TW268175B - - Google Patents

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268ί75 at Β7 五、發明説明（i ) 太發明乃關於壓縮之視頻糸統，特別是關於一糸統提供 ig縮之視頻，該視頻可κ間條形式之第一解析库再生，或 1 * ^^ ~ --------- ^次高解析度_4·。 目前，國際標準組織之移動影像專家組（MPEG)正企圖建 立壓縮之信號標準或規定K供視頻信號之發射。視頻信號 共有二種基本形式*即間條掃描信號及非間條掃描信號。 * *、 --------- 間條掃描視頻之壓縮有其優點 — —~ -----~ ----------------— 在供壓縮/解壓縮間條掃描信號之 K及

(請先閲讀背面之注意事項再填寫衣頁) 即需要較少之帶寬 非間條掃描信號之設備成本為低。 ^----------------------------------—-------- 描信號為基礎之壓縮視頻標準。但亦有應用非間條之掃描 影像，特別是在處理視頻影像之電腦業界部分。MPEG委員 會希望能滿足罨視與電腦業界，即建立一檷準供最大數目 之使用人有用。本發明旨在說明一壓縮系統，可提供壓縮 ~~' ~~~ ---------- 信號供間條及非間條掃描影像再生而不需在壓縮_間 ——.——--^―\ —~~— 信號上增加壓縮信號資料率。 本發明之壓縮/解壓含一非間條掃描視頻信號源 自 間條掃描 視頻信號Μ與懕縮程序相反之已知方法予K壓縮而.產生主 ^--、_—-----、 要壓縮視頻資料。主要資料Μ已知程序予；壓續K再產 —\—〆、—-—----———^ ' 1 4間條掃描框。與未包含在主要間條Jf描視頻信號中之非 間條掃描視頻信號之插入線對懕之間條掃描視頻信號，， ------—--~·>. -------* 、---------— 此外，未包含在主要 間條掃描視頻信號之原始非間條掃描視頻信號之實際插入 線條，主要與次级間條掃描視頻信號對應。次鈒視頻信號 -4 - 83.3.10,000 夂紙張次度適用中國S家標準（CNS)A4規格（21U X 297 X釐ί 五、發明説明（>) 自對應預測之視頻信號中減去Μ產生次级場刺餘。此等剌 餘W已知方法懕縮以形成懕縮之次级視頻資料。主要及次 级暱縮資料即予Μ發射Κ備接收。主要資料可由不複雜之 接收櫬接收Κ便具有第一解析度之影像之間條掃描之再生 。主要及次級壓縮資料可由更複雜之接收櫬予Κ接收Μ再 生最大解析度之非間條掃描影像。 圖說之簡略敘述 圖1為非間條掃描視頻信號之各別框之格式圖形。 圖2為非間條信號分段成視頻資訊之主要及次要間條掃 描鬮面之間條掃描框圈。 圖3及圖5為涵蓋本發明之交互ffi縮装置方塊圓。 圖4及圖6為涵蓋本發明之交互解壓縮裝置之方塊 圖7為供將主要，次要解壓縮視頻信號結合之裝置Μ形 成非間條掃描信號。 參考圈1 ，各行字母（0’》及E’a)代表減縮形式之視頻信

-- — ~~ I 號之非間條掃描影像（場/楨）之爸JI。此等影像之發生率 -------- 一^-------- *-----—- 為每秒60次。非間條掃描信號K間條掃描影像之場荃發生 —---—. --- .二 — ---- ，並包含作為間條掃描視頻一個場線條數之二倍。 ___^ 一 ---^-~*** 間條掃描視頻當連續資料場以每秒60次發生時產生。偶 數場中之線條在奇數場之線條間發生。將兩連續場姐合形 成一與非間條掃描影像相似之框。但是’因為在連績間條 掃描場之間消逝一段有限之時間*任何影像移動發生在速 續間條場之掃描間所«之時間間條掃描視頻之框與對應之 非間條掃描影像不同。 83.3.10,000 (請先閲讀背面之注意事項再塡寫本頁) 衣纸張又度適用中®囤家標準（CNS )八4規格（2丨〇 X Μ7公釐） Λ7 五、發明説明（ 選1自交互非間條掃描影像之交互線 吾人回想，非間條 ^像 ，而間條框則每秒發生3 〇次。如果奇數非間 ~ ~ — ~ 1 條影像之奇數線條與偁數影像之偶數線條结合，則間條掃 描框可從非間條掃描信號產生。此等框由圖2中之實線所 限制之影像線之各姐所代表，下文稱為主框·由非間條奮 料形成間條框只需使用影像資訊之百分之五 -—'—— ----_—---—— 則安排在次要框中，如圖2之虛線所示者。 —’^---\_,—'一 ί mm m。合ϋ 多所有#間_條掃^資浪，但並非μ非間條格式。後者包含 二倍之視^^_料，因此需要二倍帶寬才能發射。但， 非間條掃描資訊可由較少資料率予κ發射。此可Μ由圖3 或4所示之壓縮裝置完成，每一_壓縮裝第/ > ISJg 預測之次框間之差異作 為第二傳送成分。因為次框及主框之各線為空間插人，故 乂/^ ---— ---------- 在主及次要框之間有太餘。因此 - —_______ **-、 -------— 次框可準確執行，導致無價值之刺餘。如果次框亦予壓縮 -- -— — —~_ 則义^多。 在圖3及4中，假定視頻信號源10提供非間條掃描視頻資 料。視頻資料加至各別主12及副20場摘出器上。主要場摘 出器12將奋數埸線自奇數非間條掃描影像中通過*及將偶 數場線自偶數非間條掃描影像中通過。次要場摘出器20將 奇數埸線自偶數非間條掃描影像中通過及將偶數之場線自 奇數非間條掃描影像中通過。主要埸耦合壓®縮装置14。 壓縮裝置14可為移動補償預測型，其自連續場姐成資料框 衣紙張尺度適用中S a家標準（CNS)A4規格（210 X 2〔)7公坌） 9

83.3.10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫各頁) A7 B7 268175 五、發明説明) ，於是再自組成框中產生壓縮之資料。此式壓縮装置曾揭 示於美專利N 0 · 5，1 2 2，8 7 5中。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 壓縮視頻資料被耦合至一输送處理器16’其將壓縮之資 段成J t包，並在資料 堡，成包之資料耦合至—調製/解調 器18，該解調器將成包之資料視條件而在選擇之傳送媒介 下予以输送。壓縮之主要場/框包括足夠之資料再生第— 位準空間解析度間條掃描影像。視特別系統而定，第一位 準空間解析度可能等於高淸晰度電視信號，或可能為較低 位準解析度，即標準HTSC解析度。 來自壓縮器14之壓縮後主視頻信號耦合至一解壓縮器 22，該解壓縮器在間條掃描格式中再生主視頻信號。解壓 縮器22之型式係Μ壓縮器14程序之相反方式執行*與使用 在間條掃描接收櫬Κ再生壓縮資料再由調變解調器18發射 之解壓縮器相似。再生之主視頻信號耦合至次級場預測器 24。預测器24產生線條，此等線條則填隙至再生主要場之 捸中。預测器24可能是動作補償間條掃描-非間條掃描轉 換器之一部分，該轉換器自一間條掃掃影像產生非間條掃 描影像之消失之線條，闢於此點，在視頻信號處埋技術中 ，有許多著名之麥化。 自預測器24預測之次趿場加至相減器26之一输入端點， 而自摘出器20之對應次趿場則加至相減器26之第二输入端 點。相減器產生之差異或刺餘耦合至量子化装置28，在其 中被降低成預定之位元寬度。（上述程序預期可產生數位 信號處理，因此信號均為數位格式，至少在壓縮前，信號 83.3.10,000 衣紙张尺度適用中丨"S國家標準（CNS)A4現格（210 X 297公踅） A7 B7 五、發明説明（<) 由固定位元寬度之數位字所限定）。通常視頻抽樣由八位 .元字所限定。结果，相減器提供九位元字。量子化装置 2 8可降低刺餘至八或七位元字。 發生在場格式中之量子化刺餘加至一壓箱器30，其與壓 縮器14相似。壓縮器30提供壓縮視頻資料’與次级場之剌 餘對應，該壓縮之視頻資料耦合至输送處理器32°處理器 32之作業方式與檐送處理器16相似。自處理器32之成包資 料耦合到解調/去調器34，在該解調器中調整後發射。 圖3中装置傳送壓縮之主場資料及在不同傳送波道中傳 送壓縮之次場資料。似，但 其在相同波道中傅送壓縮之主要及次要場資土L·。圈L5中装 —----------〆~一 ----〆 -- 須了解，主要•。此 種分頻多路傳输技術曾揭示於美専利Η0. 5,122,875中。 參考圃5 ，其與圓3中之元件相似時均附Κ相同之號碼 。主要及次要塌壓縮資料加至時分多工装置40之各別输人 部門。此裝置包括媛衝器記憶體以貯存由®縮器14及30中 ,· 之一個提供之壓縮資料*自其他装置之資料則受到服務。 安排颸縮程序後可提供可變化位元率之壓縮，在此情況下 ，由壓縮器14或30提供之資料數或資料率並不是不變的。 在此情況下多工器40無法決定是多工之時間。可以大致預 測二僩壓縮器提供之平均資料比，再安排一糸統，其時分 多工則根據此比值予以執行。即使如此，主埸資料多 urn^^Mi -如 至太多_ 而遣失*此一安排可保證足夠之資訊傳输以提供等於間條 表紙邊用中國S家標準（CNS )八4規格（2丨(ί X 297公蝥） S3.3.10,000 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 線 々68275 Λ7 Β7 五、發明説明（‘） 掃描影像之基線影像。通常多工装置 —-------—__________ ^ ----- 資料之输送包。在此間距中，次级場資料亦被服務，主場 ^ 資料則在主場媛衝器中排列。 主場及次埸資料之時分多工输送包耦合到調變/解調器 42，其調整壓縮資料後在單一波道输送。 圖6說明一供處理由圖5中糸統提供之壓縮資料之接收 機。圖6中裝置之構型可將所有調變/解調器42發射之資 訊予以解壓縮，即顯示再生之非間條掃描影像。用Μ顯示 間條掃描資料之接收接结構必須有元件120，101，102， 107及一顯示装置（未示出）。事實上*不論間條掃描接收 機或非間條掃描接收機均不需要一獨立之去多工器121 ， 其僅是顯示而說明圖5中装置之必備的反轉功能而已。各 別傳送器包含辨證碼指出資料係主要或是次要。間條掃描 接收機將予Μ程式Κ處理傳送包，其中之資料被認定為主 要^。同理在一非間條掃描接收櫬中，可安排一單一反轉 傳送處理器Κ執行基於主要/次要辨證碼之去多工功能。 此形式之去多工見揭示於美專利H0. 5,122,875 。、 園6中，時分多工發射之資料由調變/解調器120收到 ，該調變/解調器提供基帶壓縮時分多工資料。此資料耦 合到一去多工器121中，其將主場資料傳送包自次場資料 傅送包予W分開。主及次堝資料分別耦合至反轉输送處理 器101及104 ，其中之資料酬載自附颶資料中予Κ分開（ 即同步，辨認等）。主塌視頻資料加至級衢趿記愐體1〇2 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝 、言 線 衣紙張適用中a S家樣準（CNS丨八4規格（210 X m X釐） 83.3.10,000 A7 B7 ^68175 五、發明説明（γ ) >次場視頻資料則耦合至媛衡器記憶體106 。傳送包辨認 者及同步資料耦合到控制器103 。此控制器對附屬傳送包 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 資料對應*自二個鑀衝器記憶體提供壓縮資料Μ便由其餘 裝置予Μ解壓縮。 自緩衝器記憶髑102之主場壓縮後視頻資料耩合至解壓 縮器107 ，其執行圖5所示之壓縮器14之反轉功能。解壓 縮器107提供間條掃描視頻資料供在間條掃描顯示器再生 影像。解壓縮間條掃描主場資料耩合至次場預測器109 ， 其與蹰5中之次場預測器相似。 自媛衝器記憶SS106之次場壓縮剌餘資料耦合至解Μ縮 器108 ，其執行圖5中懕縮器39之反向功能。自解壓縮器 108之解壓縮資料加至一反向霣子化器110 ·該量子化器 再建立解壓縮之剌餘之原始位元帶寬，並將其加至相加器 111之一输入躏。預測之次級場加至相加器111之第二输 入端。相加器111提供之缌數與次場之像素值對應。吾人 可回憶剌餘1為預瀰之h及實際/W次場資訊間之差*即 R^sA^P,。因此當去壓縮之刺餘R«與預期器109提供之預 期之次場資料P 相加·结果為實際次場資料/W*即 — 。相加器111 所提供之次場、為間條 掃描格式。 相加器111提供之缌和與自解懕縮器107之間條信號结 合起來可供原始非間條掃描影像之代表之圖像再現。 國4說明處理由圔3系統提供之懕縮資料之接收機。圈 4中元件與圆6中元件之相同號碣者為相似元件且功能相 同。圖4具颺實例之搡作對具有之具Si實例知識之信 -10 - 83.3.10,000 本紙張尸、度適用中1¾围家標準(CNS)A4規格（210 X 2*)7公穿） 268175 B7 五、發明説明（F ) 號處%技術之人士將甚為明顯。 up y說明一範例装置供將由元件107及111(圜4或6)提供 之主¥及次要解壓縮信號加Μ结合。兩種信號均為間條掃 描格式，因此，各場發生在60赫，其線延績時間為大約 6 3.5微秒。產生60赫之非間條視頻，必須將主要及次要場 資料之視頻信號之線加Μ時間壓縮。圈7中，假定壓縮器 107及相加器提供檷準光域掃描信號，亦即雖然因發生在 次場預測器109之處理時間之故而在一不同之垂直相位* 但仍提供60赫場速率而線時間為63. 5微秒資料之間條場。 圈7中自解壓縮器107之解壓縮主埸視頻信號加在一個 補償延理元件140上。元件140提供足夠之信號延埋Μ補 償預測器109之處理時間•並缠當地分配主要及次級場視 頻信號之線時間。延遲之主視頻信號加至壓箱器150 ，其 在時間上將主場視頻信號自每線63. 5微秒壓鑲至31.75微 秒。資料之壓縮位線網合至二比一多工器160之信號瑜入 端點。自相加器111之次場視頻信號直接耦合至第二時間 懕縮器170 其將次場視頻線由63.5微秒壓縮至31.75微秒 r · / · 。此等次視頻之壓縮位線耦合至多工器160之第二输入端 。多工器係以二倍水平率開闢K交互提供主及 ' 、— 、 -----〆~"— " ' 線*因而產生代表非間條掃描視頻信號之視頻信號、。 〜 、 ^---------------V______〆 、 在以下之申請專利範圍中，”框” 一詞之意義，當使用 於間條掃描視頻信號時，則係指二間條場之姐合，而畨用 在非間條掃描視頻信號時，則指為由掃描一影像而產生之 全部影像代表信號。一個場則指需要形成一框代表間條掃 描信號之完全影像。任何場之線代表一間條掃描；Ρ之交錯 -1 1 - 本紙張通用中®國家標準（CNS)A4規恪（2丨U X 297 乂、釐） 83.3.10,000 -----------ί >裝------.——訂-------(I線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 68175 五、發明説明（ A7 B7 線 (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) -裝 、-β 線 衣纸張尺度適用中1¾ S家標準（CNS)A4規格（2丨Ο X 2ί)7公釐） 83.3.10,000

Claims (1)

1. ^68175、申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 一種懕縮視頻信號之方法包含： 提供頻信及自非間條掃描梘頻信號之 笔^線產描視頻信號之主視頻 Μ提虼壓縮_之圭^頻信號，及解壓縮此 壓$之主視頻ui·; 插入線*該信號未被用於i生主__視1 信號； 產生次視頻信號之對應像素及對應該非間條掃描視頻信 號之插入線 ----- Μ及 差一^並予 Μ 壓縮 將該信I及壓縮_多差予Κ調整Μ供發射。、 2. 一種用Μ壓縮縮視頻信號之装置包含： 一非間 一線選擇器自非間條視頻影像客連纘框中選擇交錯線 一—* -------―一 --- ... .... 以形成主間條掃描視頻信號之一框自各別非間條掃描視 - ____________-— - —— .頻影像選擇交錯疼以形座間條掃描視頻信號間條掃描視 .....—... · --. 頻、信號之次框； 一壓縮装置，響應該主間條掃描視頻信號K、提供壓縮 —_-V 之主視頻信號； 一裝—置二A括二器，響應該壓縮之主視頻信號κ 產生一與該次間條掃描視頻信號對懕之預測信號； 一相減器，響應該預測之信號及對該次間條掃描視頻 ^ ——-— 信號κ產生在該預測信號及該次間條掃描視頻信號間之 各別像素差； -13 本呔张尺度遘用中闺阀家梂隼（CNS > Λ·4坭格（210X 2W公缝） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   申請專利範圍 —供該像素差臛鋪之装置； 〜~ ----___^^*·'·—-~ —装置供將該壓縮之像素差及壓縮之主視頻信號予W -------—---------------------- 調^ jg Μ備發射。 一 -'^ 3· 根據申請專利範圔第2項之装置，尚包括一量子化器箱 合在臞縮該像素差装置之一输入及該相減器之銪出之間 * Κ將該差在壓縮之前予Κ量子化。 4· 根據申請專利範園第2項之装置*其中該含一預測器之 裝置包含： —解壓縮器，耦合至壓縮装置之一输出•且響應該壓 縮之主視頻信號以再生該主間條掃描視頻信號；及 —填隙線產生装置，耦合至解壓縮器之一鎗出，對主 間條掃描視頻信號響懕Μ產生視頻信號之線，該線為主 間條掃描視頻信號響應以產生視頻信號之線*該嫌為主 間條掃描視頻信號之填隙線，該填隙線對應該預测信號 〇 5·—種將壓縮之視頻信號予Κ解壓縮之装置，該視頻信號 —---------------- .包括來自非間條掃描視頻信號之連續框的交錯線之壓皤 後間條掃描視頻信號成分及導自非間條掃描視頻信號之 連績框之插入線之差的壓縮的剌餘成分，及自、解壓镅之 I 壓縮間條掃描視頻信號預測之對應線，該裝置包含： 一供偵測該壓縮之視頻信號之偵測器； 一包含一耦合至該偵測器及«懕偵出之壓縮視頻信號 之解脃縮器的装置，將颸縮之間條掃描視頻信號成分予 K解壓縮Μ提供一主間條掃描視頻信號•並對偵出之壓 镰視頻信號懕Κ將該颸縮之刺餘成分予以解«縮以提 -14 - 度邁用十阉阐家標隼（rNS > Λ4«ί格（210X 297公縫） < . { ---------装------ir------蛛 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 ^68175 S D8 六、申請專利範圍 供次解慝縮視頻信號； (請先閱讀背面之注意事項再塡寫本頁) —預測器，耦合至該装置含一解壓縮器及對該主間條 掃描視頻信號響應κ預測一對應該插入線之信號；及 一装置，供將該次級解壓縮視頻信號及預测信號之對 應線相加Μ產生一次级間條掃描視頻信號。 6. 根據申請專利範圍第5項之装置，尚包含一裝置Κ供將 次級間條掃描視頻信號之奇數線及主間條掃描視頻信號 之偶數線予Κ多工Μ產生非間條掃描信號。 7. 根據申請專利範圍第5或6項之裝置，尚包含耦合至該解 壓縮該颳縮之刺餘成分之裝置之輸出連接及該装置之耱 入連接之間供多工之反轉量子化装置。 8. 根撺申請專利範圍第5或6項之装置，其中該壓縮之間條 掃描視頻信號成分及壓縮之剰餘成分以分時多工傳送包 傳送，該偵測壓縮之視頻信號装置含一裝置供將壓縮之 間條掃描視頻信號成分之傳送包及壓縮之剌餘成分之傳 送包予Μ分開。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）