mit variabler Länge decodiert und in Schritt 73 dequantisiert.
In Schritt 74 werden beliebige 248-DCT-Blöcke in 88-DCT-Blöcke umgesetzt
und in Schritt 75 werden die decodierten und dequantisierten
DV-DCT-Blöcke
in DCT-Blöcke und
Makroblöcke
für das
MPEG-Signal umgruppiert. In den Schritten 76 und 77 werden
die umgruppierten Koeffizienten quantisiert und in Schritt 78 werden
die quantisierten Koeffizienten mit variabler Länge codiert, um den Ausgangsbitstrom
zu erzeugen. In Schritt 79 wird die Datenrate des MPEG-Bitstroms überwacht,
um ein Datenratensteuersignal zu erzeugen. Dieses Signal wird auf
die Schritte 72, 76 und 77 angewendet.
In Schritt 72 steuert das Signal, wie die DV-Überlaufdaten
von den DV-Blöcken decodiert
werden und folglich wie diese Daten verwendet werden, um MPEG-Blöcke zu erzeugen.
In den Schritten 76 und 77 steuert das Signal
den MPEG-Quantisierungsskalenfaktor, der für jeweilige Makroblöcke des
MPEG-Signals verwendet wird.
-
Die
kleinste Einheit, wo eine logische Entsprechung zwischen den DV-
und MPEG-Daten besteht, ist ein Rahmen. In DV wird jeder Rahmen
unabhängig
von anderen codiert. Nur der I-Rahmen-Modus im MPEG-2-Format wird
verwendet, um die Implementierung zu vereinfachen und die Aufbereitungsfähigkeiten von
DV beizubehalten. Der grundlegende Transcodierungsprozess besteht
daher aus dem teilweisen Decodieren von jedem DV-Rahmen, d. h. bis
auf DCT-Koeffizienten, und dann dem erneuten Codieren der Rahmen in
MPEG-2-I-Rahmen.
-
Das
teilweise Decodieren umfasst im Allgemeinen:
- (1)
Sammeln von Überlaufdaten.
- (2) VLC-Decodieren des DV-Stroms.
- (3) Umsetzen von 248-DCT-Blöcken
in DV in 88-DCT-Blöcke.
-
Beim
teilweisen Decodieren werden, anstatt die Pixel des Videorahmens
zu rekonstruieren, entsprechende DCT-Koeffizienten in Schritt 71 extrahiert
und VLC-Lauflängen werden
in Schritt 72 extrahiert. In den Codierphasenschritten 73–78 werden
die extrahierten DCT-Koeffizienten erneut in das MPEG-2-Format codiert,
das nachstehend mit Bezug auf 9 genauer
beschrieben wird.
-
In 8 ist
der teilweise Decodierprozess als hierarchisches Ablaufdiagramm
spezieller gezeigt. In einem Ablaufdiagramm dieser Art sind einige
Blöcke
in Bezug auf andere Blöcke
vorgesehen. Der oberste Block stellt die ganze Operation dar. Unterblöcke, die
von diesem Block vorgesehen sind, stellen Schritte dar, die durchgeführt werden,
um die Operation zu vollenden. Jeder von diesen Unterblöcken kann
wiederum weitere vorgesehene Unterblöcke aufweisen, die Schritte
darstellen, die durchgeführt
werden, um die Unterblockoperation zu vollenden.
-
In
Schritt 801 des in 8 gezeigten
hierarchischen Ablaufdiagramms wird eine Reihe von Videorahmen,
die als DIF-Pakete codiert sind, empfangen und in Segmente zerlegt
und decodiert. Schritt 801 wiederholt sich für jeden
Videorahmen, bis das Ende der Videosequenz in Schritt 802 erfasst
wird. Die Segmente werden wiederum in Schritt 803 decodiert.
Jedes Segment umfasst fünf
Makroblöcke.
Folglich werden in Schritt 804 die einzelnen Makroblöcke der
Segmente decodiert. In diesem Schritt werden irgendwelche Überlaufbits, die
unter den Blö cken
des Makroblocks und unter den Makroblöcken des Segments verteilt
sind, wiedergewonnen und separat gespeichert. In Schritt 805 bestimmt
der Makroblockdecodierprozess die Quantisierungsschrittgrößen, die
für jeden
Block verwendet werden. In Schritt 806–813 werden die einzelnen
Blöcke
von DCT-Koeffizienten verarbeitet. In den Schritten 806–810 werden
die DCT-Koeffizienten mit variabler Länge aus den Blöcken extrahiert
und der DCT-Modus des Blocks, 88 oder 248, wird identifiziert. In
den Schritten 806–810 werden
auch die Überlaufbits
verarbeitet, um die entsprechenden Koeffizientenwerte wiederzugewinnen,
und diese Werte werden zu ihren jeweiligen Blöcken wiederhergestellt. In
den Schritten 811, 812 und 813 werden
die extrahierten Koeffizienten mit variabler Länge decodiert und zumindest
teilweise dequantisiert, wie vorstehend beschrieben. Wenn sich ein
Block im 248-Modus befindet, dann wird er in Schritt 814 in
einen 88-Block umgesetzt, wie nachstehend im Abschnitt III beschrieben.
Wenn ein Block von einem 248-Modus-Block in einen 88-Modus-Block
umgesetzt wird, wird der 248-Block vollständig dequantisiert. Das Ergebnis
des in 8 gezeigten Prozesses ist ein Strom von DCT-Koeffizienten,
die zumindest teilweise dequantisiert sind. Diese Koeffizienten
werden jedoch, wenn sie von 88-DV-Blöcken stammen, immer noch lauflängencodiert
und in der Zickzack-Abtastreihenfolge für das 88-Block-Format verwendet.
-
Wie
vorstehend beschrieben, werden Koeffizienten in 248-DV-Blöcken während des
Transcodierungsprozesses vollständig
dequantisiert. Koeffizienten in 88-Format-DV-Blöcken können auch vollständig dequantisiert
werden. In beiden dieser Operationen werden die DV-Koeffizienten
unter Verwendung einer Näherung der
Dequantisierungsoperation vollständig
dequantisiert. Im Wesentlichen beinhaltet der Quantisierungsprozess
das Multiplizieren jedes DCT-Koeffizienten mit einem (Gleitkomma-)Gewichtungsfaktor
und dann Skalieren desselben durch den entsprechenden Quantisierungsschritt.
Da alle Quantisierungsschritte Potenzen von 2 sind, kann die Teilung
einfach mittels Bitverschiebung ausgeführt werden. Ein Rundungsprozess
ist enthalten, um kleinere Quantisierungsfehler zu erreichen. Die
Prozesse der Quantisierung mit Rundung und Dequantisierung sind
in den Gleichungen (2) gezeigt. Quantisierung: QDCT = (DCTCoeff·WFactor
+ Sign(DCTCoeff)·Quanstep)/Quanstep,
wobei
Sign(x) = {1, wenn x > 0;
0, wenn x = 0; –1,
wenn x < 0}
Dequantisierung:
DCTCoeff = QDCT/WFactor·Quanstep (2) wobei QDCT
der quantisierte DCT-Koeffizient ist, WFactor der Gewichtungsfaktor
ist und Quanstep der Quantisierungsschritt ist.
-
Folglich
wird eine Gleitkomma-Divisionsoperation als Teil der Dequantisierungsoperation
durchgeführt.
Die Implementierung der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung nähert die
Operationen von Gleichung (2) durch Gleichung (3). DCTCoeff = ((QDCT·IntFactor)·Quanstep) >> 15 (3)wobei
IntFactor = ⌊32768/WFactor⌋ und ">> 15" eine Verschiebung
zu niedrigerwertigen Bitpositionen um 15 Bits bedeutet.
-
Obwohl
diese beispielhafte Ausführungsform
der Erfindung die Koeffizienten unter Verwendung einer Näherung für den vollen
Dequantisierungsalgorithmus vollständig dequantisiert, wird in
Erwägung
gezogen, dass die Koeffizienten nur teilweise dequantisiert werden
können,
wie vorstehend beschrieben.
-
Vorzugsweise
wird eine einfache, optimale Prozedur zum Implementieren der VLC-Decodierung
in Schritt 13 bereitgestellt. Idealerweise würde dies
das VLC-Nachschlagen
in nicht mehr als 2 CPU-Zyklen erreichen. Eine vorher gespeicherte
Nachschlagetabelle wird verwendet, um einen Kompromiss zwischen
Speicher und Effizienz zu erzielen. Da die Länge des VLC-Codeworts im Voraus
nicht bekannt ist, sondern nur, dass es eine maximale Länge von
16 Bits besitzt, gibt die Nachschlagetabelle das korrekte Codewort
für irgendeinen
beliebigen Eingangsstrom zurück;
in dieser beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung wird eine Tabelle mit der Größe 216 verwendet.
Unter Verwendung dieser Tabelle wird die VLC-Decodierung zu einer
einfachen Tabellennachschlageoperation, die unter Verwendung einer
nativen Hardware-Implementierung auf PENTIUM® CPUs,
die von Intel Corporation hergestellt werden, weiter vereinfacht
werden kann.
-
II. MPEG-Bitratensteuerung über das
DV-Decodierniveau
-
Der
vorstehend beschriebene beispielhafte decodierer verarbeitet die Überlaufbits
sowohl von den Segmenten als auch von den einzelnen Makroblöcken. Es
wird jedoch in Erwägung
gezogen, dass zum Steuern der Bitrate des codierten MPEG-2-Signals
der teilweise Decodierprozess die Überlaufbits ignorieren kann, die
den Segmenten oder sowohl den Segmenten als auch den Makroblöcken zugeordnet
sind. Beim Ignorieren der Überlaufbits
setzt der beispielhafte Prozess selektiv die Koeffizientenwerte,
die den Überlaufbits
entsprechen, auf Null. Um zu verstehen, wie die Überlaufbits während der
Umsetzung verarbeitet werden, ist es hilfreich zu verstehen, wie
die Überlaufbits
während
der anfänglichen
Codieroperation erzeugt werden. Das Verfahren zum Verteilen der Überlaufblöcke unter
den Makroblöcken
oder unter den Segmenten wird nachstehend beschrieben.
-
Es
gibt drei Ebenen der Bitratenverteilung in einem DV-Segment:
- 1) Die Bits für jeden DCT-Block werden in
den zugewiesenen Raum für
den Block verteilt (1. Ebene).
- 2) Die Überlaufbits
der DCT-Blöcke
werden innerhalb desselben Makroblocks verkettet und zum ungenutzten
Raum der anderen DCT-Blöcke
des Makroblocks verteilt (2. Ebene).
- 3) Wenn nach der zweiten Ebene immer noch Überlaufbits für einige
Makroblöcke
in einem Segment vorliegen, dann werden diese Bits verkettet und
zum ungenutzten Raum der DCT-Blöcke
desselben Segments verteilt (3. Ebene).
-
Da
die Blöcke
lauflängencodiert
und mit variabler Länge
codiert werden, wird jeder Koeffizient in jedem Block festgelegt.
Die Blöcke
des Segments werden in einer vorbestimmten Reihenfolge codiert,
wobei die Koeffizienten, die nicht in den Datenraum, der für einen
speziellen Block zugeordnet ist, passen, in einer Liste gespeichert
werden. Wenn nach dem Codieren eines Makroblocks Koeffizienten für diesen
Makroblock in der Überlaufliste
sind, versucht das Codierverfahren zuerst, diese Koeffizienten im
verfügbaren
Raum in irgendeinem der Blöcke
desselben Makroblocks in einer vorbestimmter Reihenfolge anzuordnen.
Wenn kein Raum gefunden werden kann, werden diese Koeffizienten
dann in der Überlaufliste
für das
Segment gespeichert. Nachdem das Segment codiert wurde, werden diese
Koeffizienten in verfügbaren
Stellen in den restlichen Makroblöcken in einer vorbestimmten
Reihenfolge gespeichert.
-
Die Überlaufbits
können
durch Umkehren des Prozesses wiedergewonnen werden. Wenn jeder Block decodiert
wird, werden beliebige zusätzliche
Daten in den Blöcken
als Überlaufdaten
identifiziert. Wenn ein decodierter Block nicht alle seine Koeffizienten
enthält,
blickt der Prozess zuerst auf zusätzliche Daten im gleichen Makroblock,
um die Koeffizienten wiederzugewinnen. Irgendwelche Überlaufdaten,
die verbleiben, nachdem der Makroblock vollständig decodiert wurde, sind
Segmentüberlaufdaten.
Sobald alle Makroblöcke
im Segment in dieser Weise verarbeitet wurden, decodiert der Prozess
dann die restlichen fehlenden Koeffizienten aus den Segmentüberlaufdaten.
-
Folglich
kann beim Transcodieren des DV-Stroms in den MPEG-Strom die Bitrate
des MPEG-Stroms sowohl durch Einstellen der Quantisierungsskala
als auch durch Auswählen,
welche Überlaufbits
decodiert werden, gesteuert werden. Drei Optionen stehen entsprechend
den drei Ebenen zur Handhabung von Überlaufbits zur Verfügung.
- 1) Decodieren nur der Bits im zugewiesenen
Raum für
jeden DCT-Block. Dieses Verfahren erzeugt die niedrigste Bitrate
und die niedrigste Datenqualität.
- 2) Zusätzlich
zu (a) Decodieren der Überlaufbits
innerhalb jedes Makroblocks, nämlich
der in der 2. Ebene verteilten Bits. Dies ergibt eine höhere Datenqualität und Bitrate
im MPEG-Strom.
- 3) Decodieren aller DV-Bits in den Blöcken und aller Überlaufbits.
Dieses Verfahren erzeugt die höchste Qualität und höchste Bitrate.
-
III. 248-88-DCT-Umsetzung
-
2 stellt
die Beziehung zwischen einem Block von Pixeln (Block "P") und einem Block (Block "C") von 248-DCT-Koeffizienten dar. Abwechselnde
Zeilen von Pixeln werden in zwei Unterblöcke P1 und
P2 umgruppiert. Die Blöcke P1 und
P2 werden einer 4 × 8-DCT unterzogen, um Blöcke von
Koeffizienten C1 und C2 zu
liefern. Diese zwei Blöcke
werden dann erneut kombiniert, um den Endblock von 248-DCT-Koeffizienten
zu ergeben. Mathematisch wird die Operation der Umsetzung von einem
Block vom 248-Format-DCT-Koeffizienten in einen Block von 88-DCT-Koeffizienten folgendermaßen hergeleitet:
- 1) Erhalten von C1 und
C2 aus dem Block C unter Verwendung der
Gleichungen (4): wobeiein Skalierungsfaktor ist
und H eine konstante Matrix ist, die den festen DC-Versatz kompensiert,
CT die Matrix von Koeffizienten vom oberen Teil des Blocks ist und
CB die Matrix von Koeffizienten vom unteren Teil des Blocks ist,
wie in 2 gezeigt.
- 2) Berechnen von P1 und P2 durch
Durchführen
einer inversen 4 × 8-DCT
gemäß Gleichung
(5): P1 =
T4 TC1T8; P2 = T4 TC2T8 (5)wobei
T4 und T8 die 4-Punkt-
bzw. 8-Punkt-DCT-Transformationsmatrix sind.
- 3) Berechnen von P durch Umordnen der Zeilen von P1 und
P2 gemäß Gleichung
(6): P = A1P1 + A2P2 (6)wobei
A1 und A2 die Matrizen
sind, die beispielsweise eine Umordnungsoperation darstellen.
- 4) Schließlich
Durchführen
einer regulären
DCT am Pixelblock P, um den 88-DCT-Block C zu erhalten, gemäß Gleichung
(7): CT =
T8PT8 T (7)
-
Das
Folgende fasst die obigen Schritte zusammen.
wobei
F1 = T8A1T4 T;
F2 = T8A2T4 T K = (F1 + F2)H -
Im
letzten obigen Schritt werden CT und C8 zu einer einzigen Matrix C kombiniert;
F und K sind konstante Matrizen, die von F1,
F2 und H abgeleitet sind, wie gezeigt.
-
Wie
in Gleichung (8) gezeigt, kann diese Operation der Umsetzung von
einem Block von Koeffizienten C248 im 248-Format
in einen Block von Koeffizienten C88 im
88-Format mathematisch auf Gleichung (9) reduziert werden: C88 =
FC248 + K (9)
-
Zuerst
wird die Matrix F im Voraus berechnet und dann durch eine ganzzahlige
Matrix mit einer Genauigkeit von etwa 4 Dezimalziffern genähert. Diese
Matrix ist sehr knapp, d. h. nur ein kleiner Bruchteil ihrer Koeffizienten
sind von Null verschieden. Die Matrix K besitzt auch nur den von
Null verschiedenen DC-Koeffizienten. Daher kann die durch Gleichung
(9) beschriebene Operation auf eine hart codierte Multiplikation
mit den von Null verschiedenen Koeffizienten der F-Matrix und eine
Addition der DC-Koeffizienten der K-Matrix reduziert werden.
-
IV. Umsetzung der decodierten
DV-Koeffizienten in MPEG-2 4:2:2 Profile@Main Level
-
9 ist
ein hierarchisches Ablaufdiagramm, das Details des MPEG-2-Codierungsprozesses
zeigt. Dieses Modul erzeugt einen MPEG-2-Videostrom aus einem Block
von dequantisierten (oder zumindest teilweise dequantisierten) DCT-Koeffizienten.
-
In
Schritt 901 wird der Datenstrom mit einem MPEG-2-Sequenzkopf
identifiziert und dann wird in Schritt 902 jeder Bildrahmen
durch einen MPEG-Bildkopf identifiziert. Der Prozess der Codierung
eines Videorahmens umfasst die Schritte 902–914,
wie nachstehend beschrieben. Die Codierung von Videorahmen fährt fort,
bis in Schritt 903 keine weiteren Videorahmen codiert werden
sollen.
-
In
Schritt 904 werden die DCT-Blöcke, die sich aus dem teilweisen
Decodieren des DV-Signals ergeben haben, angeordnet, um Scheiben
von MPEG-Makroblöcken
jeweils mit einem Scheibenkopf zu bilden. In der beispielhaften
Ausführungsform
werden alle Rahmen als MPEG-2-intrarahmencodierte Daten (I-Rahmen) codiert.
Folglich wird in Schritt 905 der Rahmen als I-Rahmen markiert.
In den Schritten 906–914 werden
die einzelnen Makroblöcke
unter Verwendung der Blöcke,
die aus dem DV-Signal decodiert wurden, codiert. In den Schritten 907 und 908 wird
der Makroblockkopf in den Bitstrom mit einem ersten Datenwert, der
angibt, dass der Makroblock ein rahmencodierter 4:2:2-Makroblock
ist, und einem zweiten Datenwert, der einen geeigneten Quantisierungsskalenwert
für den
Makroblock angibt, eingefügt.
-
In
den Schritten 909–914 werden
die DV-Blöcke
codiert und erneut quantisiert. In Schritt 910 wird der DC-Koeffizient
codiert. In Schritt 911 werden die AC-Koeffizienten mit
variabler Länge
codiert. Die Codierung eines einzelnen Blocks fährt fort, bis in Schritt 914 64
Koeffizienten codiert wurden. Wenn dies geschieht, geht die Steuerung
zu Schritt 909 über,
um den nächsten
Block zu codieren. Wenn acht Blöcke
in Schritt 909 codiert wurden, geht die Steuerung zu Schritt 906 über, um
den nächsten
Makroblock zu codieren. Wenn eine Anzahl von Makroblöcken, die
Bildpixeln entspricht, die sich über
den Videorahmen (eine Scheibe) erstrecken, codiert wurden, geht
die Steuerung zu Schritt 904 über, um die nächste Scheibe
zu codieren.
-
In
Schritt 912 werden die aus dem DV-Strom decodierten DCT-Koeffizienten
als DCT-Koeffizienten gemäß dem MPEG-2-Standard
erneut quantisiert. Wenn der codierte Block ein 248-Block war, der
in einen 88-Block umgesetzt wurde, werden die Koeffizienten vollständig dequantisiert.
Wenn jedoch der Block ursprünglich
ein 88-Block im DV-Signal war, können
die Koeffizienten in Schritt 911 quantisierte DV-Koeffizienten sein.
-
In
Schritt 911 werden die vollständig dequantisierten Koeffizienten
(rawCoeff) gemäß dem MPEG-Standard
in quantisierte Koeffizienten (QuanDCT) unter Verwendung der MPEG-Quantisierungsmatrix (Qmatrix)
und von Quantisierungsskalenwerten (Qscale) quantisiert, wie durch
Gleichung (10) definiert: Qstep = Qmatrix[i][j] × Qscale
QuanDCT = (16·rawCoeff
+ Sign(rawCoeff)·Qstep/2)/Qstep (10)
-
V. Teilweise Dequantisierung
und Neuquantisierung
-
Wie
vorstehend dargelegt, können,
anstatt die DV-Koeffizienten vollständig zu dequantisieren und dann
die MPEG-2-Koeffizienten erneut zu quantisieren, die quantisierten
DV-Koeffizienten für
Blöcke,
die sich ursprünglich
im 88-Format befanden, in quantisierte MPEG-2-Koeffizienten durch
eine einfache Bitverschiebungsoperation umgesetzt werden. In diesem
Umsetzungsprozess wird die MPEG-2-Gewichtungsmatrix so ausgewählt, dass
sie der 88-DCT-Blocknummermatrix entspricht, die in 3 gezeigt
ist, wobei die Quantisierungsschritte aus der ersten Zeile der DV-Quantisierungstabelle
bestimmt werden (d. h. die feinste Schrittgröße). Die quantisierten DV-Koeffizienten
können
in quantisierte MPEG-2-Koeffizienten
durch eine einfache Bitverschiebungsoperation an jedem Koeffizienten
umgesetzt werden. Dies ist möglich,
da die Quantisierungsschritte im DV-Standard immer eine Potenz von zweimal
den feinsten Quantisierungsschritten sind.
-
VI. DCT-Modusauswahl im
DCT-Bereich (MPEG-2 4:2:2 (nur I-Rahmen in DV))
-
Das
Transcodieren von MPEG-2- in DV folgt aus der Symmetrie, wird jedoch
nachstehend mit Bezug auf 10 kurz
beschrieben. In der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden
die MPEG-Eingangsdaten auf intrarahmencodiert (I-Rahmen-codiert)
und mit einem 4:2:2-Chrominanzformat begrenzt.
-
10 stellt
ein allgemeines Blockdiagramm eines Software-Transcodierers gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung dar. Der Transcodierer
nimmt I-Rahmen von MPEG-2-Daten als Eingang und erzeugt rohe DCT-Koeffizienten,
die dann verwendet werden, um das entsprechende DV-Signal zu erzeugen.
Der Transcodierer quantisiert die MPEG-2-DCT-Koeffizienten erneut
in DV-DCT-Koeffizienten und codiert die Koeffizienten als DV-Signal.
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Wie
zu erkennen ist, werden beim teilweisen Decodieren, anstatt die
Pixel des Videorahmens zu rekonstruieren, entsprechende DCT-Blöcke in Schritt 101 extrahiert,
jeder Makroblock der Scheibe wird decodiert, um DCT-Blöcke zu extrahieren.
In Schritt 102 werden die Koeffizienten durch einen Decodierer
mit variabler Länge
und einen Lauflängendecodierer
verarbeitet. In Schritt 103 wird die für jeden der DCT-Blöcke verwendete
Quantisierungsschrittgröße bestimmt
und die Koeffizienten werden dequantisiert. In Schritt 104 werden
die Blöcke
von MPEG-DCT-Koeffizienten in Blöcke
von DV-Koeffizienten umgesetzt. In Schritt 105 werden die
umgesetzten Blöcke
in DV-Makroblöcke
umgruppiert. In Schritt 106 werden die DV-Makroblöcke quantisiert und
in Schritt 107 werden die quantisierten Makroblöcke mit
variabler Länge
codiert, um das DV-codierte Ausgangssignal zu erzeugen.
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In
der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung werden die MPEG-2-Koeffizienten in Schritt 103 vollständig dequantisiert
und die Blöcke
von Koeffizienten werden dann gemäß dem DV-Standard in Schritt 106 erneut
quantisiert. Da sowohl MPEG-2 als auch DV dieselbe Zickzack-Abtastreihenfoige
für 88-DCT
und dieselbe Lauflängencodierung
verwenden, können
außerdem
die Lauflängen
und die Koeffizientenreihenfolge wieder verwendet werden.
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Unter
Verwendung von nur dem I-Rahmen-Modus im MPEG-2-Format wird die
Implementierung vereinfacht und die Aufbereitungseinrichtungen bleiben
intakt. Der grundlegende Transcodierungsprozess besteht aus dem
teilweisen Decodieren von jedem MPEG-2-Rahmen, d. h. bis auf DCT-Koeffizienten,
und dann dem erneuten Codieren in das DV-Format. Das teilweise Decodieren
umfasst im Allgemeinen:
- (1) VLC-Decodieren
des MPEG-2-Stroms.
- (2) Dequantisieren der DCT-Koeffizienten
- (3) Umsetzen von MPEG-Makroblöcken in DV-Makroblöcke
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Nach
dem Dequantisieren der MPEG-Rahmenmodus-DCT-Blöcke ist es erwünscht festzustellen,
ob ein spezieller Block als 248-DV-Block codiert werden sollte.
In der beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung wird jeder Rahmen modus-MPEG-Block analysiert, um festzustellen,
ob er eine signifikante Bewegung innerhalb Rahmen aufweist. Da zwei
DCT-Modi bei der DV-Codierung vorliegen (d. h. 88-Rahmenmodus und 248-Feldmodus),
kann eine signifikante Verbesserung sowohl in der zeitlichen als
auch räumlichen
Auflösung durch
Erkennen von MPEG-Blöcken,
die zwei Felder kombinieren, die eine signifikante Bewegung innerhalb Rahmen
aufweisen, und Codieren dieser Blöcke als 248-Blöcke
im DV-Signal erreicht werden.
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Die
Kriterien für
das Feststellen, ob ein MPEG-2-Block ein Kandidat für die erneute
Codierung als DV-248-Block ist, wird nachstehend beschrieben. Es
soll angenommen werden, dass ein Pixel-DCT-Block als P(x, y) (x,
y = 0, 1 ... 7) bezeichnet wird, wobei x die vertikale Position
ist, y die horizontale Position ist.
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Im
Pixelbereich folgt die Auswahl des DCT-Modus aus Gleichung (12)
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Wenn
Sum ≥ ein
vorbestimmter Schwellenwert ist, wird der 248-DCT-Modus ausgewählt, ansonsten wird
der 88-DCT-Modus ausgewählt.
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Wenn
nur 88-DCT-Koeffizienten aus dem MPEG-Strom decodiert werden, ist
es unerwünscht,
eine IDCT durchzuführen,
um die Pixel wiederzugewinnen, und dann den vorstehend beschriebenen
Prozess durchzuführen,
nur um festzustellen, ob der Block als 248-DCT-Block codiert werden
sollte. Vorzugsweise sollten diese Analyse und Auswahl im DCT-Bereich
durchgeführt
werden. Ein Pixel-DCT-Block Q(x, y) wird beispielsweise derart konstruiert,
dass:
Q(x, y) = a, wenn x gerade ist
wobei a = Schwellenwert/Sum,
wobei der Schwellenwert = 600 und
Q(x, y) = 0, wenn x ungerade
ist
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Unter
Verwendung dieses DCT-Blocks ist Sum = der im Pixelbereich vorstehend
definierte vorbestimmte Schwellenwert. Als nächstes wird die 88-DCT an Q(x,
y) durchgeführt,
um einen DCT-Koeffizienten DQ(m, n) (m, n = 0, 1 ... 7) zu erhalten.
Es ist zu beachten, dass nur D(2v + 1,0) von Null verschieden ist
(v = 0, 1, 2, 3) und DQ(7,0) signifikant größer ist als seine Gegenstücke in jenen
88-DCT-Blöcken,
deren Modus im Pixelbereich ausgewählt wird. Folglich ist es vernünftig, den
Absolutwert von DQ(7,0) als Index zu verwenden, um die Modusauswahlentscheidung
im DCT-Bereich zu treffen.
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Wenn
der 88-DCT-Koeffizientenblock als D(m, n), m, n = 0, 1 ... 7, bezeichnet
wird, ist daher der Auswahlprozess im DCT-Bereich:
Wenn abs(D(7,0)) ≥ DQ(7,0),
wird der 248-DCT-Modus ausgewählt
(und die 88-248-DCT-Umsetzung wird durchgeführt), ansonsten wird die 88-DCT
ausgewählt
(d. h. D(m, n) bleibt intakt).
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In
Schritt 104 untersucht der beispielhafte Prozess jeden
decodierten MPEG-Block,
um festzustellen, ob er als 88- oder 248-DV-Block codiert werden
sollte. Das Verfahren zum Umsetzen von 88-Koeffizientenblöcken in
248-Koeffizientenblöcke
folgt aus dem vorstehend beschriebenen Prozess, der verwendet wird,
um die 248-Blöcke
in 88-Blöcke
umzusetzen. Gleichung (13), die die Umsetzung von 88-Blöcken in
248-Blöcke
beschreibt, kann aus Gleichung (9) hergeleitet werden. C248 =
F–1(C88 – K)
=
F–1C88 – K88 (13)wobei
K88 = F–1K.
Die Erfinder haben festgestellt, dass FFT =
1,0002I, wobei I eine 8 mal 8 Identitätsmatrix ist. Folglich gilt
F–1 ≈ FT und die Umsetzung von einem 88-Block in einen 248-Block
kann durch Gleichung (14) genähert
werden. C248 = FTC88 – FTK (14)
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Folglich
kann derselbe Prozess, der verwendet wird, um die 248-Blöcke von
Koeffizienten in 88-Blöcke von
Koeffizienten umzusetzen, verwendet werden, um 88-Blöcke von
Koeffizienten in 248-Blöcke
von Koeffizienten umzusetzen.
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Obwohl
die Erfindung hinsichtlich eines Transcodierungsprozesses beschrieben
wurde, wird in Erwägung
gezogen, dass die Erfindung als Computersoftware implementiert werden
kann, die in einem computerlesbaren Träger wie z. B. einer Magnetplatte,
einer optischen Platte, einer Hochfrequenzträgerwelle oder einer Audiofrequenzträgerwelle
verkörpert
ist.
ein Skalierungsfaktor ist und H eine konstante Matrix ist, die den festen DC-Versatz kompensiert, CT die Matrix von Koeffizienten vom oberen Teil des Blocks ist und CB die Matrix von Koeffizienten vom unteren Teil des Blocks ist, wie in
