CN1129381A - 数字录像机的比特流分配和恢复方法及压缩/解压缩装置 - Google Patents

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Abstract

本发明所提出的可与常规的SD-VCR兼容的比特流分配方法包括：(a)将通过对DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的DCT块比特流分配给宏块中的DCT块；(b)将在步骤(a)剩余的比特再分配给宏块中的另一个DCT块；(c)将在步骤(b)剩余的比特再分配给数据段中的另一个宏块；以及(d)将在步骤(c)剩余的比特分配给具有内容与上一帧或下一帧相同的宏块的另一个数据段。由于超出数据段允许容量的那些比特可录在邻近数据段中，因此保证了图象重放质量。

Description

数字录像机的比特流分配和恢复方法 及压缩/解压缩装置
本发明与标准盒带录像机(SD—VCR)中可变字长编码所产生的比特流的分配技术有关。具体地说，本发明提出了一种分配和恢复比特流的方法以及采用这种方法的数据压缩/解压缩装置，使得当对一个数据段中包含的宏块进行可变字长编码而产生的比特流的代码量超过这个数据段的许可容量时，能在满足与常规的SD—VCR兼容的条件下保留那些超出的比特，从而改善了重放图象的质量。
随着数字信号处理技术的发展，由于数字处理比模拟处理更为优越，越来越多的信息传递媒体都改成了数字形式。因此，就可以实现在多次复制期间提供高质量图象的数字式VCR。
在数字VCR中，输入图象的DCT块按照活动性分为四类，对于每一类的DCT块自适应地分配比特量，使得系统的编码容量得到改善，而每一帧所产生的数据量保持不变。
因此，按照数字VCR的图象压缩方法，在将帧划分成具有预定长度的子帧(数据段)后，每个数据段都独立编码，保持从每一段所产生的数据量恒定。
不常规的数字VCR中，将数据压缩到保证图象恢复质量不低于预定标准的程度。此后，从数据中弃掉那些对图象恢复质量影响不大的剩余数据，从而使得每一段的数据量保持恒定。
通常，随着输入图象的活动性增大，所产生的数据量也增大。然而，在常规的数字VCR中每段的数据量是不变的，因此当输入图象的活动量较大时，图象恢复质量就差了。
为了解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种比特流的分配方法，通过充分利用可变字长编码而产生的比特流保证图象恢复质量。
本发明的另一个目的是提供一种适合以上比特流分配法的比特流恢复方法。
本发明的第三个目的是提供一种采用以上分配方法的数据压缩装置。
本发明的第四个目的是提供一种采用以上恢复方法的数据解压缩装置。
为了达到本发明的第一个目的，本发明所提出的将SD—VCR的通过对各DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而得到的比特流分配给分别包括一组各由一组DCT块组成的宏块的定长数据段的方法包括以下各个步骤：
(a)将每个DCT块的通过量化和可变字长编码而得到的比特流分配给宏块中的DCT块；
(b)将在步骤(a)期间剩余的比特再分配给该宏块中的另一个DCT块；
(c)将在步骤(b)期间剩余的比特再分配给该数据段中的另一个宏块；以及
(d)将在步聚(c)期间剩余的比特再分配给具有内容与上一帧或下一帧相同的宏块的另一个数据段。
为了达到本发明的第二个目的，本发明提出了一种恢复SD—VCR比特流的方法，这比特流是通过对在DCT块、宏块、数据段三级划分后的分配数据段中DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的，这种恢复方法包括下列各个步骤：
(a)确定数据段中是否存在具有一个不完全比特流的宏块；
(b)如果在步骤(a)确定存在具有一个不完全比特流的宏块，则从本数据段的另一个宏块恢复剩余的比特流；
(c)如果在步骤(b)没有完全恢复具有一个不完全比特流的宏块，则在搜索范围内搜索具有一个经错误处理的宏块的数据段；以及
(d)用经错误处理的宏块中的比特流恢复在步骤(c)搜索到的数据段中的不完全比特流。
为了达到本发明的第三个目的，本发明提出了一种SD—VCR数据压缩装置，用来压缩通过对在DCT块、宏块、数据段三级划分后的分配数据段中DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的比特流。这种装置除了包括一个帧存储器、一个DCT变换器、一个运动量检测和DCT模式确定器、一个量化器、一个比特量控制器、一个可变字长编码器、一个混排器、一个比特流分配器和一个解混排器以外，还包括：
一个宏块搜索器，其作用是在搜索区域内搜索一个内容与上一帧或下一帧相同的宏块；以及
一个STA值设置器，其作用是计算宏块搜索器所搜索到的宏块与当时所处理的宏块之间的位置差，根据这位置差设置STA值，再将所设置的STA值送至比特流分配器。
为了达到本发明的第四个目的，本发明提出了一种SD—VCR数据解压缩装置，用来使通过对在DCT块、宏块、数据段三级划分后的分配数据段中DCT块的DCT系数进行量化和可编字长编码而产生的比特流解压缩。这种装置包括：
一个混排器，其作用是从重放的数据重组数据段；
一个比特流还原分配器，其作用是从混排器输出的数据段提可变字长编码数据宏块和出错宏块的STA信息；
一个可变字长解码器，其作用是对从比特流还原分配器输出的可变字长编码数据宏块行行可变字长解码；
一个DCT反变换器，其作用是通过对可变字长解码器提供的经解码的数据进行DCT反变换恢复时域的图象信号后输出所恢复的图象信号；
一个解混排器，其作用是以宏块为单位对由DCT反变换器通过DTC反变换得到的数据宏块进行解混排，使这些宏块回到原来位置，输出所得到的解混排结果；
一个隐匿处理器，其作用是根据从比特流还原分配器输出的出错宏块的STA信息产生在上一帧或下一帧中与这出错宏块相对应的那个宏块的位置信息；以及
一个帧存储器，其作用是利用隐匿处理器提供的位置信息确定解混排器提供的宏块是否为出错宏块，如果是出错宏块，则用上一帧或下一帧的相应宏块代替后输出。
本发明上述目的和优点通过以下结合附图对本发明的优选实施例所作的详细说明就会更加清楚。在这些附图中；
图1为示出一种常规的SD—VCR的总体方框图；
图2为示出一种常规的SD—VCR的磁道结构的示意图；
图3A和3B分别示出了录取525/60赫信号和615/50赫信号的磁道结构；
图4为示出图1中数据压缩器的详细结构的方框图；
图5为示出按CCIR推荐标准601产生4∶2∶2格式图象信号的过程的示意图；
图6A和6B以宏块为单位分别示出了4∶2∶2格式信号和4∶2∶0格式信号的帧结构；
图7A和7B分别示出了4∶2∶2格式信号和4∶2∶0格式信号的一个宏块；
图8为示出525/60赫信号混排情况的示意图；
图9为示出构成数据段分区情况的示意图；
图10A和10B分别示出了一个8×8的DCT块和一个2×4×8的DCT块；
图11A和11B分别示出了8×8的DCT块的分区情况和2×4×8的DCT块的分区情况；
图12为说明本发明所提出的比特流分配方法的流程图；
图13为说明图12中将比特流再分配入另一个数据段的步骤的流程图；
图14图示了图12所示本发明的比特流分配方法；
图15为示出在数据段的宏块中的数据分配情况的示意图；
图16为示出STA码构成方法的示意图；
图17为示出本发明所提出的数据压缩装置的结构的方框图；以及
图18为示出本发明所提出的数据解压缩装置的结构的方框图。
图1所示的SD—VCR包括：模数(A/S)变换器10，数据压缩器12，纠错编码器14，信道编码器16，重放部18，纠错解码器20，数据解压缩器22，以及数模(D/A)变换器24。
输入信号通过A/D变换器10馈给数据压缩器12。伴音信号以不经压缩的脉冲码调制(PCM)信号的形式进行录取。由A/D变换器10数字化的图象具有按CCIR推荐标准601规定的4∶4∶2格式的采样结构。具有4∶4∶2格式的图象的数据率(只考虑有效象素)为167兆比特/秒。
数据压缩器12通过离散余弦变换(DCT)和可变字长编码(VLC)压缩屏幕数据，输出经压缩编码的图象数据，其数据率为24.94兆比特/秒。
纠错编码器14分别在压缩图象数据、伴音数据、子代码和辅助数据上都加上一个纠错码。加了纠错码的数据由信道编码器16进行录取编码后录在磁带上。由于进行了纠错编码和信道编码，因此所录取数据的数据率增加到41.85兆比特/秒。
录取和重放期间产生的错误由纠错解码器20根据重放部18所重放的数据加以纠正后，图象和伴音信号通过数据解压缩器22和D/A变换器24得以恢复。
SD—VCR的技术规格如下：录取方式       旋转水平录取图象采样率     Y＝13.5兆赫，Cr，Cb＝6.75兆赫图象输入格式   4∶1∶1(525/60)，4∶2∶0(625/50)数据压缩方法          屏幕内DCT，VLC编码压缩后的数据率        24.948兆比特/秒伴音信号录取方式      PCM数字录取采样频率/比特数/信道  48千赫/16/2，44.1千赫/16/2，
                  32千赫/16/2，32千赫/12/4纠错码                Reed-So1omon乘积码录取码                加密的I—NRXI
                  24-25变换码录取数据率            约42兆比特/秒检测方法              局部响应类4磁鼓转速              9000转/分磁道宽度              10微米
图2示出了常规的SD—VCR的磁道结构。可见，SD—VCR的磁道从起点(磁头开始扫描处)开始依次分为插入和磁道信息(ITI)区段200、伴音区段202、图象区段204和子码区段206，区段之间的间隙分别为G1、G2和G3。
ITI区段200具有ITI首标区208、起始同步块区210、磁道信息区212和ITI尾标区214。
伴音区段202具有伴音首标区214、包括14个伴音数据同步块的伴音数据区218和伴音尾标区220。
图象区段204具有图象首标区222、包括149个图象数据同步块的图象数据区224和图象尾标区226。
子码区段206具有子码首标区228、子码区230、子码尾标区232和溢写容余区234。
磁头从每条磁道的下端螺旋形地扫描到上端。如果走带速度为18.831毫米/秒，则磁道的坡度为9.1668°
一帧525/60赫的图象信号录在如图3A所示的10条磁道上，而一帧625/50赫的图象信号录在如图3B所示的12条磁道上。
ITI区段200为编辑提供数据的磁道信息和位置信息。计算出所检测的信息的时间间隔，就可以检测图象、伴音和子码的位置。
在子码中，录有诸如录取日期、时间之类的辅助数据。子码区段与录在磁带上的图象和伴音数据同步读出。此外，还录有子标题和屏幕提示，可以利用子码的这部分进行高速(200倍)搜索。
在记录磁道中，执行方位录取，以防邻近记录磁道的串扰。在此，方位角为±20°
具有4∶1∶1或4∶2∶0格式的输入图象信号所要求的容量大约为SD—VCR录取容量的五倍。因此，必需采用信号压缩和恢复技术。VCR中所用的图象压缩技术应该考虑到磁带特性，确保编辑和磁带重放功能，尽量减小误差传播。为了获得这些功能，由于磁带是一个顺序访问的媒体，因此应该将屏幕划分成一些小的图象单位，各单位独立编码。
按照现行标准，数据段是一个独立压缩编码单位。一个数据段由五个宏块组成。在解码处理期间，由于要恢复尽量多的宏块，因此至少一个宏块可独立解码，这样就可减小误差传播和进行有效的磁道重放。
图4为示出图1中的数据压缩器的详细结构的方框图。在图4中，数据压缩器包括帧存储器30、DCT变换器32、运动量检测和DCT模式确定器34、量化器36、比特量控制器38、可变字长编码器40、混排器42、比特流分配器44和解混排器46。
SD—VCR采用DCT VLC压缩方法。输入帧存储器30的图象信号具有4∶2∶2或4∶2∶0格式。亮度信号(Y)和色差信号(Cr和Cb)分别以13.5兆赫和6.75兆赫采样。在525/60赫的信号的情况下，色差信号在水平方向受到2∶1的再次采样，成为4∶2∶2格式，而在625/50赫的信号的情况下，两个色差信号的一个扫描行在垂直方向上按行序减为一半，从而产生一个具有4∶2∶0格式的信号。
图5示出了按照CCIR推荐标准601产生4∶2∶0格式的信号的过程。
在525/60赫(或625/50赫)信号的情况下，Y信号容量是每行720(或720)个象素，共480(或576)行，而两个色差信号的容量是每行180(或360)个象素，共480(或228)行。一个DCT块由8×8个象素组成。由于在525/60赫的色差情况下每行右端出现一个4×8的半块，因此用上、下一个信号对构成一个块。
所以，在525/60赫(或625/50赫)信号的情况下，Y信号包括每行90(或90)个DCT块，共60(或36)行。色差信号包括每行22.5(或45)个DCT块，共60(或36)行，如图6A和6B所示。
由图7A和7B可见，每个宏块包括四个Y块(处在屏幕相邻位置)、一个Cr块和一个Cb块。宏块是混排和确定量化值的基本单位。
图8示出了在525/60赫信号的情况下的混排情况。从A至E的5个垂直区各分为10个子区。在此，子区称为超块。每个超块包括27个宏块。因此，一帧屏幕由10行5列共50个超块组成。而在625/50赫信号的情况下，一帧屏幕由12行5列共60个超块组成。
同一行中的超块以后要依次录在磁带的同一条磁道上。
如图8所示，一个数据段是通过从将一帧屏幕划分成垂直方向的5个区的每一个区中按顺序C、B、D、A、E各抽取一个宏块而组成的。这个顺序是根据各垂直区的视觉价值确定的。所产生数据段的数量与一个垂直区所含的宏块数相同。由于一个数据段由分布在屏幕不同部位的宏块组成，因此各数据段中的信息量大致相同的概率很高。如果信息量比较稳定，代码量也就能有效地保持不变。上述过程，由于以宏块为单位对整个屏幕进行了混合、重组，因此称为“混排”。在各数据段中分别独立进行压缩编码，所产生的代码量都是相同的。
在组成数据段时，宏块是混排的，但在录取前要将这些混排的宏块返回到原来的位置上。这称为解混排。所以要进行解混排是为了尽量依次分配高速重放期间读出的数据，以便构成视觉上更能接受的图象。
高速重放模式的图象是由分布在一组磁道上的各子图象拼成的。通过使每个数据段的代码量保持不变可以很大程度上防止在这样重放磁道时降低屏幕图象质量。
在图9中，水平方向的5个超块录在一条磁道上。由于垂直方向有10行，因此一个屏幕图象录在10条磁道上。图象录取时，一条磁道上录有135个同步块分别与5个超块的135个宏块相配。
在这种SD—VCR中，DCT块的大小是按照运动信息加以改变的。如果运动不大，则取一个8×8DCT块。相反，如果运动大，则通过计算两个垂直相邻象素之间的和及差取两个4×8DCT块。图10A和10B分别示出了一个8×8DCT块和一个2×4×8DCT块。
通过将各DCT块乘以相应的加权矩阵不同程度地减小各系数的量程值。频率分量越高，加权矩阵的值越小。DCT块可以分为四类。即
类0：对于该类的DCT块，量化噪声明显，并且AC系数的最大绝对值小于或等于255；
类1：对于该类的DCT块，量化噪声的明显程度低于类0，并且AC系数的最大绝对值小于或等于255；
类2：对于该类的DCT块，量化噪声的明显程度低于类1，并且AC系数的最大绝对值小于或等于255；
类3：对于该类的DCT块，量化噪声的明显程度低于类2，或者AC系数的最大绝对值大于255。
一个DCT块的AC系数分为四个区(区0至区3)，同一区内各系数的量化步长相同。类和CDT块中的区是确定量化步长的两个因素。各量化步长均为2的负指数值(即1，1/2，1/4等)。
图11A和11B分别示出了8×8的DCT块和2×4×8的DCT块的分区情况。
经量化的DCT系数按频率从低到高在一维上重新排列。直流(DC)系数编成9比特的码，而交流(AC)系数则按大小编成二维的霍夫曼码。
一个数据段中有30个DCT块，提供了经分类的30个记录区。各记录区首先录取从各自的DCT块产生的霍夫曼码。剩余的比特量录在同一宏块的另一个DCT块中。当在宏块中进行了这样的录取时，再通过按照超过或不是情况适当地给出或接受比特，在5个宏块之间进行录取。即使在接受了30个宏块的霍夫曼码后还存在剩余记录区，也不能再使用这些剩余记录区。相反，如果记录区不是，那应弃掉那些剩余比特。每个数据段就这样独立进行编码。
如上所述，在常规的SD—VCR中，如果当时正在编码的数据段的比特量过大，则通过改变量化步长到能保证预定的屏幕质量来减小比特量，还剩下的那些比特就弃掉。因此，重放具有大比特量的屏幕(如高活动性的屏幕)的质量比较差。
图12为示出按照本发明分配比特流的方法的流程图。
如图12所示，本发明所提出的比特流分配方法包括将比特流分配给CDT块(步骤1200)、将剩余的比特量再分配给宏块(步骤1210)、将剩余的比特量再分配给数据段(步骤1220)和将剩余的比特量再分配给另一个数据段(步骤1230)。
在步骤1200，将对每个DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而得到的每个DCT块的数据流分配给宏块内一个DCT块。
在步骤1210，将在步骤1200期间剩余的比特再分配给宏块内另一个DCT块。
在步骤1220，将在步骤1210期间剩余的比特再分配给数据段内其他宏块。
在步骤1230，将在步骤1220期间剩余的比特再分配给具有内容与上一帧或下一帧相同的宏块的另一个数据段。
图13为示出图12的步骤1230的流程图。步骤1230包括搜索宏块的步骤1300、对搜索到的宏块进行错误处理的步骤1310和再分配剩余的比特量的步骤1320。
在步骤1300，对处在上一帧或下一帧的搜索空间中具有与处在当时编码帧的搜索空间中的宏块的内容相同的宏块进行搜索。
在步骤1310，在包含步骤1300所搜索到的宏块的数据段中对与搜索到的宏块相应的记录区进行错误处理。
在步骤1320，将在步骤1310期间剩余的比特再分配给经步骤1310错误处理的记录区。
图14图示了图12所示的本发明所提出的比特流分配方法。在图14中，第一数据段140和第二数据段150各由五个宏块组成。其中，第一数据段140具有一个产生过多比特量的宏块142，而第二数据段150具有一个搜索到的宏块152。
宏块142的超出比特量录在搜索到的宏块152内。产生过多比特量的宏块142上不加块终止(EOB)块，这样就标示了该宏块中有过多的比特量。在搜索到的宏块152中，用一个专用的STA码记录相应宏块142的位置信息。在恢复期间，当数据解压缩器(未示出)中产生无EOB码的宏块时，则在前、后一些数据段中搜索具有专用的STA码的宏块。从搜索到的宏块中取出超出的比特量，完整地恢复数据。另一方面，利用处在上一帧或下一帧的相同位置上的宏块来恢复这个搜索到的宏块的数据。
按照本发明，当在当时编码数据段中剩有超出比特时，搜索内容与上一帧或下一帧相同的宏块，将剩余的比特量分配给搜索到的宏块。为了正常恢复所录取的原来内容，在这个搜索到的宏块中带有宏块STA信息。
图15示出了在一个数据段的宏块中的数据分配情况。在图15中，宏块包括量化级别区150、STA区152、第一亮度块区154、和第二亮度块区156、第三亮度块区158、第四亮度块区160、第一色差块区162和第二色差块区164。
量化级别区150和STA区152各有四个比特。第一亮度块区154、第二亮度块区156、第三亮度块区158和第四亮度块区160的录取容量均为14个字节。此外，第一色差块区162和第二色差块区164的录取容量均为10个字节。这样，每个宏块的总录取容量为77个字节。STA码是一个为错误隐匿提供的4比特码(S3、S2、S1、S0)。SD—VCR规定了如下一些STA码：
0000：表示在该块中无错误，不需进行错误隐匿处理；
0010：表示在该块中无剩余错误，该块应用上一帧中相同单位号的单位代替，保证与相同图象数据段中另一个块的数据处理顺序的连续性；
1010：表示在该块中无剩余错误，该块应用上一帧中相同单位号的单位代替，不保证与相同图象数据段中另一个块的数据处理顺序的连续性；
0100：表示在该块中无剩余错误，该块应用下一帧中相同单位号的单位代替，保证与相同图象数据段中另一个块的数据处理顺序的连续性；
1100：表示在该块中无剩余错误，该块应用下一帧中相同单位号的单位代替，不保证与相同图象数据段中另一个块的数据处理顺序的连续性；
0110：表示在该块中无剩余错误，该块受到隐匿，但不规定隐匿方法，保证与相同图象数据段中另一个块的数据处理顺序的连续性；
1110：表示在该块中无剩余错误，该块受到隐匿，但不规定隐匿方法，不保证与相同图象数据段中另一个块的数据处理顺序的连续性；
1111：表示在该块中存在错误，错误位置未标识；
0111：表示在该块中存在错误，插入了错误码。这个STA值是可按需选用的。
(其他的STA值保留备用)
按照本发明，搜索到的宏块除了其中录有剩余比特量外还用STA信息进行了错误处理，因此在恢复期间这个经错误处理的宏块用上一帧或下一帧的具有相同内容的宏块代替。这样就能保持与SD—VCR的兼容性。
在这里，搜索上一帧或下一帧的具有相同内容的宏块的搜索空间限制为超块覆盖的这个空间。如在说明图10的混排方法时所述，由于同一超块中的相邻宏块被混排入相邻的数据段，因此为了在解码期间有效地搜索到一个匹配宏块，将搜索空间限制在超块内。
按照在本发明的一个优选实施例中的比特流分配方法，使用了一个为“0010”或“0100”的STA码。当在解码期间产生具有这个值(“0010”或“0100”的宏块时，根据具有STA码的宏块的位置，在预定的搜索范围内的各数据中搜索一个具有剩余比特量的匹配宏块。为了使搜索算法更为经济，将搜索范围限制在例如±8个数据段内。
按照在本发明的另一个优选实施例中的比特流分配方法，所记录的宏块位置信息与一个DCT块的DC系数记录区的内容相应。也就是说，当在解码期间产生了STA码值为“0010”或“0100”的宏块时，读出各DCT块的DC系数记录区，以便搜索匹配宏块。
在这两个实施例中，保证了与常规的SD—VCR的兼容性。然而，由于在该宏块中可能真正产生一个错误，因此为了防止产生这样的错误可以考虑采用在量化级别信息(QNO)中记录一个专用的识别码。
按照在本发明的又一个优选实施例中的比特流分配方法，利用STA信息来标明匹配宏块的位置。也就是说，象以上对所规定的STA码所作的说明那样，利用除“0010”和“0100”外的保留区STA信息(由一个方向信息比特和一个位置信息比特组成)标明匹配宏块所在的数据段。
图16示出了构成本发明的又一个优选实施例的STA码的方法。组成STA码的各比特从高有效位比特开始设为s3、s2、s1和s0。其中，s3比特用作指示向前或向后搜索的方向信息比特，而s2至s0用作位置信息比特。
在以上优选实施例的情况下，虽然保证了与常规SD—VCR的兼容性，但可以预见在以后进行预先比例放大时会有一些问题。
图17为示出采用了本发明所提出的比特流分配方法的数据压缩装置的结构的方框图。图17所示的数据压缩装置包括帧存储器170、DCT变换器172、运动量检测和DCT模式确定器174、量化器176、比特量控制器178、可变字长编码器180、混排器182、VLC比特流分配器184、解混排器186、宏块搜索电路188和STA值设置电路190。
宏块搜索电路188在上一帧或下一帧的搜索范围内搜索一个具有相同内容的宏块。
STA值设置电路190计算宏块搜索宏块搜索电路188所搜索到的宏块与当时所处理的宏块之间的位置差，根据这位置差设置STA值，再将所设置的STA值送至比特流分配器184。
如果在以数据段单位分配了比特流后，还存在剩余比特量，比特流分配器184就将剩余比特量分配给具有由宏块搜索电路188搜索到的宏块的数据段中相应宏块。STA值设置电路190设置的值即为这相应宏块的STA码。
图18为示出适合图17所示数据压缩装置的数据解压缩装置的结构的方框图。图18所示数据解压缩装置包括混排器1800、VLC比特流还原分配器1802、可变字长解码器1804、DCT反变换(IDCT)电路1806、解混排器1808、帧存储器1810和隐匿处理器1812。
混排器1800从重放部(未示出)重放的数据重组数据段，将重组的数据段送至VLC比特流还原分配器1802。
VIC比特流还原分配器1802从混排器1800输出的数据段提取宏块信息，将提取的宏块信息送至可变字长解码器1804，并输出各宏块的STA信息。
可变字长解码器1804以宏块为单位进行可变字长解码，将解码结果送至IDCT电路1806。
IDCT电路1806通过对可变字长解码器1804提供的经可变字长解码的数据进行DCT反变换恢复时间域的图象信号，将所恢复的图象信号送至解混排器1808。
解混排器1808以宏块为单位将DCT反变换系数返回到原来位置，将解混排结果送至帧存储器1810。
帧存储器1810利用隐匿处理器1812所提供的信息确定解混排器1808所提供的宏块中是否出错。如果出错，则这个出错宏块用上一帧或下一帧的相应宏块代替。帧存储器1810输出经纠错的图象数据。
VLC比特流还原分配器1802确定在混排器1800提供的数据段的宏块中是否存在未恢复的比特量。通过检查每个宏块的记录区是否以EOB码结尾来确定是否存在未恢复的比特量。如果记录区以EOB码结尾，则表示相应宏块的数据完全恢复。否则，则认为还有剩余信息录在另一个数据段中。
按照适合本发明一个优选实施例的比特流分配方法的第一种恢复方法，当在一个数据段的宏块中不存在EOB码时，在搜索范围的数据段中搜索录有值为“0010”或“0100”的STA码的宏块。利用录在搜索到的宏块中的数据恢复不是的比特量。此外，由于搜索到的宏块并没有它本身的可变字长编码数据，这个宏块应该用处于上一帧或下一帧中的相应宏块的数据加以恢复。VLC比特流还原分配器1802向隐匿处理器1812提供了含有搜索到的宏块的数据段的序号和宏块的序号。
按照适合本发明另一个优选实施例的比特流分配方法的第二种恢复方法，当在一个数据段的宏块中不存在EOB码时，在搜索范围的数据段中搜索录有值为“0010”或0100”的STA码的宏块。然后，利用录在搜索到的宏块的DC系数记录区的位置信息，确定该宏块是否与产生剩余比特量的宏块匹配。如果与产生剩余比特量的宏块匹配，则利用录在AC系数记录区的数据恢复不足的比特量。
按照适合本发明又一个优选实施例的比特流分配方法的第三种恢复方法，当在一个数据段的宏块中不存在EOB码时，在搜索范围的数据段中搜索录有保留的STA码的宏块。然后，利用搜索到的宏块的STA信息，确定该宏块是否与产生剩余比特量的宏块匹配。如果与产生剩余比特量的宏块匹配，则利用录在AC系数记录区的数据恢复不是的比特量。
如上所述，按照本发明所提出的比特流分配方法，当在一个数据段单位中产生剩余比特量时，通过将剩余比特量传到邻近数据段、记录在邻近数据段中，可以防止屏幕图象重放质量降低。
按照本发明所提出的比特流分配方法，由于选择具有与上一帧或下一帧相同的内容的宏块作为记录剩余比特量的宏块，因此可以防止屏幕图象重放质量降低。
按照本发明所提出的比特流分配方法，通过用STA信息标明用来记录剩余比特量的宏块保证了与常规的SD—VCR的兼容性。
在按照本发明的两个优选实施例采用的比特流分配方法中，通过利用在宏块的STA信息中已经设置的STA信息，保证了与常规的SD—VCR的兼容性。
在按照本发明的另一个优选实施例采用的比特流分配方法中，通过利用在宏块的STA信息中所保留的STA信息，保证了与常规的SD—VCR的兼容性。

Claims (13)

1.一种将SD—VCR比特流分配给由一组各有一组DCT块的宏块组成的定长数据段的方法，其中所述比特流是对各DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的，其特征是所述方法包括下列各个步骤：
(a)将通过对每个DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的每个DCT块比特流分配给在所述宏块中的DCT块；
(b)将在所述步骤(a)期间剩余的比特再分配给在所述宏块中的另一个DCT块；
(c)将在所述步骤(b)期间剩余的比特再分配给在同一数据段中的另一个宏块；以及
(d)将在所述步骤(c)期间剩余的比特再分配给另一个具有内容与上一帧或下一帧相同的宏块的数据段。
2.一种如权利要求1中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中所述步骤(d)包括下列各个步骤：
搜索一个内容与处在当时编码帧搜索范围内的宏块相同的宏块；
对一个与在所述宏块搜索步骤期间宏块受到搜索的数据段中的搜索到的宏块相应的记录区进行错误处理；以及
将在所述步骤(c)期间剩余的比特分配给所述经错误处理的记录区。
3.一种如在权利要求2中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中所述搜索范围小于或等于一个超块。
4.一种如在权利要求2中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中有一个STA信息用于所述错误处理步骤。
5.一种如在权利要求4中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中所述错误处理步骤的STA信息具有值“0010”或“1100”。
6.一种如在权利要求4中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中产生剩余比特量的数据段的位置信息录在再分配到剩余比特量的宏块的一个用来记录DC系数的记录区中。
7.一种如在权利要求4中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中有一个不是“0000”、“0010”、“1010”、“0100”、“1100”、“0110”、“0111”的STA信号用于所述错误处理步骤。
8.一种如在权利要求7中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中组成所述STA信号的比特中至少有一个比特用作表示是上一帧还是下一帧的方向信息比特，而剩余的比特用作表示从当时数据段至再分配数据段的偏移量的位置信息比特。
9.一种如在权利要求8中所提出的分配SD—VCR比特流的方法，其特征是其中在组成所述STA信号的S0、S1、S2、S3中，S0用作方向信息比特，而S1、S2、S3用作位置信息比特。
10.一种恢复SD—VCR比特流的方法，其中所述比特流是通过对在DCT块、宏块、数据段三级划分后的分配数据段中DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的，其特征是所述方法包括下列各个步骤：
(a)确定在所述数据段中是否存在具有一个不完全比特流的宏块；
(b)如果在所述步骤(a)确定存在具有一个不完全比特流的宏块，则从本数据段的另一个宏块恢复剩余的比特流；
(c)如果在所述步骤(b)没有完全恢复具有一个不完全比特流的宏块，则在搜索范围内搜索具有一个经错误处理的宏块的数据段；以及
(d)用所述经错误处理的宏块中的比特流恢复在所述步骤(c)所搜索的数据段中的不完全比特流。
11.一种如权利要求10中所提出的恢复SD—VCR比特流方法，其特征是其中所述搜索范围小于或等于一个超块。
12.一种SD—VCR数据压缩装置，用来压缩通过对在DCT块、宏块、数据段三级划分后的分配数据段中DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的比特流，包括一个帧存储器、一个DCT变换器、一个运动量检测和DCT模式确定器、一个量化器、一个比特量控制器、一个可变字长编码器、一个混排器、一个比特流分配器和一个解重排器，其特征是所述装置还包括：
一个宏块搜索器，其作用是在搜索范围内搜索一个内容5上一帧或下一帧相同的宏块；以及
一个STA值设置器，其作用是计算所述宏块搜索器所搜索到的宏块与当时所处理的宏块之间的位置差，根据这位置差设置STA值和将所设置的STA值送至所述比特流分配器，当按数据段单位分配比特流后还存在剩余比特量时，所述比特流分配器就将剩余比特量分配给一个具有由所述宏块搜索器搜索到的宏块的数据段中相应宏块，并将该相应宏块的STA信息录成由STA值设置器设置的值。
13.一种SD—VCR数据解压缩装置，用来使通过对在DCT块、宏块、数据段三级划分后的分配数据段中DCT块的DCT系数进行量化和可变字长编码而产生的比特流解压缩，其特征是所述装置包括：
一个混排器，其作用是从重放的数据重组数据段；
一个比特流还原分配器，其作用是从所述混排器输出的数据段以宏块为单位提取可变字长编码数据和出错宏块的STA信息；
一个可变字长解码器，其作用是对所述比特流还原分配器以宏块为单位提供的可变字长编码数据进行可变字长解码；
一个DCT反变换器，其作用是通过对所述可变字长解码器提供的经可变字长解码的数据进行DCT反变换恢复时域的图象信号后输出所恢复的图象信号；
一个解混排器，其作用是以宏块为单位对由所述DCT反变换器通过DCT反变换得到的数据宏块进行解混排，使这些宏块回到原来位置，输出所得到的解混排结果；
一个隐匿处理器，其作用是根据从所述比特流还原分配器输出的出错宏块的STA信息产生在上一帧或下一帧中与这出错宏块相对应的那个宏块的位置信息；以及
一个帧存储器，其作用是利用所述隐匿处理器提供的位置信息确定所述解混排器提供的宏块是否为出错宏块，如果是出错宏块，则用上一帧或下一帧的相应宏块代替后输出。
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