TW311322B - - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 發明領域 本發明係關於一種視頻訊號壓縮/編碼系統，且更特 別而言，係關於一種用以壓縮和編碼數位視頻訊號在一混 合編碼基上之系統。 相關技藝之說明 ^ 影像編碼技術已應用至各種領域，例如，用以傳送多 數之移動影像經由一單一頻道，或使用一影像編碼系統有 效的壓縮一影像訊號而儲存大量的影像資料在一小容量的 記憶介質上。 特別的，由於例如I SO/I EC/J TC/ S C 2 9/ WG 1 1等國際組織近年來已對影像編碼技術 設定國際標準（一般稱爲MP E G )以在各種系統或應用 領域間固定其可交換性，因此，影像編碼技術具有一廣泛 使用於各種不同應用之趨勢。 最近領失之壓縮和編碼技術（其由MP E G推薦而採 用當成國際標準）爲一混合編碼技術，包括空間頻率轉換 編碼結合另一壓縮/編碼技術，例如以移動壓縮和圖框基 (或場基）預測之編碼或不同長度編碼。 混合編碼技術之細節說明於^點說明，最新MP E G 參考書f 1994年由K. K. Ascii出版，第19頁和 1 3 7 至 1 5 5 頁。 在使用上述混合編碼技術之例中，多數之預測並聯的 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) ~ -4 - i I l,il. 裝 I — — —"I I i·^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 311322 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 五、發明説明（2) 在預測編碼部分執行，以獲得高效率的壓縮，以獲得相關 的預測錯誤訊號’而後每個訊號受到空間頻率轉換編碼。 而後，最有效可壓縮之輸出之一受到選擇，並受到量化和 編碼操作。附帶的，雜散餘弦轉換（D CT)電路，其爲 已知之壓縮和編碼技術），乃使用於空間頻率轉換編碼。 在稱爲I SO/I EC 1 3 8 1 8 — 2之標準中（以 下視爲，MPEG 2標準^ )，影像分成多數之區域， 每個區域具有預定之尺寸且稱爲 ' 巨塊# 。每個巨塊之影 像部份由場結構之巨塊和框結構之巨塊之兩種影像訊號結 構表示，而相關的影像訊號結構受到離散餘弦轉換，並選 擇可最有效壓縮之一輸出。 此外，已有各種不同的瑱安 以依照MPEG 2標 準用以完成視頻訊號壓縮和ill。MPEG 2標準可藉 由獨立的提供一 D C T電路（不使用於框結構之巨塊）和 另一DC T電路（不使用於場結構之巨塊），和應用後續 之編碼處理至所選擇之相關D C 丁電路之輸出之一（該輸 出爲可最有效的壓縮和編碼者）而執行β但是’此種構造 需要兩個D C Τ電路，且其難以簡化系統之構造。 再者，當以D C Τ電路處理框結構之巨塊或場結構之 巨塊時，D C Τ電路產生一序列之輸出，以一預定之順序 ’一般稱爲鋸齒掃描》但是，當應用D C Τ電路之输出至 後續的編碼電路時，有鑒於在編碼電路之操作中之效率’ 有時需要改變輸出之順序以應用至編碼電路。因此’依照 MPEG 2之建議，必需可應用DCT電路之輸出爲交 I - I —ϋ - an n - il- If I 二- - -I - - --- I 1^1 m ^^1 f—^— -: . m (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作杜印裝 A7 _____B7 五、發明説明（3) 替掃描之順序•以應用至後續的編碼電路中。 發明概要 因此，本發明之目的乃在提供一種視頻訊號壓縮/編 碼系統，其使用一單一 D C T電路，且可執行包括空間頻 率轉換-碼之混合壓縮/編碼。 本發明之第二目的乃在提供一種視頻訊號壓縮/編碼 系統，其可應用D C T電路之輸出在任意順序至後續的編 碼電路β 依照本發明，一種視頻訊號壓縮/編碼系統，包含 第一記憶機構，用以儲存包括一序列圖素訊號之输入 視頻訊號； 轉換單元，連接至第一記億機構，用以接收由第一記 憶機構讀出之多數圖素訊號，和藉由應用讀出圖素訊號至 一離散餘弦轉換處理而產生輸出； 編碼單元，連接至轉換機構，用以壓縮和編碼轉換機 構之输出； 第二和第三記憶機構，提供在轉換機構和編碼機構之 間，以儲存轉換機構之輸出； 第一控制機構，用以控制由第一記億機構讀出之圖素 訊號和儲存轉換機構之輸出至第二和第三記憶機構，以使 儲存在第一記憶機構之一序列圖素訊號分割成多數之巨塊 ，每個巨塊包括預定數目之圖素訊號，包括在每個巨塊內 之圖素訊號以第一模式之順序和以第二模式之另一順序讀 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐] ~ ~ ----------II------1Τ------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^11322 經濟部中央樣準局員工消費合作衽印聚 A7 B7 五、發明説明（4) 出，以第一模式之順序讀出之圖素訊號而來之轉換機構之 输出乃儲存在第二記億機構中，而以第二模式之順序讀出 之圖素訊號而來之轉換機構之輸出乃儲存在第三記億機構 中；和 第二控制機構，用以選擇第二和第三記憶機構之一 ，讀出儲存在選擇記億機構之轉換機構之輸出，和應用轉 換機構之讀出輸出至編碼機構。 在本發明之較佳實施例中，第二控制機構包括讀出機 構用以讀出儲存在所選擇記億機構中之轉換機構之輸出， 以和轉換機構之輸出寫入所選擇記憶機構之順序不同的順 序。 圖式簡單說明 圖1爲依照本發明之第一實施例之視頻訊號壓縮/編 碼系統之構造之方塊圖； 圖2爲鋸齒掃描之序列之圖； 圖3爲交替掃描之序列之圖；和 圖4至6爲在圖素訊號之安排中，用以說明框結構之 巨塊和場結構之巨塊之圖》 較佳實施例之說明 以下參考附圖詳細說明依照本發明之視頻訊號壓縮/ 編碼系統之實施例。 如圖1所示，本實施例之視頻訊號壓縮/編碼系統包 本紙張尺度適用中國國家標羋（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,τ -7 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____B7__ 五二發明説明（ 括一第一位址-生電路4 0 0，一框記億401 ，一離散 餘弦轉換（DCT)電路402，一框緩衝記憶403， 一*場緩衝記憶4 0 4，一第二位址產生電路4 0 5 ，一位 址轉換表4 0 6，一量化/編碼電路4 0 7，和一控制電 路 4 2 0。 框記憶4 0 1提供當成一數位視頻訊號記憶機構，且 DCT電路4 0 2提供當成離散餘弦轉換機構。再者，第 一位址產生電路4 0 0提供當成視頻訊號位址產生機構， 用以產生在/由框記憶4 0 1寫入/讀取輸入視頻訊號之 位址》 第二位址產生電路4 0 5提供當成影像資料位址產生 機構，用以在/由每個框和場緩衝記憶4 0 3和4 0 4中 產生用以寫/讀由D C T電路4 0 2輸出之框和場D C T 資料之位址。控制電路4 2 0使用以控制模式（其將於後 說明），其中第一和第二位址產生電路產生相關的位址訊 號β 視頻訊號通常藉由移動圖像影像之交錯掃描而得，和 一框影像由奇數線掃描而得之場影像和由偶數線掃描而得 之場影像而製成。 例如，當在視頻訊號中之一框由水平3 5 2線X垂直 2 8 8行之圖素製成時，框記億4 0 1具有個別的可定址 記億區域’分別在至少相關於3 5 2 X 2 8 8圖素上，因 此’可儲存至少輸入視頻訊號之一框。相當於一框之 3 5 2 X 2 8 8圖素乃分成多數之巨塊如上所述，每個巨 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） ----------1批衣------11------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -8 - 311322 A7 B7 五、發明説明（6) 塊包括，例如，1 6 X 1 6圖素。每個巨塊之圖素訊號由 框記憶4 0 1讀出，並處理。在此例中，包含在每一巨塊 中之1 6 X 1 6圖素訊號詳以兩模式之順序讀出，亦即， 以相關於框結構之巨塊之第一模式之順序和以相關於場結 構之巨塊之第二模式之順序：而後一巨塊之讀出圖素訊號 應用至DCT電路402，並受到離散餘弦轉換。 因此，在應用由框記億4 0 1讀出之框結構之巨塊（ 或場結構之巨塊）之圖素訊號群至D C T電路時，藉由移 動補償和框基（或場基）預測，則圖素訊號可受處理以用 於編碼。 第一和第二模式之特殊讀取順序乃依照MPEG 2 標準而決定如下。如圖4所示，一巨塊5 0 0包括8奇數 線（影線）和8偶數線（非影線），每條線包括16圓素 。在交錯掃描之例中，首先掃描奇數線而後掃描偶數線。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第一模式讀取中，如圖5所示，巨塊5 0 0分成4 個副塊a ，b，c和d，且4個副塊以a ，b ，c和d之 順序讀出，而在每個副塊中之圖素訊號以光域掃描之順序 讀出（以由上至下線和在每線中由左至右之順序）。每個 副塊包括8x8圖素，且副塊a ，b，c和d分別相關於 在一巨塊5 0 0之左上，右上，左下和右下之四部份。 在第二模式讀取中，當巨塊5 0 0分割成4副塊a ， b ，c和d，如圖6所示時，4個副碼之讀取順序和在每 個副碼中之圖素之讀取順序和第一模式讀取中者相同，除 了在第二模式中，副碼a ，b，c和d只分別相關於在一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 9 311322 A7 _ B7 五、發明説明（7) 巨塊5 0 0之左半部中之奇數線，在一巨塊5 0 0之右半 部中之奇數線，在一巨塊5 0 0之左半部中之偶數線，和 在—巨塊5 0 0之右半部中之偶數線。 在第一模式中由框記憶4 0 1讀出之一巨塊之圖素訊 號群在用於離散餘弦轉換之D C T電路4 0 2上處理，且 D C T電路4 0 2之輸出儲存在框緩衝記億4 0 3中。另 一方面，在第二模式中由框記億4 0 1讀出之巨塊之圖素 訊號群在用於離散餘弦轉換之D C T電路4 0 2上處理， 且D C T電路4 0 2之輸出儲存在場緩衝記億4 0 4中。 換言之，框緩衝記億4 0 3和場緩衝記億4 0 4分別 暫時的儲存由處理框結構之巨塊之圖素訊號群和場結構之 巨塊之圖素訊號群而得之D C T電路4 0 2之輸出資料。 每個框緩衝記憶4 0 3和場緩衝記憶4 0 4具有雙緩衝構 造，亦即，2記億庫403a和403b式2記億庫 404a和404b，每個記億庫具有至少16x16記 憶區域，因此，當在一記憶庫中寫入新的資料時，先前寫 入之資料由另一記億庫中讀出。 經濟部中央標準局員工消費合作社印裴 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述，框結構之巨塊之圖素訊號由框記憶4 0 1 在第一模式中讀出，而場結構之巨塊之圖素訊號由框記億 4 0 1在第二模式中讀出。但是，在任一例中，每個副塊 之圖素訊號以光域掃描之順序讀出，並應用至D C Τ電路 402 » DCT電路402處理每個所接收之副塊，並產 生所謂D C Τ係數之輸出，該D C Τ係數表示在鋸齒掃描 之順序中，每個副塊之頻率分量之相關能量。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29·/公釐j ' ~ _ 10 _ 311322 A7 經濟部中央標準局員工消费合作社印装 __B7 ο五、發明説明（） D C T電路4 0 2藉由處理框結構之巨塊而產生框 D C T係數，而後，框D C T係數寫入設定爲寫模式之框 緩衝記億4 0 3之記億庫4 0 3 a和4 0 3 b之一中。另 一方面，D C T電路4 0 2藉由處理場結構之巨塊而產生 場D CT係數，而後，場D CT係數寫入設定爲寫模式之 場緩衝記億4 0 4之記億庫4 0 4 a和4 0 4 b之一中》 緩衝記憶4 0 3和4 0 4之記憶庫之一（其中已寫入 框或場D C T係數）和寫位址乃由一寫致能訊號和在控制 電路4 2 0之控制下，由第二位址產生電路4 0 5所產生 之寫位址訊號所指定。 此時，由於由D C T電路輸出之D C T係數以鋸齒掃 描之順序產生在每個副塊中，輸出以鋸齒掃描之順序增加 1而寫入由第二位址產生電路所產生之寫位址訊號與產生 之每個D C T係數同步。 應用至緩衝記憶4 0 3或4 0 4之一記憶庫之讀取側 的乃是在控制電路4 2 0之控制下由第二位址產生電路 4 0 5所產生之讀致能訊號（最好與寫致能訊號邏輯反向 )。在應用寫致能訊號至每個緩衝記億之一記億庫時，讀 致能訊號應用至另一記憶庫。應用至相關緩衝記憶之寫和 讀致能訊號在每次一巨塊之圖素訊號在第一和第二模式中 由框記憶40 1讀出時反向，並由DCT電路處理。 量化/編碼電路4 0 7判斷儲存在框和場緩衝記憶 40 3和404之那個框和場DCT係數可更有效率的處 理；產生表示緩衝記億之一 DCT選擇訊號4 2 2，該緩 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適闲中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 11 311322 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（9) 衝記億中儲存判斷爲最有效率之D C T係數；並應用 DCT選擇訊號至緩衝記憶403和404。 結果，D C T訊號使儲存在受判斷爲最有效率之緩衝 記憶之記憶庫之一之DCT係數（其中應用讀致能訊號） 由其中讀出，而後應用至量化/編碼電路4 0 7。藉由使 應用至非選擇緩衝記億之讀致能訊號不主動，即可實現上 述之情形。 當由第二位址產生電路4 0 5供應之位址直接使用當 成記憶庫讀取位址時，讀之順序和寫的順序相同，因此， 讀取乃以鋸齒掃描之順序執行。 當讀取受指定爲非鋸齒掃描順序之順序時，讀取位址 由位址轉換表4 0 6所轉換，而後，轉換位址供應至緩衝 記憶4 0 3或4 0 4之記憶庫之一之讀取側。 當表示另一掃描系統之選擇之訊號由控制電路4 2 0 應用至一掃描系統選擇端4 0 6 a以指示，例如，交替掃 描之順序時，位址轉換表4 0 6轉換位址（此位址由第二 位址產生電路4 0 5所產生，並有效率的提供鋸齒掃描之 順序）成爲用於交替掃描之順序，並輸出轉換位址。 如此所選擇之D C T資料乃應用至量化/編碼電路 4 0 7以如圖1之箭頭4 0 0所示之交替掃描之順序，並 以量化和編碼操作處理以產生視頻編碼資訊。 雖然上述已藉由掃描順序轉換成交替掃描之順序之例 而說明，亦可使用藉由重寫位址轉換表4 0 6之任何掃描 系統》 本紙张尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) I----------i------tT------d. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -12 - 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（1G) 依照本發明，一巨塊之圖素訊號在相關於框結構之巨 塊之第一模式之順序中和相關於場結構之巨塊之第二模式 之順序中讀出，且分別由D C T電路所處理。D C T電路 所得之輸出乃分別儲存在第一和第二記億機構中，且儲存 在記憶機構之一中之D C T電路之輸出受到選擇，並在考 量效率下，應用至後續的編碼機構，以由編碼機構處理。 因此，由於只需提供一個具有複雜構造之DCT電路，用 以執行混合編碼系統之編碼之視頻訊號壓縮/編碼系統之 構造可製成相當簡單。 再者，在一較佳實施例中，可控制D C T電路之输出 由第一和第二記憶機構所選擇之一讀出之順序，以讀 D C T電路之輸出，以和所儲存之D C T電路之输出之順 序不同。因此，由依照MPEG 2建議之交替掃描之處 理可迅速的實現。 --------- I裝------訂------.線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙掁尺度遑用中國國家標华（CNS ) Λ4規格（2丨OX297公釐） 13 -

Claims (1)

1. ABCD 311322 六、申請專利範圍 1 種視頻訊號壓縮/編碼系統，包含： 第一記憶機構，用以儲存包括一序列圖素訊號之輸入 視頻訊號； 轉換機構，連接至第一記億機構，用以接收由第一記 億機構讀 出之多數圖素訊號，和藉由應用讀出圖素訊號至一離散餘 弦轉換處理而產生輸出； 編碼機構，連接至轉換單元，用以壓縮和編碼轉換機 構之輸出； 第二和第三記億機構，提供在轉換機構和編碼機構之 間，以儲存轉換機構之輸出： 第一控制機構，用以控制由第一記憶機構讀出之圖素 訊號和儲存轉換機構之輸出至第二和第三記憶機構，以使 儲存在第一記憶機構之一序列圖素訊號分割成多數之巨塊 ，每個巨塊包括預定數目之圖素訊號，包括在每個巨塊內 之圖素訊號以第一模式之順序和以第二模式之另一順序讀 出，以第一模式之順序讀出之圖素訊號而來之轉換機構之 輸出乃儲存在第二記.億機構中，而以第二模式之順序讀出 之圖素訊號而來之轉換機構之输出乃儲存在第三記億機構 中；和 第二控制機構，用以選擇第二和第三記億機構之~， 讀出儲存在選擇記憶機構之轉換機構之輸出，和應用轉換 機構之讀出輸出至編碼機構。 2 .如申請專利範圍第1項之視頻訊號壓縮/編碼系 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Μ規格（210X297公釐） ' ' 14 - ---威-------、訂------0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ABCD 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、 申請專利範圍 1 I 統 ，其 中 該 第 一 控 制 機 構包 括 第 —- 電 路 用 以 產 生 指 定 欲 讀 1 1 出 之第 一 記 億 機 JeOe 稱 之 位 址 之 位 址 訊 號 第 二 電 路 用 以 產 生 1 | 選 擇性 的 致 能 寫 入 第 二 和 第 三 記 億 機 構 之 — 中 之 一 寫 致 能 請 ί I 訊 號， 和 一 控 制 電 路 用 以 控 制 第 — 和 第 二 電 路 之 操 作 Ο 先 閲 讀 1 1 3 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 視 頻 訊 疏 壓 縮 / 編 碼 系 背 ιέ 之 1 1 統 ，其 中 該 轉換 機 構 包 括 —- D C Τ 電 路 以 執 行 離 散 餘 弦 轉 注 意 富 1 換 項 j 〇 再 1 填 裝 1 4 • 如 串 請 專 利 範 圍 第 1 項 之 視 頻 訊 壓 縮 / 編 碼 系 本 頁 統 ，其 中 該 編 碼 機 構 依 照 Μ Ρ Ε G 懷 準 執 行 編 碼 〇 1 I 5 • 一 種 視 頻 訊 號 壓 縮 / 編 碼 系 統 * 包 含 1 1 I 第 — 記 憶 機 構 用 以 儲 存 包 括 一 序 列 圖 素 訊 號 之 输 入 1 1 訂 視 頻訊 號 1 轉 換 機 構 連 接 至 第 — 記 憶 機 構 用 以 接 收 由 第 一 記 1 1 憶 機構 讀 出 之 多 數 圖 素 訊 號 和 藉 由 應 用 讀 出 圖 素 訊 號 至 1 | 一 離散 餘 弦 轉 換 處 理 而 產 生 輸 出 1 L 編 碼 單 元 連 接 至 轉 換 單 元 用 以 壓 縮 和 編 碼 轉 換 機 1 I 構 之輸 出 ; 1 1 第 二 和 第 三 記 億 機 構 提 供 在 轉 換 機 構 和 編 碼 機 構 之 1 1 間 ，以 儲 存 轉 換 機 構 之 輸 出 1 1 第 — 控 制 機 構 » 用 以 控 制 由 第 — 記 憶 機 構 讀 出 之 圖 素 1 I 訊 號和 儲 存 轉 換 機 構 之 輸 出 至 第 二 和 第 三 記 憶 機 構 9 以 使 1 I 儲 存在 第 — 記 億 機 構 之 — 序 列 圖 素 訊 號 分 割 成 多 數 之 巨 塊 1 1 1 9 每個 巨 塊 包 括 預 定 數 S 之 圖 素 訊 疏 » 包 括 在 每 個 巨 塊 內 i 1 之 圖素 訊 號 以 第 一 模 式 之 順 序 和 以 第 二 模 式 之 另 — 順 序 讀 1 1 準 標 家 國 國 Φ— 用 通 ^ 尺 張 紙 釐 公 7 9 2 -15 - S11322 A« B客 C« DS 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 統 換 統 •、申請專利範圍 出，以第一模式之順序讀出之圖素訊號而來之轉換機構之 輸出乃儲存在第二記億機構中，而以第二模式之順序讀出 之圖素訊號而來之轉換機構之輸出乃儲存在第三記億機構 中；和 第二控制機構，用以選擇第二和第三記億機構之一， 以一控制之順序讀出儲存在選擇記億機構之轉換機構之輸 出，和應用轉換機構之讀出輸出至編碼機構。 6 .如申請專利範圍第5項之視頻訊號壓縮/編碼系 統，其中該第一控制機構包括第一位址訊號產生電路用以 產生指定欲讀出之第一記憶機構之位址之位址訊號，第二 位址訊號產生電路用以產生指定欲讀出第二和第三記億機 構之位址之位址訊號。 7 ·如申請專利範圍第6項之視頻訊號壓縮/編碼系 統，其中該第二控制機構包括一位址轉換電路用以轉換由 第二位址訊號產生電路所產生之位址訊號爲表示欲讀出之 第二和第三記憶機構之位址之位址訊號。 8 .如申請專利範圍第5項之視頻訊號壓縮/編碼系 其中該轉換機構包括一 D C T電路以執行離散餘弦轉 9 .如申請專利範圍第5項之視頻訊號壓縮/編碼系 其中該編碼機構依照MP E G標準執行編碼。 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ29?公釐） ^,1T^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -16 -