PL170478B1

PL170478B1 - Uklad przetwarzania wstepnego w ukladzie kompresji sygnalu wizyjnego PL PL PL

Info

Publication number: PL170478B1
Application number: PL93306380A
Authority: PL
Inventors: Charles M Wine; Glenn A Reitmeier; Kamil M Uz
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1992-05-26
Filing date: 1993-03-15
Publication date: 1996-12-31
Also published as: CZ282865B6; ES2132225T3; JPH07507428A; TW248628B; HU9403389D0; US5253041A; HUT73887A; KR950701793A; WO1993025048A1; CA2136608A1; PL171083B1; EP0642725B1; CA2136608C; SK143194A3; CN1080453A; HU224274B1; CZ240996A3; SG83072A1; CZ288094A3; ATE180615T1

Abstract

1 . Uklad przetwarzania wstepnego w ukladzie kompresji sygnalu wizyjnego zawierajacym uklad generowania sygnalów skladowej chrominancji z wybieraniem miedzyliniowym, wystepujacych jako sekwencje pól danych oraz kompresor danych wizyj- nych, dzialajacy na poziomie ramki, znamienny tym, ze zawiera, dolaczony do ukladu generowania (40) sygnalów skladowej chrominancji, zespól nadaw- czych obwodów pionowej 1 poziomej interpolacji (4 1 , 42) danych skladowej chrominancji, na podsta- wie wzajemnie wylaczajacych sie nieparzystych lub parzystych pól danych skladowej chrominancji, 1 wlaczania ukladu podpróbkowania (10 - 24) danych skladowej chrominancji, umieszczonego w zespole nadawczych obwodów interpolacji (41, 42) oraz zawiera zespól nadawczych obwodów kombina- cyjnych (43, 44) podawania przeplecionych niepa- rzystych i parzystych pól danych skladowej chrominancji z zespolu nadawczych obwodów interpolacji (41, 42) do kompresora (46) danych wizyjnych Fig. 7 (5 4 ) Uklad przetwarzania wstepnego w ukladzie kompresji sygnalu wizyjnego PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ przetwarzania wstępnego w układzie kompresji sygnału wizyjnego.

Standard dotyczący transmisji i zapisu danych wizyjnych został określony szczegółowo w dokumencie International Organization for Standardization, ISO-IEC JT(1/SC2AVG1). Kodowanie Obrazów Ruchomych i Towarzyszącej im Fonii, MPEG 90/176 Rev. 2, 18 grudnia 1990. Zgodnie z protokołem sygnału przeprowadza się przetwarzanie kolejnych ramek sygnału wizyjnego wybieranego międzyliniowo poprzez kompresję wewnątrz- i międzyramkową. Jednakże zgodnie z tym standardem tylko nieparzyste pola odpowiednich ramek są przetwarzane i transmitowane. Konsorcjum Badawcze Telewizji Zaawansowanej (ATRC) zaadoptowało ten protokół dla celów transmisji obrazów wizyjnych wysokiej rozdzielczości, gdzie przetwarzane i transmitowane są zarówno ramki parzyste jak i nieparzyste.

Według protokołu kompresji, sygnał wizyjny jest przetwarzany w odpowiednich obszarach obrazu, na przykład 16x16 pikseli. Obszary takie są reprezentowane przez odpowiednie makrobloki danych. Każdy makroblok zawiera sześć bloków danych. Cztery z tych bloków odpowiadają informacji dotyczącej luminancji, przy czym każdy blok reprezentuje macierz 8 x 8 pikseli. Pozostałe dwa bloki odpowiadają informacji dotyczącej chrominancji, to jest, jeden blok informacji różnicowej koloru U a drugi blok informacji różnicowej koloru V (U i V mogą reprezentować konwencjonalne sygnały B-Y i R-Y). Bloki te reprezentują odpowiednio informację o kolorze w całym makrobloku, ale w postaci podpróbkowanej. Oznacza to, ze blok 16 x pikseli reprezentujący chrominancję jest interpolowany w dół do bloku wartości 8x8, a wartości interpolowane zostają zakodowane. ,

Kodowanie odbywa się na poziomie ramki. Kolejne pary wybieranych międzyliniowo pól parzystych i nieparzystych są łączone najpierw w ramki danych, a następnie ramki danych są przetwarzane jako jednostka. Na figurze 1 przedstawiony jest blok wartości pikseli. Małe kwadraty reprezentują próbki odpowiadające odpowiednim pikselom. Zacieniowane kwadraty reprezentują linie piksel z pól nieparzystych, a białe kwadraty reprezentują linie pikseli z pól parzystych. Skompresowane dane luminancji są wytworzone z macierzy wartości próbek obrazu o układzie podobnym do przedstawionej macierzy kwadratów. Kółka przedstawiają interpolowane próbki chrominancji, U lub V. Nominalnie każda wartość chrominancji jest obliczana na podstawie wartości odpowiednich sąsiednich pikseli pokazanych dla przykładu, pomiędzy górnymi dwoma rzędami. Wynikowa macierz wartości chrominancji reprezentują obraz, który jest podpróbkowany przez współczynnik dwa w kierunku zarówno pionowym jak i poziomym.

Figura 2 przedstawia przetwarzanie danych na poziomie ramki, gdy ramki danych są wytwarzane z obrazów z wybieraniem międzyliniowym. W obrazach z wybieraniem międzyliniowym tak pola parzyste jak i nieparzyste mają przedstawiać składowe części pojedynczego obrazu w jednym momencie. Jednakże pola parzyste i nieparzyste są wybierane kolejno, z tego względu nie mogą one przedstawiać tego samego obrazu w tym samym momencie. W rzeczywistości będzie miał miejsce względny ruch pomiędzy polami parzystymi a nieparzystymi obiektów obrazu w tej samej ramce. Zakładając, że na fig. 2 czerwony kwadrat RO występuje w polu nieparzystym, jak pokazano, i przesuwa się do położenia zajmowanego przez czerwony kwadrat RE w polu parzystym. Pierwotne wartości piksela przedstawiające czerwony kwadrat są pokazane na czarno w obu polach parzystym i nieparzystym. W związku z interpolacją wartości chrominancji będzie widoczne, że jedynymi interpolowanymi wartościami chrominancji związanymi z czerwonym kwadratem, które będą reprezentować właściwy kolor, są wartości zawarte w obu kwadratach RE i RO. Wszystkie inne interpolowane wartości chrominancji skojarzone z czerwonym kwadratem będą przedstawiać kombinację kolorów. Zniekształcenie kolorów staje się większe ze względu na to, że pierwotny sygnał wizyjny podawany do kompresora będzie miał nominalnie skorygowany współczynnik gamma, co powoduje nieliniowości wartości interpolowanych, które są wzmacniane przez odwrotną funkcję gamma w urządzeniu obrazowym.

Podczas analizy efektu wyjściowego działania kompresora/dekompresora według standardu MPEG, najgorszym efektem ubocznym jest wynik przetwarzania wstępnego. Duże kolorowe ruchome obiekty wytwarzają duże zniekształcenia dostrzegalnej luminancji i chrominancji w postaci wyprzedzających i wlokących się krawędzi. Zniekształcenia są łatwo widoczne przy normalnej odległości oglądania. Obserwowanym efektem błędny kolor w obszarach wewnątrzramkowego ruchu obiektów, to jest ruchem pomiędzy polami. Kolor jest nieprawidłowy nie tylko pod względem odcienia, ale także nasycenia i luminancji.

Istotą układu przetwarzania wstępnego w układzie kompresji sygnału wizyjnego, według wynalazku, zawierającym układ generowania sygnału składowej chrominancji z wybieraniem międzyliniowym, występujących jako sekwencje pól danych oraz kompresor danych wizyjnych, działający na poziomie ramki, jest to, że zawiera, dołączony do układu generowania sygnałów składowej chrominancji, zespół nadawczych obwodów pionowej i poziomej interpolacji danych składowej chrominancji, na podstawie wzajemnie wyłączających się nieparzystych lub parzystych pól danych składowej chrominancji, i włączania układu podpróbkowania danych składowej chrominancji, umieszczonego w zespole nadawczych obwodów interpolacji oraz zawiera zespół nadawczych obwodów kombinacyjnych podawania przeplecionych nieparzystych i parzystych pól danych składowej chrominancji z zespołu nadawczych obwodów interpolacji do kompresora danych wizyjnych.

Korzystne jest, gdy zgodnie z wynalazkiem zespół nadawczych obwodów interpolacji stanowi układ łączenia próbek z kolejnych linii pola w proporcji trzy do jednego i kolejnych próbek w kierunku poziomym w proporcji jeden do jednego lub też stanowi układ łączenia próbek z kolejnych linii pola w proporcji jeden do jednego i kolejnych próbek w kierunku

170 478 poziomym w proporcji jeden do jednego, przy czym układ podpróbkowania stanowi układ wytwarzania, poprzez podpróbkowanie interpolowanej w kierunku poziomym danych składowej chrominancji, jednej wartości piksela w kierunku poziomym dla czterech pierwotnych wartości piksela w każdej linii pól nieparzystych i jednej wartości piksela w kierunku poziomym dla czterech pierwotnych wartości piksela w każdej linii pól parzystych.

Przedmiot wynalazku dotyczący układu przetwarzania wstępnego w układzie kompresji sygnału wizyjnego jest przedstawiony w przykładzie wykonania, obejmującym dla lepszego zrozumienia istoty wynalazku także opis układu przetwarzania końcowego w układzie dekompresji sygnału wizyjnego, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia blok wartości pikseli, fig. 2 - przetwarzanie danych na poziomie ramki, fig. 3 i 4 przedstawiają alternatywne wytwarzanie podpróbkowanych wartości chrominancji, przed ich kompresją, zgodnie z wynalazkiem, fig 5 i 6 przedstawiają schematy blokowe różnych układów do podpróbkowania danych składowej chrominancji, fig. 7 przedstawia schemat blokowy układu przetwarzania wstępnego w układzie kompresji sygnału wizyjnego, fig. 8- schemat blokowy układu przetwarzania końcowego w układzie dekompresji sygnału wizyjnego, fig. 9 - przetwarzanie danych wizji po dekompresji, fig. 10 - schemat blokowy układu do dekompresji danych chrominancji, które wstępnie przetworzone na poziomie pola przed kompresją, zaś fig. 11 - schemat blokowy konwertera nadpróbkowania sygnału wizyjnego w kierunku pionowym.

Omawianie przykładu wykonania rozpocznie się od figury 7, która przedstawia schemat blokowy układu przetwarzania wstępnego w układzie kompresji sygnału wizyjnego. Na tej figurze, sygnały koloru R, G i B wybierane międzyliniowo, na przykład pochodzące z kamery telewizyjnej, są podawane do układu generowania 40 sygnałów składowej chrominancji, w postaci matrycy, który wytwarza składową luminancji Y i składowe różnicowe sygnału koloru U i V. Zakłada się, że na wyjściu generowania 40 uzyskuje się sygnały w postaci próbkowanych danych cyfrowych. Składowa luminancji z wybieraniem międzyliniowym jest podawana do układu pamięci ramki 45, w której kolejne nieparzyste i parzyste pola sygnału luminancji są łączone w odpowiednie ramki sygnału luminancji. Ramki danych luminancji są podawane kolejno do kompresora 46 danych wizyjnych sygnału wizyjnego w celu ich kompresji i transmisji. Kompresor 46 przetwarza dane wizyjne zgodnie z protokołem podobnym do protokołu MPEG. W ten sposób składowa luminancji jest przetwarzana zasadniczo niezależnie od informacji o chrominancji, z wyjątkiem wpływu wielkości kompresowanego sygnału danych chrominancji na kwantyzację danych skompresowanych.

Składowe chrominancji U i V są przetwarzane wstępnie niezależnie, ale w podobny sposób, przez odpowiednio zespół nadawczych obwodów interpolacji 41, 42 i zespół nadawczych obwodów kombinacyjnych 43, 44. W przypadku składowej U, kolejne pola danych składowej chrominancji U są podawane do jednego z nadawczych obwodów interpolacji 42, gdzie są one interpolowane i podpróbkowane w kierunku pionowym jak i poziomym. Kolejne pola interpolowanych i podpróbkowanych danych U z tego obwodu 42 są podawane do jednego z nadawczych obwodów kombinacyjnych 43. W tym nadawczym obwodzie kombinacyjnym 43, kolejne nieparzyste i parzyste pola danych z nadawczego obwodu interpolacji 42 są łączone w odpowiednie ramki danych U, które są następnie podawane ramka po ramce do kompresora 46, w celu kompresji i transmisji. Analogicznie jest przetwarzana składowa chrominancji V w drugim nadawczym obwodzie interpolacji 41 i drugim nadawczym obwodzie kombinacyjnym 44.

Figura 3 przedstawia macierz kwadratów składającą się z 8 wierszy na 8 kolumn zawierającą, na przykład, wyjściowe dane pikseli składowej chrominancji U. Macierz 4x4 kółek przedstawia podpróbkowane dane składowej chrominancji U. Nieparzyste i parzyste numerowane wiersze, od 1 do 8, odpowiadają danym odpowiednio z pól nieparzystych i parzystych. Strzałki skierowane od kwadratów danych wyjściowych do odpowiednich kółek wskazują piksele danych wyjściowych, które przyczyniają się do tworzenia wynikowych podpróbkowanych danych chrominancji. Wynikowe podpróbkowane wartości danych sąutworzone wyłącznie z danych pól nieparzystych lub wyłącznie z danych pól parzystych. Nominalnie podpróbkowanie jest wykonywane przed połączeniem danych pól w dane ramek. Dane wyjściowe są prezentowane w postaci połączonej dla przedstawienia rozmieszczenia przestrzennego danych podpróbko170478 wanych względem danych wyjściowych. Wiersze danych podpróbkowanych są rozmieszczone w macierzy zgodnie z protokołem MPEG. Należy zauważyć, że wiersze danych podpróbkowanych nie są równoległe od wierszy danych wyjściowych przyczyniających się do tworzenia wierszy danych podpróbkowanych. Jeżeli, na przykład, ma być zachowywany protokół MPEG, odnoszący się do lokalizacji składowej chrominancji względem danych wyjściowych, jest oczywiste, że dwa wiersze danych wyjściowych przyczyniające się do tworzenia wiersza danych podpróbkowanych, nie przyczyniają się w równej proporcji. Rozważmy podpróbkowaną wartość X, która jest utworzona z przyczynków pikseli wyjściowych A, B, C i D. Piksele A i B leżące bliżej X niż piksele C i D dają większy wkład odpowiednio do wyrażenia:

X = (3[A+B] + [C+D])/8 (1)

Wiersz daaych podpróbkowanych, na przyłdad SE1,jest ukształtowany z dannch piksela z wiezezy 2 i 4. Jednakże w odbiorniku odpowiednie wiersze 2 i 4 nie mogą być odtwozzone z transmitowanego wiersza danych podpróbkowanego SE) bez utraty szczegółów. Jeżeli dopuszczalna jest pewna utrata szczegółów, wtedy odbierane dane podpróbkowane mogą być poddane konwersji w górę na drodze interpolacji w kierunku poziomym w celu wytworzenia linii posiadających poziomą gęstość pikseli równą początkowej poziomej gęstości pikseli. Te interpolowane linie mogą być powtarzane w zastępstwie dla odpowiednich linii, z których były wytworzone odpowlannlp linie danych podpróbkowmych . Atlennatywnle , linie odtwornonej informacji mogą być zoeenestrodwyoe z oyezynie więeyąą yhzoeóatowohcią w pionie prezz wykonanie interpolacji odtworzonych próbek w kierunku zarówno pionowym i poziomym.

Załóżmy, że wiersze SE) były utworzone zgodnie z zależnością według równania ). Przykładowy algorytm konwersji w górę takich danych w kierunku pionowym przez interpolację, może przybrać postać:

R4i = 7/8(SEli) + l/8(SE2i) (^)

R6i = 3/8(SEli) = 5/8(SE2i) (3) gdzie R4i i R6i są i-tymi punktami próbek wytwarzanymi dla wierszy odpowiednio 4) 6, zaś SE)i i SE2i są i-tymi próbkami w wierszach danych podpróbkowancch SE) i SE2.

Z kolei figura 4 przedstawia alternatywny sposób wytwarzania poppróbkownncch wartości chrominancji na zasadzie pole po polu. W tym przykładzie dane wierszy podpróbkowanych nieparzystych (parzystych) pól są wytworzone z wyjściowych danych dla pojedynczych wierszy nieparzystych (parzystych) pól. Należy zauważyć, że ta technika nie nadaje się do wykonywania poPpzóbkowania punktów danych o lokalizacji przestrzennej określanej przez standard MPEG, i rozdzielczość pozioma jest utracona na rzecz rozdzielczości pionowej w odtwarzanych obrazach. Jednakże, każdy wiersz zrekonstruowanych danych jest rekonstruowany z wyłączających się różnych transmitowanych danych. Cztery wyjściowe piksele, składające się na każdy piksel podpróbkowany mogą przyczyniać się w jednakowej proporcji, ponieważ sygnał jest znacznie pryepróbkodanc ze względu na szerokość sygnału chrominancji. Alternatywnie, udział bliższych i dalszych pikseli wyjściowych może występować w proporcji 3:). Rekonstrukcja danych chrominancji w odbiorniku, dla sygnału podpzóbkedanoge, według fig. 4, wymaga interpolacji poziomej, to jest nadpróbkowania w poziomie w proporcji 4:).

Figura 5 przedstawia układ, który może być stosowany dla zespołu nadawczych obwodów interpolacji 4ł i 42 z fig. 7 w celu wytworzenia wartości podpróbkowanej chrominancji. To obwody 4) i 42 mogą być poprzedzane przez filtry dolnopzzeputtowe w celu ograniczenia szerokości pasma stosowanego sygnału składowej chrominancji dla spełnienia kryterium próbkowania Nyquista. Na fig. 5 elementy układu pedpzóbkowania łO-22 wytwarzają wiersze wartości próbek umieszczone w efekcie pomiędzy każdą parą próbek wyjściowych i każdą parą linii. Następnie elementy 23 i 24 tego układu podpróbkowania wybierają odpowiednie z wytworzonych próbek celem wytworzenia sygnału podpróbkowayego. Próbki sygnału wejściowego występują jako wzajemnie wyłączające się pola danych i z częstotliwością próbkowania Fs. Dane wejściowe są podawane do połączenia kaskadowego pierwszego elementu opóźniającego ł2 o jeden okres próbkowania drugiego elementu opóźniającego )4 o jedną linię minus jeden okres próbkowania i trzeciego elementu opóźniającego ł6 o jeden okres próbkowania. W pewnej chwili próbki dostępne na wejściowych i wyjściowych połączeniach trzeciego

170 478 elementu opóźniającego 16 odpowiadają pikselom D i C z fig. 3, i jednocześnie próbki dostępne na wejściowych i wyjściowych połączeniach pierwszego elementu opóźniającego 12 odpowiadają pikselom B i A. Próbki wejściowe są podawane do pierwszego elementu korygującego 18, który koryguje próbki podawane do niego przez współczynnik W1. Opóźnione próbki, dostępne na wyjściowych połączeniach elementów opóźniających 12, 14 i 16, są podawane odpowiednio do kolejnych elementów korygujących 19, 20 i 21, które korygują próbki przez współczynniki odpowiednio W2, W3 i W4. Skorygowane próbki z elementów korygujących 18-21 są sumowane w sumatorze 22, który daje kolejne sumy z wejściową częstotliwością próbkowania. Przy założeniu, że próbki B, A, D i C są podawane do elementów korygujących 18,19,20 i 21, próbki wyjściowe SE1 i, na wyjściu sumatora 22, posiadają postać:

SE1i = W1 (B) + W2(A) + W3(D) + W4(C) (4)

Jeżeli współczynnikom korygującym W1, W2, W3 i W4 zostaną nadane wartości odpowiednio 3/8, 3/8, 1/8 i 1/8 będzie widać, że sumator 22 wytwarza wartości próbek współmierne z równaniem 1. Alternatywnie, jeżeli wszystkim tym współczynnikom nadana zostanie wartość 1/4, wartości wynikowe będą w efekcie pokrywały się z wierszami 3 na fig. 3, który leży pośrodku pomiędzy dwoma liniami przyczyniającymi się do wytworzenia wartości interpolowanych.

Sumator 22 wytwarza próbki, które występują w poziomie pomiędzy kolejnymi pikselami wyjściowymi i pionowo pomiędzy kolejnymi wierszami. Żądany sygnał jestjednym z tych, które są podpróbkowane przez współczynnik 2 w kierunku pionowym jak i poziomym. Podpróbkowanie jest realizowane przez wybranie każdej innej sumy na przemiennych liniach sum interpolowanych. Wybór jest dokonywany przez zapisanie stanu wyjścia sumatora 22 w przerzutniku zatrzaskowym 23 danych. Przerzutnik zatrzaskowy 23 zapisuje i wyprowadza dane, które są dostępne na jego wejściu danych D niezwłocznie przed zboczem czołowym sygnału zegarowego podawanego do jego wejścia taktowania C. Sygnał taktowania, podawany do przerzutnika zatrzaskowego 23, jest wytwarzany przez układ logicznego iloczynu 24 z sygnału fali prostokątnej Fh/2 o częstotliwości połowy linii i sygnału fali prostokątnej Fs/2 o częstotliwości równej połowie częstotliwości próbkowania.

Z kolei figura 6 przedstawia alternatywny układ podpróbkowania, który realizuje przetwarzanie pokazane na fig. 4. Układ z fig. 6 wytwarza zinterpolowane wartości z pojedynczych linii wartości piksela wyjściowego z wykorzystaniem kolejnych elementów opóźniających 31 - 34. Współczynniki korygujące W5, W6, W7 i W8, które mogą być podane do kolejnych elementów korygujących 35 - 38, wynoszą odpowiednio 1/8, 3/8, 3/8 i 1/8. Wszystkim współczynnikom korygującym W5, W6, W7 i W8 mogą być nadane wartości 1/4.

Figura 8 przedstawia układ przetwarzania końcowego w układzie dekompresji sygnału wizyjnego przetworzonego wstępnie według układu z fig. 7. Odebrane dane są podane do dekompresora 50, w którym dane wizyjne są dekompresowane na zasadzie ramka po ramce. Poddane dekompresji składowe luminancji i chrominancji są zapamiętywane w pamięciach ramki 51, 52 i 53, przy czym do dwóch ostatnich pamięci 52, 53 jest dołączony zespół odbiorczych obwodów interpolacji 55, 56, 57, 58. Następnie odpowiednie ramki danych wizji są rozkładane w układach wyboru pola 54 - 56 na odpowiednie pola. Odpowiednie pola danych chrominancji są poddane konwersji w górę w układach 57, 58 interpolacji danych wizyjnych na zasadzie pole po polu, to znaczy dane chrominancji występujące z częstotliwością pikseli N i częstotliwością linii M są przetwarzane celem wytworzenia pikseli o częstotliwości 2N w liniach o częstotliwości 2M. Dane luminancji parzystego (nieparzystego) pola są łączone w odbiorczym obwodzie kombinacyjnym 59, stanowiącym układ macierzowy, z danymi parzystymi (nieparzystymi) chrominancji celem wytworzenia sygnałów wizyjnych koloru R, G i B.

Przetwarzanie danych wizji po dekompresji jest przedstawione na fig. 9. Poruszając się w kierunku ruchu wskazówek zegara od górnej lewej części tej figury widać, że kolejno ramka zostaje zdekompresowana, podpróbkowana, składowa chrominancji (U lub V) zostaje rozdzielona na odpowiednie pola nieparzyste i parzyste. Pola nieparzyste i parzyste są poddane konwersji w górę pod względem gęstości pikseli i linii do gęstości równoważnej gęstości danych dla wyjściowego piksela, na przykład z kompresora 40 na fig. 7. Pola poddawane

170 478 konwersji w górę danych chrominancji są następnie łączone macierzowo z polami o odpowiednich danych luminancji celem wytworzenia wyjściowych sygnałów wizji R, G, B. Należy zauważyć, że w procesie łączenia macierzowego pola parzyste (nieparzyste) luminancji są łączone macierzowo z odpowiednimi polami parzystymi (nieparzystymi) chrominancji poddanymi konwersji w górę.

Figura 10 przedstawia układ służący do konwersji w górę danych chrominancji podpróbkowanych, przy założeniu, że podpróbkowanie ma postać przedstawioną na fig. 3. Układ ten jest zawarty w zespole odbiorczych obwodów interpolacji 55, 56, 57, 58. Przedstawiony układ wykonuje podwajanie liczby pikseli w liniach poziomych i następnie wytwarza każdą linię poddaną konwersji w górę dwukrotnie celem spowodowania podwojenia liczby linii w polu. Układ z fig. 10 ma dwa kanały, jeden do przetwarzania pól nieparzystych a drugi do przetwarzania pól parzystych. Oba rodzaje pól są dostępne równolegle, ponieważ dekompresor 50 podaje dane zdekompresowane na zasadzie ramka po ramce. Dane poddane konwersji w górę z dwóch kanałów są przeplatane w pierwszym multiplekserze 109 i wyprowadzane do pamięci 110. Dane mogą być następnie odczytywane z pamięci 110 celem wykonania łączenia macierzowego z danymi pól wyłącznie parzystych i nieparzystych.

Dane składowej chrominancji U i V z układu wyboru pola 56 lub 55 są podawane do magistral wejściowych pola parzystego i nieparzystego 98 i 99, przy czym ze względu na to, że kanały pola parzystego i nieparzystego działają podobnie, zostanie opisany tylko kanał pola nieparzystego. Dane pola nieparzystego są stabilizowane w pierwszym elemencie opóźniającym 100 o jeden okres próbkowania i podawane do drugiego elementu opóźniającego 101 o jeden okres próbkowania. Próbki opóźnione z elementów opóźniających 100 i 101 są podawane do wejść sumatora 102, który sumuje podawane próbki. Sumy są dzielone w dzielniku 103 przez dwa celem utworzenia średniej sumowanych próbek, która to średnia tworzy wartość pośrednią piksela zlokalizowaną pomiędzy dwoma wartościami próbki tworzącymi sumę. Wartość średnia jest podawana do jednego wejścia drugiego multipleksera 104. Opóźniona próbka z pierwszego elementu opóźniającego 100 jest podawana na drugie wejście drugiego multipleksera 104. Prostokątny sygnał taktowania o częstotliwości odpowiadającej częstotliwości podpróbkowania jest podawany w celu alternatywnego połączenia dwóch końcówek wejściowych multipleksera z wyjściem multipleksera. Na wyjściu drugiego multipleksera 104 pojawia się sekwencja zdekompresowanych próbek chrominancji zmieniających się co próbka z obliczonymi, pośrednimi, próbkami z dzielnika 103. Wyjściowa częstotliwość próbkowania z drugiego multipleksera 104 jest równa podwójnej częstotliwości próbkowania próbek podawanych do pierwszego elementu opóźniającego 100. Próbki z drugiego multipleksera 104 są połączone z trzecim multiplekserem 105, którego zadaniem jest podawanie przemiennych linii próbek do pierwszego elementu pamięciowego 106 i leżących pomiędzy liniami próbek do drugiego elementu pamięciowego 107. Dane są zapisane i odczytywane z tych elementów 106 i 107 przy dwukrotnej częstotliwości piksela podpróbkowanego, to jest z początkową częstotliwością próbkowania. Dwa elementy pamięciowe 106 i 107 są wykorzystywane w taki sposób, że dane mogą być odczytywane z jednego elementu pamięciowego, podczas gdy nowe dane są zapisywane do drugiego elementu pamięciowego. Dane z odpowiednich elementów pamięciowych są podawane do czwartego multipleksera 109, który sekwencyjnie umożliwia dostęp do danych dla czterech elementów pamięciowych celem wyprowadzenia kolejnych powtarzanych linii danych pól nieparzystych przeplecionych z powtarzanymi liniami danych pól parzystych. Sekwencja reprezentująca dane z czwartego multipleksera 109 posiada postać Oo, Eo, 0_O, Eo, Oi, Ei, O2, E2 itd., gdzie O1 i Ei reprezentują nieparzyste i parzyste linie danych wyjściowych. Indeks i wskazuje wiersz danych podpróbkowanych, z którego wytworzony zostaje wiersz danych wyjściowych. Jest to rodzaj konwersji w górę w pionie typu powtórz linię.

Figura 11 przedstawia przykładowy konwerter w górę w pionie do wytwarzania interpolowanych w pionie linii próbek według równań 2 i 3. Konwerter ten może zastąpić elementy umieszczone pomiędzy multiplekserami drugim 104 i pierwszym 109 na fig. 10. Konwerter według fig. 11 ma za zadanie współbieżne generowanie dwu linii danych wyjściowych dla każdej linii wyjścia danych z drugiego multipleksera 104. Przyjmijmy, że poddane konwersji w górę

170 478 w pionie wersje wierszy SE1 i SE2 (fig. 3) były sekwencyjnym wyjściem z drugiego multipleksera 104 do konwertera z fig. 11. Wiersze danych są podawane do elementu opóźniającego 200 o jedną linię poziomą, tak że uszeregowane w pionie dane z wierszy SE2 i SE1 są równolegle dostępne na połączeniach odpowiednio wejścia i wyjścia elementu opóźniającego 200. Dane uporządkowane w pionie z wierszy SE2 i SE1 są korygowane przez współczynniki 3/8 i 5/8 w elementach korygujących 202 i 204. Wartości wyjściowe z elementów korygujących 202 i 204 są sumowane w sumatorze 205 w celu wygenerowania wartości piksela składowej chrominancji reprezentujących wiersz 6. Dane uporządkowane w pionie z wierszy SE2 i SE1 są korygowane przez współczynniki 7/8 i 1/8 w kolejnych elementach korygujących 208 i 209. Wartości wyjściowe z elementów korygujących 208 i 209 są sumowane w kolejnym sumatorze 210 w celu wygenerowania wartości piksela składowej chrominancji reprezentujących wiersz 4. Dwie obliczone linie danych są podawane do multipleksera 212, który kieruje pary linii do jednego z dwóch elementów pamięciowych. Do danych z odpowiednich elementów pamięci ma miejsce kolejno dostęp w kolejności takiej, aby dane pól parzystych i nieparzystych przeplatały się, lub wytwarzały według żądania oddzielne pola parzyste i nieparzyste.

170 478

501

SE1

502

SE2

'7'

WIERSZ 1

WIERSZ 2

WIERSZ 3

WIERSZ 4

WIERSZ 5

WIERSZ 6

WIERSZ 7

WIERSZ 8

BLOK

^Π WIERSZ 1

O □ WIERSZ 2

Π WIERSZ 3

O ° WIERSZ 4 ⁰ WIERSZ 5

O ^Π WIERSZ 6 □ WIERSZ 7

O □ WIERSZ 8

170 478

WEJŚCIE 30 SYGNAŁU CHROMINANCji

FIG. S

170 478

Fig. 7

oeoeoeoe oeo*o^o«o*o«040· ο·ο·οφο·οφο·ο«ο·

170 478

CS

170 478

MULTIPLEK^sera104

•DO

MULTIPLEKSERA

109

FH

A	V	V
		V

V
	ΖΊ.
X/³	V
A, pa-	A	t/\l

JEDEN BLOK PIKSELI

ta ta

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Układ przetwarzania wstępnego w układzie kompresji sygnału wizyjnego zawierającym układ generowania sygnałów składowej chrominancji z wybieraniem międzyliniowym, występujących jako sekwencje pól danych oraz kompresor danych wizyjnych, działający na poziomie ramki, znamienny tym, że zawiera, dołączony do układu generowania (40) sygnałów składowej chrominancji, zespół nadawczych obwodów pionowej i poziomej interpolacji (41, 42) danych składowej chrominancji, na podstawie wzajemnie wyłączających się nieparzystych lub parzystych pól danych składowej chrominancji, i włączania układu podpróbkowania (10 - 24) danych składowej chrominancji, umieszczonego w zespole nadawczych obwodów interpolacji (41, 42) oraz zawiera zespół nadawczych obwodów kombinacyjnych (43,44) podawania przeplecionych nieparzystych i parzystych pól danych składowej chrominancji z zespołu nadawczych obwodów interpolacji (41, 42) do kompresora (46) danych wizyjnych.
2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół nadawczych obwodów interpolacji (41, 42) stanowi układ łączenia próbek z kolejnych linii pola w proporcji trzy do jednego i kolejnych próbek w kierunku poziomym w proporcji jeden do jednego.
3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół nadawczych obwodów interpolacji (41, 42) stanowi układ łączenia próbek z kolejnych linii pola w proporcji jeden do jednego i kolejnych próbek w kierunku poziomym w proporcji jeden do jednego.
4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że układ podpróbkowania (10-24) stanowi układ wytwarzania, poprzez podpróbkowanie interpolowanej w kierunku poziomym danych składowej chrominancji, jednej wartości piksela w kierunku poziomym dla czterech pierwotnych wartości piksela w każdej linii pól nieparzystych i jednej wartości piksela w kierunku poziomym dla czterech pierwotnych wartości piksela w każdej linii pól parzystych.