專利名稱：提供多重標(biāo)準(zhǔn)輸出信號的mpeg解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于接收、解碼頻域編碼信號例如MPEG-2編碼視頻信號而將其變成換成標(biāo)準(zhǔn)輸出視頻信號的解碼器，較具體說是關(guān)于將被編碼的高分辨率視頻信號格式化為具有用戶選擇分辨率的被解碼輸出視頻信號的解碼器。
背景技術(shù)：
實(shí)用的一種Advanced Television System Committee(ATSC，先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定高清晰度電視(HDTV)信號的數(shù)字編碼。此標(biāo)準(zhǔn)的一部分基本上與International Organization forStandardization(ISO，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織)的Moving Picture ExpertsGroup(MPEG，運(yùn)動圖象專家組)所建議的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)相同。此標(biāo)準(zhǔn)在一International Standard(IS，國際標(biāo)準(zhǔn))刊物“InformationTechnology-Generic Coding of Moving Pictures and Associated Audio,Recommendation H.626”,ISO/IEC13818-2,IS,11/94中被加以介紹，這可由ISO獲取，在此結(jié)合用作為對于有關(guān)MPEG-2數(shù)字視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的教導(dǎo)的參考。
MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是數(shù)個不同的標(biāo)準(zhǔn)。MPEG-2中定義數(shù)種不同的側(cè)面，各自對應(yīng)于編碼圖象的不同復(fù)雜程度。對各個側(cè)面定義不同的等級，每一等級對應(yīng)于不同的圖象分辨率。被稱作為MainProfile,Main Level(主模型，主等級)的MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)之一預(yù)定供對符合現(xiàn)有電視標(biāo)準(zhǔn)(亦即NTSC和PAL)的視頻信號進(jìn)行編碼應(yīng)用。另一種被稱作Main Profile,High Level(主模型，高等級)的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)定供高清晰度電視圖象編碼應(yīng)用。按照Main Profile,High Level標(biāo)準(zhǔn)編碼的圖象可具有多達(dá)每圖象幀1152有效行和每行1920象素。
另一方面，Main Profile,Main Level標(biāo)準(zhǔn)定義最大圖象大小為每行720象素和每幀567行。在幀速率為每秒30幀時，按此標(biāo)準(zhǔn)的編碼的信號有數(shù)據(jù)速率每秒720*567*30即12247200象素。相反，按照Main Profile,High Level標(biāo)準(zhǔn)編碼的圖象數(shù)據(jù)則具有每秒1152*1920*30即66355200象素的最大數(shù)據(jù)速率。這一數(shù)據(jù)速率超過按照Main Profile Main Level標(biāo)準(zhǔn)編碼的圖象數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)速率的5倍。在美國用于HDTV編碼的標(biāo)準(zhǔn)是這一標(biāo)準(zhǔn)的子集，具有多達(dá)每幀1080行，每行1920象素，對這種幀大小的最大幀速率為每秒30幀。對此標(biāo)準(zhǔn)的最大數(shù)據(jù)速率仍然遠(yuǎn)大于對Main Profile,Main Level標(biāo)準(zhǔn)的最大數(shù)據(jù)速率。
MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)定義一包含數(shù)據(jù)與控制信息的混合體的復(fù)雜的語法。這一控制信息的某些被用于使得具有數(shù)種不同格式的信號能被此標(biāo)準(zhǔn)覆蓋。這些格式定義具有每行不同象素?cái)?shù)、每幀或場不同行數(shù)和每秒不同幀或場數(shù)的圖象。另外，MPEG-2 main Profile的基本語法定義以五層表述圖象序列的壓縮MPEG-2位流序列層、圖形組層、圖形層、片層和宏塊層。這些層的每一個均由控制信息引導(dǎo)。最后，其他的控制信息，也稱之為副信息(例如幀類型、宏塊模式、圖象運(yùn)動矢量、系數(shù)交錯模式和反量化信息)被散布在整個編碼位流中。
編碼的高分辨率Main Profile,High Level圖形到低分辨率MainProfile,High Level圖形、Main Profile,Main Level圖形、或其他低分辨率圖形格式的格式變換對于下列這些方面日趨重要a)提供用于多重現(xiàn)有視頻格式的單一解碼器；b)提供Main Profile,High Level信號與個人機(jī)監(jiān)視器或現(xiàn)有用戶電視接收機(jī)之間的接口；和c)降低HDTV的實(shí)施成本。例如，變換使得能以為支持例如Main Profile,Main Level編碼圖形的具有較低圖形分辨率的較價(jià)廉的現(xiàn)有監(jiān)視器如NTSC或525漸進(jìn)監(jiān)視器來代替昂貴的用于Main Profile,HighLevel編碼圖形的高清晰度監(jiān)視器。一個方面是下行變換，將高清晰度輸入圖形變換成較低分辨率圖形以便在較低分辨率監(jiān)視器上顯不。
為有效地接收數(shù)字圖象，解碼器應(yīng)快速處理視頻信號信息。為優(yōu)化有效性，編碼系統(tǒng)應(yīng)相對地便宜并具有足夠的功率實(shí)時地解碼這些數(shù)字信號。結(jié)果，支持多重格式的譯碼器必須使處理器存儲器最小發(fā)明概述本發(fā)明體現(xiàn)在運(yùn)行于第一和第二模式的數(shù)字視頻解碼器中。此數(shù)字視頻解碼器在一端接收編碼的視頻信號，它包含運(yùn)行于1)對所接收的編碼的視頻信號進(jìn)行解碼以提供具有第一空間分辨率的解碼的視頻信號的第一模式，和2)提供具有低于第一空間分辨率的第二空間分辨率的解碼視頻信號的第二模式的解碼電路。數(shù)字視頻解碼器還包括包括有空間濾波器的格式化電路，當(dāng)解碼電路在第二模式中運(yùn)行時響應(yīng)處理解碼視頻信號的格式化控制信號來改變解碼視頻信號的空間分辨率以產(chǎn)生至少一個具有不同于第一和第二空間分辨率的各顯示空間分辨率的顯示視頻信號；和一控制器，用于在第一和第二模式間轉(zhuǎn)換解碼器和用于將格式控制信號提供給格式化電路。
附圖的簡要說明本發(fā)明的這些和其他特性和優(yōu)點(diǎn)由下面結(jié)合附圖所作詳細(xì)說明將會顯見，所列附圖為用1A為按照本發(fā)明一示范實(shí)施例的視頻解碼和格式變換系統(tǒng)的高級方框圖；

圖1B為表明本發(fā)明一示范性實(shí)施例中所應(yīng)用的包含對外部存儲器接口的ATV視頻解碼器的功能組件的高級方框圖；圖2A為由本發(fā)明一示范性實(shí)施例所應(yīng)用的視頻解碼器的高級方框圖；圖2B為由本發(fā)明一示范性實(shí)施例所應(yīng)用的下行變換系統(tǒng)的高級方框圖；圖2C為說明圖2A中所示用于解碼750P格式的視頻信號的解碼器的組構(gòu)的方框圖；圖2D為說明圖2B中所示的用于解碼1125I格式的視頻信號的視頻信號的包含作2倍下行變換到525P/525I格式的解碼器的組構(gòu)的方框圖；圖2E為說明圖2B中所示用于解碼750P格式的視頻信號的包括作2倍下行變換到525P/525I格式的解碼器的組構(gòu)的方框圖；圖3A為說明對本發(fā)明的3∶1和2∶1示范實(shí)施例的子象素位置和對應(yīng)的預(yù)測象素的象素圖；圖3B為表明對本發(fā)明一示范性實(shí)施例一輸入宏塊的每一行執(zhí)行的向上采樣處理的流程圖；圖4為說明對塊鏡面濾波器的示范實(shí)施例的第一和第二輸出象素值的倍增對的象素圖5為說明對處理作為級聯(lián)一維IDCT實(shí)現(xiàn)的水平和垂直成份的二維系統(tǒng)的濾波器的示范性實(shí)現(xiàn)的方框圖；圖6A為表明對采用2∶1十中取一的4∶2∶0視頻信號的輸入和作十中取一的輸出象素的宏塊圖；圖6B為表明對采用2∶1十中取一的4∶2∶0的輸入和作十中取一輸出象素的象素方框圖；圖6C為說明對作水平2倍下行變換將二宏塊合并成單一宏塊存儲進(jìn)存儲器的處理的宏塊圖；圖6D為說明對作水平2倍下行變換將三宏塊合并成單一宏塊存儲進(jìn)存儲器的處理的宏塊圖；圖7A為說明本發(fā)明一實(shí)施例的垂直可編程濾波器的方框圖；圖7B為說明圖7A的垂直可編程濾波器的垂直濾波系數(shù)與行象素采樣間隔間的空間關(guān)系的象素圖；圖8A為說明本發(fā)明實(shí)施例的水平可編程濾波器的方框圖；圖8B為說明本發(fā)明一實(shí)施例的水平濾波器系數(shù)與象素采樣值之間的空間關(guān)系的象素圖；圖9A為說明本發(fā)明的示范實(shí)施例的重采樣比例圖形的象素?cái)?shù)一一重采樣比圖例；圖9B為表明為將4∶3圖形映射到16∶9顯示器的第一比例圖形的圖例；圖9C為表明為將4∶3圖形映射到16∶9顯示器的第二比例圖形的圖例；
圖9D為表明將16∶9圖形映射到4∶3顯示器的第一比例圖形的圖例；圖9E為表明將16∶9圖形映射到4∶3顯示器的第二比例圖形的圖例；圖10為說明按照本發(fā)明示范實(shí)施例利用重復(fù)采樣比例圖形的效果的圖象圖形表；圖11A為說明本發(fā)明示范實(shí)施例的ATV視頻解碼器的顯示部分的高級方框圖；圖11B為說明本發(fā)明示范實(shí)施例的27MHz Dual輸出方式的方框圖，其視頻數(shù)據(jù)是525P或525I，其中第一處理鏈將視頻數(shù)據(jù)提供給27MHzDAC及NTSC編碼器；圖11C為說明在本發(fā)明示范實(shí)施例的27MHz單一輸出方式中僅將525I視頻信號提供給NTSC編碼器時的方框圖；圖11D為說明本發(fā)明示范實(shí)施例的74MHz/27MHz MHz模式的方框圖，其中輸出格式符合輸入格式，視頻數(shù)據(jù)根據(jù)輸入格式被加給27MHz DAC或74MHz DAC；圖12為本發(fā)明示范實(shí)施例所采用的具有高帶寬存儲器的僅對Main Profile,Main Level MPEG-2 ATSC視頻信號進(jìn)行解碼的視頻解碼器的高級方框圖；圖13A為說明當(dāng)輸入視頻圖象為場格式時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的上半部分；圖13A為說明當(dāng)輸入視頻圖象為場格式時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的下半部分；
圖14A為說明當(dāng)輸入視頻圖象為幀格式時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的上半部分；圖14B為說明當(dāng)輸入視頻圖象為幀格式時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的下半部分；圖15A為說明當(dāng)輸入視頻圖象為漸進(jìn)序列而顯示為交錯序列時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的上半部分；圖15B為說明當(dāng)輸入視頻圖象為漸進(jìn)序列而顯示為交錯序列時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的下半部分；圖16A為說明當(dāng)輸入視頻為漸進(jìn)序列和顯示為漸進(jìn)序列時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的上半部分；圖16B為說明當(dāng)輸入視頻為漸進(jìn)序列和顯示為漸進(jìn)序列時有關(guān)讀數(shù)、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間的定時圖的下半部分；圖17A為表明在將解碼器組構(gòu)來提供高清晰度視頻信號時如何利用存儲器的存儲器映象圖；圖17B為表明在對一種類型的圖象解碼時一行圖象宏塊如何映射進(jìn)存儲器行的存儲器映象圖；圖18A為表明當(dāng)將解碼器組構(gòu)來提供標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻信號時如何利用存儲器的存儲器映象圖；圖18B為表明在對另一類型圖象解碼時一行圖象宏塊如何映射進(jìn)存儲器行的存儲器映象圖；圖19A為表明當(dāng)將解碼器組構(gòu)來提供高清晰度視頻信號時如何利用被減少的存儲器的存儲器映象圖；和圖19B表明當(dāng)對另一類型圖象解碼時一行圖象宏塊如何映射進(jìn)存儲器行的存儲器映象圖。
詳細(xì)說明系統(tǒng)綜述本發(fā)明示范實(shí)施例對已經(jīng)按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)間特別是MainProfile High Level(MP@HL)和Main Profile Main Level(MP@ML)MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)編碼的通常HDTV信號進(jìn)行解碼，提供作為具有多重格式中選的一種的視頻信號的解碼的信號。
此MPEG-2 Main Profile標(biāo)準(zhǔn)定義五層的圖象序列序列層、圖形組層、圖形層、片層和宏塊層。這些層的每一個均可被看作為一數(shù)據(jù)流中的記錄，其中稍后列舉的層的存在作為早先列出層中的嵌套子層。每層記錄中包括一含有用于解碼其子記錄的數(shù)據(jù)的標(biāo)題部分。
編碼的HDTV信號的各宏塊含有6塊而各塊含有代表HDTV圖象中的64個象素的離散余弦變換(DCT)表述的64個各別的系數(shù)值的數(shù)據(jù)。
在編碼過程中，象素?cái)?shù)據(jù)在作離散余弦變換之前經(jīng)受運(yùn)動補(bǔ)償差分編碼，而經(jīng)變換系數(shù)的塊進(jìn)一步應(yīng)用游程和可變長編碼技術(shù)加以編碼。從數(shù)據(jù)流復(fù)原圖象序列的解碼器倒轉(zhuǎn)編碼過程。此解碼器利用一熵解碼器(如可變長解碼器)、反離散余弦變換處理器，運(yùn)動補(bǔ)償處理器和內(nèi)插濾波器。
本發(fā)明的視頻解碼器被設(shè)計(jì)來支持多種不同的圖形格式，而只需要用于高清晰度編碼圖形格式的下行變換的最小的解碼存儲器，例如48Mb的Concurrent Rambus動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(ConcurrentRDRAM0)。
圖1表明一利用本發(fā)明示范實(shí)施例的系統(tǒng)，用于接收和解碼以MP@HL或MP@ML編碼的視頻信息，將經(jīng)解碼的信息格式化成用戶所選擇的輸出視頻格式(它包括視頻和音頻信息兩者)，將作格式化的視頻輸出信號提供到顯示裝置的接口。本發(fā)明的此示范實(shí)施例被設(shè)計(jì)來支持所有ATSC視頻格式。為簡單起見，將運(yùn)行分成為接收任何MPEG Main Profile視頻位流(受FCC標(biāo)準(zhǔn)約束)和提供525P、525I或NTSC格式圖形的Down Conversion(DC，下行變換)，和由MPEG Main Profile位流提供高分辨率1080I/1125I或750P格式圖形的Full Specification(FS，全規(guī)范)方式。
圖1A的示范性系統(tǒng)包括有一前端接口100、視頻解碼器部分120及相關(guān)的解碼器存儲器130、基本視頻輸出接口140、音頻解碼器部分160、可選的計(jì)算機(jī)接口110和可選的NTSC視頻處理部分150。
參看圖1A，示范性系統(tǒng)包括前端接口100，它具有帶相應(yīng)存儲器103的傳送解碼器和處理器102。還可包括有一可選的多路器101，用于選擇由計(jì)算機(jī)接口110以例如IEEE1394鏈路層協(xié)議接收的控制信息和計(jì)算機(jī)所生成的圖象，或者用于從數(shù)字電視調(diào)諧器(未作圖示)復(fù)原被編碼的傳送數(shù)據(jù)流。此傳送解碼器102將從通信信道位流接收的壓縮數(shù)據(jù)位流變換成壓縮視頻數(shù)據(jù)，它可能是例如按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)打包的基本流(PES)包。傳送解碼器可以直接提供此PES包，或者可進(jìn)一步將PES包變換成一或多個基本流。
視頻解碼器部分包括一ATV視頻解碼器121和數(shù)字鎖相回路(DPLL)122。ATV視頻解碼器12從由前端接口100接收基本流或視頻(PES)包和將此包變換到基本流。然后ATV視頻解碼器121的前端圖形處理器根據(jù)所采用的編碼方法解碼基本流，以提供對各圖象圖形的輝度和色度象素信息。
ATV視頻解碼器121還包括有為利用提供圖象信息的外存儲器控制解碼操作的存儲器子系統(tǒng)和為將經(jīng)解碼的圖形信息處理成所希望的圖形格式的顯示部分。ATV視頻解碼器121利用解碼器存儲器130處理高分辨率編碼視頻信號。DPLL 122被用來為ATV解碼器120與解碼器存儲器130之間的同步化處理操作生成定時信號。解碼器存儲器130包括一各自可以為16M RDRAM存儲器的第一組存儲器單元131、132和133，以及各自也可以是16Mb RDRAM存儲器的第二組存儲器單元134、135和136。本發(fā)明的示范實(shí)施例基本上是對照并最好實(shí)現(xiàn)在此視頻解碼器部分120和解碼器存儲器130中加以描述。
基本視頻輸出接口140包含一可作74MHz運(yùn)行、后隨濾波器142的第一數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器(DAC)141(它實(shí)際上具有三個用于輝度信號和CR、CB色度信號的D/A單元)。這一接口產(chǎn)生具有1125I或750P格式的模擬視頻信號。接口140還包括可運(yùn)行在27MHz、后隨濾波器142以產(chǎn)生具有525I或525P格式的視頻信號的第二(D/A)轉(zhuǎn)換器(DAC)143(也具有三個用于輝度信號和CR及CB色度信號的D/A單元)?；疽曨l輸出接口140利用一(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換具有所希望格式的數(shù)字編碼視頻信號，生成具有色度和輝度成份的模擬視頻信號，和對此模擬視頻信號濾波以去除D/A轉(zhuǎn)換處理的采樣假象。
音頻解碼器部分160包括一在輸出端口163和164提供音頻信號的AC3音頻解碼器162，和為在輸出端口165提供2信道音頻信號的可選的6-2信道下行混頻處理器161。MP@ML MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)音頻信號成份從編碼的數(shù)字信息到在輸出端口163、164和165的模擬輸出的音頻處理在本技術(shù)領(lǐng)域中是公知的，而適宜用作為解碼器160的音頻解碼器是ZR385006通道Dolby Digital Surround Processor，可由Zoran Corporation of Santa clara,CA供給。
可選的計(jì)算機(jī)接口110發(fā)送和接收符合例如IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)圖象信號。計(jì)算機(jī)接口110包括有物理層處理器111和鏈路層處理器112。物理層處理器111將來自輸出端口113的電氣信號變換成所接收的計(jì)算機(jī)生成圖象信息和控制信號，并為由鏈路層處理器112解碼成IEEE1394格式化數(shù)據(jù)提供這些信號。物理層處理器111還將接收的源自傳送解碼器102的經(jīng)鏈路層處理器112編碼的控制信號變換成按照IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)的電氣輸出信號。
NTSC視頻處理部分150包括一將濾波器142提供的模擬HDTV信號變換成525I信號的可選的ATV-NTSC下行變換處理器151。這種標(biāo)準(zhǔn)間的變換是本技術(shù)領(lǐng)域中公知的，并可用空間濾波技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，例如那些在美國專利No.5613084 Han等的“Interpolation FilterSelection Circuit for Sample Conversion Using Phase Quantization”中所揭示的，在此結(jié)合用作參考。本發(fā)明的示范實(shí)施例中這一處理部分僅在解碼器處理1080I或1125I信號時被加以應(yīng)用。
NTSC編碼器152從處理器151或直接從解碼器120接收525I模擬信號，并將此信號變換為輸出端口153(S-video)和154(組合視頻)的NTSC格式化視頻信號。
采用解碼器存儲器的視頻解碼器部分圖1B為表明本發(fā)明示范實(shí)施例中應(yīng)用的包括對外部存儲器130的接口的ATV視頻解碼器121的功能組件的高級方框圖。ATV視頻解碼器121包括有一圖形處理器171、宏塊解碼器172、顯示部分173和存儲器子系統(tǒng)174。圖象處理器171接收、存儲和部分地解碼輸入MPEG-2視頻位流，并在存儲器子系統(tǒng)174的控制下提供可被存儲在存儲器130中的編碼位流、屏幕顯示數(shù)據(jù)、和運(yùn)動矢量。宏塊解碼器172接收編碼的位流、運(yùn)動矢量和存儲的運(yùn)動補(bǔ)償參考圖象數(shù)據(jù)，如果采用預(yù)測編碼的話，并將經(jīng)解碼的編碼視頻圖象的宏塊提供給存儲器子系統(tǒng)174。顯示部分173從存儲器子系統(tǒng)174檢索解碼宏塊并將這些格式化成用于顯示的視頻圖象圖形。下面詳細(xì)說明這些部分的運(yùn)行。
a)對圖形處理的Main Profile格式支持本發(fā)明的ATV視頻解碼器121被設(shè)計(jì)來支持所有ATSC視頻格式。為簡單起見，ATV視頻解碼器121的運(yùn)行被分成為接收表1中所示的任一MPEG Main profile視頻位流和提供525P、525I或NTSC格式視頻信號的Down Conversion(DC，下行變換)方式，和從MPEG Main Profile位流提供高分辨率1080I/1125I或750P格式圖形的Full Specification(FS，全規(guī)范)方式。對于圖1A的示范視頻解碼器，在FS方式中任何高清晰度或標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視信號(HDTV或SDTV)均被解碼并以與其被編碼時所采用的相同格式在一輸出端口提供。在DC方式中，任何HDTV或SDTV信號均被解碼并在二個端口之一提供顯示輸出信號，其中端口1提供漸進(jìn)的或交錯的圖象，端口2提供交錯圖象。
表1視頻位流格式
在FS方式中，圖形信息包含在標(biāo)題中(序列或圖形)而MPEG標(biāo)準(zhǔn)使得漸進(jìn)圖形能被作為交錯圖形顯示。而且，為支持由30Hz/60Hz到29.97Hz的幀速率Hz變換，解碼器可對每接收的1001個圖形放掉1圖形幀。表2給出對表1的各別輸入位流的支持FS方式輸出圖形格式表2FS支持視頻格式
在DC方式中，Main Level圖形高頻成份的低通濾波作為解碼處理的一部分發(fā)生來將高分辨率圖形的分辨率調(diào)整到具有較低分辨率的格式。此操作包括對高分辨率圖形的水平和垂直濾波。應(yīng)指出，在DC方式中顯示格式變換可在4×3顯示器上顯示16×9高寬比資源，或者反之。這一處理基本上以參照視頻解碼器部分120的顯示部分進(jìn)行說明。表3給出對表1的各輸入位流的支持基本和從屬輸出圖形格式表3DC支持視頻格式
b)解碼、下行變換和下行采樣Ⅰ)概述圖2A為處理MPEG-2編碼圖形的典型視頻系統(tǒng)的高級方框圖。用來解碼MPEG-2編碼圖形而無需后續(xù)處理、格式變換的下行變換的通用方法由MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)指定。視頻解碼系統(tǒng)包括可包含可變長解碼器(VLD)210和游程解碼器212的熵解碼器(ED)110。此系統(tǒng)還包括逆量化器214和反離散余弦變換(IDCT)處理器218。此示范系統(tǒng)還包括一響應(yīng)由ED110從輸入位比特流得到的控制信息而控制解碼系統(tǒng)的各部件的控制器207。為處理預(yù)測圖象，系統(tǒng)還包括一具有參考幀存儲器222的存儲器199、加法器230和可帶有運(yùn)動矢量處理器221和半象素發(fā)生器228的運(yùn)動補(bǔ)償處理器206a。
ED110接收編碼視頻圖象信號，倒轉(zhuǎn)編碼過程來產(chǎn)生量化頻域(DCT)系數(shù)值和包括描述對應(yīng)于當(dāng)前被解碼中的預(yù)測圖形的宏塊的先前被解碼圖象中的匹配宏塊的相對位移的運(yùn)動矢量的控制信息的宏塊。逆量化器214接收量化的DCT變換系數(shù)和對一特定宏塊重構(gòu)量化的DCT系數(shù)。要用于一特定塊的量化矩陣由ED110接收。
IDCT處理器218將重構(gòu)的DCT系數(shù)變換到空域中的象素值(對表示宏塊的輝度或色度成分的8×8矩陣值的每一塊，和對表示預(yù)測宏塊的差分輝度或差分色度成分的8×8矩陣的每一塊)。
如當(dāng)前宏塊未作預(yù)測編碼，則由DCT處理器218提供的輸出矩陣值即為當(dāng)前視頻圖象的對應(yīng)宏塊的象素值。如果宏塊被作幀間編碼，先前的視頻圖形幀的對應(yīng)宏塊即被存儲在存儲器199中供運(yùn)動補(bǔ)償處理器206應(yīng)用。運(yùn)動補(bǔ)償處理器206響應(yīng)運(yùn)動矢量從存儲器199接收先前解碼的宏塊，然后在加法器230中將此先前宏塊加到當(dāng)前IDCT宏塊(對應(yīng)于現(xiàn)有預(yù)測編碼幀的余留成分)以產(chǎn)生對當(dāng)前視頻圖象的對應(yīng)象素宏塊，而后被存進(jìn)存儲器199的參考幀存儲器222。
圖2A的第一示范實(shí)施例系統(tǒng)還包括一包含垂直濾波器292和水平濾波器294的顯示格式塊290。顯示格式塊290將被解碼的高清晰度(FS)圖象格式化成為在特定顯示單元上顯示的圖象。
所述的圖2A說明對編碼圖形的解碼而不作下行變換。如果利用下行變換來提供較低分辨率圖形，則可在IDCT操作之前Po-DCT濾波器。
圖2B為采用這樣的DCT濾波操作的本發(fā)明一示范實(shí)施例的下行變換系統(tǒng)的高級方框圖，它可在DC方式中由本發(fā)明的示范實(shí)施例所應(yīng)用。如圖2B中所示，此下行變換系統(tǒng)包括一可變長解碼器(VLD)210、游程(R/L)解碼器212、逆量化器214和反離散余弦變換(IDCT)處理器218。此外，此下行變換系統(tǒng)還包括用于對解碼圖形作十中取一處理的下行變換濾波器216和下行采樣處理器232。雖然下面是敘述對MP@HL編碼輸入的示范實(shí)施例，而本發(fā)明可以實(shí)踐于任何類似編碼的高分辨率圖象位流。
此下行變換系統(tǒng)還包括一包含運(yùn)動矢量(MV)轉(zhuǎn)換器220的運(yùn)動補(bǔ)償處理器206b、包含上行采樣處理器226的運(yùn)動塊發(fā)生器224、半象素發(fā)生器228和參考幀存儲器222。
圖2B的第一示范實(shí)施例系統(tǒng)還包括一具有垂直可編程濾波器(VPF)282和水平可編程的濾波器(HZPF)284顯示變換塊280。此顯示變換塊280將作下行采樣的圖象變換成用于在具有低于原始圖象分辨率的特定顯示裝量上顯示的圖象，并主要在關(guān)于顯示變換的d)(Ⅱ)章中作詳細(xì)介紹。
下行變換濾波器216執(zhí)行頻域中高分辨率(例如Main Profile,High Level DCT)系數(shù)的低通濾波。下行采用處理器232以對被濾波的Main Profile,High Level圖形作十中取一來刪除空間象素，以產(chǎn)生一組能在具有較顯示MP@HL圖形所需的分辨率低的分辨率的監(jiān)視器上顯示的象素值。此示范性參考幀存儲器222存儲對應(yīng)于至少一個具有相當(dāng)于下行采樣圖形的分辨率的先前解碼的參考幀的空間象素值。對于幀間編碼，MV轉(zhuǎn)換器220將每一塊所接收的圖形的運(yùn)動矢量定標(biāo)得與減少的分辨率相一致，高分辨率運(yùn)動塊發(fā)生器224接收由參考幀存儲器222提供的低分辨率運(yùn)動塊，對這些運(yùn)動塊作上行采樣并按需要進(jìn)行半象素內(nèi)插來得出具有對應(yīng)于經(jīng)解碼和濾波的差分象素塊的象素配置的運(yùn)動塊。
應(yīng)指出，在圖1B的下行采樣系統(tǒng)中，被作下行采樣的圖象被加以存儲而不是高清晰度圖象，從而大大降低為存儲參考圖象所需的存儲器。
現(xiàn)在說明為作幀內(nèi)(infra-frame)編碼的本發(fā)明下行變換系統(tǒng)的示范實(shí)施例的運(yùn)行。MP@HL位流被VLD210接收并進(jìn)行解碼。在由HDTV系統(tǒng)所用的標(biāo)題信息外，VLD210還提供對每一塊和宏塊的DCT系數(shù)，以及運(yùn)動矢量信息。DCT系數(shù)在R/L解碼器212中作游程解碼并被逆量化器214加以逆量化處理。
由于所接收的以DCT系數(shù)表示的視頻圖象是高分辨率圖形，本發(fā)明示范實(shí)施例在對高分辨率視頻圖象作十取一處理前采取對各塊DCT系數(shù)的低通濾波。逆量化器214在將DCT系數(shù)提供給IDCT處理器218之前將它提供到依靠以預(yù)定的濾波系數(shù)值加權(quán)DCT系數(shù)來進(jìn)行頻域中的低通濾波的DCT濾波器216。對本發(fā)明一示范實(shí)施例，這種濾波操作按塊為基礎(chǔ)來對塊進(jìn)行。
IDCT處理器218通過對濾波的DCT系數(shù)的反離散余弦變換來得到空間象素取樣值。下行采樣處理器232通過根據(jù)一預(yù)定的十取一比例刪除空間象素取樣值來降低圖形樣本的大小，因此，與為存儲較高分辨率Mp@HL圖形所需的存儲器相比較，存儲較低分辨率圖形將利用較小的幀存儲器。
現(xiàn)在說明用于編碼標(biāo)準(zhǔn)的預(yù)測幀的本發(fā)明下行變換系統(tǒng)的示范性實(shí)施例的運(yùn)行。在此例中，當(dāng)前所接收的圖象DCT系數(shù)表示預(yù)測圖象宏塊的余留部分的DCT系數(shù)，為方便起見現(xiàn)在將其稱之為預(yù)測幀(P-frame)。在此加以說明的示范實(shí)施例中，對一預(yù)測幀的運(yùn)動矢量的水平分量被加以定標(biāo)，因?yàn)榇娣旁诖鎯ζ髦械南惹皫牡头直媛蕝⒖紙D形不具有與高分辨率預(yù)測幀(MP@HL)相同數(shù)量的象素。
參看圖2B，由VLD210提供的MP@HL位流的運(yùn)動矢量被加給MV轉(zhuǎn)換器220。各運(yùn)動矢量被MV轉(zhuǎn)換器220。每個運(yùn)動矢量被定標(biāo)以便對被存儲在參考幀存儲器222中的先前圖象的參考幀的適當(dāng)預(yù)定塊進(jìn)行定位。被檢索塊中的大小(象素值數(shù)量)小于用于編碼當(dāng)前圖象的對應(yīng)高分辨率塊的塊，因此，所檢索的塊在這些塊被總和網(wǎng)230加以組合之前被作上行采樣以形成具有與由處理器218提供的余留塊同樣數(shù)量象素的預(yù)測塊。
響應(yīng)來自MV轉(zhuǎn)換器220的控制信號此預(yù)測塊被上行采樣處理器226進(jìn)行上行采樣，以生成對應(yīng)于原始高分辨率象素塊的塊，然后如果在半象素發(fā)生器中對被作上行采樣的預(yù)測塊被運(yùn)動矢量所指定的話，那么生成半象素值以保證預(yù)定塊的恰當(dāng)空間排列。經(jīng)上行采樣和排列的預(yù)測塊在總和網(wǎng)絡(luò)230中被加到在此例中作為由預(yù)測塊縮減分辨率的余留成分的當(dāng)前的經(jīng)濾波的塊。所有處理均按宏塊逐個進(jìn)行。在對當(dāng)前高分辨率宏塊的運(yùn)動補(bǔ)償處理完成之后，相應(yīng)地由下行采樣處理器232將所重構(gòu)的宏塊作十中取一處理。這種處理并不降低圖象的分辨率而僅只是由低分辨率濾波圖象去除冗余象素。
一旦對一圖象的下行采樣宏塊成為有效，顯示變換塊280即以分別在VPF282和HZPF284中作下行采樣圖象的垂直和水平分量的濾波來調(diào)整圖象以便在低分辨率電視顯示器上顯示。
現(xiàn)在說明圖1A與圖1B的ATV視頻解碼器121的功能組件之間的關(guān)系。圖1B的圖形處理器171接收視頻圖形信息位流。宏塊解碼器172包括VLD210、逆量化器214、DCT濾波器216、IDCT218、加法器230和運(yùn)動補(bǔ)償預(yù)測器206a和206b。圖形處理器171可共亨VLD210。外部存儲器130相當(dāng)于含有參考存儲器222的16MbRDRAM131～136的存儲器199。
對于FS方式，帶750P格式的MPEG-2流的解碼為有效地利用存儲器可依靠利用96Mb RDRAM或48Mb RDRAM的處理存儲參考幀來進(jìn)行。在FS方式中，帶1125I/1125P格式的MPEG2流的解碼利用圖1這的存儲器130的整個96Mb存儲器。圖2C表明圖1A和1B中所示系統(tǒng)的配置，其中，在FS方式，具有750P格式的MPEG2流的解碼利用圖1中的存儲器130的48Mb存儲器進(jìn)行。如圖2C中所示，250P位流按照參照圖2A所述那樣被接收和解碼，在存儲器中存儲1280H象素和720V行。對于此例，存在有DCT濾波器216但僅起全通濾波器的作用，或者說不起作用。
圖2D說明系統(tǒng)在DC方式中的操作，將1125I信號變換到525P/525I格式。在這種情況下，在如以上參照圖2B所述由DCT濾波器216作低通濾波之后，系統(tǒng)以3倍對高分辨率信號進(jìn)行下行采樣，并將圖形作為640H和1080V交錯地存儲在48Mb存儲器中。對于這一系統(tǒng)，在完成運(yùn)動預(yù)測解碼前運(yùn)動補(bǔ)償處理器以2倍上行采樣所存儲的圖形(以及所接收運(yùn)動矢量的轉(zhuǎn)換)。還為顯示轉(zhuǎn)換對圖形作水平和垂直濾波。
圖2E類似地說明由750P到525P/525I格式的DC方式格式下行變換之間的關(guān)系。除對存儲器存儲的下行采樣和對運(yùn)動補(bǔ)償?shù)纳闲胁蓸訛?倍外，這一變換操作均與1125I到525P/525I的變換情況相同。
Ⅱ)對下行變換的宏塊預(yù)測對于此示例性下行變換處理，由于先前圖象的參考幀在水平方向上尺寸減小，所接收的指向這些幀的運(yùn)動矢量也可按照變換比例加以轉(zhuǎn)換。下面說明對水平方向中輝度塊的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。熟知本技術(shù)的人員如果希望的話能很容易地將以下的討論延伸到垂直方向中的運(yùn)動轉(zhuǎn)換。如以X和Y表示原始圖象幀中的當(dāng)前宏塊地址，DX作為水平十取一因子和MVX作為原始圖象幀的半象表水平運(yùn)動矢量，則原始圖象幀中運(yùn)動塊的左上部象素的地址在半象素單元表示為XH，由式(1)給定(1)XH=2X+MVX對應(yīng)于運(yùn)動塊的象素在下行采樣圖象中開始，具有表示為X*和Y*地址可利用式(2)確定(2)X*=XH2·DX;Y*=Y]]>式(2)的除法為帶舍位的整除。
因?yàn)榇耸痉缎詾V波器216和下行采樣處理器232僅減小圖象的水平分量，運(yùn)動矢量的垂直分量不受影響。對于色度數(shù)據(jù)，運(yùn)動矢量為原始圖形中一輝度運(yùn)動矢量的一半。因此，對轉(zhuǎn)換色度運(yùn)度矢量的限定也可利用二方程式(1)和(2)。
運(yùn)動預(yù)測由一2步驟處理進(jìn)行首先，在原始圖象中象素精確性運(yùn)動估算可通過在圖2A和2B的上行采樣處理器226中上行采樣被作下行采樣的圖象幀來完成。然后半象素發(fā)生器228通過對最接近的象素值平均進(jìn)行半象素內(nèi)插。
參考圖象數(shù)據(jù)被加到IDCT處理器218所得的輸出數(shù)據(jù)。由于加法器230的輸出值對應(yīng)于具有多個符合高分辨率格式的象素的圖象，故能為在具有較低分辨率的顯示器上顯示被加以下行采樣。下行采樣處理器232中的下行采樣是效于圖象幀的二次采樣，但可根據(jù)轉(zhuǎn)換比例加以調(diào)整。例如，在作3∶1下行采樣的情況下，對各輸入宏塊作水平下行采樣的象素?cái)?shù)為6或5，而第一作下行采樣的象素并不總是輸入宏塊中的第一象素。
在由作下行采樣的圖象取得正確運(yùn)動預(yù)測塊后，利用上行采樣來得到高分辨率圖形中的對應(yīng)預(yù)測塊。因此，運(yùn)動塊預(yù)測中子象素的準(zhǔn)確性是在被作下行采樣的圖形中合乎需要的。例如，利用3∶1的十取一，為作恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動預(yù)測作下行變換的圖形中具有1/3(或1/6)的子象素準(zhǔn)確性是希望的。除下行采樣的運(yùn)動塊外還確定作為運(yùn)動矢量所要求的第一象素的子象素。然后利用如以下描述的模數(shù)運(yùn)算確定相繼的子象素位置。子象素位置被表示為Xs，由式(3)統(tǒng)定(3)Xs=(XH2)%(Dx)]]>
式中“％”表示模數(shù)除算。
例如，Xs的范圍對3∶1上行采樣為0、1、2，而對2∶1上行采樣為0、1。圖3A表明對3∶1和2∶1示例的子象素位置和對應(yīng)的17個預(yù)測象素，表4示出圖3A的符號表。表4
如前面說明的，上行采樣濾波器可以是上行采樣多相濾波器，而表5給出這些上行采樣多相插值濾波器的特性。表5
下面二個表，表6和表7，表明對示范的3∶1和2∶1上行采樣多相濾波器的多相濾波器系數(shù)。表63∶1上行采樣濾波器
表72∶1上行采樣濾波器
在定點(diǎn)表述中，表6和表7的括號中的數(shù)為9位的2的補(bǔ)碼表述，對應(yīng)的雙精度數(shù)在左方。取決于下行采樣的參考圖象幀中的運(yùn)動預(yù)測塊的子象素位置，采用多相內(nèi)插濾波器的一個對應(yīng)相位。對此示范實(shí)施例，還利用左方、右方的附加象素在原始圖象幀中內(nèi)插17個水平象素。例如在3∶1的十中取一的情況下，對各輸入宏塊產(chǎn)生最大6個作水平下行采樣的象素。但在上行采樣時，利用9個水平象素來產(chǎn)生對應(yīng)的運(yùn)動預(yù)測塊值，因?yàn)樯喜蓸訛V波器需要在邊界外側(cè)有更多的左右象素供濾波器運(yùn)行。由于此示范實(shí)施例采用半象素運(yùn)動估算，為得到作為最接近的二象素取樣的平均值的16個半象素需要17個象素。半象素內(nèi)插器進(jìn)行給象素塊提供半象素分辨率的插值操作。表8A說明子象素位置和多相濾波器部件之間的示范性對應(yīng)關(guān)系，并表明為作上行采樣處理除上行采樣塊中的象素外還需要的左象素?cái)?shù)。
表8A
圖3B總括對一輸入宏塊各行進(jìn)行的上行采樣處理。首先，在步驟310中，接收對被處理的輸入圖象幀的塊的運(yùn)動矢量。在步驟312，運(yùn)動矢量被轉(zhuǎn)換來對應(yīng)于存儲器中的下行采樣的參考幀。在步驟314，利用經(jīng)定標(biāo)的運(yùn)動矢量計(jì)算存放在存儲器130中的參考圖象塊的座標(biāo)。在步驟316確定此塊的子象素點(diǎn)，然后在步驟318確定為作上行采樣的初始多相濾波器值。存儲的下行采樣的參考幀的參考塊的識別的象素由存儲器130檢取(步驟320)。
在濾波步驟324第一次通過之前，可在步驟322將濾波器的寄存器加以初始化，對此示范實(shí)施例這包括以初始的3或5個象素值裝載寄存器的步驟。然后，在濾波步驟324之后，在步驟326確定是否所有象素均處理完，這在此示范實(shí)施例中為17個象素。如果所有象素均已處理，上行采樣塊即完成。對于一示范實(shí)施例，17×9象素塊被返回作為頂部或底部運(yùn)動塊。如沒有處理完全部象素，在步驟328更新相位，檢查此相位是否為0。如此相位為0，即為下一組象素值更新寄存器。步驟328的更新相位是對示范性的3∶1上行采樣濾波器循環(huán)周期地將相位值更新到0、1和2，以及對2∶1上行采樣濾波器循環(huán)周期地更新到0和1。在最左象素超出圖象圖形邊界之處時，圖象圖形中的第一象素值可加以重復(fù)。
對一示范實(shí)施例，可按照以下方針實(shí)現(xiàn)此上行采樣操作。首先，可利用數(shù)個因素1)半象素運(yùn)動預(yù)測操作取二整象素的平均，并且也對相應(yīng)的濾波器系數(shù)取平均來得到半象素濾波器系數(shù)；2)不管怎樣的下行變換均可采用可以是等于濾波器抽頭數(shù)的固定數(shù)量例如5的濾波器系數(shù)；3)對每一前向或后向的較低和較高塊可設(shè)置5個并行輸入端口到上行采樣塊，其中對各參考塊每一時鐘躍變均有5個輸入象素LWR(0)～LWR(0)與對應(yīng)的濾波器系數(shù)相組合來提供一輸出象素；和4)與各自的象素LWR(0)～LWR(4)相組合的濾波器系數(shù)h(0)～h(4)的總和提供采樣塊的輸出象素。
濾波器系數(shù)可作所需要的反演，因?yàn)槌怂闩判蚺c正常的濾波器參數(shù)排序相反，并可能希望使某些系數(shù)為零。表8B和表8C分別給出對3∶1和2∶1上行采樣濾波器的示范性參數(shù)表8B
表8B和表8C中，X*為式(1)和(2)中定義的下行采樣的象素位置，由作為式(3’)的式(3)再定義子象素位置Xs(3’)Xs=(XH％)(2DX)對此示范性實(shí)現(xiàn)的色度值，XH由2定標(biāo)并應(yīng)用式(1)、(2)和(3’)。在一實(shí)施例中，相位和半象素信息(分別被編碼成2位和1位)由圖2B的運(yùn)動補(bǔ)償處理器220和半象素發(fā)生器228利用。例如，將參考塊象素首先用作為U象素，其次作為V象素，最后作為Y象素。U和V象素作時鐘輸入40個周期而Y象素作時鐘輸入144個周期。通過提供最初的5個象素、重復(fù)二次、一移一位數(shù)據(jù)、并重復(fù)進(jìn)行直至一行結(jié)束這樣來為3∶1十中取一設(shè)置參考塊。對2∶1十中取一可采用同樣方法，不同之處是重復(fù)一次而不是兩次。輸入象素被加以重復(fù)是因?yàn)槭∫惶幚砀S運(yùn)動補(bǔ)償和半象素發(fā)生的輸出與余留值的相加。因而，對于3∶1的十中取一，去除2/3的象素，而對于這些象素的偽象素?zé)o關(guān)緊要。
Ⅲ)采用DCT系數(shù)加權(quán)的DCT域?yàn)V波本發(fā)明此示范實(shí)施例包括有處理頻域中的DCT系數(shù)的圖2A的DCT濾波器216，它代替空域中的低通濾波器。以DCT域?yàn)V波替代用于DCT編碼圖形的空域?yàn)V波(如被MPEG或JPEG標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)劃的)具有數(shù)個優(yōu)點(diǎn)。最值得指出的是，DCT域?yàn)V波器在計(jì)算方面更有效而且所需硬件較之用于空間象素采樣值的空域?yàn)V波器的要少。例如，具有N個抽頭的空間濾波器可對每一空間象素取樣值應(yīng)用多達(dá)N個附加的乘算和加算。這相似于DCT域?yàn)V波器中的僅僅一個附加乘算。
最簡單的DCT域?yàn)V波器是高頻DCT系數(shù)的截?cái)?。但是高頻DCT系數(shù)的截?cái)嗖粫〉闷交瑸V波器的結(jié)果并具有例如被解碼圖象中接近邊緣的“跳動”這樣的缺點(diǎn)。本發(fā)明此示范實(shí)施例的DCT域低通濾波器由空域中的塊鏡象濾波器衍生。用于此塊鏡象濾波器的濾波系數(shù)值例如被以空域中的數(shù)值分析加以優(yōu)化，然后將這些值變換成DCT域?yàn)V波器的系數(shù)。雖然此示范實(shí)施例表明僅水平方向中的DCT域?yàn)V波，而DCT域?yàn)V波可以在水平或垂直方向或者由組合水平和垂直濾波器來雙方面進(jìn)行。
Ⅳ)DCT域?yàn)V波器系數(shù)的推導(dǎo)本發(fā)明的一示范性濾波器由二個約束條件來導(dǎo)出第一，濾波器對每一圖象塊以逐塊進(jìn)行為基礎(chǔ)而不利用先前圖形塊的信息處理圖象數(shù)據(jù)；第二，濾波器降低當(dāng)濾波器處理邊緣象素值時發(fā)生的塊邊界明顯程度。
根據(jù)第一個約束，在一MPEG圖象序列的基于DCT的壓縮中，N×N DCT系數(shù)產(chǎn)生N×N空間象素值。結(jié)果，本發(fā)明的此示范實(shí)施例實(shí)現(xiàn)一僅處理所接收圖形當(dāng)前塊的DCT域?yàn)V波器。
根據(jù)第二約束，如果濾波器僅被應(yīng)用于空間頻率系數(shù)塊，則在塊邊緣存在由超過邊緣的不足數(shù)量填充濾波器的殘余的空間象素值引起的濾波操作的躍遷。這就是說，塊邊緣的參數(shù)值不能被恰當(dāng)?shù)貫V波，因?yàn)镹分級濾波器僅有對N/2分接的值，其余值均超出塊的邊緣。提供丟失象素值的數(shù)種方法在于1)重復(fù)超過邊緣的一預(yù)定的恒定象素值；2)重復(fù)與邊界象素值相同的象素值；和3)映射塊的象素值來模擬鄰接被處理塊的先前和隨后的象素值塊。不存在有關(guān)先前或隨后塊的內(nèi)容的先前信息時，此重復(fù)象素值的映射方法將認(rèn)為是理想的方法。因此，本發(fā)明一實(shí)施例對濾波器采用此映射方法并稱做“塊鏡象濾波器”。
下面說明實(shí)現(xiàn)對塊的8輸入空間象素取樣值的作低通濾波水平塊鏡象濾波器的示范實(shí)施例。如果輸入塊的大小為象素取樣值的8×8塊矩陣，則可由將塊鏡象濾波器應(yīng)用到8象素取樣值的每一行來進(jìn)行水平濾波。對本技術(shù)領(lǐng)域熟知人員將很顯見，濾波處理可由將濾波器系數(shù)按列方向加到塊矩陣來實(shí)現(xiàn)，或者可由對塊矩陣作行濾波而后再作列濾波來完成多維濾波。
圖4表明輸入象素值X0～X7(組X0)與一采用以分接值h0～h14表示的15個抽頭空間濾波器的供8輸入象素用的示范鏡象濾波器的濾波器抽頭之間的示例對應(yīng)關(guān)系。輸入象素被映射到組X0的左側(cè)，被表作為X1，映射到組X0的右側(cè)，被表作為組X2。濾波器的輸出象素值為濾波器分接系數(shù)值與對應(yīng)的象素取樣值的15個乘積之和，圖4說明對第一或第二輸出象素值的乘算對。
下面證明空域中的塊鏡象濾波器等效于DCT域?yàn)V波器。鏡象濾波與一2N點(diǎn)(N=8)的循環(huán)卷積相關(guān)。
如式(4)中所示定義矢量X’。
X’(n)=X(n)+X(2N-1-n)；0＜=n＜=2N-1(4)在N=8的情況下X’=(X0,X1,X2,X3,X4,X5,X6,X7,X7,X6,X5,X4,X3,X2,X1,X0)。
重新排列濾波器分接值h0～h14并以h’表明此重新排列值，h’=(h7,h8,h9,h10,h11,h12,h13,h14,0,h0,h1,h2,h3,h4,h5,h6)因此，鏡象濾波的輸出y(n)即為由式(5)給出的x’(n)和h’(n)的循環(huán)卷積。
(5)y(n)=x’(n)h’(n)它相當(dāng)于式(6)(6)y(n)=Σk=02N-1x'[n-k]·h'(n)]]>其中x’[n-k]為x’(n)的循環(huán)模和x’[n]=x’(n)n＞=0x’[n]=)x’(n+2N)n＜0。
式(5)中所示空域中的循環(huán)卷積對應(yīng)于離散付里葉變換(DFT)域的標(biāo)量積。如將Y(K)定義作為y(n)的DFT，則式(5)即成為DFT域的式(7)。
Y(k)=X’(k)·H’(k)(7)式中X’(k)和H’(k)分別為x’(n)和h’(n)的DFT。
式(4)～(7)對抽頭數(shù)小于2N的濾波器有效。另外，濾波器限制為具有奇數(shù)接頭的對稱濾波器；其中這些約束條件H’(k)為一實(shí)數(shù)。因此，可以DFT頻域中的實(shí)數(shù)H’(k)加權(quán)X’(u)、X’(n)的DFT替代空域中2N乘法和2N加法操作來實(shí)現(xiàn)濾波操作。X’(k)的值非常緊密地與原始N點(diǎn)x(n)的DCT系數(shù)相關(guān)，因?yàn)閤(n)的N點(diǎn)DCT是由作為X(n)及其鏡象x(2N-1-n)組成的接合序列的x’(n)的2N點(diǎn)DFT得到的。
下面以假定一具有奇數(shù)抽頭2N-1的對稱濾波器來說明空間濾波器的DFT系數(shù)的推導(dǎo)H’(k)，它是h(n)=h(2N-2-n)，和相當(dāng)?shù)豩’(n)=h’(2N-n)及h’(N)=0。如式(8)中那樣定義H’(k)(8)H'(k)=Σn=02N-1h'(n)·W2Nkn=h'(0)+2Σn=1N-1h'(n)·cosπknN]]>其中，w2Nkn=exp{-2πkn/(2N))；and H’(k)=H’(2N-k).
本發(fā)明者已確定x’(n)的2N點(diǎn)DFT,X’(k)，可由式(9)中所示的它的DCT系數(shù)表示(9)X'(k)=Σn=02N-1x'(n)·W2Nkn=W2N-k/2·Σn=1N-12x(n)-cosπK(2n+1)2N]]>而x(n)的DCT系數(shù)C(k)由式(10)給定。(10)C(k)=Σn=1N-12x(n)·cosπk(2n+1)2N=W2Nk/2·X'(k)---for---0≤k≤N-1]]>而在其他情況C(k)=0。
X’(k)的值(x’(n)的DFT系數(shù))可由C(k)表示，以式(11)的矩陣給定x’(n)的DCT系數(shù)；(11)X'(k)=W2N-k/2·C(k)fork≤N-10fork=N-W2N-k/2·C(2N-k)forN+1≤k≤2N-1]]>原始空間象素取樣值x(n)也由式(2)中所示IDCT(反離散余弦變換)得到。(12)x(n)=1NΣk=0N-1α(k)·C(k)·cosπk(n+1/2)N]]>其中在k=0時x(k)=1/2，否則為1。
對于0＜=n＜=N-1,y(n)的值由式(13)中給定的X’(K)H’(K)的IDFT得到(13)y(n)=12N·{Σk=02N-1X'(k)·H'(k)·W2N-kn}]]>
式(13)的值y(n)為C(k)H’(k)的IDCT的空間值。因此，空間濾波可通過以H’(K)作表示圖象塊的輸入頻域系數(shù)的DCT加權(quán)和然后進(jìn)行被加權(quán)值的IDCT以再現(xiàn)空域中的濾波象素值來替代。
本發(fā)明的示范塊鏡象濾波的一實(shí)施例由以下步驟推演得1)以小于2N抽頭的奇數(shù)抽頭選擇一維低通對稱濾波器；2)以填充零來將濾波系數(shù)增加到2N值；3)重新配置濾波器系數(shù)以使得能依靠左循環(huán)移位使原始中間系數(shù)達(dá)到第零號位置；4)確定作重新配置的濾波器系數(shù)的DFT系數(shù)；5)以濾波器的實(shí)數(shù)DFT系數(shù)乘DCT系數(shù)；和6)進(jìn)行被濾波DCT系數(shù)的反離散余弦度換(IDCT)以提供為十中取一準(zhǔn)備的低通濾波象素塊。
低通濾波器的截止頻率由十取一比例確定。對一示范性實(shí)施例，在3∶1十中取一時截止頻率為π/3而在2∶1十中取一時為π/2，其中π對應(yīng)于一半采取頻率。
MPEG和JPEG解碼器中的DCT域?yàn)V波器可使存儲器需求降低，因?yàn)樵谙扔屑夹g(shù)的解碼器中已存在有逆量化器和塊的IDCT處理，而由DCT域?yàn)V波器僅需要附加的DCT系數(shù)標(biāo)量乘算。因此在具體實(shí)現(xiàn)中實(shí)現(xiàn)上不需要獨(dú)立的DCT域?yàn)V波器塊乘算，本發(fā)明的另一實(shí)施例僅將DCT域?yàn)V波器系數(shù)與IDCT處理系數(shù)加以組合并將組合的系數(shù)應(yīng)用于IDCT操作。
對本發(fā)明的示范下行變換系統(tǒng)，考慮到DCT系數(shù)的水平濾波和十中取一，而以下為二個示范性實(shí)現(xiàn)，用于1、1920×1080V交錯到640×1080交錯的變換(水平3∶1十取一)；2、1280H×720V遞增到640×720漸進(jìn)的變換(水平2∶1十中取一)。
表9表明DCT塊鏡象濾波器(加權(quán))系數(shù)，在表9中括號內(nèi)的數(shù)為10位2的補(bǔ)碼表述。表9的“*”指明此10位2的補(bǔ)碼表述的超限值，因?yàn)橹荡笥?，但是如本技術(shù)領(lǐng)域的熟悉人員所公知的，塊的列系數(shù)與由此*所指明的值作的乘算能容易地依靠將系數(shù)值加到被濾波器值的分?jǐn)?shù)值(余數(shù))相乘的系數(shù)來實(shí)現(xiàn)。表9
這些水平DCT濾波器系數(shù)對編碼視頻圖象的8×8DCT系數(shù)塊中的各列進(jìn)行加權(quán)。例如0列的DCT系數(shù)以H
口權(quán)，第1列的DCT系數(shù)以H[1]加權(quán)，等等。
以上的敘述說明應(yīng)用一維DCT的水平濾波器實(shí)現(xiàn)。如熟悉本技術(shù)的人士所公知的，這樣的處理可延伸到二維系統(tǒng)。式(12)說明一維情況的IDCT，從而式(12’)即給出更普遍的二維IDCT(12’)f(x,y)=2NΣu=0N-1Σν=0N-1C(u)C(ν)F(u,ν)cos(2x+1)uπ2Ncos(2y+1)νπ2N]]>式中，C(u)、C(V)為{1---otherwise12--u,v=0]]>其他f(X,Y)為空域表述，X和Y為采樣域中的空間座標(biāo)，和U及V為變換域中的座標(biāo)。由于系數(shù)(CU)、C(v)是C知的如為余弦項(xiàng)值，所以僅需為處理算法提供變換域系數(shù)。
對二維系統(tǒng)，輸入序列現(xiàn)在表示為值的矩陣，各自表示變換域中的各座標(biāo)，矩陣可表明為具有列序列中周期為M的周期性和行序列中周期為N的周期性的序列，N和M為整數(shù)。二維DCT可被實(shí)現(xiàn)為對輸入序列的列進(jìn)行的一維DCT，然后對DCT處理的輸入序列的行進(jìn)行的第二個一維DCT。也如本技術(shù)領(lǐng)域中公知的，二維IDCT也可實(shí)現(xiàn)為一單一的處理。
圖5表明實(shí)現(xiàn)為級聯(lián)一維IDCT的為處理水平和垂直分量的二維系統(tǒng)的下行變換的濾波器的示范性實(shí)現(xiàn)。如圖5中所示，圖2的DCT濾波器屏蔽216和IDCT218可以由一含有垂直DCT濾波器530和垂直IDCT540的垂直處理器510，以及含有與那些為垂直分量實(shí)現(xiàn)的相同的水平DCT濾波器和水平IDCT的水平處理器520實(shí)現(xiàn)。由于濾波和IDCT處理均是線性的，所以實(shí)現(xiàn)這些處理的次序可以重新排列(例如，水平和垂直DCT濾波首先而水平和垂直IDCT其次，或者相反，或者垂直處理器520第一和水平處理器512第二)。
在圖5所示的具體實(shí)現(xiàn)中，垂直處理器510后隨一轉(zhuǎn)換垂直處理器所提供的垂直處理值塊的行和列的塊轉(zhuǎn)置操作器550。這一操作可被用來提高水平處理器處理的塊的計(jì)算效率。
編碼視頻塊，例如8×8矩陣值塊，由垂直DCT濾波器530接收，它以對應(yīng)于所希望的垂直十中取一的DCT濾波器值對塊的各項(xiàng)加權(quán)。接著，垂直IDCT540對塊的垂直分量進(jìn)行逆DCT。如前所述，由于兩種處理只是進(jìn)行矩陣乘算和加算，所以DCT LPF系數(shù)可以與為作矩陣乘算和加算操作的垂直DCT系數(shù)相組合。然后垂直處理器510將作垂直處理的塊提供給轉(zhuǎn)置操作器550，后者將被轉(zhuǎn)置的垂直處理值塊供給水平處理器520。除非僅僅只進(jìn)行行的或列的IDCT操作，不一定需要此轉(zhuǎn)置操作器550。水平處理器520對塊的各列項(xiàng)以對應(yīng)于所希望的水平濾波的DCT濾波器值進(jìn)行加權(quán)，然后再對塊的水平成分進(jìn)行逆DCT。
如參照式(12’)所說明的，僅變換域中的系數(shù)被供給處理算法，操作是線性的使得均可能僅對這些系數(shù)作數(shù)學(xué)運(yùn)算。用于IDCT的操作如由式(12’)很顯見的形成乘積的總和。因而，硬件實(shí)施需要被存儲在存儲器如ROM(來圖示)中的已知系數(shù)，和一組接收來自ROM的這些系數(shù)以及由輸入轉(zhuǎn)換座標(biāo)的矩陣選擇的系數(shù)的乘法和加法電路(未圖示)。對于較先進(jìn)的系統(tǒng)，如果算術(shù)運(yùn)算的次序被按照分布算法修正則可利用ROM累加器方法來由乘積求和的實(shí)現(xiàn)變換成位半行的實(shí)現(xiàn)。這種技術(shù)例如在Stanley A.white的“Applications ofDistributed Arithmatic to Digital Signal Processing:A Tutorial Review”(IEEE ASSP Magazine,July 1989)中有公開，它利用計(jì)算中的對稱性來降低乘積求和實(shí)現(xiàn)的整個門選通數(shù)。
在本發(fā)明另一實(shí)施例中，可將DCT濾波器操作與逆DCT(IDCT)操作相組合。對這樣的實(shí)施例，因?yàn)闉V波和逆變換操作均為線性的，濾波器系數(shù)可與IDCT的系數(shù)相組合來形成經(jīng)修正的IDCT。如本技術(shù)領(lǐng)域中公知的，此修正IDCT，因而此組合IDCT和DCT下行變換濾波可通過類似于簡單IDCT操作的硬件實(shí)施來進(jìn)行。
C)存儲器子系統(tǒng)I)位流和圖形數(shù)據(jù)的存儲器存取和存儲如圖1B中所示，本發(fā)明示范實(shí)施例利用一控制向和從存儲器130存儲和讀取信息的具有存儲器子系統(tǒng)174的ATV視頻解碼器121。存儲器子系統(tǒng)174為視頻解碼操作給存儲器130提供圖形數(shù)據(jù)和位流數(shù)據(jù)，在優(yōu)選實(shí)施例中至少2圖形或幀被用于MdEG-2編碼視頻數(shù)據(jù)的恰當(dāng)解碼，存儲器130中的一選擇屏幕顯示部分可用于支持OSD數(shù)據(jù)。存儲器子系統(tǒng)174與存儲器130間的接口可以是一提供500Mbps通道的Concurrent(并行)RDRAM接口，并可應(yīng)用三個RAMBUS通道來支持所需帶寬。本發(fā)明一具有圖形處理器171、宏塊解碼器172和以外部存儲器130運(yùn)行的存儲器子系統(tǒng)174的實(shí)施例可采用US專利No.5,623,311 Phillips等的“MPEG VLDEODECODER HAVING A HIGH BANDWIDTH MEMORY”中所描述的系統(tǒng)，在此引用作為參考。圖12為由本發(fā)明一示范實(shí)施例采用來解碼MP(a)ML MPEG-2圖形的這種具有高帶寬存儲器的視頻解碼器的高級方框圖。
總的說，如圖1A和圖1B所說明的，US專利No.5623311描述具有單一存儲器端口的單個的高帶寬存儲器。存儲器130保存輸入位流，用于運(yùn)動補(bǔ)償處理的第一和第二參考幀，和表示當(dāng)前被解碼場的圖象數(shù)據(jù)。此解碼器包括1)存儲和檢取位流數(shù)據(jù)的電路(圖形處理器171),2)以塊格式為當(dāng)前解碼場檢取參考幀數(shù)據(jù)和存儲圖象數(shù)據(jù)(宏塊解碼器172)和為變換到光刪掃描格式檢取圖象數(shù)據(jù)(顯示部分173)的電路。存儲器操作以為控制操作規(guī)定的被稱做宏塊時間(MblkT)的存儲器訪問時間周期利用單一的共用存儲器端口被作時分多路化。
表10概括為支持多重格式的FS和DC組構(gòu)的圖形存儲需求表10
對DC方式，1920×1080圖形被作水平3倍的縮減，形成640×1080的圖形；1280×720的圖形作水平2倍的縮減，形成640×720圖形。在PC方式中704×480和640×480圖形不加縮減。
對位流數(shù)據(jù)，按照MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，最低需要的緩存器容量(即VBV緩存器尺寸)和因而存儲器的存儲容量為7995392位。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，位流存儲容量可為同步和接口處理功能增加到10737258位。
利用對低分辨率的每象素4位、每象素2位或?qū)Ω叻直媛拭?象來32位可實(shí)現(xiàn)可選的OSD功能。對全屏幕OSD，表11給出示范性存儲需求表11
如US專利No.5623311中所述，前面說明的存儲器存儲容量需求對以FS格式的附加的三個16Mb RDRAM131、132、133擴(kuò)展的DC格式可利用能在3個RAMBUS通道上以三個16Mb RDRAM134、135、136(圖1A)擴(kuò)展的組構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。
為適應(yīng)存儲器130中多重DC和FS格式化圖形還需要支持根據(jù)對應(yīng)的圖形顯示定時的各個別解碼操作。例如，漸進(jìn)圖形以二倍交錯的圖形的速率出現(xiàn)(60或59.94Hz漸進(jìn)對30或29.97Hz交錯)，結(jié)果漸進(jìn)圖形轉(zhuǎn)交錯圖形快速地被解碼(每秒60或59.94幀漸進(jìn)對每秒30或29.97幀交錯)。因而解碼速率被對格式的顯示速率約束，而如果應(yīng)用不太嚴(yán)格的每秒59.97或29.97幀的解碼速率而不是每秒60或30幀，則因變換就可能每1001幀中丟失1幀。為方便起見，對一格式的解碼操作可以被定義作為能完成對一宏塊的全部解碼操作的期間的“宏塊時間(MblkT)”的單位加以量度(每一宏塊解碼的時鐘周期)。利用這一期間作為量度，如式(14)中所定義的，就可在規(guī)律地發(fā)生的MbikI期間而規(guī)定控制信號和存儲器訪問操作。
MblKT(時鐘周期/宏塊)=系統(tǒng)時鐘速率(時鐘周期/秒)/幀速率(幀/秒)/圖形大小(宏塊/幀) (14)此外，對于交錯圖形的圖形解碼不可利用消隱間隔，增加對時間期間的8行裕量來計(jì)及同時解碼8行(交錯的)和同時解碼16行(漸進(jìn)的)。因此，可對MblkT加一調(diào)整因子(AdjFact)，如式(15)和(16)中給出的(15)AdjFact(交錯)=(全部行-垂直消隱行-8)/全部行(16)AdjFact((漸進(jìn))=(全部行-16)/全部行表12列舉對每一所支持格式的MblkT表12
>在本發(fā)明一示范實(shí)施例中，對所有格式均采用241時鐘的MblkT以適應(yīng)包含一很小裕量的最快解碼時間的需求。對這樣選擇的MblkT期間，較慢格式的解碼包括有其中不發(fā)生解碼動作的期間，從而，可利用一計(jì)數(shù)器來反映此帶有被產(chǎn)生來停止在所選擇的MblkT間隔中的解碼的滯止的線性解碼速率。
參看圖1B，存儲器子系統(tǒng)174可提供對宏塊解碼器172和顯示部分173的內(nèi)部圖形數(shù)據(jù)接口。解碼宏塊接口接收經(jīng)解碼的宏塊數(shù)據(jù)和將其按照為此給定格式定義的存儲器映象存儲在存儲器130的正確的存儲器地址位置中。存儲器地址可由宏塊號和圖形號推導(dǎo)出。宏塊可按系統(tǒng)時鐘速率在三個通道上，每16Mb存儲器裝置一通道(圖1A的131～136)作為宏塊行接收。各存儲器裝置對每一圖形可具有二部分，每一部分采用一高和低地址。對于交錯圖形，一部分承載Field 0數(shù)據(jù)而另一部分承載Field 1數(shù)據(jù)，對于漸進(jìn)圖形，高和低部分雙方被作為單一部分處理，承載整個幀的數(shù)據(jù)。每一宏塊被加以解碼和對每一圖形進(jìn)行存儲，除非是一整個場時間期間暫停解碼的3∶2下拉方式中，具有每秒24幀的幀速率的信號被按顯示一幀二次和下一幀三次這樣每秒60幀(或場)地加以顯示。
一參考宏塊接口將被存儲的先前解碼的圖形數(shù)據(jù)加給宏塊解碼器172作運(yùn)動補(bǔ)償。此接口可提供對應(yīng)于雙向預(yù)側(cè)(B)編碼、單向預(yù)測(P)編碼或內(nèi)部(I)編碼的二個、一個或不提供宏塊。各參考塊利用二通道提供，每一通道含1/2宏塊。對于FS方式，各被存儲的參考半宏塊可以為能以半象素分辨率內(nèi)插的17×9(Y)、9×5(CR)和9×5(CB)。對采用系數(shù)3的DC方式，各接收的半宏塊為10×6(Y),6×4(CK)和6×4(CB)。對于采用十取一系數(shù)為2的DC方式，各被檢取的半宏塊為使得能作上行采樣和半象素分辨率的14×9(Y),10×5)(CR)和10×5(CB)。
一顯示接口將被檢取的象素?cái)?shù)據(jù)供給在單一通道上多路傳輸Y、CR和CB象素?cái)?shù)據(jù)的顯示部分?？稍O(shè)置二顯示通道支持由/到交錯的到/由漸進(jìn)的格式的變換。在DC方式中，第一通道可同時提供最多4行交錯的或漸進(jìn)的數(shù)據(jù)，第二通道可提供最多4行的交錯數(shù)據(jù)，而在FS方式中僅利用第一通道來支持單一行數(shù)據(jù)。
如先前所述，MPEG-2編碼視頻圖形可借助應(yīng)用存儲器中存儲的最多3個圖形被加以解碼，此存儲器使圖形信息可被存儲在每一區(qū)保持一場圖形信息的六個區(qū)中。圖13A和13B說明涉及當(dāng)輸入視頻為場格式時的讀取、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間。圖14A和14B說明涉及當(dāng)輸入視頻為幀格式時的讀取、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間。圖15A和15B說明涉及當(dāng)輸入視頻為漸進(jìn)序列和顯示為交錯序列時的讀取、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間。圖16A和16B說明涉及當(dāng)輸入視頻為漸進(jìn)序列和顯示為漸進(jìn)序列時的讀取、存儲和顯示圖形信息的處理和流程時間。在圖14A和14B及15A和15B中，標(biāo)號“A”指明在垂直消隱期間解碼被懸置的間隔。
(Ⅱ)對所支持格式的存儲器映象組構(gòu)如前面說明的，MPEG-2編碼視頻可利用存儲在圖1A的存儲器130中的3個圖形加以解碼，根據(jù)圖形格式和是否利用下行變換可采用不同的存儲器容量。因而，可利用外存儲器映射在參考宏塊存取方面有效地利用可用的存儲。也如前面所述，對本發(fā)明一示范實(shí)施例DC方式的存儲器容量為48Mbit而對FS方式可擴(kuò)展到96Mbit。而且，外部存儲器映射還可使RDRAMS適應(yīng)于2K或1K頁面大小。
對本發(fā)明一示范實(shí)施例，存儲器子系統(tǒng)174如US專利No.5,623,311中所指明的采用存儲器映射。圖17A為一存儲器映象圖，說明在FS方式中位流1730和圖象數(shù)據(jù)場1710、1712、1714、1716、1718和1720存儲進(jìn)RDRAM存儲器的狀態(tài)。圖17B為一存儲器映象圖，表明當(dāng)一示范型式的1920×1088FS圖象利用帶2K頁面大小的96Mbit RDRAM解碼時一行圖象宏塊如何映射進(jìn)存儲器行。
在FS方式中，RDRAM包括96Mbit存儲器。位流1730被配置在作為對MP(a)HL圖象的最大VBV緩存器大小的存儲器的高地址范圍的存儲器區(qū)域。每一圖象數(shù)據(jù)場被配置得如所示，其中X和Y的值取決于被進(jìn)行解碼的具體MP(a)HL圖象中每行的象素和每場的行數(shù)。表13中提供用于1920I圖象的這些值，對于更小的圖象，各場緩存器部分將低于被完全應(yīng)用的值。
表13
圖18A說明用于采用48Mbit RIDRAM存儲器的DC格式的通用存儲器映象。圖18B為一存儲器映象圖，表明當(dāng)一示范型式的1920×1088DC圖象被以2倍水平十取一和利用48Mbit RDRAM和2K頁面大小進(jìn)行解碼時一行圖象宏塊如果映射進(jìn)存儲器塊。圖18A的存儲器映象利用對525I和525P圖象的表14A中給出的參數(shù)加以說明。
表14A
對1280×720圖象的情況，這種圖象在FS方式中可用48MbitRDRAM存儲。但在FS方式中，存儲器存儲處理可被修正來適應(yīng)存儲的圖形利用2K頁面大小的48Mbit RDRAM。圖19A說明這一情況下采用48Mbit RDRAM存儲器對FS模式的通用存儲器映象，圖19B說明這種情況下對半宏塊行的布置。
表14B
US專利No.5,623,311中敘述的存儲器映射采用每一宏塊行固定的4個RDRAM行來存儲MP(a)HL解碼圖形。但此示范實(shí)施例可以并行RDRAM為基礎(chǔ)，其中二存儲塊可能具有同一裝置重疊請求，這與重疊請求僅能發(fā)生成不同裝置的基本RDRAM相反。對此優(yōu)選實(shí)施例，同一宏塊行存儲塊在相同場緩存器中被作交錯。例如，利用來存儲一圖形的RIDRAM行數(shù)隨1K/2K頁面大小和水平象素?cái)?shù)而定是可變的。一種方法可為最大圖形配置存儲器，而較小可被容納在此配置中但不完全利用存儲器空間。
此示范實(shí)施例可利用每一宏塊行3RDRAM行來存儲MP@HL解碼圖形，這種映射表示在圖19A和19B中。但是，本發(fā)明可采用利用每一宏塊行的可變RDRAM行數(shù)來存儲MP@HL和MP@ML圖形。如所示，這一映射在存儲塊A與存儲塊B的存儲器行之間作宏塊交錯。如所參考的專利中所說明的，這使得跨越二個或更多存儲器行的宏塊能迅速地由對存儲器130不同的存儲器塊發(fā)出重疊請求的存儲器子系統(tǒng)174進(jìn)行訪問。這一存儲器映射應(yīng)用于FS方式。在應(yīng)用時，這種存儲器130的映射以對存儲器映射處理的修正來支持僅利用48Mbit RDRAM的1280×720視頻信號的全規(guī)范解碼。此修正利用3RDRAM行來保持單一宏塊行。本發(fā)明此示范實(shí)施例中，存儲塊交錯和顯示起始行計(jì)數(shù)器被復(fù)位來支持每宏塊3RDRAM行。
對下行變換，作下行采樣的宏塊被匯合成一供存儲的單一宏塊。隨后參照圖6A和6B說明DC方式的下行采樣處理。圖6C說明對作2倍水平下行變換時將二宏塊匯合成一單個宏塊以便存儲在存儲器130中的處理。圖6D說明對作2位水平下行變換時將3宏塊匯合成一單個宏塊以存儲在存儲器130中的處理。
d)顯示部分的下行采樣和顯示變換(Ⅰ)低分辨率格式的下行采樣由圖2B的下行采樣處理232進(jìn)行下行采樣來減少作下行變換圖象中的象素?cái)?shù)。圖6A表明為作3∶1十中取一的4∶2∶0信號格式的輸入和作十取一的輸出象素。圖6B表明4∶2∶0色度類型的2∶1十取一時的輸入和作十取一的輸出象素。表16給出圖6A和6B的輝度和色度象素的圖例標(biāo)識。圖6A和6B的下行變換前、后象素位置分別為交錯的(3∶1十中取一)和漸進(jìn)的(2∶1十中取一)情況。
表16
對交錯圖象的下行采樣，這可以是由一1920×1080象素圖象到一640×1080象素水平壓縮圖象的變換，在水平軸上每3個象素去除掉2個。對示范性的3∶1十中取一，在下行變換處理后存在有3種不同宏塊型式。圖6A中，原始宏塊被標(biāo)以MB0、MB1、MB2。MB0中作下行采樣的象素于原始宏塊的第一個象素開始，而在MB1和MB2中下行采樣的象素從第三和第二象素開始。而且各宏塊中作下行采樣的象素?cái)?shù)是不同的。MB0中，水平有6個下行采樣的象素，但在MB1和MB2中為5個象素。此三種MB型式重復(fù)，因此要應(yīng)用模3算法。表11總括對各輸入宏塊MB0、MB1、MB2的下行采樣象素?cái)?shù)量和偏移表11
>對漸進(jìn)格式圖象的下行采樣，每隔一樣本對輝度信號進(jìn)行子采樣。對輝度信號，被作下行采樣的象素具有在原始圖象中象素位置之下1/2象素的空間位置。
(Ⅱ)顯示變換圖1B的ATV解碼器121的顯示部分173被用于對所存儲的圖形信息(被解碼的圖形信息)為一特定顯示格式進(jìn)行格式化。圖11A為說明本發(fā)明一示范實(shí)施例用的ATV視頻解碼器121顯示部分的高級方框圖。
參看圖11A，二輸出視頻信號得到支持，第一輸出信號VID out1支持任一所選擇的視頻格式，第二輸出信號VID out2只支持525I(CCIR-601)。各輸出信號分別由處理部件1101和1102處理，它們進(jìn)行水平、垂直上行采樣/下行采樣。這種配量在為顯示高寬比與輸入圖形的高寬比不匹配時可以看作是理想的。一可選的屏幕顯示(OSD)部分1104可用來為支持的輸出信號VID out1和VID out2之一提供屏幕顯示信息以形成顯示信號V out1或Vout2。除輸出控制器1126和1128的輸出信號V out1或out2外，所有處理均以內(nèi)部時鐘速率進(jìn)行，前者以象素時鐘速率執(zhí)行。對此優(yōu)選實(shí)施例，此象素時鐘速率可以為輝度象素速率或者為輝度象素率的二倍。
因?yàn)樘幚聿考?101和1102的顯示組件類似地操作，所以只說明顯示處理部件1101的運(yùn)行。參看顯示處理組件1101，從存儲器130(圖1A中所示)以光柵順序向垂直處理塊282(圖2B中所示)提供4行象素?cái)?shù)據(jù)。各行每次提供作CR、Y、CB、Y數(shù)據(jù)32位。然后垂直處理塊282對此4行進(jìn)行濾波降為1行并將此經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)以32位CRY CBY格式提供給水平處理塊284(也如圖2B中所示)。水平處理塊284為所選擇的光柵格式提供正確數(shù)量的象素作為經(jīng)過格式化的象素?cái)?shù)據(jù)。因而，輸入水平處理塊284的濾波數(shù)據(jù)速率并不一定等于輸出數(shù)據(jù)速率。在上行采樣情況中，輸入數(shù)據(jù)速率將低于輸出數(shù)據(jù)速率。在下行采樣情況中，輸入數(shù)據(jù)速率將高于輸出數(shù)據(jù)速率。經(jīng)格式化的象素?cái)?shù)據(jù)可由可選的背景處理塊1110插入背景信息。
如熟悉本技術(shù)人員所公知的，顯示部分173的各部件受一控制器1150的控制，它由讀出/寫到微處理機(jī)接口的參數(shù)設(shè)定。此控制器產(chǎn)生信號CNTRL，為協(xié)調(diào)和執(zhí)行恰當(dāng)?shù)碾娐凡僮鳌⒀b載和傳送象素、和信號處理，這種控制是比須的。
來自此水平處理塊284的數(shù)據(jù)、來自第二水平處理塊284a的數(shù)據(jù)、和HD分路1122上的HD(未作處理的)視頻數(shù)據(jù)均被加給多路器118，它在處理器的控制下(未圖示)選擇一個被提供給將視頻數(shù)據(jù)流與來自O(shè)SD處理器1104的可選的OSD數(shù)據(jù)加以組合成混合輸出視頻數(shù)據(jù)的混合器116的視頻數(shù)據(jù)流。此混合視頻輸出數(shù)據(jù)然原被提供到MUX 1120和1124。
對于第一組處理部件1101,MUX1120可從混合輸出視頻數(shù)據(jù)、加在HD分路1122上的HD數(shù)據(jù)或來自背景插入塊1110的數(shù)據(jù)選擇。被選擇的數(shù)據(jù)提供給也接收象素時鐘的輸出控制處理器1126。而后輸出控制處理器1126根據(jù)所希望的輸出方式將數(shù)據(jù)時鐘速率從內(nèi)部處理域改變到象素時鐘速率。
對第二處理部件1102,MUX1124可從混合輸出視頻數(shù)據(jù)或來自背景插入塊1110a的數(shù)據(jù)選擇。被選擇的數(shù)據(jù)加給也接收象素時鐘的輸出控制處理器1128。然后輸出控制處理器1128根據(jù)所希望的輸出方式將數(shù)據(jù)時鐘速率從內(nèi)部處理域改變到象素時鐘速率。MUX1132供給或者是所接收的MUX1124的被選擇的數(shù)據(jù)(601DataOut)或者來自O(shè)SD處理器1104的選擇OSD數(shù)據(jù)。
光柵生成和控制處理器1130也接收象素時鐘并包括有生成光柵間隔的計(jì)數(shù)器(未圖示)，使得控制命令能被逐行地發(fā)送到顯示控制處理器1140。顯示控制處理器1140協(xié)調(diào)與外部存儲器130的定時和啟動與光柵行同步地逐行進(jìn)行對各處理鏈1101和1102的處理。處理器1130還生成水平、垂直和場同步信號(H、V和F)。
圖11B～11D將圖11A中所示的視頻解碼器121的顯示部分173所提供的輸出模式相關(guān)到圖1A的有效塊。圖11B說明一27MHz Dual(雙)輸出模式，其視頻數(shù)據(jù)為525P或525I，其中第一處理器1101(圖11A中所示)將525P視頻數(shù)據(jù)加到27MHz DAC 143同時將525I數(shù)據(jù)(601Data Out)加給NTSC解碼器152。圖11C說明在27MHz單一輸出方式中僅525I數(shù)據(jù)(601 Data Out)被提供統(tǒng)NTSC編碼器152。圖11D說明一74MHz 127MHz模式，其中輸出方式與輸入格式相匹配且視頻數(shù)據(jù)根據(jù)輸出格式被加給或者27MHz DAC 143或者74MHz DAC 141。74MHz DAC用于1920×1088和1080×720圖形，27MHz DAC被用于所有其他輸出格式。
利用作下行采樣圖象幀的顯示變換來以特定格式顯示圖象。如前面指出的，圖2B中所示的顯示變換塊280包括有為在較低分辨率屏幕上顯示調(diào)整作下行變換和下行采樣的圖象的垂直處理塊(CPF)282和水平處理塊(HZPF)284。
在此示范實(shí)施例中VPF282為一被實(shí)現(xiàn)成為一可編程多相垂直濾波器的垂直行內(nèi)插處理器，在此示范實(shí)施例中HZPF 284為一也被實(shí)現(xiàn)成一可編程水平多相濾波器的水平行內(nèi)插處理器。這些濾波器均是可加以編程的，均是為對許多顯示格式作適應(yīng)顯示變換的設(shè)計(jì)選擇方案。
如圖2B中所示，4行下行采樣的數(shù)據(jù)以光柵順序輸入VPF282。對于此示范實(shí)施例，這種數(shù)據(jù)包括每次32位進(jìn)入VPF282的輝度(Y)和色度(CR和CB)象素對。VPF282將此4行數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波成為1行并將此行作為各自含有YCRYCB式的輝度和色度數(shù)據(jù)傳送給HZPF284，然后HZPF284生成為符合所希望光柵格式的正確數(shù)量的象素。
圖7A為說明一適用作為本發(fā)明一實(shí)施例的VPF282的示范濾波器的高級方框圖。下面說明VPF282處理多對輸入象素(每對包括有2輝度象素Y和一色度CR或CB象素)以產(chǎn)生一對輸出象素。這有利于4∶2∶0格式的處理，因?yàn)椴噬笏啬芊奖愕嘏c其對應(yīng)的輝度象素相關(guān)聯(lián)。但熟悉本技術(shù)的人士會理解到僅輝度象素或僅色度象素可作如此處理。
參看圖7A,VPF282包括VPF控制器702；包括輝度象素MUX(LP MUX)706、708、710和712及色度MUX MUX(CP MUX)714、716、718和720的第一多路器網(wǎng)；包含輝度濾波器MUX(LF MUX)726、728、730和732及色度濾波器MUX(CF MUX)734、736、738和740的第二多路網(wǎng)；輝度系數(shù)RAM704；色度系數(shù)RAM 724；輝度系數(shù)乘法器702、744、746和748；色度系數(shù)乘法器750、752、754和756；輝度加法器760、762和764；色度加法器766、768和770；合入和削除處理器772和776；多路分配/寄存器774和778；和Output Register 780。
現(xiàn)在介紹VPF282的運(yùn)行。垂直再采樣利用2個4抽頭多相濾波器來完成，1個用于輝度象素和一個用于色度象素。以下僅詳述對輝度象素濾波器操作，因?yàn)閷ι认笏氐牟僮飨嗨?，向指出它們發(fā)生時在通路上的差異。對此優(yōu)選實(shí)施例輝度象素的垂直濾波可利用此4抽頭多相濾波器中的最多8個相位，而色度象素的濾波可利用此抽頭多相濾波器中最多16個相位。在一場或幀開始時，VPF控制器702復(fù)位垂直多相濾波器，給第一和第二多路器網(wǎng)提供控制定時，為多相濾波器相位由輝度系數(shù)RAM、色度系數(shù)RAM724選擇系數(shù)組，并包括有一對在被處理時的場或幀的各行進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。
VPF控制器702在協(xié)調(diào)MUX網(wǎng)與多相濾波器的操作之外還以跟蹤被解碼圖形中垂直位置的整數(shù)和分?jǐn)?shù)部分來監(jiān)視顯示行。此整數(shù)部分指明應(yīng)存取哪些行，分?jǐn)?shù)部分指明應(yīng)采用哪一濾波器相位。此外，在計(jì)算分?jǐn)?shù)部分時采用模N算法使得能應(yīng)用低于16的相位，這對于精確的下行采樣比例如(9比5)可以是有效的。此分?jǐn)?shù)部分總是被作舍位到應(yīng)用中的模N相位之一。
如圖7A中所示，來自4圖象行的輝度和色度象素對被分離成為色度通道和輝度通道。輝度通路中的16位象素對數(shù)據(jù)可進(jìn)一步由LPMUX 706、708、710和712作多路化成為8位偶數(shù)(Y一偶數(shù))和8位奇數(shù)(Y一奇數(shù))格式，而色度通道中的16位象素對由CP MUX714、716、718和720多路化成為8位CR和8位CB格式。輝度濾波器MUX706、708、710和712被用來重復(fù)被解碼圖象邊界處頂部一行和底部一行的象素值以頂使多相濾波器操作中濾波器象素邊緣能重疊。
對應(yīng)于輝度象素信息和色度象素信息的4行的象素對然后通經(jīng)各自的多相濾波器。由VPF控制器702根據(jù)被編程的上行或下行采樣因子選樣為對一濾波器相位加權(quán)象素值而被乘法器742、744、746和748所用的系數(shù)。在加法器760、762和764中組合被加權(quán)的輝度象素信息之后，將此值施加到提供8位值的舍入和省略處理器772(因?yàn)橄禂?shù)乘算要以較高精度進(jìn)行)。DEMUX寄存器774接收對應(yīng)于被作插值的8位偶數(shù)(Y-偶數(shù))輝度值的第一8位值和對應(yīng)于被作插值的8位奇數(shù)(Y-奇數(shù))值的第二8位值和提供一16位的經(jīng)垂直濾波的輝度象素對。奇存器780在輝度和色度通道中收集和提供經(jīng)垂直濾波的象素，并將它們作為含有輝度和色度象素對的經(jīng)垂直濾波的32位值提供。
圖7B表明行的系數(shù)與象素采樣踞離之間的空間關(guān)系。對于輝度和色度多相濾波通道的系數(shù)各自具有被分配到每一系數(shù)組的40位，而對每一相位具有一系數(shù)組。這些系數(shù)被認(rèn)為是分母為512的分?jǐn)?shù)。此系數(shù)被自左向右地置于40位的字中，C0至C3。C0和C3為帶符號的10位2的補(bǔ)碼值，而C1和C2為具有給定范圍例如-256～767的10位，它們各自隨后被變換到11位的2的補(bǔ)碼值。
圖7A包括的選的輝度系數(shù)調(diào)整782和色度系數(shù)調(diào)整784。這些系數(shù)調(diào)整782和784被用來對C1和C2推導(dǎo)11位的2的補(bǔ)數(shù)。如果位8和9(最高位)兩者均為1，此11位數(shù)的符號為1(負(fù)數(shù))，否則此值為正。
圖8A為說明適用于作為本發(fā)明一實(shí)施例的HZPF284的示范濾波器的高級方框圖。HZPF284從VPD282接收可為32數(shù)據(jù)的輝度和色度象素信息對。此HZPF284包括HZPF控制器802CR鎖存器804；CB鎖存器806；Y鎖存器808；選擇MUX810，水平濾波器系數(shù)RAM812，乘法網(wǎng)814；加法網(wǎng)816；舍入和省略處理器818；DEMUX寄存器820和輸出寄存器822。
水平再采樣由8插頭、8相位的多相濾波器完成。顯示象素的發(fā)生由HZPF控制器802以跟蹤被解碼和作下行采樣的圖形中水平位置的整數(shù)和分?jǐn)?shù)部分加以配合。整數(shù)部分指明要取用哪些象素和分?jǐn)?shù)部分指明應(yīng)采用哪一濾波器相位。在計(jì)算分?jǐn)?shù)部分時利用模N算法可使得能應(yīng)用小于N的相位。例如，如果應(yīng)用象9比5這樣的精確的下行采樣比時這可能是有用的。如果此下行采樣比例不能表示為一簡單分?jǐn)?shù)，則可將此分?jǐn)?shù)部分舍位到N相位之一。本發(fā)明示范實(shí)施例的HZPF284對象素對進(jìn)行濾波，并利用在偶數(shù)象素邊緣上的校準(zhǔn)來促進(jìn)4∶2∶0格式化圖形的處理和使得CR和CB象素(彩色象素)與對應(yīng)的Y象素結(jié)合一齊。
現(xiàn)在參照圖8A說明HZPF284的運(yùn)行。在一水平行的起始HZPF控制器802復(fù)位水平多相濾波器，對第一和第二路器網(wǎng)提供控制定時，對每一多相濾波器相位為CR、CB和Y濾波器系數(shù)從水平系數(shù)RAM812選擇系數(shù)組，選擇用于處理的各組CR、CB、和Y值。另外，當(dāng)水平位置接近行的左或右側(cè)時，HZPF控制器迫使邊緣象素值被加以重復(fù)或被設(shè)到0供8插頭多相濾波器應(yīng)用。由這種簡化所造成的圖象中的任何失真通常都隱匿在被顯示圖象的過掃描部分。
由VPF282接收的象素?cái)?shù)據(jù)被分解成Y、CR和CB值，這些值被各個地鎖存進(jìn)CR鎖存器804、CB鎖存器806、和Y鎖存器808。然后HZPF控制器802采樣適當(dāng)?shù)男盘朰、CR、CB到MUX810。在此示范實(shí)施例中，具有更多的應(yīng)用Y輝度鎖存器808中的附加鎖存器的Y值。同時，HZPF控制器802根據(jù)由對水平濾波器系數(shù)RAM812的控制信號編程的上行采樣或下行采樣值為濾波器相位和為或CR或CB或Y值選擇適當(dāng)?shù)臑V波器系數(shù)。
水平濾波器系數(shù)RAM812然后將系數(shù)輸出到乘法網(wǎng)814各部件以與輸入象素值相乘產(chǎn)生加權(quán)象素值，并在加法網(wǎng)816中將加權(quán)象表值進(jìn)行組合以產(chǎn)生經(jīng)水平濾波的CR、CB或Y值。
在加法網(wǎng)816中組合加權(quán)象素值后，經(jīng)水平濾波的象素值被應(yīng)用于提供8位值的舍入和省略處理器(因?yàn)橄禂?shù)乘法是以較高精度進(jìn)行的)。DEMUX寄存器820接收一系列對應(yīng)于CR值的8位值，8位偶數(shù)(Y偶數(shù))Y值，8位CB值，最后對應(yīng)于8位奇數(shù)(Y奇數(shù))Y值的8位值，DEMUX寄存器820將此值作多路處理成一具有32位值的經(jīng)水平濾波的輝度和色度象素對(Y偶數(shù)、CR、Y奇數(shù)、CB)。寄存器822存儲和提供象素對作為經(jīng)垂直和水平濾波的32位象素輝度和色度象素對。
圖8B說明存儲在水平濾波器系數(shù)RAM812中和用于多相濾波器中的系數(shù)與對水平行作下行采樣圖象的象素采樣值之間的空間關(guān)系。對此示范實(shí)施例的系數(shù)被由左至右地置于一64位字中，C0到C7。系數(shù)C0、C1、C6和C7為具符號位的7位2的補(bǔ)碼值，C2和C5為具符號位的8位2的補(bǔ)碼，C3和C4為表示范圍-256～767的帶符號的10位2的補(bǔ)碼值。對C3和C4的11位2的補(bǔ)碼值利用調(diào)整來推導(dǎo)。如果位8和位9(最高位)為1，則11位值的符號為1(負(fù)數(shù))，否則此值為0(正數(shù))。所有系數(shù)均可作為具有分母512的分?jǐn)?shù)。
表12列舉對進(jìn)行所指定格式變換的本發(fā)明的示范實(shí)施例的用于VPF282和HZPF284的系數(shù)表12用于750P到525P或750P到525I的4抽頭2相位輝度垂直濾波器的系數(shù)
用于750P到525P或750P到525I的4抽頭4相位色度垂直濾波器的系數(shù)
用于750P到525I的4抽頭2相位輝度垂直濾波器的系數(shù)
用于750P到525I的4抽頭4相位色度垂直濾波器的系數(shù)
用于1125I到525P的4抽頭8相位輝度垂直濾波器的系數(shù)
用于1125I到525P的4抽頭16相位色度垂直濾波器的系數(shù)
在此顯示變換系統(tǒng)的示范實(shí)施例中，部分由DCT域?yàn)V波器216和下行采樣處理器230執(zhí)行的水平變換如圖2B中所示。不管從1125I還是從750P變換，這些均提供同樣數(shù)量的水平象素(640)。相應(yīng)地，HZPF 284對這些信號作上行采樣以提供每行720有效象素和傳送未修改的525P或525I信號，作為具有如以上表1和2中陣列的每行720有效象素的這些信號，水平濾波器系數(shù)值對于變換到480P/480I/525P/525I不作改變。這些水平濾波器系數(shù)給出在表13中表13水平濾波器的系數(shù)
此外，HZPF284的可編程容量是針對的非線性水平掃描。圖9A說明可被用于本發(fā)明的再采樣比例圖。如圖示，HZPF284的再采樣比可沿水平數(shù)描行日變化并能作分段線性型式改變。在圖9A的示范配量中，掃描行的起始時，再采樣比線性增加(或減少)直至在此掃描線上的第一點(diǎn)，這里再采樣比在到達(dá)再采樣比線性減少(或增加)的第二點(diǎn)之前保持不變。參看圖9A,h初始再采樣比為一圖形的初始再采樣比，h在采樣比變化是再采樣比中每一象素的第一變化，-h再重樣比變化為此再采樣比中每一象素的第二變化，和h再采樣比保持列及h再采樣比反轉(zhuǎn)列為其中再采樣比保持不變的顯示列象素點(diǎn)。值顯示寬為此圖形行的最后一象素(列)。
圖9A和9C表明為將4∶3圖形映射到16∶9顯示器上的比例圖。此比例以輸入值對輸出值定義，所以4/3為4到3的下行采樣和1/3為1到3的上行采樣。圖9B和9C中所示比例圖將具有720有效象素的輸入圖形圖象映射到具有720有效象素的顯示。例如，圖9B中4∶3高寬比顯示到16×9高寬比顯示的映射采用4/3下行采樣，但為裝滿顯示器的全部取樣要求沿水平行作1/1平均。因而，圖9B的圖形在顯示象素240與480間的中心具有正確的高寬比，而在側(cè)邊的值為填充圖象被作上行采樣。圖9D和9C說明用于由-16×9顯示圖象恢復(fù)到-4∶3顯示的圖形，它是圖9B和9C中所示圖形的選量。
采用按照本發(fā)明示范實(shí)施例的再采樣比圖形的效果可在圖10中作用形觀察。具有-16×9或4×3高寬比的視頻傳送格式可作16×9或4×3顯示，但原始視頻圖形可被調(diào)整來適應(yīng)進(jìn)顯示區(qū)域。從而，原始視頻圖形可被作完整、變位、壓縮、或可變擴(kuò)大/縮少地表示。
這里雖然表示和說明了示范實(shí)施例，但將會理解，這樣的實(shí)施例僅是作為示例提供的。對熟悉本技術(shù)的人生說將可作許多變型、修改、和替換面不背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)。因而，所期望的是所列權(quán)利客求概括所有處于本發(fā)明范疇之由的這類變體。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字視頻解碼器，包括用于接收編碼視頻信號的端子；解碼電路，以第一方式運(yùn)行對所接收的編碼視頻信號解碼以提供具有第一空間分辨率的解碼視頻信號，以第二方式運(yùn)行提供具有小于第一空間分辨率的第二空間分辨率的解碼視頻信號；格式化電路，包括有空間濾波器，當(dāng)解碼電路以第二方式運(yùn)行時該濾波器響應(yīng)一格式控制信號處理被解碼的視頻信號以改變此解碼視頻信號的空間分辨率來產(chǎn)生具有與第一和第二空間分辨率不同的各顯示空間分辨率的至少一個顯示視頻信號；和控制裝置，對解碼器作第一和第二模式之間的轉(zhuǎn)換和將格式化控制信號提供給格式化電路。
2.按照權(quán)利要求1的解碼器，其中編碼視頻信號被利用頻域變換加以編碼，解碼電路包括有對作頻域變換的視頻信號進(jìn)行濾波的電路及根據(jù)頻域逆變換對編碼視頻信號進(jìn)行解碼的電路。
3.按照權(quán)利要求1的解碼器，其中被加給視頻解碼器的編碼視頻信號為各自具有其掃描信號類型的高清晰度視頻類型和標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻類型之一，此掃描信號類型選自漸進(jìn)格式和交錯格式所組成的組，該解碼器進(jìn)一步包括響應(yīng)編碼視頻信號來確定此編碼視頻信號各掃描信號類型的裝置；接收具有各掃描信號類型的編程掃描信號的裝置；修改每一顯示視頻信號的各個顯示空間分辨率以便提供具有1)當(dāng)視頻解碼器以第一方式運(yùn)行時編碼視頻信號的掃描信號類型和2)當(dāng)視頻解碼器以第二方式運(yùn)行時被編程掃描信號的掃描信號類型的顯示視頻信號的裝置。
4.按照權(quán)利要求3的視頻解碼器，其中每一個掃描信號類型包括各自的顯示格式，格式化裝置還包括有響應(yīng)編碼視頻信號來確定掃描信號類型的原始顯示格式的裝置；接收編程顯示格式的裝置；其中，修改各顯示空間分辨率的裝置還提供具有1)當(dāng)視頻解碼器以第一方式運(yùn)行時編碼視頻信號的原始顯示格式和2)當(dāng)視頻解碼器以第二方式運(yùn)行時被編程顯示格式的顯示視頻信號。
5.按照權(quán)利要求4的視頻解碼器，其中原始的和編程的顯示格式各自包含各個的高寬比；視頻信號以多個由原始顯示格式規(guī)定的象素組表述；修改各自的顯示空間分辨率的裝置在當(dāng)以第二方式運(yùn)行時依靠應(yīng)用一再采樣圖形到被選擇多個象素組來將原始顯示格式修改到編程顯示格式。
6.按照權(quán)利要求5的視頻解碼器，其中再采樣模型包含至少第一和第二部分，各模型部分具有在原始顯示格式的高寬比與編程顯示格式的高寬比之間變化的再采樣比。
7.按照權(quán)利要求4的視頻解碼器，其中視頻信號為由多個被原始顯示格式定義的象素組所表述的圖象；用于修改各顯示空間分辨率的裝置包括有變換裝置，當(dāng)運(yùn)行在第二方式中時以應(yīng)用一再采樣模型到被選擇的多個象素組來將圖象的原始顯示格式的各高寬比變換到編程顯示格式的高寬比。
8.按照權(quán)利要求7的視頻解碼器，其中被變換裝置應(yīng)用的再采樣模型包括有至少第一和第二部分，各模型部分具有在原始顯示格式的高寬比與編程顯示格式的高寬比之間變化的再采樣比，其中變換裝置按照再采樣模型將由具有原始顯示格式的高寬比的多組象素表述的圖象變換到具有編程顯示格式的高寬比的新圖象。
9.按照權(quán)利要求7的視頻解碼器，其中由變換裝置應(yīng)用的再采樣模型包括至少第一和第二部分，各模型部分具有在原始顯示格式的高寬比與編程顯示格式的高寬比之間變化的再采樣比，其中變換裝置通過對被選擇的多組象素作再采樣而消隱其余的多組象素來將以多組象素表述的具有原始顯示格式的高寬比的圖象變換到具有編程顯示格式的高寬比的新圖象。
10.按照權(quán)利要求7的視頻解碼器，其中變換裝置在1)具有16×19比例的原始顯示格式的高寬比與具有4×3比例的編程顯示格式的高寬比；和2)具有4×3比例的原始顯示格式的高寬比與具有16×9比例的編程顯示格式的高寬比之間變換各自的高寬比。
11.按照權(quán)利要求1的視頻解碼器，其還包括為接收顯示器類型信號的用戶接口裝置，顯示器類型信號對應(yīng)于從由SDTV、S-視頻、HDTV和計(jì)算機(jī)監(jiān)視器構(gòu)成的組中選擇的顯示器類型，其中控制裝置還提供具有顯示器類型信號的各自的顯示器類型的格式化控制信號以便使格式化電路能為對應(yīng)的顯示器類型格式化顯示視頻信號。
12.按照權(quán)利要求1的視頻解碼器，其中解碼電路包含有一存儲器，此存儲器具有第一和第二部分，其中此解碼電路在當(dāng)視頻解碼器運(yùn)行于第一方式時利用存儲器的第一和第二部分雙方，而在當(dāng)視頻解碼器于第二方式運(yùn)行時利用存儲器的第一和第二部分之一。
13.一種數(shù)字視頻解碼器，接收和解碼被編碼的視頻信號并以第一和第二方式之一運(yùn)行，此視頻解碼器提供視頻信號作為具有各自的顯示分辨率和各自顯示格式的顯示視頻信號，包括用于接收編碼視頻信號的端子；解碼電路，于第一方式運(yùn)行對所接收的編碼視頻信號進(jìn)行解碼以得到具有第一空間分辨率的解碼視頻信號，于第二方式運(yùn)行以得到具有小于第一空間分辨率的第二空間分辨率的解碼視頻信號；格式化電路，包括有一空間濾波器，當(dāng)解碼電路以第二方式運(yùn)行時響應(yīng)格式化控制信號處理解碼視頻信號來將解碼視頻信號的空間分辨率改變到至少一個具有與第一和第二空間分辨率不同的各自的顯示空間分辨率的顯示視頻信號；和控制裝置，在第一與第二方式間切換解碼器和將格式化控制信號提供給格式化電路。
14.如權(quán)利要求13中所述的視頻解碼器，其中在第二方式中視頻解碼器從表述視頻圖象的編碼的視頻信號形成具有各自的顯示空間分辨率的顯示視頻信號，此編碼的視頻信號為作頻域變換的高分辨率視頻信號；該解碼裝置包括有用于接收和提供編碼信號作為多個高分辨率頻域視頻系數(shù)值的裝置；下行變換濾波器裝置，接收和加權(quán)被選擇的多個高分辨率頻域視頻系數(shù)值以形成一組經(jīng)濾波的頻域視頻系數(shù)；逆變換裝置，將經(jīng)濾波的頻域視頻系數(shù)變換成一組經(jīng)濾波的象素取樣值；和包括有作十取一裝置的空間濾波器，用于刪除該組經(jīng)濾波的象素樣本中被選擇的取樣值以提供具有各自的顯示空間分辨率的顯示視頻信號。
15.如權(quán)利要求14中所述的視頻解碼器，其中作頻域變換的視頻信號被離散余弦變換(DCT)操作加以變換以便提供作為各自的DCT系數(shù)的多個高分辨率頻域值中的每一個，下行變換濾波器裝置對各個所選擇的一DCT系數(shù)進(jìn)行加權(quán)，逆變換裝置以反離散余弦變換(IDCT)操作來變換頻域視頻系數(shù)。
16.如權(quán)利要求14中所述的視頻解碼器，其中下行變換濾波器裝置是一具有截止頻率的低通濾波器，該截止頻率通過用以十取一的比來除編碼視頻信號采樣頻率來確定。
17.如權(quán)利要求14中所述的視頻解碼器，其中下行變換濾波器裝置包括有多個具有預(yù)定數(shù)量抽頭的低通塊鏡象濾波器的頻域系數(shù)。
18.如權(quán)利要求14中所述的視頻解碼器，其中下行變換濾波器裝置為一以一組頻域?yàn)V波器系數(shù)表述的低通濾波器，下行變換裝置以多個高分辨率頻域視頻系數(shù)值乘該組頻域?yàn)V波器系數(shù)來對被選擇的多個高分辨率頻域視頻系數(shù)值進(jìn)行加權(quán)。
19.如權(quán)利要求14中所述的視頻解碼器，其中十中取一裝置按照十取一比對該組濾波象素取樣值進(jìn)行下行采樣。
20.如權(quán)利要求13中所述的視頻解碼器，其中在第二方式中視頻解碼器從表述視頻圖象的編碼視頻信號形成具有各自的顯示空間分辨率的顯示視頻信號，編碼的視頻信號是一作頻域變換的高分辨率視頻信號，解碼裝置包括有用于提供編碼視頻信號作為多個頻域視頻系數(shù)值的裝置；組合裝置，將此多個頻域視頻系數(shù)值與一組濾波逆變系數(shù)相組合以產(chǎn)生一組濾波象素取樣值，其中濾波逆變換系數(shù)為一組作下行變換的加權(quán)系數(shù)與為由頻域到空域變換的逆變換系數(shù)的組合；和空間濾波器包括有為刪除被選擇的該組被濾波象素取樣值中的樣值以產(chǎn)生一組作十中取一的象素取樣值的十取一裝置；和視頻解碼器包含為存儲該組被作十取一的濾波象素取樣值并將所存儲的該組被作十取一的濾波象素取樣值提供作為具有各個的顯示空間分辨率的顯示視頻信號提供的裝置。
21.一種數(shù)字視頻解碼器，接收具有編碼的視頻部分和編碼的音頻部分的編碼視頻信號，包括傳遞解碼器，被耦合來接收編碼的視頻信號，將此編碼的視頻信號分解成為編碼的視頻部分和編碼的音頻部分；視頻解碼器，包含有具有第一部分和第二部分的存儲器；解碼電路，對所接收的編碼的視頻部分進(jìn)行解碼以提供具有各自的分辨率的視頻信號的視頻部分；數(shù)字濾波電路，耦合到解碼電路，當(dāng)解碼器運(yùn)行于第二方式中時對所接收的編碼視頻部分進(jìn)行數(shù)字濾波以提供具有各自的分辨率的濾波視頻部分，此濾波視頻部分的分辨率不大于視頻信號的視頻部分的分辨率；其中解碼電路在當(dāng)視頻解碼器運(yùn)行于第一方式中時利用存儲器的第一和第二部分對編碼視頻部分進(jìn)行解碼，當(dāng)數(shù)字濾波電路被使能和視頻解碼器運(yùn)行在第一方式中時解碼電路利用第一部分對編碼視頻分進(jìn)行解碼；格式化電路，根據(jù)至少一所接收的顯示格式對視頻信號的視頻部分進(jìn)行格式化，該格式化電路包括有用于在各自的輸出端口以各自的顯示格式提供視頻部分作為至少一顯示視頻信號的裝置，此至少一顯示視頻信號在視頻解碼器以第一方式運(yùn)行時具有視頻信號的視頻部分的分辨率；和用于在各自的輸出端口以各自的顯示格式提供被濾波的視頻部分作為至少一顯示視頻信號，此至少一顯示視頻信號在視頻解碼器以第二方式運(yùn)行時具有視頻信號的被濾波視頻部分的對應(yīng)分辨率；和在第一和第二方式間切換解碼器的裝置；和音頻解碼器，對音頻部分進(jìn)行解碼和對應(yīng)于顯示視頻信號提供此音頻部分。
22.如權(quán)利要求21中所述的數(shù)字視頻解碼器，其中在各個的輸出端口的至少一顯示視頻信號為一被加到數(shù)/模轉(zhuǎn)換器以將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的數(shù)字信號，而此模擬信號隨后被提供到一濾波器，由此從各顯示視頻信號濾除假象。
23.如權(quán)利要求21中所述的數(shù)字視頻解碼器，還包括有變換裝置，將一顯示視頻信號作下行變換到具有NTSC分辨率的信號；和編碼裝置，將經(jīng)變換的一顯示視頻信號編碼作為NTSC格式化的視頻信號。
24.如權(quán)利要求21中所述數(shù)字視頻解碼器，其中視頻信號表示一視頻圖象，此視頻圖象至少為高清晰度視頻圖象和計(jì)算機(jī)生成的圖象之一，它經(jīng)頻域編碼而后作傳遞編碼；視頻傳遞解碼器包括一通信接口，接收和解碼此經(jīng)傳遞編碼的視頻圖象以便將頻域編碼的視頻圖象作為編碼的視頻信號提供給視頻解碼器。
25.一種數(shù)字視頻解碼器，包括用于接收編碼視頻信號的端子；解碼電路，將所接收的具有第一空間分辨率的編碼的視頻信號加以解碼以提供具有低于第一空間分辨率的第二空間分辨率的解碼的視頻信號；格式化電路，包括有一空間濾波器，處理經(jīng)解碼的視頻信號以改變解碼視頻信號的空間分辨率來產(chǎn)生至少一個具有與第一和第二空間分辨率不同的各自的顯示空間分辨率的顯示視頻信號。
26.如權(quán)利要求15的解碼器，其中編碼視頻信號采用頻域變換加以編碼；和解碼電路包括有對頻域變換的視頻信號作滹波的電路和根據(jù)頻域逆變換對編碼視頻信號解碼的電路。
27.一種以數(shù)字視頻解碼器進(jìn)行編碼視頻信號解碼的方法，包括步驟a)對所接收的編碼視頻信號解碼以提供ⅰ)當(dāng)數(shù)字視頻解碼器以第一方式運(yùn)行時，具有第一空間分辨率的解碼視頻信號，和ⅱ)當(dāng)數(shù)字視頻解碼器以第二方式運(yùn)行時，具有低于第一空間分辨率的第二空間分辨率的解碼視頻信號；b)由一控制器提供格式化控制信號；c)按照該格式化控制信號對解碼視頻信號進(jìn)行濾波以當(dāng)數(shù)字視頻解碼器運(yùn)行于第二方式中時改變解碼視頻信號的空間分辨率，經(jīng)濾波的解碼視頻信號具有與第一和第二空間分辨率不同的各自的顯示空間分辨率；和d)1)當(dāng)數(shù)字視頻解碼器運(yùn)行于第一方式中時從具有第一空間分辨率的解碼視頻信號，和2)當(dāng)數(shù)字視頻解碼器運(yùn)行于第二方式中時從經(jīng)濾波的解碼視頻信號產(chǎn)生至少一顯示視頻信號。
28.按照權(quán)利要求27中所述的數(shù)字視頻解碼器解碼的方法，其中編碼的視頻信號是作頻域變換的高分辨率視頻信號，該方法還包括有步驟提供編碼的視頻信號作為多個高分辨率頻域視頻系數(shù)值；對被選擇的多個高分辨率頻域視頻系數(shù)值進(jìn)行加權(quán)以形成一組濾波頻域視頻系數(shù)；將濾波頻域視頻系數(shù)變換成一組濾波象素取樣值；和刪除被選擇的濾波象素取樣組的值以提供具有各自的顯示空間分辨率的顯示視頻信號。
29.一種由數(shù)字視頻解碼器對編碼的視頻信號解碼的方法，此編碼視頻信號采用頻域變換編碼，該方法包括步驟a)對接收的具有第一空間分辨率的編碼視頻信號進(jìn)行解碼以提供頻域變換視頻信號；b)在頻域中對頻域變換視頻信號進(jìn)行濾波和逆變換以提供具有低于第一空間分辨率的第二空間分辨率的解碼的視頻信號；和c)對解碼的視頻信號進(jìn)行空間濾波以改變此解碼視頻信號的空間分辨率以產(chǎn)生至少一個具有不同于第一和第二空間分辨率的各自的顯示空間分辨率的顯示視頻信號。
全文摘要
從Advanced Television systems Standard(ATSC近代電視系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn))的視頻解碼器包含有在當(dāng)解碼器以第一模式運(yùn)行時對Main Profile,High Level(MP@HL)圖象解碼以產(chǎn)生高清晰度視頻輸出和對Main profile,Main Level(MP@ML)信號解碼以產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)清晰度視頻信號的電路。而在當(dāng)解碼器以第二模式運(yùn)行時,電路被用來由MP@HL信號生成標(biāo)準(zhǔn)清晰度圖象。此視頻解碼器包含有為在解碼器以第二模式運(yùn)行時產(chǎn)生MP@HL信號的分辨率的頻域?yàn)V波器。
文檔編號H04N5/44GK1220800SQ98800295
公開日1999年6月23日 申請日期1998年3月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月12日
發(fā)明者理查德·西塔, 薩普拉薩德·內(nèi)姆帕里, 拉里·菲利普斯, 埃德溫·羅伯特·邁耶, 金熙龍, 羅伯特·T·瑞安, 甘希亞姆·戴夫, 愛德華·布羅斯, 杰瑞德·皮爾遜 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社