[发明专利]提供可定标的压缩视频信号的方法和设备

说明书

本发明涉及压缩的视频系统，更具体而言涉及提供这样的压缩的视频的系统，这种视频可以用第一种分辨率以隔行扫描的形式重现或用第二种更高分辨率以非隔行扫描的形式重现。

国际标准化组织(ISO)的动画专家组(MPEG)当前正试图为视频信号的发送建立一个压缩信号的标准或协议。视频信号有两种基本形式：隔行扫描信号和非隔行扫描(也叫逐行扫描)信号。隔行扫描视频的压缩比起非隔行扫描信号来具有下列优点：需要较少的带宽，以及用于压缩/解压缩隔行扫描信号的产生和接收设备都可以用较低的成本来生产。电视行业趋向于看好基于隔行扫描信号的压缩的视频标准。但是，存在着几乎总是要求非隔行扫描图象的各种应用，特别是在处理视频图象的计算机界的那一部分。MPEG委员会想要同时满足这两个方面，就是说，要建立一个对最大多数的潜在用户都有用的标准。本发明就是指向这样一种压缩系统，它同时为重现隔行的和非隔行的扫描图象提供压缩信号而不会比压缩的隔行扫描信号明显地增加压缩信号的数据速率。

本发明的压缩/解压缩系统包括一个非隔行扫描的视频信号源。一个预处理器通过选择相继的非隔行扫描的图象信号中交替相隔的各行而从非隔行扫描视频信号中来构成隔行扫描的视频信号。按照已知的方法对隔行扫描的视频信号进行压缩以产生主压缩视频数据。主数据由已知的、和压缩过程相反的过程进行解压缩以重新产生隔行扫描的帧。相应于未被包含在主隔行扫描视频信号中的非隔行扫描视频信号的各交错行(intervening)的隔行扫描视频信号，是由视频信号的解压缩后的各帧经预测而得到的。此外，未被包含在主隔行扫描视频信号中的原来的非隔行扫描视频信号中的实际的各交错行实际上相当于副隔行扫描信号。副视频信号被从相应的预测视频信号中减去，以产生副场剩余量。这些剩余量经过已知的方法进行压缩而形成压缩的副视频数据。此后，主和副压缩数据被发送以供接收。主数据可由不太复杂的接收机接收以便再现隔行扫描的具有第一分辨率的图象。主和副压缩数据这两者可同时被更加复杂的接收机接收以产生非隔行扫描的有更高分辨率的图象。

附图简介

图1是非隔行扫描视频信号相应各帧的各部分格式的图解。

图2是非隔行扫描信号被分割成视频信息的主和辅助隔行扫描帧的隔行扫描帧的图解。

图3和5是实施本发明的两种不同压缩设备的方块图。

图4和6是实施本发明的两种不同的解压缩设备的方块图。

图7是把主和副解压缩的视频信号组合以形成一个非隔行扫描信号的设备的方块图。

参考图1，相应各列的字符(O和E)列是以缩写形式表示的视频信号的非隔行扫描图象(场/帧)的各行。这些图象以每秒60幅的速度产生。非隔行扫描的图象以隔行扫描图象同样的场速率产生，但包含两倍于隔行扫描视频场的行数。

隔行扫描视频作为以每秒60次的速率出现的数据的相继各场而发生。偶数场的各行在空间上是发生于奇数场的各行之间的。把相继的两场组合起来就形成了类似于一个非隔行扫描图象的一个帧。但是，由于在相继的隔行扫描场的扫描之间经历一个有限长的时间，因此隔行扫描视频帧将和相对应的非隔行扫描图象有所不同，其差别就在于在相继的隔行场的扫描之间所经历的时间内所发生的任何图象的运动。

隔行扫描视频可以从非隔行扫描视频信号中通过从交替的非隔行扫描图象中选择交替的各行而产生。请回想一下，非隔行扫描图象每秒钟发生60次而隔行扫描帧的发生率为每秒30次(标称值)。因此，如果奇数的非隔行的图象的奇数行和偶数图象的偶数行相组合，那么隔行扫描帧可以从非隔行扫描信号产生。这些帧在图2中由实线围起来的图象行的相应组合来表示，并将被称作为主帧。在从非隔行数据形成隔行帧时只用了图象信息的百分之五十。剩下的数据被安排在副帧中，如图2中由虚线所围起的部分所示。

主帧表示隔行扫描的视频数据。主帧和副帧的共同组合表示全部的非隔行扫描的数据但不是以非隔行的格式。后者包含两倍于前者的视频数据因而也就需要两倍的带宽来发送。但是，非隔行扫描信息可以用明显地较小的数据速率来发送。这可以用图3或4所示的压缩设备来完成，它们每一个都把主帧压缩为第一发送成分，并把副帧和从主帧预测所得的副帧之间的差压缩成第二发送成分。由于副帧和主帧的各行在空间上是相互交织的，因此在主副帧之间倾向于存在大量的图象冗余性。所以，从主帧预测副帧可以以很好的精度进行，从而使其剩余量几乎都是零值。由于这个缘故，压缩的剩余的数据要比压缩副帧而产生的数据的数量要少得多。