专利名称：解码双视频信号的系统和方法
技术领域：
本公开涉及用于解码视频信号的视频信号解码系统和方法，尤其涉及用于解码来自不同频道的压缩的高清晰度视频信号的视频信号解码系统和方法。
背景技术：
最近，随着高清晰度(HD)数字广播的实现，已经开发出具有各种功能的数字电视。一些数字电视具有诸如画中画(PIP)和双窗口显示之类的、利用解码来自不同频道的MPEG视频流的技术的功能。
为了解码来自不同频道的MPEG视频流，已经使用两个分离的MPEG解码器芯片或者使用包括两个视频解码器的昂贵的MPEG解码器芯片。
图1和图2是图解用于解码和显示两个HD视频信号的常规视频解码系统的方框图，所述系统也在美国专利申请公开第2004-0028142号中被公开。图1示出了用于解码和显示两个HD视频信号的常规视频解码系统10。常规系统10具有两个视频解码器。视频解码系统10中包括的每个视频解码器具有缓冲器、可变长度解码器VLD、反向量化器IQ、离散反余弦变换器IDCT和运动补偿电路MC。如系统10所示，当每个视频解码器具有单独布置的相同类型的构成部件时，视频解码系统可能简单，但当在半导体集成电路上实现时视频解码系统可能有较大的芯片尺寸。
图2示出了用于解码和显示两个HD视频信号的常规视频解码系统20。视频解码系统20包括共同用于来自不同频道的两个压缩的HD视频信号的缓冲器301和305、可变长度解码器302和运动补偿电路MC。因此，图2的视频解码系统20在半导体集成电路上实现时可能具有比图1的系统10相对较小的芯片尺寸。不幸的是，视频解码系统20仍然包括用于来自不同频道的两个压缩的HD视频信号的两个反向量化器IQ和两个离散反余弦变换器IDCT。
此外，在图1和图2中分别示出的常规视频解码系统10和20对图像的视频流执行信号处理。因此，时分的效率不够高。此外，在常规视频解码系统10和20中，当例如使用帧图像和场图像的混合模式或者使用3∶2下拉(pull-down)解码来执行解码时，可以不规则地产生解码同步信号的周期，并且可以不规则地显示解码视频信号。
发明内容
本公开提供一种能够解码来自不同频道的压缩的高清晰度(HD)MPEG视频信号的双视频解码系统。本公开还提供一种解码作为来自不同频道的压缩的HD MPEG视频信号的双视频信号的方法。
根据本公开的某些实施例，提供一种视频解码系统，包括第一频道视频解码器、第二频道视频解码器、视频信号处理器和仲裁器。第一频道视频解码器解码来自第一频道的第一视频流以生成第一解码视频流和第一请求信号。第二频道视频解码器解码来自第二频道的第二视频流以生成第二解码视频流和第二请求信号。视频信号处理器对第一解码视频流或第二解码视频流执行反向量化、离散反余弦变换和运动补偿。当视频信号处理器处于空闲状态时，仲裁器响应于第一请求信号或第二请求信号将对视频信号处理器的控制让给第一频道视频解码器或第二频道视频解码器。
视频信号处理器可以对每片(slice)的第一解码视频流或第二解码视频流执行反向量化、离散反余弦变换和运动补偿。
根据本公开的某些实施例，提供一种用于解码视频信号的方法，包括使用第一频道视频解码器解码来自第一频道的第一视频流以生成第一解码视频流和第一请求信号；使用第二频道视频解码器解码来自第二频道的第二视频流以生成第二解码视频流和第二请求信号；对第一解码视频流或第二解码视频流执行反向量化、离散反余弦变换和运动补偿；以及当视频信号处理器处于空闲状态时，响应于第一请求信号或第二请求信号将对视频信号处理器的控制让给第一频道视频解码器或第二频道视频解码器。
根据本公开的某些实施例，提供一种视频解码系统，包括多个视频解码器、仲裁器和视频信号处理器。多个视频解码器中的每一个都被设置在与多个输入的视频频道之一的信号通信中，用以分别生成相应的多个解码视频流和请求信号。仲裁器被设置在与多个视频解码器的信号通信中，用以接收请求信号并响应于该请求信号和当前状态选择多个解码视频流之一，其中当前状态指示视频信号处理器是空闲的。视频信号处理器被设置在与仲裁器的信号通信中，用以接收所选的解码视频流并且应用反向量化、离散反余弦变换或运动补偿中的至少一个。
当视频解码器生成请求信号并且视频信号处理器进入空闲状态时，仲裁器可以将对视频信号处理器的控制让给多个视频解码器中的每一个。每个解码视频流可以分别包括运动向量、量化值和离散余弦变换系数。
通过对附图中所示的公开实施例的详细描述，本公开的上述和其他特征及优点将变得清楚。附图主要不必是按比例缩放的，其着重于说明本公开的原理，而不是强求一致。整个附图中类似的元件用类似的附图标记表示。
图1是图解一个用于解码和显示两个高清晰度(HD)视频信号的常规视频解码系统的方框图；图2是图解另一个用于解码和显示两个HD视频信号的常规视频解码系统的方框图；图3是图解根据本发明一个示范性实施例的、解码和显示两个HD视频信号的双视频解码系统的方框图；图4是图解图3的双视频解码系统中包括的第一频道视频解码器的方框图；图5是图解图4的第一频道视频解码器中包括的请求控制器的示范性实施例的方框图；图6是图解图4的第一频道视频解码器中包括的请求控制器的另一示范性实施例的方框图；图7是图解图3的双视频解码系统中包括的第二频道视频解码器的方框图；图8是图解当使用帧图像和场图像的混合模式执行解码时图3的双视频解码系统的操作的时序图；图9是图解当使用3∶2下拉解码执行解码时图3的双视频解码系统的操作的时序图；和图10A和图10B是图解提高运动补偿电路的速度的方法的图。
具体实施例方式
本公开的详细说明性的实施例在这里公开。然而，出于描述本公开的示范性实施例的目的，这里所公开的特定结构和功能细节仅仅是代表性的。
应当理解的是，尽管这里术语第一、第二等可以用来描述各种元件，但这些元件不应当受这些术语限制。使用这些术语来将元件相互区分开来。例如，第一元件可以称为第二元件，类似地，第二元件可以称为第一元件，而不背离本发明的范围。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的列出项的任何和所有组合。
应当理解的是，当元件被称为与另一元件“连接”或“耦接”时，它可以直接连接或耦接到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为与另一元件“直接连接”或“直接耦接”时，不存在中间元件。应当以类似方式解释其他用来描述元件之间的关系的词(例如，“在…之间”相对于“直接在…之间”，“相邻”相对于“直接相邻”等)。
这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不是意图限制本发明。这里使用的单数形式“a”、“an”和“the”’也意图包括复数形式，除非文中清楚地另外指示。还应当理解的是，这里使用的术语“包括”和/或“包含”是指定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除其他一个或多个特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员共同理解的含义相同的含义。还应当理解的是，诸如常用词典中定义的这些术语应当被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义相一致的含义，而不应被解释为理想化或过于正式的含义，除非这里特别这样定义的之外。
图3是图解根据本公开的一个示范性实施例的、解码和显示两个高清晰度(HD)视频信号的双视频解码系统100的方框图。参照图3，双视频解码系统100包括第一频道视频解码器1100、第二频道视频解码器1200、视频信号处理器1400和仲裁器1300。
第一频道视频解码器1100解码来自第一总线BUS1的第一视频流CBS1以产生第一解码视频流DBS1和第一请求信号RQ1。第二频道视频解码器1200解码来自第二总线BUS2的第二视频流CBS2以产生第二解码视频流DBS2和第二请求信号RQ2。
视频信号处理器1400对第一解码视频流DBS1或第二解码视频流DBS2执行反向量化、离散反余弦变换和运动补偿。
当视频信号处理器1400处于空闲状态时，仲裁器1300响应于第一请求信号RQ1或第二请求信号RQ2将视频信号处理器1400的控制让给第一频道视频解码器1100或第二频道视频解码器1200。
视频信号处理器1400包括反向量化器IQ、离散反余弦变换器IDCT和运动补偿电路MC。反向量化器IQ响应于量化值而反向量化离散余弦变换系数。离散反余弦变换器IDCT对反向量化的离散余弦变换系数执行离散反余弦变换。运动补偿电路MC使用运动向量和存储在存储器中的之前帧对当前帧的像素值执行运动补偿。
在图3中，第一和第二解码视频流DBS1和DBS2中的每一个都包括运动向量、量化值和离散余弦变换系数。
下面，将参照图3描述根据本公开的示范性实施例的双视频解码系统100的操作。
第一频道视频解码器1100和第二频道视频解码器1200通过仲裁器1300访问视频信号处理器1400。当来自第一频道视频解码器1100的第一请求信号RQ1处于有效状态时，仲裁器1300确定视频信号处理器1400是否处于空闲状态。当视频信号处理器1400处于空闲状态时，仲裁器1300将视频信号处理器1400的控制让给第一频道视频解码器1100。可以针对每片执行视频信号处理器1400中的信号处理。当对第一解码视频流DBS1的信号处理结束时，仲裁器1300从第一频道视频解码器1100收回对视频信号处理器1400的控制。同样地，当来自第二频道视频解码器1200的第二请求信号RQ2处于有效状态时，仲裁器1300确定视频信号处理器1400是否处于空闲状态。当视频信号处理器1400处于空闲状态时，仲裁器1300将视频信号处理器1400的控制让给第二频道视频解码器1200。当对第二解码视频流DBS2的信号处理结束时，仲裁器1300从第二频道视频解码器1200收回对视频信号处理器1400的控制。
双视频解码系统100针对片对视频流执行离散反余弦变换和运动补偿。因此，时分效率高，并且可以以规则的形式显示解码后的视频信号。
图4是图解图3的双视频解码系统中包括的第一频道视频解码器的方框图。参照图4，第一频道视频解码器1100包括视频流缓冲器1110、可变长度解码器1120、句法分析器1130、缓冲器1140和请求控制器1150。
视频流缓冲器1110临时存储第一视频流CBS1。可变长度解码器1120对从第一视频流缓冲器1110接收的第一视频流CBS1执行可变长度解码，以生成运动向量、量化值和离散余弦变换系数。
句法分析器1130解码第一视频流CBS1的头信息。此外，句法分析器1130对第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数执行信号处理以生成第一请求信号RQ1。
缓冲器1140临时存储第一视频流的解码后的头信息、运动向量、量化值和离散余弦变换系数。请求控制器1150响应于第一请求信号RQ1向仲裁器1300请求对视频信号处理器1400的控制。此外，请求控制器1150将请求控制器1150向仲裁器1300请求对视频信号处理器1400的控制通知给句法分析器1130和缓冲器1140。
从视频流缓冲器1110输出的第一视频流CBS1的头信息在句法分析器1130中被解码。可变长度解码器1120对从第一视频流缓冲器1110接收的第一视频流CBS1执行可变长度解码，以生成运动向量、量化值和离散余弦变换(DCT)系数。第一视频流的解码后的头信息、运动向量、量化值、离散余弦变换系数和第一请求信号RQ1被临时存储在缓冲器1140中。请求控制器1150确定第一请求信号RQ1是否处于有效状态。当第一请求信号RQ1处于有效状态时，请求控制器1150向仲裁器1300请求对视频信号处理器1400的控制。
图5是图解图4的第一频道视频解码器1100中包括的请求控制器1150的示范性实施例的方框图。参照图5，请求控制器1150包括请求开始检测器1151、请求结束检测器1152、流错误检测器1153和控制管理器1154。
请求开始检测器1151检测请求的开始，以使用视频信号处理器1400生成第一检测信号DET1。请求结束检测器1152检测请求的结束，以使用视频信号处理器1400生成第二检测信号DET2。流错误检测器1153检测第一视频流CBS1中是否含有错误，以生成第三检测信号DET3。控制管理器1154响应于第一到第三检测信号DET1到DET3向仲裁器1300请求对视频信号处理器1400的控制。
图6是图解图4的第一频道视频解码器中包括的请求控制器1150’的另一示范性实施例的方框图。参照图6，请求控制器1150’包括请求开始检测器1151、请求结束检测器1152、流错误检测器1153、同步控制器1155、系统检查电路1156和控制管理器1154’。请求开始检测器1151、请求结束检测器1152和流错误检测器1153以与图5的请求控制器中的相同方式工作。
同步控制器1155生成同步控制信号DET4，其用来调整第一频道视频解码器1100和视频信号处理器1400的同步。系统检查电路1156检测诸如上溢(overflow)和下溢(underflow)之类的视频解码系统的状态以生成系统状态信号DET5。
控制管理器1154’响应于第一到第三检测信号DET1到DET3、同步控制信号DET4和系统状态信号DET5，向仲裁器1300请求对视频信号处理器1400的控制。
图7是图解图3的双视频解码系统中包括的第二频道视频解码器1200的方框图。第二频道视频解码器1200具有与图4的第一频道视频解码器相同的电路结构，但具有与图4的第一频道视频解码器不同的输入和输出信号。参照图7，第二频道视频解码器1200包括视频流缓冲器1210、可变长度解码器1220、句法分析器1230、缓冲器1240和请求控制器1250。
视频流缓冲器1210临时存储第二视频流CBS2。可变长度解码器1220对从第二视频流缓冲器1210接收的第二视频流CBS2执行可变长度解码，以生成运动向量、量化值和离散余弦变换系数。
句法分析器1230解码第二视频流CBS2的头信息。此外，句法分析器1230对第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数执行信号处理以生成第二请求信号RQ2。
缓冲器1240临时存储第二视频流的解码后的头信息、运动向量、量化值和离散余弦变换系数。请求控制器1250响应于第二请求信号RQ2向仲裁器1300请求对视频信号处理器1400的控制。此外，请求控制器1250将请求控制器1250向仲裁器1300请求对视频信号处理器1400的控制通知给句法分析器1230和缓冲器1240。
图7的第二频道视频解码器1200的操作与图4的第一频道视频解码器1100的操作类似。因此，这里将不再详细描述图7的第二频道视频解码器1200的操作。
图8示出了图解当使用帧图像和场图像的混合模式执行解码时图3的双视频解码系统的操作的时序图800。
在图8中，VSYNC表示垂直同步信号，DEC_SYNC_A表示第一频道视频信号的解码同步信号，而DEC_SYNC_B表示第二频道视频信号的解码同步信号。此外，A和B分别代表第一频道视频信号和第二频道视频信号的图像片(picture slice)。
由图8可以看出，在根据本公开的实例的解码系统100中，第一频道视频解码器1100和第二频道视频解码器1200访问视频信号处理器1400针对片来执行信号处理。因此，当使用帧图像和场图像的混合模式执行解码时以规则的形式生成解码信号DEC_SYNC_A和DEC_SYNC_B。
图9示出了图解当使用3∶2下拉解码执行解码时图3的双视频解码系统的操作的时序图900。
当A是3∶2时，即，当第一频道视频解码器执行3∶2下拉解码时，A被重复(RA)。此时，未生成解码同步信号DEC_SYNC_A。同样地，当B是3∶2时，即，当第二频道视频解码器执行3∶2下拉解码时，B被重复(RB)。此时，未生成解码同步信号DEC_SYNC_B。
由图9可以看出，在根据本公开的实例的解码系统100中，第一频道视频解码器1100和第二频道视频解码器1200访问视频信号处理器1400针对片来执行信号处理。因此，当使用3∶2下拉解码执行解码时以规则的形式生成解码信号DEC_SYNC_A和DEC_SYNC_B。
图10A和图10B是图解提高运动补偿电路的速度的方法的图。
图10A是表示用于运动补偿的方法1000的图，其中用于运动补偿的请求信号MC1到MC4被一次一个地读出，而用于运动补偿的响应于信号S1到S4被一次一个地生成。
图10B是表示用于运动补偿的方法1050的图，其中用于运动补偿的请求信号MC1到MC4被同时读出，而用于运动补偿的响应于信号S1到S4被同时生成。如果所有请求信号被同时读出并且所有响应于被同时执行，则可以减少执行运动补偿所需的时间。
如上所述，根据本公开的视频信号解码系统和方法可以解码来自不同频道的压缩的HD MPEG视频信号。此外，根据本公开的视频信号解码系统当在半导体集成电路中实现时可以消耗相对较低的功率，并且可以占用相对较小的芯片面积。此外，根据本公开的视频信号解码系统可以具有高的时分效率。
尽管已经详细描述了本公开的示范性实施例及其优点，但本领域技术人员应当理解，可以在此进行各种改变、替换和替代，而不背离所附权利要求书限定的本发明的范围。
权利要求
1.一种视频解码系统，包括第一频道视频解码器，其被配置成解码来自第一频道的第一视频流以生成第一解码视频流和第一请求信号；第二频道视频解码器，其被配置成解码来自第二频道的第二视频流以生成第二解码视频流和第二请求信号；视频信号处理器，其被配置成对第一解码视频流或第二解码视频流执行反向量化、离散反余弦变换和运动补偿；和仲裁器，其被配置成当视频信号处理器处于空闲状态时，响应于第一请求信号或第二请求信号将对视频信号处理器的控制让给第一频道视频解码器或第二频道视频解码器。
2.如权利要求1所述的视频解码系统，其中，视频信号处理器被配置成对关于片的第一解码视频流或第二解码视频流执行反向量化、离散反余弦变换和运动补偿。
3.如权利要求2所述的视频解码系统，其中，第一解码视频流包括第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数，而第二解码视频流包括第二运动向量、第二量化值和第二离散余弦变换系数。
4.如权利要求3所述的视频解码系统，其中，第一频道视频解码器包括视频流缓冲器，其被配置成存储第一视频流；可变长度解码器，其被配置成对从第一视频流缓冲器接收的第一视频流执行可变长度解码，以生成第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数；句法分析器，其被配置成解码第一视频流的头信息以生成第一请求信号；缓冲器，其被配置成临时存储第一视频流的解码后的头信息、第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数；和请求控制器，其被配置成响应于第一请求信号向仲裁器请求对视频信号处理器的控制。
5.如权利要求4所述的视频解码系统，其中，句法分析器被配置成临时存储第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数，并且将第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数提供给缓冲器。
6.如权利要求4所述的视频解码系统，其中，请求控制器被配置成当请求控制器请求对视频信号处理器的控制时，将请求控制器请求对视频信号处理器的控制通知给句法分析器和缓冲器。
7.如权利要求4所述的视频解码系统，其中请求控制器包括请求开始检测器，其被配置成检测请求的开始，以使用视频信号处理器生成第一检测信号；请求结束检测器，其被配置成检测请求的结束，以使用视频信号处理器生成第二检测信号；流错误检测器，其被配置成检测第一视频流中是否含有错误，以生成第三检测信号；和控制管理器，其被配置成响应于第一到第三检测信号向仲裁器请求对视频信号处理器的控制。
8.如权利要求7所述的视频解码系统，其中，请求控制器还包括同步控制器，其被配置成调整第一频道视频解码器和视频信号处理器的同步；和系统检查电路，其被配置成检测视频解码系统的状态以生成系统状态信号。
9.如权利要求4所述的视频解码系统，其中，句法分析器被配置成对第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数执行信号处理。
10.如权利要求3所述的视频解码系统，其中，第二频道视频解码器包括视频流缓冲器，其被配置成存储第二视频流；可变长度解码器，其被配置成对从第一视频流缓冲器接收的第二视频流执行可变长度解码，以生成第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数；句法分析器，其被配置成解码第一视频流的头信息并且对第二运动向量、第二量化值和第二离散余弦变换系数执行信号处理以生成第二请求信号；缓冲器，其被配置成临时存储第二视频流的解码后的头信息、第二运动向量、第二量化值和第二离散余弦变换系数；和请求控制器，其被配置成响应于第二请求信号向仲裁器请求对视频信号处理器的控制。
11.如权利要求10所述的视频解码系统，其中，请求控制器被配置成当请求控制器请求对视频信号处理器的控制时，将请求控制器请求对视频信号处理器的控制通知给句法分析器和缓冲器。
12.如权利要求11所述的视频解码系统，其中请求控制器包括请求开始检测器，其被配置成检测请求的开始，以使用视频信号处理器生成第一检测信号；请求结束检测器，其被配置成检测请求的结束，以使用视频信号处理器生成第二检测信号；流错误检测器，其被配置成检测第一视频流中是否含有错误，以生成第三检测信号；和控制管理器，其被配置成响应于第一到第三检测信号向仲裁器请求对视频信号处理器的控制。
13.如权利要求12所述的视频解码系统，其中，请求控制器还包括同步控制器，其被配置成调整第二频道视频解码器和视频信号处理器的同步；和系统检查电路，其被配置成检测视频解码系统的状态以生成系统状态信号。
14.如权利要求3所述的视频解码系统，其中，视频信号处理器包括反向量化器，其被配置成响应于第一量化值而反向量化第一离散余弦变换系数，并且响应于于第二量化值而反向量化第二离散余弦变换系数；离散反余弦变换器，其被配置成对第一反向量化的离散余弦变换系数和第二反向量化的离散余弦变换系数执行离散反余弦变换；和运动补偿电路，其被配置成使用第一运动向量、第二运动向量和存储在存储器中的之前帧对当前帧的像素值执行运动补偿。
15.如权利要求14所述的视频解码系统，其中，运动补偿电路被配置成一次执行多个关于运动补偿的请求。
16.一种解码视频信号的方法，包括使用第一频道视频解码器解码来自第一频道的第一视频流以生成第一解码视频流和第一请求信号；使用第二频道视频解码器解码来自第二频道的第二视频流以生成第二解码视频流和第二请求信号；对第一解码视频流或第二解码视频流执行反向量化、离散反余弦变换和运动补偿；以及当视频信号处理器处于空闲状态时，响应于第一请求信号或第二请求信号将对视频信号处理器的控制让给第一频道视频解码器或第二频道视频解码器。
17.如权利要求16所述的解码视频信号的方法，其中，第一解码视频流包括第一运动向量、第一量化值和第一离散余弦变换系数，而第二解码视频流包括第二运动向量、第二量化值和第二离散余弦变换系数。
18.一种视频解码系统，包括多个视频解码器，每个视频解码器被设置在与多个输入的视频频道之一的信号通信中，用以分别生成相应的多个解码视频流和请求信号；仲裁器，其被设置在与多个视频解码器的信号通信中，用以接收请求信号，并响应于请求信号和当前状态选择多个解码视频流之一；和视频信号处理器，其被设置在与仲裁器的信号通信中，用以接收所选的解码视频流，并应用反向量化、离散反余弦变换或运动补偿中的至少一个，其中当前状态指示视频信号处理器是空闲的。
19.如权利要求18所述的视频解码系统，其中，当该视频解码器生成请求信号并且视频信号处理器进入空闲状态时，仲裁器将对视频信号处理器的控制让给多个视频解码器中的每一个。
20.如权利要求19所述的视频解码系统，其中，每个解码的视频流分别包括运动向量、量化值和离散余弦变换系数。
全文摘要
一种能够解码来自不同频道的压缩的高清晰度(HD)MPEG视频信号的视频解码系统，包括第一频道视频解码器、第二频道视频解码器、视频信号处理器和仲裁器，其中，第一和第二频道视频解码器解码来自不同频道的视频流以生成解码后的视频流和请求信号，视频信号处理器对解码后的视频流执行信号处理，并且仲裁器将对视频信号处理器的控制让给第一和第二频道视频解码器。
文档编号H04N7/30GK1805517SQ200610006119
公开日2006年7月19日 申请日期2006年1月16日 优先权日2005年1月14日
发明者张佑荣, 赵顺济 申请人:三星电子株式会社