專利名稱：數(shù)字信源解碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)字視頻解碼器，特別涉及一種用于SDTV(數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視)或HDTV(數(shù)字高清晰度電視)的數(shù)字信源解碼器。
在MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)采用此標(biāo)準(zhǔn)的信源解碼的句法結(jié)構(gòu)有一些功能性的概括介紹，但并沒(méi)有提供完整的算法和適用于該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各種型(profile)和級(jí)(level)的數(shù)字信源解碼器。
為解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于SDTV或HDTV的數(shù)字信源解碼器，使其完全符合MPEG-2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，并且適用于該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各種型和級(jí)。
根據(jù)上述的目的，本發(fā)明的數(shù)字信源解碼器其輸入端可以與復(fù)用器或信道解碼器的輸出相連，其輸出端可以連接數(shù)字電視監(jiān)視器。該數(shù)字信源解碼器包括解復(fù)用單元，用于將一個(gè)所接收到的TS(編碼碼流)分解為視頻PES流，音頻PES流和數(shù)據(jù)PES流，；系統(tǒng)控制單元，用于對(duì)輸入的視頻PES流進(jìn)行前拆包，將PES流數(shù)據(jù)分成視頻基本流和各種控制參數(shù)，然后分解為至slice層的視頻數(shù)據(jù)，同時(shí)，為下一步解碼提供各種解碼參數(shù)；核心解碼單元，根據(jù)各種解碼參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制單元提供的視頻碼流進(jìn)行解碼，經(jīng)IDCT系數(shù)和運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算，最后得出視頻YUV數(shù)據(jù)，以幀為單位輸出；顯示緩存單元，將核心解碼單元輸出的YUV數(shù)據(jù)由解碼順序調(diào)整為顯示順序；后處理單元，將顯示緩存單元輸出的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行色度內(nèi)插、矩陣變換和D/A變換，對(duì)監(jiān)視器輸出模擬RGB信號(hào)，以在顯視器上顯示出復(fù)原的數(shù)字視頻圖象。
本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的數(shù)字信源解碼器單元?jiǎng)澐趾侠?，結(jié)構(gòu)清晰，各部分總線簡(jiǎn)單明確；2、本發(fā)明的數(shù)字信源解碼器各結(jié)構(gòu)單元內(nèi)部功能明確，便于硬件調(diào)試和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；3、本發(fā)明的數(shù)字信源解碼器的整個(gè)解碼流程完全符合MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并適合于該標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的各種型和級(jí)，具有較強(qiáng)的應(yīng)用性。
本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)在結(jié)合附圖和具體實(shí)施例的詳細(xì)描述中將變得顯而易見(jiàn)。其中

圖1表示本發(fā)明的數(shù)字信源解碼器的方框圖圖2表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的數(shù)字HDTV信源解碼器方框圖；圖3表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的數(shù)字SDTV信源解碼器方框圖。
在圖1中，數(shù)字信源解碼器包括解復(fù)用單元1、系統(tǒng)控制單元2、核心解碼單元3、顯示緩沖單元4和后處理單元5等。整個(gè)信源解碼器的輸入端可以與復(fù)用器或信道解碼器(未示出)的輸出相連，其輸出端可以接到數(shù)字電視監(jiān)視器6(或HDTV、SDTV監(jiān)視器以及數(shù)字視頻顯示設(shè)備)。
解復(fù)用單元1首先在TS流中通過(guò)尋找同步字節(jié)(sync-byte)建立同步，然后在利用TS流中的PCR(Program Clock Reference)信息恢復(fù)與編碼端一致的系統(tǒng)時(shí)鐘，作為整個(gè)信源解碼器的系統(tǒng)時(shí)鐘，以保證解碼端與系統(tǒng)時(shí)鐘有關(guān)的操作同編碼一致。系統(tǒng)時(shí)鐘恢復(fù)后，解復(fù)用單元1開(kāi)始利用TS流中的PID(Packe Identifier)值進(jìn)行解復(fù)用，根據(jù)PID值將TS流解析為視頻PES流、音頻PES流和數(shù)據(jù)PES流，通過(guò)不同的硬件接口將它們分別送至相應(yīng)的處理器。
系統(tǒng)控制單元2的輸入為視頻PES流。它先對(duì)視頻PES流進(jìn)行前拆包，將PES流數(shù)據(jù)分成視頻基本流數(shù)據(jù)和各種控制參數(shù)，并將視頻基本流送入輸入緩存器。系統(tǒng)控制單元2還將根據(jù)輸入緩存器的狀態(tài)來(lái)實(shí)時(shí)控制其輸出。輸入緩存器的輸出數(shù)據(jù)將被系統(tǒng)控制單元2再分解為至Slice層的視頻數(shù)據(jù)，并送到核心解碼單元3；同時(shí)，系統(tǒng)控制單元2還將序列頭(SequenceHeader)、序列擴(kuò)展(Sequence Extension)、GOP頭(GOP Header)、圖像頭(Picture Header)、圖像擴(kuò)展(Picture Coding Extension)等頭部信息中的解碼參數(shù)也分別送到核心解碼單元3，以保證下一步的解碼正常進(jìn)行。另外，系統(tǒng)控制單元2中的音視頻同步電路還將根據(jù)音頻PTS(PresentationTime-SDtamp)值和視頻PTS值來(lái)完成音視頻同步控制，使音頻、視頻同步誤差小于限定值。
核心解碼單元3首先將系統(tǒng)控制單元2傳送來(lái)的視頻碼流加以調(diào)整，并根據(jù)系統(tǒng)控制單元2提供的解碼參數(shù)進(jìn)行變長(zhǎng)解碼和游程解碼，然后根據(jù)解碼后的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行IDCT系數(shù)和運(yùn)動(dòng)矢量值的計(jì)算，并將IDCT參數(shù)送入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路。隨后，核心解碼單元3中的解碼控制電路根據(jù)運(yùn)動(dòng)矢量值產(chǎn)生讀參考幀存器的地址，由此地址得到的參考數(shù)據(jù)被送至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路。在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償電路中，參考數(shù)據(jù)先經(jīng)過(guò)半象素處理得到真正的參考值，然后根據(jù)具體情況，與IDCT輸出數(shù)據(jù)一起進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償計(jì)算，最終得到視頻YUV數(shù)據(jù)。核心解碼單元3輸出的視頻YUV數(shù)據(jù)，一方面被送到顯示緩存單元4，以供顯示另一方面，如果當(dāng)前幀是I幀或P幀，則它們同時(shí)也將被寫(xiě)入?yún)⒖紟嫫鳎鳛殡S后的P幀或B幀的預(yù)測(cè)幀。
核心解碼單元3將視頻的UYV數(shù)據(jù)以幀為單位，按照解碼順序送到顯示緩存單元4。經(jīng)顯示緩存單元處理后，將視頻數(shù)據(jù)由解碼順序調(diào)整為顯示順序，并在系統(tǒng)控制單元2的控制下，將需要顯示的視頻數(shù)據(jù)送往后處理單元5。
后處理單元5主要完成色度內(nèi)插、矩陣變換和D/A變換等功能。在后處理單元5中，顯示緩存單元4輸出的視頻數(shù)據(jù)首先要進(jìn)行色度信號(hào)的水平內(nèi)插和垂直內(nèi)插，將色度格式由4∶2∶0轉(zhuǎn)換為4∶4∶4，然后再進(jìn)行矩陣變換，將YUV信號(hào)轉(zhuǎn)換為RGB信號(hào)，隨后再進(jìn)行D/A變換，最后將模擬RGB信號(hào)輸出到監(jiān)視器6，此時(shí)監(jiān)視器6顯示出復(fù)原的數(shù)字視頻圖像。
圖2表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的數(shù)字HDTV信源解碼器的方框圖。在該數(shù)字HDTV信源解碼器中，數(shù)字HDTV的編碼碼流(TS流)進(jìn)入信源解碼器的輸入端口后，先經(jīng)過(guò)解復(fù)用單元21進(jìn)行系統(tǒng)層解碼，將TS流分接為視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)的打包的基本流(PES流)，并分別送到各自的處理器。系統(tǒng)控制單元22對(duì)視頻的PES流進(jìn)行解碼，將其恢復(fù)為視頻基本流，然后再把從輸入緩存器輸出的視頻基本流分解至Slice層，并提取下一步解碼所需的各種參數(shù)，最后解碼至Slice層的視頻數(shù)據(jù)和解碼參數(shù)一起送到核心解碼單元23。核心解碼單元23根據(jù)各種解碼參數(shù)對(duì)收到的視頻碼流進(jìn)行解碼，最終恢復(fù)出視頻YUV數(shù)據(jù)，并以幀為單位送到顯示緩存單元24。顯示緩存單元24將YUV數(shù)據(jù)由解碼順序調(diào)整為顯示順序，并根據(jù)系統(tǒng)控制單元22的控制將YUV數(shù)據(jù)送往后處理單元25。后處理單元25對(duì)YUV數(shù)據(jù)進(jìn)行色度內(nèi)插、矩陣就換和D/A變換，最后將模擬RGB數(shù)據(jù)送到HDTV監(jiān)視器或其他高分辨率的顯示設(shè)備26。這時(shí)，即可在顯示設(shè)備26的屏幕上看到恢復(fù)出來(lái)的數(shù)字高清晰度電視圖像。本發(fā)明在數(shù)字HDTV信源解碼器上是可行的。
圖3表示本發(fā)明第二實(shí)施例的數(shù)字SDTV信源解碼器的方框圖。在該數(shù)字SDTV信源解碼器中，數(shù)字SDTV的編碼碼流(TS流)進(jìn)入信源解碼器的輸入端口后，先經(jīng)過(guò)解復(fù)用單元31行進(jìn)系統(tǒng)層解碼，將TS流分接為視頻、音頻和輔助數(shù)據(jù)的打包的基本流(PES流)，并分別送到各自的處理器。(由于SDTV的編碼碼率低于HDTV的編碼碼率，因此TS流和PES流的數(shù)據(jù)率比HDTV都要低)。系統(tǒng)控制單元32對(duì)視頻的PES流進(jìn)行解碼，將其恢復(fù)為視頻基本流，然后再把視頻基本流分解至Slice層，并提取出下一步解碼所需的各種參數(shù)，最后將解碼至Slice層的視頻數(shù)據(jù)和解碼參數(shù)一起送到核心解碼單元33。核心解碼單元33根據(jù)各種解碼參數(shù)對(duì)收到的視頻碼流進(jìn)行解碼，最終恢復(fù)出SDTV的視頻YUV數(shù)據(jù)，并以幀為單位送到顯示緩存單元34。顯示緩存單元34將YUV數(shù)據(jù)由解碼順序調(diào)整為顯示順序，并根據(jù)系統(tǒng)控制單元32的控制將YUV數(shù)據(jù)送往后處理單元35。后處理單元35對(duì)視頻YUV數(shù)據(jù)進(jìn)行色度內(nèi)插、矩陣變換和D/A變換，最后將模擬RGB數(shù)據(jù)送到SDTV監(jiān)視器36。這時(shí)，即可在監(jiān)視器36的屏幕上看到恢復(fù)出來(lái)的數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視圖像。由于SDTV的輸入碼度低于HDTV，因此SDTV信源解碼器各功能單元的工作頻率也都低于HDTV。本發(fā)明在SDTV信源解碼器中是可行的。
本發(fā)明既可以用于數(shù)字高清晰度電視(HDTV)的信源解碼器，也可以用于數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)的信源解碼器。
權(quán)利要求
1.一種適用于SDTV或HDTV的數(shù)字信源解碼器，其輸入端與復(fù)用器或信道解碼器的輸出相連，其輸出端可接到數(shù)字電視監(jiān)測(cè)器，其特征在于，該數(shù)字信源解碼器包括解復(fù)用單元，用于將一個(gè)所接收的TS流分解為視頻PES流、音頻PES流和數(shù)據(jù)PES流；系統(tǒng)控制單元，用于對(duì)輸入的視頻PES流進(jìn)行前拆包，將PES流數(shù)據(jù)分成視頻基本流和各種控制參數(shù)，然后分解為至Slice層的視頻數(shù)據(jù)，同時(shí)為下一步解碼提供各種解碼參數(shù)；核心解碼單元，根據(jù)各種解碼參數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制單元輸出的視頻碼流進(jìn)行解碼，經(jīng)IDCT系數(shù)和運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算，最終得出視頻YUV數(shù)據(jù)，，以幀為單位輸出；顯示緩存單元，將核心解碼單元輸出的YUV數(shù)據(jù)由解碼順序調(diào)整為顯示順序；后處理單元，將顯示緩存單元輸出的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行色度內(nèi)插，矩陣變換和D/A變換，對(duì)監(jiān)視器輸出模擬RGB信號(hào)，以在顯示器顯示出復(fù)原的數(shù)字視頻圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信源解器，其特征在于，系統(tǒng)控制單元還根據(jù)音頻PIS值和視頻PTS值完成音、視頻間同步控制，使音、視頻同步誤差小于限定值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信源解碼器，其特征在于，核心解碼單元得到的YUV數(shù)據(jù)，如果當(dāng)前幀是I幀或P幀，則YUV數(shù)據(jù)寫(xiě)入各自參考幀存器，作為隨后的P幀或B幀的預(yù)測(cè)值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的數(shù)字信源解碼器，其特征在于，后處理單元是按其色度格式由4∶2∶0轉(zhuǎn)換為4∶4∶4，進(jìn)行色度內(nèi)插。
全文摘要
本發(fā)明采用了數(shù)字視頻解碼技術(shù),提供了一種用于SDTV或HDTV的數(shù)字信源解碼器,該數(shù)字信源解碼器包括:解復(fù)用單元1、系統(tǒng)控制單元2、核心解碼單元3、顯示緩存單元4和后處理單元5等,本發(fā)明的數(shù)字信源解碼器完全符合MPEG－2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),并適應(yīng)于該標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定的各種型和級(jí)。本發(fā)明的信源解碼器控制機(jī)制簡(jiǎn)單易行,整體方案靈活實(shí)用,可供各種數(shù)字視頻解碼器使用。
文檔編號(hào)H04N7/30GK1225544SQ9812527
公開(kāi)日1999年8月11日 申請(qǐng)日期1998年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月15日
發(fā)明者王承寧, 周萍, 俞斯樂(lè), 李華, 國(guó)澄明, 劉開(kāi)華, 潘一匡 申請(qǐng)人:國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)高技術(shù)研究發(fā)展中心