处理电视信号的方法和装置的制作方法

专利名称：处理电视信号的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及利用传输信道或记录载体来传送的高分辨率电视信号的处理方法，所述方法包含以下步骤1)将电视图象划分为多个相邻区段，2)确定每个区段中的运动等级，3)将每个区段分类为至少三个种类中的一个，所述多个种类的第一个与其中图象信息为静止或基本静止的区段相关，而其它种类与呈现各种运动等级的图象信息的区段相关，4)以由每个区段所处的种类所确定的方式对每个区段进行处理，5)对所述种类的第二种类的区段计算运动矢量，所述第二种类，其图象信息呈现出第一等级的运动，以及6)将数字数据形式的、与运动矢量相关的运动信息与处理过的图象信息进行组合以便形成将所述电视信号传输容量内的给定数据容量分配给数字数据的高分辨率电视信号。
本发明还涉及使用以上方法的装置。
在M.R.Haghiri和F.Fonsalas于第二次高分辨电视信号处理国际会议(意大利，L′A
uilla，1988年2月29日-3月2日)上提出的论文“将运动插补法应用于高分辨率运动等级编码(HD_MAC)的图象编码和译码”中，公开了这种方法。在该论文所公开的方法中，将来自高分辨信号源的电视图象划分为多个区段，并根据每个区段中运动的等级对每个区段进行处理。用三个具有不同刷新时间的并行支路来完成所述处理，所述三个分路中，一个用于(基本上)静止图象信息的处理，而另两个用于两种不同运动等级的图象信息的处理。给出这些分路的细节如下1)具有12.5Hz场频的80ms分路用于从每40ms零个象素到每40ms0.5个象素的运动速度等级。
2)具有25Hz场频的40ms分路，用于从每40ms0.5个象素到每40ms2个象素的运动速度等级。
3)具有50Hz场频的20ms分路，用于大于每40ms2个象素的运动速度。
该论文还描述40ms分路可以是运动补偿分路，这样，根据所处理区段中的运动，可由该分路产生运动矢量，而在接收机处，该运动矢量用于计算中间的各场。在若干普通电视屏幕上的仿真表明，使用这种运动补偿方案，40ms分路的运动速度等级可从每40ms0.5-2个象素扩展为每40ms0.5-6个象素。
以上方法对关于高分辨电视(HDTV)的欧洲研究项目EUREKA95的工作作出了贡献，并且这种贡献最终构成了该项目所选择的HD_MAC编码系统的一部分。在由F.W.P.Vreeswijk给theClubdeRennesYoungResearchers′Seminar(LesAssisesdesJeunesChercheurs)(1988年10月9日-13日，美国，Mas.，Cambridge，MIT)投稿的文章“高分辨电视信号广播的HD_MAC编码”中，描述了所选的编码系统。从该论文中可见，运动补偿的40ms分路的运动速度等级覆盖从每40ms0.5个象素到每40ms12个象素，而20ms分路对大于每40ms个12个象素的运动速度是有效的。在所选的编码系统中，每种方式的样值传输个数都是相同的。大体上讲，场频减半可使每帧的样值数倍增。由于数字辅助电视(DATV)的数据容量有限，可以实行按区段的方式切换。辅助取样后，来自高分辨率电视源、行周期为32μs的1250行信号必须变换为64μs行周期的625行信号。可通过将两相邻的场内高分辨(HD)行的HD样值进行交叉来完成该变换。这种技术称为“行混合”。在HD译码器中，通过相互对应的“行解混”操作来分离这些样值。编码器和解码器都有3个亮度编码分路，与三种方式相对应。这三个分路有3种不同的空间特性而且每个分路有其辅助取样电路。40ms分路包含运动评估电路，该评估电路使用区段匹配算法。所述切换判断来自“先验的”和“后验的”判断电路两者的组合。只有两种色度编码分路80ms分路和20ms编码分路，尽管以后有了改变、增加了第三(40ms)分路。没有对色度信号使用运动补偿。译码器从亮度DATV信号导出色度切换信号。
分路切换信号在每个基本的80毫秒(ms)周期内只有5种可能的临时路由。这种限制来自以下的观察结果，即，在使用两个或四个场的情况下，当在实际传输所述两个或四个场之前转换辅助取样方式时，启动辅助取样是无用的，因为，这会引起图象出现严重折叠。5个临时路由为场1234路由180808080路由240404040路由340402020路由420204040路由520202020在编码操作之前，进行矢量分配以限制位速度。可对80毫秒周期内每个第一帧中所有169个可能的矢量进行编码。然而在每个第二帧，从前面帧的9个“相邻矢量”中选出最佳矢量并进行编码。如未发现矢量，以20毫秒方式传输相应区段。这导致以下可能性场1/2场3/4路由180-801路由240-40169×9路由320-20169路由420-408路由520-2011700这样每80毫秒共有1700种可能性，可用11位代码字对其中每一种可能性进行编码。每个1152行×1440象素有效帧的帧有6480个区段，其中区段为16行×16象素。这样，位速率为891kb/sec，就此来说，该速率在每秒1M位的速度范围之内。
使用所选择的编码系统，每80毫秒为每个区段发送一个11位代码字，借助于译码器中的PROM将代码字变换为用于奇帧(BD_OFR)的2位的区段选路信号，用于偶帧(BD_EFR)的2位的区段选路信号，用于奇帧(MV_OFR)中40ms区段的8位运动矢量和用于偶帧(MV_EFR)的40ms区段的4位运动矢量的相对地址。PROM内容说明如下表DATV代码字BD_OFRBD_EFRMV_OFRMV_EFR18080--2…152240401…1691…91523…169140201…169-1692…16992040-1…817002020--本发明的一个目的是提供对以上处理方法的改进。
本发明提供用传输信道或记录载体来传送的高分辨率电视信号的处理方法，所述方法包含以下步骤ⅰ)将电视图象划分为多个相邻区段，ⅱ)确定每个区段中的运动等级，ⅲ)将每个区段分类为至少三个种类中的一个，所述种类的第一种与其中图象信息为静止或基本静止的区段相关，而其它种类与呈现各种不同运动等级的图象信息的区段相关，ⅳ)以由每个区段所处的种类所确定的方式对每个区段进行处理，ⅴ)对所述种类的第二种类的区段计算运动矢量，所述第二种类，其图象信息呈现出第一运动等级内的运动，以及ⅵ)将数字数据形式的、与运动矢量相关的运动信息与处理过的图象信息进行组合，以便形成将所述电视信号传输容量内的给定数字容量分配给数字数据的高分辨率电视信号，所述方法的特征在于ⅶ)对其图象信息呈现在不同于所述第一运动等级的第二运动等级内运动的所述种类中的第三种类的区段，附加地计算运动矢量。
ⅷ)根据图象内容和所述给定的数据容量，动态地分配所述第二和第三种类区段所计算的运动矢量，以及ⅸ)以数字数据形式与处理过的图象信息组合的运动信息和所述第二和第三种类区段的带有所述给定数据容量内全部剩余运动信息的动态分配的运动矢量相关。
本发明的优点在于，多于1个运动速度等级的运动矢量可信号化，并可在接收机处用来改进HDTV信号的质量，尤其当以高于所传输信号速率的场频进行显示时。
本方法的另一特征在于，第三种类区段的相对运动可大于第二种类区段的运动。
在所述信道接收端或载体处存储所述第二种类区段的运动矢量，本方法的特征在于以下附加步骤ⅹ)确定哪些所述存储的运动矢量在给定周期里与所述第二种类区段相关，ⅹⅰ)对所述相关运动矢量项目单进行编辑，并且ⅹⅱ)以数字数据形式将所述项目单与已处理过的图象信息进行组合。
作为一种选择，也可将与给定周期的所述第二种类区段相关的运动矢量以数字数据形式与已处理过的图象信息进行组合。无论哪种场合，与所述给定周期的所述第三种类区段相关的运动矢量可以以数字数据形式与已处理过的图象信息进行组合。
所述给定周期可相当于所述电视信号的两个帧周期。
具有数字数据形式的全部运动信息和附加指定信息最好保留在所述给定数据容量内。
本发明还提供为以上方法所用的编码装置。这种装置包含有将电视图象划分为多个相邻区段的装置，确定每个区段运动等级的装置，将每个区段分类为至少三个种类之一的装置，(所述多个种类的第一种类与其中图象信息为静止或基本静止的区段相关，而其它种类与呈现各种运动等级的图象信息的区段相关)，以由每个区段所属的种类确定的方式对每个区段处理的装置，用于对其图象信息呈现在第一运动等级内的运动的所述第二种类的区段计算运动矢量的装置，以及用于将以数字数据形式、和运动矢量相关的运动信息与经处理的图象信息进行组合以形成将所述电视信号传输容量内的给定数据容量分配给数字数据的高分辨率电视信号的装置，本发明的特征在于，所述装置还包括用于对其图象信息呈现在不同于所述第一运动等级的第二运动等级内运动的所述第三种类区段附加计算运动矢量的装置，用于根据图象内容和所述给定数据容量动态地分配所述第二和第三种类区段计算出的运动矢量的装置，以及用于将具有数字数据形式的运动信息与经处理的图象信息进行组合的装置，(其中，所述运动信息和所述第二和第三种类区段的动态分配的运动矢量相关，所述第二和第三种类区段带有所述给定数据容量的全部剩余运动信息)。
在所述编码器中，对所述第二种类区段的给定数目的运动矢量进行识别，所述装置的特征在于，它还包含有用于判断给定数目运动矢量中的哪些在给定周期内与所述第二种类的区段相关的装置，用于编码所述相关运动矢量的项目单的装置，以及用于将具有数字形式的所述项目单与经处理的图象信息进行组合的装置。还可有选择地提供用于将所述第二种类区段相关的运动矢量在给定周期内以数字数据形式与经处理的图象信息进行组合的装置。两种场合，都可提供用于将与所述第三种类区段相关的运动矢量在给定周期、以数字数据形式与经处理的图象信息进行组合的装置。
本发明还提供为以上方法所用的译码装置。这种装置的特征在于它包含有用于接收所述电视信号的装置，用于将所述数字数据和所述图象信息从所述电视信号中分离出来的装置，用于按照相对运动的三个种类对所述图象信息进行处理的装置，用于在所述运动信息控制下按照其适当种类选择所处理过的图象信息的装置，用于当所述图象信息的相对运动处于所述第二种类内时，在运动矢量控制下对所述图象信息进行插值的装置，以及当所述图象信息的相对运动处于所述第三种类内时，在运动矢量控制下对所述的经处理的图象信息进行插值的装置。
在所述第二种类区段的运动矢量存储在一存储器的场合，这种装置的其它特征在于，它还包含有用于用所述运动信息来接收和所述第二种类的区段相关的那些所存储的运动矢量的项目单的装置，以及用于在所述运动信息控制下使得所述存储的运动矢量中那些由所述项目单所选的运动矢量在所述给定周期内是可用的装置。作为一种选择，这种装置还可包含用所述运动信息来接收给定周期里与所述第二种类区段相关的运动矢量。在两种场合下，该装置另外还包含用所述运动信息来接收给定周期内与所述第三种类区段的相关的运动矢量。
下面通过实例，参考附图来描述本发明，附图中

图1为本发明所用的的HDTV发生器的方框图，图2为本发明所用HDTV译码器的方框图，图3为图2部分的更详细框图。
HD_MAC所用的带宽压缩算法使用运动补偿来对40毫秒区段重构交替场。运动矢量信息仅供给那些40毫秒的区段。HD_MAC所用的显示格式并非规范信息部分而作为制造厂家的选项加以选择。最终，有必要使用高于50HZ传输速率的显示场速率以减少在大型、明亮显示器上的大面积闪烁。对该场频上变换的高级算法需要对20毫秒区段及40毫秒区段上变换进行运动补偿。由于在可以预见的未来，在接收机中对运动进行评估被认为是不实际的，所以建议在DATV信号中携带20ms区段及40ms区段所必须的运动信息。
虽然，在第一代HD_MAC接收机中并未使用运动补偿显示变换，然而从一开始，必须把指明运动信息的措施包括在HD_MAC信号的DATV部分的规范之中。下面考虑如何将用于非变换显示的附加运动
2)不使用大于11位/区段的代码字。
3)对第一、第二帧的40ms区段和以前一样使用相同的矢量选择方法。
4)20毫秒区段矢量被信号化，如为偶数场的区段即与40ms矢量所加的场相同，那么该20ms区段矢量是有效的。
5)20ms“矢量”之一总可用来表明矢量分配是不可能的。
如将独立20ms矢量用于每一帧;那么;若存在N个40ms矢量和V个20ms矢量，则可能性个数为场1/2场3/4路径180-801路径240-40N.9路径340-20N.V路径420-40V.8路径520-20V.VV+8V+NV+9N+1若再使用11位代码字，那么(V+8V+NV+9N+1)的最大值为2047，N和V的一些可能的组合为N20316911310050200V1279203141V+8V+NV+9N+12040188019141954201120102010不是只有固定个数据的矢量可用于40ms区段，而是在任何80ms周期内可用于40ms和20ms区段的矢量个数都是可变的。这就意味着N和V的值和矢量“项目单”一起必须作为DATV信息的一部分来发送。如果所有接收机理解这种格式，那么HD_MAC业务便能开始使用其矢量仅用于40ms区段的现有矢量范围，而在较后阶段，可将20ms区段信息包括在DATV信号中，并仍在HD_MACDATV信道容量限制的范围内。
现在建议的用于HD_MAC系统的基本DATV电路由于没有使用代码字1701-2047，所以含有2048个11位代码字的部分空闲容量。此外，据估计，从很场景来看，每80毫秒可用的40ms运动矢量的总数N可减小到169以下而不会引起所欣赏的图象的降级。N个最“主要的”运动矢量可由编码器选择;并作为“项目单”象DATV的一部分进行发送。这可降低每个区段所必须的位数并因此降低DATV速率如下N位/区段DATV速率千位/秒＊10110810509729248648＊加上发送项目单所需数据可通过以下两种方式得知项目单中的矢量值1)准确地发送N个矢量值的列表。作为一个实例，设定让8位/矢量来覆盖±8象素(行)/20ms的范围。那么，每80毫秒发送50个矢量的项目单需要DATV的容量为(50×8)/80…10＝5kbits/sec。
2)如果将矢量限制为从“原始的”169个中挑选出的，那么只有169位需要发送以指示已选择的哪些矢量。于是，任何大小的项目单所需的DATV速率可用169/80＊10＝2.1kbits/sec给出。
增加某场景现有运动矢量个数的一种途径是考虑将图象分割为子区，并对每个子区设置不同项目单。若子区数适中，例如4，通过每80毫秒发送若干项目单，仅略微提高DATV速率。
使用所建议的可提供20ms区段的运动矢量的方法有以下假设1)在80ms周期内将路由和矢量信息进行组合的基本电路保持相同。矢量加到用于显示上变频的信号。较早期的接收机正好忽略这种附加信息。
由于矢量“混合”(40ms对20ms)从一种80ms周期改变为另一种，高级编码器可动态地选择矢量最佳个数和类型以适合图象材料，假定该图象材料保持在所述系统所规定的数据容量内。另一可能是，仅是偶尔改变矢量混合。例如，当新一代编码器投入使用时。
若仅考虑“电视模式”而忽略“电影模式”，则每80ms周期的DATV信息由以下内容组成(ⅰ)40ms矢量的个数，N(8位)(ⅱ)20ms矢量的个数;V(6位)(ⅲ)帧中子区个数，M(4位)(ⅳ)[N个40ms矢量的表]＊(ⅴ)[(V-1)个20ms矢量的表]＊(ⅵ)6480个11位的字。
(＊在图象划分为子区，每个子区带有其自身矢量项目单的场合，这些表可重复M次)。
因为20ms区段的一个可能性必定是所有矢量指配是不可有的，所以仅发送(V-1)个20ms矢量值。那么，必须使用“后退”方法来显示那些区段的上变频。
下面给出了将帧分为4个子区、使用11位/区段的不同N和V值所需数据速率的一些例子1.N＝169，V＝1时169个40ms矢量每80ms的位数(ⅰ)8(ⅱ)6
(ⅲ)4(ⅳ) 169×4＝676(1)(ⅵ)6480×11＝7128071974位/80msDATV速率＝899.7kbits/sec2.N＝50，V＝20时50个40ms矢量和20个20ms矢量每80ms的位数(ⅰ)8(ⅱ)6(ⅲ)4(ⅳ) 169×4＝676(1)(ⅴ) 20×10×4＝800(2)(ⅵ)6480×11＝7128072774位/80msDATV速率＝909.7kbits/sec3.N＝0，V＝41时41个20ms矢量每80ms的位数(ⅰ)8(ⅱ)6(ⅲ)4(ⅴ) 40×10×4＝1600(2)(ⅵ)6480×11＝7128072898位/80msDATV速率＝911.2kbits/sec(1)假定从“原始”169个矢量中选出40ms矢量使得只需169位来指出所用矢量。
(2)假定使用10位/矢量，±16象素/20ms的矢量范围精确到整数。
不同的矢量个数仅对整个DATV速率有小的影响，整个DATV速率主要由每个区段所用位数确定。为得到更大灵活性，也可使每个区段的位数B为可变的并可发信号告知译码器。若某景物所需矢量数较少，可降低DATV速率并可将“空闲”数据容量用作其他目的。可能只有每区段9或10位的附加情况才是实际可能的。那么，可能性为ⅰ)10位/区段，(V+8V+NV+9N+1)的最大值为1023，N和V的一些可能的组合为N101440V11028V+8V+NV+9N+1102010171009ⅱ)9位/区段，(V+8V+NV+9N+1)的最大值为511，N和V的某些可能的组合为N50170V11018V+8V+NV+9N+1501504469每80ms周期的DATV信息现在由以下内容组成(ⅰ)40ms矢量的个数，N(8位)(ⅱ)20ms矢量的个数，V(6位)(ⅲ)帧中子区个数，M(4位)(ⅳ)[N个40ms矢量的表]＊(ⅴ)[(V-1)个20ms矢量的表]＊
(ⅵ)每个区段的位数，B(4位)(ⅶ)6480个B位的字。
(＊又，在图象划分为子区，每个子区带有自己的矢量项目单的场合，这些表可重复M次)。
下面再次给出不同N，V和B值所要求数据速率的一些实例，其中，将一帧划分为4个子区1.N＝50，V＝1，50个40ms矢量和1个20ms矢量每80ms的位数(ⅰ)8(ⅱ)6(ⅲ)4(ⅳ)169×4＝676(ⅵ)4(ⅶ)6480×9＝5832059018位/80msDATV速率＝737.7kbits/sec2.N＝44，V＝10，44个40ms矢量和10个20ms矢量每80ms的位数(ⅰ)8(ⅱ)6(ⅲ)4(ⅳ)169×4＝676(ⅴ)10×10×4＝400(ⅵ)4(ⅵ)6480×10＝64800
65898位/80msDATV速率＝823.7kbits/sec(1)假定从“原始”169个矢量中选出40ms矢量使得只需169位来指出所用矢量。
(2)假定每个矢量使用10位，给出±16象素/20ms的矢量范围精确到整数。
该接收机的实质是DATV译码器需要用于矢量“项目单”的RAM存储器。另外，并未确定用于对DATV解码的查找表的内容，即，该查找表用RAM实现而不是用PROM实现。译码器中的查找表如下表所示。
DATV代码字BD_OFRBD_EFRMV_OFRMV_EFR18080--2…9N+140401…N1…99N+2…9N+NV+140201…N1…V9N+NV+2…9N+NV+8V+120401…V1…89N+NV+8V+2…9N+NV+8V+V+120201…V1…V又，对BD_OFR和BD_EFR需要2位，MV_OFR需8位而MV_EFR需6位，这些位或是矢量项目单RAM单元的指示器，或与以前一样为第二帧中区段的相对地址。选路信息确定信息是否作为40ms或20ms区段。
查找表的最大尺寸为2048×18位＝36.9kbits，在对N和V动态改变以适应图象内容的场合下，查找表的数据太多以至不能按所要求的数据速率461kbits/sec，用每个80ms来传输。然而，只需发送N和V的值，译码器便可计算出查找表。由于DATV是在视频信号之前80毫秒发送的，大约有80毫秒时间可用于所述计算。这意味着大约只有39毫秒可用于计算每个18位的字和将其装入RAM。在DATV译码器中用微处理器使之成为可能。
以上建议的HD_MAC的灵活的DATV的结构允许专门业务开始使用，仅加在40ms区段的现有169个可能的矢量。以后可能增加一些20ms区段的矢量用于显示上变频。如果所有接收机能够解释这种灵活结构，那么第一代接收机便可忽略新的20ms矢量信息而继续工作。
图1为供本发明使用、包括编码器的高分辨率电视发生器的方框图，所述编码器对高分辨率电视信号进行处理以产生图象信息及适当附加的运动信息。高分辨率电视摄象机1以50Hz场频产生每个图象(帧)周期1250行的电视信号，其中每个帧由两个交叉场(1250/50/2∶1)构成。尽管摄象机只产生彩色信号，但只有该信号的亮度分量可进一步考虑加到模/数转换器，所述模/数转换器的数字输出加在3个并行处理分路，以便形成20ms，40ms和80ms的分路，按照信号分量的相对运动对信号进行处理。80ms分路包含2维低通滤波器3，辅助采样电路4和行混先电路5。20ms分路类似地包含2维低通滤波器6，辅助采样电路7和行混合电路8，而40ms分路仅包含2维滤波器9和辅助采样器10。尽管没有详细描述这三个分路中各部件的特征，但这些特征适合于每个分路所需的处理。可以理解，由于行混合电路的功能由辅助采样器10实现，所以行混合电路未包括在40ms分路中。三个并行处理分路的图象信息输出可加到开关11的输入端，而该开关的输出为来自分路中的一个分路的经处理的信号。该输出仍以数字信号形式加到信号处理器12的第一输入端以便按所用电视制式(例如MAC制式中的一种制式)作后继的进一步处理，以该制式在传输之前将图象信息转换为模拟形式。
用于选择合适分路的对开关11的控制来自判断电路13，该判断电路13从各个分路的辅助采样串4、7和10接收输入信号，此外，该判断电路13还从运动评价器14依次接收输入，该评价器从模数转换器2的数字输出端接收输入。运动评价器14使用区段匹配算法。该算法对实际样值与前一帧样值的移位帧差分进行测量。每个样值的搜索区为13个样值点X13行。这导致每20ms的+/-6样值或每40ms的+/-12样值的运动。为了限定搜索操作量(并因此限制实时运动评价器的硬件复杂性)，使用三步的搜索方法，如由F.W.P.Vreeswijk的上述论文所说明的，导出HD栅极上每个16×16区段的一个运动矢量。将第4个操作加入该过程，即用相邻8个矢量进行空间校验。对该实际区段计算每个邻接矢量的代价函数。然后将具有最小代价值的矢量取作该区段的最终矢量。该第四步增加了矢量场的均匀性。就20ms区段的运动矢量而论，可用相位相关或诸如由我们的欧洲专利申请89202207.0(PHB33485)，89202208.8(PHB33484)或89202210.4(PHB33486)所描述的类似技术来产生这些矢量。根据这种评价和判断电路13的其它输入，该判断电路可对具体区段选择哪些分路，并在选择20ms或40ms分路的场合下，分配给每个这种区段的运动矢量根据该周期的图象内容和传输制式的容量动态地分配给每个80ms周期，其中，对DATV信息允许容量为1Mbits/s。至于所选分路的判定，加到开关11的控制输入端，并附加地加到DATV格式化设备和位速率还原器15的第一输入端。DATV设备15的第二输入端接收来自判断电路13的运动矢量。该DATV设备对每个80ms周期选择20ms和40ms分路区段的运动矢量或者在40ms分路区段场合下，选择一个项目单，接收机在该项目单中存储所有可能的(169)40ms运动矢量和6480个11位代码字的序列(在可变的电路中，也可能需要较少个数)，在具有1440象素×1152行的帧中每个16行×16象素的区段都有一个项目单。每个代码字表明
(ⅰ)每80ms周期的奇数帧的路选信号。
(ⅱ)每80ms周期的偶数帧的路选信号。
(ⅲ)当奇数帧的区段为20ms或40ms时的运动矢量，(ⅳ)偶数帧的区段为40ms时的运动矢量相对地址，或偶数帧的区段为20ms时的运动矢量。
将以上数字编码的运动信息加到处理器12的第二输入端以便在垂直消隐周期插入电视信号中的若干行中。将来自处理器12的输出加到输出端16以便加到发射机上。
尽管已用一种简单方式描述了运动评价和运动产生，但也可能用其它方式来加以描述。例如，该电路可以是F.W.P.Vreeswijk的上述论文中图3的变型。
图2为接收装置的框图，更准确地说，是以上所述方法的译码部分的框图。如假设，信号传输采用MAC-制式并可利用12GHz波段的卫星传输，接收机可通过天线和低噪声区段下变频器接收下变频的信号。然后，接收机对该信号进一步下变频为合适的中频，再对该中频解调，该中频信号出现在图2中的端20上，该信号加到处理器21中，在处理器21中将图象信息从模拟形式转换为数字形式并按MAC标准进行处理。以625/50/2∶1形式的来自处理器21的第一输出的结果的亮度分量通过接点22加到三个并行的分路20ms，40ms和80ms上进行处理。80ms分路包含用来将样本恢复到其原始位置的解混器23，上升采样器24和2维插值滤波器25。用类似方法，20ms分路包含解混器26，上升采样器27和2维插值滤波器28，而40ms分路只有上升采样器29和2维内插滤波器30，无需解混器。在滤波器25、28和30输出端所呈现信号是以1250/50/2∶1形式，尽管在每一帧的第二场的场合下，对40ms分路的区段样本需要进行插值。为产生临时插值，运动插补器31接收每80ms周期的第1和第3场，第3场直接从滤波器30中接收，而第一场由场存储器32来延迟。插值器31也从DATV译码器33接收40ms运动矢量，该译码器对来自处理器21的DATV信号输出的DATV运动信息进行译码。结果，插值器31产生每80ms周期的经插值的第二和第四场，用多路转换器34将这两个场的信号与第一、第三场多路传输。
将来自三个分路的输出加到开关35的相应输入端，开关35在由DATV译码器根据DATV信号中出现的DATV信息产生的区段选择信号的控制下从三个分路中选择合适区段。将来自开关35的输出加到运动补偿上变频器36以便矸来自DATV译码器33的区段选择信号和20ms、40ms分路的运动矢量的控制下产生1250/100/2∶1形式的亮度信号。由于该信号仍是数字形式，故可将其加到数/模转换器37以便在输出端38产生用于高分辨率显示的模拟的亮度信号。
图3为图2中的DATV译码器33的框图。来自图2处理器21的DATV信息加到输入端50。在第一个80ms周期，微处理器51从DATV信息中读取N，V及可用的M和B的数值。将40ms运动矢量项目单存储在第1RAM52中，而将20ms运动矢量项目单存储在第2RAM53中以及将6480个DATV代码字在存储矸第3RAM54中。一旦微处理器51具有N和V的值，它便开始计算待放入译码器RAM55的数值。这必须在80ms周期结束时完成。在下一80ms周期内，来到的DATV信息类似地存储在3个其它RAM52′，53′，和54′中，而在该周期，微处理器51计算出准备存储在另一译码器RAM55′的数值。在该周期内，由译码器RAM55读出RAM54的内容并译码，以提供构成该周期内所传送到的视频信息所需信息。对后继80ms周期，用同样方式，译码RAM55′以样方式运算。以下为微处理器51的流程图
注1.INT(f)为f的整数部分。
2.I为仅用来计数的变量。
3.LOAD[I][X]意指将X装入译码RAM的单元I。
4.MV-OFR和MV-EFR的值为矢量地址，或者指矢量项目单RAM的地址，或者指从前一帧中的9个矢量中选出一个。
作为选择，也可从存储在接收机中的矢量组中选出40ms运动矢量，并在所接收到的项目单的控制下选择每个80ms周期的运动矢量。
以上描述中，仅对有关亮度分量的处理进行描述。就色度分量而论，在F.W.P.Vreeswijk的上述论文中所述的系统中，该色度分量只打算使用了全部的三个分路。还可参考所述论文中那些需要和图1、图2部分相关的其它信息的分量。
通过阅读本发明所公开的文件，其它变型对本领域技术人员来讲是显而易见的。这些变型可能涉及所采用的方法和装置及其构件的设计、制造和使用中已知的另一些特性，这些特性可取代或附加到文中已描述的特性。尽管本申请已经提出的权利要求是对特定的特性组合的，但应该理解，本申请所公开的范围也包括文中所公开的任何新颖特性或新颖特性的组合，无论它们是明确或隐含或其自身的综合，无论它是否涉及与任何权项中所要求的是同样的发明，也不管它是否缓解了任何或所有的与本发明相同的技术问题。因此，本申请人通告在实施本申请或从中导出的任何进一步申请的时期内，可以对所述这些特性和/或这些特征的组合，提出新的权利要求书。
权利要求
1.一种对用传输信道或记录载体来传送的高分辨率电视信号进行处理的方法，该方法包含以下步骤ⅰ)将电视图象划分为多个相邻区段，ⅱ)确定每个区段中的运动等级，ⅲ)将每个区段分类为至少三个种类中的一个，所述种类的第一种与其中图象信息为静止或基本静止的区段相关，而其它种类与呈现各种运动等级的图象信息的区段相关，ⅳ)以由每个区段所属种类确定的方法对每个区段进行处理，ⅴ)对所述种类的第二种类的区段计算运动矢量，所述第二种类，其图象信息呈现出第一运动等级内的运动，以及ⅵ)将数字数据形式的、与运动矢量相关的运动信息与处理过的图象信息进行组合，以便形成将所述电视信号传输容量内的给定数据容量分配给数字数据的高分辨率电视信号，所述方法的特征在于ⅷ)对其图象信息呈现在不同于所述第一运动等级的第二运动等级内运动的所述种类中第三种类的区段，附加地计算运动矢量，ⅷ)根据图象内容和所述给定的数据容量，动态地分配所述第二和第三种类区段所计算出的运动矢量，以及ⅸ)以数字数据形式与处理过的图象信息组合的运动信息和所述第二、第三种类区段的带有所述给定数据容量内全部剩余运动信息的动态分配的运动矢量相关。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第三种类区段的相对运动。
3.如权利要求1或2所述的方法，这种方法将所述第二种类区段的运动矢量存储在信道接收端或载体上，其特征在于所述方法包含附加步骤ⅹ)确定所述的存储的运动矢量中的哪些在整个给定周期内与所述第二种类区段相关，ⅹⅰ)对所述相对运动矢量项目单进行编辑，并且ⅹⅱ)以数字数据形式将所述项目单与已处理过的图象信息进行组合。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第二种类区段的相关运动矢量以数字数据形式与已处理的图象信息进行组合。
5.如权利要求3或4所述产方法，其特征在于，所述第三种类区段的相关运动矢量以数字数据形式与已处理的图象信息进行组合。
6.如利要求3、4或5所述的方法，其特征在于，所述给定周期相当于所述电视信号的两个帧周期。
7.如权利要求3，4，5或6中所述的方法，其特征在于，所有运动信息和附加说明的数字数据形式的信息维持在所述给定数据容量的范围内。
8.一种供以上权项中任意一项所述方法使用的编码装置。
9.用于处理高分辨率电视信号的编码装置，所述装置包含有将电视图象划分为多个相邻区段的装置，确定各个区段运动等级的装置，对每个区段分类为至少三个种类之一的装置，(所述多个种类的第一种类与其中图象信息为静止或基本静止的区段相关，而其他种类与呈视各种运动等级的图象信息的区段相关)，以由每个区段所属种类确定的方式对每个区段进行处理的装置，用于对其图象呈现在第一运动等级内运动的所述第二种类区段计算运动矢量的装置，用于将以数字数据形式，和运动矢量相关的运动信息与经处理的图象信息进行组合以形成将所述电视信号传输容量内给定数据容量分配给数字数据的高分辨率电视信号的装置，所述装置的特征在于还包含用于对其图象信息呈现在不同于所述第一运动等级的第二运动等级内运动的所述第三种类区段附加地计算运动矢量的装置，用于根据图象内容和所述给定数据容量动态分配所述第二、第三种类区段计算出的运动矢量的装置，用于将以数字数据形式的运动信息与经处理的图象信息进行组合的装置，其中，所述运动信息和所述第二和第三种类区段的动态分配的运动矢量相关，所述第二和第三种类区段带有所述给定数据容量的全部剩余运动信息。
10.如权利要求9所述的编码装置，该编码装置对所述第二种类区段的给定个数的运动矢量进行识别，其特征在于该装置还包括用于确定给定个数的运动矢量中哪些矢量在给定周期与所述第二种类的区段相关的装置，用于编译所述相关运动矢量项目单的装置和用于将数字数据形式的所述项目单与已处理的图象信息进行组合的装置。
11.如权利要求9所述编码装置，其特征在于提供用于将具有数字数据形式的、在给定周期期内与所述第二种类区段相关的运动矢量与经处理的图象信息进行组合的装置。
12.如权利要求10或11所述的编码装置，其特征在于提供用于将具有数字数据形式的、在给定周期内与所述第二种类区段相关的运动矢量与经处理的图象信息进行组合的装置。
13.如权利要求10，11或12所述的编码装置，其特征在于，所述给定周期相当于所述电视信号的两个帧周期。
14.如权利要求10，11，12或13所述编码装置，其特征在于，所有运动信息和附加的以数字数据形式说明的信息维持在所述给定数据容量之内。
15.供权利要求1到7中任何权项所述方法使用的译码装置。
16.用于如权利要求1到7中任何一顶所述方法所产生的具有数字数据形式的运动信息的高分辨率电信号的译码装置，其特征在于包含用于接收所述电视信号的装置，用于将所述数字数据的所述图象信息从所述电视信号中分离出来的装置，按照相对运动的三个种类对所述图象信息进行处理的装置，用于在所述运动信息控制下按照其适当种类选择经处理的图象信息的装置，用于当所述图象信息的相对运动属于所述第二种类时，在运动矢量控制下对所述图象信息进行插值的装置，以及当所述图象信息的相对运动属于所述第二种类时，在运动矢量控制下对所述经处理的图象信息进行插值的装置。
17.如要利要求16所述的译码装置，所述第二种类区段的运动矢量存储在存储器中，该译码装置的特征在于还包括用于通过所述运动信息来接收和所述第二种类的区段相关的那些已存储有运动矢量的项目单的装置，用于在所述运动信息控制下，使得所述存储的运动矢量中那些由所述项目单选择的运动矢量在所述给定周期内是可用的装置。
18.如权利要求16所述的译码装置，其特征在于所述装置还包括通过所述运动信息在给定周期内接收与所述第二种类区段相关的运动矢量的装置。
19.如权利要求17或18所述的译码装置，其特征在于，所述装置还包括通过所述运动信息在给定周期内接收与所述第三种类区段相关的运动矢量的装置。
20.如权利要求17，18或19所述的译码装置，所述给定周期相当于所述电视信号的二个帧周期，所述装置的特征在于，该装置还包括用于在两个帧周期内接收所述运动矢量或项目单，并在随后的两个帧周期内使用所述运动矢量的装置。
全文摘要
将来自诸如电视摄象机的信号源的高分辨率电视信号加到三个并行处理分路，每个分路的操作由运动等级所确定。80ms分路和20ms分路各自分别有2维低通滤波器，辅助采样器和行混洗器。40ms分路仅有2维持滤波器和辅助采样器。运动评价器确定图象区段的运动等级，以及判断部件(13)就合适的分路、20ms和40ms分路的运动矢量以及这些运动矢量所加的区段加以判断。将该信息加到DATV格式化设备(15)，该设备对每个区段产生运动矢量项目单和代码字。开关(11)对每个区段选择适当分路。
文档编号H04N7/015GK1044197SQ9010020
公开日1990年7月25日 申请日期1990年1月8日 优先权日1989年1月11日
发明者戴维·威廉·帕克 申请人:菲利浦光灯制造公司