專利名稱：數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像通信技術(shù)，特別涉及無線傳輸系統(tǒng)的視頻壓縮技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著多媒體技術(shù)及VCD，DVD等產(chǎn)品的推廣，數(shù)字壓縮技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。針對(duì)相同的視頻信號(hào)，而采用不同級(jí)別的視頻壓縮系統(tǒng)時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致解壓縮后的圖像畫面的畫質(zhì)差別。在使用民用級(jí)的無線傳輸系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮時(shí)，對(duì)信號(hào)的壓縮比較高，最終會(huì)導(dǎo)致降低圖像的畫質(zhì)，特別是當(dāng)輸入源的視頻信號(hào)噪聲點(diǎn)較多時(shí)，接收端的畫質(zhì)將會(huì)有明顯的降低，而且無論是輸入哪種清晰度的畫質(zhì)，接收端的信號(hào)質(zhì)量都有明顯的下降。
這種情況出現(xiàn)的一個(gè)重要的原因是視頻壓縮碼流的速率設(shè)定模式。
MPEG2視頻壓縮碼流的速率模式通常有兩種一個(gè)是CBR模式，稱為固定碼率傳輸；另一個(gè)是VBR模式，稱為可變碼率傳輸。
數(shù)字壓縮芯片的壓縮缺省模式通常是CBR模式，需要較高的存儲(chǔ)空間，通常用于碟片刻錄。在取樣頻率一定的條件下，對(duì)任何視頻流，CBR模式的數(shù)據(jù)傳輸碼率都是不變的。這樣它受無線網(wǎng)卡的通道切換的影響小，不會(huì)出現(xiàn)由于頻繁更換數(shù)據(jù)速率模式而出現(xiàn)掉幀，停頓的現(xiàn)象；但是它受無線網(wǎng)卡的通道占用狀態(tài)的影響大，較好的視頻圖像壓縮、傳送效果較好，較差的視頻圖像壓縮、傳送效果較差；特別是壓縮連續(xù)動(dòng)態(tài)圖象或噪聲點(diǎn)較多的圖像(弱信號(hào))時(shí)，壓縮的數(shù)據(jù)碼流量不夠，表現(xiàn)在電視畫面上是出現(xiàn)“橫線”或是“馬賽克”、“畫布效應(yīng)”等不良的情況，這在CRT電視機(jī)效果不是太明顯，在液晶等平板顯示器件上可明顯看出，使用戶無法接受。
VBR模式是根據(jù)畫面細(xì)節(jié)的復(fù)雜度，來實(shí)時(shí)決定增減壓縮碼流量及壓縮比例。它的壓縮數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是動(dòng)態(tài)變化的，在采用相同取樣速率時(shí)，它可以在壓縮細(xì)節(jié)較多的畫面時(shí)，相對(duì)提高數(shù)據(jù)碼流量。但在來回改變速率時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序上的暫停，參數(shù)刷新需要逐個(gè)進(jìn)行，播放顯示時(shí)圖像會(huì)有明顯的暫停或跳動(dòng)現(xiàn)象。
以往的方案一般選定CBR或VBR中的一種。因?yàn)樵贛PEG2編碼器中規(guī)定編碼參數(shù)，比如比特率、圖像尺寸、分辨率、速率控制(CBR或VBR)，這些通常是采用一個(gè)控制寄存器和部分參數(shù)寄儲(chǔ)器來共同完成。為了保證控制的一致性，必須將所有的參數(shù)寄存器全部設(shè)置完成后，方能執(zhí)行；這樣一旦設(shè)置為CBR模式，則圖像數(shù)據(jù)傳輸碼率均被固定為CBR模式；VBR模式也是一樣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)中視頻壓縮碼率模式對(duì)數(shù)字圖像壓縮后顯示效果不理想，提供一種自適應(yīng)調(diào)整壓縮碼率的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括亮色分離模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、編碼器，亮色分離模塊通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與編碼器相連，其中編碼器包括有幀差值計(jì)算模塊、壓縮碼流速率切換模塊、數(shù)字壓縮模塊；幀差值計(jì)算模塊，用于計(jì)算輸入數(shù)字視頻信號(hào)的當(dāng)前幀與相鄰幀之間的實(shí)際幀差值；壓縮碼流速率切換模塊，保存有預(yù)設(shè)幀差值，用于將幀差值計(jì)算模塊輸出的實(shí)際幀差值與預(yù)設(shè)幀差值比較，選擇壓縮碼率模式，所述壓縮碼率模式包括CBR模式和VBR模式；數(shù)字壓縮模塊，用于根據(jù)壓縮碼流速率切換模塊選擇的壓縮碼率模式來控制對(duì)輸入數(shù)字視頻信號(hào)的壓縮處理，并輸出壓縮后的視頻數(shù)據(jù)。
當(dāng)實(shí)際幀差值小于預(yù)設(shè)幀差值時(shí)將壓縮碼率模式切換到CBR模式，否則將壓縮碼率模式切換到VBR模式。
強(qiáng)信號(hào)、標(biāo)清信號(hào)、高清信號(hào)或運(yùn)動(dòng)較慢的圖像的實(shí)際幀差值較小，即實(shí)際幀差值小于預(yù)設(shè)幀差值；弱信號(hào)或運(yùn)動(dòng)圖像的幀差值較大，即實(shí)際幀差值大于或等于預(yù)設(shè)幀差值。
數(shù)字壓縮模塊中包含有固定參數(shù)表，所述固定參數(shù)表對(duì)應(yīng)特定的實(shí)際幀差值，當(dāng)所述壓縮碼流速率切換模塊切換壓縮碼率模式時(shí)狀態(tài)參數(shù)不需刷新，直接切換到對(duì)應(yīng)的固定參數(shù)表。
本發(fā)明的有益效果是不改變輸入視頻圖像的畫質(zhì)，不提高數(shù)據(jù)的取樣頻率，使視頻圖象經(jīng)過數(shù)字壓縮后，盡可能地提高數(shù)據(jù)碼流量的傳輸，大幅度改進(jìn)了經(jīng)過無線傳輸后顯示的視頻流圖像畫質(zhì)，使在收看弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào)時(shí)，顯示效果與源信號(hào)趨于一致。最大限度利用視頻圖象的壓縮效率，大幅度提高信號(hào)解壓縮后的畫質(zhì)，使在現(xiàn)有信號(hào)帶寬的條件下，達(dá)到視頻信號(hào)的圖像傳輸流暢，不間斷，清晰度較高的傳輸效果。
以下結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
在數(shù)據(jù)壓縮中，緩沖區(qū)大小是確定的。而視頻信號(hào)的某些片段要比其他片段的信息量大，弱信號(hào)時(shí)信息量也較大，所以CBR編碼后，有些部分的畫質(zhì)就比其他部分差。視頻信號(hào)通常又有很多速度變化的鏡頭，或弱信號(hào)噪波較多時(shí)，用VBR編碼，系統(tǒng)將為內(nèi)容簡(jiǎn)單部分分配較少的比特，從而留出部分存儲(chǔ)空間生成高質(zhì)量的細(xì)節(jié)部分。這樣播放動(dòng)作片或收看弱信號(hào)時(shí)，VBR編碼的輸出結(jié)果要比CBR編碼的輸出結(jié)果質(zhì)量好得多。但在來回改變速率時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序上的暫停，參數(shù)刷新需要逐個(gè)進(jìn)行，播放顯示時(shí)圖像會(huì)有明顯的暫?；蛱鴦?dòng)現(xiàn)象。
本發(fā)明的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)中的編碼器采用幀差值來快速識(shí)別圖像畫質(zhì)，針對(duì)不同的輸入視頻信號(hào)，變換數(shù)據(jù)傳輸壓縮碼率，交替進(jìn)行CBR和VBR模式。
幀差值(Frame differencing)是一種以時(shí)間向量為坐標(biāo)的比較法，它通過比較當(dāng)前幀與相鄰幀之間的差異，來記錄當(dāng)前幀與其相鄰幀的差值。通常幀差值作為一種時(shí)間壓縮算法應(yīng)用數(shù)字視頻的幀間壓縮算法中，本方案利用弱信號(hào)和運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)的幀差值較大，而強(qiáng)信號(hào)、標(biāo)清信號(hào)、高清信號(hào)或運(yùn)動(dòng)較慢的圖像幀差值較小，接近零的這一特點(diǎn)來快速識(shí)別圖像畫質(zhì)。MPEG圖像編碼包含3個(gè)成分I幀，P幀和B幀。I幀壓縮采用基準(zhǔn)幀模式，為當(dāng)前幀；P幀采用預(yù)測(cè)編碼，為預(yù)測(cè)幀；B幀為雙向幀間編碼，為前向幀。幀差值大小可以通過當(dāng)前幀與預(yù)測(cè)幀的差值，或當(dāng)前幀與前向幀的差值表現(xiàn)出來。
實(shí)施例如圖1所示，數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括亮色分離模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、編碼器
模擬視頻信號(hào)首先通過亮色分離模塊的梳狀濾波后，進(jìn)行亮色分離，把復(fù)合視頻信號(hào)中的亮度分量和色度分量分開，得到Y(jié)/C分量，然后用兩個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊對(duì)兩個(gè)分量分別數(shù)字化，轉(zhuǎn)換成8bits的Y/C分量進(jìn)行輸出。將數(shù)字化后的Y/C分量以ITU656的數(shù)字視頻信號(hào)格式輸出到MPEG2編碼器進(jìn)行數(shù)字視頻壓縮，數(shù)據(jù)取樣頻率為27MHz。
編碼器包括有幀差值計(jì)算模塊、壓縮碼流速率切換模塊、數(shù)字壓縮模塊幀差值計(jì)算模塊，用于計(jì)算輸入數(shù)字視頻信號(hào)中I幀與P幀的實(shí)際差值和I幀與B幀的實(shí)際差值，將I幀與P幀的實(shí)際差值輸入I-P差值寄存器，將I幀與B幀的實(shí)際差值輸入I-B差值寄存器；壓縮碼流速率切換模塊，壓縮碼率省缺模式為VBR模式。存儲(chǔ)有預(yù)設(shè)幀差值I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之和，即上線；I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之差，即下線。
當(dāng)I-P差值寄存器與I-B差值寄存器中的數(shù)值之和大于預(yù)設(shè)的上線，或I-P差值寄存器與I-B差值寄存器中的數(shù)值之差小于預(yù)設(shè)的下線，即切換為CBR模式；否則保持為VBR模式。
幀差值越小，幀間的相關(guān)性越大，也就是畫面的運(yùn)動(dòng)速度越慢；當(dāng)幀差值在預(yù)定的范圍內(nèi)，畫面可以類似于靜態(tài)圖像，這時(shí)切換為CBR模式便于提高圖像的顯示分辨率；其他情況保持在VBR模式下，有助于保證運(yùn)動(dòng)畫面的高品質(zhì)播放。
預(yù)設(shè)幀差值可通過軟件改變，因?yàn)楦鶕?jù)圖像數(shù)據(jù)傳輸速率、壓縮軟件的速率控制、圖像的分辨率等有區(qū)別，所以不同的圖像信號(hào)具體的預(yù)設(shè)值也會(huì)有區(qū)別。
當(dāng)視頻信號(hào)為強(qiáng)信號(hào)或高清信號(hào)時(shí)，預(yù)設(shè)的上線為1.2，預(yù)設(shè)的下線為0.3。
當(dāng)視頻信號(hào)為標(biāo)清信號(hào)時(shí)預(yù)設(shè)的上線為8，預(yù)設(shè)的下線為3。
可以通過菜單設(shè)置選擇預(yù)設(shè)幀差值，如將預(yù)設(shè)的上線選為1、1.1、1.2、1.3，將預(yù)設(shè)的下線選為0.2、0.3。
數(shù)字壓縮模塊，用于根據(jù)壓縮碼流速率切換模塊選擇的壓縮碼率模式來控制對(duì)輸入數(shù)字視頻信號(hào)的壓縮處理，并輸出壓縮后的視頻數(shù)據(jù)。
在MPEG2編碼器中規(guī)定編碼參數(shù)，比如比特率、圖像尺寸、分辯率、壓縮碼率模式等，這些通常是采用一個(gè)控制寄存器和部分參數(shù)寄儲(chǔ)器來共同完成。這些參數(shù)寄存器只能按字節(jié)遞增的方式來進(jìn)行調(diào)用，主控制器要調(diào)用全部的寄存器必須要執(zhí)行兩次寫操作，對(duì)寄存器賦值16位地址，即刷新控制屬性，其次賦值16位參數(shù)寄儲(chǔ)器。
為了保證控制的一致性，必須將所有的參數(shù)寄存器全部設(shè)置完成后，方能執(zhí)行；這樣一旦設(shè)置為CBR模式，則圖像數(shù)據(jù)傳輸碼率均被固定為CBR模式；VBR模式也是一樣。來回切換速率控制(CBR或VBR)模式時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序上的暫停，顯示在播放中圖像會(huì)有很明顯的抖動(dòng)現(xiàn)象。
為消除切換時(shí)的抖動(dòng)現(xiàn)象，編碼器利用查表方式，在數(shù)字壓縮模塊中設(shè)定有固定參數(shù)表，所述固定參數(shù)表對(duì)應(yīng)特定的幀差值，當(dāng)壓縮碼流速率切換模塊切換壓縮碼率模式時(shí)圖像參數(shù)不需刷新，直接切換對(duì)應(yīng)的固定參數(shù)表，最大程度的消除了抖動(dòng)現(xiàn)象，達(dá)到自適應(yīng)變換數(shù)據(jù)傳輸碼率的效果。
權(quán)利要求
1.數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括亮色分離模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、編碼器，亮色分離模塊通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與編碼器相連，其特征在于，編碼器包括有幀差值計(jì)算模塊、壓縮碼流速率切換模塊、數(shù)字壓縮模塊；幀差值計(jì)算模塊，用于計(jì)算輸入數(shù)字視頻信號(hào)的當(dāng)前幀與相鄰幀之間的實(shí)際幀差值；壓縮碼流速率切換模塊，保存有預(yù)設(shè)幀差值，用于將幀差值計(jì)算模塊輸出的實(shí)際幀差值與預(yù)設(shè)幀差值比較，選擇壓縮碼率模式，所述壓縮碼率模式包括CBR模式和VBR模式；數(shù)字壓縮模塊，用于根據(jù)壓縮碼流速率切換模塊選擇的壓縮碼率模式來控制對(duì)輸入數(shù)字視頻信號(hào)的壓縮處理，并輸出壓縮后的視頻數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮碼流速率切換模塊，當(dāng)實(shí)際幀差值小于預(yù)設(shè)幀差值時(shí)將壓縮碼率模式切換到CBR模式，否則將壓縮碼率模式切換到VBR模式。
3.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，實(shí)際幀差值，由I幀與P幀的實(shí)際差值、I幀與B幀的實(shí)際差值確定；預(yù)設(shè)幀差值，由I幀與P幀的預(yù)設(shè)差值、I幀與B幀的預(yù)設(shè)差值確定。
4.如權(quán)利要求3所述的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)際幀差值小于預(yù)設(shè)幀差值為I幀與P幀的實(shí)際差值與I幀與B幀的實(shí)際差值之和，大于I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之和；或者，I幀與P幀的實(shí)際差值與I幀與B幀的實(shí)際差值之差，小于I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之差。
5.如權(quán)利要求4所述的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之和為1.2，所述I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之差為0.3。
6.如權(quán)利要求5所述的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之和為8，所述I幀與P幀的預(yù)測(cè)差值與I幀與B幀的預(yù)測(cè)差值之差為3。
7.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述壓縮碼率省缺模式為VBR模式。
8.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字壓縮模塊中包含有固定參數(shù)表，所述固定參數(shù)表對(duì)應(yīng)特定的實(shí)際幀差值，當(dāng)所述壓縮碼流速率切換模塊切換壓縮碼率模式時(shí)，編碼參數(shù)不需刷新，直接切換對(duì)應(yīng)的固定參數(shù)表。
全文摘要
數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，涉及一種圖像通信技術(shù)。所解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)中視頻壓縮碼率模式對(duì)數(shù)字圖像壓縮后顯示效果不理想。采用的技術(shù)手段是提供一種數(shù)字視頻無線傳輸系統(tǒng)，包括亮色分離模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、編碼器，編碼器包括有幀差值計(jì)算模塊、壓縮碼流速率切換模塊、數(shù)字壓縮模塊；幀差值計(jì)算模塊，用于計(jì)算輸入數(shù)字視頻信號(hào)的當(dāng)前幀與相鄰幀之間的幀差值；壓縮碼流速率切換模塊，用于將幀差值計(jì)算模塊輸出的差值幀結(jié)果與預(yù)設(shè)幀差值比較來選擇壓縮碼率模式。本發(fā)明的有益效果是使在現(xiàn)有信號(hào)帶寬的條件下，視頻信號(hào)的圖像傳輸流暢，不間斷，清晰度較高的傳輸效果。
文檔編號(hào)H04N7/32GK1889688SQ20061002140
公開日2007年1月3日 申請(qǐng)日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日
發(fā)明者梁敏 申請(qǐng)人:四川長(zhǎng)虹電器股份有限公司