DE69836898T2

DE69836898T2 - Vorrichtung zur Videokodierung

Info

Publication number: DE69836898T2
Application number: DE69836898T
Authority: DE
Inventors: Yuji Nishinomiya-shi Fujiwara; Masakazu Kashiwara-shi Nishino; Seiichi Neyagawa-shi Takeuchi; Kazuhiro Moriguchi-shi Wake
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2018-11-20
Also published as: EP0920212A3; CN1150755C; DE69836898D1; EP0920212B1; CN1218352A; EP0920212A2; US6449310B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Videosignal-Kodiervorrichtung zum Kodieren eines Videosignals.
In den vergangenen Jahren wurden Techniken zur Komprimierung digitaler Videosignale entwickelt. Es sind jedoch umfangreiche Finanzmittel und Arbeitskräfte erforderlich, um ein Komprimierungsverfahren zu standardisieren und einen Komprimierungsalgorithmus in Hardware (LSI) umzusetzen, so dass Versuche unternommen werden, kleine Änderungen an einem Komprimierungsalgorithmus vorzunehmen, der unter Verwendung bestehender Standards und kommerziell verfügbarer Videoausrüstung in Hardware umgesetzt wurde, um eine neue Videosignal-Kodiervorrichtung zu entwickeln.
5 beschreibt eine herkömmliche Videosignal-Kodiervorrichtung, die ein 4:2:2-Abtastungssignal unter Verwendung von Ausrüstung für 4:1:1-Abtastung kodiert. Die Ausrüstung zur Kodierung der 4:1:1-Abtastung entspricht einem Komprimierungsalgorithmus, der unter Verwendung bestehender Standards und kommerziell verfügbarer Videoausrüstung in Hardware umgesetzt wurde.
In 5 ist 501 ein Videosignal-Eingabeendgerät, das ein digitales Videosignal eingibt, 502 ist eine Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung zur Teilung lediglich des Effektivbereichs des Eingabesignals in Blöcke und zur Ausgabe der Blöcke an zwei Kanäle, und 503 und 504 sind Effektivbereich-Kodierer, die die Blöcke in dem Effektivbereich, die eingegeben wurden, kodieren. Der Effektivbereich ist einfach zu beschreiben. Wenn das Videosignal zum Beispiel basierend auf einem 525/60-System übertragen wird, setzen sich alle Bereiche des Videosignals innerhalb des übertragenen Signals aus 480 Hauptzeilen und 3 oder 7,5 begleitenden Zeilen zusammen. Hierin werden die 480 Zeilen als Effektivbereich bezeichnet und die begleitenden Zeilen werden als Zusatzbereich bezeichnet. Herkömmliche Videosignal-Kodiervorrichtungen verarbeiten lediglich die Videosignale in dem Effektivbereich. Wenn das Videosignal zum Beispiel basierend auf einem 625/50-System übertragen wird, setzen sich alle Bereiche des Videosignals innerhalb des übertragenen Signals aus 576 Hauptzeilen und 9 begleitenden Zeilen zu sammen.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise des herkömmlichen Videosignal-Kodierers dieser Konfiguration beschrieben.
Ein digitales Videosignal mit 4:2:2-Abtastung wird von dem Eingabeendgerät 501 eingegeben. Die Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 502 teilt lediglich den Effektivbereich innerhalb des eingegebenen Signals in Makroblöcke.
Während der 4:1:1-Signalabtastung setzen sich die Makroblöcke aus vier DCT- (Diskrete Kosinustransformation) Blöcken für ein Luminanzsignal zusammen, die auf einem Bildschirm in horizontaler Richtung kontinuierlich angeordnet sind, und aus zwei DCT-Blöcken für Farbdifferenzsignale, die an denselben Positionen des Bildschirms angeordnet sind wie die vier DCT-Blöcke für ein Luminanzsignal. Während der 4:2:2-Signalabtastung setzen sich die Makroblöcke aus zwei DCT-Blöcken für ein Luminanzsignal zusammen, die auf dem Bildschirm in horizontaler Richtung kontinuierlich angeordnet sind, und aus zwei DCT-Blöcken für Farbdifferenzsignale, die an denselben Positionen des Bildschirms angeordnet sind wie die zwei DCT-Blöcke für ein Luminanzsignal.
Da die Anzahl der Makroblöcke pro Frame in einem 4:2:2-Signal doppelt so groß ist wie in einem 4:1:1-Signal, ist ein Effektivbereich-Kodierer für den Effektivbereich, der mit 4:1:1-Signalen umgehen kann, somit für zwei Kanäle wie in 5 gezeigt eingerichtet.
Wie oben beschrieben, unterscheidet sich jedoch die Anzahl der DCT-Blöcke in einem einzelnen Makroblock zwischen einem 4:1:1-Signal und einem 4:2:2-Signal, so dass die Effektivbereich-Kodierer 503 und 504 für 4:1:1-Signale nicht direkt verwendet werden können. Somit addiert die Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 502 zwei DCT-Blöcke zu dem 4:2:2-Signal, die aus Blinddaten bestehen, so dass die Anzahl der DCT-Blöcke in einem einzelnen Makroblock in dem 4:2:2-Signal dieselbe ist wie die in dem 4:1:1-Signal, wodurch die Verwendung der Effektivbereich-Kodierer 503 und 504 für 4:1:1-Signale ermöglicht wird.
Somit teilt die Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 502 einen Datenframe in Makro blöcke einschließlich Blind-DCT-Blöcke, in denen alle Pixelwerte dieselben sind, teilt ferner die Makroblöcke für einen einzelnen Frame in zwei Kanäle und gibt die Makroblöcke an die Effektivbereich-Kodierer 503 und 504 aus. Wie bei der Eingabe des 4:1:1-Signals kodieren die Effektivbereich-Kodierer 503 und 504 die Ausgabe von der Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 502. 6 zeigt eine Liste von Daten, die durch Anwendung derselben Kodierung auf die Makroblöcke des 4:2:2-Signals wie in dem 4:1:1-Signal ermittelt wurden.
Wie in 6 gezeigt verwendet die Kodierung des 4:2:2-Signals im Wesentlichen einen Bereich, in den eingegebene AC-Komponenten in vier Bereichen (das heißt Bereiche 0, 2, 4 und 5) der sechs Bereiche 0 bis 5 gespeichert werden, in die Daten eingegeben werden, die durch die Kodierung des 4:1:1-Signals ermittelt werden, und einen Bereich, in den eingegebene AC-Komponenten in den Bereichen 1 und 3 gespeichert werden, in denen die Blind-DCT-Blöcke aufgezeichnet werden.
Da jedoch die gesamten Daten der Blind-DCT-Blöcke in den DCT-Blöcken denselben Pixelwert aufweisen, stellt die Kodierung mit den DCT-Blöcken lediglich DC-Werte bereit und keine AC-Komponenten. Demzufolge bestehen die Daten, die durch Anwendung der VLC (Variable Längenkodierung) auf DCT-Daten ermittelt werden, lediglich aus DC-Komponenten und einem EOB, der ein Kodierungsendkode ist. Somit werden in 6, obwohl normalerweise 9 DC-Bits, 3 Zusatzinformationsbits und 4 AC-Bits in die reservierten Bereiche 601 und 602 eingegeben werden, 9 DC-Bits von den Blind-DCT-Blöcken, 3 Zusatzinformationsbits und 4 Kodierungsendkode- (EOB-) Bits in diese Bereiche eingegeben, wenn das 4:2:2-Signal behandelt wird.
Der Bereich, in dem die AC-Komponenten in den Bereichen 1 und 2 untergebracht werden sollen, wird verwendet, um drin AC-Komponentendaten aufzuzeichnen, die nicht in anderen Bereichen gespeichert werden können.
Die Referenz – EP-A-0 608 618 – betrifft einen Kodierer zur Kodierung eines Farbsignals eines High-Definition-Fernsehsignals. Ein solches Farbsignal, das dem 4:4:4-Videoformat des hohen Standards entspricht, wird durch den Kodierer in Farbsignale mit geringerer Auflösung der 4:2:2- und 4:2:0-Videoformate abwärts-konvertiert. Beginnend mit dem Farbsignal mit der geringsten Auflösung des 4:2:0-Videoformats werden die drei Farbsignale auf stufenförmige Art und Weise kodiert. Die kodierten Daten werden aufeinander folgend in einen einzelnen Ausgabedatenstrom eingefügt, von dem die Farbsignale der unterschiedlichen Auflösungen auf stufenförmige Art und Weise dekodiert werden können. Demzufolge entspricht die Rechenleistung, die zur Dekodierung des Farbsignals von dem Ausgabedatenstrom auf der Dekodierseite erforderlich ist, der gewünschten Wiedergabeauflösung.
Die Referenz – EP-A-0 781 052 – betrifft einen Dekodierer für MPEG-Videobitströme, der Videodaten des 4:4:4-, des 4:2:2- oder des 4:2:0-Formats selektiv unterstützt. Das wird durch Bereitstellung einer Anti-Aliasing-/Anti-Imaging-Vorrichtung und einer Aufwärts-/Abwärtskonvertierungsvorrichtung an die inversen diskreten Kosinustransformationsmittel des Dekodierers erreicht.
Die Referenz – EP-A-0 430 447 – betrifft die Teilung eines Videosignals mit hoher Qualität, das das 4:4:4:4-Studioreferenzformat aufweist, in zwei Videosignale des 4:2:2-Videoformats mit geringerer Qualität zur Aufzeichnung des Videosignals mit hoher Qualität auf zwei standardmäßigen Videorecordern für 4:2:2-Videosignalen. Im Speziellen beschreibt die Referenz eine Multiplexierung jedes der beiden Chrominanzsignale des Videosignals mit hoher Qualität in hochfrequente und niederfrequente Chrominanzsignale.
Die Referenz – EP-A-0 692 915 – betrifft eine Formatkonvertierung zwischen den Farbformaten der CCIR- und der MPEG-2-Standards. Diese Referenz wendet einen Satz Vorfilter und Nachfilter an, um die Konvertierung in strikter Übereinstimmung mit den Definitionen der Farbformate zu erfüllen.
Die Referenz – EP-A-0 866 624 – betrifft einen Dekodierer und einen Kodierer, die in einem digitalen Videorecorder enthalten sind, wobei der Dekodierer und der Kodierer für verschiedene Videoformate kompatibel sind.
Gemäß dem Verfahren, das in Bezug auf die in 5 gezeigte herkömmliche Videosignal-Kodiervorrichtung beschrieben wird, sind jedoch DC-Werte und Zusatzinformationen für die Blind-DCT-Blöcke, die während der Kodierung des 4:2:2-Signals erzeugt werden, nicht erforderlich, um ein Videosignal von kodierten Daten zu dekodieren, so dass die kodierten Daten nutzlose Daten enthalten und nicht effektiv verwendet werden können.
Angesichts dieses herkömmlichen Problems stellt diese Erfindung eine Videosignal-Kodiervorrichtung bereit, die kodierte Daten effektiver verwenden kann und die die Fehlerunanfälligkeit verbessern kann.
Das wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche erreicht.
1 ist ein Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels 1 dieser Erfindung,
2 ist ein Blockdiagramm des Ausführungsbeispiels 2 dieser Erfindung,
3 zeigt Luminanz- und Farbdifferenzsignale für zwei Pixel, die an derselben Position auf dem Bildschirm angeordnet sind, gemäß dem Ausführungsbeispiel 3 dieser Erfindung,
4 ist eine beispielhafte Zeichnung der Struktur von Daten in einem kodierten Videosignal gemäß dem Ausführungsbeispiel 4 dieser Erfindung,
5 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Beispiels und
6 ist eine erklärende Zeichnung eines herkömmlichen Beispiels.
(Ausführungsbeispiel 1)
Das Ausführungsbeispiel 1 dieser Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
1 beschreibt die Ausführungsform 1 dieser Erfindung. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet ein Videosignal-Eingabeendgerät, das ein Videosignal eingibt, 102 ist eine Teilungsvorrichtung, die das eingegebene Videosignal in einen Effektivbereich und einen Zusatzbereich teilt, 103 ist eine Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung zur Blockbildung des Effektivbereichs des eingegebenen Videosignals, in dem die herkömmliche Videosignal-Aufzeichnungsvorrichtung Daten aufzeichnen kann, 104 ist ein Effektivbe reich-Kodierer, der den blockgebildeten Effektivbereich kodiert, 105 ist ein Zusatzbereich-Kodierer, der den Zusatzbereich des Videosignals kodiert, der sich von dem Effektivbereich unterscheidet, 106 ist eine Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung zur Blockbildung der Daten in dem kodierten Zusatzbereich und 107 ist eine Ersetzungsvorrichtung, die die Daten in den Effektivblöcken durch Daten in den Blöcken des Zusatzbereichs ersetzt. Ein erster und ein zweiter Bereich gemäß dieser Erfindung entsprechen dem Effektiv- und dem Zusatzbereich, zusätzlich entsprechen eine erste Blockbildungseinrichtung und eine erste Komprimierungseinrichtung gemäß dieser Erfindung jeweils der Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 103 und dem Effektivbereich-Kodierer 104. Zusätzlich entsprechen eine zweite Blockbildungseinrichtung und eine zweite Vergleichseinrichtung gemäß dieser Erfindung jeweils der Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 106 und dem Zusatzbereich-Kodierer 105.
Es wird die Arbeitsweise der vorliegenden Videosignal-Kodiervorrichtung der oben genannten Anordnung beschrieben.
Ein digitales Videosignal, das von dem Videosignal-Eingabeendgerät 101 eingegeben wird, wird durch die Teilungsvorrichtung 102 in Pixel für den Effektiv- und den Zusatzbereich geteilt. Die Pixel für den Effektivbereich werden durch die Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 103 blockgebildet, durch den Effektivbereich-Kodierer 104 kodiert (beispielsweise unter Verwendung von DCT) und dann an die Ersetzungsvorrichtung 107 ausgegeben. Die Pixel für den Zusatzbereich werden durch die Zusatzbereich-Kodiervorrichtung 105 kodiert (beispielsweise unter Verwendung nicht-linearer Quantisierung), durch die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 106 blockgebildet und dann an die Ersetzungsvorrichtung 107 ausgegeben. Die Ersetzungsvorrichtung 107 ersetzt Daten, die in den Blöcken des Effektivbereichs enthalten sind, die durch den Eftektivbereich-Kodierer 104 kodiert wurden und die sich von den Daten unterscheiden, die während der Dekodierung (nicht dargestellt) des kodierten Effektivbereichs erforderlich sind, durch die Daten in den Blöcken des Zusatzbereichs, die durch die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 106 ausgegeben werden.
Wie oben beschrieben ersetzt die Videosignal-Kodiervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Daten in den Effektivblöcken durch die Daten in dem Zusatzbereich. Wenn zum Beispiel eine Ausrüstung zur Kodierung von 4:1:1-Signalen verwendet wird, um 4:2:2-Signale zu kodieren, werden somit nutzlose Daten, die herkömmlicherweise in den kodierten Daten enthalten sind, durch die Daten für die Pixel in dem Zusatzbereich ersetzt, wodurch ermöglicht wird, dass alle kodierten Daten effektiv verwendet werden. Die nutzlosen Daten betreffen Daten ausschließlich derer, die zur Dekodierung des kodierten Effektivbereichs erforderlich sind.
Somit kann die herkömmliche Kodiervorrichtung, die lediglich mit dem Effektivbereich umgeht, lediglich die Zeilen (zum Beispiel 480 Zeilen) in dem Effektivbereich des digitalen Videosignals aufzeichnen, doch gemäß der Anordnung dieses Ausführungsbeispiels kann eine Anzahl der Zeilen in allen Bereichen eines digitalen Videosignals, die in einem speziellen Standard (zum Beispiel 487,5 Zeilen im Fall des 525/60 Systems) spezifiziert sind, aufgezeichnet werden.
Das heißt, die Kodiervorrichtung gemäß dieser Erfindung speichert die Daten in dem Zusatzbereich, in dem nutzlosen Bereich, der in der herkömmlichen Kodiervorrichtung auftritt, wodurch die Anzahl der Zeilen, die dekodiert werden kann, zunimmt. Demzufolge können alle effektiven Zeilen, die mit dem Standard übereinstimmen, aufgezeichnet werden, ohne dass eine neue Kodiervorrichtung hergestellt werden muss.
Gemäß dieser Erfindung können ähnliche Effekte bei Signalen abgesehen von dem 4:2:2-Signal bereitgestellt werden.
Die Anzahl der Blöcke in dem Zusatzbereich gemäß dieser Erfindung muss lediglich kleiner oder gleich der Anzahl der Blöcke in dem Eftektivbereich sein.
(Ausführungsbeispiel 2)
Das Ausführungsbeispiel 2 dieser Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
2 beschreibt die Ausführungsform 2 dieser Erfindung. Das Bezugszeichen 201 bezeichnet ein Videosignal-Eingabeendgerät, das ein Videosignal eingibt, 202 ist eine Teilungsvorrichtung, die das eingegebene Signal teilt, 203 ist eine Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung zur Blockbildung des Effektivbereichs des eingegebenen Vi deosignals, in dem die herkömmliche Videosignal-Aufzeichnungsvorrichtung Daten aufzeichnen kann, 204 und 205 sind Effektivbereich-Kodierer, die den blockgebildeten Effektivbereich kodieren, 206 ist ein Zusatzbereich-Kodierer, der den Zusatzbereich des Videosignals kodiert, 207 ist eine Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung zur Blockbildung der Daten in dem kodierten Zusatzbereich und 208 ist eine Ersetzungsvorrichtung, die die Daten in den Effektivblöcken durch Daten in den Blöcken des Zusatzbereichs ersetzt.
Es wird die Arbeitsweise der vorliegenden Videosignal-Kodiervorrichtung des oben genannten Aufbaus beschrieben.
Ein Videosignal, das von dem Videosignal-Eingabeendgerät 201 eingegeben wird, wird durch die Teilungsvorrichtung 202 in Pixel für den Effektiv- und den Zusatzbereich geteilt. Die Pixel für den Effektivbereich werden durch die Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 203 wie in dem Ausführungsbeispiel 1 blockgebildet, doch gemäß dieser Erfindung werden die blockgebildeten Daten in zwei Kanäle geteilt und an die Effektivbereich-Kodierer 204 und 205 ausgegeben, wo die Daten (beispielsweise unter Verwendung von DCT) kodiert werden und dann an die Ersetzungsvorrichtung 208 ausgegeben werden. Die Pixel für den Zusatzbereich werden durch die Zusatzbereich-Kodierer 206 kodiert (beispielsweise unter Verwendung nicht-linearer Quantisierung), durch die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 207 blockgebildet und dann an die Ersetzungsvorrichtung 208 ausgegeben. Die Ersetzungsvorrichtung 208 ersetzt die Daten in den Blöcken des Zusatzbereichs, die in den Blöcken des kodierten Effektivbereichs enthalten sind und sich von den Daten unterscheiden, die zur Dekodierung des kodierten Effektivbereichs erforderlich sind.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden die Blöcke des Effektivbereichs durch die zwei Kanäle ausgegeben. Die Daten in den Blöcken, die von den Eftektivbereich-Kodierern 204 und 205 nach der Teilung in zwei Kanäle gemäß dem vorgegebenen Vorgang ausgegeben werden, werden für die Blöcke des Zusatzbereichs ersetzt. Dieser Vorgang muss lediglich dem Vorgang entsprechen, der zur Dekodierung (nicht dargestellt) für nachfolgende Bildausgabe verwendet wird, und der Vorgang für die Teilung in zwei Kanäle kann willkürlich sein; beispielsweise können jeweils ein einzelner Block oder mehrere Blöcke geteilt werden.
Wie oben beschrieben kann die Videosignal-Kodiervorrichtung der vorliegenden Erfindung die Effekte wie in dem Ausführungsbeispiel 1 umsetzen, selbst wenn eine Multikanalanordnung verwendet wird, und lässt sich auf die Verwendung vielzähliger herkömmlicher Vorrichtungen zur Kodierung von Videosignalen anwenden, um Signale mit hohen Bitraten zu kodieren.
Die Kanalteilung gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann auf eine Multikanalanordnung, die drei oder mehr Kanäle umfasst, erweitert werden.
Die Anzahl der Blöcke in dem Zusatzbereich pro Kanal gemäß dieser Erfindung muss lediglich kleiner oder gleich der Anzahl der Blöcke in dem Effektivbereich sein.
(Ausführungsbeispiel 3)
Das Ausführungsbeispiel 3 dieser Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Anordnung der Videosignal-Kodiervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist dieselbe wie in 1. Sie wird im Folgenden mit Bezug auf 1 beschrieben. Ein Videosignal mit 4:2:2-Abtastung, das von dem Videosignal-Eingabeendgerät 101 eingegeben wird, wird wie in Ausführungsbeispiel 1 durch die Teilungsvorrichtung 102 in Pixel für den Effektiv- und Zusatzbereich geteilt. Die Pixel für den Effektivbereich werden durch die Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 103 blockgebildet, durch den Effektivbereich-Kodierer 104 kodiert und dann wie in Ausführungsbeispiel 1 an die Ersetzungsvorrichtung 107 ausgegeben. Der Zusatzbereich wird in dem Zusatzbereich-Kodierer 105 kodiert und an die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 106 ausgegeben. Da das eingegebene Signal gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine 4:2:2-Abtastung aufweist, bildet die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 106 einen einzelnen Block aus zwei Pixels (Cpix0, Cpix1) für ein Luminanzsignal (ein Y-Signal), ein Pixel (Cpix2) für ein Farbdifterenzsignal Cb für ein Pixel, das an derselben Position auf dem Bildschirm angeordnet ist, wie die oben genannten zwei Pixel, und ein Pixel (Cpix3) für ein Farbdifferenzsignal Cr für das Pixel, das an derselben Position wie in 3 gezeigt angeordnet ist, und gibt dann diesen Block an die Ersetzungsvorrichtung 107 aus. Dieser einzelne Block entspricht Datenblöcken 401 und 402a in der unten beschriebenen 4. Die Ersetzungsvorrichtung 107 ersetzt Daten, die in den Blöcken des Effektivbereichs enthalten sind, die durch den Effektivbereich-Kodierer 104 kodiert wurden und die sich von den Daten unterscheiden, die während der Dekodierung (nicht dargestellt) des kodierten Effektivbereichs erforderlich sind, durch die Daten in den Blöcken des Zusatzbereichs, die durch die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 106 ausgegeben werden. In 4 entsprechen die unerwünschten Daten den Daten, die in den Bereichen 401 und 402 vor der Ersetzung aufgezeichnet werden. Der zweite Block entspricht gemäß dieser Erfindung einem Block, der von der Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 106 ausgegeben wird.
Zusätzlich zu denselben Effekten wie in Ausführungsbeispiel 1 stellt die Videosignal-Kodiervorrichtung gemäß dieser Erfindung folgende Effekte bereit.
Wie oben beschrieben werden die zwei Pixel (Cpix0, Cpix1) für ein Luminanzsignal, das eine Pixel (Cpix2) für das Farbdifferenzsignal Cb für ein Pixel, das an derselben Position auf dem Bildschirm angeordnet ist, wie die oben genannten zwei Pixel, und das eine Pixel (Cpix3) für das Farbdifferenzsignal Cr für das Pixel, das an derselben Position (siehe 3) angeordnet ist, in denselben Block eingegeben (das heißt einen Datenaufzeichnungsbereich, der aus den Bereichen 0 bis 5 besteht, der in 4 gezeigt wird). Um somit beim Auftreten eines Fehlers zu verhindern, dass ein aufgezeichneter Block dekodiert wird, sind gemäß dieser Erfindung lediglich die zwei Pixel betroffen, im Vergleich zu mehr Pixel im Stand der Technik, wodurch die Fehlerunanfälligkeit verbessert wird, um die nachteiligen Auswirkungen auf die Bildqualität während der Dekodierung zu verringern. Die Pixel, die nicht dekodiert werden können, können leicht interpoliert werden, indem sie auf dem Bildschirm durch die Pixel an derselben Position in dem vorangegangenen Frame ersetzt werden und darauf dargestellt werden. Der erste Block entspricht gemäß dieser Erfindung dem Datenaufzeichnungsbereich, der aus den Bereichen 0 bis 5 besteht, die in 4 gezeigt werden.
Der Grund für das Auftreten einer solchen Differenz wird ferner erläutert. Es wird beispielsweise eine Anordnung betrachtet, in der die zwei Pixel (Cpix0, Cpix1) für das Luminanzsignal, das eine Pixel (Cpix2) für das Farbdifferenzsignal Cb, das an derselben Position auf dem Bildschirm angeordnet ist wie die oben genannten zwei Pixel, und das eine Pixel (Cpix3) für das Farbdifferenzsignal Cr, das an derselben Position angeordnet ist, nicht in demselben Datenaufzeichnungsbereich aufgezeichnet werden. Wenn in diesem Fall zum Beispiel die Farbdifferenzsignale Cb und Cr für die Pixel, die an unterschiedlichen Positionen auf dem Bildschirm angeordnet sind, in demselben Datenaufzeichnungsbereich aufgezeichnet werden, kann ein Kratzer oder Staub auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums (beispielsweise ein Magnetband) einen Fehler verursachen um zu verhindern, dass die Gesamtheit eines Datenaufzeichnungsbereichs dekodiert wird, wovon alle Pixel an unterschiedlichen Positionen betroffen sind.
Die Anordnung des Ausführungsbeispiels gemäß dieser Erfindung ist ebenfalls bei einer Multikanalanordnung effektiv, die zwei oder mehr Kanäle umfasst, die die Anordnung des Ausführungsbeispiels 2 verwenden.
Die Anzahl der Blöcke in dem Zusatzbereich gemäß dieser Erfindung muss lediglich kleiner oder gleich der Anzahl der Blöcke in dem Effektivbereich sein.
(Ausführungsbeispiel 4)
Das Ausführungsbeispiel 4 dieser Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Anordnung der vorliegenden Videosignal-Kodiervorrichtung ist dieselbe wie in 2. Sie wird im Folgenden mit Bezug auf 2 beschrieben. Ein Videosignal mit 4:22-Abtastung, das von dem Videosignal-Eingabeendgerät 201 eingegeben wird, wird wie in Ausführungsbeispiel 2 durch die Teilungsvorrichtung 202 in Pixel für den Effektiv- und Zusatzbereich geteilt. Die Pixel für den Effektivbereich werden durch die Effektivbereich-Blockbildungsvorrichtung 203 blockgebildet, durch die Effektivbereich-Kodierer 204 und 205 kodiert und dann wie in Ausführungsbeispiel 2 an die Ersetzungsvorrichtung 208 ausgegeben. In dem Zusatzbereich-Kodierer 206 wird jedes Pixel zum Beispiel mittels nicht-linearer Quantisierung derart kodiert, das es eine Kodelänge von 6 Bits aufweist, und an die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 207 ausgegeben.
Wie in Ausbildungsbeispiel 3 bildet die Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 207 einen einzelnen Block aus den zwei Pixels (Cpix0, Cpix1) für das Luminanzsignal (ein Y- Signal), dem einen Pixel (Cpix2) für das Farbdifferenzsignal Cb für das Pixel, das an derselben Position auf dem Bildschirm angeordnet ist, wie die oben genannten zwei Pixel, und dem einen Pixel (Cpix3) für das Farbdifferenzsignal Cr für das Pixel, das an derselben Position wie in 3 gezeigt angeordnet ist, und gibt dann diesen Block an die Ersetzungsvorrichtung 208 aus. Dieser einzelne Block entspricht Datenblöcken 401 und 402a in 4.
4 zeigt ein Ersetzungsverfahren, das von der Ersetzungsvorrichtung 208 ausgeführt wird. Die Ersetzungsvorrichtung 208 ersetzt die Daten in den Blöcken des Zusatzbereichs für einen Teil dieser Daten in den Blöcken des kodierten Effektivbereichs, der in den schattierten Bereichen 401 und 402 in 4 aufgezeichnet wird. Die schattierten Bereiche 401 und 402 in 4 sind dieselben wie die reservierten Bereiche 601 und 602 in 6, die in dem herkömmlichen Beispiel beschrieben wurden, und werden für die Daten ersetzt, die von der Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 207 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgegeben werden. Ein vorgegebener Bereich und ein anderer Bereich in dem ersten Block gemäß dieser Erfindung entsprechen den Bereichen 401 und 402, die in 4 gezeigt werden.
Das Ersetzungsverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel ersetzt die Daten in dem schattierten Bereich 401 für die 12 Bits in den zwei Pixels (Cpix0, Cpix1) für das Luminanzsignal in den Blöcken des komprimierten Zusatzbereichs, während die Daten in dem schattierten Bereich 402 durch die 12 Bits (der Datenblock 402a in 4) in den zwei Pixels (Cpix2, Cpix3) für die Farbdifferenzsignale ersetzt werden. Obwohl dieses Ausführungsbeispiel einen Block, der von der Zusatzbereich-Blockbildungsvorrichtung 207 ausgegeben wird, in die zwei Datenblöcke 401a und 402a teilt und diese Datenblöcke in den unterschiedlichen Bereichen 401 und 402 aufzeichnet, befinden sich sowohl der Bereich 401 als auch 402 in demselben Datenaufzeichnungsbereich. Die in 4 zu ersetzenden Pixel entsprechen den Pixels in dem Block in 3.
Wie oben beschrieben stellt die Videosignal-Kodiervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Effekte des ersten und des dritten Ausführungsbeispiels bereit. Zusätzlich wird das Bild für den hinzugefügten Bereich durch einfaches Komprimieren der ursprünglichen 8-Bitdaten in 6Bitdaten, wodurch trotz Dekodierung eine hohe Bildqualität ermöglicht wird.
Die Anzahl der Blöcke in dem Zusatzbereich gemäß dieser Erfindung muss lediglich kleiner oder gleich der Anzahl der Blöcke in dem Effektivbereich sein, und gemäß diesem Ausführungsbeispiel muss die Anzahl der Blöcke in dem Zusatzbereich pro Kanal lediglich kleiner oder gleich der Anzahl der Blöcke und dem Effektivbereich sein.
Obwohl das oben genannte Ausführungsbeispiel in Verbindung mit Kodierung beschrieben wurde, ist diese Erfindung nicht auf diesen Aspekt beschränkt und es kann nicht-komprimierende Kodierung verwendet werden. In diesem Fall umfasst ein einzelnes Pixel ursprünglich 8 Bits, demzufolge ist ein 4-Bytebereich erforderlich, um Daten für 4 Pixel wie oben beschrieben aufzuzeichnen. Da die Summe der schattierten Bereiche 401, 402 in 4 einschließlich EOB 4 Bytes entspricht, kann dieser Fall gelöst werden, indem ein Teil des AC-Komponentenaufzeichnungsbereichs als ein EOB-Aufzeichnungsbereich verwendet wird.
Obwohl das oben genannte Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Anordnung beschrieben wurde, die den Zusatzbereich nach der Kodierung blockbildet, ist diese Erfindung nicht auf diesen Aspekt beschränkt und der Zusatzbereich kann nach der Blockbildung kodiert werden. In diesem Fall umfasst die Videosignal-Kodiervorrichtung eine Teilungseinrichtung zur Teilung eines eingegebenen Videosignals in einen ersten und einen zweiten Bereich, eine erste Blockbildungseinrichtung zur Teilung des ersten Bereichs in Einheiten des ersten Blocks, eine erste Komprimierungseinrichtung zur Kodierung des ersten Blocks, um einen ersten komprimierten Block zu erstellen, eine zweite Blockbildungseinrichtung zur Teilung des zweiten Bereichs in die Einheiten des zweiten Blocks einschließlich einem Luminanzsignal für mehrere Pixel, die an derselben Position auf einem Bildschirm angeordnet sind wie die mehreren Pixel, eine zweite Komprimierungseinrichtung zur Kodierung des zweiten Blocks, um zweite komprimierte Daten zu erstellen, um diese Daten als einen zweiten komprimierten Block auszugeben, und eine Ersetzungseinrichtung zur Ersetzung des zweiten komprimierten Blocks durch Daten, die in demselben ersten Block an einer vorgegebenen Position gespeichert sind. In diesem Fall sind die Zusatzbereich-Kodierer 105 (oder 206) und 106 (oder 207), die in 1 und 2 beschrieben sind, invers angeordnet. Diese Anordnung stellt Effekte bereit, die den oben beschriebenen gleichen.
Obwohl das erste Ausführungsbeispiel nicht die Konfiguration beschränkt, die die Fehlerunanfälligkeit verbessern kann, kann natürlich eine Konfiguration bereitgestellt werden, in der Luminanz- und Farbdifferenzsignale für mehrere Pixel, die an derselben Position auf dem Bildschirm angeordnet sind, in denselben Block eingegeben werden, wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen. In diesem Fall umfasst die Videosignal-Kodiervorrichtung eine Teilungseinrichtung zur Teilung eines eingegebenen Videosignals in einen ersten und einen zweiten Bereich, eine erste Blockbildungseinrichtung zur Teilung des ersten Bereichs in Einheiten des ersten Blocks, eine erste Komprimierungseinrichtung zur Kodierung des ersten Blocks, um einen ersten komprimierten Block zu erstellen, eine zweite Komprimierungseinrichtung zur Kodierung des zweiten Bereichs, um zweite komprimierte Daten zu erzeugen, eine zweite Blockbildungseinrichtung zur Teilung der zweiten komprimierten Daten in die Einheiten des zweiten Blocks, jeweils ein Luminanzsignal für mehrere Signale und mindestens ein Farbdifferenzsignal für Pixel umfassend, die an denselben Positionen an dem Bildschirm angeordnet sind wie die mehreren Pixel, und ein Ersetzungsmittel zur Ersetzung des zweiten komprimierten Blocks durch Daten, die in demselben ersten komprimierten Block an einer vorgegebenen Position gespeichert sind. Tritt ein Fehler auf, wirkt sich dieser demzufolge lediglich auf die mehreren Pixel aus, wodurch die Fehlerunanfälligkeit verbessert wird, um die nachteiligen Auswirkungen auf die Bildqualität während der Dekodierung zu verringern.
Obwohl das zweite Ausführungsbeispiel nicht die Konfiguration beschränkt, die die Fehlerunanfälligkeit verbessern kann, kann natürlich eine Konfiguration bereitgestellt werden, in der Luminanz- und Farbdifferenzsignale für mehrere Pixel, die an derselben Position auf dem Bildschirm angeordnet sind, in denselben Block eingegeben werden, wie in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen. In diesem Fall umfasst die Videosignal-Kodiervorrichtung eine Teilungseinrichtung zur Teilung eines eingegebenen Videosignals in einen ersten und einen zweiten Bereich, eine erste Blockbildungseinrichtung zur Teilung des ersten Bereichs in mehrere erste Blöcke und zur Teilung der mehreren Blöcke in (x) (x ≥ 2) Kanäle zur Ausgabe, eine erste Komprimierungseinrichtung zur Kodierung des ersten Blocks, um einen ersten komprimierten Block zu erstellen, eine zweite Komprimierungseinrichtung zur Kodierung des zweiten Bereichs, um zweite komprimierte Daten zu erzeugen, eine zweite Blockbildungseinrichtung zur Teilung der zweiten komprimierten Daten in die Einheiten des zweiten Blocks einschließlich einem Luminanzsignal für mehrere Pixel und mindestens ein Farbdifterenzsignal für Pixel, die an derselben Position auf einem Bildschirm angeordnet sind wie die mehreren Pixel, und zur Teilung der mehreren zweiten komprimierten Blöcke in die (x) Kanäle zur Ausgabe und Ersetzungseinrichtung, die in jedem der (x) Kanäle zur Ersetzung des zweiten komprimierten Blocks durch Daten betriebsbereit ist, die in demselben ersten komprimierten ersten Block an einer vorgegebenen Position gespeichert sind. Wird demzufolge eine Multikanalkonfiguration verwendet und ein Fehler tritt auf, wirkt sich dieser lediglich auf die mehreren Pixel aus, wodurch die Fehlerunanfälligkeit wesentlich verbessert wird, um die nachteiligen Auswirkungen auf die Bildqualität während der Dekodierung zu verringern.
Obwohl die oben genannten Ausführungsbeispiele in Verbindung mit dem Effektiv- und dem Zusatzbereich beschrieben wurden, ist diese Erfindung nicht auf diesen Aspekt beschränkt und andere Bereiche können als erster und zweiter Bereich verwendet werden.
Wird wie oben beschrieben gemäß den oben genannten Ausführungsbeispielen zum Beispiel eine Ausrüstung zur Kodierung des 4:1:1-Signals verwendet, ermöglicht es die Einrichtung zur Ersetzung der kodierten Daten den Pixeln für den Zusatzbereich, die während der Dekodierung verwendet werden, für die nutzlosen Daten ersetzt zu werden, die herkömmlicherweise in den kodierten Daten vorhanden sind, die nicht benötigt werden, um den kodierten Effektivbereich zu dekodieren. Das heißt alle kodierten Daten können effektiv verwendet werden und wenn die Anzahl der Zeilen in dem Effektivbereich, die durch den herkömmlichen Effektivbereich-Kodierer aufgezeichnet werden kann, kleiner ist als der, der in einem bestimmten Standard spezifiziert ist, kann die Kodiervorrichtung gemäß dieser Erfindung die Anzahl der effektiven Zeilen zur Aufzeichnung erhöhen, wodurch alle effektiven Zeilen aktiviert werden, die in dem Standard spezifiziert sind, um ohne die Notwendigkeit der Herstellung eines neuen Kodierers aufgezeichnet zu werden.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich ist, weist diese Erfindung den Vorteil der Aktivierung kodierter Daten für die effektivere Verwendung und zur Verbesserung der Fehlerunanfälligkeit auf.

Claims

Videosignal-Kodiervorrichtung zum Kodieren eines digitalen Videosignals, die umfasst: eine erste Blockbildungseinrichtung (103) zum Teilen eines Bildes eines digitalen Eingangs-Videosignals in eine Vielzahl von Blöcken und eine erste Kodiereinrichtung (104) zum Kodieren eines Blocks in einen kodierten Block, dadurch gekennzeichnet, dass die Videosignal-Kodiervorrichtung des weiteren eine Teil-Einrichtung (102) zum Teilen eines Bildes des digitalen Eingangs-Videosignals in einen ersten Bildbereich und einen zweiten Bildbereich umfasst, die erste Blockbildungseinrichtung (103) den ersten Bildbereich in eine Vielzahl von Blöcken teilt, die erste Kodiereinrichtung (104) einen Block des ersten Bildbereiches in einen kodierten Block kodiert, der eine Vielzahl von Datenabschnitten einschließlich eines Datenabschnitts von Daten umfasst, die zum Dekodieren des Videosignals nicht erforderlich sind, eine zweite Blockbildungseinrichtung (106) zum Teilen des zweiten Bildbereiches in eine Vielzahl von Datenblöcke, wobei die Datengröße eines Datenblocks kleiner ist als die Datengröße eines Datenabschnitts, und eine Ersetzungseinrichtung (107), die Daten, die zum Dekodieren des Videosignals in den kodierten Blöcken von Bilddaten des ersten Bildbereiches nicht erfor derlich sind, durch Datenblöcke von Bilddaten des zweiten Bildbereiches substituiert.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das digitale Eingangs-Videosignal eine 4:2:2-Abtastung aufweist und die zweite Blockbildungseinrichtung (106) den zweiten Bildbereich in Datenblöcke teilt, und jeder Datenblock Luminanzsignale von zwei Pixeln sowie Farbdifferenzsignale von zwei Pixeln enthält, die an der gleichen Position auf einem Bildschirm angeordnet sind.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach Anspruch 2, die des Weiteren eine zweite Kodiereinrichtung (105) zum Kodieren des zweiten Bildbereiches vor dem Teilen durch die zweite Blockbildungseinrichtung (106) enthält.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach Anspruch 3, wobei die zweite Kodiereinrichtung (105) kodierte Daten erzeugt, in denen jedes Datenelement 6 Bits aufweist, und der Substitutionseinrichtung (107) Daten, die zum Dekodieren des Videosignals in den kodierten Blöcken nicht erforderlich sind, durch 12 Bits für die zwei Pixel des Luminanzsignals und durch 12 Bits für die zwei Pixel des Farbdifferenzsignals ersetzt.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die des Weiteren eine zweite Kodiereinrichtung (105) zum Kodieren der Datenblöcke vor Substitution durch die Substitutionseinrichtung (107) enthält.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–5, wobei das Kodieren Kompression beinhaltet.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der erste Bildbereich 480 Zeilen hat und der zweite Bildbereich 7,5 Zeilen hat, wenn das digitale Eingangs-Videosignal auf einem 525/60-System gesendet wird, und der erste Bildbereich 576 Zeilen hat und der zweite Bildbereich 9 Zeilen hat, wenn das digitale Eingnungs-Videosignal auf einem 625/50-System gesendet wird.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei das durch die erste Kodiereinrichtung (104) ausgeführte Kodieren Transformationskodieren beinhaltet.
Videosignal-Kodiervorrichtung nach einem der Ansprüche 3–5, wobei das durch die zweite Kodiereinrichtung (105) ausgeführte Kodieren nicht-lineare Quantisierung ist.