專利名稱：運動圖形處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種用于對包含有冗余圖形的運動圖形進行處理的運動圖形處理方法，特別是本發(fā)明涉及到一種用于在對諸如運動圖形膠片的原始圖象源進行光電轉(zhuǎn)換獲得的運動圖形信號進行處理的運動圖形處理設(shè)備。
為了把用于處理運動圖形的多個設(shè)備相互連接到一起以提供一個運動圖形處理系統(tǒng)，需要使運動圖形同步。通常，這種系統(tǒng)中多個設(shè)備中的一個被用作基準，而其余的設(shè)備跟隨這個基準設(shè)備。這個基準設(shè)備被稱作主要設(shè)備，而其余的設(shè)備被稱作從屬設(shè)備。主要設(shè)備的例子包括攝像機，VTR，視頻盤或計算機，用作運動圖形的提供源，而從屬設(shè)備的例子包括編碼器、VTR或監(jiān)視器，用于提供的運動圖形進行處理。
由主要設(shè)備提供的同步信號用作系統(tǒng)鎖相環(huán)(PLL)基準時鐘。


圖1示出一個示意性的運動圖形編碼系統(tǒng)。
這個運動圖形編碼系統(tǒng)具有多種時鐘。例如有用于編碼器101的時鐘、有用于局部譯碼器102的時鐘或者還有顯示時鐘。當然，由作為運動圖形提供源的圖形輸入設(shè)備10的數(shù)字VTR100所提供的圖形同步輸入S2表示主要時鐘。
運動圖形的編碼被認為是在運動圖形數(shù)字傳送時為減少傳送成本所必不可少的技術(shù)。
例如，圖形處理器20是由編碼器101和局部譯碼器102構(gòu)成的，且該處理器20執(zhí)行由運動補償預測和在所謂MPEG2(ISO/IEC 13813-2)公知的DCT相結(jié)合所構(gòu)成的混合編碼方法。
以每秒30幀(每秒60場)或以每秒25幀(每秒50場)的速率給出輸入信號S1。
在圖2中，由交叉陰影線示出的場是頂部場或奇數(shù)場，而用陰影線示出的場是底部場或偶數(shù)場。在當前實施例中一每個幀都必須由一對場構(gòu)成。由此，與每個幀同步地提供幀同步信號S2。在這種情況下，利用圖1的圖形處理器20對輸入的圖形進行編碼，從而使編碼器101以幀同步信號S2作為時鐘而進行工作。
若所輸入的圖形S1沒有冗余場，那么運動圖形編碼系統(tǒng)可以工作而不必使用幀同步信號S2。
但在某些場合，其中的冗余圖形包含在輸入圖形S1中。
這種冗余圖形被包括在利用光電轉(zhuǎn)換在VTR中記錄，例如運動圖形膠片上獲得的運動圖形之中。即作為原始圖形源的運動圖形膠片的圖形幀的數(shù)量是每秒24幀，借此使NTSC電視系統(tǒng)的圖形幀的數(shù)量是每秒30幀(60場)。為了對成為缺點的每秒6幀(12場)進行補償，同一個場被以每兩個圖形幀一個場的速率進行重復以用于將兩個幀轉(zhuǎn)換成5個場，并借此將24個圖形幀轉(zhuǎn)換成60個場，即30個幀。這種方法被稱作3∶2拉下，并將在下面詳細解釋。重復的場與在前場和表示的冗余圖形相同。
利用運動圖形編碼系統(tǒng)，通過檢測和不對冗余圖形進行編碼來減少數(shù)據(jù)量。這樣，雖然在圖1的例子中沒有示出，但編碼器101在予處理的處理過程中檢測冗余圖形并簡單的省去了對冗余圖形的編碼。
這種處理方式詳細地示于圖3。
在當前實施例中，冗余圖形是由簡單結(jié)構(gòu)的場示出的并且沒有進行編碼。
若簡單結(jié)構(gòu)的場是一個奇數(shù)場，那么它與前一奇數(shù)場相同，若所述簡單結(jié)構(gòu)的場是一個偶數(shù)場，那么它與前一偶數(shù)場相同。因此每5個場就要刪去一個場，并且利用兩個靠近被刪除場的連續(xù)場來產(chǎn)生一個新的輸入幀。
如可以從定時脈沖S3看到的，相對于幀同步信號S2，輸入到下一級圖形處理器的幀的定時是異步的，因此就不可能針對幀同步信號S2進行同步。其結(jié)果，由于圖1所示的運動圖形處理系統(tǒng)使用了所述圖形處理系統(tǒng)中的幀同步信號S2，所以，幀同步信號S2就不能用于例如圖形處理器20之中。
另一方面，在不僅要對圖2所示的一般運動圖形，而且還要對圖3所示包括冗余圖形的運動圖形進行處理的情況下，根據(jù)是否要執(zhí)行所述的預處理會使由圖形處理器20可執(zhí)行的處理更加復雜。
另外，由于一系列的運動圖形以不規(guī)則方式包含有冗余圖形，所以幀定時可能以更加復雜的方式不規(guī)則地變化。目前為止還缺少能應(yīng)付所有這些可變定時的圖形處理設(shè)備，另外，生產(chǎn)這種圖形處理設(shè)備也非常困難。
本發(fā)明的任務(wù)就是提供一種用于處理運動圖形的方法和裝置，它能夠?qū)σ灶A定時間周期或以不規(guī)則方式含有冗余圖形的運動圖形進行處理。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種在使用來自圖形輸入設(shè)備并作為主時鐘的圖形同步輸入的圖形處理系統(tǒng)中的技術(shù)。根據(jù)這種技術(shù)，即使是其中輸入給下一級圖形處理器的圖形串由于從由圖形輸入設(shè)備輸送的原始輸入圖形中刪除冗余圖形的預處理而不相對原始輸入運動圖形的同步輸入鎖定，也能夠通過把原始輸入圖形的同步輸入用作圖形處理系統(tǒng)的主時鐘的圖形處理而輸出經(jīng)過處理的圖形。
這樣，本發(fā)明的再一目的就是要提供一種技術(shù)，利用這種技術(shù)，在編碼器中可以使用與輸入幀或場相關(guān)的同步信號。
一方面，本發(fā)明提供了一種方法，用于對運動圖形進行處理，在這種方法中，以預置圖象速率輸入的數(shù)字運動圖形信號根據(jù)預置的圖形處理被進行處理，所述方法還用于傳送處理后的數(shù)字圖形信號。輸入的數(shù)字運動圖形信號具有多個場圖象。所述方法包括用于從輸入數(shù)字運動圖形信號中檢測冗余場的第一步驟，從多個場圖形中刪除所檢測到的冗余場的第二步驟，根據(jù)已被刪除了冗余場的場圖形串決定將要根據(jù)預置圖形處理進行處理的構(gòu)成一個幀的頂部場和底部場的相互結(jié)合并輸出決定結(jié)果的第三步驟，在已刪除了冗余場的場圖形串中插入一個預置信號以產(chǎn)生具有與輸入數(shù)字圖形信號速率相同圖形速率的處理相關(guān)的圖形信號的第四步驟，和在所述判定結(jié)果的基礎(chǔ)上根據(jù)預置圖形處理對圖形信號進行處理的第五步驟。利用這種方式，以恒定周期或不規(guī)則間隔含有冗余圖形的運動圖形被轉(zhuǎn)換成與輸入圖形同步信號同步的新的圖形串信號。
最好，該方法還包括附加到圖形信號，以用于對用于由通過預置圖形處理所進行的處理相關(guān)的圖形信號進行處理的輔助信息進行處理的第六步驟。
輸入的數(shù)字運動圖形信號最好是一個通過3∶2下拉所產(chǎn)生的信號，根據(jù)該3∶2拉下，原始圖象中的每一個圖形是以兩個或三個場被讀出的，以用于改變圖形速率。通過把用于對處理相關(guān)的圖形信號進行處理的輔助信息附加到用于處理的圖形信號上，在輔助信息的基礎(chǔ)上，可以利用圖形編碼器執(zhí)行正確的圖形處理。
若輸入的數(shù)字運動圖形信號是一個由3∶2拉下所產(chǎn)生的信號，根據(jù)該3∶2拉下，原始圖象的每一個圖形是以兩或三個場被讀出的以用于改變圖形速率，所述的輔助信息包括第一標記，用于規(guī)定當對原始圖象進行處理時，首先讀出哪一個頂部場和底部場，還包括第二標記，用于規(guī)定是用三個場還是用兩個場來讀出原始圖象的每個圖形；還包括第三標記，用于規(guī)定與處理相關(guān)的多個圖象信號的哪一些圖形信號是被插入的預置信號。利用這種方式，可以正確地執(zhí)行圖形處理。
在所述第六步驟，預置圖形處理最好是一個用于壓縮的編碼處理，且對于用于處理并被附加有第三標記的圖形信號不執(zhí)行用于壓縮的編碼。
在所述第一步驟，通過對輸入的數(shù)字運動圖形信號的場間關(guān)系進行計算來檢測冗余場。
最好，在用于處理的圖形信號中插入的預置信號是作為圖形信號毫無意義的無效信號，由于不需要使用編碼器對這些無效信號進行與壓縮相關(guān)的編碼，所以可以有效地執(zhí)行圖形處理。
若輸入的數(shù)字運動圖形信號是一個通過3∶2拉下產(chǎn)生的信號，根據(jù)該3∶2拉下，原始圖象的每一個圖形以兩個或三個場被讀出以用于改變圖形速率，通過計算輸入的數(shù)字運動圖形信號當前場的圖形信號和被延遲兩個場的圖形信號之間的場間關(guān)系檢測冗余場，對輸入的數(shù)字運動圖形信號的輸入場的數(shù)量進行計數(shù)，然后判斷計數(shù)值是否是預置值，并根據(jù)判斷結(jié)果和場間關(guān)系來檢測冗余場，從而使得冗余場被可靠地檢測出來若輸入的數(shù)字運動圖形信號是一個由3∶2下拉產(chǎn)生的信號，根據(jù)該3∶2拉下，一個原始圖象的每個圖形是以兩個或三個場讀出的以用于改變圖形速率，輔助信息包括第一標記，用于規(guī)定當對原始圖形進行處理時首先讀出哪一個頂部場和底部場；包括第二標記，用于規(guī)定原始圖形中的每一個圖形是用三個場還是用兩個場讀出，還包括第三標記，用于規(guī)定與處理相關(guān)的多個圖形信號中的哪一些圖形信號是所述插入的預置圖形信號。
另一方面，本發(fā)明提供一種用于對運動圖形信號進行處理的方法，在該方法中，根據(jù)通過從由多個場圖形構(gòu)成的數(shù)字運動圖形信號中消除冗余場，把與所述冗余場相對應(yīng)的預置無效信號插入到已被消除了冗余場的數(shù)字運動圖形信號中并通過附加用于控制圖形處理的輔助信息從所產(chǎn)生并用于處理的圖形信號恢復包含有冗余場的預置圖形速率的數(shù)字運動圖形信號。所述方法包括從用于處理的圖形信號中消除輔助信息的第一步驟用于使用輔助信息從用于處理的圖形信號中消除無效信號的第二步驟，和用于重復其中已經(jīng)消除了無效信號的圖形信號串部分的圖形信號的第三步驟，該步驟用于產(chǎn)生恢復預置圖形速率的數(shù)字圖形信號的冗余場。利用這種方式，可以很容易地產(chǎn)生與顯示相關(guān)的數(shù)字運動圖形信號。
這樣，在使用由圖形輸入設(shè)備提供的圖形同步輸入作為主時鐘的運動圖形處理系統(tǒng)中，如果由于從由圖形輸入設(shè)備提供的原始輸入運動圖形中消除冗余圖形為預處理而使得要被輸入給下一級圖形處理設(shè)備A并與處理B相關(guān)的圖形串與由圖形輸入設(shè)備提供的圖形同步輸入不同步，那么，與處理相關(guān)的圖形串B就可能被再次形成可以與圖形同步輸入同步的與處理C相關(guān)的新的圖形串。利用這種方式，由圖形輸入設(shè)備提供的圖形同步輸入在所有時間內(nèi)都可被用作主時鐘，以用于圖形處理設(shè)備。另一方面，由于作為圖形處理系統(tǒng)核心部分的圖形處理設(shè)備不需要根據(jù)通常狀態(tài)的使用情況進行特殊修改，所述通常狀態(tài)是指在這種狀態(tài)下，一般的輸入圖形串與圖形同步輸入同步，圖形處理設(shè)備在結(jié)構(gòu)上也并不過分復雜。
利用本發(fā)明的運動圖形信號處理方法，檢測所述冗余場并從輸入數(shù)字圖形信號中刪除這些冗余場，以形成一個圖形串。根據(jù)所述圖形串來識別構(gòu)成用于通過對壓縮進行編碼進行處理的幀的頂部場和底部場的組合，以形成一個幀圖形串，且預置信號被插入到幀圖形串中，以產(chǎn)生與處理相關(guān)的圖形信號。利用這種方式，可以從以恒定周期或在不規(guī)則間隔包含有冗余圖形的運動圖形中形成與圖形同步信號同步的新的圖形串信號。
與圖形處理相關(guān)的輔助信息可以被附加到與處理相關(guān)的圖形串上，以使圖形編碼器能夠根據(jù)輔助信息執(zhí)行正確的處理。
若所述輸入數(shù)字運動圖形信號是利用3∶2下拉方法讀出的信號，在這種方法中，諸如是一個運動圖形膠片圖象幀的原始圖象的圖形被以兩個或三個場的讀出。輔助信息包含用于規(guī)定當讀出原始圖象時首先被讀出的是頂部場還是底部場的第一標記，即top-field-first flag；包含用于規(guī)定是用三個場還是用兩個場讀出原始圖象圖形的第二標記，即repeat-first flag；同時還包括用于規(guī)定哪一些圖形信號是用作預置信號的無效信息的第三標記。
在這種情況下，由于對這些無效信號可以省略與壓縮相關(guān)的編碼，所以可以實現(xiàn)更加有效的圖形編碼。
假如輸入數(shù)字運動圖形信號是利用3∶2下拉方法讀出的信號，根據(jù)該方法，例如是運動圖象膠片的圖形幀的原始圖象的圖形以兩個或三個場讀出。冗余場檢測裝置最好包括一個場計數(shù)器，用于對輸入數(shù)字運動圖形信號的當前場和延遲了兩個圖形的場之間的場間關(guān)系進行計算，并在檢測到冗余場時被復位到零；還要包括一個比較器裝置，用于判斷來自所述場計數(shù)器的計數(shù)值是否是一個不小于5的奇數(shù)。通過根據(jù)比較器裝置的輸出和所述的場間關(guān)系對冗余場進行檢測，可以可靠地檢測出冗余場。
圖1的方框圖示意性地示出了一個傳統(tǒng)的運動圖形處理系統(tǒng)；圖2示出了幀同步；圖3示出了從3∶2下拉信號中刪除冗余場的操作；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個運動圖形處理方法的實施例的運動圖形處理系統(tǒng)；圖5示出的利用2或3個場讀出運動圖形源一個圖形的3∶2下拉系統(tǒng)；圖6的電路方框圖示出了預處理器的結(jié)構(gòu)；圖7的流程圖用于表示預處理器的操作；圖8是一個定時曲線，表示預處理器的操作；圖9的電路方框圖示出了后處理器的結(jié)構(gòu)；圖10的流程圖示出了后處理器的操作；
圖11A、11B的定時曲線表示后處理器的操作；圖12示出了對運動圖形進行編碼的方法；圖13的電路方框圖示出了用于編碼運動圖形的編碼器；圖14示出了圖形編碼類型指定操作，圖形編碼順序和圖形再排列操作；圖15示出了圖形數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)；圖16A、16B示出了幀/場預測模式；圖17A、17B示出了幀/場DCT模式；和圖18示出了再排列操作的圖形顯示順序。
下面參照圖4來詳細解釋用于執(zhí)行本發(fā)明運動圖形處理方法的運動圖形處理設(shè)備。
圖4示出了一個包括運動圖形處理設(shè)備的運動圖形處理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，原始輸入運動圖形信息是來自膠片源的視頻信號，利用所謂的3∶2拉下將幀速度設(shè)定成30Hz。
首先簡單解釋3-2下拉。當諸如運動圖形的膠片源被轉(zhuǎn)換成相互交錯的視頻信號時，廣泛地使用公知的3∶2下拉技術(shù)。即假如運動圖形膠片圖形幀的數(shù)量是每秒24，且相互交錯的視頻信號具有每秒30幀或每秒60幀的圖形速度，那么一定數(shù)量的場將通過3∶2拉下進行轉(zhuǎn)換。
就是說，使用了這樣一種技術(shù)，在這種技術(shù)中，在一個膠片兩個連續(xù)圖形幀、即MF1和MF2中，第一圖形幀MF1利用兩個視頻場讀出，而第二圖形幀MF2利用三個幀讀出。
另一方面，相反的3∶2拉下是這樣一種操作，在這種操作中，從30個幀/秒交錯視頻信號中檢測利用三個場讀出的圖形幀，任何冗余重復場都被消除掉，以產(chǎn)生具有每秒24幀的理想幀速度的順次幀。以5個場為一個周期而出現(xiàn)冗余幀是理想的。
在如圖4所示的運動圖形處理系統(tǒng)中，利用來自作為圖形輸入設(shè)備的數(shù)字VTR201的頂部場top-field first提供作為輸入運動圖形信號S100的具有每秒30幀或每秒60幀速度的交錯信號。
若輸入運動圖形信號S100是一個利用3∶2拉下從膠片源轉(zhuǎn)換來的運動圖形，則設(shè)定標記S115，同時將開關(guān)209，210，211和212設(shè)置在接通側(cè)。假如輸入運動圖形S100不是通過3∶2拉下轉(zhuǎn)換的運動圖形，這些開關(guān)被置于關(guān)斷位置。由于開關(guān)被設(shè)置在關(guān)斷側(cè)，所以系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本與傳統(tǒng)系統(tǒng)相同。在下面的描述中，作下述設(shè)定，即上述開關(guān)都被置于接通側(cè)，這意味著輸入運動圖形包含有冗余圖形。
假如開關(guān)209被連接到接通端，利用預處理器202對輸入運動圖形信號S100進行處理，并借此轉(zhuǎn)換成運動圖形信號S103。
下面參考圖6來解決利用預處理器202所進行的處理。
對從端301輸入的60HZ視頻場的運動圖形信號S100和利用二個場延時從延時單元302輸出的場信號S200之間的兩場信號關(guān)系進行計算。為了這個計算，利用單元303逐個象素地計算差值。一個絕對值單元304發(fā)現(xiàn)逐個象素計算的差值S201的絕對值，在加法器305中計算每個場的絕對值之和S203。利用比較器306將和S203與一個預制閾值S204比較。若所述和小于閾值S204，建立標記S205。應(yīng)當注意，除了上述方法以外，可以使用任一其它裝置來計算兩個場S100和S200之間的關(guān)系。
另一方面，場圖形信號S100的同步輸入從端308進入場計數(shù)器309，即計數(shù)器309對進入到預處理器202的場的數(shù)量進行計數(shù)。若由S206所表示的計數(shù)值i是一個不小于5的奇數(shù)，比較器310建立標記S211。當標記S211和標記S205都已被建立時，與門311的輸出S212升高，這樣的表示當前輸入的場信號S100是一個由3∶2拉下重復的冗余場。若標記S212被建立，計數(shù)器309被清零。在不進行編碼的情況下從輸入圖形中消除了被發(fā)現(xiàn)是冗余場的場。
在比較器310中，判斷規(guī)則涉及到計數(shù)值i是一個不能小于5的奇數(shù)的原因是因為通過跟隨地(the following grounds)反相3∶2下拉不能保證在a1時進行正常操作。
首先，由于3∶2下拉之后的視頻編碼，所以不能保證每5個場周期出現(xiàn)的冗余場的模式。
其次，由于在沿時間軸即在不同場和不同幀之間上3∶2下拉期間使用了平滑濾波器，根據(jù)圖形信息檢測冗余場變得困難。例如，存在這樣的情況，即隨然當前圖形場是一個冗余場，在比較器306中也不會建立標記S205。
即使是不能保證3∶2下拉模式，所述比較器310也能繼續(xù)給出關(guān)于冗余場的判定。
由于實際上并不需要經(jīng)常執(zhí)行3∶2下拉，所以，在從輸入運動圖形S100中消除冗余場之后運動圖形的幀速度是在20HZ和30HZ之間波動的。這個周期與同步輸入S105是不同步的。由此，在本實施例中，借助預處理，使輸入場被以它們的順序重新排列并插入無效幀，從而建立一個能夠與同步輸入同步的新的輸入圖形串。這是一個將要被輸入給下一級，即編碼器203的新的輸入圖形串。
下面結(jié)合圖6來解釋重新排列場和插入無效幀的方法。輸出場控制器312根據(jù)冗余場檢測標記S212使開關(guān)316在三個信號之間相互轉(zhuǎn)換，這三個信號是由延時單元302延時兩個場(一幀)并輸出的場信號S200，被延遲了4個場的場信號S208和無效場信號S209。
根據(jù)被檢測冗余場的位置信息，利用兩個標記，即top-field-first標記和repeat-first-field標記將輸入圖形的顯示模式分成如圖5所示的四種。Top-field-first標記規(guī)定在給定運動圖形膠片圖形幀上執(zhí)行3∶2拉下的是否首先讀出頂部場的Top-field。repeat-first-field標記規(guī)定運動圖形膠片的給定圖形幀是否以三個場被讀出。Top-field-first標記和repeat-first標記是在輸出場控制器312中產(chǎn)生的，并且至少兩個過去顯示模式的信息被內(nèi)部存貯起來。
圖7示出了利用輸出控制器312獲得top-field-first標記和repeat-first-filed標記的算法。在圖7中，fp表示從它們被提供時開始的輸入場S100的序列號。對fp的任一補充規(guī)定輸入場S100的時間朝著未來前進。例如，fp＝fp+2表示S100的時間朝著未來前進了兩個場。即S100的輸入前進了兩個場。
現(xiàn)在來解釋圖7流程的各個步驟。在操作從步驟1000開始以后，在步驟1001輸入第一個場然后在步驟1002檢查所述場的奇偶性是針對頂部場top field還是針對底部場bottom-field的。然后處理轉(zhuǎn)到步驟1004或1010。
若在步驟1002的判斷結(jié)果是″是″，即若第一個場是頂部場top-field，則控制向前傳輸兩個場，以在步驟1005檢查所述場是否是一個冗余場，這是一個關(guān)于是否建立了圖6所示冗余場檢測標記S212的判定。若所述場是一個冗余場，那么連同當前場在內(nèi)的三個在前場的顯示模式是與各標記相關(guān)的top-field-first＝1和repeat-first-field＝l。
冗余場的位置被設(shè)定成detected-fp＝fp(步驟1006)。用于S100的時間前進一個場(步驟1007)。當執(zhí)行下一步處理操作時，控制轉(zhuǎn)移到用于與底部場bottom-field相關(guān)的場奇偶性的步驟(步驟1010)。若在步驟1005判斷所述場不是一個冗余場，那么，不包括當前場在內(nèi)的二個在前場的顯示模式是top-field-first＝1和repeat-first-field＝0以用于各標記。下面的處理操作轉(zhuǎn)到與頂部場top-field相關(guān)的涉及奇偶性的步驟1004。
若在步驟1002前面分支的結(jié)果是″否″，即若第一個場是一個底部場bottom-field，控制向前轉(zhuǎn)移兩個場，以便在步驟1011檢查所述場是否是一個冗余場。這是一個關(guān)于是否建立了圖6冗余場檢測標記S212的判定。
若第一個場是一個冗余場，那么包括當前場在內(nèi)的三個在前場的顯示模式是與各標記相關(guān)的top-field-first＝0和repeat-first-field＝1。冗余場的位置是detected-fp＝fp(步驟1012)。用于S100的時間前進一個場(步驟1013)。在下一個處理操作時，控制轉(zhuǎn)移到與用于頂部場top-field相關(guān)的場奇偶性的步驟(步驟1004)。若在步驟1005判斷所述的場不是一個冗余場，那么不包括當前場在內(nèi)的兩個在前場的顯示模式是與各標記相關(guān)的top-field-first＝0和repeat-first-field＝0(步驟1014)。下邊的處理操作轉(zhuǎn)移到步驟1010，和用于與底部場bottom-field相關(guān)的奇偶性。
通過上述處理，輸出場控制器312建立起相應(yīng)標記top-field-first和repeat-first-field。
下面參照圖8來簡單地解釋輸出場控制器312的操作。
在這個圖中，大寫字母例如″A″或″B″表示頂部場，而小寫字母，例如″a″或″b″表示底部場。利用″1″示出的間隔表示輸入幀周期?，F(xiàn)在假定在以″*″表示的位置處檢測到多個冗余場。
在圖8所示的例子中，輸入S100的第一個場″A″被輸入(fp＝1)，并發(fā)現(xiàn)該場是一個頂部場(步驟1000和1003)。朝前兩個場的場″B″(fp＝3)沒有被發(fā)現(xiàn)是個冗余場(步驟1003到1008)。再朝前兩個場的場″B″(fp＝5)被發(fā)現(xiàn)是個冗余場(步驟1003到1006)，并在步驟1007時間前進了一個場(fp＝6)。進一步朝前兩個場的場″B″(fp＝8)沒有被發(fā)現(xiàn)是個冗余場(步驟1009到1014)。而再朝前兩個場的場″B″(fp＝10)被發(fā)送是個冗余場(步驟1009到1013)。上述處理建立的顯示模式如下fp＝1～2 top-field-first＝1，repeat-first-field＝0fp＝3～5 top-field-first＝1，repeat-first-field＝1fp＝6～7 top-field-first＝0，repeat-first-field＝0fp＝8～10 top-field-first＝0，repeat-first-field＝1下面解釋輸出S210。
相對于輸入信號S100，輸出S210延遲了4個場(2幀)開始，利用根據(jù)建立在輸出場控制器312上的top-field-first和repeat-first-field把轉(zhuǎn)換信號S207傳送給轉(zhuǎn)換開關(guān)316的輸出場控制器312從項(i)向下到項(iv)控制輸出S210(i)由于top-field-first＝1、repeat-first-field＝0
利用兩個場連續(xù)輸出被延遲了4個場的場信號S208。這些場具有場信號S208的第一幀|Aa|。
(ii)由于top-field-first＝1、repeat-first-field＝1；利用兩個場連續(xù)輸出被延遲了4個場的場信號S208，這些場具有圖8例場信號S2078的第二幀|Bb|。第三輸入場的頂部場top-field是一個冗余場，并因此而被消除并不被輸出。
(iii)，由于top-field-first＝0、repeat-first-field＝1；輸出被延遲了兩個場的場信號S200，并連續(xù)輸出被延遲了4個場的場信號S208。在圖8例中，在作為冗余場，并因此而被消除的的場。S208的第三幀的頂部場top-field的位置處輸出場信號S200。就是說，幀信號208的第4幀頂部場top-field″C″被在前裝入和輸出，然后再輸出場信號S208第三輸入幀的底部場bottom-field。至于輸入S100，底部場bottom-field″C″暫時超前于頂部場top-field″C″，所以這兩個場未能形成一個幀。但是，在輸出S103，頂部場top-field暫時處于一個在前位置，所以產(chǎn)生一個輸出幀|C、C|。
(iV)，由于top-field-first＝0、repeat-first-field＝1；在被延遲了4個場的場信號S208的兩個場之后輸出兩個無效場或一個無效幀。在圖8例中，若在底部場bottom-field處檢測到一個冗余場，例如這個底部場是信號S100第三幀的bottom-field″d″，那么在輸出S103輸出兩個無效場。這由圖8的|X|表示，接著|Dd|在信號S208處被輸出。
如上述項(i)至(iV)所示，輸出控制器312轉(zhuǎn)換開關(guān)316的控制輸出S210。在圖8中″場延遲量″這一行中，示出了輸出S210各個場相對于信號S210的延遲量。值4、α和X分別表示場信號S208、S200和無效場的輸出。
輸出S210的兩個連續(xù)場代表一個輸出幀。由幀標題多路轉(zhuǎn)換器313把幀標題信息附加到每一個輸出幀上，并且端314輸出所產(chǎn)生的信號。標題的內(nèi)容包括被表示成disabled frame-flag的top-field-first標記，repeat-first-field標記和無效幀標記。附加到相應(yīng)標記上的標題信息的例子示于圖8中″top-field-first標記和repeat-first-field標記″這一行。
在S210和S103的輸出幀中，由于它的幀周期與同步輸入信號S105的幀周期同步，所以首先輸出項部場top-field。
也前面的解釋中，插入了無效幀從而與幀同步信號同步。但是也可以插入無效場以使和場同步信號同步。在這種情況下，若觀察到場速度是60HZ，那么就可以在任一個任意位置插入兩個無效幀，而沒有必要連續(xù)插入兩個場。
另外，若圖4中的開關(guān)209和210被關(guān)斷，那么信號S100是一個交錯信號，在該信號中，首先輸入的是未經(jīng)3∶2拉下處理的一般top-field。
在這種情況下，幀標題表示錯誤內(nèi)容，其中，在所有時間內(nèi)，top-field-first＝1，repeat-first-field＝0，disabled-frame-flag＝0。
不考慮圖4中開關(guān)209、210的通斷狀態(tài)，信號S100和S103被用作輸入S104被提供給以同步輸入S105作為主時鐘進行操作的編碼器203。
利用作為運動圖形編碼系統(tǒng)核心部份的編碼器203和局部譯碼器205可以多種方式對輸入S104進行處理。要注意，在輸入S104相應(yīng)幀標題中被指定為無效幀的幀不作為無效幀進行處理。下面解釋這種情況下的一個處理操作。
首先解釋從局部譯碼器205向圖形輸出設(shè)備207輸出所述輸出S109的方法。然后參照圖9來解釋被提供有輸出S109的后處理器206。
參看圖9，從端400輸入的局部譯碼的輸出S109被傳送給幀標題分離器401，在這里，各個幀的標題內(nèi)容S303被讀出并傳送給輸出場控制器403。在輸出場控制器403中，至少存貯一個標題內(nèi)容過去顯示模式信息，所述的標題內(nèi)容包括top-field-first標記，repeat-first-field標記和disabled-frame-flag標記。
另外，若圖4所示開關(guān)211、212是斷開的，S111是一個交錯信號，在該信號中，首先輸入的是未經(jīng)3∶2下拉處理的一般top-field。
在這種情況下，幀標題變成諸如在所有時刻top-field-first＝1repeat-first-field＝0和disabled-frame-flag＝0的錯誤內(nèi)容。
在幀標題內(nèi)容的基礎(chǔ)上，圖4的輸出場控制器403使開關(guān)404在三個信號、即當前輸入場300以及由延遲單元402輸出的被延遲了兩個場或一個幀的場信號S301和被延遲了四個場或兩個幀的場信號S302之間進行轉(zhuǎn)換。
下面參照圖10來解釋后處理器、特別是圖9的輸出場控制器403的操作。
在這個圖中，諸如″A或″B″的大寫字母表示頂部場，諸如″a″或″b″的小寫字母表示底部場，由″1″表示撞隔表示輸入幀周期。
圖形輸出S110是在相對于輸入信號S300被延遲兩個場或一個幀后開始的。所述輸出是根據(jù)設(shè)置在輸出場控制器403中的top-field-first，repeat-first-field和disabled-frame-flag從所示的(i)項向下到(v)項加以控制的(i)top-field-first＝1，repeat-first-field＝0，disabled-frame-flag＝0。
利用兩個場連續(xù)輸出被延遲了一個幀的場信號S301。在當前例中，如圖10所示，這些場是場信號S301的第一幀|Aa|。
(ii)top-field-first＝1，repeat-first-field＝1，disabled-frame-flag＝0利用兩個場連續(xù)輸出被延遲了一幀的場信號S301。然后，利用一個場輸出被延遲了2個幀的場信號S302。在圖10的例子中，在場信號S302第二幀的頂部場top-field″B″之步輸出場信號S301的第二幀|Bb|。
(iii)top-field-first＝0，repeat-first-field＝0，disabled-frame-flag＝0利用一個場輸出被延遲了一個幀的場信號S201，然后，輸出被延遲2個幀的場信號S302。在圖10所示的例子中，在場信號S302第三幀的頂部場top-field″C″之前輸出場信號S301第三幀的底部場bottom-field″C″。
(iV)disabled-frame-flag＝1，不輸出任何信號。
(V)top-field-first＝0，repeat-first-field＝1，disabled-frame-flag＝0在被延遲一個幀的場信號S301的兩個場信號之前，利用一個場輸出當前輸入場S300。
如上述(i)至(v)項所示，輸出控制器403轉(zhuǎn)換開關(guān)404以控制輸出S110。在圖10的″場延遲數(shù)量″這一行中，示出了輸出S110各個場相對于輸出S100的延遲數(shù)量，值4、2和0分別表示S302、S301和S300的輸出。
返回到圖4，可以在作為圖形輸出設(shè)備的監(jiān)視器207上顯示通過局部譯碼器205、開關(guān)211和后處理器206，且若需要還可以通過開關(guān)206所獲得的輸出S112。
上述是圖4中所示運動圖形處理系統(tǒng)運動圖形的輸入/輸出操作方式。
在前面的描述中，插入到被輸入給編碼器的圖形信號中的無效信號是一個無效幀，并且一個無效幀標記被附加到幀標題信息上。但是，無效信號單元可以是多個場，多個微型數(shù)據(jù)場或多個象素，在這種情況下，用于規(guī)定這種單元為無效信號的標記被作為輔助信息附加到每一個單元上。
另外，在前面的描述中，輸入圖形的同步輸入周期是一個幀的時間周期，但是，該同步輸入周期也可以是一個場的時間周期或一個象素的時間周期。
在上述的圖形輸入設(shè)備201和編碼器203中，頂部場表示第一個被輸入的交錯信號。相反，利用該圖形輸入設(shè)備201和編碼器203，底部場也可以表示第一個被輸入的交錯信號，在這種情況下，把作為一個奇數(shù)場的頂部場top-field和作為一個偶數(shù)場的底部場bottom-field的順序交換一下就足夠了。
例如，信號S210和S300是相互交錯的信號，其中首先被輸入的是bottom-field-first標記。
下面來解釋構(gòu)成圖4所示運動圖形編碼系統(tǒng)核心部分的運動圖形編碼器的編碼器203和局部譯碼器205的處理。
運動圖形編碼器執(zhí)行一個混合的編碼方法其要點在于運動補償預測編碼和具有所謂MPEG2(ISO/IEC 13818-2)的DCT的相互結(jié)合。利用所述的MPEG-2，各個幀的圖形是I-圖形，P-圖形或B-圖形，并利用壓縮編碼對圖形信號進行編碼。
就是說，17個幀的圖形信號，即從幀F(xiàn)1到F17被構(gòu)成一個圖形組group-of-picture，該圖形組是一個處理單元。例如，如圖11所示，引入幀F(xiàn)1幀第二幀F(xiàn)2和第三幀F(xiàn)3的圖形信號分別被編碼成I-圖形，B-圖形和P-圖形。第4或下面的F4到F17被輪流處理成B-圖形或P-圖形。
對于與I-圖形相關(guān)的圖形信號，直接傳送一幀圖形信號。對于與P-圖形相關(guān)的圖形信號，如圖11A所示，發(fā)送的基本上是與在空間上過去的I-圖形或P-圖形圖形信號的差值。對于與B圖形相關(guān)的圖形信號，要發(fā)現(xiàn)與在空間上過去幀和空間上未來幀圖形信號平均值的差值，并對其進行編碼。
圖12示出了對運動圖形進行編碼的方法的原理。如圖所示，由于第一幀被處理成I-圖形，所以它作為一個傳送數(shù)據(jù)F1X在傳送通路上直接傳送(幀內(nèi)編碼)。相反，由于第二幀是作為B-圖形進行處理的，所以要計算過去幀F(xiàn)1的平均值與將來幀平均值之間的差值，并將該差值作為傳送數(shù)據(jù)F2X進行傳送。
特別是，作為B-圖形存在有四種處理。第一種處理是借助于執(zhí)行幀內(nèi)編碼把原始幀F(xiàn)2的數(shù)據(jù)作為傳送數(shù)據(jù)F2X(SP1)直接傳送。這種處理類似于對I-圖形的處理。第二種處理是借助于執(zhí)行反向預測編碼計算與將來幀F(xiàn)3的差值并發(fā)送該差值SP2。第三種處理借助于執(zhí)行正向預測編碼傳送與過去幀F(xiàn)1的差值(SP3)。最后，第四種處理是借助于雙向預測編碼產(chǎn)生與過去幀F(xiàn)1和將來幀平均值的差值(SP4)并將這個差值作為傳送數(shù)據(jù)F2X進行傳送。
在這四種方法之中，選擇使傳送數(shù)據(jù)量最小的一種方法。
為了傳送差值數(shù)據(jù)，除了用于正向預測編碼的差值數(shù)據(jù)以外，還要傳送幀F(xiàn)1和F2，那當前幀圖形和預測圖形(將要被計算與當前圖形的差值的幀圖形)之間的運動矢量X1。類似地，除了用于反向預測編碼的差值數(shù)據(jù)以外，還要傳送幀F(xiàn)3和幀F(xiàn)2之間的運動矢量X2，并且，除了用于雙向預測編碼的差值數(shù)據(jù)以外，還要傳送運動矢量X1和運動矢量X2。
對于P-圖形的幀F(xiàn)3，要計算在幀F(xiàn)3和作為預測圖形的空間過去幀F(xiàn)1之間的差值信號和運動矢量X3，并借助于執(zhí)行正向預測編碼傳送作為傳送數(shù)據(jù)F3X的計算結(jié)果。另外，借助于執(zhí)行幀內(nèi)編碼將原始幀D3作為傳送數(shù)據(jù)F3X(SP1)直接傳送。在B-圖形情況下，根據(jù)能使傳輸數(shù)據(jù)量最來選擇這些方法中的一種。
參看圖13，該圖用于解釋一個運動圖形編碼設(shè)備(編碼器)的結(jié)構(gòu)。雖然沒有詳細示出，但這個編碼器是與圖4所示的圖形同步輸入S105同步操作的。
具有幀標題的輸入幀S104從端74輸入，由端75輸入的用以表示輸入運動圖形是否由圖形輸入設(shè)備提供的標記S115是表示3∶2拉下從膠片源獲得的。
輸入圖形S104被輸入給圖形編碼類型指定和圖形編碼順序再排列單元70，該單元70然后指定I-，P-和B-圖形中的一種，并根據(jù)這種指定處理連續(xù)輸入幀的圖形，例如，由幀F(xiàn)1到F17構(gòu)成的group-of-picture被處理成如圖11所示的I，B，P，B，P，…，B，P，所指定的圖形編碼類型被寫入相應(yīng)的幀標題之中。
然后，根據(jù)所指定的圖形編碼類型按照所述的編碼順序?qū)斎雸D形進行再排列。再排列輸入圖形的原因在于由于是以反向預測對B-圖形進行編碼，所以除非預先準備好作為反向預測圖形的I-圖形中P-圖形，否則編碼是不可能的。因此，在對B-圖形進行編碼以前，必須對空間將來I-圖形或P-圖形進行編碼。因此，若圖形編碼類型被指定得如圖11例所示、那么圖形順序?qū)⒈恢匦屡帕谐蒄1，F(xiàn)3，F(xiàn)2，F(xiàn)5、F4…。
下面解釋由幀標題disabled-fram-flag指定的、在輸入圖形S104包含有一個無效幀情況下在圖形編碼型式指定和圖形編碼順序再排列單元70中對輸入幀(輸入圖形或輸入圖形串)S104進行處理的方式。
假設(shè)如圖14所示，輸入的輸入圖形S104是由F1至F13構(gòu)成的。其中，″X″表示一個無效幀。圖形編碼類型被連續(xù)指定為不考慮無效幀時的在圖形串S501中的類型。圖形串S501中的數(shù)表示圖形編碼類型的指定順序。然后，根據(jù)圖形編碼類型按照編碼順序重新排列所述圖形。圖形串S502如圖中圖形串S502所示重新排列。在目前情況下，信號串S502是相對于圖形串S104被延遲兩個幀開始的。
再排列的圖形串S502被輸入給掃描轉(zhuǎn)換器71，在這里，利用光柵掃描輸入的圖形被轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)場格式的信號。就是說，如圖15所示，利用光柵掃描輸入的圖形包括V個行，其中的每一行包括H個點。掃描轉(zhuǎn)換器71將1幀信號分成M個薄片(Slice)，每個薄片由作為一個單元的16行組成，每一片，又被分成多個宏數(shù)據(jù)場，每一個宏數(shù)據(jù)場由與16×16象素(點)對應(yīng)的亮度信號組成，每個亮度信號被分成多個數(shù)據(jù)場Y(1)到Y(jié)(4)，每個數(shù)據(jù)場由8×8個點組成。這些16×16點亮度信號與8×8點Cb信號和8×8點Cr信號相關(guān)。
另一方面，為了執(zhí)行與正在被編碼的幀S502相關(guān)的運動預測，一個基準圖形S504被提供給運動矢量檢測電路50。運動矢量檢測電路50根據(jù)來自圖形編碼類型指定和圖形編碼順序再排列單元70的指令把各個幀的圖形數(shù)據(jù)處理成I-圖形，P-圖形或B-圖形。諸如是幀F(xiàn)1的被處理成I-圖形的一個幀的圖形數(shù)據(jù)被從運動矢量檢測電路50傳送給所述幀存貯器51的正向原始圖形單元51a以進行存貯。被處理成B-圖形的所述幀的圖形數(shù)據(jù)被傳送并存貯在原始圖形單元51b中，而被處理成P-圖形的幀的圖形數(shù)據(jù)被傳送并存貯在反向原始圖形單元51c中。
若在下一個定時處提供有將被作為B-圖形(幀F(xiàn)4)或P-圖形(幀F(xiàn)5)進行處理的一個幀的圖形，那么截止到目前存貯在反向原始圖形單元51C中的第一個P-圖形(幀F(xiàn)3)的圖形數(shù)據(jù)被傳送給正向原始圖形單元51a。下一個B-圖形(幀F(xiàn)4)被存貯(重寫)在原始圖形單元51b中，而靠近該B-圖形的P-圖形被存貯(重寫)在反向原始圖形單元51C中。上述操作是連續(xù)發(fā)生的。
另外，若幀S502是一個無效幀，則運動矢量檢測電路50等待一個幀的周期不執(zhí)行任何處理。
利用預測模式轉(zhuǎn)換電路52通過幀預測模式處理或場預測模式處理對從掃描轉(zhuǎn)換器71讀出的宏數(shù)據(jù)場進行處理。然后在預測判定電路54的控制之下，由計算單元53利用幀內(nèi)編碼、正向預測編碼，反向預測編碼或雙向預測編碼對經(jīng)過上述處理的宏數(shù)據(jù)場進行處理。將要執(zhí)行這些預測操作中的哪一種取決于預測誤差信號即將要被處理的圖形或基準圖形和與其相關(guān)的預測圖形之間的差值。然后，運動矢量檢測電路50產(chǎn)生用于這個判定的預測誤差信號的絕對值的和。
下面解釋在預測模式轉(zhuǎn)換電路52中的幀預測模式和場預測模式。
假如設(shè)定了幀預測模式，那么預測模式轉(zhuǎn)換電路52直接輸出由掃描轉(zhuǎn)換器71提供的4個亮度數(shù)據(jù)場Y(1)到Y(jié)(4)給下游側(cè)的計算單元53。在這種情況下，如圖16A所示，在每個亮度數(shù)據(jù)場中共同存在有頂部場行數(shù)據(jù)和底部場行數(shù)據(jù)。利用這種幀預測模式，根據(jù)作為一個單元的4個亮度數(shù)據(jù)場(宏數(shù)據(jù)場)執(zhí)行預測，并且其中的每一個運動矢量都和這4種亮度數(shù)據(jù)場相關(guān)。
相反，預測模式轉(zhuǎn)換電路52進行操作以單獨利用頂部場行的點構(gòu)成由圖16A所示結(jié)構(gòu)中的掃描反相器71提供的4個亮度數(shù)據(jù)場中的亮度數(shù)據(jù)場Y(1)和Y(2)，而其余的兩個亮度數(shù)據(jù)場Y(3)和Y(4)單獨由底部場行的數(shù)據(jù)構(gòu)成，然后它們被輸出給計算單元53，如圖16B所示。在這種情況下，單獨的運動矢量與兩個亮度數(shù)據(jù)場Y(1)和Y(2)有關(guān)，而另外的單獨運動矢量與其余兩個亮度數(shù)據(jù)場Y(3)和Y(4)相關(guān)。
對于幀預測模式，在頂部場行數(shù)據(jù)和底部場行數(shù)據(jù)共存的情況下，將色度信號提供給計算單元53，如圖16A所示。對于場預測模式，色度數(shù)據(jù)場Cb和Cr的上面4行變成了與亮度數(shù)據(jù)場Y(1)、Y(2)相關(guān)的頂部場色度信息，而所述色度數(shù)據(jù)場Cb和Cr的下面4行變成了與亮度數(shù)據(jù)場Y(3)、Y(4)相關(guān)的底部場色度信號，如圖16B所示。
運動矢量檢測電路50輸出用于幀檢測模式的預測誤差絕對值的和及用于場檢測模式的預測誤差絕對值的和給預測模式轉(zhuǎn)換電路52。預測模式轉(zhuǎn)換電路52把用于幀預測模式的預測誤差絕對值的和與用于場檢測模式的加以比較，并執(zhí)行具有較小值預測模式的處理。所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)提供給計算單元53。
若設(shè)定3∶2下拉源輸入標記S115，那么輸入幀S104就具有順序結(jié)構(gòu)的特性。所以，預測模式被固定在幀預測模式。
在預測判定電路54中的運動矢量檢測電路50產(chǎn)生用于確定將要執(zhí)行幀間編碼，正向預測編碼，反向預測編碼或雙向編碼中哪一個的預測誤差絕對值的和。
就是說，運動矢量檢測電路50發(fā)現(xiàn)作為幀內(nèi)圖形編碼預測誤差絕對值的和的在基準圖形宏數(shù)據(jù)場的信號Aij和所述宏數(shù)據(jù)場信號Aij的平均值A(chǔ)av之間差值絕對值的和或∑|Aij-Aav|。運動矢量檢測電路還發(fā)現(xiàn)作為正向預測編碼的預測誤差絕對值的和的在輸入宏數(shù)據(jù)場信號Aij和預測圖形宏數(shù)據(jù)場信號Bij之間差值的絕對值的和，或∑|Aij-Bij|。除了所使用的預測圖形和正向預測所使用的不同以外，以類似的方式發(fā)現(xiàn)反向預測和雙向預測預測誤差絕對值的和。
這些絕對值的和被提供給預測判定電路54，該電路從正向預測、反向預測和雙向預測的預測誤差絕對值的和中選擇最小的一個作為幀間圖形預測預測誤差絕對值的和。然后，預測制定電路54把用于幀間圖形預測的預測誤差絕對值和與幀內(nèi)圖形編碼的預測誤差的絕對值的和相比較，并選擇一個較小的絕對值和去選擇與所選擇和值相對應(yīng)的模式作為預測模式。即，若圖形內(nèi)編碼的預測誤差的絕對值的和較小，那么就建立起圖形內(nèi)預測模式。若用于圖形間預測的預測誤差的絕對值的和較小，則建立正向預測模式，反向預測模式和雙向預測模式中具有最小絕對值和的模式。
由此，運動矢量檢測電路50檢測所述基準圖形和與由預測判定電路54從4種預測模式中選擇出的一種模式相關(guān)的預測圖形之間的運動矢量，并將檢測到的運動矢量輸出給變長編碼電路58和運動補償電路64。選擇這種具有最小預測誤差絕對值的和的運動矢量。
當一個將要被作為I-圖形進行處理的幀圖形被輸入時，幀內(nèi)預測模式，即不執(zhí)行運動預測的模式被建立，且計算單元53的開關(guān)53d被置于一個固定觸點a。這允許從述I-圖形的圖形數(shù)據(jù)進入DCT模式轉(zhuǎn)換電路55。
DCT模式轉(zhuǎn)換電路55把4個亮度數(shù)據(jù)場的數(shù)據(jù)設(shè)定成頂部場行和底部場行共存的狀態(tài)，或說是成頂部場行和底部場行相互分離(場DCT模式)的狀態(tài)，并把數(shù)據(jù)輸出給DCT電路56，如圖17A或17B所示。
就是說，DCT模式轉(zhuǎn)換電路55把在混合狀態(tài)下對頂部場數(shù)據(jù)和底部場數(shù)據(jù)進行DCT處理的編碼因數(shù)和在分離狀態(tài)下對底部場數(shù)據(jù)和底部場數(shù)據(jù)進行DCT處理的編碼因數(shù)進行比較，并選擇呈現(xiàn)較好編碼因數(shù)的模式。
例如，輸入信號的結(jié)構(gòu)是一種如圖17A所示的頂部場行和底部場行處于相互混合的狀態(tài)結(jié)構(gòu)。計算在垂直相鄰頂部場和底部場行信號之間的差值，然后找到差值絕對值的和或差值平方的和。另外，輸入信號的結(jié)構(gòu)是如圖17B所示的頂部場行和底部場行處于相互分離狀態(tài)的結(jié)構(gòu)。這時要計算在垂直相鄰頂部場和底部場行信號之間的差值，并找到差值絕對值的和或差值平方的和。將上述兩個絕對值的和進行比較，并建立與較小和值相關(guān)的DCT模式。就是說，若前者的和較小，建立幀DCT模式，而若后者和較小，則建立場DCT模式。
然后，與所選擇的DCT模式相關(guān)的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)被輸出給DCT電路56，一個用于規(guī)定所選擇DCT模式的DCT標記被輸出給變長編碼電路58和運動補償電路64。
假如建立了3∶2拉下源輸入標記S115，那么輸入幀S104具有順次結(jié)構(gòu)，所以DCT模式固定在幀DCT模式。
根據(jù)對圖16A和圖16B所示在預測模式轉(zhuǎn)換電路52中的預測模式和在圖17A和圖17B所示在DCT模式轉(zhuǎn)換電路55中的DCT模式進行比較可以看出，在這兩種模式中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基本上是彼此相同的。
由DCT模式轉(zhuǎn)換電路55輸出的I-圖形的圖形數(shù)據(jù)被提供給DCT電路56，在這里它被進行DCT處理并轉(zhuǎn)換成DCT因數(shù)。這些DCT因數(shù)被饋送給量化電路57，并利用與在貯在傳送緩沖器59中數(shù)據(jù)量相關(guān)的量化臺階進行量化，然后傳送給變長編碼電路58。
根據(jù)幀標題信息，變長編碼電路58傳送圖形編碼類型。top-field-first和repeat-first-field。
變長編碼電路58響應(yīng)電量化電路57提供的量化臺階或比例，把由量化電路57提供的圖形數(shù)據(jù)，在這里是I-圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成諸如霍夫曼代碼的變長碼，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)傳送給傳送緩沖器59。
變長編碼電路58還對提供給它的輸入數(shù)據(jù)進行變長編碼，這些輸入數(shù)據(jù)包括由量化電路57提供的量化臺階或比例、由預測判定電路54提供的預測模式、即用于規(guī)定幀內(nèi)編碼，正向預測編碼、反向預測編碼和雙向預測編碼中的哪一種將被建立的模式、由預測模式轉(zhuǎn)換電路52提供的預測標記，即用于規(guī)定幀預測模式和場預測模式中的哪一種模式將被建立的標記以及由DCT模式轉(zhuǎn)換電路55輸出的DCT標記，即用于規(guī)定幀DCT模式和場DCT模式中的哪一種將被建立的標記。
但是，若已經(jīng)建立了3∶2下拉源輸入標記S115，那么，預測標記和DCT標記就都具有幀模式的固定值，所以這些標記不由變長編碼電路58輸出。而是由所述變長編碼電路傳送一個表明已經(jīng)建立了標記S115的信息，即表示輸入幀具有順次結(jié)構(gòu)的信息。
傳送緩沖器59暫存輸入數(shù)據(jù)，并將與存貯量相應(yīng)的數(shù)據(jù)輸出給量化電路57。
若在傳送緩沖器59中剩余的數(shù)據(jù)量增加到了一個可允許的上限，那么傳送緩沖器就要通過量化控制信號去增加量化電路57的量化比例，比減少量化后數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。相反，若在傳送緩沖器59中剩余的數(shù)據(jù)量減少到了可允許的下限，傳送緩沖器將通過一個量化控制信號去減少量化電路57的量化比例，以增加量化后數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量。這禁止了在傳送緩沖器59中產(chǎn)生上溢或溢。
以預置定時讀出存貯在傳送緩沖器59中的數(shù)據(jù)，并將其輸出給傳送通路。
另一方面，由量化電路57提供的I-圖形數(shù)據(jù)被提供給介量化電路60，以根據(jù)由量化電路57提供的量化臺階進行介量化。介量化電路60的輸出被提供給反向DCT(IDCT)電路61，借此進行反向DCT處理，然后將其提供并存貯在幀存貯器63的正向預測圖形部份63a中。
當從掃描轉(zhuǎn)換器71提供將被作為P-圖形進行處理的一幀圖形時，從運動矢量檢測電路50以同上述相同的方式向預測模式轉(zhuǎn)換電路52和預測判定電路54提供以宏數(shù)據(jù)場為基礎(chǔ)的幀間差值的絕對值的和(預測誤差)。根據(jù)這個以宏數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)的預測誤差，選擇幀/場預測模式，幀間圖形預測模式或正向預測模式。
當建立起幀間預測模式時，如上所述，計算單元53將開關(guān)53d的可移動觸點設(shè)置到它的固定觸點a上。然后，與I-圖形類似，相應(yīng)數(shù)據(jù)通過DCT模式轉(zhuǎn)換電路55，DCT電路56、量化電路57、變長編碼電路58和傳送緩沖器59提供給傳送通路。同樣的數(shù)據(jù)還通過介量化電路60、IDCT電路61和計算單元62提供給幀存貯器63的反向預測圖形部份63b，以在其中進行存貯。
在將開關(guān)53d被設(shè)置到固定觸點b一側(cè)以用于正向預測模式的同時，存貯在幀存貯器63正向預測圖形部份63a中的圖形，在這里是I-圖形的數(shù)據(jù)被讀出，利用與由運動矢量檢測電路50輸出的運動矢量相關(guān)的運動補償電路64進行運動補償。
來自運動預測電路64的輸出預測圖形數(shù)據(jù)被饋送給計算單元53a，它從由預測模式轉(zhuǎn)換電路52提供的基準圖形的宏數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)中減去由運動補償電路64提供的與所述宏數(shù)據(jù)場相關(guān)的預測圖形數(shù)據(jù)，并輸出其差值，即預測誤差。差值數(shù)據(jù)在傳送通路上通過DCT模式轉(zhuǎn)換電路55，DCT電路56、量化電路57，變長編碼電路58和傳送緩沖器59進行傳送。還利用介量化電路60和IDCT電路61還對差值數(shù)據(jù)進行局部譯碼，然后提供給計算單元62。
但是，若是已經(jīng)建立了3∶2拉下源輸入標記S115，那么預測標記和DCT標記都具有幀模式的固定值，所以，變長編碼電路58將不輸出這些標記，而是傳送一個表示已經(jīng)建立起標記S115，即輸入幀具有順次結(jié)構(gòu)特征的信息。
當預測圖形數(shù)據(jù)被提供給計算單元53a時，計算單元62也被提供有同樣的發(fā)現(xiàn)。計算單元62將運動補償電路64的預測輸出圖形數(shù)據(jù)加到來自IDCT電路61的輸出差值數(shù)據(jù)上。P-圖形的圖形數(shù)據(jù)被傳送并存貯在幀存貯器63的反向預測圖形P份13b內(nèi)。
當從掃描轉(zhuǎn)換器71饋送的一幀圖形將要被作為B-圖形進行處理時，運動矢量檢測電路50將以宏數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)的幀間差(預測誤差)的絕對值的和傳送給預測判定電路54和預測模式轉(zhuǎn)換電路52。預測模式轉(zhuǎn)換電路52和預測判定電路54根據(jù)以宏數(shù)據(jù)場為基礎(chǔ)的幀間差的絕對值的和的幅值建立幀/場模式，同時將預測模式設(shè)定成幀內(nèi)編碼，正向預測編碼，反向預測編碼和雙向預測編碼中的一種。
如上所述，開關(guān)53d被設(shè)置到固定觸點a或b分別用于幀內(nèi)編碼預測模式或正向預測模式。此時的處理類似于為執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送而執(zhí)行的有關(guān)P-圖形的處理。
相反，當預測模式是反向預測模式或雙向預測模式時，則開關(guān)53d分別被置于c或d的固定觸點一側(cè)。
對于反向預測模式，當開關(guān)53d被置于觸點c上時，存貯在反向預測圖形部份63b中的圖形，在這里是P-圖形的圖形數(shù)據(jù)被讀出，以和由運動矢量檢測電路50輸出的運動矢量相聯(lián)系地進行運動補償。
由運動補償電路64輸出的預測圖形數(shù)據(jù)被提供給計算單元53b。計算單元53b從由預測模式轉(zhuǎn)換電路52提供的輸入宏數(shù)據(jù)場數(shù)據(jù)中減上運動補償電路64提供的預測圖形數(shù)據(jù)，并輸出所產(chǎn)生的差數(shù)據(jù)。所產(chǎn)生的差數(shù)據(jù)在傳送通路上通過DCT模式轉(zhuǎn)換電路55，DCT電路56，量化電路57、變長編碼電路58和傳送緩沖器59進行傳送，還要利用介量化電路60和IDCT電路61對差值數(shù)據(jù)進行局部譯碼，并提供給計算單元62。
當預測圖形被提供計算單元53b時，相同的數(shù)據(jù)還被提供給計算單元62。計算單元62把運動補償電路64的預測圖形輸出數(shù)據(jù)加到IDCT電路61的輸出差值數(shù)據(jù)上。這給出了經(jīng)過局部譯碼的B-圖形的圖形數(shù)據(jù)。
對于雙向預測模式，當開關(guān)53d被置于觸點d一側(cè)時，存貯在正向預測圖形部份63a中的圖形數(shù)據(jù)，在這里是I-圖形的圖形數(shù)據(jù)和存貯在反向預測圖形部份63b中的圖形數(shù)據(jù)，在這里是P-圖形的圖形數(shù)據(jù)被讀出，并通過運動補償電路64與由運動矢量檢測電路50輸出的運動矢量相連系地進行運動補償。
由運動補償電路64輸出的預測圖形數(shù)據(jù)提供給計算單元53c，計算單元53c從由預測模式轉(zhuǎn)換電路52提供的輸入宏數(shù)據(jù)場的數(shù)據(jù)中減去由運動補償電路64提供的預測圖形數(shù)據(jù)的平均值，并輸出差值數(shù)據(jù)。這個差值數(shù)據(jù)在傳送通路上通過DCT模式轉(zhuǎn)換電路55、DCT電路56、量化電路57，變長編碼電路58和傳送緩沖器59傳送。該差值數(shù)據(jù)還被介量化電路60和IDCT電路61局部譯碼，并提供給計算單元62。
當預測圖形被提供給計算單元53c時，計算單元62也被提供有同樣的數(shù)據(jù)。計算單元62把運動補償電路64的預測輸出圖形數(shù)據(jù)加到IDCT電路61的輸出差值數(shù)據(jù)上，從而給出了局部譯碼的B-圖形的圖形數(shù)據(jù)。
假如已經(jīng)建立了3∶2下拉源輸入標記S115，則預測標記和DCT標記都具有幀模式的固定值，因此這些標記將不被變長編碼電路58輸出，而是由變長編碼電路58傳送一個表示已經(jīng)建立了標記S115，即表明輸入幀具有順次結(jié)構(gòu)的信息。
由于B-圖形不用作與其它圖形相關(guān)的預測圖形，所以它不存貯在幀存貯器63中。
在幀存貯器中，在正向預測圖形和反向預測圖形之間經(jīng)常要執(zhí)行組轉(zhuǎn)換，以選擇正向預測圖形或反向預測圖形，并輸出以用于給定的基準圖形。
以上的描述是以亮度數(shù)據(jù)場為基礎(chǔ)進行的，實際上對于以圖16A，16B，17A，17B所示宏數(shù)據(jù)場為基礎(chǔ)的色度數(shù)據(jù)場也可作類似處理和傳送。用于對色度數(shù)據(jù)場進行處理的運動矢量相當于在垂直和水平方向上對分的相關(guān)亮度數(shù)據(jù)場的運動矢量。
若由掃描轉(zhuǎn)換器71饋送了一個無效幀，則DCT電路56，介量化電路60，反向DCT電路61或運動補償電路64不執(zhí)行任何處理，所以計算單元62輸出沒有意義的數(shù)據(jù)，此刻沒有數(shù)據(jù)被寫入幀存貯器63。在此期間，變長編碼電路58還輸出位流。
假如按照上述來確定I-、P-和B-圖形或無效幀的編碼數(shù)據(jù)，那么被計算單元62局部譯碼的圖形數(shù)據(jù)被傳送給掃描轉(zhuǎn)換器72，該轉(zhuǎn)換器將以宏數(shù)據(jù)場為基礎(chǔ)的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成光柵掃描數(shù)據(jù)S505。光柵掃描數(shù)據(jù)S505進入圖形顯示順序再排列單元73。圖18示出了該圖形顯示順序再排列單元73輸出的例子。圖形顯示順序再排列單元73在圖形編碼類型的基礎(chǔ)上根據(jù)下述(i)至(iii)原則重新排列輸入圖形的顯示順序。
(i)最初輸入的I-圖形存貯在圖形顯示順序再排列單元73中；(ii)若接著輸入的圖形是B-圖形或無效幀，則直接輸出所述圖形，若接著輸入的圖形是I-或P-圖形，那么輸出存貯在圖形顯示順序再排列單元73中的I-或P-圖形，而當前輸入I-或P-圖形被重新存貯到所述圖形顯示順序再排列單元73中。
(iii)處理返回到(ii)。
如上(i)到(iii)所述，從圖形顯示順序再排列單元73輸出局部譯碼的圖形S109。
如參照圖4所解釋的，局部譯碼的圖形S109通過后處理器206被輸出給作為圖形輸出單元的監(jiān)視器207。
權(quán)利要求
1.一種用于對運動圖形進行處理的方法，其中，根據(jù)對被處理的數(shù)字圖形信號進行的預定圖形處理和傳送以預定的圖形速率輸入數(shù)字運動圖形信號，所述輸入數(shù)字運動圖形信號具有多個場圖形，該方法包括第一步驟用于從所述輸入數(shù)字運動圖形信號中檢測冗余場；第二步驟用于從多個場圖形中刪除所檢測到的冗余場；第三步驟用于根據(jù)已被刪除了所述冗余場的場圖形串判定根據(jù)所述預置圖形處理對構(gòu)成一個幀的頂部場和底部場的組合進行處理，和輸出判定結(jié)果；第四步驟，用于在已經(jīng)刪除了冗余場的場圖形串中插入預定信號，以產(chǎn)生一個用于具有與輸入數(shù)字圖形信號速率相同圖形速率處理的圖形信號；和第五步驟用于在判定結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)預定圖形處理對與處理相關(guān)的所述圖形信號進行處理。
2.如權(quán)利要求1的運動圖形處理方法，其特征在于包括有第六步驟，用于附加到與輔助信號處理相關(guān)的所述圖形信號上，所述輔助信號用于處理與通過所述預定圖形處理所進行的處理相關(guān)的所述圖形信號。
3.如權(quán)利要求1的運動圖形處理方法，其特征在于所述的輸入數(shù)字運動圖象信號是一個由3∶2拉下產(chǎn)生的信號，根據(jù)所述的3∶2拉下，一個原始圖象的每一個圖象是以兩個或三個場被讀出的，以改變圖形速率。
4.如權(quán)利要求2所述的運動圖形處理方法，其特征在于，如果所述的輸入數(shù)字運動圖形信號是一個通過3∶2下拉產(chǎn)生的信號，而3根據(jù)該3∶2拉下，一個原始圖象的每一個圖形都是以兩或三個場讀出的以改變圖形速率，所述的輔助信息包括第一標記，用于在對原始圖象進行處理時，規(guī)定首先讀出頂部場還是首先讀出底部場；第二標記，用于規(guī)定是利用三個場還是利用兩個場讀出原始圖象的每一圖形；和第三標記，用于規(guī)定所述與處理相關(guān)的圖形信號中的哪些圖形信號是所述被插入的預置信號。
5.如權(quán)利要求4的運動圖形處理方法，其特征在于，所述預定圖形處理是與壓縮相關(guān)的編碼，且對于與被加有第三標記的處理相關(guān)的圖形信號不執(zhí)行所述與壓縮相關(guān)的編碼。
6.如權(quán)利要求1的運動圖形處理方法，其特征在于，在所述第一步驟，通過對所述輸入數(shù)字運動圖形信號的場間關(guān)系進行計算來檢測所述冗余場。
7.如權(quán)利要求4的運動圖形處理方法，其特征在于，所述輸入數(shù)字運動圖形信號是一個通過3∶2下拉產(chǎn)生的信號，根據(jù)3∶2下拉，一個原始圖象的每一個圖形是以二或三個場讀出的以改變圖形速率，其中所述第一步驟，通過對輸入數(shù)字運動圖形信號當前場的圖形信號和被延遲了兩個場的圖形信號之間的場間關(guān)系進行計算來檢測所述冗余場。
8.如權(quán)利要求7的運動圖形處理方法，其特征在于，在第一步驟，對所述輸入數(shù)字運動圖形信號的輸入場的數(shù)量進行計數(shù)，然后判斷該計數(shù)值是否是預定值，并且根據(jù)判斷結(jié)果和場間關(guān)系檢測所述冗余場。
9.如權(quán)利要求4的運動圖形處理方法，其特征在于，被插入到與處理相關(guān)的圖形信號中的預置信號是作為圖形信號毫無意義的無效信號。
10.一種用于對運動圖形信號進行處理的方法，在這種方法中，根據(jù)通過從由多個場圖形構(gòu)成的數(shù)字運動圖形信號中消除冗余場、把與所述冗余場對應(yīng)的預置無效信號插入到已經(jīng)被消除了所述冗余場的數(shù)字運動圖形信號中，并通過附加用于控制所述圖形處理的輔助信息所產(chǎn)生的與處理相關(guān)的圖形信號，恢復包含有冗余場的具有預置圖形速率的數(shù)字運動圖形信號，該方法包括第一步驟，用于從與處理相關(guān)的所述圖形信號中消除所述輔加信息；第二步驟，用于使用所述的輔加信息，從所述與處理相關(guān)的圖形信號中消除所述無效信息；和第三步驟，用于重復其中被消除了無效信號的一部份圖形信號串的圖形信號，以產(chǎn)生與重新存貯具有所述預定圖形比率的數(shù)字圖形信號相關(guān)的冗余場。
11.如權(quán)利要求10的運動圖形處理方法，其特征在于，在所述第三步驟，執(zhí)行3∶2下拉，在該過程中，已被消除了無效信號的圖形信號串的圖形利用二或三個場被讀出，以修改圖形速率。
12.如權(quán)利要求11的運動圖形處理方法，其特征在于，所述的輔助信息包括用于規(guī)定首先被讀出的是構(gòu)成一個圖形的頂部場還是底部場的第一標記、用于規(guī)定是以三場比率還是用二場比率讀出用于處理的圖形信號圖形的第二標記，以及用于規(guī)定用于處理的圖形信號中的哪一些圖形信號是被插入的無效信號的第三標記。
全文摘要
處理運動圖形的方法，輸入數(shù)字運動圖形信號有多個場圖形。處理方法包括從輸入數(shù)字運動圖形信號中檢測冗余場，從多個場圖形消除檢測的冗余場，根據(jù)消除了冗余場的場圖形串判定構(gòu)成要根據(jù)圖形處理進行處理的幀的頂部和底部場的組合并輸出判定結(jié)果，把預置信號插入刪除了冗余場的場圖形串，產(chǎn)生用于處理的其圖形速率同于輸入數(shù)字圖形信號速率的圖形信號，及在判定結(jié)果的基礎(chǔ)上根據(jù)預定圖形處理對與處理相關(guān)的圖形信號進行處理。
文檔編號H04N7/01GK1131871SQ9511949
公開日1996年9月25日 申請日期1995年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月29日
發(fā)明者大石義明, 加藤元樹, 北澤俊彥, 安田和德 申請人:索尼公司