專利名稱：多種分辨率電視信號(hào)兼容解碼的信息壓縮方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及為一組分辨率依次遞增的電視信號(hào)做兼容解碼而設(shè)計(jì)的信息壓縮的方法和裝置。它特別地能夠應(yīng)用于數(shù)字視頻信號(hào)的發(fā)射和接收系統(tǒng)和數(shù)字錄像機(jī)。
減少信息壓縮裝置內(nèi)信息流量的一個(gè)已知方法是，通過執(zhí)行二維余弦變換、傅里葉變換、哈達(dá)瑪變換、哈爾(Haar)變換或者K-L(Karhunen-Loeve)型變換，對(duì)數(shù)字化的圖形進(jìn)行編碼。變換編碼使得利用圖形源的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)以及觀察者的心理視覺能力成為可能。由于為了進(jìn)行這些編碼而需執(zhí)行的操作數(shù)量將隨圖形尺寸的增大而十分快速地增加，所以把圖形分解成一些窗口或一些塊區(qū)，并且使變換對(duì)窗口內(nèi)的每個(gè)象素來進(jìn)行。這種二維變換使人們能夠得到和圖形的每個(gè)塊區(qū)內(nèi)的象素一樣多的系數(shù)。
流量的減少可以這樣達(dá)到借助于可變長(zhǎng)度的代碼來量化和描述所得到的數(shù)值序列。因?yàn)檫@后一操作將造成可變的流量率，又因?yàn)殡娨曂ǖ谰哂泄潭ǖ牧髁浚栽诰幋a器的輸出端加上一個(gè)緩存器，以便對(duì)在編碼器內(nèi)傳遞的信息流進(jìn)行調(diào)整。
解碼操作包括對(duì)接收到的變長(zhǎng)度碼字解碼，以恢復(fù)開始二維變換的系數(shù)，然后再通過對(duì)相應(yīng)于每個(gè)圖形塊區(qū)的變換的系數(shù)進(jìn)行一個(gè)與編碼時(shí)相逆的二維變換，來恢復(fù)代表每個(gè)圖形元素的數(shù)字值。實(shí)際上所用的變換是那些已經(jīng)有能夠快速執(zhí)行的算法的變換，例如，用余弦變換的編碼算法的專利案就是這樣的。該專利案的描述可以在以本申請(qǐng)人名義提出的法國專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?575351或8718371)中找到。作為一個(gè)普通的規(guī)律，這一類系統(tǒng)能夠應(yīng)用于分辨率預(yù)先已知的圖形(分辨率用行數(shù)和每行的點(diǎn)數(shù)來定義，例如，按照CCIR建議書編號(hào)661的定義，為每576行720點(diǎn))。然而，除了這種類型的分辨率之外，還同時(shí)存在有其他一些分辨率類型，例如高清晰度電視系統(tǒng)類型，如J·查特爾(J.CHATEL)的論文-演播室標(biāo)準(zhǔn)的兼容體系(“CompatibleHierarchyofStudioStandards”，SMPTE會(huì)議文集，SanFrancisco，1989，1-3Feb.)所描述的，以及應(yīng)用于諸如視象電話那樣的，對(duì)圖形質(zhì)量要求較低的，分辨率降低為288行，每行360點(diǎn)的類型。分辨率等級(jí)的多樣性必然導(dǎo)致編碼和解碼系統(tǒng)的多樣性以及人造衛(wèi)星的或無線電頻道的鏈路管理的復(fù)雜性，在某些情形中，這些鏈路可能不得不對(duì)同一套聲像節(jié)目進(jìn)行重復(fù)的發(fā)射，其次數(shù)要和各種系統(tǒng)的數(shù)目一樣多。分辨率等級(jí)的多樣性也給用戶帶來了限制，為了得益于由高清晰度電視提供的圖形質(zhì)量，他們可能不得不更換他們的接收器。
本發(fā)明的一個(gè)目的就是克服上述的缺陷。
為此，本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是為一組分辨率依次遞增的電視信號(hào)做兼容解碼而設(shè)計(jì)的一種信息壓縮方法，所述的信號(hào)是在至少一個(gè)發(fā)射編碼器和一個(gè)接收解碼器之間傳送的，所述的方法包括在發(fā)射編碼器處，-將具有最高分辨率的待發(fā)射信號(hào)的空間頻帶切割成一些相鄰的子頻帶;
-對(duì)每個(gè)子頻帶的信號(hào)獨(dú)立地進(jìn)行編碼;
-通過用不可模擬的同步碼形來分隔各個(gè)子頻帶中的已編碼信號(hào)，使各子頻帶多重混合起來;以及，在每個(gè)接收解碼器處，-對(duì)所接收到的關(guān)于各個(gè)子頻帶的信號(hào)進(jìn)行解碼，只考慮那些在重新構(gòu)造分辨率群中至少一個(gè)成分時(shí)所需要用到的信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是為了實(shí)施上述方法的一種裝置和該裝置在錄像機(jī)的電視圖形傳輸上的一種應(yīng)用。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，它在具有不同分辨率水平的電視系統(tǒng)中既提供了遞增(向上)的兼容性，也提供了遞降(向下)的兼容性。例如，它使得625行或525行標(biāo)準(zhǔn)電視接收機(jī)的解碼器能夠?qū)^低分辨率的信號(hào)和視象電話信號(hào)進(jìn)行解碼，或者能夠?qū)哂懈咔逦入娨晿?biāo)準(zhǔn)的信號(hào)進(jìn)行解碼。它還在使用625行或525行標(biāo)準(zhǔn)的電視分配系統(tǒng)和數(shù)字錄像機(jī)之間提供兼容性，為了真正能達(dá)到快進(jìn)和快倒工作方式，數(shù)字錄像機(jī)要求信息壓縮的類型必須是非迭代式的(也就是說，必須能夠以場(chǎng)間模式來進(jìn)行圖形編碼，而毋需利用過去的編碼)。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過參照附圖所作的說明在下面敘述，在這些附圖中-

圖1的圖形說明由具有不同分辨率值的各種已知電視標(biāo)準(zhǔn)所占用的頻譜區(qū)的重疊情況;
-圖2至圖7示出把一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的高清晰度圖形分解成幾個(gè)具有較低分辨率水平的其他子圖形的一些例子，-圖8示出根據(jù)本發(fā)明的編碼器的一個(gè)實(shí)施例;
-圖9示出由本發(fā)明實(shí)施的發(fā)射模式，它發(fā)射一些具有不同分辨率等級(jí)的子圖形;
-圖10示出根據(jù)本發(fā)明的解碼機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例;
-圖11至圖13表示根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例把高清晰度信號(hào)分解成幾個(gè)子頻帶，這種子頻帶是借助于正交濾波器得到的;
-圖14是在本發(fā)明中實(shí)施的一種過采樣方法的圖示說明，它把梅花型圖形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)檎粓D形結(jié)構(gòu);
-圖15示出一個(gè)相應(yīng)于信號(hào)分解圖-圖11至圖13的解碼器實(shí)施例，-圖16、圖17和圖18說明本方法的第三個(gè)實(shí)施例，它利用把余弦型二維變換的系數(shù)分配到一些子塊區(qū)中去，將高清晰度信號(hào)頻譜切割成一些子頻帶。
在由一些論文，例如，M·M溫德蘭德·施羅德(M.M.WendlandandSchroeder)的論文“關(guān)于某些電視信號(hào)處理技術(shù)的圖形質(zhì)量”(“OnPictureQualityofSomeTelevisionSignalProcessingTechniques”，SMPTE期刊，Oct.1984)或者瓊·查特爾Jean.CHATEL)的論文“向高清晰度電視的世界演播室標(biāo)準(zhǔn)邁進(jìn)”(To-wardsaworldstudiostandardforHighDefinitionTV"，IBC期刊，1988)以及“演播室標(biāo)準(zhǔn)的兼容體系”(CompatibleHierarchtofstudiostandards”，SMPTE會(huì)議文集，1-3Feb.1989，SanFrancisco)所描述的采用先有技術(shù)的電視系統(tǒng)中，高清晰度電視信號(hào)由以下事實(shí)來定義它的行數(shù)和每行的點(diǎn)數(shù)均為現(xiàn)有的625行或525行電視系統(tǒng)的兩倍。這種高清晰度(HD)信號(hào)也稱為HDP(高清晰度順序型)信號(hào)，它的清晰度對(duì)應(yīng)于每行1920點(diǎn)和1152行，這相當(dāng)于是EDP(加強(qiáng)清晰度順序型)系統(tǒng)的分辨率的兩倍，后者的清晰度是576行，每行960點(diǎn)。在它們之間，HDQ(高清晰度梅花型)系統(tǒng)有1152行，每行960點(diǎn)，其中的點(diǎn)在行與行之間按梅花形排列，如上述瓊·查特爾(Jean.CHATEL)的論文所描述和示出的那樣。還存在有其他具有較低分辨率等級(jí)的系統(tǒng)。例如EDQ(加強(qiáng)清晰度梅花型)系統(tǒng)和VT(視象電話)系統(tǒng)。EDQ系統(tǒng)以576行和每行480點(diǎn)(按梅花型排列)來定義圖形，而VT系統(tǒng)以280行和每行480點(diǎn)來定義圖形。
這些系統(tǒng)的空間分辨率的比較在圖1的正交平面(坐標(biāo)系)中畫出，其中X軸以每幅圖形的寬度內(nèi)所含有的周期數(shù)來衡量圖形的水平空間頻率，Y軸以每幅圖形的高度內(nèi)所含有的周期數(shù)來衡量圖形的垂直空間頻率。圖中，那些由HDP、EDP和VT那樣的正交采樣系統(tǒng)所描述的頻譜范圍是矩形的，而那些能夠由梅花型的HDQ、EDQ系統(tǒng)來描述的頻譜范圍是菱形的。這些頻譜區(qū)域是相互重疊在一起的。HDP和HDQ系統(tǒng)的通頻帶被限制在每輻圖形寬度960周以及每幅圖形高度576周。EDQ和EDP系統(tǒng)的通頻帶被限制在每幅圖形寬度480周和每幅圖形高度288周，而VT系統(tǒng)的通頻帶被限制在每幅圖形寬度240周和每幅圖形高度144周。在這樣的重疊情形下，在水平方向和垂直方向限制各個(gè)頻域的截止頻率都是VT系統(tǒng)截止頻率(每幅圖形寬度240周和每幅圖形高度144周)的兩倍。
基于以上的分析，本發(fā)明包括，利用空間濾波器把圖形切割成一些子頻帶，其做法是根據(jù)利用正交和對(duì)角濾波器對(duì)子頻帶編碼的已知方法，例如上面已引用過的M·M·溫德蘭德·施羅德(M.M.Wendlandschroeder)的論文所描述的方法。切割出來的頻帶或者可以代表某一種信號(hào)的分辨率(例如當(dāng)需要對(duì)VT頻帶進(jìn)行編碼時(shí))，或者提供了這樣的可能性，即通過組合來重新構(gòu)造上述的EDQ、EDP、HDQ或HDP分辨率中的某一個(gè)。
頻帶的切割是根據(jù)下面將要借助于圖2a至圖7來說明的原理而進(jìn)行的。圖2a所示的HDP信號(hào)的頻譜是與圖2b所示的正交采樣結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)的。在一個(gè)行上的連續(xù)采樣點(diǎn)互相分開一個(gè)距離V/1920，而各行之間互相分開一個(gè)距離H/1152，其中V和H分別代表圖形的寬度和高度。然后HDP信號(hào)的頻譜被一個(gè)對(duì)角濾波器濾波，濾波器的頻譜在圖3a中是用一個(gè)菱形來分界的。這個(gè)具有有限通頻帶的圖形可以用圖3b所示的梅花形結(jié)構(gòu)類型來描述。相對(duì)于圖2b所示的正交結(jié)構(gòu)來說，這個(gè)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于是一種欠采樣，欠采樣系數(shù)為2。因?yàn)閳D3b的梅花型結(jié)構(gòu)并不適宜于做余弦變換型的編碼，所以按照?qǐng)D6和圖7所示的方式把它變換成一個(gè)雙正交結(jié)構(gòu)。具有菱形頻譜和梅花型結(jié)構(gòu)的HDQ信號(hào)首先被一個(gè)矩形模板濾波，并記錄在一個(gè)與EDP信號(hào)相對(duì)應(yīng)的菱形之中。所得到的信號(hào)又可以用一個(gè)正交結(jié)構(gòu)來描述，該正交結(jié)構(gòu)是通過對(duì)與圖3c一致的HDQ結(jié)構(gòu)的欠采樣而得到的。在圖6中，HDQ和EDP的頻譜差別是一個(gè)組成子頻帶SB4的頻譜，該頻譜的形狀是一個(gè)菱形的四個(gè)頂端，沒有低頻成分。接著，這個(gè)頻譜也可以按照?qǐng)D3c所示的結(jié)構(gòu)被欠采樣，得到圖7所示的頻譜。
類似地，子頻帶SB5是從HDP信號(hào)所占的頻譜中減去HDQ信號(hào)所占的頻譜而得到的。這個(gè)子頻帶SB5可以按照?qǐng)D3b所示的梅花形結(jié)構(gòu)類型被欠采樣，以得到菱形頻譜的形狀。接著，這個(gè)頻譜可以利用上述的方法被縮減成組成子頻帶SB5a和SB5b的兩個(gè)矩形頻譜，如圖4和圖5所示。
借助于對(duì)角濾波或正交濾波(這些濾波都屬于對(duì)此項(xiàng)技術(shù)熟悉的人員的技術(shù)領(lǐng)域)，上面描述的方法使得有可能把一個(gè)由1152行和每行1920點(diǎn)所形成的HDP信號(hào)縮減為一系列子頻帶SB1、SB2、SB3a、SB3b、SB4、SB5a、SB5b，它們都具有矩形頻譜結(jié)構(gòu)，對(duì)于頻帶SB5a、SB5b、SB4而言，矩形頻譜由960點(diǎn)和576行描述，對(duì)于頻帶SB1、SB2、SB3a、SB3b而言，矩形頻譜由480點(diǎn)和288行描述。
各矩形頻譜的子圖形可以用壓縮方法獨(dú)立地進(jìn)行編碼，壓縮方法可以是余弦變換或者是上面提到過的任意其他類型的二維變換。圖8描述一個(gè)按照這個(gè)原理工作的編碼器。
該編碼器是圍繞一個(gè)多路復(fù)用器1和一些標(biāo)號(hào)為2至8的單元編碼器而組織起來的。這些單元編碼器都是二維變換編碼器，特別是余弦變換型的編碼器，例如那些在上述由本申請(qǐng)人提出的專利申請(qǐng)中所描述的編碼器。多路復(fù)用器1利用緩存器10把上述各種子頻帶的已編碼信號(hào)傳送到通道接口電路9中。
VT信號(hào)是HDP信號(hào)經(jīng)過濾波器11、12、13、14的相繼濾波而得到的，這些濾波器是按上述的順序相互串聯(lián)的。
濾波器11具有對(duì)角濾波器的結(jié)構(gòu)。它把144兆赫的HDP信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有梅花型結(jié)構(gòu)的72兆赫的HDQ信號(hào)。
濾波器12具有正交濾波器的結(jié)構(gòu)。它把HDQ信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有正交結(jié)構(gòu)的36兆赫的EDP信號(hào)。
濾波器13具有對(duì)角濾波器的結(jié)構(gòu)。它把EDP信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有對(duì)角結(jié)構(gòu)的18兆赫的EDQ信號(hào)。
最后，濾波器14具有正交濾波器的結(jié)構(gòu)。它把EDQ信號(hào)轉(zhuǎn)換成具有正交結(jié)構(gòu)的9兆赫的VT信號(hào)。
VT信號(hào)被加到編碼器2的輸入端。壓縮后的信號(hào)被加到多路復(fù)用器1的輸入端(a)。
EDQ信號(hào)被正交濾波器14和減法器電路15分解成它的兩個(gè)正交成分，減法器電路15從代表EDQ信號(hào)頻帶的整個(gè)菱形頻譜中減去由正交濾波器14給出的VT信號(hào)的頻譜成分。相減的結(jié)果在經(jīng)過電路17的欠采樣之后，被送到編碼器3的輸入端。由編碼器3壓縮后的信號(hào)被加到多路復(fù)用器1的輸入端(b)。由多路復(fù)用器1發(fā)送的EDQ信號(hào)是由編碼器2給出的VT信號(hào)和編碼器3給出的信號(hào)的合并來組成的。
EDP信號(hào)是由EDQ信號(hào)和分別從編碼器4和5的輸出端得到的兩個(gè)正交成分的合并來組成的。分別加到編碼器4和5的輸入端的具有正交頻譜結(jié)構(gòu)的信號(hào)是由正交濾波器18、頻譜減法器電路19以及其后的欠采樣電路21和22給出的。頻譜減法器電路20從由對(duì)角濾波器13給出的EDQ信號(hào)的菱形結(jié)構(gòu)頻譜中減去組成EDP信號(hào)的正交結(jié)構(gòu)頻譜。由減法器電路20給出的運(yùn)算結(jié)果信號(hào)在經(jīng)過電路32的欠采樣之后被分別加到正交濾波器18的輸入端和減法器電路19的第一輸入端。由正交濾波器18給出的濾波結(jié)果被加到減法器電路19的第二輸入端，同時(shí)，在經(jīng)過電路21的欠采樣之后，它還被加到編碼器4的輸入端。
HDQ信號(hào)是由編碼器6給出的具有正交結(jié)構(gòu)頻譜的一個(gè)信號(hào)和EDP信號(hào)的合并而組成的。加到編碼器6輸入端的信號(hào)是通過使HDQ信號(hào)經(jīng)過正交濾波器12的濾波以及減法器電路23的相減，再經(jīng)過欠采樣電路24而得到的。
HDP信號(hào)是由HDQ信號(hào)和從編碼器7和8得到的具有正交結(jié)構(gòu)頻譜的兩個(gè)信號(hào)的合并而組成的。這些信號(hào)是在使HDP信號(hào)經(jīng)過對(duì)角濾波器11、減法器電路25、欠采樣電路29、正交濾波器26、減法器電路27以及欠采樣電路28和29的濾波之后獲得的。減法器電路25從HDP信號(hào)中減去HDQ信號(hào)。所得到的差信號(hào)在經(jīng)過電路29的欠采樣之后被同時(shí)加到減法器電路27的第一輸入端和正交濾波器26的輸入端。濾波器26給出的信號(hào)首先通過欠采樣電路28被加到編碼器7的輸入端，其次被加到減法器電路27的第二輸入端。由減法器電路27進(jìn)行相減所得到的結(jié)果通過欠采樣電路29之后被加到編碼器8的輸入端。
圖8所示的編碼裝置使得能夠以一種多路復(fù)用的形式按照?qǐng)D9所描述的方法來發(fā)送各種不同的子圖形。這樣，舉例來說，當(dāng)VT信號(hào)發(fā)射頻帶SB1的每一個(gè)圖形區(qū)都是由某一確定行數(shù)N的行群(例如8行)來描述時(shí)，則在發(fā)射EDQ和EDP信號(hào)時(shí)所需的子頻帶SB2、SB3a、SB3b中的行數(shù)為N＝8，而在發(fā)射HDQ和HDP信號(hào)時(shí)所需的子頻帶SB4、SB5a、SB5b中的行數(shù)為2N＝16。各個(gè)子頻帶被通道接口電路9以一種已知的方法用不可模擬的同步信號(hào)SYN1至SYN5(也就是說，這些信號(hào)不能用其他被發(fā)射的代碼的任意組合來模擬)分隔開來。關(guān)于子頻帶SB1至SB5b的描述以如下方式插入在這些同步碼形之間-通過對(duì)位于同步碼形SYN1和SYN2之間的信息成分解碼，便有可能重新構(gòu)造對(duì)應(yīng)于子頻帶SB1的VT分辨率信號(hào);
-通過對(duì)同步碼形以前的所有信息解碼，便有可能構(gòu)造出由頻譜SB1和SB2的合并所形成的EDQ分辨率信號(hào)，等等。
這樣的安排使得接收解碼器能夠達(dá)到在不可模擬的碼形SYN1至SYN5上的同步，以便不做任何其他的操作便能選擇出這樣的信號(hào)它能夠經(jīng)過解碼而重新構(gòu)造具有前述任一種分辨率水平的視頻信號(hào)。
圖10畫出了一種相應(yīng)兼容解碼器的示范性實(shí)施例。在該例子中，來自發(fā)射通道的信號(hào)被加到解碼器的輸入端34處，并首先經(jīng)過一個(gè)檢測(cè)同步碼形SYN的輸入處理器35，以便分離出以先前所述的方式進(jìn)行編碼的信息。那些唯一地用于解碼器所接受分辨率的子頻帶信號(hào)被轉(zhuǎn)送到一個(gè)緩存器36中，然后這些信號(hào)被解碼器的解碼機(jī)構(gòu)解碼，該解碼機(jī)構(gòu)由七個(gè)單元余弦變換解碼器(標(biāo)號(hào)38至44)和一個(gè)子頻帶合成裝置45(示于圖中的封閉虛線框內(nèi))所組成，以便按照和圖8所示的編碼裝置所執(zhí)行的濾波/欠采樣相反的過程，來對(duì)信號(hào)重新整形。
VT信號(hào)由解碼器38利用子頻帶SB1信號(hào)來重新構(gòu)造。
EDQ信號(hào)是這樣得到的，先是由解碼器38和39對(duì)子頻帶SB1和SB2中的信號(hào)進(jìn)行解碼，然后由合成裝置45的單元46至50對(duì)已解碼的信號(hào)進(jìn)行合成。單元46至50包括加法器電路46，第一和第二過采樣電路47、48以及第一和第二正交濾波器49、50。加法器電路46通過把由解碼器38、39給出的，并經(jīng)過第一和第二過采樣器47、48以及第一和第二濾波器49、50整形的信號(hào)相加，而重新構(gòu)造出EDQ信號(hào)。
類似地，子頻帶SB3a和SB3b的信號(hào)在經(jīng)過解碼器40和41的解碼、然后經(jīng)過過采樣電路51和52的變換以及正弦濾波器53和54的濾波之后，被加到有兩個(gè)輸入端的加法器電路51上。然后，由加法器電路51和46輸出端得到的信號(hào)在分別經(jīng)過過采樣電路56及對(duì)角濾波器57和過采樣電路58及對(duì)角濾波器電路59之后，被送到加法器電路55的兩個(gè)運(yùn)算輸入端上。EDP信號(hào)在加法器電路55的輸出端得到。
同樣類似地，HDQ信號(hào)是由相加器電路60對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加之后，在其輸出端得到的。這兩個(gè)信號(hào)是，經(jīng)過采樣電路61和正交濾波器62整形后的EDP信號(hào)和經(jīng)過解碼器42在子頻帶SB4解碼以及過采樣電路63和正交濾波器64整形之后的信號(hào)。
HDP信號(hào)是由相加器電路65對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加之后，在其輸出端得到的。這兩個(gè)信號(hào)是，經(jīng)過過采樣電路66和對(duì)角濾波器67整形之后的HDQ信號(hào)和由加法器電路68給出的，并經(jīng)過過采樣電路69和對(duì)角濾波器70整形之后的信號(hào)。加法器電路68對(duì)分別屬于子頻帶SB5a和SB5b的兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行相加，這兩個(gè)信號(hào)已經(jīng)分別經(jīng)過了過采樣電路71、72和正交濾波器73、74的整形，然后又經(jīng)過了解碼器43、44的解碼。
圖10所示的解碼器所執(zhí)行的重新組合過程表明它是圖8所示的編碼器所執(zhí)行的分解成幾個(gè)子頻帶的過程的嚴(yán)格的逆過程。它的結(jié)構(gòu)只是簡(jiǎn)單地根據(jù)著名的內(nèi)插理論的原理，把各子頻帶相加在一起之前，先對(duì)它們過采樣然后又對(duì)它們進(jìn)行濾波。只要執(zhí)行相繼的重新組合過程，圖10所的解碼機(jī)構(gòu)便有可能達(dá)到重新構(gòu)造HDP信號(hào)(如果有必要的話)，同樣也有可能達(dá)到重新構(gòu)造前述各種中間等級(jí)的信號(hào)，舉例來說，對(duì)于一個(gè)限于重新構(gòu)造EDP分辨率信號(hào)的解碼機(jī)構(gòu)而言，它不具備提供圖10所示的所有功能，而只能夠?qū)ψ宇l帶SB1、SB2、SB3a和SB3b進(jìn)行解碼的功能。然而，盡管這樣一個(gè)解碼器接收到了具有較高分辨率的壓縮信號(hào)，但是由于前面所述的原因，它仍然能夠?qū)υ撔盘?hào)解碼，并且將它在一個(gè)具有EDP分辨率的屏幕上顯示出來。這一點(diǎn)是借助于輸入處理器35來做到的輸入處理器只保留關(guān)于子頻帶SB1至SB3的信號(hào)，并把它們轉(zhuǎn)送到存儲(chǔ)器36之中，使得只有這些信號(hào)被解碼。這些子頻帶的重新組合將形成分辨率較原始信號(hào)低的EDP信號(hào)，然而此信號(hào)卻具有低的空間頻率成分(對(duì)同一幅圖形而言)。
剛才所描述的解碼裝置的另一個(gè)用途是，它使得解決關(guān)于實(shí)現(xiàn)錄像機(jī)中的快進(jìn)、快倒問題成為可能。顯然，舉例來說，根據(jù)如下的假設(shè)，并結(jié)合解碼裝置將可能是有效的，該假設(shè)是錄像機(jī)的磁帶是這樣紀(jì)錄的，以致可以通過一個(gè)交替過程來區(qū)分兩個(gè)通道。第一個(gè)通道紀(jì)錄經(jīng)過分配式編碼后的信號(hào)，第二個(gè)通道是為在磁帶上快速搜索圖形而設(shè)計(jì)的。該第二通道在磁帶上的物理位置必須是這樣的即使磁帶卷動(dòng)得很快，這個(gè)位置也能夠被接觸到。記錄在這個(gè)通道上的信號(hào)最好是一種具有較低分辨率的信號(hào)，例如具有VT信號(hào)分辨率的信號(hào)。這種信號(hào)可以這樣得到對(duì)出現(xiàn)在錄像機(jī)輸入端的信號(hào)(它是根據(jù)本發(fā)明的描述按照分配式編碼進(jìn)行編碼的)先解碼然后再編碼。這種轉(zhuǎn)移編碼的意義在于它付出的代價(jià)很小，因?yàn)樗恍枰粋€(gè)對(duì)應(yīng)于低分辨率的解碼和編碼機(jī)構(gòu)。況且，這個(gè)編碼還有不使用時(shí)間迭代和具有固定流量率的優(yōu)點(diǎn)。于是，一個(gè)圖形總是由同樣的比特?cái)?shù)來代表，并且它在磁帶上占有不變的、完全可以識(shí)別的位置。
本發(fā)明的第一種改型的實(shí)施例將在下面借助于圖11至圖15來說明。各種改型的實(shí)施例只使用可分離的正交濾波器(也即是由垂直濾波器和水平濾波器組成的濾波器)。按照這種改型，HDP信號(hào)以圖11和圖12所示的方式被一些正交濾波器分解成幾個(gè)子頻帶。HDP信號(hào)首先被分解成一個(gè)EDP信號(hào)和三個(gè)子頻帶SB5、SB6、SB7，后三者分別對(duì)應(yīng)于垂直高空間頻率/水平低頻，垂直高頻/水平高頻和垂直低頻/水平高頻。
根據(jù)這個(gè)原理，EDP頻帶被分解成一個(gè)子頻帶SB1(VT信號(hào))和三個(gè)子頻帶SB2、SB3和SB4。根據(jù)這個(gè)方法的一種編碼器的組成在圖13中示出。
該編碼器是圍繞一個(gè)多路復(fù)用器75而組織起來的，該復(fù)用器利用一個(gè)緩存器77把與上述各子頻帶相關(guān)的編碼信號(hào)發(fā)送到通道接口電路76之中。
VT信號(hào)是通過水平和垂直濾波器78至81對(duì)HDP信號(hào)進(jìn)行相繼的濾波而得到的，這四個(gè)濾波器依次是水平的、垂直的、水平的和垂直的，并且按這個(gè)次序互相串聯(lián)起來。垂直濾波器81的輸出端被連接到編碼器82的輸入端，后者給出位于子頻帶SB1中的VT信號(hào)。位于子頻帶SB2中的信號(hào)由編碼器83給出。該編碼器的輸入端被連接在減法器電路84的輸出端上，而后者的兩個(gè)運(yùn)算信號(hào)輸入端是分別連接在垂直濾波器81的輸入端和輸出端上的。這樣，減法器電路84向編碼器83的輸入端提供那個(gè)被送到垂直濾波器81輸入端的信號(hào)的頻譜的垂直分量，從而就定義了子頻帶SB2。同樣地，被送到水平濾器80輸入端的那個(gè)EDP信號(hào)的頻譜的垂直空間分量是在減法器電路85的輸出端獲得的，后者的兩個(gè)運(yùn)算信號(hào)輸入端分別與水平濾波器80的輸入端和輸出端相連接。由減法器電路85執(zhí)行的相減運(yùn)算結(jié)果一方面被送到垂直濾波器86的輸入端，另一方面被送到減法器電路87的第一個(gè)運(yùn)算量輸入端，而減法器電路87的第二個(gè)運(yùn)算量輸入端與垂直濾波器86的輸出端相連接。垂直濾波器86把從減法器電路85輸出端得到的那個(gè)信號(hào)中過濾出來的垂直分量送到編碼器88的輸入端。編碼器88輸出端上的編碼信號(hào)是在子頻帶SB4內(nèi)編碼的。在減法器電路87的輸出端上得到的信號(hào)被加到編碼器89的輸入端上，而編碼的結(jié)果則以子頻帶SB3發(fā)射。由編碼器88和89發(fā)送的信號(hào)以及由編碼器82和83給出的信號(hào)在一起組成了EDP信號(hào)。
子頻帶SB5中的編碼信號(hào)是由編碼器90進(jìn)行編碼的，該編碼器對(duì)由減法器電路91給出的信號(hào)編碼，而該減法器的兩個(gè)運(yùn)算量輸入端是分別與垂直濾波器79的輸入端和輸出端相連接的。
子頻帶SB7中的編碼信號(hào)在編碼器92的輸出端得到，該編碼器的輸入端是和垂直濾波器93的輸出端相連接的。該垂直濾波器93的輸入端和減法器電路94的輸出端相連接，而后者的兩個(gè)運(yùn)算量輸入端分別與水平濾波器78的輸入端和輸出端相連接。在頻帶SB6中編碼的信號(hào)由編碼器95給出，該編碼器的輸入端與減法器電路96的輸出端相連接。減法器電路96的兩個(gè)運(yùn)算量輸入端分別與垂直濾波器93的輸入端和輸出端相連接。
由子頻帶SB5和SB7與以子頻帶SB1至SB4發(fā)射的EDP信號(hào)的合并，便能夠得到前述的HDQ信號(hào)。類似地，由以子頻帶SB6發(fā)射的信號(hào)與以子頻帶SB1至SB7的合并來發(fā)射的HDQ信號(hào)的合并將能夠以圖12所示的方式來重新構(gòu)造HDP信號(hào)。
然而，本發(fā)明的這個(gè)變型的實(shí)施例并沒有自然地引入HDQ和EDQ梅花型標(biāo)準(zhǔn)，這是因?yàn)槭聦?shí)上既沒有運(yùn)用對(duì)角濾波器，也沒有運(yùn)用任何能使正交采樣過渡到梅花型采樣的網(wǎng)絡(luò)。結(jié)果，該變型并沒有完全符合試圖得到的在HDP、EDP、VT型正交采樣信號(hào)與HDQ、EDQ型的按梅花型結(jié)構(gòu)采樣的信號(hào)之間的兼容性。不過，這個(gè)困難可以利用過采樣電路97、98的過采樣來克服，也即在把具有梅花形狀的信號(hào)送到圖13所示編碼器的輸入端之前，先以圖14所示類型的正交柵格格式對(duì)該信號(hào)進(jìn)行過采樣，這樣便可以把HDQ和EDQ信號(hào)分別轉(zhuǎn)換成HDP和EDP標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)號(hào)為98至110的那些欠采樣電路被分別安置在各編碼器的輸入端處，這使得子頻帶SB1至SB7得以合并。
與本發(fā)明第一種變型的實(shí)施例相應(yīng)的解碼器示出在圖15之中。這個(gè)解碼器能夠完成圖13所示編碼器的相反的功能。它包含一組解碼單元(標(biāo)號(hào)為111至117)，以便能夠?qū)υ谧宇l帶SB1至SB7中發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行解碼。與圖10所示的解碼裝置相似，也就是說，通過一個(gè)多路分離器118， 一個(gè)緩存器119和一個(gè)輸入處理器120，這些信號(hào)被輸送到解碼器111至117的輸入端。那些由各個(gè)解碼器給出的信號(hào)首先經(jīng)過過采樣裝置(標(biāo)號(hào)分別為118a至118g)的過采樣，然后再被垂直濾波器(標(biāo)號(hào)分別為119a至119g)濾波。加法器電路120ab、120cd和120fg分別對(duì)由垂直濾波器119a、119b、119c、119d、119f、119g給出的信號(hào)進(jìn)行加法運(yùn)算。接著，由這些加法器電路給出的信號(hào)又被過采樣裝置(標(biāo)號(hào)分別為121ab、121cd和121fg)過采樣，然后再被水平濾波器(標(biāo)號(hào)分別為122ab、122cd和122fg)進(jìn)行水平濾波。然后，由水平濾波器122ab和122cd給出的信號(hào)在加法器電路123中相加，從而在后者的輸出端得到EDP信號(hào)。隨之，該EDP信號(hào)被過采樣電路124進(jìn)行過采樣，再被垂直濾波器125做垂直濾波，其目的是為了在加法器電路126中與由垂直濾波器119e進(jìn)行濾波后得到的結(jié)果相加。由相加器電路126進(jìn)行相加的結(jié)果又被過采樣電路127過采樣，然后再被水平濾波器128進(jìn)行水平濾波。由水平濾波器128進(jìn)行濾波的結(jié)果在加法器電路129中被加到由水平濾波器122fg進(jìn)行濾波所得到的結(jié)果上去，從而給出HDP信號(hào)。
在圖15所示的實(shí)施例中，對(duì)VT或EDP信號(hào)的兼容解碼不需要使用適用于HDP信號(hào)的全部解碼機(jī)構(gòu)。HDQ信號(hào)能夠從HDP信號(hào)得到。不過，不需要對(duì)子頻帶SB6解碼(它所代表的頻率在HDQ頻率中并不存在)。同樣地，EDQ信號(hào)可以從EDP信號(hào)得到，而來自子頻帶SB3的信號(hào)不需要解碼。對(duì)于分別為HDQ或EDQ型解碼器的情形，應(yīng)分別使用HDP或EDP型解碼器，但是要分別去掉關(guān)于子頻帶SB6或SB3的解碼。
當(dāng)然，剛才描述的本發(fā)明的各種實(shí)施例并不是僅有的實(shí)施例。還可以有本發(fā)明的第二種變型的實(shí)施例，它用另外的方法來完成把高清晰度信號(hào)切割成具有種分辨率等級(jí)的子頻帶，不過為了產(chǎn)生二進(jìn)制系列信號(hào)而使用的前述多路復(fù)用方法仍被保留了。如同在J.M.阿丹特(J.M.Adant)等人的論文-“數(shù)字信號(hào)處理中的塊區(qū)操作及其在電視編碼中的應(yīng)用”(“BlockOperationsinDigitalSignalProcessingwithApplicationtoTVCoding”信號(hào)處理(SignalProcessing)，1987，PP.385-397)所描述的那樣，還有可能認(rèn)為，一個(gè)半頻帶濾波以及一個(gè)按二維比為2的小數(shù)化就足以把HDP格式轉(zhuǎn)變成EDP格式，這可以按圖16所示的方式來達(dá)到。在利用余弦變換的圖形壓縮系統(tǒng)的情形中，這個(gè)性質(zhì)使得有可能容易地得到降序的兼容性，因?yàn)闉榱说玫綆追N兼容等級(jí)，只要定義按圖17所示的方式重疊的子塊區(qū)就可以了。
于是系統(tǒng)之間的兼容性可以這樣來得到將通常的對(duì)余弦變換系數(shù)塊區(qū)的掃描方式修改為首先提出最小尺寸的子塊區(qū)，例如4×4(8×8)，然后再提出其它的塊區(qū)。修改后的掃描方式的一個(gè)例子如圖17所示。
因?yàn)槭窍抻趯?duì)正交格式VT、EDP和HDP的操作，掃描后得到的一系列信息可以接著被集成為前述的多路復(fù)用結(jié)構(gòu)。因此，定義子頻帶SB1至SB6以如下方式對(duì)余弦變換系數(shù)進(jìn)行掃描SB1系數(shù)1-系數(shù)4SB2+SB4+SB3系數(shù)5-系數(shù)16SB5+SB7+SB6系數(shù)17-系數(shù)6權(quán)利要求
1.為一組分辨率依次遞增的電視信號(hào)做兼容解碼而設(shè)計(jì)的一種信息壓縮方法，所述信號(hào)是在至少一個(gè)發(fā)射編碼器和一個(gè)接收解碼器之間傳送的，所述的方法包括在發(fā)射編碼器處將具有最高分辨率的待發(fā)射信號(hào)的空間頻帶切割成一些相鄰的子頻帶；對(duì)每個(gè)子頻帶的信號(hào)獨(dú)立地進(jìn)行編碼；通過用不可模擬的同步碼形來分隔各個(gè)子頻帶中的已編碼信號(hào)，使各子頻帶可以多路復(fù)用；以及，在每個(gè)接收解碼器處對(duì)所接收到的關(guān)于各個(gè)子頻帶的信號(hào)進(jìn)行解碼，只考慮那些在重新構(gòu)造分辨率群中至少一個(gè)成分時(shí)所需要用到的信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中各子頻帶是借助于對(duì)角濾波器和/或正交濾波器來分離的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一個(gè)的方法，其中各子頻帶的編碼和解碼都使用余弦型二維變換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和3的方法，其中各子頻帶是借助于對(duì)余弦變換的重疊子塊區(qū)進(jìn)行掃描來分離的，余弦變換的重疊子塊區(qū)用來對(duì)具有最高分辨率的信號(hào)進(jìn)行編碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中的電視信號(hào)是具有每行1920點(diǎn)，1152行的高清晰度順序型信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中的分辨率等級(jí)群包括第一群(HDQ)，其分辨率由每行960點(diǎn)和1152行來定義;第二群(EDP)，其分辨率由每行960點(diǎn)和576行來定義;第三群(EDQ)，其分辨率由每行480點(diǎn)和576行來定義;以及第四群(VT)，其分辨率由每行480點(diǎn)和288行來定義。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6的方法，其中，由HDP、EDP和VT群所描述的頻譜區(qū)域能夠用位于一個(gè)二維正交空間中的一些矩形來代表，該二維正交空間的X軸以每幅圖形寬度中的周期數(shù)來表征信號(hào)水平空間頻率，其Y軸以每幅圖形高度中的周期數(shù)來表征信號(hào)垂直空間頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中HDQ和EDQ群的頻譜區(qū)域能夠用二維正交空間中的一些菱形來代表。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，為了達(dá)到錄像機(jī)的快進(jìn)、快倒功能，直接在錄像機(jī)的磁帶上記錄從發(fā)射編碼器接收到的編碼信號(hào)，同時(shí)，先把所接收到的信號(hào)按其最低頻率進(jìn)行解碼，然后把它們與來自發(fā)射編碼器的編碼信號(hào)并行地紀(jì)錄在磁帶上。
10.一種實(shí)現(xiàn)根據(jù)權(quán)利要求1至9中的任一個(gè)方法的裝置，其中的編碼器含有一組垂直濾波器和/或?qū)菫V波器和/或水平濾波器，這些濾波器與一組單元編碼器以及一個(gè)多路復(fù)用器相連接，以便借助于一些不可模擬的同步碼形來分隔各個(gè)子頻帶內(nèi)的編碼信號(hào)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的裝置，其中每個(gè)解碼器都包含一個(gè)輸入處理器，用來對(duì)同步碼形進(jìn)行解碼，以便只挑選出分辨率可恢復(fù)的那些頻帶。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11的裝置在錄像機(jī)的電視圖形傳輸上的應(yīng)用，其中每個(gè)錄像機(jī)都包含有一個(gè)解碼器，以便對(duì)出現(xiàn)在錄像機(jī)輸入端的信號(hào)中的一個(gè)低頻率子頻帶進(jìn)行解碼，并按照一種適合于對(duì)記錄在錄像機(jī)磁帶上的圖形做快速搜索的算法，對(duì)它進(jìn)行編碼。
全文摘要
為一組分辨率依次遞增的電視信號(hào)做兼容解碼而設(shè)計(jì)的信息壓縮的方法和裝置，該方法包括在發(fā)射編碼器處，將具有最高分辨率的待發(fā)射信號(hào)的空間頻帶切割成一些相鄰的子頻帶；對(duì)具有最高分辨率的待發(fā)射信號(hào)在每個(gè)子頻帶內(nèi)獨(dú)立地進(jìn)行編碼；通過用不可模擬的同步碼形來分隔各個(gè)子頻帶中的已編碼信號(hào)，將各子頻帶多路復(fù)用；以及，在接收解碼器處，對(duì)所接收到的關(guān)于各個(gè)子頻帶的信號(hào)進(jìn)行解碼，只考慮那些在重新構(gòu)造分辨率群中至少一個(gè)成分時(shí)所需要用到的信號(hào)。
文檔編號(hào)H03M7/40GK1045208SQ90100830
公開日1990年9月5日 申請(qǐng)日期1990年2月21日 優(yōu)先權(quán)日1989年2月21日
發(fā)明者都赫蒂赫·菲利普, 勒佩那爾·伊夫-瑪麗 申請(qǐng)人:湯姆森-Csf公司