TWI393449B - 視訊解碼器 - Google Patents

Description

視訊解碼器

本發明涉及解碼視訊訊號，尤其涉及視訊解碼器。

由於當前標準畫質電視(Standard Definition Television，以下簡稱為SDTV)向高畫質電視(High Definition Television，以下簡稱為HDTV)之轉變，電視工業正在經歷顯著的改變。因此，在市場中HDTV逐漸變得通用。隨着螢幕變得更大，觀賞者期待更高的解析度。然而，於可預見之未來，HDTV裝置必須於有助於播放轉變至新HDTV標準(例如先進電視系統委員會(Advanced Television System Committee，以下簡稱為ATSC))之訊號的同時，亦可接收並且顯示SDTV電視訊號(例如符合逐行倒相(Phase Alternating Line，以下簡稱為PAL)標準、國家電視系統委員會(National Television System Committee，以下簡稱為NTSC)標準、順序傳送彩色與記憶制(Couleur Avec，以下簡稱為SECAM)標準之SDTV電視訊號)。由此，HDTV裝置提供用於SDTV訊號之增加的解析度，產生高畫質電視圖像之主觀印象是所期望的。

於電視接收器之視訊訊號的解析度主要由接收通道之帶寬決定。視訊圖像中的銳利邊緣或者邊界一般分佈於更高頻帶處。為增強SDTV訊號的銳利度以得到更好的感知品質(perceptual quality)，特別於更高頻帶處，帶寬必須被完全開發。

為增強視訊訊號的銳利度以得到更好的感知品質，本發明提供視訊解碼器。

本發明提供一種視訊解碼器，包含類比至數位轉換器、主要處理路徑、取樣率轉換器、濾波器、緩衝器、輸出取樣率轉換器以及並列至串列轉換器。類比至數位轉換器以第一取樣率操作，用於將類比視訊訊號數位化以取得複數個樣本。主要處理路徑收集複數個奇數樣本以提供第一解碼視訊輸出以及同步資訊，其中第一解碼視訊輸出包含第一Y訊號、Cb訊號以及Cr訊號。取樣率轉換器於第一預定頻率以第二取樣率將複數個偶數樣本轉換為複數個第一轉換樣本，其中第二取樣率係第一取樣率的一半。濾波器將第一轉換樣本濾波，以取得第二Y訊號。緩衝器用於儲存第二Y訊號，其中第二Y訊號係因應於時序資訊，作為緩衝器輸出自緩衝器被讀取，並且第二Y訊號與第一Y訊號同步。輸出取樣率轉換器於第二預定頻率將緩衝器輸出轉換為複數個第二轉換樣本，其中第二預定頻率與第一Y訊號之頻率大致相同。並列至串列轉換器接收第一解碼視訊輸出與第二轉換樣本，以驅動第二解碼視訊輸出，其中第二解碼視訊輸出之輸出率等於第一解碼視訊輸出結合第二轉換樣本之輸出率。

本發明另提供一種視訊解碼器，包含類比至數位轉換器、主要處理路徑、N個子處理路徑以及並列至串列轉換器。類比至數位轉換器以第一取樣率(N+1)×R操作，用於將複合視訊訊號數位化以取得複數個樣本，其中N為正整數，R為正數。主要處理路徑收集該些樣本中的部分樣本，以提供第一解碼視訊輸出以及同步資訊，其中第一解碼視訊輸出包含第一Y訊號，Cb訊號以及Cr訊號。N個子處理路徑，其中每一子處理路徑分別收集樣本中單獨的部分樣本，以產生相應的Y訊號。並列至串列轉換器接收第一解碼視訊輸出與Y訊號，以驅動第二解碼視訊輸出，其中第二解碼視訊輸出之輸出率等於第一解碼視訊輸出之輸出率與每一相應的Y訊號之輸出率之和。

藉由本發明提供的上述視訊解碼器，能夠提高視訊訊號的銳利度。

第1圖為視訊解碼器之範例方塊示意圖。類比至數位轉換器(Analog-to-Digital Converter，以下簡稱為ADC)102以取樣率為2×R將類比視訊訊號轉換為多個樣本。類比視訊訊號可為複合視訊訊號(composite video signal)，例如複合視訊廣播訊號(Composite Video Broadcast Signal，以下簡稱為CVBS)，或者其他非標準視訊訊號。主要處理路徑104收集多個奇數樣本以提供第一解碼視訊輸出與同步資訊(T)，其中第一解碼視訊輸出包含第一Y訊號(Y代表亮度分量)、Cb訊號(Cb代表一色度分量)、以及Cr訊號(Cr代表另一色度分量)，或者其它滿足彩色電視標準(例如NTSC、PAL、SECAM或者相似標準)之訊號。一實施例中，主要處理路徑104包含多維濾波器106、色度解調器108、時序控制器110與緩衝器112等。多維濾波器106將多個奇數樣本分離為亮度資訊(Y)與色度資訊(C)。色度解調器108將色度資訊解調以取得Cb訊號與Cr訊號。時序控制器110自第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號擷取時序資訊，例如自第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號所包含之多個同步脈衝擷取。時序可為水平同步脈衝或者垂直同步脈衝。緩衝器112可為線緩衝器或者訊框緩衝器，儲存第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號。第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號因應於時序資訊，自緩衝器112被讀取，以保證每條線包含不同電視系統所需要的樣本數量，並且連續的線上之樣本形成四方格子狀。第2圖為類比視訊訊號、第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號之範例。Cb訊號與Cr訊號由彩色載波頻率調變並且接著加至第一Y訊號上。彩色載波頻率同步訊號中，線同步脈衝SYNC後，叢發直接被傳送。時序控制器110擷取線同步脈衝SYNC與叢發以產生時序資訊。

視訊解碼器更包含取樣率轉換器114、濾波器116、緩衝器118、輸出取樣率轉換器120、與並列至串列轉換器(parallel-to-serial converter)122。取樣率轉換器114於第一預定頻率以一半取樣率R將多個偶數樣本轉換為多個第一轉換樣本。第一預定頻率可根據奈奎斯特定理(Nyquist Theorem)選擇，也就是說，預定頻率至少為訊號頻率的二倍。例如，假設第一預定頻率係彩色子載波頻率Fsc的四倍(4×Fsc)。不同視訊編碼程序之區別在於色度調變，並且特別在於使用不同之彩色子載波頻率。例如，於NTSC系統中，彩色子載波頻率係3.58MHz，並且在PAL系統中，彩色子載波頻率係4.4MHz。

濾波器116將多個第一轉換樣本濾波，以取得第二Y訊號。緩衝器118儲存第二Y訊號，其中第二Y訊號因應於時序資訊作為緩衝輸出自緩衝器被讀取，並且第二Y訊號與第一Y訊號同步。輸出取樣率轉換器120於第二預定頻率將緩衝輸出轉換為多個第二轉換樣本，其中第二預定頻率與第一Y訊號之頻率大致相同。一些實施例中，第二預定頻率係13.5MHz。並列至串列轉換器122接收第一解碼視訊輸出以及多個第二轉換樣本以驅動第二解碼視訊輸出，其中第二解碼視訊輸出之輸出率等於第一解碼視訊輸出結合多個第二轉換樣本之輸出率。第一解碼視訊輸出之輸出率較佳地為13.5MHz，並且第二解碼視訊輸出之輸出率係27MHz。

研究表明，相較於色度分量，人眼對視訊訊號之亮度分量更敏感。由此，類比視訊訊號之取樣被加倍以增強視訊訊號之亮度分量，並且與Y(Y代表亮度分量)貢獻一起，靜態圖像之解析度可以大幅增加。

第一解碼視訊輸出與第二解碼視訊輸出可被輸入後處理器124，接著被輸入顯示器126。後處理器可提供增強之圖片品質、減少之雜訊、對於白(white)/色調/明亮度/飽和度/對比度之調整，螢幕顯示(On Screen Display,OSD)、解交錯以及類似功能。

第一解碼視訊輸出係適用於世界範圍標準之視訊資料分量。備選地，使用多工器128選擇性地輸出第一解碼視訊輸出或者第二解碼視訊輸出作為解碼視訊資料。多工器128由移動偵測器130控制，例如由移動偵測器130輸出的訊號F控制。移動偵測器130決定當前訊框為靜止訊框或者移動訊框。當移動偵測器130決定當前訊框為靜止訊框時，多工器128選擇第二解碼視訊輸出作為解碼視訊資料。此狀況下，主要處理路徑104使用三維濾波器(即多維濾波器106係三維濾波器)來分離亮度資訊與色度資訊。另一些實施例中，移動偵測器130可由非標準訊號偵測器取代。當非標準訊號偵測器決定當前訊號係來自非標準訊號時，多工器128選擇第二解碼視訊輸出作為解碼視訊資料。

一些實施例中，主要處理路徑104更包含第一垂直遮沒間隔(Vertical Blanking Interval,以下簡稱為VBI)模組132。第一VBI模組132接收多個奇數樣本以產生第一VBI資訊。並且視訊解碼器更包含第二VBI模組134與組合器136。第二VBI模組134接收多個偶數樣本以產生子VBI資訊。其中，第一VBI資訊與子VBI資訊結合以形成第二VBI資訊。

濾波器116可為帶拒濾波器(notch filter)(帶止濾波器(band-stop filter))或者高通濾波器，以濾除多個偶數樣本之色度資訊。濾波器116可為二維亮度和/或色度分離器或者三維梳形濾波器，以產生第二Y訊號。為減少成本，帶拒濾波器係較佳的。

第3圖為視訊解碼器之另一範例方塊示意圖。視訊解碼器包含ADC 302、主要處理路徑304、多個子處理路徑306A......306N、以及並列至串列轉換器308。ADC 302以取樣率(N+1)×R將類比視訊訊號轉換為多個樣本。主要處理路徑304收集多個樣本中的部分樣本，以提供第一解碼視訊輸出與同步資訊，其中第一解碼視訊輸出包含第一Y訊號、Cb訊號以及Cr訊號，或者其它滿足彩色電視標準(例如NTSC、PAL、SECAM等標準)之訊號。一些實施例中，主要處理路徑304包含多維濾波器、色度解調器、時序控制器與緩衝器等。多維濾波器將部分樣本分離為亮度資訊與色度資訊。色度解調器將色度資訊解調以取得Cb訊號與Cr訊號。一實施例中，多維濾波器係三維濾波器。時序控制器自第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號擷取時序資訊，例如自第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號所包含之多個同步脈衝擷取。緩衝器儲存第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號。並且第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號因應時序資訊，自緩衝器被讀取。一些實施例中，主要處理路徑304更包含移動偵測器與第一VBI模組，移動偵測器與第一VBI模組與先前描述大致相同，因此詳細的內容不再贅述。一些實施例中，視訊解碼器更包含多工器。多工器之操作與先前描述大致相同，因此詳細的內容不再贅述。

子處理路徑306A......306N分別提供第二Y訊號、第三Y訊號、......與第(N+1)Y訊號。每一子處理路徑可包含取樣率轉換器、濾波器、緩衝器與輸出取樣率轉換器。每一子處理路徑收集多個樣本中單獨的(individual)部分樣本。每一取樣率轉換器於第一預定頻率以第二取樣率R將單獨的部分樣本轉換為多個轉換樣本。第一預定頻率可根據奈奎斯特定理選擇，例如，彩色子載波頻率Fsc的四倍(4×Fsc)。濾波器、緩衝器與輸出取樣率轉換器與先前描述大致相同，因此詳細的內容不再贅述。每一輸出取樣率轉換器更由時序資訊控制，所以第二Y訊號、第三Y訊號、......、第(N+1)Y訊號與第一Y訊號同步。並列至串列轉換器308接收第一解碼視訊輸出、第二Y訊號、第三Y訊號、......與第(N+1)Y訊號，以驅動第二解碼視訊輸出，其中第二解碼視訊輸出之輸出率等於第一解碼視訊輸出結合多個Y訊號(例如第一Y訊號、第二Y訊號、......與第(N+1)Y訊號)之輸出率。根據本發明一實施例，第二解碼視訊輸出之輸出率等於第一解碼視訊輸出與每一相應的Y訊號之輸出率之和。根、據本發明一實施例，每一子處理路徑更包含第二VBI模組，第二VBI模組與先前描述大致相同，因此詳細的內容不再贅述。上述N係正整數，R係正數。

模擬結果顯示所述視訊解碼器將範圍5MHz的帶寬提高至6.75MHz。額外的1.75MHz頻帶訊號對解碼視訊輸出之銳利度有顯著的貢獻。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之範疇。任何習知技藝者可依據本發明之精神輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利範圍應以申請專利範圍為準。

102、302．．．ADC

104、304．．．主要處理路徑

106．．．多維濾波器

108．．．色度解調器

110．．．時序控制器

112、118．．．緩衝器

114．．．取樣率轉換器

116．．．濾波器

120．．．輸出取樣率轉換器

122、308．．．並列至串列轉換器

124．．．後處理器

126．．．顯示器

128．．．多工器

130．．．移動偵測器

132．．．第一VBI模組

134．．．第二VBI模組

136．．．組合器

306A、......、306N．．．子處理路徑

第1圖為視訊解碼器之範例方塊示意圖。

第2圖為類比視訊訊號、第一Y訊號、Cb訊號與Cr訊號之範例。

第3圖為視訊解碼器之另一範例方塊示意圖。

102．．．ADC

104．．．主要處理路徑

106．．．多維濾波器

108．．．色度解調器

110．．．時序控制器

112、118．．．緩衝器

114．．．取樣率轉換器

116．．．濾波器

120．．．輸出取樣率轉換器

122、308．．．並列至串列轉換器

124．．．後處理器

126．．．顯示器

128．．．多工器

130．．．移動偵測器

132．．．第一VBI模組

134．．．第二VBI模組

136．．．組合器

Claims (19)

1. 一種視訊解碼器，包含：一類比至數位轉換器，以一第一取樣率操作，用於將一類比視訊訊號數位化以取得複數個樣本；一主要處理路徑，收集該些樣本中的複數個奇數樣本以提供一第一解碼視訊輸出以及一同步資訊，其中該第一解碼視訊輸出包含一第一Y訊號、一Cb訊號以及一Cr訊號；一取樣率轉換器，以一第二取樣率將該些於一第一預定頻率之樣本中的複數個偶數樣本轉換為複數個第一轉換樣本，其中該第二取樣率係該第一取樣率的一半；一濾波器，將該些第一轉換樣本濾波，以取得一第二Y訊號；一緩衝器，用於儲存該第二Y訊號，其中該第二Y訊號係因應於該同步資訊，作為一緩衝器輸出自該緩衝器被讀取，並且該第二Y訊號與該第一Y訊號同步；一輸出取樣率轉換器，以一第二預定頻率將該緩衝器輸出轉換為複數個第二轉換樣本，其中該第二預定頻率與該第一Y訊號之頻率大致相同；以及一並列至串列轉換器，接收該第一解碼視訊輸出與該些第二轉換樣本，以驅動一第二解碼視訊輸出，其中該第二解碼視訊輸出之輸出率等於該第一解碼視訊輸出結合該些第二轉換樣本之輸出率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中，該第一預定頻率係一彩色子載波頻率的四倍。
3. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中該濾波器係一帶拒濾波器，以濾除該些偶數樣本之色度資訊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中該濾波器係一高通濾波器，以濾除該些偶數樣本之色度資訊。
5. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中該濾波器係一二維亮度和/或色度分離器，以產生該第二Y訊號。
6. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中該濾波器係一三維梳形濾波器，以產生該第二Y訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中該主要處理路徑包含：一三維濾波器，以分離一亮度資訊與一色度資訊；以及一移動偵測器，以決定一訊框為靜止訊框或者移動訊框，其中該視訊解碼器更包含一多工器，以選擇性地輸出該第一解碼視訊輸出或者該第二解碼視訊輸出作為一解碼視訊資料，當該移動偵測器決定一當前訊框為靜止訊框時，該多工器選擇該第二解碼視訊輸出作為該解碼視訊資料。
8. 如申請專利範圍第7項所述之視訊解碼器，其中該移動偵測器由一非標準訊號偵測器取代，當該非標準訊號偵測器決定一當前訊號係來自非標準訊號時，該多工器選擇該第二解碼視訊輸出作為該解碼視訊資料。
9. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中該 主要處理路徑包含一第一垂直遮沒間隔模組，以接收該些奇數樣本來產生一第一垂直遮沒間隔資訊，並且該視訊解碼器更包含一第二垂直遮沒間隔模組，以接收該些偶數樣本來產生一子垂直遮沒間隔資訊，其中該第一垂直遮沒間隔資訊與該子垂直遮沒間隔資訊結合形成一第二垂直遮沒間隔資訊。
10. 如申請專利範圍第1項所述之視訊解碼器，其中該同步資訊係自該第一Y訊號、該Cb訊號與該Cr訊號所包含之複數個同步脈衝擷取。
11. 一種視訊解碼器，包含：一類比至數位轉換器，以一第一取樣率(N+1)×R操作，用於將一複合視訊訊號數位化以取得複數個樣本，其中N為正整數，R為正數；一主要處理路徑，收集該些樣本中的部分樣本，以提供一第一解碼視訊輸出以及一同步資訊，其中該第一解碼視訊輸出包含一第一Y訊號，一Cb訊號以及一Cr訊號；N個子處理路徑，其中每一子處理路徑收集該些樣本中單獨的部分樣本，以產生相應的Y訊號；以及一並列至串列轉換器，接收該第一解碼視訊輸出與該些Y訊號，以驅動一第二解碼視訊輸出，其中該第二解碼視訊輸出之輸出率等於該第一解碼視訊輸出之輸出率與每一相應的Y訊號之輸出率之和。
12. 如申請專利範圍第11項所述之視訊解碼器，其中 每一子處理路徑包含：一取樣率轉換器，以一第二取樣率R將該些於一第一預定頻率中的單獨的部分樣本轉換為多個轉換樣本；一濾波器，將該些轉換樣本濾波，以取得一第二Y訊號；一緩衝器，儲存該第二Y訊號，其中該第二Y訊號因應於該同步資訊，作為一緩衝器輸出自該緩衝器被讀取，並且該第二Y訊號與該第一Y訊號同步；以及一輸出取樣率轉換器，以一第二預定頻率將該緩衝器輸出轉換為相應的Y訊號，其中該第二預定頻率與該第一Y訊號之頻率大致相同。
13. 如申請專利範圍第12項所述之視訊解碼器，其中，該第一預定頻率係一彩色子載波頻率的四倍。
14. 如申請專利範圍第12項所述之視訊解碼器，其中 該濾波器係一帶拒濾波器，以濾除該些單獨的部分樣本之色度資訊。
15. 如申請專利範圍第12項所述之視訊解碼器，其中 該濾波器係一高通濾波器，以濾除該些單獨的部分樣本之色度資訊。
16. 如申請專利範圍第11項所述之視訊解碼器，其中該主要處理路徑包含：一三維濾波器，以分離一亮度資訊與一色度資訊；以及一移動偵測器，以決定一訊框為靜止訊框或者移動訊 框，其中該視訊解碼器更包含一多工器，以選擇性地輸出該第一解碼視訊輸出或者該第二解碼視訊輸出作為一解碼視訊資料，當該移動偵測器決定一當前訊框為靜止訊框時，該多工器選擇該第二解碼視訊輸出作為該解碼視訊資料。
17. 如申請專利範圍第16項所述之視訊解碼器，其中該移動偵測器由一非標準訊號偵測器取代，當該非標準訊號偵測器決定該當前訊號係來自非標準訊號時，該多工器選擇該第二解碼視訊輸出作為該解碼視訊資料。
18. 如申請專利範圍第11項所述之視訊解碼器，其中該主要處理路徑包含一第一垂直遮沒間隔模組，以接收該些樣本中的部分樣本來產生一第一垂直遮沒間隔資訊，並且每一子處理路徑更包含一第二垂直遮沒間隔模組，以接收該些樣本中的另外部分樣本來產生一子垂直遮沒間隔資訊，其中該第一垂直遮沒間隔資訊與每一子處理路徑產生之該子垂直遮沒間隔資訊結合形成一第二垂直遮沒間隔資訊。
19. 如申請專利範圍第12項所述之視訊解碼器，其中該同步資訊係自該第一Y訊號、該Cb訊號與該Cr訊號所包含之複數個同步脈衝擷取。