DE69415158T2

DE69415158T2 - Verfahren und vorrichtung zur skalierbaren bildsignalkomprimierung

Info

Publication number: DE69415158T2
Application number: DE69415158T
Authority: DE
Inventors: Babak Cambridge Ma 02142 Ayazifar; Jr. Billy Wesley Greenfield In 46140 Beyers; Wilson Plainsboro Nj 08536 Kwok; Joel Walter Bellemead Nj 08502 Zdepski
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1994-06-17
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2014-06-18
Also published as: MY111602A; JPH08512441A; EP0707774B1; WO1995002303A1; CA2164709A1; TW268175B; CA2164709C; AU687835B2; CN1127055A; BR9406856A; KR100307014B1; KR960704438A; DE69415158D1; US5387940A; ES2124897T3; CN1078797C; AU7175294A; RU2126602C1; DK0707774T3; JP2005354734A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf komprimierte Videosysteme und insbesondere auf Systeme zur Erzeugung komprimierter Videosignale, die in Zeilensprungform mit einer ersten Auflösung und in Nicht-Zeilensprungform mit einer zweiten höheren Auflösung wiedergegeben werden können.
Gegenwärtig versucht die Moving Picture Experts Group (MPEG) der internationalen Normungsorganisation eine komprimierte Signal-Norm oder ein Protokoll für die Übertragung von Videosignalen zu errichten. Es gibt zwei grundsätzliche Formen von Videosignalen, mit Zeilensprung abgetastete Signale und nicht mit Zeilensprung abgetastete Signale. Die Kompression von mit Zeilensprung abgetasteten Videosignalen hat insofern Vorteile, daß eine geringere Bandbreite benötigt wird und sowohl die Produktions- als auch die Empfängerausrüstung zum Komprimieren/Dekomprimieren von mit Zeilensprung abgetasteten Signalen mit geringeren Kosten hergestellt werden kann als für nicht mit Zeilensprung abgetastete Signale. Die Fernsehindustrie ist bestrebt, eine komprimierte Video-Norm zu begünstigen, die auf einem mit Zeilensprung abgetasteten Signal beruht. Es gibt jedoch Anwendungen, die nahezu nicht mit Zeilensprung abgetastete Bilder er fordern, insbesondere in jenem Abschnitt des Computerwesens, der Videobilder verarbeitet. Das MPEG-Kommitee bemüht sich, beide Lager zu befriedigen, d. h. eine Norm aufzustellen, die für die größte Zahl von potentiellen Benutzern nützlich ist.
WO-A-92/10061 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren abwechselnder Halbbilder eines Zeilensprung-Video- Formats, bei dem die anderen Felder bereits kodiert worden sind. Zum Kodieren gegenwärtiger geradzahliger Halbbilder werden die Zwischenzeilen von vergangenen geradzahligen Halbbildern wie auch von gegenwärtigen und vergangenen ungeradzahligen Halbbildern vorhergesagt, um Vollbilder zu erzeugen. Es wird eine Block-Anpassung durchgeführt, und die Unterschiede zwischen dem zu kodierenden Block und dem Block der dem zu kodierenden Block am besten angepaßt ist, werden abgeleitet. Signale, die diese Unterschiede darstellen und die dazu entsprechenden Bewegungsvektoren werden kodiert und übertragen. EP-A-0 397 402 beschreibt ein Verfahren, bei dem Vollbilder und das durch Vollbild-Interpolation gewonnene Differenzsignal von dezimierten Vollbildern übertragen werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf ein Kompressionssystem gerichtet, das ein komprimiertes Signal für die Wiedergabe von sowohl mit Zeilensprung als auch nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildern ohne nennenswerte Zunahme der komprimierten Signaldaten-Rate gegenüber einem komprimierten mit Zeilensprung abgetasteten Signal vorsieht.
Das Kömpressions/Dekompressions-System der vorliegenden Erfindung enthält eine Quelle für ein nicht mit Zeilensprung abgetastetes Videosignal. Ein Vorprozessor konstruiert ein mit Zei lensprung abgetastetes Videosignal aus dem nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal durch Auswahl von abwechselnden Zeilen von aufeinanderfolgenden nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildsignalen. Das mit Zeilensprung abgetastete Videosignal wird nach bekannten Verfahren komprimiert, um primäre komprimierte Videodaten zu erzeugen. Die primären Daten werden durch bekannte Verfahren umgekehrt zu dem Kompressionsprozeß dekomprimiert, um die mit Zeilensprung abgetasteten Vollbilder zu regenerieren. Ein mit Zeilensprung abgetastetes Videosignal entsprechend den Zwischenzeilen des nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals, die nicht in dem primären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal enthalten waren, wird aus den dekomprimierten Vollbildern des Videosignals vorhergesagt. Ferner entsprechen die tatsächlichen Zwischenzeilen des ursprünglichen nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals, die in dem primären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal nicht enthalten waren, im wesentlichen einem sekundären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal. Das sekundäre Videosignal wird von dem entsprechenden vorhergesagten Videosignal subtrahiert, um sekundäre Halbbildreste zu erzeugen. Diese Reste werden durch bekannte Verfahren komprimiert, um komprimierte sekundäre Videodaten zu bilden. Die komprimierten primären und sekundären Daten werden danach für den Empfang übertragen. Die primären Daten können von weniger komplizierten Empfängern für die nicht mit Zeilensprung abgetastete Wiedergabe von Bildern mit einer ersten Auflösung empfangen werden. Sowohl die primären als auch die sekundären komprimierten Daten können von komplizierteren Empfängern empfangen werden, um nicht mit Zeilensprung abgetastete Bilder mit größerer Auflösung zu reproduzieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine bildliche Darstellung des Formats von Teilen von entsprechenden Vollbildern eines nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals.
Fig. 2 ist eine bildliche Darstellung des nicht mit Zeilensprung abgetasteten Signals, das in mit Zeilensprung abgetastete Vollbilder von primären und sekundären mit Zeilensprung abgetasteten Vollbildern einer Video-Information segmentiert ist.
Fig. 3 und 5 sind Blockschaltbilder von alternativen, die vorliegende Erfindung verkörpernden Kompressions-Vorrichtungen.
Fig. 4 und 6 sind Blockschaltbilder von alternativen die vorliegende Erfindung verkörpernden Dekompressions-Vorrichtungen.
Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Kombinieren des primären und sekundären dekomprimierten Videosignals, um ein nicht mit Zeilensprung abgetastetes Signal zu bilden.
In Fig. 1 stellen die jeweiligen Spalten von Buchstaben (O's und E's) in abgekürzter Form die Zeilen von nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildern (Halbbilder/Vollbilder) eines Video signals dar. Diese Bilder treten mit einer Rate von 60 pro Sekunde auf.
Die nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bilder treten mit der Halbbildrate von mit Zeilensprung abgetasteten Bildern auf und enthalten die doppelte Zahl von Zeilen wie ein Halbbild eines mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals.
Mit Zeilensprung abgetastete Videosignale treten als aufeinanderfolgende Halbbilder von Daten auf, die mit einer Rate von 60 pro Sekunde auftreten. Zeilen in geradzahligen Halbbildern treten räumlich zwischen den Zeilen von ungeradzahligen Halbbildern auf. Die Kombination von zwei aufeinanderfolgenden Halbbildern bildet ein Vollbild ähnlich wie eines der nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bilder. Da jedoch eine begrenzte Zeit zwischen der Abtastung von aufeinanderfolgenden mit Zeilensprung abgetasteten Halbbildern vergeht, unterscheidet sich ein Vollbild aus mit Zeilensprung abgetasteten Videosignalen von einem entsprechenden nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bild durch irgendeine Bildbewegung, die während der Zeit auftritt, die zwischen der Abtastung von aufeinanderfolgenden Zeilensprung- Halbbildern vergangen ist.
Mit Zeilensprung abgetastete Videosignale können aus dem nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal erzeugt werden, indem abwechselnde Zeilen von abwechselnden nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildern ausgewählt werden. Es sei daran erinnert, daß nicht mit Zeilensprung abgetastete Bilder mit einer Rate von 60 pro Sekunde und mit Zeilensprung abgetastete Vollbilder mit einer Rate von 30 pro Sekunge (nominal) auftreten. Wenn somit die ungeradzahligen Zeilen der ungeradzahligen nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bilder mit den geradzahligen Zeilen der geradzahligen Bilder kombiniert werden, können mit Zeilensprung abgetastete Vollbilder aus dem nicht mit Zeilensprung abgetasteten Signal erzeugt werden. Diese Vollbilder werden durch die entsprechenden Gruppierungen von Bildzeilen dargestellt, die durch die durchgezogenen Linien in Fig. 2 umschrieben sind und werden als primäre Vollbilder bezeichnet. Bei der Bildung von mit Zeilensprung abgetasteten Vollbildern aus nicht mit Zeilensprung abgetasteten Daten wird nur 50% der Bildinformation verwendet. Die übrigen Daten werden in sekundären Vollbildern angeordnet, die in Fig. 2 mit gestrichelten Linien umschrieben sind.
Die primären Vollbilder stellen mit Zeilensprung abgetastete Videodaten dar. Die Kombination von sowohl primären als auch sekundären Vollbildern stellt alle nicht mit Zeilensprung abgetasteten Daten dar, aber nicht in Nicht-Zeilensprung-Format. Das letztere enthält zweimal so viel Videodaten wie das erstere und würde als solches dazu neigen, die doppelte Bandbreite für die Übertragung zu benötigen. Nicht mit Zeilensprung abgetastete Information kann jedoch mit beträchtlich kleineren Datenraten übertragen werden. Dies kann mit der Kompressionsvorrichtung durchgeführt werden, die in Fig. 3 oder 4 dargestellt ist, von denen jede die primären Vollbilder als erste Übertragungskomponente komprimiert und die Unterschiede zwischen den sekundären Vollbildern und den von den primären Vollbildern vorhergesagten sekundären Vollbildern als zweite Übertragungskomponente komprimiert. Da die Zeilen der sekundären und primären Vollbilder räumlich verschachtelt sind, ist eine große Menge an Bild- Redundanz zwischen den primären und sekundären Vollbildern vorhanden. Somit kann die Vorhersage von sekundären Vollbildern aus primären Vollbildern mit guter Genauigkeit durchgeführt werden, was dazu führt, daß die Reste weitgehend den Wert Null haben. Als solches sind die komprimierten Restdaten beträchtlich geringer als die Menge von Daten, die erzeugt würden, wenn die sekundären Vollbilder komprimiert würden.
Sowohl in Fig. 3 als auch in Fig. 4 ist angenommen, daß die Videosignalquelle 10 nicht mit Zeilensprung abgetastete Videodaten liefert. Die Videodaten werden entsprechenden primären 12 und sekundären 20 Halbbild-Extraktoren zugeführt. Der primäre Halbbild-Extraktor 12 läßt ungeradzahlige Halbbildzeilen von ungeradzahligen nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildern und geradzahlige Halbbildezeilen von geradzahligen nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildern durch. Der sekundäre Halbbild- Extraktor 20 läßt ungeradzahlige Halbbildzeilen von geradzahligen nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildern und geradzahlige Halbbildzeilen von ungeradzahligen nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildern durch. Die primären Halbbilder werden einer Kompressionsvorrichtung 14 zugeführt. Die Kompressionsvorrichtung 14 kann von der bewegungskompensierten vorhersagenden Art sein, die erst Vollbilder von Daten aus aufeinanderfolgenden Halbbildern zusammensetzt und dann komprimierte Daten aus den zusammengesetzten Vollbildern erzeugt. Eine Beschreibung dieser Art von Kompressionsvorrichtung findet man im US-Patent 5,122,875.
Die komprimierten Videodaten werden einem Transportprozessor 16 zugeführt, der die komprimierten Daten in Nutzlast-Pakete segmentiert und den Nutzlast-Paketen Identifizierungs-, Synchronisierungs- und Fehlerkorrektur/Feststellungs-Daten für die Übertragung hinzufügt. Diese paketisierten Daten werden einem Modem 18 zugeführt, der die paketisierten Daten für die Übertragung über das ausgewählte Übertragungsmedium konditioniert. Die komprimierten primären Halbbilder/Vollbilder enthalten ausreichend Daten, um mit Zeilensprung abgetastete Bilder mit einem ersten Pegel von räumlicher Auflösung zu reproduzieren. Abhängig von dem bestimmten System kann der erste Pegel von räumlicher Auflösung äquivalent zu hochauflösenden Fernsehsignalen sein, oder er kann ein geringer Auflösungspegel sein, z. B. Norm-NTSC- Auflösung.
Das komprimierte primäre Videosignal von dem Kompressor 14 wird einem Dekompressor 22 zugeführt, der das primäre Videosignal in mit Zeilensprung abgetastetem Format reproduziert. Der Dekompressor 22 ist von der Art, die den umgekehrten Prozeß des Kompressors 14 ausführt, und er ist ähnlich wie Dekompressoren, die in mit Zeilensprung abtastenden Empfängern verwendet werden, um die von dem Modem 18 übertragenen komprimierten Daten zu reproduzieren. Das reproduzierte primäre Videosignal wird einer sekundären Halbbild-Vorhersagevorrichtung 24 zugeführt. Die Vorhersagevorrichtung 24 erzeugt Zeilen, die zwischen den Zeilen der reproduzierten primären Halbbilder liegen. Die Vorhersagevorrichtung 24 kann teilweise jener Teil eines bewegungskompensierten Konverters für Zeilensprung-Abtastung in Nicht- Zeilensprung-Abtastung sein, der die fehlenden Zeilen eines nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bildes aus einem mit Zeilensprung abgetasteten Bild erzeugt, von dem viele Varianten auf dem Gebiet der Videosignalverarbeitung bekannt sind.
Vorhergesagte sekundäre Halbbilder von der Vorhersagevorrichtung 24 werden einem Eingangsanschluß einer Subtraktionsschaltung 26 zugeführt, und entsprechende sekundäre Halbbilder von dem Extraktor 20 werden einem zweiten Eingangsanschluß der Subtraktionsschaltung 26 zugeführt. Die Unterschiede oder Reste, die von der Subtraktionsvorrichtung erzeugt werden, werden einem Quantisierer 28 zugeführt, in dem sie auf eine vorgegebene Bit- Breite reduziert werden. (Das Vorangehende sieht digitale Signalverarbeitung voraus, und als solches sind alle Signale in digitalem Format, und wenigstens vor der Kompression werden Signale durch digitale Worte mit fester Bit-Breite definiert.) Nominal werden die Videoabtastungen mit Acht-Bit-Worten definiert. Als Folge liefert die Subtraktionsschaltung Neun-Bit-Worte. Der Quantisierer 28 kann die Reste auf Acht- oder Sieben-Bit-Worte vermindern.
Die quantisierten Reste, die im Halbbildformat auftreten, werden einem Kompressor 30 zugeführt, der ähnlich wie der Kompressor 14 sein kann. Der Kompressor 30 liefert komprimierte Videodaten, die den Resten der sekundären Halbbilder entsprechen, und diese komprimierten Videodaten werden einem Transportprozessor 32 zugeführt. Der Transportprozessor 32 arbeitet ähnlich wie der Transportprozessor 16. Paketisierte Daten von dem Prozessor 32 werden einem Modem 34 zugeführt, in dem sie für die Übertragung konditioniert werden.
Die Vorrichtung von Fig. 3 sieht die Übertragung der komprimierten primären Halbbilddaten und der komprimierten sekundären Halbbilddaten in getrennten Übertragungskanälen voraus, wie z. B. zwei Kabelkanälen. Die Vorrichtung von Fig. 5, die ähnlich wie die Vorrichtung von Fig. 3 ist, sieht andererseits die Übertragung sowohl der komprimierten primären als auch der sekundären Halbbilddaten in demselben Übertragungskanal voraus. Die Vorrichtung von Fig. 5 ist für Zeitmultiplex der primären und se kundären Daten ausgelegt, aber es sei hervorgehoben, daß die primären und sekundären Halbbilddaten alternativ für Frequenz- Multiplex ausgelegt sein können. Solche Frequenz- Multiplexverfahren sind in dem zuvor erwähnten US-Patent 5,122,875 beschrieben.
Elemente, die in Fig. 5 mit den gleichen Zahlen wie in Fig. 3 versehen sind, sind gleich und führen die gleichen Funktionen aus. Die entsprechenden primären und sekundären komprimierten Halbbilddaten werden entsprechenden Eingangsanschlüssen einer Zeit-Multiplexvorrichtung 40 zugeführt. Die Vorrichtung enthält einen Pufferspeicher (nicht dargestellt), um komprimierte Daten zu speichern, die von dem einen oder dem anderen Kompressor 14 bzw. 30 geliefert werden, während Daten von dem anderen verarbeitet werden. Der Kompressionsprozeß kann so ausgebildet werden, daß eine Kompression mit variabler Bit-Rate vorgesehen wird, wobei die Menge an Daten oder die Rate von Daten, die von entweder dem Kompressor 14 oder dem Kompressor 13 geliefert werden, nicht konstant ist. In diesem Fall ist es nicht möglich, die Zeitsteuerung des Multiplexens durch den Multiplexer 40 vorherzubestimmen. Es ist möglich, allgemein das Durchschnittsverhältnis der von beiden Kompressoren gelieferten Daten vorherzusagen und das System so auszubilden, daß das Zeit-Multiplexen im wesentlichen nach diesem Verhältnis ausgeführt wird. Selbst in diesem Fall wird den primären Halbbilddaten immer Priorität gegeben. Wenn sekundäre Halbbilddaten aufgrund eines Überschusses an primären Halbbilddaten über einem gewissen Zeitintervall verloren gehen, garantiert diese Anordnung, daß ausreichend Information übertragen wird, um ein Basislinien-Bild zu erzeugen, das dem mit Zeilensprung abgetasteten Bild äquivalent ist. Nominal läßt die Multiplexvorrichtung komprimierte primäre Halbbilddaten durch und reiht Daten aus dem sekundären Halbbildkompressor in einen entsprechenden Puffer ein. Wenn dieser Puffer einen vorbestimmten Pegel an Füllung erreicht, erfolgt eine Anforderung, ein Transportpaket mit sekundären Halbbilddaten durchzulassen. Der Multiplexer setzt das Durchlassen primärer Halbbilddaten fort, bis das Ende eines primären Pakets den Multiplexer gelöscht hat, und dann läßt er ein Transportpaket mit sekundären Halbbilddaten durch. Während des Intervalls, in dem die sekundären Halbbilddaten verarbeitet werden, werden primäre Halbbilddaten in einen primären Halbbild-Puffer eingereiht.
Die Zeit-Multiplex-Transportpakete mit primären und sekundären Halbbilddaten werden einem Modem 42 zugeführt, das die komprimierten Daten für die Übertragung auf einem einzigen Kanal konditioniert.
Fig. 6 veranschaulicht als Beispiel einen Empfänger zur Verarbeitung von komprimierten Daten, die von dem System von Fig. 5 geliefert werden. Die Anordnung von Fig. 6 ist so ausgebildet, daß alle Information dekomprimiert wird, die von dem Modem 42 übertragen wird, d. h. daß reproduzierte nicht mit Zeilensprung abgetastete Bilder angezeigt werden. Empfänger, die so ausgebildet sind, daß sie mit Zeilensprung abgetastete Daten anzeigen, erfordern nur die Elemente 120, 101, 102, 107 und eine Anzeigevorrichtung (nicht dargestellt). Tatsächlich erfordern weder mit Zeilensprung abtastende Empfänger noch ohne Zeilensprung abtastende Empfänger einen getrennten Demultiplexer 121, und er ist nur dargestellt, um die notwendigen inversen Funktionen der Anordnung von Fig. 5 zu veranschaulichen. Die jeweiligen Transportpakete enthalten Identifizierungs-Codes, die anzeigen, ob die Daten primär oder sekundär sind. Die mit Zeilensprung abta stenden Empfänger werden programmiert, um nur Transportpakete zu verarbeiten, in denen Daten als primär identifiziert werden. In gleicher Weise kann in einem nicht mit Zeilensprung abtastenden Empfänger ein einziger inverser Transportprozessor angeordnet werden, um die Demultiplex-Funktion auszuführen, die auf den primären/sekundären Identifikations-Codes innerhalb der Transportpakete beruht. Diese Art von Demultiplexen ist allgemein in dem US-Patent 5,122,875 beschrieben.
In Fig. 6 werden mit Zeit-Multplex übertragene Daten von einem Modem 120 empfangen, das komprimierte Basisband-Zeit- Multiplex-Daten liefert. Diese Daten werden einem Demultiplexer 121 zugeführt, der die primären Halbbilddaten-Transportpakete von den sekundären Halbbiddaten-Transportpaketen trennt. Die primären und sekundären Halbbilddaten werden jeweils den inversen Transportprozessoren 101 und 104 zugeführt, in denen die Daten-Nutzlasten von den damit übertragenen Zusatzdaten (z. B. Synchronisation, Identifikation usw.) getrennt werden. Die primären Video-Halbbilddaten werden einem Pufferspeicher 102 zugeführt, und die sekundären Video-Halbbilddaten werden einem Pufferspeicher 106 zugeführt. Transportpaket-Identifizierungs- und Synchronisationsdaten von entsprechenden Paketen werden einer Steuereinheit 103 zugeführt. Die Steuereinheit 103, die auf die Zusatz-Transportpaket-Daten anspricht, liefert die komprimierten Daten von beiden Pufferspeichern in der geeigneten Folge für die Dekompression durch den Rest der Vorrichtung.
Die primären komprimierten Halbbild-Videodaten von dem Pufferspeicher 102 werden einem Dekompressor 107 zugeführt, der die inverse Funktion wie der in Fig. 5 dargestellte Kompressor 14 ausführt. Der Dekompressor 107 liefert mit Zeilensprung abgeta stete Videodaten für die Bildwiedergabe auf mit Zeilensprung abtastenden Anzeigevorrichtungen (nicht dargestellt). Die dekomprimierten mit Zeilensprung abgetasteten primären Halbbilddaten werden einer sekundären Halbbild-Vorhersagevorrichtung 109 zugeführt, die gleich der sekundären Halbbild-Vorhersagevorrichtung von Fig. 5 ist.
Die sekundären komprimierten Halbbild-Restdaten vom Pufferspeicher 106 werden einem Dekompressor 108 zugeführt, der die inverse Funktion wie der Kompressor 39 in Fig. 5 ausführt. Dekomprimierte Daten von dem Dekompressor 108 werden einem inversen Quantisierer 110 zugeführt, der die ursprüngliche Bit-Breite der dekomprimierten Restabtastungen wiederherstellt und diese einem Eingangsanschluß einer Addierschaltung 111 zuführt. Die vorhergesagten sekundären Halbbilder werden dem zweiten Eingangsanschluß der Addierschaltung 111 zugeführt. Die jeweils von der Addierschaltung 111 gelieferten Summen entsprechen den Pixelwerten der sekundären Halbbilder. Es sei daran erinnert, daß die Reste Ri die Unterschiede zwischen der vorhergesagten Pi und der tatsächlichen Ai sekundären Halbbild-Information sind, d. h. Ri = Ai-Pi. Wenn somit die dekomprimierten Reste Ri mit den vorhergesagten sekundären Halbbilddaten P summiert werden, die von der Vorhersagevorrichtung 109 geliefert werden, sind das Ergebnis die tatsächlichen sekundären Halbbilddaten Ai, d. h. Ri+Pi = (Ai-Pi)+Pi = Ai. Die von der Addierschaltung 111 gelieferten sekundären Halbbilder sind in mit Zeilensprung abgetastetem Format.
Die von der Addierschaltung 111 gelieferten Summen sind in Verbindung mit dem Zeilensprungsignal vom Dekompressor 107 für die Rekonstruktion einer getreuen Darstellung der ursprünglichen nicht mit Zeilensprung abgetasteten Bilder verfügbar.
Fig. 4 veranschaulicht als Beispiel einen Empfänger zur Verarbeitung komprimierter Daten, die von dem System von Fig. 3 geliefert werden. Mit gleichen Bezugsziffern versehene Elemente in Fig. 4 wie Elemente in Fig. 6 sind gleich und führen dieselbe Funktion aus. Die Funktion der Anordnung von Fig. 4 ist für den Fachmann auf dem Gebiet der Signalverarbeitung mit der in Verbindung mit der Anordnung von Fig. 6 gegebenen Kenntnis offensichtlich.
Fig. 7 veranschaulicht als Beispiel eine Vorrichtung zum Kombinieren der primären und sekundären komprimierten Signale, die von den Elementen 107 und 111 in Fig. 4 oder 6 geliefert werden. Beide Signale sind in Zeilensprung-Abtastformat und somit treten die Halbbilder mit 60 Hz mit einer Zeilendauer von etwa 63,5 ms auf. Um Nicht-Zeilensprung-Videosignale mit 60 Hz zu erzeugen, ist es notwendig, zeitlich Zeilen des Videosignals für sowohl die primären Halbbilddaten als auch die sekundären Halbbilddaten zu komprimieren. In Fig. 7 wird die Annahme gemacht, daß sowohl der Kompressor 107 als auch die Addierschaltung genormte Raster-Abtastsignale liefert, d. h. sie liefern Zeilensprung-Halbbilder von Daten mit einer 60 Hz-Halbbildrate mit Zeilenzeiten von 63,5 ms, ungeachtet einer unterschiedlichen vertikalen Phase aufgrund der Verarbeitungszeit, die in der sekundären Halbbild-Vorhersagevorrichtung 109 anfällt.
In Fig. 7 wird das dekomprimierte primäre Halbbild- Videosignal von dem Dekompressor 107 einem kompensierenden Verzögerungselement 140 zugeführt. Das Verzögerungselement 140 lie fert eine ausreichende Signalverzögerung, um die Verarbeitungszeit der Vorhersagevorrichtung 109 zu kompensieren und um die Zeilen der primären und sekundären Halbbild-Videosignale richtig zeitlich zu steuern. Das verzögerte primäre Videosignal wird einem Kompressor 150 zugeführt, der zeitlich entsprechende Zeilen des primären Halbbild-Videosignals von 63,6 ms auf 31,75 ms pro Zeile komprimiert. Die komprimierten Datenzeilen werden einem Signal-Eingangsanschluß eines Zwei-zu-ein-Multiplexers 160 zugeführt. Das sekundäre Halbbild-Videosignal von der Addierschaltung 111 wird unmittelbar einem zweiten zeitlichen Kompressor 170 zugeführt, der entsprechende sekundäre Halbbild-Videozeilen von 63,5 ms auf 31,75 ms pro Zeile komprimiert. Diese komprimierten Zeilen mit sekundären Videosignalen werden einem zweiten Eingangsanschluß des Multiplexers 160 zugeführt. Der Multiplexer wird mit einer doppelten horizontalen Rate geschaltet, um abwechselnd Zeilen von primären und sekundären Halbbild- Videosignalen zu liefern und dadurch ein Videosignal zu erzeugen, das ein nicht mit Zeilensprung abgetastetes Videosignal darstellt.
In den folgenden Ansprüchen soll der Begriff "Vollbild" die Kombination von zwei Zeilensprung-Halbbildern bedeuten, wenn er in Verbindung mit mit Zeilensprung abgetastetem Videosignal verwendet wird, und er bedeutet das vollständige Bild, das ein Signal darstellt, das durch eine Abtastung eines Bildes erzeugt wird, wenn er in Verbindung mit einem nicht in Zeilensprung abgetasteten Videosignal verwendet wird. Ein Halbbild bezieht sich auf eine Hälfte der horizontalen Zeilen, die zur Bildung eines Vollbildes erforderlich sind, das ein vollständiges Bild eines mit Zeilensprung abgetasteten Signals darstellt. Die Zeilen ir gendeines Halbbildes stellen abwechselnde Zeilen eines mit Zeilensprung abgetasteten Vollbildes dar.

Claims

1. Verfahren zum Komprimieren eines Videosignals umfassend:

Vorsehen von Vollbildern eines nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals und Erzeugen eines mit Zeilensprung abgetasteten, als primäres Videosignals bezeichneten Videosignals aus abwechselnden Zeilen von aufeinanderfolgenden Vollbildern des ohne Zeilensprung abgetasteten Videosignals; Komprimieren des primären Videosignals, um ein komprimiertes primäres Videosignal vorzusehen und Dekomprimieren des komprimierten primären Videosignals; Vorhersagen eines sekundären Videosignals, das Zwischenzeilen des nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals entspricht, die bei der Erzeugung des primären Videosignals nicht verwendet wurden, aus dem dekomprimierten primären Videosignal; Erzeugung von Unterschieden zwischen den entsprechenden Pixeln des sekundären Videosignals und dem Videosignal, das den Zwischenzeilen des nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals entspricht, und Komprimieren der Unterschiede; und Konditionieren des komprimierten primären Videosignals und der komprimierten Unterschiede für die Übertragung.

2. Vorrichtung zum Komprimieren eines Videosignals umfassend:

eine Quelle (10) für ein nicht mit Zeilensprung abgetastetes Videosignal;

einen Zeilenwähler (12) zum auswählen abwechselnder Zeilen aus aufeinanderfolgenden Vollbildern von nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videobildern, um ein Vollbild eines primären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals zu erzeugen, und um Zwischenzeilen aus den aufeinanderfolgenden Vollbildern der entsprechenden nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videobilder auszuwählen, um ein sekundäres Vollbild eines mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals zu bilden;

Kompressionsmittel (14), die auf das primäre mit Zeilensprung abgetastete Videosignal ansprechen, um ein komprimiertes primäres Videosignal zu erzeugen;

Eine Vorhersagevorrichtung enthaltende Mittel (22, 24), die auf das komprimierte primäre Videosignal ansprechen, um ein vorhergesagtes Signal zu erzeugen, das dem sekundären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal entspricht;

eine Subtraktionsschaltung (26), die auf das vorhergesagte Signal und das sekundäre mit Zeilensprung abgetastete Signal anspricht, um entsprechende Pixelunterschiede zwischen dem vorhergesagten Signal und dem sekundären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal zu erzeugen;

Mittel (30) zum Komprimieren der Pixelunterschiede; und

Mittel (16, 32) zum Konditionieren der komprimierten Pixelunterschiede und des komprimierten primären Videosignals für die Übertragung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, umfassend einen Quantisierer, der zwischen einem Ausgang der Subtraktionsschaltung und einem Eingangsanschluß der Mittel zum Komprimieren der Pixelunterschiede liegt, um die Unterschiede vor der Kompression zu quantisieren.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die eine Vorhersagevorrichtung enthaltenden Mittel umfassen:

einen Dekompressor, der mit einem Ausgang der Kompressionsmittel verbunden ist, und der auf das komprimierte primäre Videosignal anspricht, um das primäre mit Zeilensprung abgetastete Videosignal zu reproduzieren; und

Mittel zur Erzeugung von Zwischenzeilen, die mit einem Ausgang des Dekompressors verbunden sind, und die auf das reproduzierte primäre mit Zeilensprung abgetastete Videosignal ansprechen, um Zeilen von Videosignalen zu erzeugen, die Zwischenzeilen des primären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals sind, wobei die Zwischenzeilen dem vorhergesagten Signal entsprechen.

5. Vorrichtung zum Dekomprimieren eines komprimierten Videosignals, das enthält: (I) eine komprimierte mit Zeilensprung abgetastete Videosignal-Komponente, die von abwechselnden Zeilen von aufeinanderfolgenden Vollbildern eines nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals abgeleitet sind, und (II) eine komprimierte Restkomponente, die von Unterschieden zwischen (a) den Zeilen zwischen den abwechselnden Zeilen der aufeinanderfolgenden Vollbilder des nicht mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals und (b) entsprechenden Zeilen, die von einer dekomprimierten Version des kompri mierten mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals vorhergesagt werden, abgeleitet sind, wobei die Vorrichtung umfaßt:

einen Detektor (120; 100, 105) zur Feststellung des komprimierten Videosignals;

Mittel (101, 107, 104, 108) mit einem Dekompressor, der mit dem Detektor verbunden ist und auf das festgestellte komprimierte Videosignal anspricht, um die komprimierte mit Zeilensprung abgetastete Videosignal-Komponente zu dekomprimieren, um ein primäres mit Zeilensprung abgetastetes Videosignal zu erzeugen, und der auf das festgestellte komprimierte Videosignal anspricht, um die komprimierte Restkomponente zu dekomprimieren, um ein sekundäres dekomprimiertes Videosignal zu erzeugen;

eine Vorhersagevorrichtung (109), die mit den einen Dekompressor enthaltenden Mitteln verbunden ist, und die auf das primäre mit Zeilensprung abgetastete Videosignal anspricht, um ein Signal vorherzusagen, das den Zwischenzeilen entspricht; und

Mittel (111) zum Addieren entsprechender Zeilen des sekundären dekomprimierten Videosignals und des vorhergesagten Signals, um ein sekundäres, mit Zeilensprung abgetastetes Videosignal zu erzeugen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, ferner enthaltend: Mittel zum Multiplexen ungeradzahliger Zeilen des sekundären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals mit geradzahligen Zeilen des primären mit Zeilensprung abgetasteten Videosignals, um ein nicht mit Zeilensprung abgetastetes Signal zu erzeugen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, die ferner eine inverse quantisierende Vorrichtung enthält, die zwischen einer Ausgangsverbindung der Mittel zum Dekomprimieren der komprimierten Restkomponente und einer Eingangsverbindung der Additionsmittel liegt. ·

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, bei der die komprimierte mit Zeilensprung abgetastete Videosignal-Komponente und die komprimierte Restkomponente in Zeit-Multiplex- Transportpaketen übermittelt werden, und bei der die Mittel zur Feststellung des komprimierten Videosignals Mittel enthalten, um Transportpakete der mit Zeilensprung abgetasteten Videosignal-Komponente und Transportpakete der komprimierten Restkomponente zu trennen.