專利名稱：利用再壓縮技術(shù)的用于存儲器管理系統(tǒng)的圖象元素處理器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及數(shù)字視頻處理器。具體地說，本發(fā)明涉及用于在以塊為基的圖象處理器內(nèi)編碼和解碼代表圖象的圖象元素(象素或象點)的系統(tǒng)。
存儲器管理和存儲空間縮減是圖象處理器設(shè)計和操作的過程中需要考慮的重要方面。例如，諸如電視系統(tǒng)的消費產(chǎn)品可以利用包括MPEG-2信號處理在內(nèi)的圖象處理器。MPEG(運動圖象專家組)信號壓縮標(biāo)準(zhǔn)(ISO/IEC13181-2，1994年5月10日)是廣為接受的圖象處理標(biāo)準(zhǔn)，它特別適用于采用高清晰度電視(HDTV)處理以及其它形式圖象處理的衛(wèi)星、有線和地面廣播系統(tǒng)。采用高清晰度顯示的產(chǎn)品需要96兆比特或更多的存儲空間，以便在顯示之前暫時存儲經(jīng)過解碼的MPEG幀。MPEG處理器需要這些幀進行運動估計和補償以便重構(gòu)顯示用的準(zhǔn)確圖象。
根據(jù)解碼的MPEG信息重構(gòu)圖象的系統(tǒng)通常采用差值脈沖編碼調(diào)制(DPCM)。在通常于MPEG解碼器內(nèi)使用的DPCM處理中，處理器產(chǎn)生預(yù)估下一象素值的預(yù)測值。求和網(wǎng)絡(luò)從實際的象素值中減去該預(yù)測值，得到一個差值。該差值被稱為預(yù)測誤差，它通常小于原始象素或預(yù)測值，這樣對差值而不是原始象素值的量化和存儲就節(jié)約了存儲空間。Ang等人發(fā)表與1991年10月IEEE Spectrum上的文章“VideoCompress Makes Big Gains”描述了MPEG編碼器和解碼器。
在解碼的過程中，解量化器根據(jù)原先解碼的象素基本上再生相同的預(yù)測值。僅需一個差值和該預(yù)測值就可以解碼和重構(gòu)當(dāng)前象素。預(yù)測值通常是部分或完全依據(jù)前一象素的，而該前一象素也是根據(jù)其前面的象素解碼和重構(gòu)的。對于這類預(yù)測器和其操作的詳盡描述參見Jain，A.所著的Prentice-Hall，Inc.出版的“Fundamentals ofDigital Image Processing”第484頁；以及Gonzalez等人所著的Addison-Wesley Publishing company，Inc.出版的“Digital ImageProcessing”第358-368頁(1992年)。
在圖象塊壓縮期間精確表示圖象塊中第一個象素可以避免在整個象素塊中傳播預(yù)測誤差。在平滑區(qū)(例如色彩或?qū)ο蟮鹊扔屑?xì)微變化的顯示區(qū))，噪聲對第一象素的污染可能產(chǎn)生被觀看者認(rèn)為不能接受的贗象。因此，處理后的第一象素應(yīng)當(dāng)由當(dāng)存儲到存儲器中時能夠確保圖象重構(gòu)精確可靠的充足數(shù)量的比特表示。
本發(fā)明認(rèn)識到提供關(guān)于硬件和軟件要求都有所降低的數(shù)據(jù)縮減系統(tǒng)的迫切性，這種系統(tǒng)將節(jié)省存儲空間而不會將噪聲引入重構(gòu)數(shù)據(jù)之中。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)滿足了這些目的。
根據(jù)本發(fā)明的原理，“第一象素”處理器按照象素塊參數(shù)的函數(shù)形式壓縮象素塊的預(yù)定象素。
在披露的一個本發(fā)明實施例中，電視接收機包括MPEG解碼器。MPEG解碼信號被提供給數(shù)據(jù)縮減網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)在將數(shù)據(jù)存儲在存儲器中之前對其進行量化。網(wǎng)絡(luò)采用所謂的第一象素處理器，該處理器按照象素塊最小值函數(shù)的形式壓縮(量化)象素塊的參考象素。在解壓縮之后，參考象素的重構(gòu)數(shù)值基本上等于其在被第一象素處理器編碼之前的數(shù)值。這樣，參考象素可以被利用于預(yù)測網(wǎng)絡(luò)中，重構(gòu)圖象數(shù)據(jù)塊中其它的量化象素，而不會有在重構(gòu)象素塊中傳播明顯誤差問題的發(fā)生。


圖1是包括根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的象素塊處理器的框圖。
圖2是圖1系統(tǒng)的在存儲于存儲器中之前的編碼器部分的詳細(xì)圖。
圖3是參考象素編碼過程的流程圖。
圖4是描繪的是圖1系統(tǒng)在存儲于存儲器中之后的解碼器部分。
圖5是參考象素解碼處理的流程圖。
圖6是采用本發(fā)明的MPEG兼容的電視系統(tǒng)的框圖。
在圖1中，MPEG解碼器向壓縮器12提供一個MPEG解碼象素數(shù)據(jù)塊。壓縮器12包括預(yù)測器18、量化器20和組合器22。預(yù)測器18可以例如是Jain，A.所著的Prentice-Hall，Inc.出版的“Fundamentals of Digital Image Processing”第484頁中描述的預(yù)測器類型。
量化器20將象素塊數(shù)值量化并且向存儲器14提供數(shù)據(jù)縮減的象素塊。當(dāng)顯示處理器(未圖示)訪問存儲器14內(nèi)存儲的縮減數(shù)據(jù)塊以便作圖象顯示的時候，解壓縮器16重構(gòu)原始象素塊。解壓縮器16包括預(yù)測器24和解量化器26，以便從存儲器14中檢取縮減的數(shù)據(jù)，并且重構(gòu)該縮減的數(shù)據(jù)塊。量化器20和解量化器26是根據(jù)下文將予以討論的本發(fā)明原理安排的。預(yù)測器24與預(yù)測器18屬相同類型。
壓縮器12的輸入端10接收來自MPEG解碼器的象素塊，該解碼器將結(jié)合圖6予以討論。象素塊處于空間域，并且包括例如8×8的圖象象素塊。輸入端10將象素塊數(shù)據(jù)提供給組合器22的同相輸入端和量化器20。預(yù)測器18的輸出端將象素預(yù)測數(shù)據(jù)提供給組合器22的反相輸入端和量化器20。組合器22將來自其反相和同相輸入端的信號組合起來，把差值提供給量化器20。量化器20將量化的象素值輸出到預(yù)測器18。量化器20還輸出量化象素差值，以存儲到存儲器14中。
圖2示意了量化器20的細(xì)節(jié)。相同的參考標(biāo)號指代了圖1和圖2的共同的元件。具體地說，量化器20包括第一象素編碼器30、多路復(fù)用器32和量化處理器28。輸入端10向第一象素編碼器30提供塊象素數(shù)據(jù)，該編碼器基于象素塊的預(yù)定參考象素展開工作。術(shù)語“第一象素”并不具體表示任何優(yōu)選的特定象素位置。“第一象素”指的是象素塊中被初始采用于預(yù)測器中重構(gòu)該象素塊的那個象素。因此該象素成為采用預(yù)測器的壓縮網(wǎng)絡(luò)的所有隨后重構(gòu)象素的參考象素。
第一象素編碼器30有兩個主要功能。最重要的功能是量化參考象素。第二個功能是提供減少表示參考象素的量化值所需要的比特數(shù)而減少幀存儲器14的存儲要求。這些功能稍后予以討論。如果對參考象素的量化是無損的或接近無損的，那么該象素可以由存儲器14檢取，以很少誤差或無誤差的方式重構(gòu)，并用作為量化塊的剩余象素的預(yù)測值。在預(yù)測過程中初始采用準(zhǔn)確的預(yù)測數(shù)值可以避免預(yù)測偏差在整個重構(gòu)象素塊中傳遞。
減少存儲量化參考象素所需要的比特數(shù)也就減少了存儲器14的尺寸和成本。編碼器30在此例子中減少表示量化參考象素所需要的比特數(shù)達1到5個比特。盡管該數(shù)量與可能包含多于32600個8×8象素塊的高清晰度電視圖象幀相比而言可能看起來不重要，但是所節(jié)約的每個比都會導(dǎo)致存儲器的明顯的節(jié)省。這些節(jié)省在乘以制造商制造的電視接收機的數(shù)量之后會變得更為明顯。
在準(zhǔn)確表示參考象素值和以盡可能少的比特數(shù)表示包括參考象素的所有象素之間可能存在沖突。如果存儲空間縮減了50％，這可以換算成八比特象素字被壓縮成四比特的情況，那么存儲空間會獲得明顯的節(jié)省。利用四個比特表示參考象素可能在預(yù)測處理過程中引入明顯的錯誤。由于準(zhǔn)確的參考象素表示對于開始預(yù)測處理過程來說是重要的，因此在需要的時候利用較多的比特而不是表示剩余象素所采用的平均比特數(shù)是值得的。因此對于參考象素而言存儲器縮減與精確度相比是第二位的。
對于塊中的其余象素，存儲器的縮減比任何一個象素的精確度更重要。編碼器30可能將處理后的每個象素表示為包含3到7比特的字。確定實際用于存儲任何給定廣播信號圖象幀的幀存儲器的容量的任何企圖都是不可行的，這是因為其中牽涉到一定的隨機性。因此存儲器應(yīng)當(dāng)包容編碼器30在處理所有象素的情況下處理每個象素所需要的最大字長(7個比特)。
第一象素編碼器30從量化處理器28接收最小塊象素值。量化器28從組合器22和預(yù)測器18接收象素差數(shù)據(jù)，并將量化數(shù)據(jù)傳送到預(yù)測器18。量化器28和編碼器30均將量化數(shù)據(jù)傳送到多路復(fù)用器32。多路復(fù)用器32將序列化的量化數(shù)據(jù)傳送到存儲器14(圖1)，接下來將對此予以討論。
圖3是編碼器30執(zhí)行的第一象素編碼處理的流程圖。在步驟31，編碼器30處理從輸入端10來的原始第一象素值(X0)，以及來自單元28的量化最小象素塊值(Qmin)，以產(chǎn)生量化的第一象素值(QX0)。步驟31根據(jù)下列方程工作QX0＝(X0-Qmin)/2 (1)在輸入端10(圖1)從MPEG解碼器接收的象素值是整數(shù)。因此，量化處理器20和第一象素編碼器30接收和輸出表示整數(shù)的數(shù)據(jù)，包括QX0。利用整數(shù)的優(yōu)勢是在元件之間數(shù)據(jù)傳送更快，處理器內(nèi)的處理更快，硬件和軟件不再那么復(fù)雜。由于X0在被第一象素編碼器30從MPEG解碼信號接收的時候以整數(shù)開始，因此數(shù)據(jù)損失僅僅在X0-Qmin為奇數(shù)時發(fā)生。奇數(shù)除以2總是有小數(shù)部分0.5。如果系統(tǒng)僅僅存儲該整數(shù)部分，那么該小數(shù)部分被丟棄，而不能用于重構(gòu)圖象。
第一象素編碼器30除以2是因為除數(shù)2立即將表示結(jié)果的整數(shù)部分所需要的象素數(shù)目減少了1。利用較大的除數(shù)可以節(jié)約更多的比特，但引入的誤差也更多。已經(jīng)觀察到除以2所帶來的顯示圖象明顯未受上述壓縮技術(shù)影響。
對第一象素編碼在步驟33將8比特的原始象素減少了1到5比特。確定究竟有多少比特用于表示編碼的第一象素，應(yīng)取決于量化范圍的數(shù)值，QR。量化器28(圖2)利用下列表示式計算QRQR＝Qmax-Qmin+1(2)這里Qmax表示象素塊中量化的最大值。量化范圍QR被選擇為用于設(shè)定分配來表示編碼第一象素的數(shù)值的比特數(shù)的指示器，這是因為表示經(jīng)編碼的第一象素的數(shù)值所需要的比特數(shù)少于表示量化范圍數(shù)值所需要的比特數(shù)，下文對此予以解釋。
量化處理器28產(chǎn)生小于原始象素塊最小值的量化最小值，和大于原始象素塊最大值的量化最大值。因此，下列關(guān)系成立Qmin＜＝X0＜＝Qmax(3)這里X0表示當(dāng)前被處理的象素塊內(nèi)任何象素值。方程(3)可以在結(jié)合方程(2)之后重新表達如下Qmin＜＝X0＜＝Qmin+QR-1(4)從方程(4)的所有三個部分中扣除Qmin得到下式0＜＝X0-Qmin＜＝QR-1 (5)由于編碼的第一象素QX0是X0-Qmin(方程1)的一半，將QX0存儲在存儲器14(在二進制系統(tǒng))所需要的存儲空間比量化范圍QR所要求的存儲空間少1個比特。因此量化器28在確定表示和存儲經(jīng)編碼的第一象素值所需要的字大小時分配比表示QR所需要的少一個比特。
繼續(xù)參看圖3，在步驟31第一象素編碼器30初始時將QX0構(gòu)造為一個8比特字。在步驟33，編碼器30針對當(dāng)前范圍掩蔽QX0的適當(dāng)數(shù)目的比特，并將所想要的比特傳送給多路復(fù)用器32。在步驟33被掩蔽掉的QX0的比特被送往多路復(fù)用器32，該多路復(fù)用器3保持QX0，直至它被傳送給存儲器14。這一操作的控制和時序結(jié)合圖6討論。
圖4包含了第一象素解碼器38、多路分解器34和解量化器處理器36在解量化器26內(nèi)的排列情況。多路分解器34將來自存儲器14的數(shù)據(jù)傳送給第一象素解碼器38和解量化器處理器36。第一象素解碼器38接收來自多路分解器34的經(jīng)編碼的第一象素值，并接收來自解量化處理器36的最小塊象素值。第一象素解碼器38解碼第一象素，使之和施加在輸入端10(圖1)的MPEG解碼信號的量化值一樣。重構(gòu)的第一象素值與來自解量化器36的象素塊的其余重構(gòu)象素一起被送往數(shù)據(jù)總線上的利用電路。
解量化器36接收來自預(yù)測器24(圖1)的預(yù)測數(shù)據(jù)，和來自多路分離器34的其它量化象素值。解量化器36重構(gòu)剩余象素塊值，以和提供在輸入端10(圖1)處的每象素大小的原始比特一致，并且輸出重構(gòu)的數(shù)值。來自本地微控制器的時序控制使來自第一象素解碼器38的解碼參考象素和來自解量化器36的重構(gòu)象素數(shù)據(jù)，在顯示處理器所需要的適當(dāng)時間出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上。這將在圖6看到。
在任何DPCM預(yù)測網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，由預(yù)測器比如預(yù)測器24所采用的第一數(shù)據(jù)點的精確度對于一個數(shù)據(jù)塊的其后被預(yù)測網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)精確度來說是至關(guān)重要的。該數(shù)據(jù)塊內(nèi)的每個數(shù)據(jù)點是由預(yù)測網(wǎng)絡(luò)基于先前的數(shù)據(jù)點建立的。解量化的數(shù)據(jù)表示先前數(shù)據(jù)點和當(dāng)前數(shù)據(jù)點之間的差。在重構(gòu)期間，該差值被加到先前重構(gòu)的數(shù)據(jù)點上，以獲得當(dāng)前數(shù)據(jù)點。因此，在第一數(shù)據(jù)點引入的任何誤差將作為預(yù)測誤差對于同一塊內(nèi)的后續(xù)數(shù)據(jù)點傳播。
圖5是第一象素解碼過程的流程圖。在步驟35，解碼器38根據(jù)下式執(zhí)行解碼操作RX0＝2QX0+Qmin(6)這里RX0表示解碼的第一象素值。QX0和Qmin與方程1中的相同。
方程(6)表示方程(1)所表示操作的逆過程。方程(1)是除2操作，而方程(6)是乘2操作。由于第一象素解碼器38在解碼期間對編碼的第一象素乘以2，故此在重構(gòu)的第一象素值中的最大誤差數(shù)值上比第一象素的原始值小一。這僅僅在X0-Qmin是奇數(shù)的情況下才發(fā)生，因為第一象素編碼器30在其編碼過程中僅保留象素值的整數(shù)部分。如果X0-Qmin是一偶數(shù)值，解碼的第一象素值便等于原始第一象素值。
在第一象素解碼器38于步驟35計算了解碼的第一象素值RX0之后，RX0于步驟37被在前面填充零，以達到顯示處理器所要求的象素字大小。一般而言，這是8個比特。在步驟37，第一象素解碼器38在RX0的最高有效位的左側(cè)添零，直到它為8比特字為止。在該操作期間所添加的所有比特都是零(0)，以便不會在數(shù)值中引入誤差。重構(gòu)的第一象素值RX0輸出到顯示處理器。
因為壓縮器12和解壓縮器16執(zhí)行的是逆操作，所以相同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造均被簡化。同樣，步驟31中的編碼器30和步驟35中的解碼器38執(zhí)行逆操作，這些逆操作可以利用公知的移位技術(shù)作簡單的比特移動而實現(xiàn)。
再次參看圖1，存儲器14存儲編碼的第一象素值，直到它不再為象素重構(gòu)和顯示所需。在編碼的第一象素駐留于存儲器14的期間，它可以由后續(xù)的顯示處理器經(jīng)解壓縮器16訪問和解碼。壓縮器12和解壓縮器16駐留在同一個集成電路中。存儲器14可以有利地存在于集成電路之外，以允許存儲器14的大小可以根據(jù)需要選擇，從而滿足具體系統(tǒng)的信號處理要求。這會節(jié)約制造成本，例如在成本降低的消費電視接收機利用清晰度降低的顯示器從而對于MPEG解碼器要求較少的幀存儲器的情況下便是如此。
圖6示意了電視接收機中實際數(shù)字信號處理系統(tǒng)包括如前討論的根據(jù)本發(fā)明設(shè)備的部分。圖6的數(shù)字電視系統(tǒng)是經(jīng)過簡化的，以便不因過多的細(xì)節(jié)而使該圖復(fù)雜化。例如圖中未表示與各種元件有關(guān)的FIFO輸入和輸出緩沖存儲器，讀/寫控制，時鐘發(fā)生器網(wǎng)絡(luò)，和與外部存儲器接口的控制信號，所述外部存儲器可以是擴充數(shù)據(jù)輸出型(EDO)或同步型(SDRAM)。
圖1和圖6中的共同元件采用了同樣的指代標(biāo)號。信號處理器72中的各元件除補償器70外，均對應(yīng)于由SGS-ThomsonMicroelectronics出售的STi 3500A MPEG-2/CCIR 600視頻解碼器集成電路內(nèi)的元件。運動補償單元70可以采用同一制造商出售的STi3220運動估計處理集成電路。
簡略地說，圖6的系統(tǒng)包括微處理器40、總線接口單元42和與內(nèi)部控制總線46耦合的控制器44。在該例子中，微處理器40設(shè)置在包含MPEG解碼器72的集成電路之外。192比特寬的內(nèi)部存儲器總線48是數(shù)據(jù)進出壓縮器、類似解壓縮器16和50，以及外部幀存儲器14的通道。單元12、16和50從微處理器40經(jīng)控制器44接收壓縮和解壓縮因素控制信號，以及使能控制信號。微處理器40還將存儲器14分區(qū)為幀存儲區(qū)、緩沖存儲區(qū)，以及屏幕上顯示位圖部分，用于作MPEG解碼和顯示處理。還包含的是局部存儲器控制單元52，它接收請求輸入，并提供確認(rèn)輸出以及存儲器地址輸出，讀使能和寫使能輸出。存儲器控制單元52產(chǎn)生實時地址和控制信號，用于控制存儲器14。存儲器控制單元52還根據(jù)來自本地時鐘發(fā)生器(未圖示)的輸入時鐘信號“時鐘入”，提供輸出時鐘信號“時鐘入”和“時鐘出”。微處理器40將存儲器14分區(qū)為比特緩存區(qū)、視頻幀存儲區(qū)和幀存儲緩存區(qū)，用于MPEG解碼、和顯示處理和在屏顯示映射。
顯示處理器54包括根據(jù)需要用于將解壓縮圖象格式轉(zhuǎn)換成預(yù)定通常格式，以便由圖象還原顯示裝置56顯示的水平和垂直再抽樣濾波器。例如，系統(tǒng)可以接收和解碼對應(yīng)于諸如525行交織、1125行交織或720行逐行掃描之類格式的圖象序列。
外部接口網(wǎng)絡(luò)58除了傳送輸入壓縮視頻數(shù)據(jù)供MPEG解碼器處理外，還在MPEG解碼器和外部微處理器40之間傳送控制和配置信息。MPEG解碼器系統(tǒng)相當(dāng)于微處理器40的協(xié)處理器，例如針對擬解碼的每幀向MPEG解碼器發(fā)布譯碼指令。解碼器定位相關(guān)的頭信息，該信息轉(zhuǎn)而被微處理器40所讀。針對該信息，微處理器40發(fā)布用于配置解碼器的數(shù)據(jù)，比如針對幀類型、量化矩陣等等的數(shù)據(jù)，在此之后解碼器發(fā)布適當(dāng)?shù)慕獯a指令。上文提及的SGS-Thomson Sti 3500A和3220集成電路裝置的技術(shù)規(guī)范資料提供了關(guān)于MPEG解碼器此類操作的其它信息。
微處理器40向存儲器控制器52傳送由接收機制造商編程的模式控制數(shù)據(jù)，用于控制多路復(fù)用器32(圖2)和多路分解器34(圖4)的操作，以及用于根據(jù)需要建立單元12、16和50的壓縮/解壓縮因數(shù)。披露的系統(tǒng)在各種數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理方案下可以供MPEG技術(shù)規(guī)范的所有框架和所有層次使用，比如可以與地面廣播、有線和衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)相關(guān)。
圖6還繪示了數(shù)字視頻信號處理器72的比如可以在電視接收機中發(fā)現(xiàn)的用于處理輸入高清晰度視頻信號的一部分。信號處理器72包括由方框60、62、64、66、68和70組成的常規(guī)MPEG解碼器，它帶有幀存儲器14。Ang等人于1991年10月發(fā)表在IEEE Spectrum上的文章“Video Compress Makes Big Gains”描述了MPEG編碼器和解碼器操作的一個例子。
信號處理器72從先前的輸入處理器(未圖示)，例如在輸入信號解調(diào)之后將數(shù)據(jù)包分離的傳送解碼器接收MPEG編碼數(shù)據(jù)的受控數(shù)據(jù)流。在該例子中，所接收的輸入數(shù)據(jù)流代表美國高清晰度地面電視廣播系統(tǒng)的Grand Alliance技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的高清晰度圖象材料(1920×1088象素)。輸入數(shù)據(jù)流具有表示8×8象素的數(shù)據(jù)塊的形式。數(shù)據(jù)塊表示經(jīng)壓縮、編碼的幀內(nèi)和幀間信息。幀內(nèi)信息包括I幀錨定(anchor)幀。一般而言，幀間信息包括表示相鄰圖象幀之間的圖象差的預(yù)測運動編碼殘余信息。幀間運動編碼涉及產(chǎn)生在被處理的當(dāng)前塊和先前重構(gòu)圖象的一塊之間偏差的運動矢量。表示當(dāng)前塊和先前塊之間最佳匹配的運動矢量被編碼和傳送。同樣，每個經(jīng)運動補償?shù)?×8塊和先前重構(gòu)塊之間的差(殘余值)在被傳輸之前進行離散余弦變換(DCT)，量化和可變長度編碼(VLC)。各種出版物包括Ang等人的著作都較為詳細(xì)地描述了運動補償編碼過程。
緩存器60接收被VLD62作可變長度解碼之前的輸入壓縮象素數(shù)據(jù)塊。緩存器60在主要層次、主要框架下的MPEG數(shù)據(jù)流的情況下表現(xiàn)出1.75Mbit的存儲容量。逆量化器64和DCT66對來自VLD62的解碼壓縮數(shù)據(jù)解壓縮。DCT66的輸出數(shù)據(jù)耦合到加法器68的一個輸入端。
來自緩存器60的信號控制逆量化器64的量化步長(step size)，以確保數(shù)據(jù)平滑流動。VLD62向運動補償單元提供經(jīng)解碼的運動矢量，如前所述。VLD62還產(chǎn)生公知的幀內(nèi)/幀間模式選擇控制信號(因簡化視圖的原因而未圖示)。單元62、64和66所執(zhí)行的操作是位于發(fā)射機側(cè)的編碼器的相應(yīng)操作的逆過程。
通過將來自單元66的殘余圖象數(shù)據(jù)與從單元70的輸出端提供的預(yù)測圖象數(shù)據(jù)相加，加法器68提供基于視頻幀存儲器14內(nèi)容的重構(gòu)象素。當(dāng)信號處理器72已經(jīng)處理了由象素塊組成的整個幀之后，幀存儲器14存儲所產(chǎn)生的重構(gòu)圖象。在幀間模式，從VLD62獲得的運動矢量提供了來自單元70的預(yù)測塊的位置。
涉及了加法器68、存儲器14和運動補償單元70的圖象重構(gòu)處理由于在數(shù)據(jù)存儲在幀存儲器14之前利用了塊壓縮器12，因而表現(xiàn)出存儲要求明顯降低的有利情況。幀存儲器14的大小可以得到降低，例如當(dāng)采用了50％壓縮因數(shù)的時候其大小可降低達50％之多。單元50執(zhí)行單元12的逆過程，它類似于上面討論的解壓縮器16。壓縮器12和解壓縮器16和50是根據(jù)前文討論并且在圖1、2、4和5上表示出來的本發(fā)明的原理而構(gòu)造的。
權(quán)利要求
1.由代表壓縮圖象的象素數(shù)據(jù)塊組成的數(shù)據(jù)流的處理系統(tǒng)，包括第一解壓縮器(62-66)，用于對所述象素塊解壓縮，以產(chǎn)生解壓縮數(shù)據(jù)；壓縮器(12)，用于將所述解壓縮數(shù)據(jù)以預(yù)定象素塊參數(shù)的函數(shù)形式再壓縮成再壓縮數(shù)據(jù)；以及存儲所述再壓縮數(shù)據(jù)的存儲器(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮器將一個數(shù)據(jù)塊的一個參考象素以所述塊參數(shù)的函數(shù)形式再壓縮，并且其中所述系統(tǒng)還包括象素預(yù)測網(wǎng)絡(luò)(18)，該預(yù)測網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)所述參考象素，以便利于對所述象素塊的其它象素進行預(yù)測處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述塊參數(shù)是從包括最小象素值、最大象素值、參考象素值、一個象素值范圍、塊象素平均值和塊象素中值在內(nèi)的參數(shù)中至少一個參數(shù)選擇的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述塊參數(shù)是最小象素值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括第二解壓縮器(16)，用于以所述塊參數(shù)的函數(shù)形式對來自所述存儲器的再壓縮數(shù)據(jù)解壓縮；和包括一個顯示處理器(54)的輸出網(wǎng)絡(luò)(54，56)，用于處理由所述第二解壓縮器(16)解壓縮的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮器(12)和所述第二解壓縮器(16)表現(xiàn)出互逆的工作特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮器(12)和所述第二解壓縮器(16)表現(xiàn)出互逆的工作特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括第三解壓縮器(50)，用于對所述再壓縮數(shù)據(jù)解壓縮；以及運動補償系統(tǒng)(70)，用于響應(yīng)來自所述第三解壓縮器的解壓縮數(shù)據(jù)提供運動補償數(shù)據(jù)。
9.在包括構(gòu)成圖象幀的MPEG壓縮象素塊在內(nèi)的圖象信息數(shù)據(jù)流的處理系統(tǒng)中，所述象素塊各自有一個塊參數(shù)，一個處理器包括第一解壓縮器(62-66)，用于對所述象素塊解壓縮，以產(chǎn)生解壓縮的象素塊數(shù)據(jù)；壓縮網(wǎng)絡(luò)(12)，用于將所述解壓縮數(shù)據(jù)以所述塊參數(shù)的函數(shù)形式再壓縮成再壓縮數(shù)據(jù)；象素預(yù)測網(wǎng)絡(luò)(18)，該預(yù)測網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)一個參考象素，以便利于對所述數(shù)據(jù)塊的其它象素進行預(yù)測處理以及存儲所述再壓縮數(shù)據(jù)的幀存儲器(14)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮網(wǎng)絡(luò)(12)還包括第一數(shù)據(jù)縮減網(wǎng)絡(luò)(30)，用于處理所述參考象素；以及第二數(shù)據(jù)縮減網(wǎng)絡(luò)(28)，用于處理象素塊的其它象素。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第一數(shù)據(jù)縮減網(wǎng)絡(luò)(30)和第二數(shù)據(jù)縮減網(wǎng)絡(luò)(28)是量化器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括第二解壓縮器(16)，用于以所述塊參數(shù)的函數(shù)形式對來自所述存儲器(14)的再壓縮數(shù)據(jù)解壓縮；和包括一個顯示處理器(54)的輸出網(wǎng)絡(luò)(54，56)，用于處理由所述第二解壓縮器(16)解壓縮的數(shù)據(jù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第二解壓縮器(16)將一個數(shù)據(jù)塊的一個參考象素以所述塊參數(shù)的函數(shù)形式解壓縮，并且其中所述系統(tǒng)還包括第二象素預(yù)測網(wǎng)絡(luò)(24)，該預(yù)測網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)所述參考象素，以便利于在解壓縮期間對所述數(shù)據(jù)塊的其它象素進行預(yù)測處理。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于所述第二解壓縮器(16)還包括第一數(shù)據(jù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(38)，用于處理所述參考象素；以及第二數(shù)據(jù)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)(36)，用于處理象素塊的其它象素。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于所述壓縮器(12)和所述第二解壓縮器(16)表現(xiàn)出互逆的工作特性。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于所述塊參數(shù)是最小象素值。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于所述塊參數(shù)是從包括最小象素值、最大象素值、參考象素值、一個象素值范圍、塊象素平均值和塊象素中值在內(nèi)的參數(shù)中至少一個參數(shù)選擇的。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括第三解壓縮器(50)，用于對所述再壓縮數(shù)據(jù)解壓縮；以及運動補償系統(tǒng)(70)，用于響應(yīng)來自所述第三解壓縮器的解壓縮數(shù)據(jù)提供運動補償數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種電視接收機包括MPEG解碼器/解壓縮器(62—66),用于提供解碼/解壓縮象素塊。解碼/解壓縮象素在存儲于幀存儲器(14)之前被再壓縮。在再壓縮處理時,按照象素塊參數(shù)的函數(shù)形式壓縮參考第一象素。當(dāng)對象素塊的其余象素在其顯示之前進行重構(gòu)時在預(yù)測網(wǎng)絡(luò)中采用了重構(gòu)的參考象素值。第一象素處理器準(zhǔn)確地壓縮參考象素,這避免在重構(gòu)象素塊中出現(xiàn)傳播預(yù)測誤差的問題。
文檔編號H04N7/30GK1246243SQ97181763
公開日2000年3月1日 申請日期1997年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月12日
發(fā)明者H·于, G·A·克拉納維特, W·－M·林 申請人:湯姆森消費電子有限公司