[发明专利]一种编码转换器

说明书

本发明涉及用来在第一和第二编码方案之间进行信号转换的编码转换器。本发明特别适合转换视频信号。

有许多需要通过传送链路来远距离传送运动图象电视的场合。广播性质的电视在以传送起来昂贵并且需要高带宽链路的数字形式传送时要求大于100Mbit/s。能采用图象质量降低的一个可接受度来减少被传送的信息量。而且或另外，可使用压缩编码技术，它利用了被编码的视频信号中的高次空间和时间冗余。因而，例如对于电视会议的应用压缩到几百kbit/s是可能的，而包含声音的可视电话性质的图象能压缩到只有64kbit/s，相当于一根电话线路。

冗余缩减技术假设在相邻象素或象素块之间存在空间和/或时间上的相关性。对相关性的细节以及假设值与实际的象素或块之间的差值进行编码。典型地，被编码的图象的每一帧包含一列被分为N×M象素的块的图象元素(象素)。

预测编码利用了这样的假设，即帧内的一个值与同一帧或不同帧里的某些相邻值相关联，并且因此该值可在接收器上计算得出而不必传送。只需要传送由这样的假设产生的预测误差。例如可准确地传送一帧的第一个象素而每一随后象素作为与它前者的差值被传送。在更复杂的方案中预测可以是许多象素的组合。

变换编码利用帧由象素值的相关性，它将这些值变换为另一组值，该另一组值大多相对较小并且因而可使用更少的位来编码。最普通的变换编码形式采用离散余弦变换(DCT)。一块N×M象素被变换为一列N×M变换系数。然后通过每个系数除以一可变量化因子将最终的系数阵列量化。量化后的系数可用可变长度码例如霍夫曼(Huffman)码来编码。

另一种编码技术是运动补偿，在该方法中图象被分为象素块，并且当前帧的每一块同可能是前一帧或后一帧的参照帧的对应块，以及从那块上发生位置移动的区域相比较，由此识别出该块最相类似的参照帧上的那一区域。

在所识别的区域和所述块之间的位置上的矢量差被称之为运动矢量，并用来将参照帧上的识别区变换为当前帧上相应块的位置。为当前帧的所有块均产生运动矢量并利用它们从参照帧导出预测帧。一般说来，当前帧与预测帧之间的差要比当前帧与参照帧之间的差小，因而能使用较低比特率来编码。因此，已经使参照帧被存储的解码器能够利用运动矢量和差值来再生当前帧。单个或组合起来使用任何前述编码技术均可对信号编码。

有这样的情形，即希望使用编码转换器，它能接受收到的按照第一方案编码的数据流而输出已编码的按照第二方案编码的数据流。如果有一个按第二编码方案运行的解码器，那么这样的编码转换器将允许不对原编码器修改而接收按第一编码方案编码的传送信号。例如，一个编码转变器可用来按照ITU-T标准H.261转换64kbit/s视频信号，从ISDN视频终端到用来在数字欧洲无绳电话(DECT)网络上发送的32Kbit/s信号。

公知的编码转换器将按第一编码方案编码的视频解码为非压缩的视频信号，然后用按第二编码方案的编码器将它编码以输出新的经压缩的数据流。因此，进行一个完全的解码操作来重新建立初始视频信号，然后对这一视频信号编码以提供新的按照第二编码方案的编码数据流。由于编码方法涉及运动补偿，不得不为按新的格式编码的信号生成新的运动矢量，而这占去了传统编码转换器的大部分处理时间。

按照本发明，提供一种编码转换器，它包括一个用来对按照第一编码方案编码的视频信号使用运动补偿技术进行解码的解码器，以及一个用来按第二编码方案对解码的视频信号进行编码的编码器，其特征在于解码器从视频信号中提取运动补偿信息，并将运动补偿信息转移至从编码器输出的编码视频信号。

运动补偿信息从解码器到编码器的输出被不经改变地转移，由此减少在编码转换器里要求的处理。易言之，运动补偿信息可按照两种编码方案的压缩比例来修改。

编码转换器的解码器和编码器可用非恒定时钟速率来运行，因而比在传统编码转换器上能减小主数据通路上缓冲器的容量。

两种编码方案的运动补偿块大小不必相同。如果两方案的分辨率相同，那么若块大小改变则运动矢量能不经改变而被转换，但有些将适当地需要复制或丢弃。例如，如果第一编码方案的运动补偿块大小是16×16象素而第二编码方案的是8×8，则一个16×16块的运动矢量能被第二方案的4个相同位置的8×8块所用。如果第一编码方案的块大小是8×8象素而第二编码方案的是16×16象素，则对于第二编码方案有多余的运动矢量。因此，例如可计算并使用四个相关运动矢量的平均值。