Устройство и способ кодирования движущихся изображений, устройство и способ декодирования движущихся изображений и считываемый эвм носитель записи (варианты)

Устройство и способ кодирования движущихся изображений, устройство и способ декодирования движущихся изображений и считываемый эвм носитель записи (варианты)

Реферат

 

Изобретение относится к кодированию и декодированию движущихся изображений. Техническим результатом является высокоэффективное кодирование видеосигнала. Движущееся изображение кодируют с разбиением на группы телевизионных видеоизображений, причем каждый кадр составлен из полей с разной полярностью поля, включая заранее заданную полярность поля. Полярность первого поля серии кодируемых кадров, образующих соответствующую группу телевизионных изображений, устанавливают соответствующей заранее заданной полярности поля. Вместо этого полярность первого поля серии кадров можно идентифицировать данными, передаваемыми с кодированным движущимся изображением. 10 с. и 48 з. п. ф-лы, 14 ил.

Изобретение относится к кодированию и декодированию движущихся изображений и, более конкретно, к кодированию и декодированию полей преобразованного с уменьшением 3: 2 движущегося изображения на основе заранее заданной полярности поля.

При цифровой записи видеосигнала важно высокоэффективное кодирование видеосигнала. Это особенно справедливо для кодирования протяженных движущихся изображений в форме видеосигналов на малогабаритном носителе информации, обладающем малыми возможностями записи информации. Стандарт ЭГДИ (MPEG, экспертной группы по движущимся изображениям) является высокоэффективным стандартом кодирования, который сжимает видеосигнал путем нахождения корреляций данных между видеокадрами в видеосигнале. Стандарт ЭГДИ находит корреляции данных между видеокадрами во временном измерении путем выборки различия между кадрами данных видеосигнала, сжимая тем самым видеосигнал во временном измерении. Стандарт ЭГДИ также находит корреляции данных в пространственном измерении путем обработки видеосигнала в каждом видеокадре посредством ортогонального преобразования, такого, как дискретное косинусное преобразование (ДКП (DCT)) и т. п. , сжимая тем самым видеосигнал в пространственном измерении. Видеокадры, сжатые по стандарту ЭГДИ, включают три вида кадров изображения: кадр 1-изображения, который сжат без ссылки на другие кадры изображения; кадр P-изображения, который сжат с использованием предыдущего кадра изображения; и кадр B-изображения, который сжат с использованием и последующего, и предыдущего кадров изображения.

Совокупность видеокадров известна как группа изображений (ГИ (GOP)) в последовательности движущихся изображений, причем каждая группа изображений начинается с кода начала ГИ, который идентифицирует начало каждой ГИ. Устройство декодирования получает доступ к группе изображений путем обнаружения кода начала ГИ и начинает декодирование в желаемой точке в группе изображений. На фиг. 6A, 6B приведен пример группы изображений, которые включают сигнал изображения девяти кадров (F0-F8). Отметим, что кадр 1-изображения кодируется информацией своего собственного изображения и, следовательно, называется внутренним кадром. Кадры P-изображения кодируются с использованием либо прошедшего кадра 1-изображения, либо прошедшего кадра P-изображения, и это называют кодированием с прямым предсказанием. Кадры B-изображения кодируются с использованием и прошедшего, и будущего кадров, и такое кодирование называют кодированием с двунаправленным предсказанием. Поскольку для декодирования кадров P-изображения и B-изображения используются другие кадры, эти кадры изображения называют промежуточными кадрами. Важно отметить, что первые два кадра (F0, F1) на фиг. 6A, 6B являются кадрами B-изображения, которые не имеют предыдущих кадров изображения. В этом случае кадры B-изображения (F0, F1) кодируются с использованием только ссылок на будущие кадры, и это называется кодированием с обратным предсказанием.

На фиг. 7A-7C изображены временные диаграммы кодирования и декодирования группы изображений, показанных на фиг. 6A. Группа изображений вводится в устройство кодирования в порядке, показанном на фиг. 7A. Отметим, что кадр (B0) B-изображения вводится в кодирующее устройства первым, что вызывает затруднения, поскольку B-кадры нельзя кодировать без кадра 1-изображения в качестве опорного изображения, но кадр 1-изображения приходится подготавливать заранее, а в данном случае такого кадра изображения перед (B0) нет. Чтобы решить эту проблему, кодирующее устройство изменяет порядок кадров изображения, как показано на фиг. 7B, таким образом, что кадр (12) изображения кодируется первым, даже если он во времени следует после B-изображений, а кадры (B0, B1) B-изображения кодируются на основе кадра 1-изображения (12). Затем кодируются оставшиеся кадры изображения. Кадр (P5) P-изображения кодируется с прямым предсказанием, с использованием кадра (12) 1-изображения.

Затем кадры (B3, B4) B-изображения кодируются путем декодирования с двунаправленным предсказанием, с использованием прошедшего во времени опорного изображения (12) и будущего во времени опорного изображения (P5). Таким же образом продолжается кодирование для остатка кадров изображения в группе изображений, и получающиеся кодированные кадры выдаются из устройства кодирования и последовательно вводятся в устройство декодирования, как показано на фиг. 7B.

В этот момент кодированную группу изображений можно передать в декодирующее устройство посредством записи и воспроизведения с носителей информации или другими известными способами передачи. Декодирующее устройство декодирует группу изображений, показанных на фиг. 7B, выдает их в порядке, показанном на фиг. 7C, восстанавливая таким образом порядок изображений, соответствующий исходному порядку, показанному на фиг. 7A, так что видеосигнал может быть надлежащим образом отображен на экране.

ЭГДИ-2 является модифицированным стандартом ЭГДИ, пригодным, в частности, для кодирования кадров чередующихся полей. Как показано на фиг. 8A, 8B, каждый из кадров (MF1-4) включает верхние поля, чередующиеся с нижними полями. Эти поля обрабатываются стандартом ЭГДИ-2 как отдельные кодируемые кадры в последовательном порядке. Например, верхнее поле первого кадра (MF1) кодируется первым, а за ним следуют: нижнее поле первого кадра, верхнее поле второго кадра (MF2), нижнее поле второго кадра, а потом - избыточное верхнее поле второго кадра, и т. д. Чтобы различить верхнее и нижнее поля, стандарт ЭГДИ-2 задает флаг первоочередности верхнего поля, который идентифицирует последовательный порядок полей в каждом кадре. Так, например, флаг первоочередности верхнего поля на фиг. 8D равен "1", когда верхнее поле является первым, и равен "0", когда нижнее поля является первым.

Флаг первоочередности верхнего поля важен, в частности, когда группа изображений преобразуется из источника, записанного на пленку, такого, как кинофильм, в перемежающийся видеосигнал путем использования, например, уменьшающего преобразователя кинофильма или телефильма. Согласно способу уменьшения 3: 2, каждый кадр унифицируется в двухполевой кадр. Например, кадры, изображенные на фиг. 8B, которые отображают вводимый пленочный источник (такой, как движущееся изображение, записанное со скоростью 30 кадров в секунду или 60 полей в секунду), включающий двухполевые кадры и трехполевые кадры, преобразуются в перемежающийся видеосигнал, полностью состоящий из двухполевых кадров. Это можно сделать путем удаления избыточного поля в каждом из трехполевых кадров (MF2, MF4), в результате чего получаются двухполевые кадры, показанные на фиг. 8C. Таким образом, преобразование с уменьшением 3: 2 позволяет преобразовать трехполевые кадры в двухполевые кадры, отсюда и название "преобразование с уменьшением 3: 2".

Преобразователь с уменьшением 3: 2 должен идентифицировать, какие поля являются избыточными, чтобы удалить эти избыточные поля. Чтобы идентифицировать избыточные поля в трехполевых кадрах для преобразований с уменьшением 3: 2, стандарт ЭГДИ-2 обеспечивает флаг первого повторяющегося поля для указания того, какие поля являются избыточными. Преобразователь с уменьшением 3: 2 определяет по флагу первого повторяющегося поля, какие поля являются избыточными полями и должны быть удалены из кадров, подвергнутых уменьшению 3: 2. Например, флаг первого повторяющегося поля на фиг. 8E для первого кадра (MF1) установлен равным "0", указывая, что в первом кадре нет избыточных полей. С другой стороны, флаг первого повторяющегося поля для второго кадра (MF2) установлен равным "1", указывая, что в этом кадре присутствует избыточное поле.

Из фиг. 8B можно заметить (сравнивая кадры MF1 и MF2), что избыточным может быть как верхнее поле, так и нижнее поле, и преобразователь с уменьшением 3: 2 не сможет определить только по обнаружению флага первого повторения, какое поле - верхнее или нижнее - повторяется. Чтобы определить, верхнее поле или нижнее поле является избыточным полем, в процессе преобразования с уменьшением 3: 2 проводят анализ флага первоочередности верхнего поля. Когда, например, флаг первоочередности верхнего поля равен "1" (фиг. 8E), что соответствует кадру (MF2) на фиг. 8C, первое поле во втором кадре является верхним полем и считается избыточным. С другой стороны, когда флаг первоочередности верхнего поля равен "0", а флаг первоочередности верхнего поля равен "0", а флаг первого повторения равен "1", то нижнее поле считается избыточным, как в случае четвертого кадра (MF4), изображенного на фиг. 8C.

Когда нужно декодировать кодированный перемежающийся видеосигнал, изображенный на фиг. 8C, следует восстановить избыточные поля, удаленные после кодирования. Это показано на фиг. 8F, где избыточные поля, которые были удалены после кодирования, восстановлены путем повторения первого поля в кадре. Чтобы определить, какие поля были удалены, устройство декодирования находит флаг первоочередности верхнего поля и флаг первого повторяющегося поля. Например, флаг первоочередности верхнего поля во втором кадре (MF2) равен "1", указывая, что верхнее поле является первым, и оказывая управляющее воздействие на устройство декодирования с целью повторения верхнего поля для второго кадра. С другой стороны, флаг первоочередности верхнего поля для четвертого кадра (MF4) равен "0" и, следовательно, устройство декодирования повторяет нижнее поле. Таким образом, устройство декодирования восстанавливает поля двухполевого перемежающегося сигнала с получением трехполевого движущегося изображения, пригодного для воспроизведения на экране.

Верхние и нижние поля перемежающегося видеосигнала создают проблему, которая станет ясной при первом же знакомстве с процессом кодирования. На фиг. 9A-I изображены временные диаграммы кодируемого перемежающегося видеосигнала. Показанный на фиг. 9A полевой синхроимпульс, содержащий синхроимпульс верхнего поля, чередующийся с синхроимпульсом нижнего поля, синхронизирует кодирование соответствующих верхних и нижних полей, показанных на фиг. 9B, где первое поле, вводимое в устройство кодирования, является нижним полем (b0) кадра B-изображения, а следующее поле, вводимое в устройство кодирования, является верхним полем (B0) того же самого кадра B-изображения. Затем в устройство кодирования вводится нижнее поле (b1) следующего кадра B-изображения, а за ним - верхнее поле (B1). Следующее поле, вводимое в устройство кодирования и имеющее отметку "x1", представляет собой избыточное поле предыдущего нижнего поля (b1). Затем в устройство кодирования вводится верхнее поле кадра (12) 1-изображения, после которого вводится нижнее поле кадра (12) 1-изображения. Далее, в устройство кодирования вводится верхнее поле (B3) B-изображения, после которого вводится его нижнее поле (b3). Кадры изображения вводятся в устройство кодирования до тех пор, пока не будет введено последнее поле (x5), которое является избыточным полем нижнего поля (p5) P-изображения.

В продолжение пояснения процесса кодирования отметим, что флаг тактирования начала кадра (фиг. 9C) устанавливается равным "1", когда нужно кодировать соответствующий кадр. Устройство кодирования удаляет избыточные поля перед кодированием с помощью флагов первоочередности верхнего поля и первого повторяющегося поля (фиг. 9D и 9E), как объяснялось выше. В результате преобразования с уменьшением 3: 2 при кодировании, формируются пробелы "--" (фиг. 9F) в кодированном выходном сигнале, где повторяющиеся поля (x1, x3, x5) присутствуют в единственном числе. Затем поля кодируются, как показано на фиг. 9F, где можно отметить, что процесс кодирования вызывает перестановку полей таким образом, что кадр 1-изображения кодируется перед кадрами B-изображения, позволяя осуществлять кодирование с двунаправленным предсказанием кадров (B0, B1) B-изображения с помощью, по крайней мере, кадра 1-изображения. По той же причине кадр (P5) P-изображения кодируется перед кадрами (B3, B4) B-изображения, так что можно осуществлять кодирование с двунаправленным предсказанием, используя, по крайней мере, кадр (P5) P-изображения. Устройство кодирования генерирует флаг тактирования начала кадра (фиг. 9G) для указания начала каждой группы изображений. Флаги первоочередности верхнего поля и первого повторяющегося поля (фиг. 9H и 9I, соответственно) переставлены для передачи со своим соответствующими полями.

Кодированный выходной сигнал, изображенный на фиг. 9F, передается, например, посредством телепередачи или подобного ей способа в приемник, где вводится в устройство декодирования в виде серии полей, изображенной на фиг. 10A. Входной сигнал, подаваемый в устройство декодирования и изображенный на фиг. 10A, должен быть идентичен выходному сигналу устройства кодирования, изображенному на фиг. 9F, если исходное движущееся изображение должно быть точно отображено на экране. Флаг первоочередности верхнего поля и флаг первого повторяющегося поля, также передаваемые вместе с кодированным выходным сигналом (фиг. 10B и 10C, соответственно), используются устройством декодирования для определения полей, удаленных при вышеупомянутом преобразовании с уменьшением 3: 2. После этого устройство декодирования декодирует кодированные поля, чтобы получить исходное движущееся изображение, повторяя избыточные поля, которые были удалены после кодирования. В предположении, что декодирование осуществляется без ошибок, выходной сигнал устройства декодирования должен быть зеркальным отражением входного сигнала устройства кодирования (фиг. 9B), так что видеосигнал исходного движущегося изображения восстанавливается точно.

Тактирование декодирования определяется тактирующим полевым синхроимпульсом, показанным на фиг. 10E, который состоит из синхроимпульса верхнего поля, чередующегося с синхроимпульсом нижнего поля. Чтобы упростить рассуждения, предполагается, что устройство декодирования декодирует кодированные кадры без задержки, так что циклы синхронизации поля не теряются при декодировании.

Проблема состоит в том, чтобы первое поле в декодированном выходном сигнале было нижним полем (b0), как показано на фиг. 10D, и как будет отмечено, чтобы полевой синхроимпульс оказался соответствующим циклу синхронизации верхнего поля в этот момент. Это означает, что нижнее поле (b0) следует задержать, как показано символом "xx" в позиции первого поля на фиг. 10D, на один цикл перед отображением на экране, чтобы можно было декодировать нижнее поле.

Было бы лучше декодировать нижнее поле первым, поскольку нижнее поле должно быть синхронизировано с циклом синхронизации нижнего поля. Однако перед декодированием группы изображений невозможно знать наперед, что верхнее поле первым вводится в устройство декодирования в течение цикла синхронизации нижнего поля. Так происходит потому, что ЭГДИ предписывает декодировать и отображать на экране группу изображений в реальном масштабе времени, а принять группу изображений до определения того, поле какого типа является первым, невозможно.

Сравним вышеуказанную маловероятную ситуацию с фиг. 11A-11E, которые иллюстрируют желательную ситуацию, когда нижнее поле синхронизировано с циклом синхронизации нижнего поля в первом поле в каждом кадре. В этой ситуации не нужно задерживать нижнее поле (b0) на цикл синхронизации поля, потому что оно уже синхронизировано и может быть отображено на экране сразу же после декодирования.

Помимо проблемы задержки момента отображения на экране на один цикл, устройство декодирования должно остановить ввод переданного кодированного видеосигнала в течение этого цикла. Это показано на фиг. 10A, где устройство декодирования остановлено в течение времени, обозначенного символом "= = ". В случае, если для прима переданного выходного сигнала устройства кодирования используется буфер, останов устройства кодирования может привести к переполнению буфера.

Кроме того, когда две группы изображений (ГИ1, ГИ2) объединены или отредактированы, как показано на фиг. 12, появляется промежуток, обозначенный символом (xx), когда последнее поле в первой группе изображений (ГИ1) является полем того же типа (верхним или нижним полем), что и первое поле во второй группе изображений (ГИ2). В пояснение этого отметим, что, как показано на фиг. 12, последнее поле ГИ1 является верхним полем и синхронизировано с циклом (Tf) синхронизации верхнего поля. Вторая группа изображений (ГИ2) начинается также верхним полем, и устройство декодирования должно ждать до следующего цикла синхронизации верхнего поля, пропуская цикл синхронизации нижнего поля, что и приводит к появлению промежутка (xx). Поскольку нет возможности узнать наперед полярность первого поля во второй группе изображений (ГИ2), необходимо декодировать всю вторую группу изображений и проверить полярность поля, обнаруженную в конце второй группы изображений. К сожалению, когда протяженность данных второй группы изображений велика, декодирование занимает много времени, и эффективность использования устройства декодирования падает.

Задачи и краткое изложение существа изобретения Настоящее изобретение имеет своей задачей предотвращение задержки, вызванной рассогласованием полярности первого поля соответствующей группы изображений и полевого синхроимпульса.

Настоящее изобретение также имеет своей задачей предотвращение переполнения буфера устройства декодирования в результате задержки, вызванной таким рассогласованием.

Настоящее изобретение также имеет своей задачей объединение и редактирование множества групп изображений без необходимости декодирования всей группы изображений для определения полярности поля.

В соответствии с вышеуказанными задачами, первый конкретный вариант воплощения настоящего изобретения представляет собой устройство и способ кодирования движущихся изображений, предназначенные для кодирования кадров движущегося изображения с разбиением на группы телевизионных видеоизображений, причем каждый кадр составлен из множества полей с разными полярностями поля, включая заранее заданную полярность поля. Полярность первого поля серии кадров, кодируемых с разбиением на соответствующие группы телевизионных изображений, устанавливается соответствующей заранее заданной полярности поля.

Отличительным признаком первого конкретного варианта воплощения является то, что устройство управления устройством декодирования генерирует сигнал времени начала декодирования в момент, когда первое телевизионное изображение в каждой соответствующей группе телевизионных изображений имеет заранее заданную полярность поля, чтобы начать декодирование групп телевизионных изображений.

Разработан также считываемый ЭВМ носитель записи, предписывающий ЭВМ начать декодирование записанного сигнала кодированного движущегося изображения, когда первое телевизионное изображение в каждой соответствующей группе телевизионных изображений является кодированным полем с заранее заданной полярностью.

Согласно другому конкретному варианту воплощения настоящего изобретения, разработаны устройство и способ декодирования движущихся изображений, предназначенные для декодирования кадров движущегося изображения с разбиением на группы телевизионных видеоизображений, причем каждый кадр составлен из множества полей с разными полярностями поля, включая заранее заданную полярность поля. Полярность первого поля серии кадров, кодируемых с разбиением на соответствующие группы телевизионных изображений, устанавливается соответствующей заранее заданной полярности поля, и генерируется и передается вместе с данным, обозначающими первое поле.

Устройство и способ декодирования обеспечивают управление временем на. чала декодирования, чтобы начать декодирование, когда обнаруживается первое поле, обозначенное данными, генерируемыми при кодировании.

Считываемый ЭВМ носитель записи предписывает ЭВМ начать декодирование, когда поле, считанное с носителя записи, является первым полем, обозначенным обозначающими данными.

В вышеуказанных конкретных вариантах воплощения первое поле каждой группы изображений известно заранее и может быть согласовано с полевым синхроимпульсом. В результате предотвращается задержка на один цикл при считывании групп телевизионных изображений, вызываемая рассогласованием. Результатом этого также является предотвращение переполнения буфера устройства декодирования, поскольку системе декодирования не представляется случай остановить считывание с устройства декодирования. Кроме того, настоящее изобретение предотвращает появление вызванного формированием промежутка внутри множества групп телевизионных изображений, потому что управление полярностью первого поля в каждой группе изображений производится так, что промежуток в изображениях между группами возникнуть не может. Таким образом, множество групп телевизионных изображений можно объединять и редактировать без образования промежутка между ними.

Краткое описание чертежей На фиг. 1 изображена блок-схема системы кодирования, соответствующей настоящему изобретению; на фиг. 2A-2G приведены временные диаграммы, изображающие тактирование сигналов в системе кодирования, показанной на фиг. 1; на фиг. 3 изображена блок-схема системы декодирования соответствующей настоящему изобретению; на фиг. 4A-4E приведены временные диаграммы, изображающие тактирование сигналов в системе декодирования, показанной на фиг. 2; на фиг. 5 изображен синтаксис потока бит, соответствующий настоящему изобретению; на фиг. 6A, 6B изображены группы изображений (ГИ) для пояснения кодирования с предсказанием; на фиг. 7A-7C приведены временные диаграммы, показывающие порядок обрабатываемых кадров в группе изображений, соответствующей фиг. 6A или 6B; на фиг. 8A-8F приведены принципиальные схемы кадров, содержащих поля, для пояснения процесса преобразования с уменьшением 3: 2; на фиг. 9A-9I приведены временные диаграммы для пояснения процесса кодирования группы изображений, к которой применен процесс преобразования с уменьшением 3: 2; на фиг. 10A-10E приведены временные диаграммы для пояснения процесса декодирования группы изображений, закодированных согласно фиг. 9A-9I в проблемной ситуации, когда полевой синхроимпульс не синхронизирован с первым полем группы изображений; на фиг. 11A-11E приведены временные диаграммы для пояснения декодирования группы изображений, когда полевой синхроимпульс синхронизирован с первым полем группы изображений; на фиг. 12 приведена принципиальная схема, поясняющая проблему объединения множества групп изображений; на фиг. 13 приведена блок-схема алгоритма, используемого в первом конкретном варианте воплощения настоящего изобретения; на фиг. 14 приведена блок-схема алгоритма, используемого во втором конкретном варианте воплощения настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения Обращаясь теперь к чертежам, на которых одинаковые цифровые позиции обозначают идентичные или соответствующие части на нескольких чертежах, отметим, что на фиг. 1 показана система кодирования изображений. Система кодирования 1 осуществляет кодирование со сжатием полных телевизионных сигналов, преобразованных из движущегося изображения преобразователем киноизображений и телевизионных изображений (телекинопреобразователем) в соответствии со стандартом ЭГДИ-2, в результате чего получается вводимый источник записи на пленку, показанный на фиг. 8B.

Устройство 3 обнаружения избыточных полей обнаруживает избыточные поля и выдает флаг первоочередности верхнего поля и флаг первого повторяющегося поля в компенсатор 4 избыточных полей, который удаляет избыточные поля. Преобразователь 5 стандарта развертки принимает оставшиеся поля и преобразует их в кодируемые блоки для кодирования с получением кадров (I, B, P) изображений, которые записываются на носитель записи 2, такой, как оптический диск, магнитная видеолента или аналогичные носители информации. Между тем, устройство управления 8 выдает код начала ГИ в устройство кодирования 7, чтобы начать кодирование на основе флагов первоочередности верхнего поля и первого повторяющегося поля. Отметим, что флаги также посылаются непосредственно в устройство кодирования для осуществления кодирования на носителе записи 2. Устройство кодирования 7 кодирует кодируемые блоки на основе корреляций между сериями кадров в соответствии со стандартом ЭГДИ-2, флагами первоочередности верхнего поля и первого повторяющегося поля, типом данных изображения и флагами, показывающими время начала кадров.

Теперь процесс кодирования будет описан подробнее, начиная с рассмотрения процесса преобразования с уменьшением 3: 2. Преобразование с уменьшением 3: 2 осуществляется на видеосигнале перед вводом в систему кодирования, показанную на фиг. 1, в результате чего получается перемежающийся видеосигнал, показанный на фиг. 8B. Когда осуществляется такой процесс уменьшения 3: 2, избыточные верхние поля формируются, например, в кадрах MF2 и MF6, а избыточные нижние поля образуются, например, в кадрах MF4 и MF-8.

Устройство 3 обнаружения избыточных полей обнаруживает избыточные поля, определяя, является изображение поля изображением, генерируемым путем повторения двух последовательных полей, имеющих одну и ту же полярность поля, определяющую тип поля (верхнее или нижнее поля). Этого можно достичь, устанавливая, является ли сумма разностей абсолютных значений элементов изображения между двумя полями, например, меньшей, чем заранее заданное пороговое значение, которое можно задать, например, в соответствии со степенью равенства между двумя полями. Устройство обнаружения избыточных полей генерирует выходной сигнал обнаружения (т. е. , флаг первого повторяющегося поля), равный, например, "1", когда поле является избыточным, и выходной сигнал обнаружения, равный "0", когда поле не является избыточным. В этом примере выходной сигнал обнаружения и поле направляются в компенсатор 4 избыточных полей, который удаляет избыточное поле, когда выходной сигнал обнаружения равен "1". Таким образом, компенсатор 4 избыточных полей удаляет избыточное поле, в результате чего получается двухполевой перемежающийся видеосигнал, изображенный на фиг. 8C. Нужно отдать должное тому, что этот процесс обладает преимуществом уменьшения количества передаваемых данных путем исключения повторяющихся полей из процесса кодирования. Флаг первого повторяющегося поля также направляется в устройство управления 8 и устройство кодирования 7 для кодирования на носителе записи 2.

При декодировании флаг первоочередности верхнего поля нужен, чтобы определить, какое поле (верхнее или нижнее поле) должно повториться в следующем кадре, когда флаг первого повторяющегося поля показывает наличие избыточного поля. Это происходит потому, что флаг первого повторяющегося поля показывает только то, что первое поле в кадре повторяется, а первое поле может быть либо верхним, либо нижним полем. Таким образом, невозможно определить, верхнее или нижнее поле должно повторяться, просто путем обнаружения флага первого повторяющегося поля. Чтобы решить эту проблему, устройство обнаружения избыточных полей генерирует флаг первоочередности верхнего поля, чтобы указать, какое из верхнего и нижнего полей является первым в кадре и, следовательно, должно повторяться после декодирования, когда "включен" флаг первого повторяющегося поля.

Преобразователь 5 стандарта развертки преобразует поля, оставшиеся после прохождения компенсатора 4 избыточных полей, в серию кадров (f0, F0, f1, F1, и т. д. ), как показано, например, на фиг. 2B, и выдает эту прошедшую преобразование стандарта развертки серию кадров в устройство кодирования 7. Это делается так, что каждое поле обрабатывается как отдельный кадр, последовательно кодируемый устройством кодирования. Преобразователь стандарта развертки генерирует флаги, указывающие тактирование для каждого из кадров, прошедших преобразование стандарта развертки, и посылает флаги в устройство управления 8 с тем, чтобы можно было точно тактировать кодирование этих кадров.

В первом конкретном варианте воплощения, соответствующем настоящему изобретению, устройство управления генерирует код начала ГИ на основе флагов первоочередности верхнего поля и первого повторяющегося поля таким образом, что находящееся в начале группы изображений поле, отображаемое на экране, является верхним полем, а последнее поле этой группы изображений является нижним полем. Каждое из этих полей, прошедшее преобразование стандарта развертки в виде кадров в преобразователе стандарта развертки, кодируется устройством кодирования с помощью данных, задающих тип кодирования изображения, предназначенных для задания способа кодирования со сжатием кадров I-, B- или P-изображений, генерируемых устройством управления на основе генерированного кода начали ГИ. Например, задающие данные могут указывать, какие кадры, прошедшее преобразование стандарта развертки, являются кадрами I-, B- или P-изображений, и какие кадры используются для кодирования с предсказанием B- и P-кадров.

На фиг. 2A-2C приведены временные диаграммы, поясняющие процесс кодирования, осуществляемый системой кодирования, показанной на фиг. 1. Полевой синхроимпульс (фиг. 2A), поданный из внешнего устройства, например, такого, как монитор, тактирует кодирование видеокадров. Видеокадры (фиг. 2B), включающие избыточные поля (x1, x3 и x5), подаются на вход 9. Сигнал начала кадра (фиг. 2C), генерируемый преобразователем 5 стандарта развертки, показывает, когда начинается каждый кадр, а флаги первоочердности верхнего поля и первого повторяющегося поля (фиг. 2D и 2E), пояснения по которым были даны выше со ссылками на фиг. 4B и 4C, указывают порядок полей в каждом кадре.

Устройство управления генерирует код начала ГИ, как пояснялось выше, чтобы начать соответствующую группу изображений, когда присутствует верхнее поле, и окончить группу изображений, когда присутсвует нижнее поле. Устройство управления 8 определяет остальные кадры изображения, входящих в каждую группу изображений между первым и последним кадрами изображения, путем адаптивного выбора порядка кадров, ЭГДИ обеспечивает такое положение, что кадры P-изображения будут появляться по крайней мере в каждом третьем кадре при находящихся в промежутке двух кадрах, а кадры I-изображения будут появляться через некоторый интервал в каждом шестом кадре. Однако в настоящем изобретении количество кадров адаптивно регулируется, чтобы удовлетворить условию, согласно которому первое поле группы кадров является верхним полем, а последнее поле является нижним полем. Это осуществляется путем адаптивного выбора интервала между I-кадрами, что не представляет затруднений, поскольку кадры I-изображения являются внутренними кадрами, т. е. кодируемыми без предсказания. С другой стороны, если интервал между кадрами B- и P-изображения выбирается адаптивно, сжатая структура внутреннего кадра B- и P-кадров должна разрушаться.

Несмотря на то, что в настоящем изобретении код начала ГИ начинается с цикла синхронизации верхнего поля, код начала ГИ может также начинаться с нижнего поля. Когда полевой синхроимпульс начинается с цикла синхронизации нижнего поля (НП (Bf)), предпочтительно, чтобы первое поле было нижним полем, а последнее поле было верхним полем, чтобы поля были синхронизированы с полевым синхроимпульсом.

В предпочтительном конкретном варианте воплощения устройство управления завершает текущую группу изображений, например, ГИ1, полем, которое имеет полярность нижнего поля. Нижнее поле (x1), как показано на фиг. 2B, преимущественно является избыточным и может быть легко удалено, если оно появляется в конце группы изображений. Таким образом, избыточные нижние поля в настоящем изобретении выбираются в качестве последнего поля в каждой ГИ. Следует отметить, что код начала ГИ (фиг. 2F) для следующей группы изображений начинается при тактировании верхних полей (F2) и (F6). В примере, приведенном на фиг. 2G, данные, задающие тип кодирования изображения (например, данные кадров I-, B- или P-изображения), сформированные устройством управления 8, показывают, что начальный кадр группы изображений является кадром B-изображения, а конечный кадр группы изображений является кадром P-изображения. Также показаны задающие данные для кадра I-изображения, когда P-изображение кодируется со сжатием.

По получении кода начала ГИ, устройство кодирования кодирует со сжатием каждый из полученных кадров с образованием кадра I-изображения, B-изображения или P-изображения с помощью задающих данных, показанных на фиг. 2G. То есть, первая пара полей ГИ2, (F3, f3), кодируется как кадр B-изображения, а вторая пара полей (F3, f3) - как кадр I-изображения. Эти кадры кодируются и передаются в виде потока бит в соответствии со стандартом ЭГДИ. Устройство кодирования добавляет заголовок к началу потока бит для каждой группы изображений, содержащей кодированные кадры. Заголовок может включать, например информацию о протяженности потока бит для соответствующей группы изображений, а также другую информацию для восстановления и декодирования кодированных кадров. Устройство кодирования дополнительно добавляет к каждому кадру флаги первоочередности верхнего поля и первого повторяющегося поля. В настоящем изобретении кодированный поток бит передается в виде записи на оптическом диске 2 в соответствии с синтаксисом, определяемым стандартом ЭГДИ-2 (стандартом Международной организации по стандартизации (МОС (ISO))/Международной электротехнической комиссии (МЭК (IEC)) 13818-2).

Устройство управления 8 генерирует код начала ГИ в момент, когда первое поле группы изображений проявляет полярность поля (т. е. , тип поля), которая соответствует полевому синхроимпульсу на стороне декодирования. Например, как показано на фиг. 2A-2G, устройство управления заставляет первое поле в каждой группе изображений (ГИ1, ГИ2 и ГИ3) проявлять полярность верхнего поля, чтобы быть синхронизированным с циклом синхронизации верхнего поля (фиг. 2A) после декодирования. Кроме того, устройство управления управляет полярностью последнего поля путем отключения кода начала ГИ и, в примере, приведенном на фиг. 2A и 2G, устройство управления заставляет последнее поле проявлять полярность нижнего поля. В результате этого оптический диск 2 запоминает группы изображений на носителе записи в потоке бит групп изображений, причем первое поле имеет полярность верхнего поля, а последнее поле имеет полярность нижнего поля.

Настоящее изобретение не сводится к запоминанию кодированной информации на носителе записи. Видеосигнал, например, можно передавать на принимающий источник с помощью других носителей, например, посредством передачи по воздуху, передачи по телеграфу, межсетевой связи, магнитной видеоленты и т. п.

После передачи данные изображения, записанные на оптическом диске 2, воспроизводятся системой декодирования 10, показанной на фиг. 3. Вкратце, воспроизведенные потоки бит подаются в устройство декодирования 14, которое декодирует поток бит в соответствии со стандартом ЭГДИ, а декодированные сигналы отображаются на экране системой отображения 15. Система отображения генерирует полевой синхроимпульс для системы декодирования и посылает этот импульс и на схему 11 задания времени начала отображения, и в устройство 12 управления началом декодирования, который, вместе с сигналом управления от главной ЭВМ (такой, как микропроцессор, не показан), подаваемым на вход 16, управляет коммутатором 13 с целью начала декодирования.

Теперь декодирование будет рассмотрено бо