[发明专利]在一个MPEG译码器中用于对交错的象素数据进行再压缩的并行压缩器

说明书

本发明涉及处理数字图象表示信息。

数字技术的快速发展已在诸如高清晰度电视(HDTV)的各个领域的数字图象信号处理中产生了相应的进步。一个相关的发展是用于MPEG-2的视频处理的MPEG(运动图象专家组)信号压缩标准(ISO/IEC国际标准13818-2，1995年1月20日)。已经发现这一广泛接受的图象处理标准在卫星，有线电视，和包括HDTV系统的地面广播系统的应用中特别具有吸引力。

在美国，最近采纳为大联盟HDTV系统(Grand Alliance HDTV System)的数字HDTV地面广播系统定义了一种高清晰度(HD)节目素材的数字广播的标准，该节目素材已经使用MPEG-2压缩标准进行了压缩。该大联盟HDTV系统的描述可在例如1994美国广播协会会刊的1994年3月20-24日第48届广播工程会议年会的会刊中找到(1994 Proceedings of the NationalAssociation of Broadcasters，48^th Annual Broadcast EngineerConference Proceedings，March 20-24，1994)。该HD广播标准提供了高达每行1920个象素(水平)×1080行的分辨率。该MPEG-2标准定义了用于解压缩该HD图象以由诸如在电视接收机中的显示设备用于再现所需的过程。如在地面广播标准中所定义的，MPEG译码器正确地译码HD图像需要大约80兆位(Mb)的存储器。在一个消费者接收机中通常需要96Mb的存储器。

在一个比如可以在电视信号接收机中发现的MPEG视频信号译码器，为译码一个MPEG编码的数字数据流通常需要一个以上的图象帧存储器，如所公知的，这些帧代表I，P，B图象帧，通常需要3个帧存储器以译码一个MPEG数据流，需要两个帧存储器来存储参考I或P帧数据和使用另外一个帧存储器存储B帧数据。

一个MPEG译码器包括一个DPCM环，该DPCM环与用于产生最终译码的像素采样的运动补偿功能相关，这是公知的。正如在共同未决的美国专利申请(序列号为08/579192)中所公开的，DPCM环被通过包括一个数字压缩网络而进行有益的改动。这一压缩网络在将被解压缩MPEG数据传送给帧处理器之前对该解压缩的MPEG数据进行再压缩，从而减少了对MPEG译码器的存储器需要。DPCM环使得要被压缩的像素值取决于预测器电路对要处理像素的紧邻的左边，正上方和对角线左上方的各个像素的计算结果。该预测器操作是一个实时的计算密集的串行操作。该预测器操作是重要的，因为涉及一个以上的像素值而且还因为好的压缩需要精确的预测而不是对像素值的“猜测”。

根据本发明的原则，一个用于处理一个MPEG编码的图象信息的数据流的MPEG兼容系统包括用于对解压缩的MPEG译码数据进行再压缩的多个压缩器。来自该多个再压缩器的再压缩的数据存储在存储器中。

图1是根据本发明原则安排的利用一个MPEG译码器和相关的数字信号处理网络的一个电视信号接收机一部分的框图。

图2-17示出了有助于理解图1所表示的压缩/解压缩和相关网络的操作的像素块处理格式。

图18示出了像素的子采样(subsampling)和上采样(upsampling)。

图19是用于执行图18示出的过程的装置的框图。

图20示出了图1的压缩网络的细节。

图21示出了图1的解压缩网络的细节。

图22示出了有助于理解图20所示出的网络操作的像素布局。

图23-26示出了图1系统的数据流控制操作

图27是一个表示在图20示出的网络的操作期间像素关系的表。

图28示出了一个图23示出的网络的另一种安排。

在本发明的所公开的一个实施例中，电视接收机中的MPEG译码器在该译码器和它的帧存储器之间利用了包括再压缩的数据缩减，从该译码器的帧存储器导出要显示的图像信息，预测器处理器的时序要求，本系统使用了流水线处理，其中必须得到3个像素(图像单元)的值，以预测一个给定的第4个像素的值，然而流水线处理降低了处理的速度(减少了带宽)。这个问题通过将来自MPEG解压缩器的独立的8×8像素块的象素数据进行交错而解决。交错增加了处理的速度，因为它允许以交替的时钟处理数据，从而总是在产生压缩的像素值。该再压缩功能使用了数量缩减的压缩操作，用共享的功能进行交错的操作，从而节省了集成电路的面积。