专利名称：用于在数字视频处理系统中隐藏误差的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在信号传输中失去的隐藏图像数据。
国际标准化组织目前正研制一项用于数字存储介质的视频编码表示标准，以支持1.5兆位/秒的连续数据的传输率;这一标准已在国际科学组织(ISO)-电子通信学会(IEC)的联合技术委员会(JTC)1/SC2/WG11题名《活动影像与相关音频的编码》(1990年12月18日评论号第二期90/176页MPEG)一文中描述了。这一数据格式已变成众所周知的多程序设计编码指导(MPEG)。依此一格式，帧的序列被分为若干组，在每一组内的各个帧依照若干编码模式之一予以编码。通常编码模式包括帧内编码(I型帧)及两类型的帧内预测编码(P型帧与B型帧)。在所有模式中仅有单数场被编码，而双数场予以摒除。
美国高级电视研究联盟(ATRC)将多程序设计编码指导(MPEG)格式修正，以用于在以数字形式作高清晰度电视(HDTV)信号的传送中。通常，此高清晰度电视信号的起始信号编码与多程序设计编码指导(MPEG)相似，但象素分解除外，同时数据流速增加，以及每一场的单数与双数帧两者均予以编码。在高清晰度电视系统中，此编码的信号在为传输的最高与最低优先次序波道间予以排定其优先次序。对图像再现有显然极大重要性的编码数据以一给定功率电平作传送，而次重要的编码数据则以一较低功率电平作传送以尽量减少同波道干扰。
图1为优先次序化之前编码格式之一的图面表示。帧顺序仅为一代表。各帧上面的字I，P与B表示各个帧的编码模式。帧顺序系被分成若干帧组(GOF)，每一帧组包括相同编码序列。每一编码数据的帧分成若干代表诸如十六图像线的限幅，每一限幅分成若干宏模块，每一宏模块代表诸如一个16×16的像素矩阵。第一宏模块分成六个块，它包括四个与亮度信号有关的信息的信息块，和另两个与色度信号有关的信息的信息块。该亮度与色度信息分别予以编码并随后组合用于传送。亮度信息块包括有关各自的8×8像素矩阵的数据。每一色度信息块包含相关于整个由宏模块所代表的16×16像素矩阵的各自的8×8数据矩阵。
依帧内编码格式编码的数据块，包含离散余弦系数的矩阵。亦即是，各自的8×8像素信息块受制于离散的余弦变换(DCT)以提供编码的信息。此系数是受制于自适应量化，同时在加到优先顺序处理器之前为扫描宽度及变长编码。因此各数据传送块亦可能包括少于8×8代码字矩阵的横块。帧内编码数据的宏模块将包括，除离散余弦变换系数外，诸如所应用的量化电平的信息，宏模块地址或位置指示器，以及宏模块类型。
依P型或B型帧内编码格式所编码的数据块亦包含散离余弦系数的矩阵。不过在此种情况下，此系数代表预测8×8像素矩阵与实际8×8像素矩阵间的余数或差值。这些系数亦势必量化并扫描和变长编码。在帧序列中，I和P帧代表为锚帧。每一P型帧为自最后发生的锚帧的预测。每一B型帧为一个或其所配置其间的两个锚帧的预测。预测编码程序包含产生表示最紧密相配目前已编码的预测帧块的一锚帧块的位移矢量。锚帧内相配块的像素数据在像素对像素的基础上自己编码帧的块中减去以产生余数。此已变换的余数与矢量含有为预测帧的已编码数据。至于帧内编码帧此宏模块包括量化、地址及型号等信息。应当了解，甚至当一帧为预测编码后的，但如果不能发现有合理的帧可相配时，则预测帧内的特殊块或宏模块亦可帧内编码。此外，某些宏模块亦可不被编码。宏模块则借助增加下一个编码宏模块的地址而跳过。
当视频数据编码后，即按照多程序设计编码指导相似的规程安排。这一多程序设计编码组的分层格式包括多层而每层均有各自的字头信息如图2所示。名义上每一字头包括一起始码，与各层有关的数据以及用以添加字头扩充的准备。极多数的字头信息(如参考多程序设计编码指导文件所代表的)需要在多程序设计编码组的系统环境中用于同步目的。为了对数字高清晰度电视同时广播系统提供一压缩的视频信号的目的，仅仅需要已描述的字头信息，也就是起始编码及可能的延伸部分。
当提及由本系统所产生的多程序设计编码指导类似的信息时，其含义为a)，视频信号的逐次的均/帧依照I，P，B，编码顺序而编码，以及b)，在图面电平的编码数据以类似多程序设计编码组的限幅或块组予以编码，即令每场/帧的限幅数量不同以及每限幅内宏模块数量不同。
本系统的编码输出信号如图2中(L2)方格L1一排所说明的，以场/帧的组予以分段。每一场/帧组(L2)包括紧接图象数据的分段的字头。此场/帧组字头包括与水平及垂直图像大小，长宽比，场/帧速率，位速率等相关的数据。
对应各个场/帧的图象数据(L3)包括紧接限幅数据(L4)的字头。图像字头包括场/帧号及一图像编码类型。每限幅(L4)包括紧接多个数据(MBi)模块的字头。限幅字头包括一组号码和量化参数。
每一块(MBi)代表一宏模块并包括一紧接移动矢量与编码系数的字头。(MBi)的字头包括一宏模块地址，宏模块类型以及量化参数。编码系数在L6一层中示出。应当了解，即每一宏模块包含六个块，其中四个亮度块，一个U色度块与一个V色度块。
模块系数以每次一块地赋与每一模块以首先出现的DC离散余弦变换系数，以其重要性的次序，紧接赋以离散余弦变换。AC系数。信息组结束代码增列于每一连续发生的数据块的末端。
压缩的视频数据如图2所示分层成格式地加到优先权处理器上，其中编码数据在高优先频道(HP)与一低优先频道(LP)间予以分析。高优先信息是那些若信息的丢失或误用会造成重放图像极大退化的信息。反过来说，那就是用来产生图像所至少需要的数据，尽管那并非一完美的图像。低优选信息为剩余的信息。高优先信息包括基本上所有包括于不同分层层次中的字头信息，加上条块的DC系数以及各块的部分AC系数。(图2层次6)为了优先处理的目的，编码数据的各型指定以优先级或字型。例如在限幅字头信息以上的所有信息(包括限幅标标识，限幅量化参数等)将指定以优先类型“0”。宏模块字头数据指定以优先类型“1”，位移矢量指定为优先类型“2”，优先类型“3”可予保留。经编码的块结构指定为优先类型“4”。DC离散余弦变换指定为优先类型“5”以及代表较高次序的离散余弦变换系数的连续代码字指定为优先类型“6”至“68”。优先处理器依据较高及较低优先数据的比较量而决定优先类型并分配至高与低优先通道中。应多了解的是，优先的分级是某类特殊数据的比较重要的指示，而以优先类型“0”为最重要。事实上处理器仅决定优先中断点(PBP)，此点对应于级或类型，在此点以上的所有数据被指定至低优选通道。剩余型号数据分配至高优先通道。参看图2并假定为一特定宏模块，优先中断点系决定为“5”，因此DC系数以及所有分层较高的数据要分配至高优先通道，而所有AC系数与信息组结束代号指定至低优先通道。为传输目的，所有高优先代码字均以位串行型态连结而不须从各块作数据分离。此外，此代码字是可变长度编码并在化码字间无分隔(以便能在一有限带宽频道内获得最大有效带宽)。用以对应宏模块的优先中断点予以传送，因此接收者有所需信息以在各个块中间分隔高优先数据。在低优先通道中，自各个块的数据以信息组结束代号作分隔。
此高优先与低优先压缩的视频数据被加于传送处理器上用以a)，将高优先及低优先数据流分段成各个高优先与低优先传送块，b)，检验每一传送块而实施奇偶或循环冗余码并在其上增补适当的奇偶检验位，以及c)，随高优先或低优先视频数据多路传送此辅助数据。此奇偶检验位是由接收机用来隔绝与同步字头信息相关联的误差，并在所接收的数据中有无法校正的位误差的情况时提供误差的隐藏。
图3示出由传送处理器所提供的信号的格式。各传送块可包含或多或少的限幅数据。因此一特殊传送块可包括来自此一限幅结束的数据以及下一随后限幅起始的数据。包含有视频数据的传送块也许与含有其他诸如音频数据的传送块交错。每一传送块包括一服务类别字头(ST)，此(ST)显示包括在各传送块内的信息的种类。在此示例中的(ST)字头为一8位字，它指示此数据为高优先抑或低优先，以及此信息是音频，视频或为辅助数据。
每一传送块包括一紧接着服务类别字头(ST)的传送字头(TH)。对于低优先频道，此传送字头包括一7位宏模块指示符，一18位标识符以及一7位记录字头符(RH)。高优先频道的传送字头仅包括一8位记录字头RH符。宏模块符用于分段的宏模块或记录字头分量，以及指明下一可译码分量的起始。例如如果一特定的传送块包括与限幅n端头和限幅(n+1)的起始相关联的宏模块数据，则自限幅n的数据放置在邻近传送字头处，以及指示下一可译码数据的符号靠近于传送字头(TH)。相反地，如果一记录字头靠近此传送字头时，紧接着记录字头RH的第一个符号表示字节位置。一零值的宏模块符表示此传送块没有此宏模块的入口点。
此传送块可包含“没有”，“一个”或“一个以上”的记录字头。记录字头出现在高优先与低优先频道中宏模块数据的每一限幅的开始处。仅包括视频数据字头信息的传送块内则不包括记录字头。记录字头符(RH)指明含有在传送块内第一记录字头的起始的字段位置。一零值记录字头符指明在传送块内没有记录字头。如果记录字头符和宏模块符两者均为零值时，此一状况表示传送块仅包括有视频数据字头信息。
在低优先传送字头内的18位标识符识别现行帧类型，帧号(模数32)，现行限幅号，以及含在传送块内的第一宏模块。
下述传送字头要就是一记录字头(RH)，要或为一数据。如图3所示，此一高优先频道内视频数据的记录字头包括下列信息一个一位标志表示如果字头展开，则出现“扩充”(EXTEND)一字，紧接着标志的为一标识符“等同”(IDENTIFY)一字，此字指示a)，场/帧类型为I，B或P，b)，场/帧号(模数32)，帧标识符(FRAMEID);以及c)，一限幅号(模数64)“限幅识别”(SLICEIDENTIFY)。跟随在标识此记录字头后者包括一宏模块优先中断点指示符(PBP)。此PBP表示由优先选择器的分析器(152)所产生的代码字级别，用以在高优先及低优先频道间分区此代码字。最后，一“任选字头展开”也许包括在高优先记录字头中。
引入低优先频道内的记录字头仅包括标符IDENTIFY，这类似于高优先频道中实现的标识符。
每一传送块以一16位帧检验顺序作终止(FCS)，它是对传送块内所有的位作计算的。此帧检验顺序亦可利用循环冗余码来产生。
信息的传送块被加到各正向差误编码单元，用以a)，实施REEDSOLOMON之前向差误校正，对各数据流单独地编码;b)，交错数据的各块以便自误用一再现图像的较大相关区排除错误君;以及c)，增列例如Barker代码至用以在接收机处同步数据流的数据上。
一接收机，响应于以上文所指示的格式发送的信号，包括用以实施逆反优先次序以及逆反编码的装置。逆反优先次序，或高优先与低优先数据的重组合必须在能完成译码之前实施，因为译码器盼望能见到数据在一预定格式中(类似于图2所示)。应当理解，至少一部分所收到的信号将被发送处理所误用。考虑在一高优先传送块内的优先中断点代码的丢失。没有此一优先中断点代码时，对应于一宏模块的各块的信息不能被分隔。其结果则使包含在高优先传送块内的可观部分的信息可能变得毫无用处。此外，在低优先传送块内的信息与高优先传送块内所含的块一致者亦变得毫无用处。事实上高优先传送块内所含单一的优先中断点代码字的丢失能使整个限幅内否则为有效的数据均毫无用处。第二个示例涉及丢失，例如表示帧编码类别的图像编码内的代码字。没有此一代码字，已编码数据的整个帧即变成不可用，或者至少不可靠。
本发明为在数字视频信号处理系统中的装置，用以隐藏于信号传输中因影像数据丢失而可能发生在再现图像中的误差。此系统包括用以探测传送视频数据的装置，如果误差呈现于所接收数据的分段(传送块)内时用以产生误差信号的装置，以及除去有来自数据流误差的分段等的装置。此接收的数据应用于一译码器/去压缩器系统中，此系统依照一预定顺序将传送的视频数据作译码并去压缩，并应用此已去压缩的视频数据至一存储器(用作随后的显像或记录等)。此译码器/去压缩器对误差信号作回应，以替换数据取代有误差发生的数据各块。此代替数据包含在一特定实施例内的压缩数据，以及在后一实施例中与压缩的数据和译码的时间与空间上相关的数据。
在一特定实施例中，接收的数据是以两个可变长度代字码的数据流提供(无代字码边界)，该数据流是依照一特殊层次而产生自一单一数据流，此第一与第二接收的数据流分别包括极重要与较不重要的数据。在每一两个数据流内的数据发生于各个分段中并单独检验误差，且如果有误差即予除去。此两个数据流加到一可变长度译码器用以决定代字码边界，并重新组合此两数据流成为一单数据流。此可变长度译码器，对表示不重要数据的分段的已经除去的误差信号作回应，为已除去的数据在重新组合的数据流中置换一符合预定值的数据。
图1表示一类似多程序设计编码组的信号编码层次;
图2示意地表一类似多程序设计编码指导的信号格式;
图3为用作传送的信号的分段图。
图4为一高清晰度电视信号接收器的一部分的一方块图，包括误差隐藏装置。
图5为用于处理接收的传送块的装置的方块图，图中提供有误差信号。
图6为一高优先/低优先信号组合器的一主框图。
图7为一示范电路的方框图，此电路可能为图4中去压缩电路(27)而实施。
图8为一组合信号的组合器一去压缩器的示意图。
参看图4，发送的信号被耦合至一解调器20，此解调器提供两种对应于高优先(HP)与低优先(LP)视频数据的信号。此两信号被加于各自的REEDSOLOMON的误差校正解码器21与22。此误差校正信号耦合至速率缓冲器23、24，此缓冲器以一恒速度接收数据，并以配合随后的去压缩电路所需求的可变速率输出数据。此变换速率的高优先与低优先数据被加至一传送处理器25，此处理器实施进一步的误差检验，分开发送数据的类型(音频，视频及补偿)并从服务数据中分离出各传送块字头。此视频数据与相应的误差数据以及传送字头数据加于一优先服务次序解除选择处理器26，此解选处理器对高优先与低优先数据重塑格式而成为一分层次的分层信号并加至一去压缩器27。此去压缩器27变换此压缩的信号成为一适用于显像及存储的信号。
图5说明包括在本系统接收器部分内的传送处理器25。系统中需要有两个这样的处理器，一个为高优先频道，一个为低优先频道。如果已知为一优先的音频或辅助数据则将通常自一特殊频道中排除，对应组件亦可从此一频道的传送处理器中消除。
图5中来自速率缓冲器23或24的数据加于一帧检验顺序误差探测器250以及一延迟元件251上。延迟元件251提供一传送块的间隔的延迟以便让传感器250来评定是否有任何误差呈现在对应的传送块内。此传感测器250决定是否有任何REEDSOLOMON的解码器21和22不能校正的误差发生，并提供一表示传送块内误差出现或未现的误差信号(E)。此误差信号加于“一对三多路分配器”253的输入口。此延迟传送块数据亦加于此多路分配器253的输入口。延迟的传送块数据亦耦合至服务类型传感器253相结合用以检查此服务类型字头，并对其作反应以便能置此多路分配器于一适当的情况以传递此传送块数据及相当的误差信号至音频、辅助或视频信号处理通路之一。
在视频信号处理通路中，此传送块数据与误差信号耦合至一处理组件256，在此组件中从数据流除去帧检验顺序代码以及传送块字头的服务类型(ST)、传送字头(TH)以及记录字头。亦安排删除误差已经被测出的整个视频数据的传送块。组件256于个别的母线上提供一传送块字头。已除去的视频数据、误差数据以及传送字头至优先次序解选处理器26。
误差校正电路21与22提供定长字的接收数据，而此定长字相当于提供至编码器内的误差校正电路的定长字。当如此时出现在字节界限上的传送块字头数据要就是预定的服务类型(ST)、传送字头与帧检验顺序，抑或是传送字头所识别的记录字头。因此，从各传送块识别并抽取所需的传送块字头是较简单的事情。
图6说明一示范性的优先次序解选处理器。此优先解选处理器从接收机传送处理机接收数据并对高优先与低优先数据重新构形为一单数据流。为了要如此做，数据流的各个代码字必须予以识别，亦即代码字的级或类型在每一块中必须是可检测的。由于此数据为连续可变长度代码的型态。故它必须至少有部分的可变长度代码予以解码以限定代码字边界与代码字类型。一旦代码字界限与对应的类型被决定后，此数据优先中断点(在高优先频道中者)即能予以决定。此后，高优先数据即能配置于各块之间，并分解成为各平行位可变长度码型态。对应于连续块的低优先数据可藉块结束符字码的装置作区分。不过，低优先数据的可变长度符解码必须识别块结束符代码，并分解此连续数据成各个代码字。块结束符代码的检测促使此处理机回到高优先频道。此外，通过计算此出现的块结束符代码，处理器可决定何时可期待其为宏模块，限幅与帧等的新字头数据。
根据去压缩器27的配置而使优先次序解选装置所提供的输出数据以不同的型态出现。例如，如果此去压缩器为一类似多程序设计编码组的去压缩器并包括可变长度解码时，此可变长度解码、电路与解选电路将被配置以提供可变长度代码型态的输出数据。另一可供选择方式为此解选电路可包含在去压缩27内，并提供此去压缩器以可变长度解码的功能，在此情况时，此输出代码字将为可变长度解码型态。
图6说明一示范性而通用化的优先次序解选装置，它可配置以提供任一可变长度编码或解码的视频输出数据。在图6中由传送处理器25所提供的高优先与低优先数据假设以固定代码字长度出现。这些代码字加于各自的桶形移位器60与61。此桶形移位器并置那些定长代码字并用数据位的组合通过多路复用器62对包括在可变长度解码器64内的解码表解码。可变长度解码器的输出数据的型态将由解码表来决定。此类型可变长度解码对于精于此压缩技艺者是熟知的，且更详细的可变长度解码的说明在1991年3月出版的“电气及电子工程师学会为视频科技在电路及系统上的事务处理”第一卷第一章中，由Lei及Sun所著题为“数字高清晰度电视的一平均信息量编码系统”一文中详述了。
可变长度解码器64是经程序编制以从多路复用器62上接受高优先数据直到遇到优先中断点为止，并随后接受自低优先频道的数据直到遇到块结束符，在此一时刻它再接受来自高优先频道的数据并如此继续进行。更具体讲，此可变长度解码器包括一状态机(解码状态定序器)，它经程序设计以控制解码顺序。此状态定序器经程序设计，以根据一预期的输入数据顺序控制此可变长度解码器，例如，符合图2的数据格式。由传送处理器提供的字头数据耦合至状态定序器以起始装置内编程的各控制顺序。一旦在数据顺序中同步至一特定点时，例如帧的起始或限幅的起始等，定序器即提供所需求的控制功能以便对随后所出现的数据解码。除了当各代码字被解码外，状态定序器被编程以输出一表示下一个所出现的代码字的预期级或类型的信号。类型信号加于比较器电路63一输入端子上。可由传送处理机供应的优先中断点(PBP)代码则加于比较器的第二输入端子上。比较器的输出将给予多路复用器62以所需条件以传递高优先数据至可变长度解码机64，只要来自状态定序器的“类型”信号少于优先中断点的信号否则则传递低优先信号。
由可变长度解码机64提供的重新组合的高优先与低优先视频数据被加到一多路复用器67，并在无任何误差指示下输出至去压缩器27。如误差已经被测得，由一误差记号产生器65提供的替代视频数据将从多路复用器67上输出。
此误差记号产生器65有如一微处理器，它被编程以对包括在传送块内的字头信息VLD状态和误差指示作回应。此误差记号产生器65可包括一模拟压缩视频数据的替换数据表。这一数据对应于可由类似多程序设计编码指导的去压缩器所识别的特殊数据。此误差记号产生器亦从存储器66提供数据，而此数据可能取代被切除的视频数据。事实上对可变长度解码机的状态定序器作回应的存储器66载满运动矢量，而此矢量对应于例如前一个数据限幅内宏模块的运动矢量。
图像目标的运动将横越宏模块界限而出现。除了误差将沿着水平方向散播或出现外。因此亦极可能使自垂直向的邻近块的运动矢量相同，以及自垂直向邻近宏模块的运动矢量的替换将造成可接受的误差的隐藏。同样地，自垂直向邻近块的DC的离散余弦变换系数亦能期望为类似情形，如此一来，该系数亦可存储于存储器66内，用以替换丢失的DC系数。
存储器66内数据的存储由状态定序器控制。此定序器系经编程以置可变长解码器于依据一预定顺序输出数据的情况，并因此而当其自可变长解码机输出时能提供一适当的信号以取获所要数据的类型。此一数据可在一预定的地址位置写入可由误差记号产生器存取的存储器。
此误差记号产生器监控传送字头数据与误差信号以判定何时及何类数据被丢失，并根据丢失的数据，以宏模块为依据而替换。预定类型数据的顺序是预编程的以依照帧类型与丢失数据的类型而替换。例如，宏模块载有特殊地址并出现在一预定的顺序内。误差记号产生器根据字头数据而判定是否有一断开处在宏模块的正常顺序内，并为失去宏模块而提供替换的宏模块。
在讨论由误差记号产生器65提供替换数据的特定范例前，对一多程序编码组类型的去压缩器作说明将有裨益。参看图7所显示的示范性多道程序设计编码指导型去压缩器的一般形态。
由优先次序解选处理器的多路复用器67所提供的视频数据加于缓冲存储器300。此一数据由去压缩控制器302所存取加于可变长解码器(VLD)303，以对施加其上的数据作可变长解码。字头数据被抽出以对此控制器302编程。对应于离散余弦变换系数的可变长解码的代码字被抽出并加于解码机308上，而对应于运动矢量的可变长码字被加到解码器306上。解码机308含有用以实施反逆行程解码及反逆DPCM编码的在控制器302控制下的装置。自解码机308的已解码数据被加至一反逆离散余弦系数的电路310，此电路包括反逆量化各离散余弦系数的电路，及将此系数变换成为像素数据的矩阵。随后此像素数据被耦合至加法器312的一输入上，而其输出则被耦合至视频显示随机存取存储器318以及缓冲存储器314和316上。
解码机306包括在控制器302的控制下实施反逆运动矢量的DPCM编码的电路。解码的运动矢量加于运动补偿预测器304上。根据运动矢量，该预测器存取储存于缓冲存储器314和316之一前向或前向及后向两者的对应像素块。此预测器提供一块数据(从缓冲存储器中之一)或一内插块的数据(自两个缓冲存储器的每个块上产生)至加法器312的第二输入上。
去压缩实施如下如果输入视频数据的场/帧为帧内编码时，即无运动矢量，同时其已编码或逆反变换的离散余弦变换系数对应于像素值块。如此，对帧内编码数据，此预测器304将一零值加于此加法器312上，而逆反变换的离散余弦变换系数由加法器312不予改变地传递至视频“显示随机存取存储器”(RAM)中，在该处，存储以便依照正常的光栅扫描而读出。已编码的像素值亦系存储在缓冲存储器314及316中之一内，用作形成为译码运动补偿帧(B或P型)的预测图像值。
如果输入数据的场/帧对应于前向运动补偿的P型场/帧时，逆反变换系数对应于余数或现行场/帧与最后出现的“I”帧间的差数。预测器304，为回应译码的运动矢量，即存取“I”帧的对应块数据存储于任一缓冲存储器314及316中，并提供此一块的数据至加法器，在此加法器中由反逆散离余弦变换电路310所提供的各块的余数被加于由预测器304所提供的对应像素数据块上。由加法器312产生的和数则对应于为P型场/帧的各块的像素值，而此像素值加于显示随机存取存储器318以更新各存储单元。并且由加法器312所提供的像素值存储于缓冲存储器314及316中这一内而这些缓冲存储器并不存储用以产生预测像素数据的像素数据I场/帧。
对双向译码的B型场/帧其操作类似，但除了预测值视各运动矢量为前向抑或后向矢量，抑或即向前双向后，而从两个缓冲存储器314及316所存储的锚帧(I或P型)中存取。所产生的B型场/帧像素值被加上以更新此显示随机存取储存器318，但并不存储在任一缓冲存储器内，因为B型场/帧数据并非用来产生其他图像数据的场/帧。
在类似多程序设计编码的信号格式中应予了解的一点为，对P及B型编码的帧，宏模块可跳行。此一因素可让误差隐藏上有某些伸缩性。因为如果宏模块被跳行后，译码器可有效地从前一图像将其复制入现行图像内，或另一可供选择方式为，对已跳行的宏模块，则在视频显示随机存取存储器318的相应区域内只简单地不作更新。宏模块的跳行亦可通过以零值编码运动矢量以及以所有零值编码离散余弦变换系数来完成。另一方面，在I型编码帧内，没有宏模块经跳行。亦即为，此译码器期待为所有宏模块的数据在I型帧内。这样，所丢失的宏模块不是只是以从先有帧的数据来简单取代。
第二点应予了解的为，当离散余弦变换系数被编码后，一块结束符代码被置于最后的非零系数的后面。不过，译码器被编程以容纳各块内最后非零系数与最后主要系数间所出现的许多零值系数。
第三点应予了解的为，对P与B型帧而言，将有较I型帧为多的大量对应于在数据结构中较高数据的数据可在低优先频道内被发送。
现以可对由误差记号产生器所提供的替换数据的范例作考虑。替换数据的类型取决于现在正处理的帧的类型出现于高优先抑或低优先频道以及在数据流出错的地点。假定一误差出现在一I型帧的低优先频道内，同时仅有AC系数系在此低优先频道内发送(优先次序中断点大于或等于5)。在此一情况下，各块结束符代码可替换成在低优先频道中为宏模块的每一块预期的AC系数，而每一宏模块则在低优先频道中被除去者。从替换数据中造成的图像将缺乏结构但仍有适当的亮度值。因此，自替换视频数据所产生的像素，虽然有几分误差，但不会产生特别令人注意的赝像。另一方式为如果此优先次序中断点小于5时，DC离散余弦变换系数在低优先频道内发送。在此情况下，以块结束符替代丢失的低优先数据，将会提供太少的数据至去压缩器以使其产生非一明显的赝像。在此一情况下，以及在高优先误差的情况中，此替换数据将包括充分的信息供去压缩器实施以宏模块为基础的译码功能。此系因为去压缩器已经提供有足够的数据以排除它能进入不能操作的状态，不过，对视频数据被替换的区域，其再现图像可不具对实际图像的关系。这一替换数据可包含宏模块地址、宏模块类型、对应于宏模块内各块的中间值的DC离散余弦变换系数以及为宏模块内各块的块终止符代码。应多注意的是，如果进一步的处理不作起始时，此一在I型帧内的误差将通过帧的组(GOF)而传送，在下文中将对此处理作进一步的讨论。
为P与B型帧所提供的替换数据可能为类似的形态。例如，假设仅对应于AC离散余弦变换系数的数据在低优先频道中丢失。在I型帧内一块结束符代码可能替换此一丢失数据。另一方式为假定运动矢量以及层次上较不重要的数据丢失在低优先或高优先的任一频道中或两者。至少替换数据的两种可供选择的型态可被采用。第一个可采用的型态为提供替换压缩的宏模块以零值运动矢量以及为除去宏模块的零值离散余弦变换系数。此将促使自先前帧的像素数据有效地替换丢失的宏模块。对应于替换的宏模块的再现图像部分将含有高分辨数据，但由于图像的其余部分可能是以数据被替换的区域为准而移动，故可能蒙受反常运动。第二个型态为可提供有选自垂直向邻近的宏模块的运动矢量的替换宏模块，以及现行宏模块并未经编码的标示，此即意谓所有的余数值均可视为零值。在此一情况下，则考虑中图像的区域将可能与影像的其余部分同步地移动，不过，这一区域的实际画面细节可能有微略误差。当选择特殊替换信号用以作为各种不同类型的丢失数据时，这些是由系统设计者要予考虑的折衷方法。应了解的为自垂直向邻近的宏模块的运动矢量是循环地存储入并独自存储器66。
亦可视DC离散余弦变换系数可能是从宏模块至宏模块微分地编码(DCPM)。在此情况下，替换宏模块的顺序中最后一宏模块的状况将没有一为第一个非替换宏模块的正确DC离散余弦变换值来引用。误差记录产生器因此可编程，自一垂直向邻近宏模块(例如取自存储器66，或者自一暂时配置的排列的宏模块(取自一扩展存储器66，配置以存储选择为例如一个帧的压缩数据)替换此一最后替换宏模块内的DC离散余弦变换系数。
再参看图7，上文曾说明，为I型帧以及某种型的丢失数据，替换数据仅提供以置去压缩器连续操作，即令所产生的此已译码的图像数据可能趋向于不可接受。凭借着由误差记号产生器所提供的误差测绘表，此一数据是从写入显示随机存取存储器318中被排除。在处理I型帧的过程中，误差记号产生器开发被视为可能产生不可接受影像的所有替换数据的一种误差测绘表。此表可包含一对应于二进位及零的模式自特殊替换数据产生及那些非自特殊替换数据产生的像素(或块或宏模块)。此一误差模式输入一存储器电路装置313内，在与视频显示随机存取存储器(VDR)内相关像素的地址单元相对应的地址单元处。当写地址加于显示随机存取存储器时，此等地址值加于存储器电路装置313以编址此误差模式。如果一特殊地址单元含有一误差指示时，一信号由此存储器电路装置产生以禁止新数据写入此显示随机存取存储器的相对应的存储单元内。
图8示出另一实施例，其中优先次序解选装置与去压缩器共享此可变长译码器。此一配置不仅在系统中消除对两个可变长译码器的需求，同时亦排除了图7内的存储器配置313。图8的电路元件参考号与图6及图7中实施相同功能元件的参考号相同。不过，在图8的电路中，由可变长译码器提供的输出字为可变长译码的形态，且包含在误差记号产生器内的替换数据表经改换以包含例如为I型帧的跳行的宏模块。为此一配置的去压缩算法大体上符合多程序设计编码指导的算法，但有一有利点例外。此一例外为接受I型帧内跳行宏模块的准备。让译码器为I型帧识别跳行宏模块，亦即I型帧数据将不在显示随机存取存储器中作更新，或为对应于跳行宏模块的区域在译码缓冲存储器314、316内作更新。此一性能免除了图7中存储器配置313以及误差记号产生器的误差测绘表的产生功能。因此，在前一配置中替代I型帧的数据构形以仅满足为每一宏模块提供所需数据，但在图8中的配置，此误差记号产生器将提供表示跳行宏模块的替换数据，而此丢失数据将有效地以暂时移位的排列数据取代。对跳行宏模块的标示可简单地采取在数据流内包含下一个探测的有效限幅字头的型态。
图8的电路包括一系统控制器370以及一去压缩控制器360。系统控制器370控制总接收器系统，且响应于用户输入的激励。该控制器给下列各组件设定条件以使系统启动，使某些译码顺序成为最优先以提供特殊效能，以及控制频道改变等，这些组件为可变长译码器、状态定序器、误差记号产生器以及去压缩器的控制器。此去压缩控制器360控制去压缩电路与显示随机存取存储器。来自可变长译码器的视频数据加于控制器360，此控制器经编程以识别各种不同的多程序设计编码组的字头数据并对其作回应，并经过一适当的译码功能而对适当的数据定序。根据宏模块地址，此控制器设定“显示随机存取存储器”的条件以将相应的译码像素值写至适当的光栅区。对应于由跳行宏模块所代表的光栅区的显示随机存取存储器的存储单元是由控制器360作定期的刷新的，在此区域内产生一暂时位移。
由于图8的系统安置成处理(或者更正确地为不处理)在I、P及B型帧内跳行的宏模块，故某些特殊影响可能系通过误差记号产生器来提供。一冻结帧状态功能可由使用者启动，仅需通过安排此系统控制器优先于误差记号产生器，并造成其为所有帧内的所有宏模块替代相当于跳行宏模块的视频数据，或者通过安排此系统控制器优先于去压缩控制器，并使其具备条件以对待所有宏模块就像均已跳行一样。通过诸如以跳行的宏模块优先于所有的P及B型帧即可提供一频内效应。一局部频内效应可由对控制器370编程，以置误差记号产生器提供对应于另一组限幅内跳行宏模块的数据来实现。
此误差记号产生器可安置，以提供对误差隐藏无关系的特殊替代视频数据。此替代数据表可包括在某一情况下用以提供某一影像的替代数据。当接收器同步在一特殊的广播频道，同时没有可辨识的字头数据从传送处理器上供应时，误差记号产生器即可能被置于一种条件下，以产生一对应于，例如一蓝光屏或可能为一棋盘格图
权利要求
1.在一将代表图像的压缩数据变换成为非压缩数据的电视处理系统中，所述压缩数据以数据块出现，并可使其蒙受误差，其装置的特征在于用以接收所述压缩数据并在其内探测误差的装置(20-25)，根据所述误差，替换其中误差以压缩数据的预定顺序出现的压缩的数据块。去压缩装置(27)，具有一耦合的输入口，用来从用以接收的装置处接收压缩的数据，并具有一输出口用以提供去压缩数据，该去压缩装置可响应于压缩数据的预定顺序，以从先前的去压缩图像数据中取出视频信号信息替换对应的有误差出现的各压缩数据块的图像数据。
2.如权利要求1的系统，其特征在于所述压缩数据是以宏模块配置而以块结束符代码为每一宏模块的终止，且其中所述压缩数据出现于第一及第二频道内而以压缩数据的部分宏模块出现在所述第一频道以及对应宏模块的其余部分出现于所述第二频道内，其特征在于所述这些装置用以接收其余对应的有块结束符的宏模块以替换感测有误差出现在其内的所述各其余对应的宏模块。
3.如权利要求2的系统，其特征在于所述压缩数据块包括多个该部分宏模块，且所述部分宏模块可包括关联的运动矢量，且其中用以接收的装置进一步包括用以替换的装置，在有误差出现的各块内，在所述多个部分宏模块的各个运动矢量对应于所述多个宏模块的各相邻的图像区。
4.如权利要求1的系统，其特征在于所述压缩数据是以宏模块配置，且所述压缩数据块包括多个宏模块，所述宏模块可包括关联的运动矢量，且其中所述用以接收的装置进一步包括用以替换的装置，在有误差出现的各块内，该多个宏模块的各个运动矢量对应于所述多个宏模块的相邻的图影像区。
5.如权利要求1的系统，其特征在于用以接收的装置，对有误差出现的各块内压缩数据，换以来自各压缩数据块的压缩数据的组合，而该压缩数据块代表垂直相邻的图像区以及预定的压缩数据的顺序。
6.如权利要求1的系统，其特征在于一存储器装置，耦合后用接收来自所述去压缩装置的去压缩视频信号;与所述接收装置相关联的装置，用以产生一代表图像区的误差表，而这些图像区则对应于已被替换的所述各块;以及可响应于所述误差表的装置，用以禁止所述存储装置将对应于已被替换的所述各个块的去压缩视频数据写入。
7.如权利要求1的系统，其特征在于所述用于接收的装置进一步包括可对用户的激励作回应的装置，以将取代的压缩视频数据替换压缩视频数据的整个帧来提供特别效果。
8.在一视频信号处理系统中，用以去压缩发送的压缩视频数据，所述压缩的视频数据出现于块内并蒙受误差出现，其特征在于用以感测此误差出现的装置(25)以及以部分地模拟压缩视频数据的压缩数据的预定顺序置换压缩视频数据块的装置(26);去压缩装置(27)用以对包括在所述预定顺序内的压缩视频数据去压缩;以及与用以感测误差的装置和所述去压缩装置相关联的装置(313，318)，以暂时性移位、空间关系排列的去压缩视频数据，置换对应于误差出现其内的各压缩数据块的去压缩视频数据。
9.用以对在高及低优先次序频道内提供的视频数据去压缩的装置，在该高优先频道内的压缩视频数据以传送块配置，所述传送块包括多个信息的部分宏模块，在低优先频道内的视频数据以传送块配置，所述传送块包括多个信息的部分宏模块，其中在该宏模块内的信息对应于分层地置放的压缩视频数据，而以极重要的数据包含于高优先频道中的部分宏模块内，以次重要的数据包含于低优先频道中的对应部分宏模块内，且其中所述压缩的视频数据可能蒙受误差出现;用以从所述压缩视频数据在图像再现中隐藏误差的装置的特征在于可响应于在所述高与低优先频道的压缩视频数据的装置(25)，用以感测误差的出现，并除去含有误差的传送信息块;用以组合高与低优先信息的相应部分宏模块的装置(26)，以及可对除去低优先信息的传送块作回应，用以附加块结束符代码至高优先信息的对应部分宏模块;以及用以对组合的信息宏模块去压缩以产生一去压缩的视频信号的装置。
10.如权利要求9的装置，其特征在于所述用以组合的装置，包括用以除去对应于已除去的高优先频道内部分宏模块的低优先频道内部分宏模块的装置。
11.如权利要求10的装置，其特征在于所述用以组合的装置进一步包括存储装置，用以存储压缩的视频格式内压缩数据的预定顺序;以及以压缩数据的预定顺序的宏模块置换已除去的高优先部分宏模块以及对应的已除去低优先部分宏模块的装置。
12.如权利要求9的装置，其特征在于所述用以组合的装置进一步包括存储装置，用以存储压缩的视频格式内压缩数据的预定顺序;以及以压缩数据的预定顺序的宏模块置换已除去的高优先部分宏模块以及对应的已除去低优先部分宏模块的装置。
13.如权利要求12的装置，其特征在于还包括耦合到所述去压缩装置的存储装置，用以以光栅扫描格式存储去压缩视频信号，所述存储器被有规律地从所述去压缩装置来的去压缩数据更新;与所述用以测感的装置相关联的装置，用以产生一对应于图像区的误差表，而所述影像区则以经被除去的各传送块内压缩的视频数据为代表;以及可响应于所述误差表的装置，用以禁止所述存储装置更新存储器装置内的对应于由各个传送块内压缩视频数据所代表的影像区的数据。
14.如权利要求9的装置，其特征在于所述传送块包括用以识别包含在所述传送块内的至少部分信息的标记，且该装置进一步包括用以从各信息传送块分开所述标记的装置;用以存储来自所述高优先频道的压缩视频数据的装置;用以存储压缩视频格式内压缩数据的预定顺序的存储装置;以及其中所述组合装置包括可回应所述标记的装置，用以以压缩数据的预定顺序的宏模块置换已除去的高优先部分宏模块及相应的低优先部分宏模块，而上述压缩数据是由来自用于存储压缩视频数据的装置的压缩视频数据所增补的。
15.如权利要求14的装置，其特征在于所述压缩视频数据包括对应于运动矢量及离散余弦变换DC与AC系数的代码字，且所述用于存储压缩视频数据的装置被配置以存储所述运动矢量，以及其中该组合装置可对所述标记作回应，用来以从来自所述用于存储的装置的运动矢量，增补压缩数据的所述预定顺序。
16.在用于将代表图像的压缩视频数据变换成非压缩视频数据的电视处理系统中，所述压缩视频数据可能蒙受误差且包括至少部分地代表所述图像的频率域变换系数;其特征在于响应于压缩视频数据的电路(25)，用以当所述压缩视频数据内误差出现时产生误差信号;响应于误差信号的电路(26)，用于以压缩视频数据形态的替换数据置换有误差出现的压缩视频数据的分段;以及去压缩电路(27，313，318)，用以对由置换压缩视频数据分段的电路所提供的数据去压缩，并可对误差信号作回应，用于以空一时间关系相关的去压缩视频数据置换由有误差出现的压缩视频数据的分段所代表的去压缩视频数据。
全文摘要
一种数字视频信号处理系统，包括用以隐藏误差的装置，此项误差于信号传输中因影像数据丢失而可能发生在再现图像中。此系统包括用以探测传送的视频信号的电路、如果误差呈现于接收数据的分段(传送块)内时用以产生误差信号的电路，以及除去有来自数据流误差的分段等的电路。该接收数据应用于一译码压缩器系统，此系统依照一预定顺序对传送的视频数据作译码并压缩，并将已压缩视频数据加至一存储器。此压缩器响应于误差信号以改变预定顺序。
文档编号H04N7/26GK1072553SQ9211274
公开日1993年5月26日 申请日期1992年11月6日 优先权日1991年11月7日
发明者孙惠方, J·W·兹德普斯基 申请人:Rca·汤姆森许可公司