DE69630297T2

DE69630297T2 - Weiterentwickeltes fernsehsystem

Info

Publication number: DE69630297T2
Application number: DE69630297T
Authority: DE
Inventors: S. Jae LIM
Original assignee: Massachusetts Institute of Technology
Current assignee: Massachusetts Institute of Technology
Priority date: 1995-06-07
Filing date: 1996-06-06
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2016-06-07
Also published as: WO1996041475A1; KR19990022749A; DE69630297D1; JPH11507485A; EP0826286A1; EP0826286A4; AU6268796A; EP0826286B1; US5771073A; KR100425800B1

Description

Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung betrifft Video-Kompression in Bildübertragungssystemen wie zum Beispiel fortgeschrittenen Fernsehsystemen.
1 zeigt ein typisches Videoübertragungssystem. Videobilder werden von einem Video-Produktionssystem 12 durch einen Übertragungskanal 10 an ein Video-Empfangssystem 14 übertragen. Innerhalb des Video-Produktionssystems 12 erzeugt eine Video-Produktionseinrichtung 16 ein Videosignal (z. B. ein Standard-Fernsehsignal) und gibt das Signal Frame für Frame aus. Das Format jedes Frames wird durch den Typ der verwendeten Produktionseinrichtung bestimmt, und die räumliche Auflösung (das Seitenverhältnis) des Videobildes hängt vom Produktionsformat ab. Zum Beispiel kann ein Videobild die räumliche Auflösung 960 × 720 Pixel/Frame (das heißt ein Seitenverhältnis von 12 × 9) haben. Die Produktionseinrichtung 16 gibt ein Format-Signal aus, das das Produktionsformat des Videosignals anzeigt. Die verschiedenen Videoformate und die entsprechenden Seitenverhältnisse sind typischerweise formal oder informal standardisiert und werden hier nicht beschrieben.
Das Videoformat, das von der Produktionseinrichtung 16 genutzt wird, passt oft nicht zum Übertragungsformat des Kanals 10. Zum Beispiel kann das Übertragungsformat ein Standard-ATV-Format (ADVANCED TELEVISION, Fortgeschrittenes Fernsehen) mit einem Seitenverhältnis von 16 × 9 (zum Beispiel 1280 × 720 Pixel/Frame) sein. Folglich muss das Video-Produktionssystem 12 oft Videobilder vom Produktionsformat in das Übertragungsformat konvertieren. Ein Format-Decoder 18 decodiert das Format-Signal und stellt die decodierte Information einer Format-Umwandlungseinrichtung 20 zur Verfügung. Diese Einrichtung 20 nutzt die decodierte Format-Information, um jedes Videobild vom Produktionsformat in das passende Übertragungsformat zu konvertieren.
Sobald das Format eines Videobildes umgewandelt worden ist, komprimiert ein Bild-Codierer 22 das Bild mit Hilfe von bekannten Kompressionstechniken, wie zum Beispiel Intea-Codierung und Inter-Codierung, die beide weiter unten beschrieben sind. Ein Kanal-Codierer 24 codiert dann das komprimierte Videobild und etwas vom Übertragungsformat-Signal und überträgt sie durch den Kanal 10.
Am Video-Empfangssystem 14 empfängt und decodiert ein Kanal-Decoder 26 das komprimierte Videobild und das Übertragungsformat-Signal. Dann dekomprimiert ein Bild-Decoder 28 das komprimierte Videosignal. Weil sich das Anzeigeformat des Videobildes von seinem Übertragungsformat unterscheiden kann, muss das Video-Empfangssystem 14 oft das Format des Videobildes umwandeln. Zum Beispiel kann das Übertragungsformat ein 1280 × 720 Pixel/Frame ATV-Format sein, während das Anzeigeformat ein 1920 × 1080 Pixel/Frame ATV-Format ist. Das hat zur Folge, dass ein Format-Decoder 30 das Übertragungsformat-Signal decodiert und das decodierte Signal einer Format-Umwandlungseinrichtung 32 zur Verfügung stellt. Die Format-Umwandlungseinrichtung 32 nutzt das decodierte Format-Signal, um das Videobild in das passende Anzeigeformat zu konvertieren. Das Videobild wird dann einer Video-Anzeigeeinrichtung 34, zum Beispiel einer ATV-Anzeigeeinrichtung, zur Verfügung gestellt.
2A zeigt einen typischen Bild-Codierer 22. Der Bild-Codierer 22 empfängt das Videobild im Übertragungsformat und komprimiert das Bild entweder durch Intea-Codierung (das heißt durch Codierung das Bildes selbst) oder Inter-Codierung (das heißt durch Codierung eines bewegungskompensierten Restbildes). Der Bild-Codierer 22 nutzt typischerweise die Inter-Codierung und wechselt für Szenenwechsel und vergleichbare Fälle zur Intea-Codierung.
Um ein inter-codiertes Signal zu erzeugen, misst ein Bewegungs-Abschätzer 36 die Bewegung zwischen einem Bildframe und dem vorausgehenden Frame und erzeugt Bewegungsvektoren, um diese Bewegung zu beschreiben. Ein Bewegungs-Kompensator 38 nutzt dann die Bewegungsvektoren, um einen bewegungskompensierten Frame zu produzieren, der von dem Bildframe abgezogen wird, um einen bewegungskompensierten Rest-Frame zu formen. Ein Bild-Kompressor 40 komprimiert den Rest-Frame und stellt den komprimierten Frame dem Kanal-Codierer zur Verfügung. Der Bewegungs-Abschätzer liefert dem Kanal-Codierer auch die Bewegungsvektoren, so dass sie an den Bild-Decoder 28 (2B) übertragen werden können, um das Videobild zu rekonstruieren. Der Kanal-Codierer 24 codiert den Rest-Frame und die Bewegungsvektoren und überträgt sie durch den Kanal 10.
In Fällen wie Szenenwechseln, in denen die Energie des Rest-Signals größer ist als die Bild-Energie, intra-codiert der Bild-Codierer 22 das Videobild. Zum Intra-Codieren wird der Bildframe anstatt eines bewegungskompensierten Rest-Frame komprimiert. Die Bewegungsvektoren werden durch Daten ersetzt, die anzeigen, dass das Bild, und nicht das bewegungskompensierte Rest-Bild, codiert worden ist.
Normalerweise teilt der Bild-Codierer 22 einen Videoframe in Blöcke und bestimmt auf einer Block-für-Block-Basis, ob er inter-codiert oder intea-codiert. So können einige Blöcke in einem Frame inter-codiert werden, während andere Blöcke intea-codiert werden. Wenn ein Block inter-codiert wird, hat der Block mit ihm assoziierte Bewegungsvektoren. Für einen intra-codierten Block werden die Bewegungsvektoren durch Daten ersetzt, die anzeigen, dass die Bewegungs-Kompensation in dem Block nicht durchgeführt wurde. Zusätzlich werden für jeden Block innerhalb des Frame bestimme Informationen über diesen Block, zum Beispiel den Block beschreibende Informationen, zusammen mit den Videodaten, die in dem Block enthalten sind, codiert. Informationen über den Frame werden auch in einer an den Frame angehängten Kopfzeile codiert. Typischerweise sind die Blöcke in einem Frame 8 × 8 Pixel oder 16 × 16 Pixel. 2B zeigt einen typischen Bild-Decoder. Codierte Daten werden vom Kanal 10 empfangen und durch den Kanal-Decoder 26 decodiert. Das komprimierte Rest-Bild (Inter-Codierung) oder Videobild (Intea-Codierung) wird einem Bild-Dekomprimierer 42 zur Verfügung gestellt, und die Bewegungsvektoren oder die intra-codierten Daten werden einem Bewegungs-Kompensator 44 zur Verfügung gestellt. Wenn der Bild-Codierer 22 Inter-Codierung zum Komprimieren des Videobildes genutzt hat, nutzt der Bewegungs-Kompensator 44 die Bewegungsvektoren, um einen bewegungskompensierten Frame zu produzieren, der dann zu dem dekomprimierten Rest-Frame addiert wird, um das Videobild zu rekonstruieren. Das rekonstruierte Bild wird dann in das passende Anzeigeformat konvertiert und angezeigt. Wenn das Video intra-codiert war, wird das dekomprimierte Videobild selbst in das passende Anzeigeformat konvertiert und angezeigt. Die Auswahl zwischen Inter-Codierung und Intea-Codierung kann auf einer Block-für-Block-Basis getroffen werden.
Die 3A bis 3C veranschaulichen Wege, das Format eines Videobildes umzuwandeln. 3A zeigt einen Original-Videoframe 46 aus einer Filmquelle (zum Beispiel eine Filmkamera) mit einem Seitenverhältnis von 2 × 1. 3B zeigt einen ATV-Videoframe 48, der ein Seitenverhältnis von 16 × 9 hat. Um in diesem Fall das Originalbild 46 durch das ATV-Übertragungssystem zu übertragen, muss das Originalbild 46 geändert werden, um ein Seitenverhältnis von 16 × 9 zu haben. Normalerweise tritt die Format-Umwandlung in Form von einem von drei Wegen auf, die alle in 3C abgebildet sind: 1) Anteile 50a, 50b des Originalbildes 46 werden verworfen, 2) leere Bereiche 52a, 52b werden zum Bild 46 hinzugefügt, oder 3) Anteile 50a, 50b werden verworfen und Bereiche 52a, 52b werden hinzugefügt. Trotzdem hat jede dieser Techniken Nachteile. Zum Beispiel geht ein Teil des Originalbildes verloren, wenn Bildbereiche verworfen werden. Das Einfügen von leeren Bereichen in das Bild erfordert die Kompression von Bereichen, die nicht wirklich Teile des Bildes enthalten; dadurch wird die Anzahl der Kompressions-Bits, die dem Codieren des Bildes selbst gewidmet sind, reduziert. Das Kombinieren dieser Umwandlungs-Methoden koppelt diese ungünstigen Einflüsse.
Die 4A bis 4C veranschaulichen zusätzliche Wege, das Format des Videobildes umzuwandeln. 4A zeigt einen ATV-Videoframe 54 in einem Format mit 640 × 360 Pixeln/Frame. 4B zeigt einen ATV-Videoframe 56 in einem Übertragungsformat mit 1280 × 720 Pixeln/Frame. Um den Videoframe 54 aus 4A in das Format von 4B zu übertragen, muss die Größe von Frame 54 auf eine von zwei Arten umgewandelt werden: 1) Das in Frame 54 enthaltene Bild wird interpoliert, um die Größe des Bildes zu expandieren, oder 2) das in Frame 54 enthaltene Bild wird von einem leeren Bereich 58 umgeben. Wenn ein leerer Bereich 58 genutzt wird, behandeln traditionelle Kompressionstechniken den leeren Bereich 58 als Teil des Bildes, dadurch wird die Anzahl der Bits verringert, die zur Kompression des Bildes selbst zur Verfügung stehen.
EP-A1-0558182 offenbart ein Beispiel einer Video-Bearbeitung, in der ein Format-Signal, das das Seitenverhältnis des Videobildes angibt, zusammen mit den Bilddaten aufgenommen wird, so dass das Bild beim Reproduzieren des Aufgenommenen korrekt angezeigt werden kann.
In einem Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, um ein Fernseh-Signal zu codieren, worin das Fernseh-Signal eine Folge von Videoframes umfasst, wobei die Videoframes jeweils mehrere separat codierbare Bereiche umfassen, wenigstens einige der Videoframes einen Bildbereich und einen bildfreien Bereich haben, worin der bildfreie Bereich wenigstens einen der separat codierbaren Bereiche umfasst, das Verfahren umfassend, für einen Frame mit einem bildfreien Bereich:
Erzeugen von Identifizierungsdaten, die die Lage von wenigstens einem separat codierbaren Bereich, der den bildfreien Bereich bildet, im Frame spezifiziert;
Video-Codierung von lediglich dem Bildbereich, um codierte Bilddaten zu produzieren; und
zur Verfügung stellen der Identifizierungsdaten und der Daten des codierten Bildes als Ausgaben für die nachfolgende Decodierung des Frame.
In bevorzugten Ausführungen wird der Frame in mehrere Blöcke gebrochen, von denen jeder separat codierbar ist; die Identifizierungsdaten spezifizieren, welche der Blöcke den bildfreien Bereich bilden; und die Blöcke im Bildbereich werden entweder mittels Inter-Codierung oder mittels Intea-Codierung codiert. Der bildfreie Bereich kann entweder ein leerer Bereich sein oder ein Bereich, in dem der Produktions-Frame Bildmaterial enthält, der aber im übertragenen Frame leer gelassen werden soll. In einem anderen Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, codierte Informationen zu verarbeiten, um eine Folge von Videoframes zu rekonstruieren, wobei die Videoframes jeder mehrere separat codierbare Bereiche umfassen, wenigstens einige der Videoframes einen Bildbereich und einen bildfreien Bereich haben, wobei der bildfreie Bereich wenigstens einen der separat codierbaren Bereiche umfasst, umfassend:
Empfangen von Identifizierungsdaten, die die Lage von wenigstens einem separat codierbaren Bereich, der den bildfreien Bereich und die codierten Bilddaten bildet, die nur dem Bildbereich entsprechen, im Frame spezifiziert;
Decodieren der codierten Bilddaten, um den Bildbereich zu erzeugen;
Nutzen der Identifizierungsdaten, um den bildfreien Bereich zu erzeugen; und
Kombinieren des Bildbereichs mit dem bildfreien Bereich.
In bevorzugten Ausführungen kann das Bild durch Interpolation des im Bildbereich enthaltenen Bildes in den bildfreien Bereich expandiert werden; der Videoframe kann angezeigt werden; ein anderes Bild als das decodierte Bild kann im bildfreien Bereich angezeigt werden; und die Dimensionen des bildfreien Bereiches können geändert werden, um dem Videoframe eine vorbestimmte räumliche Auflösung zu geben.
Die Erfindung stellt auch entsprechende Einrichtungen zur Verfügung, wie in Anspruch 2 und 8 definiert, und ein komplettes Übertragungs- und Empfangs-Verfahren und -System, wie in den Ansprüchen 14 und 15 definiert.
Die Erfindung wird weiterhin durch ein Beispiel mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:-
1 ein funktionelles Blockdiagramm eines konventionellen Videoübertragungssystems ist.
Die 2A und 2B funktionelle Blockdiagramme eines konventionellen Bild-Codierers und entsprechend eines konventionellen Bild-Decoders sind.
Die 3A bis 3C schematische Veranschaulichungen einer Format-Umwandlung eines Videoframe sind.
Die 4A bis 4C schematische Veranschaulichungen einer Format-Umwandlung eines Videoframe sind.
5 ein funktionelles Blockdiagramm eines Videoübertragungssystems nach einer Ausführung der Erfindung ist.
6 eine schematische Veranschaulichung einer Format-Umwandlung eines Videoframe nach einer Ausführung der Erfindung ist.
7 eine schematische Veranschaulichung von Blöcken 5 innerhalb eines Videoframe ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungen
5 ein Blockdiagramm eines Videoübertragungssystems. Das Videoübertragungssystem verbessert die Effizienz der Video-Kompression durch Identifizierung von bildfreien Bereichen in jeden Videoframe und durch Codierung von Identifizierungs-Informationen für jeden bildfreien Bereich, anstatt den Bereich zu inter-codieren oder zu intra-codieren. Beispiele für bildfreie Bereiche sind leere Bereiche in einem Videoframe und Bereiche des Videobildes, die nicht als Bildbereich behandelt werden sollen. Eine Video-Produktionseinrichtung 62 produziert einen Original-Videobildframe V1 und erzeugt ein Produktionsformat-Signal S1, das das Format des Frame anzeigt. Ein Format-Decoder 64 decodiert das Format-Signal S1 und stellt das decodierte Signal S2 einer Format-Umwandlungseinrichtung 66 zur Verfügung, die das decodierte Format-Signal S2 nutzt, um den Original-Videobildframe V1 in einen Videobildframe V2 mit dem passenden Übertragungsformat zu konvertieren.
Weil die Format-Umwandlung das Hinzufügen von leeren Bereichen zum Original-Bildframe V1 erfordern kann, kontrolliert die Umwandlungseinrichtung 66, ob der umgewandelte Frame V2 leere Bereiche enthält, und, wenn das der Fall ist, wo die leeren Bereich innerhalb des Frame liegen. Wenn der Videoframe V2 leere Bereiche enthält, spezifizieren die Identiftzierungsdaten D1 deren Lage.
Die Format-Umwandlungseinrichtung 66 stellt einem Bild-Codierer 68 den Videoframe V2 und die entsprechenden Identifizierungsdaten D1 (wenn welche vorhanden sind) zur Verfügung, dieser erzeugt daraus einen komprimierten Videoframe V3. Die Identifizierungsdaten D1 werden genutzt, um die leeren Bereiche innerhalb des Videoframe V2 wie unten beschrieben zu codieren. Der komprimierte Videoframe V3 wird dann durch einen Kanal-Codierer 70 codiert und durch den Video-Kanal 10 zusammen mit einem Übertragungsformat-Signal S3, das von der Format-Umwandlungseinrichtung 66 erzeugt worden ist, übertragen.
Die Produktions-Einrichtung 62 kann auch leere Bereiche oder andere bildfreie Bereiche in das Original-Bild V1 einfügen. In diesem Fall erzeugt die Produktions-Einrichtung 62 Daten D2, die die bildfreien Bereiche identifizieren, und stellt die Daten D2 der Format-Umwandlungseinrichtung 66 zur Verfügung. Die Umwandlungseinrichtung schließt die Daten D2 in die Identifizierungsdaten D1 ein, die die durch die Format-Umwandlungseinrichtung 66 eingefügten leeren Bereiche identifiziert.
Wenn die Video-Informationen von einem Kanal-Decoder 72 empfangen werden, wird der komprimierte Videoframe V3 einem Bild-Decoder 74 zur Verfügung gestellt, und das Übertragungsformat-Signal S3 wird einem Format-Decoder 76 zur Verfügung gestellt. Der Format-Decoder 76 decodiert das Übertragungsformat-Signal, um eine Format-Information zu produzieren, die vom Bild-Decoder 74 genutzt wird. Der Bild-Decoder 74 nutzt die oben diskutierten Inter-Codierungs- und Intea-Codierungs-Techniken auf einer Block-für-Block-Basis, um das komprimierte Videobild V3 zu dekomprimieren. Wenn die komprimierten Videodaten jedoch Identifizierungsdaten D1 enthalten, die identifizieren, dass der Block ein leerer Bereich ist, nutzt der Bild-Decoder 74 keine konventionellen Dekompressionstechniken für den Block, da der Block keine zu decodierenden Bilddaten enthält. Stattdessen decodiert der Decoder 74 die Identifizierungsdaten und nutzt sie, um den bildfreien Bereich zu erzeugen.
Sobald der Bild-Decoder 74 das Bild rekonstruiert hat, konvertiert eine Format-Umwandlungseinrichtung 78 den rekonstruierten Bildframe V4 in das passende Anzeigeformat. Die Format-Umwandlungseinrichtung 78 empfängt vom Bild-Codierer auch Identifizierungsdaten D3, die die bildfreien Bereiche innerhalb des Frame identifizieren. Die Format-Umwandlungseinrichtung kann die Identifizierungsdaten nutzen, um das rekonstruierte Bild V4 in das Anzeigeformat wie unten beschrieben zu konvertieren. Wenn das rekonstruierte Bild V4 in das Anzeige-Bild V5 umgewandelt worden ist, wird das Bild V5 auf der Anzeigevorrichtung 80 angezeigt.
Bei der Format-Umwandlung wird ein Original-Videobildframe von der Produktions-Einrichtung in das passende Übertragungsformat konvertiert. Wie oben beschrieben kann die Format-Umwandlung leere Bereiche in den Videoframe einfügen. Wenn leere Bereich in den Frame eingefügt werden, muss die Umwandlung Identifizierungsdaten für die Blöcke, die die leeren Bereiche bilden, erzeugen. Die Identifizierungsdaten werden dann dem Bild-Codierer zur Verfügung gestellt, so dass dieser weiß, dass er die leeren Blöcke nicht codieren muss. Für jeden Block im Frame nutzt der Bild-Codierer die Identifizierungsdaten, um zu bestimmen, ob der Block Teil eines leeren Bereiches ist. Wenn dem so ist, verzichtet der Bild-Codierer auf Inter-Codieren oder Intea-Codieren des Blockes und integriert stattdessen einfach in den Parametern, die den Block definieren, einen Leerer-Block-Indikator und codiert dann diese Parameter, dabei codiert er auch den Leerer-Block-Indikator. Zum Beispiel kann der Leerer-Block-Indikator einen Bereich der Beschreibungs-Bits des Blocks belegen. Daraus er gibt sich, dass die Identifizierungsdaten, die einen leeren Block identifizieren, in den Video-Kompressions-Prozess eingeschlossen sein können, während der Block selbst nicht komprimiert wird. Alternativ können die Identifizierungsdaten für jeden Block ein einzelnes Bit sein, das nicht in die Video-Kompression integriert wird, sondern vielmehr separat codiert und an den Bild-Decoder übertragen wird. Der codierte Block wird dann dem Kanal-Codierer zur Übertragung zur Verfügung gestellt.
Wenn der Videoframe keine leeren Bereiche enthält, werden das die Identifizierungsdaten anzeigen, und jeder Block wird im Bild-Codierer einer Inter-Codierung oder einer Intea-Codierung unterzogen. Nachdem ein Block codiert worden ist, sendet der Bild-Codierer den Block an den Kanal-Codierer. Der Kanal-Codierer codiert dann den Block und überträgt ihn über den Kanal.
Der Bild-Decodierungs-Prozess beginnt mit dem Kanal-Decoder, der den komprimierten Videoframe und die Übertragungsformat-Daten decodiert. Die Format-Daten werden dem Format-Decoder zur Verfügung gestellt, der das Format decodiert und es dem Bild-Decoder zur Verfügung stellt. Der Kanal-Decoder stellt dem Bild-Decoder auch den komprimierten Videoframe zur Verfügung, welcher den Frame Block für Block dekomprimiert. Der Bild-Decoder beginnt mit dem Decodieren der Block-Beschreibungs-Daten. Wenn der entsprechende Block leer ist (das heißt, die Beschreibungs-Daten enthalten einen Leerer-Block-Indikator), erzeugt der Bild-Decoder den leeren Block und liefert Leerer-Block-Daten an die Format-Umwandlungseinrichtung. Wenn der Block nicht leer ist, dekomprimiert der Bild-Decoder das Bild unter Verwendung der oben beschriebenen Inter-Codierungs- oder Intea-Codierungs-Dekompressions-Techniken. Der Bild-Decoder stellt dann den decodierten Block der Format-Umwandlungseinrichtung zur Verfügung.
Wenn der Bild-Decoder einen bildfreien Bereich wiedererzeugt, kann er den Bereich durch Erzeugen von leeren Blöcken leer lassen oder er kann den Bereich mit einem Teil eines Bildes, das angezeigt werden soll, füllen. Zum Beispiel kann der Bild-Decoder die Bereiche 52a, 52b in 3C nutzen, um nützliche Informationen anzuzeigen, so wie Fernseh-Programmierungs-Informationen, den Titel eines laufenden Programms, oder die Anfangszeit oder Endzeit eines Programms. Der Bild-Decoder kann die leeren Bereiche auch mit Farbbildern oder mit Netzwerk-Logos füllen. Der Decodier kann auch das Videobild expandieren oder vergrößern, indem er es in die leeren Bereiche interpoliert. In jedem Fall können die bildfreien Bereiche als Bildbereiche genutzt werden, ohne dass das System zusätzliche Bild-Daten codieren muss.
Wenn die Format-Umwandlungseinrichtung den dekomprimierten Frame empfangen hat, wird der Frame in das passende Anzeigeformat konvertiert und dann angezeigt. Wenn der Frame leere Bereiche enthält, können diese Bereiche genutzt werden, um den Frame umzuformatieren. Zum Beispiel zeigt 2 einen rekonstruierten Frame 142 mit 1280 × 720 Pixeln, der aus einem Bildbereich 144 mit 960 × 720 Pixeln und zwei leeren Bereichen 146a, 146b, jeder mit 160 × 720 Pixeln, besteht. Wenn das Anzeigeformat 960 × 720 Pixel ist, kann die Format-Umwandlungseinrichtung den Frame formatieren, indem sie nur den Bild-Bereich 144 an die Anzeige-Vorrichtung sendet.
Andere Ausführungen
Andere Ausführungen liegen im Umfang der folgenden Ansprüche. Einige Beispiele folgen.
Wie oben diskutiert, komprimiert und dekomprimiert das Videoübertragungs-System einen Videobildframe auf einer Block-für-Block-Basis. Für konventionelle Inter-Codierungs- und Intea-Codierungs-Techniken wird der Frame in Blöcke geteilt, die normalerweise eine Größe von 8 × 8 Pixeln oder 16 × 16 Pixeln haben. Während sich die Identifizierungsdaten D1 ( 5) auf Blöcke beziehen können, die mit diesen Kompressions-Blöcken zusammenfallen, wird die Effektivität der Video-Kompression weiter vergrößert, wenn sich die Identifizierungsdaten auf größere Blöcke beziehen. 7 zeigt einen Videoframe, in dem die Bild-Kompression und Dekompression an Blöcken durchgeführt werden, die eine Größe von 16 × 16 haben, wohingegen die Identifizierungsdaten Blöcke identifizieren, die eine Größe von 32 × 32 Pixeln haben. Die Identifizierung von leeren Bereichen auf diese Weise reduziert die Menge an Identifizierungsdaten, die komprimiert werden müssen.
Die Ausdrücke "leerer Bereich" und "bildfreier Bereich" können einen Bereich des Videoframes einschließen, der ein Bereich des Videobildes sein soll, der aber einfach oder monoton genug ist, dass er nicht als Bild codiert werden muss. Zum Beispiel kann eine Nachrichtensendung ein bewegungsloses Bild darstellen, das ein sich bewegendes Bild überlagert. Das bewegungslose Bild kann als "bildfreier Bereich" codiert werden, für das nur beschreibende Informationen, die den Bereich definieren, in den komprimierten Videoframe integriert werden müssen. Der Decoder kann dann das bewegungslose Bild nur unter Verwendung der beschreibenden Informationen rekonstruieren, anstatt die dekomprimierten Bilddaten des Bereichs zu nutzen.
Die Ausdrücke "leerer Bereich" und "bildfreier Bereich" können aus mehreren unabhängigen Bereichen innerhalb eines Frame bestehen.
Ein "Frame" kann im Falle von Interlaced Video auch aus einem Feld oder einer Kombination von zwei Feldern bestehen.
Die Identifizierungsdaten können auf viele verschiedene Arten codiert werden. Zum Beispiel könnte die Lage von leeren Bereichen auf der Block-Ebene dadurch spezifiziert werden, dass in jedem Block ein Bit zur Verfügung gestellt wird, das anzeigt, ob der Block leer ist, oder auf der Frame-Ebene durch zur Verfügung stellen eines Frame-Ebenen-Feldes, das die Lage der leeren Bereiche enthält. Und in dem Fall, dass ein gesamter Frame keine leeren Bereiche hat, könnte ein einzelnes Bit in der Frame-Kopfzeile gesetzt und dadurch die Verwendung eines separaten Bits für jeden Block verhindert werden.

Claims

Verfahren zum Codieren eines Fernsehsignals, wobei das Fernsehsignal eine Folge von Video-Frames (V1, V2) aufweist, die Video-Frames (V1, V2) jeweils mehrere separat codierbare Bereiche aufweisen, zumindest einige der Video-Frames einen Bildbereich und einen bildfreien Bereich aufweisen, wobei der bildfreie Bereich zumindest einen der separat codierbaren Bereiche aufweist, und das Verfahren für einen Frame mit einem bildfreien Bereich umfasst: Erzeugen von Identifizierungsdaten (D1, D2), die die Lage innerhalb des Frame (V2) des zumindest einen separat codierbaren Bereichs spezifizieren, der den bildfreien Bereich bildet; Videocodieren nur des Bildbereichs, um codierte Bilddaten (V3) zu erzeugen; und Liefern der Identifizierungsdaten (D1, D2) und der codierten Bilddaten (V3) als Ausgaben für ein nachfolgendes Decodieren des Frame.
Gerät zum Codieren eines Fernsehsignals, wobei das Fernsehsignal eine Folge von Video-Frames (V1, V2) aufweist, die Video-Frames (V1, V2) jeweils mehrere separat codierbare Bereiche aufweisen, zumindest einige der Video-Frames einen Bildbereich und einen bildfreien Bereich aufweisen, wobei der bildfreie Bereich zumindest einen der separat codierbaren Bereiche aufweist, und das Gerät aufweist: eine Einrichtung (62, 66) zum Erzeugen von Identifizierungsdaten (D1, D2), die die Lage innerhalb des Frame (V1, V2) des zumindest einen separat codierbaren Bereichs spezifizieren, der den bildfreien Bereich bildet; eine Einrichtung (68) zum Videocodieren nur des Bildbereichs (V2), um codierte Bilddaten zu erzeugen; und eine Einrichtung (70) zum Liefern der Identifizierungsdaten (D1, D2) und der codierten Bilddaten (V3) als Ausgaben für ein nachfolgendes Decodieren des Frame.
Gegenstand nach Anspruch 1 oder 2, worin die mehreren separat codierbaren Bereiche mehrere Blöcke umfassen, von denen jeder separat codierbar ist, und worin der bildfreie Bereich zumindest einer der Blöcke ist.
Verfahren nach Anspruch 3, worin der bildfreie Bereich mehr als einen der Blöcke umfaßt und worin die Identifizierungsdaten (D1, D2) die Lagen der den bildfreien Bereich bildenden Blöcke aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der Schritt, bei dem der Bildbereich videocodiert wird, einen der folgenden umfaßt: Inter-Codieren des Bildbereichs oder Intea-Codieren des Bildbereichs; und worin die den bildfreien Bereich beschreibenden Identifizierungsdaten (D1, D2) unter Verwendung einer anderen Codiertechnik als eine Inter-Codierung und Intra-Codierung codiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin der bildfreie Bereich eine leere Region umfaßt.
Verfahren zum Verarbeiten einer codierten Information, um eine Folge von Video-Frames (V5) zu rekonstruieren, wobei die Video-Frames (V5) jeweils mehrere separat codierbare Bereiche aufweisen und zumindest einige der Video-Frames einen Bildbereich (144) und einen bildfreien Bereich (146a, b) aufweisen, wobei der bildfreie Bereich (146a, b) zumindest einen der separat codierbaren Bereiche umfasst; aufweisend: Empfangen von Identifizierungsdaten (D1, D2) , die die Lage innerhalb des Frame des zumindest einen separat codierbaren Bereichs spezifizieren, der den bildfreien Bereich (146a, b) bildet, und codierter Bilddaten (V3), die nur dem Bildbereich entsprechen: Decodieren der codierten Bilddaten (V3), um den Bildbereich (V4) zu erzeugen; Verwenden der Identifizierungsdaten (D1, D2), um den bildfreien Bereich zu erzeugen; und Kombinieren des Bildbereichs (V4) mit dem bildfreien Bereich.
Gerät zum Verarbeiten einer codierten Information, um eine Folge von Video-Frames (V5) zu rekonstruieren, wobei die Video-Frames (V5) jeweils mehrere separat codierbare Bereiche aufweisen und zumindest einige der Video-Frames einen Bildbereich (144) und einen bildfreien Bereich (146a, b) aufweisen, wobei der bildfreie Bereich (146a, b) zumindest einen der separat codierbaren Bereiche umfasst; aufweisend: eine Einrichtung (72) zum Empfangen von Identifizierungsdaten (D1, D2), die die Lage innerhalb des Frame des zumindest einen separat codierbaren Bereichs spezifizieren, der den bildfreien Bereich (146a, b) bildet, und codierter Bilddaten (V3), die nur dem Bildbereich entsprechen: eine Einrichtung (74) zum Decodieren der codierten Bilddaten (V3), um den Bildbereich (V4) zu erzeugen; eine Einrichtung (78) zum Verwenden der Identifizierungsdaten (D3), um den bildfreien Bereich zu erzeugen; und eine Einrichtung zum Kombinieren des Bildbereichs (V4) mit dem bildfreien Bereich (146a, b).
Gegenstand nach Anspruch 7 oder 8, worin der bildfreie Bereich (146a, b) eine leere Region umfaßt.
Gegenstand nach Anspruch 7 oder 8, ferner mit einem Expandieren des Bildes (144) in den bildfreien Bereich (146a, b) durch Interpolieren des im Bildbereich (144) enthaltenen Bildes.
Gegenstand nach Anspruch 7 oder 8, ferner mit einem Anzeigen des Video-Frame (V5).
Gegenstand nach Anspruch 11, worin ein anderes Bild als das decodierte Bild im bildfreien Bereich (146a, b) angezeigt wird.
Gegenstand nach Anspruch 7 oder 8, ferner mit einem Ändern der Abmessungen des bildfreien Bereichs (146a, b), um dem Video-Frame (V5) eine vorbestimmte räumliche Auflösung zu verleihen.
Verfahren zum Codieren, Übertragen, Decodieren und Anzeigen eines Video-Frame, wobei der Video-Frame mehrere separat codierbare Bereiche aufweist und das Verfahren umfaßt: Erzeugen eines Video-Bildes (V1); Verarbeiten des Video-Bildes, um einen formatierten Video-Frame (V2) zu erzeugen, indem eine leere Region zum Video-Bild addiert wird, wobei die leere Region zumindest einen der separat codierbaren Bereiche des Video-Frame aufweist; Erzeugen von Identifizierungsdaten (D1), die die Lage des zumindest einen separat codierbaren Bereichs spezifizieren, der die leere Region bildet; Codieren nur des Video-Bildteils (V2) des formatierten Video-Frame, um ein codiertes Bild zu erzeugen; Übertragen der Identifizierungsdaten (D1) und des codierten Bildes (V3) zu einer Anzeigevorrichtung (72–80); Verwenden der Identifizierungsdaten (D1), um die leere Region (146a, b) zu rekonstruieren; Decodieren des codierten Bildes (V3), um ein decodiertes Video-Bild (V4) zu erzeugen; Rekonstruieren des formatierten Video-Frame durch Kombinieren der rekonstruierten leeren Region (146a, b) mit dem decodierten Video-Bild (V4); und Anzeigen des rekonstruierten Video-Frame (V5, 142).
Gerät zum Codieren, Übertragen, Decodieren und Anzeigen eines Video-Frame (V5, 142), wobei der Video-Frame (V5, 142) mehrere separat codierbare Bereiche (144, 146a, b) aufweist und das Gerät umfaßt: eine Einrichtung (62) zum Erzeugen eines Video-Bildes (V1); eine Einrichtung (66) zum Verarbeiten des Video-Bildes (V1), um einen formatierten Video-Frame (V2) zu erzeugen, indem eine leere Region zum Video-Bild addiert wird, wobei die leere Region zumindest einen der separat codierbaren Bereiche des Video-Frame aufweist; eine Einrichtung (66) zum Erzeugen von Identifizierungsdaten (D1), die die Lage des zumindest einen separat codierbaren Bereichs spezifizieren, der die leere Region bildet; eine Einrichtung (68) zum Codieren nur des Video-Bildteils (V2) des formatierten Video-Frame, um ein codiertes Bild zu erzeugen; eine Einrichtung (70) zum Übertragen der Identifizierungsdaten (D1) und des codierten Bildes zu einer Anzeigevorrichtung (72–80); eine Einrichtung (78) zum Verwenden der Identifizierungsdaten (D1), um die leere Region (146a, b) zu rekonstruieren; eine Einrichtung (74) zum Decodieren des codierten Bildes (V3), um ein decodiertes Video-Bild (V4) zu erzeugen; eine Einrichtung (78) zum Rekonstruieren des formatierten Video-Frame (V5) durch Kombinieren der rekonstruierten leeren Region (146a, b) mit dem decodierten Video-Bild (V4); und eine Einrichtung (80) zum Anzeigen des rekonstruierten Video-Frame (V5).
Gegenstand nach Anspruch 14 oder 15, ferner mit einem Verarbeiten des rekonstruierten Video-Frame, indem dessen Format vor Anzeigen des Video-Frame (V5) in ein vorbestimmtes Anzeigeformat umgewandelt wird.