PL181392B1

PL181392B1 - Sposób i urzadzenie kodujace obraz filmowy PL PL PL PL PL PL PL

Info

Publication number: PL181392B1
Application number: PL96315802A
Authority: PL
Inventors: Motoki Kato; Hideki Koyanagi; Toru Wada
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2001-07-31
Also published as: RU2179377C2; CN1215288A; EP0762772A3; BR9603538B1; JP3692642B2; KR970014362A; DE69632231T2; EP1215912B1; BR9603538A; CN1169370C; EP0762772B1; DE69632231D1; ATE265124T1; EP0762772A2; MX9603578A; TR199600683A2; JPH09121360A; MY115648A; EP1215912A1; ES2215186T3

Abstract

1. Sposób kodowania obrazu filmo- wego, w którym koduje sie klatki obrazu fi- lmowego do postaci grup obrazów wideo, zawierajacych klatke niezalezna, które to klatki skladaja sie z wielu obszarów o róz- nym ustawieniu, w tym o ustawieniu ustalo- nym, przy czym formuje sie serie klatek ko- dowanych do postaci odpowiednich grup ob- razów, w których pierwszy kodowany obszar w kazdej z grup obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, nastepnie poddaje sie kodowaniu kazda serie klatek sformowanych do postaci grup obrazów i adaptacyjnie wy- biera sie liczbe klatek dla kazdej grupy obra- zów tak, ze pierwszy obszar kazdej grupy ob- razów jest obszarem o ustawieniu ustalo- nym, znamienny tym, ze w czasie adaptacy- jnego wybierania liczby klatek dla kazdej grupy obrazów generuje sie kod poczatku i za pomocasrodków kodujacych rozpoczyna sie proces kodowania, poczynajac od pier- wszego obszaru o ustawieniu ustalonym. FI G.1 PL PL PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie kodujące obraz filmowy, zwłaszcza do systemu kodująco-dekodującego z przekształcaniem obrazu filmowego na sygnał wizyjny, z zapisem na nośniku.

Kodowanie sygnału wizyjnego o dużej wydajności jest bardzo ważne przy zapisie cyfrowego sygnału wizyjnego. Szczególnie dotyczy to długich filmów, zapisywanych w postaci sygnałów wizyjnych na niewielkich nośnikach o małych pojemnościach zapisu informacji. Standard MPEG (Moving Picture Expert Group) jest przykładem standardu kodowania o dużej wydajności, do kompresji sygnału wizyjnego poprzez znajdowanie zależności w danych pomiędzy poszczególnymi porcjami danych sygnału wizyjnego, nazwanych klatkami. Zgodnie ze standardem MPEG znajduje się zależności w danych pomiędzy klatkami w czasie, poprzez wyszukiwanie różnic między kolejnymi klatkami zawartymi w sygnale wizyjnym. W ten sposób kompresuje się sygnał wizyjny w wymiarze czasowym. W standardzie MPEG znajduje się także zależności w danych w wymiarze przestrzennym, poprzez przetwarzanie sygnału wizyjnego w obrębie każdej klatki wideo. Stosuje się tu takie transformacje ortogonalne, jak dyskretną transformację kosinusoidalną DCT i podobne, co powoduje kompresję sygnału wizyjnego w wymiarze przestrzennym. Występują trzy rodzaje skompresowanych klatek w standardzie MPEG: klatka obrazu typu I, która jest skompresowana bez powiązania z innymi klatkami, klatka obrazu typu P, która jest skompresowana na podstawie klatki poprzedzającej, oraz klatka obrazu typu B, która jest skompresowana z wykorzystaniem zarówno klatki poprzedzającej, jak i klatki następnej.

Zbiór klatek wideo jest zwany grupą obrazów (group of pictures - GOP), występującą w sekwencji obrazów filmowych. Każda grupa obrazów zaczyna się kodem początku GOP, co określa początek każdej grupy obrazów. Dekoder rozpoznaj e grupę obrazów poprzez wykrycie kodu początku GOP, a następnie rozpoczyna dekodowanie w odpowiednim miejscu grupy obrazów. Na fig. 6A i 6B przedstawiono przykład grupy obrazów, która składa się z sygnału wizyjnego, zawierającego dziewięć klatek F0 do F8. Klatka obrazu typu I jest zakodowana przy użyciu niezależnej i przynależnej do niej informacji o obrazie i dlatego jest zwana klatką niezależną. Klatki obrazu typu P są zakodowane przy użyciu poprzedzającej klatki obrazu typu I lub poprzedzającej klatki obrazu typu P. Kodowanie takie zwane jest kodowaniem według prognozy wyprzedzającej. Klatki obrazu typu B są zakodowane przy użyciu zarówno poprzednich, jak i następnych klatek. Takie kodowanie nazywane jest kodowaniem według

181 392 prognozy dwukierunkowej. Ponieważ w przypadku klatek obrazu typu P i klatek obrazu typu B do kodowania używa się innych klatek, więc te klatki obrazu nazywane są klatkami zależnymi. Pierwsze dwie klatki FO, FI na fig. 6A i 6B są klatkami obrazu typu B i nie posiadają związku z poprzednimi klatkami. W tym przypadku klatki obrazu typu B FO, FI są zakodowane z użyciem tylko następnych klatek odniesienia. Kodowanie to, zwane jest kodowaniem według prognozy wstecznej.

Na figurach 7A do 7C przedstawiono schematy czasowe dla procesu kodowania i dekodowania grupy obrazów przedstawionych na fig. 6A. Grupa obrazów jest podawana na wejście kodera w kolejności pokazanej na fig. 7A. Jak to zostanie wyjaśnione,, klatka obrazu typu B BO, podawana na wejście dekodera jako pierwsza stwarza problem, polegający na tym, że klatki obrazu typu B nie mogą zostać zakodowane bez klatki obrazu typu I jako klatki odniesienia. Klatka obrazu typu I musi zostać przygotowana wcześniej, a tu taka klatka nie istnieje. Aby rozwiązać ten problem koder zmienia kolejność klatek obrazu. Jak to pokazano na fig. 7B, klatka obrazu typu 112 kodowana jest jako pierwsza, mimo, że w rzeczywistości pojawia się ona w czasie po klatkach obrazu typu B. Klatki obrazu typu B BO, BI są kodowane na podstawie klatki obrazu typu 112. Następnie kodowane są pozostałe klatki. Klatka obrazu typu P P5 jest kodowana za pomocą prognozowania wyprzedzającego przy użyciu klatki obrazu typu 112. Następnie klatki obrazu typu B B3, B4 są kodowane za pomocą prognozowania dwukierunkowego, przy użyciu poprzedniego obrazu odniesienia 12 oraz następnego w czasie obrazu odniesienia P5. W ten sposób koduje się pozostałe klatki w grupie obrazów, a wynikowe zakodowane klatki są podawane na wyjście kodera i dalej doprowadzane do wejścia dekodera, tak jak to pokazano na fig. 7B.

Na tym etapie, zakodowana grupa obrazów może być przetransmitowana drogą radiową, poprzez zapis i odtworzenie z nośnika danych lub w inny znany sposób transmisji. Dekoder dekoduje grupę obrazów pokazaną na fig. 7B i przekazuje na swe wyjście w kolejności pokazanej na fig. 7C, odtwarzając w ten sposób kolejność obrazów pokazanych na fig. 7A. Dzięki temu sygnał wizyjny może zostać prawidłowo odtworzony.

Standard MPEG-2 jest zmodyfikowanym standardem MPEG, szczególnie przystosowanym do kodowania klatek z przeplecionymi obszarami. Jak pokazano na fig. 8A i 8B, każda klatka od MF1 do MF4 zawiera obszary górne przeplecione z obszarami dolnymi. Obszary te są traktowane przez standard MPEG-2 jako osobne klatki, które powinny zostać kolejno zakodowane. Na przykład, najpierw kodowany jest górny obszar pierwszej klatki MF1, następnie kolejno dolny obszar pierwszej klatki, górny obszar drugiej klatki MF2, dolny obszar drugiej klatki, a następnie zbędnie powtórzony górny obszar drugiej klatki itd. Aby rozróżnić górny i dolny obszar, w standardzie MPEG-2 stosuje się znacznik pierwszeństwa górnego obszaru, który określa kolejność obszarów w każdej klatce. W ten sposób znacznik pierwszeństwa górnego obszaru z fig. 8D jest „1”, gdy górny obszar występuje jako pierwszy, oraz „0, gdy dolny obszar pojawia się jako pierwszy.

Znacznik pierwszeństwa górnego obszaru jest szczególnie ważny, gdy grupa obrazów jest przekształcana z filmu do przeplatanego sygnału wizyjnego za pomocą konwertera film/sygnał telewizyjny. Zgodnie z techniką podziału 3:2, każda klatka jest zamieniana na klatkę o dwóch obszarach. Na przykład, klatki wejściowego filmu (30 klatek na sekundę, 60 obszarów na sekundę w obrazie filmowym), pokazane na fig. 8B, składają się z klatek o dwóch obszarach i klatek o trzech obszarach. Klatki te są następnie przekształcane do przeplatanego sygnału wizyjnego składającego się wyłącznie z klatek o dwóch obszarach. Efekt ten można uzyskać poprzez usunięcie zbędnie powtórzonych obszarów z każdej klatki o trzech obszarach MF2, MF4, co pozwoli uzyskać klatki o dwóch obszarach, jak to pokazano na fig. 8C. Przekształcenie przez podział 3:2 przekształca klatki o trzech obszarach w klatki o dwóch obszarach i stąd jego nazwa.

Konwerter podziału 3:2 musi zidentyfikować zbędnie powtórzone obszary, w celu ich usunięcia. Aby zidentyfikować zbędnie powtórzone obszary w klatkach o trzech obszarach, w standardzie MPEG-2 używa się znacznika powtórzenia pierwszego obszaru, co umożliwia

181 392 wskazanie zbędnych obszarów. Na podstawie znacznika powtórzenia pierwszego obszaru konwerter podziału 3:2 wyznacza obszary, które są zbędnie powtórzone i zostaną usunięte z dzielonych klatek. Na przykład, na fig. 8E znacznik powtórzenia pierwszego obszaru dla pierwszej klatki MF1 jest ustawiony na „0”, co oznacza, że w pierwszej klatce nie ma zbędnie powtórzonego obszaru. Natomiast znacznik powtórzenia pierwszego obszaru dla drugiej klatki MF2 jest ustawiony na „1”, co wskazuje, że w klatce tej występuje zbędnie powtórzony obszar.

Z figuiy 8B można wywnioskować (porównując klatki MF2 i MF4), że zarówno górny jak i dolny obszar mogą być zbędnie powtórzonymi obszarami. Bazując tylko na znaczniku powtórzenia pierwszego obszaru, konwerter podziału 3:2 nie może określić czy zbędny jest górny, czy dolny obszar. Aby wyznaczyć, czy zbędnie powtórzono górny, czy dolny obszar, konwerter podziału 3:2 musi analizować stan znacznika pierwszeństwa górnego obszaru. Gdy, na przykład, znacznik pierwszeństwa górnego obszaru (fig. 8E), odpowiadający klatce MF2 z fig. 8C, jest równy „1”, to pierwszy obszar drugiej klatki jest obszarem górnym i on jest uważany za zbędnie powtórzony. Kiedy znacznik pierwszeństwa górnego obszaru jest „0”, a znacznik powtórzenia pierwszego obszaru jest „1”, to dolny obszar jest uważany za zbędnie powtórzony, tak, jak to jest w przypadku czwartej klatki MF4 z fig. 8C.

Kiedy zakodowany przeplatany sygnał wizyjny, z fig. 8C, ma być dekodowany, wtedy zbędnie powtórzone obszary, usunięte podczas kodowania, muszą zostać odtworzone. Sytuacja ta jest pokazana na fig. 8F, gdzie zbędnie powtórzone obszary, usunięte podczas kodowania, są odtwarzane poprzez powtórzenie pierwszego obszaru klatki. Aby wyznaczyć usunięte obszary, dekoder analizuje stan znacznika pierwszeństwa górnego obszaru oraz znacznika powtórzenia pierwszego obszaru. Na przykład, znacznik pierwszeństwa górnego obszaru dla drugiej klatki (MF2) wynosi „1”, co oznacza, że obszar górny występuje jako pierwszy, więc dekoder powinien powtórzyć górny obszar dla drugiej klatki. Natomiast znacznik pierwszeństwa górnego obszaru dla klatki czwartej MF4 wynosi „0”, więc dekoder powtarza obszar dolny. W ten sposób dekoder odtwarza obszary, przekształcając przeplatany sygnał wizyjny o dwóch obszarach, w obraz filmowy o trzech obszarach, przystosowany do wyświetlania.

Górne i dolne obszary przeplatanego sygnału wizyjnego stwarzają problemy podczas dekodowania, co stanie się jasne po objaśnieniu procesu kodowania. Na fig. 9A do 91 przedstawiono schematy czasowe przeplatanego sygnału wizyjnego w procesie kodowania. Sygnał synchronizacji obszarów z fig. 9A, składający się na przemian z sygnału górnego obszaru i sygnału dolnego obszaru, służy do synchronizacji procesu kodowania obszarów górnych i dolnych, przedstawionych na fig. 9B. Każdy z serii obszarów z fig. 9B podawanych na wejście kodera, jest oznaczony za pomocą litery oznaczającej typ klatki wideo I, Β, P oraz liczby wskazującej kolejność wyświetlania.

Obecnie zostaną opisane oznaczenia kolejnych obszarów z fig. 9B. Pierwszym obszarem podawanym na wejście kodera jest dolny obszar klatki obrazu typu B bO, a następnym górny obszar tej samej klatki tego samego obrazu typu B BO. Kolejnym obszarem podawanym na wejście kodera jest dolny obszar bl następnej klatki obrazu typu B, następnie jej górny obszar Bl. Następny obszar xl oznacza zbędny obszar, będący powtórzeniem poprzedniego dolnego obszaru bl. Kolejno do wejścia kodera przesyłany jest górny obszar klatki obrazu typu 112 oraz dolny obszar klatki obrazu typu I i2. Dalej na wejście kodera podawany jest górny obszar klatki obrazu typu Β B3 oraz dolny obszar tej samej klatki b3. Klatki obrazu są w ten sposób przesyłane na wejście kodera, aż do ostatniego dolnego obszaru x5, który jest obszarem zbędnym, będącym powtórzeniem dolnego obszaru p5 klatki obrazu typu P.

Znacznik początku klatki (fig. 9C) jest ustawiany na „1” w momencie, gdy ma być kodowana odpowiednia klatka. Przed procesem kodowania, koder usuwa zbędne obszary dzięki użyciu znacznika pierwszeństwa górnego obszaru i znacznika powtórzenia pierwszego obszaru (fig. 9D i 9E), tak jak to już wyjaśniono. W wyniku konwersji przez podział 3:2, na miejsce powtórzonych obszarów xl, x3 i x5 wstawione zostają puste obszary „- -” (fig. 9F). Następnie obszary są kodowane, jak to pokazano na fig. 9F. W procesie kodowania zmieniana jest kolejność

181 392 obszarów tak, że klatka obrazu typu I jest kodowana przed klatkami obrazu typu B, co pozwala, aby kolejne klatki obrazu typu B BO, BI były kodowane dwukierunkowo z użyciem przynajmniej klatki obrazu typu I. Z tego samego powodu klatka obrazu typu P P5 jest kodowana przed klatkami obrazu typu B B3, B4, co znów pozwala, aby klatki obrazu typu B były kodowane dwukierunkowo z użyciem przynajmniej klatki obrazu typu P P5. Koder ustawia znacznik początku klatki (fig. 9G), co wskazuje na początek każdej grupy obrazów. Kolejność znaczników pierwszeństwa górnego obszaru i powtórzenia pierwszego obszaru (odpowiednio fig. 9H i 91) jest tak ustalona, aby transmitować je razem z odpowiadającymi im obszarami.

Zakodowany sygnał na wyjściu kodera, z fig. 9F, jest transmitowany, na przykład za pomocą transmisji telewizyjnej itp. do odbiornika, w którym odebrany sygnał w postaci serii obszarów pokazanych na fig. 10A, jest kierowany do dekodera. Aby oryginalny obraz filmowy był prawidłowo wyświetlony, sygnał na wejściu dekodera z fig. 10A powinien być taki sam, jak sygnał wyjściowy kodera z fig. 9F. Znaczniki pierwszeństwa górnego obszaru i powtórzenia pierwszego obszaru (odpowiednio fig. 10B i 10C) są wraz z zakodowanymi danymi, transmitowane i używane przez dekoder do wyznaczanią które obszary zostały usunięte podczas opisanego już przekształcenia przez podział 3:2. Następnie dekoder dekoduje zakodowane obszary, w celu odtworzenia oryginalnego obrazu filmowego. Zbędne obszary, usunięte podczas kodowanią zostają odtworzone. Przyjmując, że proces dekodowania jest przeprowadzony bezbłędnie, sygnały na wyjściu dekodera i wejściu kodera (fig. 9B) powinny być identyczne, co zapewnią że oryginalny sygnał wizyjny obrazu filmowego jest dokładnie odtwarzany.

Synchronizacja procesu dekodowania jest określana przez sygnał zegarowy synchronizacji obszarów pokazany na fig. 10E. Sygnał ten składa się na przemian z sygnału synchronizacji górnego obszaru i sygnału synchronizacji dolnego obszaru. Dla uproszczenia przyjmuje się, że dekoder dekoduje zakodowane klatki bez opóźnień czasowych, co powoduje, że żaden impuls synchronizacji obszarów nie jest gubiony podczas procesu dekodowania.

Niestety, pierwszy obszar podany na wejście dekodera jest obszarem dolnym bO, co pokazano na fig. 10D, a w tym czasie sygnał synchronizacji obszarów wskazuje na obszar górny. Oznacza to, że dolny obszar bO musi zostać opóźniony, co oznaczono przez „xx” w miejscu pierwszego obszaru na fig. 10D. Opóźnienie to trwa aż do momentu, w którym nadejdzie sygnał synchronizacji obszaru dolnego. Czyli, aby dolny obszar bO mógł zostać rozkodowany, musi on zostać opóźniony o jeden cykl przed wyświetleniem.

Byłoby lepiej, aby najpierw rozkodować obszar dolny, ponieważ obszar ten byłby zsynchronizowany z cyklem synchronizacji dolnego obszaru. Jednakże podczas dekodowania grupy obrazów nie jest możliwe, aby z góry wiedzieć, że górny obszar zostanie przysłany do dekodera w czasie trwania cyklu synchronizacji dolnego obszaru. Wynika to z przyjętego w standardzie MPEG założenia mówiącego, że grupa obrazów musi zostać rozkodowana i wyświetlona w czasie rzeczywistym. Nie jest więc możliwe, aby wcześniej odebrać grupę obrazów, w celu wyznaczenia rodzaju obszaru.

Można porównać powyższe możliwości, będące źródłami potencjalnych problemów, z fig. 11A do 11E, które przedstawiają pożądaną sytuację, kiedy to obszar dolny jest zsynchronizowany z cyklem synchronizacji dolnego obszaru w pierwszym obszarze każdej klatki. W tym przypadku dolny obszar bO nie musi być opóźniany o jeden cykl synchronizacji obszarów, ponieważ jest on już zsynchronizowany i może zostać wyświetlony natychmiast po rozkodowaniu.

Oprócz opóźniania wyświetlania o jeden cykl, dekoder musi w tym cyklu zaprzestać pobierania przetransmitowanych sygnałów wizyjnych. Sytuacja ta pokazana jest na fig. 10A, na której dekoder jest zatrzymany w czasie oznaczonym przez „= =”. W przypadku zastosowania bufora odbierającego przetransmitowany sygnał wyjściowy kodera, zatrzymanie dekodera spowoduje przepełnienie bufora.

Co więcej, gdy dwie grupy obrazów GOP1, GOP2 są połączone, jak pokazano na fig. 12, pojawia się przerwa xx. Sytuacja ta ma miejsce, gdy ostatni obszar w pierwszej grupie obrazów GOP1 jest tego samego typu (obszar górny lub dolny) jak pierwszy obszar drugiej grupy

181 392 obrazów GOP2. Jak pokazano na fig. 12, ostatni obszar grupy obrazów GOP1 jest obszarem górnym i jest on zsynchronizowany z cyklem synchronizacji obszaru górnego Tf. Druga grupa obrazów GOP2 rozpoczyna się również obszarem górnym, więc dekoder musi zaczekać, aż otrzyma następny cykl synchronizacji obszaru górnego, opuszczając cykl synchronizacji obszaru dolnego. W wyniku tego tworzy się przerwa xx. Ponieważ nie można z góry znać ustawienia pierwszego obszaru w drugiej grupie obrazów GOP2, konieczne jest rozkodowanie całej drugiej grupy obrazów i sprawdzenie ustawienia ostatniego obszaru w drugiej grupie obrazów. Kiedy druga grupa obrazów zawiera dużą ilość danych, dekodowanie trwa bardzo długo. Powoduje to pogorszenie efektywności dekodera.

Ponadto, z dokumentu EP-0576289 A2 znany jest sposób kodowania jednego z pary przeplecionych pól sygnału wizyjnego, parzystego i nieparzystego, jednej z wielu ramek tego sygnału, przy czym pole drugiej ramki jest zakodowane. Drugie z pary przeplecionych pól jest zakodowane, tak, że przynajmniej jego część jest zakodowana predykcyjnie względem części drugiego pola pary i względem pola drugiej ramki. Przepleciona para pól jest zakodowana w czasie odpowiednich interwałów zakodowanego pola, w obrębie uprzednio określonej sekwencji. Dekodowanie międzypolowe i wewnątrzpolowe jest zaimplementowane z użyciem predykcji względem pojedynczych pól, które nie są zakodowane przy użyciu dwukierunkowo-predykcyjnego kodowania.

W dokumencie EP-0588669 ujawniono sposób kodowania wejściowego sygnału wizyjnego z częstotliwością pola 60 Hz wynikającą z ruchomych obrazów filmowych, co pociąga za sobą detekcję powielanych pól w polach wejściowego sygnału wizyjnego. Każde powielone pole jest eliminowane z wejściowego sygnału wizyjnego dla utworzenia progresyjnego sygnału wizyjnego kilku ramek mających częstotliwość ramki 24 Hz. Progresyjny sygnał zostaje następnie zakodowany. Detekcja powielonego pola pociąga za sobą generowanie sygnału sterującego w.r.t. każdego zdetektowanego powielonego pola, z sygnałem sterującym wykorzystanym do kodowania progresyjnego sygnału.

Sposób kodowania obrazu filmowego, w którym koduje się klatki obrazu filmowego do postaci grup obrazów wideo, zawierających klatkę niezależną, które to klatki składają się z wielu obszarów o różnym ustawieniu, w tym o ustawieniu ustalonym, przy czym formuje się serie klatek kodowanych do postaci odpowiednich grup obrazów, w których pierwszy kodowany obszar w każdej z grup obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, następnie poddąje się kodowaniu każdą serię klatek sformowanych do postaci grup obrazów i adaptacyjnie wybiera się liczbę klatek dla każdej grupy obrazów, tak, że pierwszy obszar każdej grupy obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w czasie adaptacyjnego wybierania liczby klatek dla każdej grupy obrazów generuje się kod początku i za pomocą środków kodujących rozpoczyna się proces kodowania poczynając od pierwszego obszaru o ustawieniu ustalonym.

Korzystnym jest, że generuje się sygnał synchronizacji obszarów dla synchronizacji procesu kodowania obszarów o różnym ustawieniu, przy czym w etapie adaptacyjnego wybierania generuje się kod początku i rozpoczyna się proces kodowania pierwszego obszaru, gdy w sygnale synchronizacji obszarów pojawia się cykl zgodny z ustalonym ustawieniem obszarów.

Korzystnym jest, że w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że ostatnim obszarem w kodowanej serii jest obszar o ustawieniu przeciwnym do ustawienia ustalonego.

Korzystnym jest, że różnymi ustawieniami obszarów są: ustawienie górne i ustawienie dolne, a w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że pierwszy obszar jest obszarem o ustawieniu górnym.

Korzystnym jest, że różnymi ustawieniami obszarów są: ustawienie górne i ustawienie dolne, a w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że ostatni obszar jest obszarem o ustawieniu dolnym.

W odmiennym rozwiązaniu, sposób kodowania obrazu filmowego, w którym koduje się klatki obrazu filmowego do postaci grup obrazów wideo, zawierających klatkę niezależną,

181 392 które to klatki składają się z wielu obszarów o różnym ustawieniu, w tym o ustawieniu ustalonym, przy czym formuje się serie klatek kodowanych do postaci odpowiednich grup obrazów i generuje się dane oznaczające pierwszy obszar danej grupy obrazów, mający ustalone ustawienie, następnie poddaje się kodowaniu każdą serię klatek sformowanych do postaci grup obrazów i transmituje się zakodowany obraz filmowy oraz wspomniane dane dla każdej grupy obrazów, oznaczające pierwszy obszar danej grupy obrazów, mający ustalone ustawienie, według wynalazku charakteryzuje się tym, że każdą grupę obrazów transmituje się w postaci ciągu bitów wraz z nagłówkiem, zawierającym obszary danych nagłówka, a podczas etapu transmisji transmituje się dane nagłówka wskazujące, że ostatnia klatka w każdej kodowanej serii klatek jest obszarem ustawionym przeciwnie w stosunku do ustalonego ustawienia.

Korzystnym jest, że podczas etapu transmisji dane nagłówka rozkłada się zgodnie ze wskazaniami standardu MPEG i następnie dane dotyczące pierwszej i ostatniej klatki transmituje się jako dane użytkownika.

Urządzenie kodujące obraz filmowy, do kodowania klatek obrazu filmowego do postaci grup obrazów wideo, zawierających klatkę niezależną, które to klatki składają się z wielu obszarów o różnym ustawieniu, w tym o ustawieniu ustalonym, przy czym urządzenie to jest zaopatrzone w środki formujące serie klatek kodowanych do postaci odpowiednich grup obrazów, w których pierwszy kodowany obszar w każdej z grup obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, połączone ze środkami kodującymi każdą serię klatek sformowanych przez środki formujące do postaci grup obrazów, połączone ze sterownikiem wybierającym adaptacyjnie liczbę klatek dla każdej grupy obrazów, tak, że pierwszy obszar każdej grupy obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że sterownik jest przystosowany do adaptacyjnego wyboru liczby klatek dla każdej grupy obrazów poprzez generowanie kodu początku, a dołączony do sterownika koder jest przystosowany do rozpoczęcia procesu kodowania, poczynając od pierwszego obszaru o ustawieniu ustalonym.

Korzystnym jest, że sterownik jest zaopatrzony w środki generujące sygnał synchronizacji obszarów, składający się z naprzemiennych cykli ustawień obszarów, do synchronizacji procesu kodowania obszarów o różnym ustawieniu, a ponadto sterownik jest zaopatrzony w środki generujące kod początku, połączone z koderem rozpoczynającym proces kodowania pierwszego obszaru, gdy w sygnale synchronizacji obszarów pojawia się cykl zgodny z ustalonym ustawieniem.

Przy zastosowaniu rozwiązania według wynalazku rodzaj pierwszego obszaru każdej grupy obrazów jest znany z wyprzedzeniem przed procesem dekodowania, więc może zostać dopasowany do sygnału synchronizacji obszarów. W wyniku tego nie dopuszcza się do opóźnienia o długości jednego cyklu w odczytywaniu grup obrazów, spowodowanego przez niedopasowanie. Ponadto, nie dopuszcza się do przepełnienia bufora dekodera, ponieważ nie istnieje możliwość, aby system dekodujący wstrzymywał odczyt z dekodera. Rozwiązanie według wynalazku nie dopuszcza ponadto do powstania przerw pomiędzy wieloma grupami obrazów, ponieważ pierwsze obszary w każdej z grup obrazów są tak ustawiane, aby przerwy między grupami nie powstawały. W ten sposób wiele grup obrazów może zostać połączonych bez przerw pomiędzy nimi.

Przedmiot wynalazku uwidoczniono w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy urządzenia kodującego, fig. 2A do 2G przedstawiają schematy czasowe przedstawiające rozkład w czasie sygnałów w urządzeniu kodującym z fig. 1, fig. 3 - schemat blokowy urządzenia dekodującego, fig. 4A do 4E - schematy czasowe przed

181 392 stawiające rozkład w czasie sygnałów w urządzeniu dekodującym z fig. 3, fig. 5 - syntaktykę ciągu bitów, fig. 6A, 6B - grupę obrazów (GOP) pokazaną w celu wyjaśnienia mechanizmu kodowania według prognoz, fig. 7A do 7C - schematy czasowe pokazujące kolejność klatek, które mają zostać przetworzone w grupy obrazów z fig. 6A lub 6B, fig. 8A do 8F - schematy klatek, zawierających obszary, dla objaśnienia przekształcenia przez podział 3:2, fig. 9A do 91 - schematy czasowe wyjaśniające proces kodowania grupy obrazów, do których zastosowano przekształcenie przez podział 3:2, fig. 10A do 10E - schematy czasowe wyjaśniające proces dekodowania grup obrazów zakodowanych zgodnie z fig. 9A do 91 i wyjaśniające powstanie problemu związanego z brakiem synchronizacji sygnału synchronizacji obszarów z pierwszym obszarem z grupy obrazów, fig. HA do HE - schematy czasowe wyjaśniające proces dekodowania grupy obrazów, gdy sygnał synchronizacji obszarów jest zsynchronizowany z pierwszym obszarem z grupy obrazów, fig. 12 - schemat wyjaśniający łączenie wielu grup obrazów, fig. 13 - sieć działań wykorzystywaną w procedurze wyznaczania momentu wygenerowania kodu początku grupy obrazów, a fig. 14 przedstawia sieć działań wykorzystywaną w procedurze generowania znaczników ustawienia pierwszego i ostatniego obszaru.

Przedstawione na fig. 1 urządzenie kodujące 1 stosuje się do kodowania i kompresji sygnałów telewizyjnych powstałych przez przetworzenie obrazu filmowego za pomocą konwertera film/sygnał telewizyjny, zgodnie ze standardem MPEG-2. Przetworzony w ten sposób sygnał jest wejściowym sygnałem filmowym z fig. 8B.

Detektor zbędnych obszarów 3 wykrywa obecność zbędnych obszarów i wysyła znacznik pierwszeństwa górnego obszaru oraz znacznik powtórzenia pierwszego obszaru do układu usuwającego zbędne obszary 4, który usuwa zbędnie powtórzone obszary. Konwerter wybierający 5 odbiera pozostałe klatki i przekształca je w bloki danych kodowanych, które są następnie kodowane do postaci klatek obrazu typu I, B, P. Klatki te są zapisywane na nośniku zapisu 2, takim jak dysk optyczny, taśma magnetowidowa lub podobne nośniki. Jednocześnie, na wejście kodera 7, sterownik 8 wysyła kod początku GOP grupy obrazów. Koder 7 zaczyna wtedy proces kodowania zgodnie ze stanem znacznika pierwszeństwa górnego obszaru i znacznika powtórzenia pierwszego obrazu. Znaczniki są wysyłane także bezpośrednio do kodera, w celu zapisania ich na nośniku zapisu 2. Za pomocą kodera 7 przeprowadza się kodowanie bloków kodowanych danych kierując się zależnościami pomiędzy seriami klatek zgodnie ze standardem MPEG-2, stanem znacznika pierwszeństwa górnego obszaru i znacznika powtórzenia pierwszego obrazu, rodzajem danych obrazu oraz znacznikami wskazującymi początek klatek.

Obecnie omówiony zostanie szczegółowo proces kodowania, poczynając od procesu przekształcenia przez podział 3:2. Przekształcenie przez podział 3:2 jest wykonywane na sygnale wizyjnym przed podaniem go na wejście urządzenia kodującego z fig. 1. Po przekształceniu otrzymuje się przeplatany sygnał wizyjny pokazany na fig. 8B. Podczas wykonywania przekształcenia przez podział 3:2, powstają zbędnie powtórzone obszary górne, które tworzą na przykład klatki MF2 i MF6, oraz zbędnie powtórzone obszary dolne, będące na przykład klatkami MF4 i MF8.

Za pomocą detektora zbędnych obszarów 3 wykrywa się zbędnie powtórzone obszary poprzez badanie, czy dany obszar jest obrazem utworzonym poprzez powtórzenie dwóch kolejnych obszarów o tym samym ustawieniu, ustawienie jest typu górnego lub dolnego. Badanie polega na ocenie, czy suma wartości bezwzględnych różnic z wartości elementów obrazu z dwóch obszarów jest mniejsza, niż pewna ustalona wartość progowa. Wartość progowa może zostać ustalona zgodnie ze stopniem podobieństwa dwóch obszarów. Detektor zbędnych obszarów generuje wynik detekcji (będący znacznikiem powtórzenia pierwszego obszaru) równy „1”, gdy dany obszar jest zbędny, lub „0”, gdy dany obszar nie jest zbędnie powtórzony. W przykładzie tym wynik detekcji oraz sam obszar są przesyłane do układu usuwającego zbędne obszary 4, który usuwa wszystkie zbędnie powtórzone obszary, gdy wynik detekcji wynosi „1”. W ten sposób układ usuwający zbędne obszary 4 usuwa zbędnie powtórzone obszary, przez co uzyskuje się przeplatany sygnał wizyjny o dwóch obszarach, pokazany na

181 392 fig. 8C. Powyższy proces ma także zaletę zmniejszania ilości transmitowanych danych, dzięki pomijaniu powtórzonych obszarów w procesie kodowania. Znacznik powtórzenia pierwszego obszaru jest również przesyłany do sterownika 8 oraz do kodera 7, w celu zapisania na nośniku zapisu 2.

W czasie trwania procesu dekodowania, znacznik pierwszeństwa górnego obszaru jest potrzebny do wyznaczenia, który z obszarów (górny lub dolny) musi zostać powtórzony w następnej klatce, gdy znacznik powtórzenia pierwszego obszaru wskazuje na istnienie zbędnie powtórzonego obszaru. Wynika to z tego, że znacznik powtórzenia górnego obszaru wskazuje tylko, że pierwszy obszar w danej klatce musi zostać powtórzony, a pierwszy obszar może być obszarem górnym lub dolnym. Dlatego nie jest możliwe, aby na podstawie znacznika powtórzenia pierwszego obszaru wyznaczyć, czy należy powtórzyć górny, czy dolny obszar. Aby rozwiązać ten problem detektor zbędnych obszarów generuje znacznik pierwszeństwa górnego obszaru, w celu wskazania, który z obszarów (górny lub dolny) jest pierwszy w obrębie danej klatki. W ten sposób rozróżnia się, który obszar należy powtórzyć w procesie dekodowania, gdy znacznik powtórzenia pierwszego obszaru jest ustawiony.

Konwerter wybierający 5 zamienia klatki pozostałe po przetworzeniu przez układ usuwający zbędne obszary 4, w serię klatek fO, F0, fl, FI, itd., jak to pokazano na fig. 2B i przekazuje je do kodera 7. W procesie tym każdy obszar jest traktowany jako osobna klatka, a klatki te są kolejno kodowane za pomocą kodera. Konwerter wybierający 5 generuje znaczniki synchronizujące każdą przekształcaną klatkę, a następnie wysyła je do sterownika 8. Dzięki temu kodowanie klatek zostaje dokładnie zsynchronizowane.

W pierwszym przedstawionym przykładzie sterownik generuje kod początku GOP grupy obszarów, kierując się znacznikiem pierwszeństwa górnego obszaru oraz znacznikiem powtórzenia górnego obszaru. W ten sposób wyświetlany obszar na początku danej grupy obrazów jest obszarem górnym, a ostatnim obszarem tej grupy jest obszar dolny. Każdy obszar przetworzony w konwerterze wybierającym do postaci klatek jest kodowany za pomocą kodera. Kodowanie odbywa się przy użyciu danych o rodzaju kodowania, określających sposób kodowania klatek obrazu typu I, B lub P, wygenerowanych przez sterownik na podstawie wygenerowanego kodu początku GOP grupy obrazów. Na przykład, dane określające sposób kodowania mogą opisywać, które przetworzone klatki są klatkami obrazu typu I, B i P, oraz które klatki są używane do kodowania z prognozowaniem klatek obrazu typu B i P.

Na figurach 2A do 2G przedstawiono schematy czasowe wyjaśniające proces kodowania za pomocą urządzenia kodującego pokazanego na fig. 1. Sygnał synchronizacji obszarów (fig. 2A) dostarczony z urządzenia zewnętrznego, na przykład monitora, synchronizuje kodowanie danej klatki. Klatki (fig. 2B) wraz ze zbędnymi obszarami xl, x3 i x5 są dostarczane na zacisk wejściowy 9. Sygnał wyznaczający początek klatki (fig. 2C), wygenerowany przez konwerter wybierający 5, określa początek każdej klatki. Znaczniki pierwszeństwa górnego obszaru i powtórzenia pierwszego obszaru (fig. 2D i 2E), które zostały omówione w związku z fig. 4B i 4C, wskazująkolejność obszarów w każdej klatce.

Jak już wyjaśniono, za pomocą sterownika 8 generuje się kod początku GOP grupy obrazów wyznaczając początek każdej grupy obrazów w momencie, gdy pojawi się obszar górny, oraz wyznacza się koniec grupy obrazów w momencie pojawienia się dolnego obszaru. Sterownik 8 określa które z pozostałych klatek mają zostać wstawione do danej grupy obrazów między pierwszą i ostatnią klatkę, poprzez adaptacyjne wybieranie kolejnych klatek. Według standardu MPEG klatką obrazu typu P musi być przynajmniej co trzecia klatka, z dwiema klatkami pomiędzy nimi, a klatką obrazu typu I co szósta. Jednak zgodnie z wynalazkiem liczba klatek jest tak modyfikowana adaptacyjnie, aby spełnić warunki mówiące, że pierwszym obszarem w grupie obrazów musi być obszar górny, a ostatnim obszarem - obszar dolny. Dokonuje się tego poprzez adaptacyjny wybór odstępów pomiędzy klatkami obrazu typu I, co nie stwarza żadnych problemów, gdyż klatki obrazu typu I są klatkami niezależnymi, to znaczy nie są predykcyjnie kodowane, według prognoz. W innym przypadku, jeśli odstępy

181 392 między klatkami obrazu typu B i P są adaptacyjnie wybierane, to zmienia się struktura kompresji klatek obrazów typu B i P.

Zgodnie z wynalazkiem, kod początku GOP grupy obrazów rozpoczyna się wraz z cyklem synchronizacji górnego obszaru. Jednakże kod początku GOP grupy obrazów może występować także wraz z wystąpieniem dolnego obszaru. W przypadku, gdy sygnał synchronizacji obszarów rozpoczyna się cyklem synchronizacji obszaru dolnego Bf, wymaga się, aby pierwszy obszar był obszarem dolnym, a ostatni obszar - obszarem górnym. Wówczas obszary będą zsynchronizowane zgodnie z sygnałem synchronizacji obszarów.

W przykładzie korzystnego wykonania sterownik 8 kończy aktualną grupę obrazów, na przykład grupę GOP1, obszarem ustawionym w pozycji dolnej. Korzystne jest, że dolny obszar xl z fig. 2B, jest obszarem zbędnym i gdyby pojawił się na końcu grupy obrazów, to mógłby zostać pominięty. W ten sposób, zgodnie z wynalazkiem, jako ostatnie obszary w grupie obrazów wybierane są zbędne obszary dolne. Należy zauważyć, że kod początku GOP grupy obrazów, fig. 2F, dla następnej grupy obrazów zaczyna się dokładnie wraz z wystąpieniem obszarów górnych F2 oraz F6. Jak przedstawiono na fig. 2G, dane określające rodzaj kodowania, tzn. klatki obrazu typu I, B i P, utworzone za pomocą sterownika 8 pokazują, że początkową klatką grupy obrazów jest klatka obrazu typu B, a klatką kończącą grupę obrazów jest klatka obrazu typu P. Pokazane są również dane określające rodzaj kodowania dla klatki obrazu typu I, gdy klatka obrazu typu Pjest zakodowana i skompensowana.

Po otrzymaniu kodu początku GOP grupy obrazów, koder kompresuje i koduje każdą odebraną klatkę do postaci klatki obrazu typu I, typu P lub typu B, wykorzystując dane określające rodzaj kodowania pokazane na fig. 2G. Pierwsza para obszarów F2, f2 z grupy obrazów GOP2 jest zakodowana jako klatka obrazu typu B, a druga para obszarów F3, f3 jako klatka obrazu typu I. Klatki te są kodowane i transmitowane w postaci ciągu bitów, zgodnie ze standardem MPEG. Za pomocą kodera dołącza się nagłówek na początku danego ciągu bitów, reprezentującego grupę obrazów, zawierającą zakodowane klatki. W nagłówku mogą znajdować się takie informacje jak długość ciągu bitów dla danej grupy obrazów, jak również inne dane pomocne przy wyodrębnianiu i dekodowaniu zakodowanych klatek. Następnie, za pomocą kodera do każdej klatki dołącza się znacznik pierwszeństwa górnego obszaru i znacznik powtórzenia pierwszego obszaru. Następnie, zakodowany ciąg bitów transmituje się i zapisuje na nośniku zapisu 2, korzystnie w postaci dysku optycznego, zgodnie z syntaktyką zdefiniowaną przez standard MPEG-2 (ISO/IEC 13818-2).

Za pomocą sterownika 8 generuje się kod początku GOP grupy obrazów w momencie, gdy pierwszy obszar grupy obrazów jest ustawiony zgodnie z sygnałem synchronizacji obszarów po stronie dekodowania. Na przykład, jak widać na fig. 2A do 2G, sterownik powoduje, że pierwsze obszary w każdej z trzech grup obrazów GOP1, GOP2 i GOP3, są obszarami ustawionymi w pozycji górnej, co umożliwia synchronizację z cyklem synchronizacji obszaru górnego (fig. 2A) podczas dekodowania. Sterownik kieruje również ustawieniem ostatniego obszaru poprzez skasowanie kodu początku grupy obrazów i jak widać, na przykładzie z fig. 2A do 2G, powoduje, że ostatni obszar ustawiony jest w pozycji dolnej. W rezultacie, na dysku optycznym stanowiącym nośnik zapisu 2 zapisane zostają ciągi bitów, reprezentujące grupy obrazów, których pierwszy obszar jest ustawiony w pozycji górnej, a ostatni obszar w pozycji dolnej.

Rozwiązanie według wynalazku nie ogranicza się do przechowywania zakodowanej informacji na nośniku zapisu. Sygnał wizyjny może być transmitowany do odbiornika za pomocą innych środków, na przykład poprzez transmisję radiową, kablową, poprzez sieć Internet, taśmę magnetowidową itp.

Po przetransmitowaniu, dane obrazów zapisane na dysku optycznym, stanowiącym nośnik zapisu 2, są odtwarzane za pomocą urządzenia dekodującego 10 pokazanego na fig. 3. Odczytane ciągi bitów są przesyłane do dekodera 14, który dekoduje je zgodnie ze standardem MPEG, a rozkodowane sygnały wyświetlane są na wyświetlaczu 15. Wyświetlacz 15 wytwarza sygnał synchronizacji obszarów dla urządzenia dekodującego i wysyła go zarówno

181 392 do układu wyznaczającego początek wyświetlania 11, jak i do sterownika rozpoczęcia procesu dekodowania 12. Sygnał ten, wraz z sygnałem sterującym z komputera głównego (na przykład, nie pokazanego na rysunku mikroprocesora) doprowadzonym do zacisku wejściowego 16, steruje przełącznikiem 13, rozpoczynając w ten sposób proces dekodowania.

Obecnie zostanie omówiony proces dekodowania. Zakodowany obraz jest odtwarzany z nośnika zapisu 2 w postaci ciągu bitów reprezentującego zakodowane grupy obrazów i wysyłany do przełącznika 13. Układ wyznaczający początek wyświetlania 11 odbiera dane określające rodzaj kodowania z komputera głównego poprzez zacisk wejściowy 16, w celu wyznaczenia momentu, w którym należy rozpocząć dekodowanie grupy obrazów. Na przykład dane określające rodzaj kodowania oznaczają, że dany obraz powinien być rozkodowany na początku lub w środku danej grupy obrazów, względem sygnału synchronizacji obszarów (fig. 4E).

Jak pokazano na fig. 4E, strzałki wskazujące określone cykle sygnału synchronizacji obszarów, wygenerowanego przez wyświetlacz 15, pokazują kolejność rozpoczęcia wyświetlania obrazów. Patrząc w kierunku osi czasu, druga strzałka wskazuje moment rozpoczęcia dekodowania i wyświetlania grupy obrazów. Jednak moment, w którym proces dekodowania się rozpoczyna, jest przesunięty dwa cykle naprzód, w stosunku do pierwszej strzałki. Dzieje się tak dlatego, ponieważ dwa cykle są potrzebne do przetworzenia grupy obrazów przed procesem dekodowania.

Czas rozpoczęcia wyświetlania jest wyznaczony na podstawie trzech parametrów: sygnału synchronizacji obszarów tworzącego obszary wyznaczone przez strzałki, danych określających rodzaj kodowania, wskazujących punkt, w którym rozpoczyna się dekodowanie każdej grupy obrazów, oraz ciągu bitów reprezentującego grupy obrazów, odczytanego z dysku optycznego stanowiącego nośnik zapisu 2. Dane określające moment rozpoczęcia wyświetlania są przesyłane do sterownika rozpoczęcia procesu dekodowania 12, który na podstawie tych danych oblicza czas rozpoczęcia procesu dekodowania. W momencie rozpoczęcia dekodowania sterownik rozpoczęcia procesu dekodowania 12 włącza przełącznik 13, umożliwiając w ten sposób przesłanie do dekodera 14 ciągu bitów, reprezentującego grupę obrazów. W podobny sposób sterownik rozpoczęcia procesu wyświetlania 11 wyłącza przełącznik 13 w momencie zakończenia procesu dekodowania, odcinając dopływ ciągu bitów reprezentujących grupę obrazów do dekodera 14.

Grupa obrazów jest tak zakodowana, że pierwszy obraz jest ustawiony w ustalonej wcześniej pozycji, a ostatni obszar jest ustawiony na pozycji przeciwnej w stosunku do obszaru pierwszego. Korzystnym jest, gdy pierwszy obszar grupy obrazów jest zakodowany jako obszar górny, a ostatni obszar grupy obrazów jako dolny.

Ustawienie pierwszego obszaru jest znane przed procesem dekodowania grupy obrazów, dlatego podczas dekodowania, początek procesu dekodowania jest wyznaczany w momencie początku górnego obszaru, co pokazuje druga strzałka na fig. 4E. Dla uproszczenia przyjmuje się, że dekoder dekoduje zakodowany obszar bez żadnych opóźnień. Jednakże, jak już wspomniano, dwa cykle sygnału synchronizacji obszarów są używane przez układ wyznaczający początek wyświetlania 11 do utworzenia danych określających początek wyświetlania oraz przez sterownik rozpoczęcia procesu dekodowania 12, do wyznaczenia czasu włączenia przełącznika 13. W związku z tym, sterownik rozpoczęcia procesu dekodowania 12 włącza przełącznik 13 dwa cykle przed wyznaczonym czasem rozpoczęcia, co pokazuje pierwsza strzałka na fig. 4E. Pozwala to dekoderowi 14 dekodować grupy obrazów dwa cykle później, w czasie, w którym ma być wyświetlona pierwsza klatka.

Obecnie proces dekodowania grupy obrazów zostanie objaśniony w nawiązaniu do schematów czasowych przedstawionych na fig. 4A do 4E. Zakodowane klatki, składające się z obszaru górnego i obszaru dolnego są kodowane i transmitowane na wejście dekodera w kolejności pokazanej na fig. 4A. Klatki obrazu typu I, B i P są oznaczone odpowiednimi literami dużymi lub małymi, oznaczającymi odpowiednio ustawienie górne i dolne obszarów. Następnie występuje liczba, określająca kolejność wyświetlania klatek. Znacznik pierwszeństwa górnego obszaru (fig. 4B) wskazuje, który obszar (górny lub dolny) jest pierwszy dla danej

181 392 klatki, natomiast znacznik powtórzenia pierwszego obszaru wskazuje, czy pierwszy obszar danej klatki ma być powtórzony w następnej klatce. Zgodnie z wynalazkiem, wygenerowany przez koder sygnał stopu oznaczony przez jest wstawiany w miejsce, w którym powinno wystąpić powtórzenie pierwszego obszaru. Wystąpienie sygnału stopu powoduje, że dekoder 14 zatrzymuje się na czas trwania jednego obszaru i powtórnie wyświetla obszar wskazywany przez znacznik powtórzenia pierwszego obszaru. Na fig. 4D przedstawiono sygnał wyjściowy dekodera 14, w którym przywrócona jest taka kolejność klatek w grupie obrazów, jaka występowała przed procesem kodowania.

Korzystne jest, że nie trzeba dopasowywać cyklu wyświetlania sygnału synchronizacji obszarów do ustawienia obszarów na wejściu dekodera. Zabezpiecza to przed powstawaniem opóźnienia o długości trwania jednego obszaru, spowodowanego przez brak dopasowania sygnału synchronizacji obszarów z ustawieniem pierwszego obszaru, oraz nie dopuszcza do przepełnienia bufora dekodera 14 podczas opóźnienia.

Każda grupa obrazów jest tak złożoną aby pierwszy obszar był ustawiony w ustalonej pozycji i najlepiej, aby był to obszar górny. Natomiast ostatni obszar powinien być obszarem dolnym. Dzięki temu nie tworzy się przerwa między grupami obrazów, co umożliwia łączenie wielu grup obrazów.

Nie trzeba także więcej dekodować całej grupy obrazów, aby wyznaczyć ustawienie ostatniego obszaru, ponieważ ustawienie to jest znane przed zakończeniem dekodowania. Jest więc możliwe, aby efektywnie łączyć i zmieniać grupy obrazów, nawet kiedy są one długie i zawierają duże ilości danych.

Urządzenie dekodujące jest kompatybilne z urządzeniami kodującymi innych rodzajów, niż typ opisany w oparciu o fig. 1. Korzystając z innych urządzeń kodujących może nie być możliwe wyznaczenie ustawienia pierwszego wyświetlanego obszaru w grupie obrazów, przed zakończeniem dekodowania. Dlatego też może się okazać, że pierwszy dekodowany i wyświetlany obszar nie jest zsynchronizowany z sygnałem synchronizacji obszarów, wytworzonym przez wyświetlacz 15. Powoduje to wstrzymanie pracy dekodera 14 na okres jednego cyklu, w celu dopasowania pierwszego obszaru do sygnału synchronizacji obszarów. To z kolei powoduje wstrzymanie procesu dekodowania na jeden cykl, a dekoder 14 przestaje odczytywać dane ze swego bufora (nie pokazanego na rysunku) na czas jednego cyklu. W rezultacie, dane obrazów zbierają się w buforze dekoderą więc gdy szybkość przesyłania bitów jest wysoka, to bufor może ulec przepełnieniu.

Aby rozwiązać ten problem, stosuje się dodatkowy bufor pamięci w dekoderze, przechowujący następny obszar, w stosunku do obszaru aktualnie przetwarzanego. Wielkość B dodatkowego bufora (nie pokazanego na rysunku) może zostać obliczona na podstawie rozmiaru bufora odbiorczego VBV i prędkości bitowej R zapisanej w nagłówku grupy obrazów. Pojemność B bufora dodatkowego może zostać obliczona na podstawie następującego wzoru:

B = VBV + R x (czas trwania jednego obszaru)

Dzięki dodatkowemu buforowi o pojemności B, główny bufor odbiorczy nie przepełni się, gdy pierwszy obszar, który ma zostać wyświetlony nie jest zsynchronizowany z sygnałem synchronizacji obszarów.

Obecnie, na podstawie sieci działań z fig. 13, objaśnione zostanie działanie sterownika 8 z fig.l. Sieć działań przedstawia procedurę wyznaczania momentu wygenerowania kodu początku GOP grupy obrazów, wykonywaną przez sterownik 8. Sterownik 8 rozpoczyna działanie w kroku 101 inicjalizacją zmiennej i wartością „-1”. Zmienna i oznacza kolejny numer klatki przygotowanej przez konwerter wybierający 5 i wysłanej do kodera 7. Następnie za pomocą sterownika 8 sprawdza się, czy dostępne są kolejne klatki przygotowane do dekodowania. Jeśli klatki te są dostępne, to program przechodzi do kroku 102. Jeśli brak jest dalszych klatek oczekujących na rozkodowanie, to sterownik 8 kończy działanie.

181 392

W kroku 102 za pomocą sterownika 8 inicjalizuje się zmienną n wartością „-1”. Zmienna n oznacza tu kolejność klatek wewnątrz danej grupy obrazów. W kroku 103 za pomocą sterownika 8 zwiększa się wartość zmiennych i oraz n o jeden, czyli przed rozpoczęciem zagnieżdżonej pętli obie zmienne i oraz n mają wartość „0”. W kroku 104 za pomocą sterownika 8 sprawdza się, czy zmienna n jest równa „0”, co oznacza, że bieżąca klatka jest pierwszą klatką w grupie obrazów. Jeśli zmienna n jest równa „0”, to program przechodzi do kroku 105, w którym kod początku GOP grupy obrazów jest ustawiany na „1”. W przeciwnym przypadku bieżąca klatka nie jest klatką pierwszą w grupie obrazów i sterownik kontynuuje działanie w kroku 106, w którym ustawia się kod początku GOP grupy, obrazów na „0”.

W krokach od 107 do 111 za pomocą sterownika 8 wyznacza się typ kodowania klatki. Klatki identyfikuje się jako klatki obrazu typu I, B lub P (kroki 109, 111 i 110). Na przykład przy sprawdzeniu w kroku 107, za pomocą sterownika 8 ocenia się, czy zmienna n jest nieparzysta i jeśli tak, to wykonywanie programu kontynuuje się w kroku 108. W przeciwnym przypadku wykonuje się krok 111, gdzie bieżącą klatkę określa się jako klatkę obrazu typu B. W kroku 108 za pomocą sterownika 8 wyznacza się, czy wartość zmiennej n, która okazała się być nieparzysta wynosi „1” i jeśli tak, to w kroku 109 bieżącą klatkę określa się jako klatkę obrazu typu I. W przeciwnym przypadku w kroku 110 bieżącą klatkę oznacza się jako klatkę obrazu typu P.

W krokach od 122 do 114 za pomocą sterownika 8 sprawdza się kiedy dana grupa obrazów ma się skończyć. Sterownik 8 odpowiednio wyznacza koniec grupy obrazów w taki sposób, aby ostatni wyświetlany obszar był obszarem dolnym. Powoduje to, że grupy obrazów mogą posiadać różną ilość klatek N. W sprawdzającym kroku 112 za pomocą sterownika 8 wyznacza się, czy bieżąca klatka jest klatką nie należącą już do danej grupy, poprzez sprawdzenie, czy numer bieżącej klatki n jest większy lub równy od numeru ostatniej klatki N pomniejszonego o jeden. Jeśli sterownik 8 ustali, że nie osiągnięto jeszcze klatek z następnej grupy obrazów, to wykonywanie programu kontynuowane jest od kroku 103, gdzie wartości zmiennych są zwiększane o jeden. W przeciwnym przypadku sterownik 8 ustala, że osiągnięto klatkę z następnej grupy i kontynuuje sprawdzenie w kroku 113.

W kroku 113, za pomocą sterownika 8 ocenia się, czy obszar, który ma zostać wyświetlony i znajdujący się na końcu bieżącej klatki, jest obszarem dolnym. Oceny dokonuje się na podstawie stanu znacznika pierwszeństwa górnego obszaru Tff oraz znacznika powtórzenia pierwszego obszaru Rff. Na przykład, jeśli znacznik pierwszeństwa górnego obszaru jest równy „1”, a znacznik powtórzenia pierwszego obszaru jest równy „0”, to pierwszym obszarem jest obszar górny bieżącej klatki i nie powinien być on powtórzony w następnej klatce. Jeśli znacznik pierwszeństwa górnego obszaru jest równy „0”, a znacznik powtórzenia pierwszego obszaru jest równy „1”, to pierwszym obszarem jest obszar dolny i jest on powtarzany w następnej klatce. W takim przypadku sterownik wyznacza zakończenie kodu początku GOP grupy obrazów i w kroku 114 wytwarza sygnał zakończenia dekodowania grupy obrazów. Oznacza to, że ostatnim obszarem w grupie obrazów jest obszar dolny.

Korzystne jest, że następny obszar, będący pierwszym obszarem następnej grupy obrazów, jest obszarem górnym, ponieważ ostatni obszar poprzedniej grupy był obszarem dolnym. Gdy przetwarzana jest kolejna grupa obrazów, sterownik kontynuuje pracę w kroku 103, gdzie powiększa wartość zmiennej i o jeden. Opisaną powyżej procedurę działania sterownika 8 powtarza się dla kolejnych grup obrazów, aż do zakończenia obrazu filmowego.

Urządzenie kodujące 1, pokazane na fig. 1, może pracować zgodnie z inną procedurą wykonywaną przez sterownik 8. W tym przypadku sterownik 8 zmienia stan znacznika ustawienia pierwszego obszaru, który wskazuje ustawienie pierwszego obszaru pierwszej klatki w danej grupie obrazów oraz stan znacznika ustawienia ostatniego obszaru, który wskazuje ustawienie obszaru ostatniego. Stan tych znaczników zapisuje się na nośniku zapisu. W tym przykładzie nie występują ograniczenia związane z wyznaczaniem punktu rozpoczęcia i zakończenia grupy obrazów, ponieważ ustawienie obszarów pierwszego i ostatniego nie musi być odpowiednio ustawieniem górnym i dolnym.

181 392

Korzystnie, ustawienia pierwszego i ostatniego obszaru transmituje się w obszarze danych użytkownika, przeznaczonym według standardu MPEG do wykorzystania przez użytkownika. Na fig. 5 pokazano znaczenie ciągu bitów dla grupy obrazów z uwzględnieniem danych użytkownika. Grupa obrazów rozpoczyna się 32-bitowym słowem group_start_code. Obszar danych użytkownika rozpoczyna się 32-bitowym słowem user_data_start_code, po którym następuje bit ustawienia pierwszego obszaru (first_fie!d_polarity_GOP) oraz bit ustawienia ostatniego obszaru (last_field_polarity_GOP). W korzystnym przykładzie wartość równa „1” jako znacznik ustawienia pierwszego obszaru lub jako znacznik ustawienia ostatniego obszaru oznacza ustawienie górne, natomiast „0” oznacza ustawienie dolne. Dane użytkownika są zgrupowane w jednostki wielkości jednego bajtu i dlatego konieczne jest dopełnienie o długości sześciu bitów (oznaczone jako reserved), aby uzupełnić dwa bity ustawienia obszarów do wielkości pełnego bajtu.

Za pomocą kodera 7 koduje się kolejne klatki zgodnie z wyznaczonym rodzajem kodowania, do postaci klatek obrazu typu I, P lub B. Urządzenie kodujące w przedstawianym przykładzie, koduje klatki obrazu typu I w odstępach co cztery klatki. Odstęp dla klatek obrazu typu P ustala się na dwie klatki w grupie obrazów. Korzystne jest, że ilość klatek w każdej z grup obrazów nie musi być odpowiednio wybierana, ponieważ ustawienie obszarów jest wskazywane przez znaczniki ustawienia obszarów, a pierwszy i ostatni obszar niekoniecznie, muszą być ustawiane w danej pozycji (odpowiednio pozycji górnej i dolnej). Znaczniki pierwszeństwa górnego obszaru oraz powtórzenia pierwszego obszaru dołącza się do każdej klatki, jak w poprzednim przykładzie. Ponadto, do każdej grupy obrazów, w momencie wykrycia kodu początku grupy obrazów, dołącza się nagłówek grupy obrazów, zawierający dane użytkownika. Znaczenie i ustawienie bitów z fig. 5 jest zdefiniowane przez standard MPEG-2 (ISO/IEC 13 818-2). Bity te zapisuje się na dysku optycznym stanowiącym nośnik zapisu 2. Jak pokazano na fig. 5, na dysku optycznym zapisany jest znacznik ustawienia pierwszego obszaru oraz znacznik ustawienia ostatniego obszaru. Oba znaczniki zawarte są w danych użytkownika nagłówka grupy obrazów.

Urządzenie dekodujące współpracujące z urządzeniem kodującym w zmodyfikowanym systemie, jest podobne do urządzenia przedstawionego na fig. 3. Urządzenie to różni się od poprzednio opisanego sposobem, w jaki sterownik rozpoczęcia procesu dekodowania 12 steruje przełącznikiem 13. W tym przykładzie układ wyznaczający początek wyświetlania 11 odczytuje z danych użytkownika zapisanych w nagłówku kodu początku GOP grupy obrazów, informację o ustawieniu obszarów. Następnie określa on czas rozpoczęcia wyświetlania obszaru odpowiadający sygnałowi synchronizacji obszarów wytwarzanemu przez wyświetlacz 15. W przykładzie pokazanym na fig. 4D ustawienie obszarów w grupie obrazów, które mają być wyświetlone, jest takie, że pierwszym obszarem jest obszar górny. Dlatego z sygnału synchronizacji obszarów sterownik wybiera cykl górnego obszaru jako moment rozpoczęcia wyświetlania. Pokazano to na fig. 4E.

Procedura działania sterownika 8 z fig. 1, generującego znaczniki ustawienia pierwszego i ostatniego obszaru, zostanie szczegółowo opisana w oparciu o sieć działań pokazaną na fig. 14. Poszczególne kroki tej procedury są podobne do kroków procedury opisanej na podstawie sieci działań z fig. 13. Sterownik 8 w kroku 202 rozpoczyna działanie inicjalizacją zmiennej i wartością „-1”. Jeśli nie ma więcej klatek oczekujących na dekodowanie, to sterownik kończy działanie.

W kroku 202 za pomocą sterownika 8 inicjalizuje się zmienną λ wartością „-1”. W kroku 203 za pomocą sterownika 8 zwiększa się wartość zmiennych i oraz n o jeden, czyli przed rozpoczęciem pętli zagnieżdżonej obie zmienne i oraz n mają wartość „0”. W kroku 204 sterownik sprawdza, czy zmienna n jest równa „0”, co oznacza, że bieżąca klatka jest pierwszą klatką w grupie obrazów. Jeśli zmienna n jest równa „0”, to program przechodzi do kroku 205, w którym kod początku grupy obrazów ustawia się na „1”. W przeciwnym przypadku bieżąca klatka nie jest klatką pierwszą w grupie obrazów i sterownik 8 kontynuuje działanie w kroku 206, w którym ustawia kod początku grupy obrazów na „0”.

181 392

Inaczej niż w poprzednio opisanym przykładzie, tu za pomocą sterownika 8 generuje się znacznik ustawienia pierwszego obszaru, ustawiając jego wartość na „1”. Jak to już wyjaśniono, znacznik ten transmituje się wraz z bieżącą klatką wskazując na pierwszy obszar odpowiedniej grupy obrazów.

W krokach od 208 do 216 wykonywane są takie same działanią jak w odpowiadających im krokach od 108 do 116 z poprzedniego przykładu. W krokach od 208 do 212 za pomocą sterownika 8 wyznacza się typ kodowania klatki. Klatki mogą zostać zidentyfikowane jako klatki obrazu typu I, B lub P (kroki 210, 211 i 212). Na przykład, przy sprawdzeniu w kroku 208 za pomocą sterownika 8 ocenia się, czy zmienna n jest nieparzysta i jeśli tak, to wykonywanie programu kontynuuje się w kroku 209. W przeciwnym przypadku wykonuje się krok 212, gdzie bieżącą klatkę określa się jako klatkę obrazu typu B. W kroku 209 za pomocą sterownika 8 wyznacza się, czy wartość zmiennej n, która okazała się być nieparzysta wynosi „1” i jeśli tak, to w kroku 210 bieżącą klatkę określa się jako klatkę obrazu typu I. W przeciwnym przypadku w kroku 211 bieżąca klatka jest oznaczana jako klatka obrazu typu P.

W krokach od213do215za pomocą sterownika 8 sprawdza się, kiedy dana grupa obrazów ma się skończyć. Podobnie jak w poprzednim przykładzie sterownik 8 odpowiednio wyznacza koniec grupy obrazów w taki sposób, aby ostatni wyświetlany obszar był obszarem dolnym. Powoduje to, że grupy obrazów mogą posiadać różną ilość klatek N. W sprawdzającym kroku 213 sterownik wyznacza, czy bieżąca klatka jest klatką nie należącą już do danej grupy, poprzez sprawdzenie, czy numer bieżącej klatki n jest większy lub równy od numeru ostatniej klatki N pomniejszonego o jeden. Jeśli sterownik ustali, że nie osiągnięto jeszcze klatek z następnej grupy obrazów, to wykonywanie programu kontynuowane jest od kroku 203, gdzie wartości zmiennych są zwiększane o jeden. W przeciwnym przypadku sterownik ustala, że osiągnięto klatkę z następnej grupy i kontynuuje sprawdzenie w kroku 214, w którym kod początku grupy obrazów jest ustawiany na „1”.

Następnie sterownik kontynuuje pracę w kroku 215, w którym ocenią czy obszar, który ma zostać wyświetlony i znajdujący się na końcu bieżącej klatki, jest obszarem dolnym. Oceny dokonuje się na podstawie stanu znacznika pierwszeństwa górnego obszaru Tff oraz znacznika powtórzenia pierwszego obszaru Rff. Na przykład, jeśli znacznik pierwszeństwa górnego obszaru jest równy „1”, a znacznik powtórzenia pierwszego obszaru jest równy „0”, to pierwszym obszarem jest obszar górny bieżącej klatki i nie powinien on być powtórzony w następnej klatce. Jeśli znacznik pierwszeństwa górnego obszaru jest równy „0”, a znacznik powtórzenia pierwszego obszaru jest równy „1”, to pierwszym obszarem jest obszar dolny i jest on powtarzany w następnej klatce. W takim przypadku sterownik wyznacza zakończenie grupy obrazów i ustawia znacznik ustawienia ostatniego obszaru na „1”. Podobnie jak w przypadku znacznika ustawienia pierwszego obszaru, znacznik ustawienia ostatniego obszaru jest transmitowany wraz z bieżącą klatką informując, że bieżący obszar jest ostatni w grupie obrazów. W przeciwnym przypadku sterownik ustawia wartość znacznika ustawienia ostatniego obszaru na „0”.

Podobnie jak w poprzednim przykładzie, następny obszar, będący pierwszym obszarem kolejnej grupy obrazów, jest obszarem górnym, ponieważ ostatni obszar poprzedniej grupy obrazów był obszarem dolnym. Gdy przetwarzana jest kolejna grupa obrazów, sterownik kontynuuje działanie w kroku 203, w którym zwiększa wartość zmiennej i o jeden. Opisana procedura działania sterownika jest powtarzana dla kolejnych grup obrazów, aż do końca obrazu filmowego.

W ten sposób, zgodnie z powyższymi przykładami, możliwe jest, aby znać ustawienie pierwszego obszaru grupy obrazów, zanim rozpocznie się dekodowanie danej grupy. Podobnie jak w przypadku pierwszego przykładu, dla uproszczenia przyjmuje się, że dekoder 14 rozkodowuje klatki bez opóźnień. Jednakże sterownik rozpoczęcia procesu dekodowania 12 powoduje, że proces dekodowania rozpoczyna się dwa cykle sygnału.synchronizacji obszarów przed wyznaczonym czasem początkowym, co pokazano na fig. 4E. Opóźnienie to jest

181392 17 wprowadzane, aby zapewnić czas potrzebny do przetworzenia klatek przed procesem dekodowania i aby dokładnie zsynchronizować wyświetlanie rozkodowanych obrazów.

Możliwe jest również, aby znać ustawienie obszarów na początku i na końcu grupy obrazów, co nie dopuszcza do powstawania przerwy w danych pomiędzy kolejnymi grupami obrazów. W związku z tym, opisane przykłady pozwalają na łączenie wielu grup obrazów i nie tworzą przerw pomiędzy grupami.

181 392

FIG.2A		Tf Bf Tf	Bf	Tf Bf Tf	Bf Tf	Bf Tf	Bf	Tf Bf	Tf Bf Tf	Bf Tf Bf Tf
		FO		F1 F2	F3	x3		F4	F5 F6	F7 x7
FIG.2B	HEJSClŁ KODEKA	fO	f1	x1	f2	f3	f4	f5	x5	f6 f7
FIG.2C	KLATKA	1	1	1	1		1	1	1	1
FIG.2D	TFF	0	0	1	1		0	0	1	1
FIG.2E	RFF	0	1	0	1		0	1	0	1
FIG.2F	GOP			1					1
FIG.2G		B	P	B	1		B	P	B	I
		- GOP1		------- \|\|	—	GOP2		—	--------\|\|	GOP3--------

181 392

FIG.3

181 392

FIG.4A	wejście 1 ^Ι2Ι^Β0 Ι^Β1 I--^P5I l^B3 l^B4 I BEkODERA । _i2 । _bQ । _b1 \| \| _P5 b31 --1 b41
FIG.4B	TFF I o I 1 I 1 I 1 I o I I 1 \|
FIG.4C	RFF \| 0 \| 0 \| 1 \| 1 \| 1 \| \| 0 \|
FIG.4D	wyjście l^B0 Ι^Β1 Ι^Β1 I¹² l^B3 l^B4 l^p5 l^p5 .DEKODERA । _b01 _b11 _i2 \| _b31 _b3 \| _b41 _p51
FIG.4E	PCJĆZĄIEK DEUODOWA' ^{Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf} NIA \| “ 1 KOLEJNOŚĆ ROZPOCZĘCIA MSUIŁTLANIA OBRAZÓW

181 392 znaczenie LICZBA Blltw group_of_pictures(X group_start_code32 time_code25 closed_gop1 brokenjink1 if(nextbitsO=extension_start_codeX extension_start_code32 while(nextbitsOI='0000 0000 00000000 0000 OOOO1'){ group_extension_data8 } next+_starl_codeO } iffnextbitsO==user_data_start_code){ user_data_start_code32 first_field_parity_GOP1 last_field_parity_GOP1 reserved6 while(nextbits()l= 0000 0000 00000000 0000 00001'){ userdata8 } next_start_code() }

do { pictureO } while(nextbits()=picture_start_code)

FIG.5

181 392

GRUPA OBRAZÓW (GOP)

(OBRAZ TYPU P)

FIG.6A

GRO PA OBRAZÓW feOP)

FO F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8

B B I BBPBBP --1

PROGNOZOWANIE DWUKIERUNKOWE (OBRAZ T/PD B)

FIG.6B

181 392

FIG.7A	hEjśc/e kodeka	BO B1	I2 B3	B4	P5	B6	B7	P8
FIG.7B	WYJŚCIE KODEM
WEJŚCIE. DSCODECA		12 BO	B1	P5	B3	B4	P8 B6 B7

FIG.7C	WYJŚCIE DEKODEM		BO	B1	I2	B3	B4	P5 B6 B7 P8

181 392

FIG.8A

FILM (24 ΚίΑΤΚΐ/δΕΚή

MF2

MF3

MF4

FIG.8B

HETŚCiONY OBRAŹ RLMOriY/PRZEPŁATAM SY&NAŁ ΝΙΖΥΊΝΥ (30 WATEK/5EK., 60 OBSZARÓN/SEk)

FIG.8C

KUTKI NA WET. KODERA

FIG.8D

ZtUtlMi PtiMSTEHHWA &ΛΙΜΕ60 OBSZARU TF

MF1

POWTARZANY OŻSZAR TF zbędhie POWTÓRZONY OBSZAR

POWTARZANY OBSZAR 1P

BP' _ zeęONiE WTOCZONY OBSZAC powtarzany obszar bf

FIG.8F kLATkl NA MYL

J£K0D£RA

FIG.8E

ZNACZNIK POliriiZENlA _n ,

MERWSXE«> OBSZARU ^u

POWTARZANY OBSZAR TF

181 392

FIG.9A

SYMWRJ^2AeÓH^{Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bł Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf}

FIG.9B

kU. KODERA

1 | bO

Βθ| B1 |bi-H

I I21

B3{—a-x3 |

B4| P5|

Ϊ2 |

b3

I b4

FIG.9C

ZNACZNIK fUCZĄTKU KLATKI

1 1

I¹

I 11

1 |

1³

I¹ I

FIG.9D

TFF

I θ

I 1

I 1 I

1!

I 0

1⁰ I

FIG.9E

RFF

I θ

I¹

I ⁰1

⁴1

1⁰

1¹ I

FIG.9F

WYJ.KODECA

I «2 I

i2

bO

|bo

b1

|61

I ^p5| — Ip5 | —

B31 — I b3

I ^B4 |b4 |

FIG.9G

I 11

1

I

I¹ I

1 I

1¹

FIG.9H

TFF

I 11

0

I

1⁰ I

1 I

1⁰

FIG.9I

RFF

I ⁰1

0

1

I¹ I

1 |

1⁰

181 392

FIG.10A	WEJŚCIE DEKODERA	\|l2	i2 \| bO	BO\|==	Ibi I	P5 \| B3	b3 \|	i b4	[ B4 I
bi\|	— \|p5
FIG.10B	TFF	\| 1	I 0		o I	I θ	h	\|	θ I
FIG.10C	RFF	l⁰	1⁰		1 \|	\| 1	\| 1	\|	0 I
			I XX	\|bo	\|B1	1¹²	\| B3	I B3		B4 \|P5 \|
FIG.10D	DEIOWEJIA		I XX	bO \|	bi\|	bi\|	i2\|	b3 \|	b4	\| P51 p51
FIG.10E		Tf	Bf Tf	Bf Tf	Bf Tf	Bf Tf	Bf Tf	Bf Tf	Bf	Tf Bf Tf Bf

POCZĄTEK DEKODOWANIA

181 392

FIG.11A	UElŚŁtE I ¹²UEliODEŁA ।	I ^B0 i2 \| bO	\|bi	B1	I I- p5	\|P5	B31 — b3b3	I b4	B4\|
FIG.11B	TFF \| 1	1⁰ I	0		⁰1		1 I I	1⁰	I
FIG.11C	RFF \| 0	I θ I	1		1 I		1 I I	⁰	\|
FIG.11D	WYJŚCIE JEtoDECA	I ^B°l \|b0 I	b1	B1	I 12 I \|bi I	ⁱ²	B31 B3 \| b3	b4	B4\| P5\| Ip5 \| p5
FIG.11E	Bf	Tf Bf Tf	Bf	Tf	Bf Tf	Bf	Tf Bf Tf	Bf	Tf Bf Tf Bf Tf
	ł	POCZĄTEK DEKODOWANIA

Β1 Β2 Ρ3 Ρ3

ΙΟ b1 b1 b2 ρ3

G0P1 Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf

GAP ^/bO BO 11 B2 P3 xx bO i1 b2 p3 p3

G0P2 Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf Tf Bf

FIG.12

181 392

pc: picture_coding_type

FIG.13

181 392

tff: top_field_first rff: repeat_first Jield pc: picture_coding_type

FIG.14

181 392

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób kodowania obrazu filmowego, w którym koduje się klatki obrazu filmowego do postaci grup obrazów wideo, zawierających klatkę niezależną, które to klatki składają się z wielu obszarów o różnym ustawieniu, w tym o ustawieniu ustalonym, przy czym formuje się serie klatek kodowanych do postaci odpowiednich grup obrazów, w których pierwszy kodowany obszar w każdej z grup obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, następnie poddaje się kodowaniu każdą serię klatek sformowanych do postaci grup obrazów i adaptacyjnie wybiera się liczbę klatek dla każdej grupy obrazów tak, że pierwszy obszar każdej grupy obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, znamienny tym, że w czasie adaptacyjnego wybierania liczby klatek dla każdej grupy obrazów generuje się kod początku i za pomocą środków kodujących rozpoczyna się proces kodowania, poczynając od pierwszego obszaru o ustawieniu ustalonym.
2. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że generuje się sygnał synchronizacji obszarów dla synchronizacji procesu kodowania obszarów o różnym ustawieniu, przy czym w etapie adaptacyjnego wybierania generuje się kod początku i rozpoczyna się proces kodowania pierwszego obszaru, gdy w sygnale synchronizacji obszarów pojawia się cykl zgodny z ustalonym ustawieniem obszarów.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że ostatnim obszarem w kodowanej serii jest obszar o ustawieniu przeciwnym do ustawienia ustalonego.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że różnymi ustawieniami obszarów są: ustawienie górne i ustawienie dolne, a w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że pierwszy obszar jest obszarem o ustawieniu górnym.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że różnymi ustawieniami obszarów są: ustawienie górne i ustawienie dolne, a w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że ostatni obszar jest obszarem o ustawieniu dolnym.
6. Sposób kodowania obrazu filmowego, w którym koduje się klatki obrazu filmowego do postaci grup obrazów wideo, zawierających klatkę niezależną, które to klatki składają się z wielu obszarów o różnym ustawieniu, w tym o ustawieniu ustalonym, przy czym formuje się serie klatek kodowanych do postaci odpowiednich grup obrazów i generuje się dane oznaczające pierwszy obszar danej grupy obrazów, mający ustalone ustawienie, następnie poddaje się kodowaniu każdą serię klatek sformowanych do postaci grup obrazów i transmituje się zakodowany obraz filmowy oraz wspomniane dane dla każdej grupy obrazów, oznaczające pierwszy obszar danej grupy obrazów, mający ustalone ustawienie, znamienny tym, że każdą grupę obrazów transmituje się w postaci ciągu bitów wraz z nagłówkiem, zawierającym obszary danych nagłówka, a podczas etapu transmisji transmituje się dane nagłówka wskazujące, że ostatnia klatka w każdej kodowanej serii klatek jest obszarem ustawionym przeciwnie w stosunku do ustalonego ustawienia.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że podczas etapu transmisji dane nagłówka rozkłada się zgodnie ze wskazaniami standardu MPEG i następnie dane dotyczące pierwszej i ostatniej klatki transmituje się jako dane użytkownika.
8. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że różnymi ustawieniami obszarów są: ustawienie górne i ustawienie dolne, a w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że pierwszy obszar jest obszarem o ustawieniu górnym.
9. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że różnymi ustawieniami obszarów są: ustawienie górne i ustawienie dolne, a w etapie formowania tak formuje się każdą serię klatek, że ostatni obszar jest obszarem o ustawieniu dolnym.

181 392
10. Urządzenie kodujące obraz filmowy, do kodowania klatek obrazu filmowego do postaci grup obrazów wideo, zawierających klatkę niezależną, które to klatki składają się z wielu obszarów o różnym ustawieniu, w tym o ustawieniu ustalonym, przy czym urządzenie to jest zaopatrzone w środki formujące serie klatek kodowanych do postaci odpowiednich grup obrazów, w których pierwszy kodowany obszar w każdej z grup obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, połączone ze środkami kodującymi każdą serię klatek sformowanych przez środki formujące do postaci grup obrazów, połączone ze sterownikiem wybierającym adaptacyjnie liczbę klatek dla każdej grupy obrazów, tak, że pierwszy obszar każdej grupy obrazów jest obszarem o ustawieniu ustalonym, znamienne tym, że sterownik (8) jest przystosowany do adaptacyjnego wyboru liczby klatek dla każdej grupy obrazów poprzez generowanie kodu początku, a dołączony do sterownika (8) koder (7) jest przystosowany do rozpoczęcia procesu kodowania, poczynając od pierwszego obszaru o ustawieniu ustalonym.
11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że sterownik (8) jest zaopatrzony w środki generujące sygnał synchronizacji obszarów, składający się z naprzemiennych cykli ustawień obszarów, do synchronizacji procesu kodowania obszarów o różnym ustawieniu, a ponadto sterownik (8) jest zaopatrzony w środki generujące kod początku, połączone z koderem (7) rozpoczynającym proces kodowania pierwszego obszaru, gdy w sygnale synchronizacji obszarów pojawia się cykl zgodny z ustalonym ustawieniem.

* * * ·