CN1668098A - 具有分离亮度和色彩分量功能的光学记录/再现设备 - Google Patents

具有分离亮度和色彩分量功能的光学记录/再现设备 Download PDF

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Abstract

一种光学记录/再现设备，包括具有分离亮度和色彩分量的功能的音频和视频(A/V)编解码器。视频解码器将模拟视频信号转换为数字视频信号；具有预压缩处理单元的A/V编解码器从转换的数字视频信号分离亮度和色彩分量；编码器将具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号压缩成预定的压缩格式；和解码器将以预定的压缩格式压缩的数字视频信号解码。当A/V编解码器执行信号处理时，存储器提供存储空间。因此，可以降低视频解码器的尺寸和生产成本。

Description

具有分离亮度和色彩分量功能的光学记录/再现设备
                         技术领域
本发明涉及一种具有分离视频信号的亮度和色彩分量的功能的光学记录/再现设备。更具体地讲，本发明涉及一种具有音频/视频(A/V)编解码器而不是视频解码器分离视频信号的亮度和色彩分量的光学记录/再现设备。
                         背景技术
传统的光学记录/再现设备输入模拟信号、将模拟信号转换成数字信号、以某种压缩格式压缩数字信号以将被压缩的数字信号记录在记录介质中、解压缩存储的数字信号、并且将解压缩的数字信号再现成模拟信号。
作为目前使用的记录介质的光学记录介质被分类成只读记录介质如压缩盘(CD)-只读存储器(ROM)和数字多用途盘(DVD)-ROM、一次写入的可记录介质如CD±可记录(CD±R)和DVD±R、和可重写记录介质如DVD±可重写(RW)和DVD-随机存取存储器(RAM)。
以上所述的记录介质随机存取记录在硬盘驱动器(HDD)上的数据，记录高质量的视频和音频数据，并且与在传统的录像磁带上记录相比，快速、方便地记录数据。目前，盘型记录介质正在被更频繁地用来记录和/或再现。
图1是示例性的传统光学记录/再现设备的方框图。
如图1所示，传统的光学记录/再现设备包括视频解码器110、解码器存储器111、音频模拟-数字转换器(A/D转换器)115、A/V编解码器130，存储器140、闪速存储器145、系统控制器150、视频编码器170、和音频数字-模拟转换器(D/A转换器)180。A/V编解码器130包括形成为一个单元的编码器133和解码器136。
模拟视频和音频信号从不同的信号源如广播接收天线、计算机和机顶盒输入。
光学记录/再现设备将信号处理成视频和音频信号以输出，并且，视频和音频信号分别通过图像显示单元如阴极射线管(CRT)或者液晶显示(LCD)来显示，并且通过声音输出单元如扬声器来输出。
视频解码器110将模拟视频信号转换成输入数字视频信号。此外，视频解码器110从数字视频信号中分离亮度和色彩分量。解码器存储器111用于分离亮度和色彩分量。音频A/D转换器115将模拟音频信号转换成数字音频信号。模拟视频和音频信号可从多种不同的源之一提供。
编码器133以确定的压缩格式来编码输入数字信号，并且混合已编码的数据以产生数据流。例如，当输入数字信号以MPEG格式来编码时，编码器133以称为ISO/IEC13818-2的运动图像专家组(MPEG)-2(视频)格式来编码输入的数字视频信号，并且以杜比AC-3数字标准来编码数字音频信号。从编码器133输出的MPEG数据流被记录在记录介质或硬盘驱动器(HDD)上。
解码器136解码来自于记录介质或HDD的数据。即，解码器136通过将以某种压缩格式压缩的信号解压缩来解码以输出。由解码器136解码的信号输出到视频编码器170和音频D/A转换器180。
视频编码器170对解码器136的数字视频数据进行编码以用于模拟视频输出。音频D/A转换器180将解码器136的数字音频信号转换成模拟音频信号以用于模拟音频输出。
闪速存储器145存储用于操作光学记录/再现设备的操作系统和各种应用程序。
系统控制器150根据通过键盘或遥控器施加的用户输入信号来控制光学记录/再现设备的全部操作。
传统的光学记录/再现设备包括被构造为具有分离模拟输入视频信号的亮度和色彩分量的功能的视频解码器110。因此，传统的光学记录/再现设备存在这样的问题：需要附加电路以执行此功能。因此，视频解码器的尺寸和生产成本由于附加电路而不必要地增加。
此外，传统的光学记录/再现设备需要专用解码器存储器111以完成视频解码器的分离亮度和色彩分量的功能。
                         发明内容
本发明的目的在于解决以上和/或其他与传统配置有关的问题。本发明的一方面提供一种具有A/V编解码器或编码器，而不是视频解码器的光学记录/再现设备，以执行分离亮度和色彩分量的功能。
本发明的另一方面提供一种光学记录/再现设备，其包括不需要用于分离亮度和色彩分量的存储器和附加电路的视频解码器。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
为了实现本发明的上述和/或其它方面，提供一种用于将数据记录到光学介质和从光学介质再现数据的光学记录/再现设备，其包括：视频解码器，用于将模拟视频信号转换成数字视频信号；A/V编解码器，其包括从转换的数字视频信号分离亮度和色彩分量的预压缩处理单元、以预定的压缩格式来压缩亮度和色彩分量从其分离的数字视频信号的编码器、和将以预定的压缩格式压缩的数字视频信号解码的解码器；和存储器，用于当A/V编解码器执行如分离、编码、压缩和解码的信号处理时的存储空间。
预压缩处理单元滤波转换的数字视频信号并分离亮度和色彩分量。另一方面，预压缩处理单元逐个象素地比较构成转换的数字视频信号的帧的预定数量的连续帧，并分离亮度(Y)和色彩(C)分量。
预压缩处理单元包括：三维(3D)Y/C分离器，用于逐个象素地比较构成转换的数字视频信号的帧之中的预定数量的连续帧，并分离亮度和色彩分量；和时基校准器(TBC)，用于稳定亮度和色彩分量从其分离的数字视频信号的同步。
预压缩处理单元还包括用于去除包括在同步稳定的数字视频信号中的噪声的噪声衰减器。
如果亮度和色彩分量从转换的信号中分离，那么预压缩处理单元将转换的数字视频信号绕到编码器。
视频解码器包括：箝位模块，用于将模拟视频信号箝位到预定的基准电平；自动增益控制模块，用于控制箝位的模拟视频信号的增益到预定的量级；和A/D转换器，用于将增益控制的模拟视频信号转换成数字信号。
模拟视频信号可以是射频(RF)信号、复合视频同步(CVBS)信号、超视频(S-video)信号、Y/C信号和组合(component)信号之一。
预定的压缩格式可以是运动图像专家组(MPEG)格式。
                         附图说明
通过结合附图对实施例进行下面的描述，本发明这些和/或其他方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示例性的传统光学记录/再现设备的方框图：
图2是根据本发明的第一实施例的光学记录/再现设备的方框图；
图3是图2中所示的视频解码器的详细方框图；
图4是示出模拟视频信号的视图；
图5A、5B和5C是示出通过滤波数字视频信号来分离亮度和色彩分量的示例的视图；
图6A和6B是示出通过逐个象素地比较数字视频信号的帧来分离亮度和色彩分量的示例的视图；
图7是在图2中所示的预压缩处理单元的详细方框图；和
图8是根据本发明的第二实施例的光学记录/再现设备的方框图。
                       具体实施方式
现在将详细地参照本发明的实施例，其例子显示在附图中，其中，相同的标号始终表示相同的部件。以下，通过参考附图来描述实施例以解释本发明。考虑到会不必要的模糊对本发明的解释，因此忽略了对众所周知的功能或结构的详细描述。
图2是根据本发明的第一实施例的光学记录/再现设备200的方框图。
光学记录/再现设备200包括视频解码器210、A/V编解码器230、和存储器240。A/V编解码器230包括预压缩处理单元220、编码器233和解码器236。
模拟视频信号输入到视频解码器210。模拟视频信号可通过例如信号接收天线和线缆输入。模拟视频信号可以是具有视频和音频混合的射频(RF)信号、具有色彩、亮度和同步混合为视频信号并随音频信号一起提供的复合视频同步(CVBS)信号、其中亮度、同步和色彩混合的S-video(Y+C)信号、组合信号、和具有红、绿、蓝和同步混合的RGB信号之一。视频解码器210将输入模拟视频信号转换成数字视频信号。
图3是图2中所示的视频解码器的详细方框图。视频解码器210包括箝位模块212、自动增益控制模块214和A/D转换器216。
箝位模块212将输入模拟视频信号箝位到预定的基准。自动增益控制模块214控制箝位的模拟视频信号的增益到预定的量级。A/D转换器216将增益控制的模拟视频信号转换成数字视频信号。
图4是示出模拟视频信号的视图。关于图4的参考电平Y0，视频信号的‘a’部分位于参考电平Y0，视频信号的‘b’部分低于参考电平Y0，视频信号的‘c’部分高于参考电平Y0。‘b’和‘c’部分由箝位模块212调整到预定的基准Y0。如果从Y0到YL的距离参考为40IRE，那么S1对应40IRE，而S2小于40IRE，S3大于40IRE。如果从Y0到YH的距离参考为60IRE，那么T1对应60IRE，而T2小于60IRE，T3大于60IRE。换句话说，增益并不是恒定的。自动增益控制模块214调整S2和S3到40IRE以及调整T2和T3到60IRE，使增益控制为恒定。
A/V编解码器230以预定的格式压缩输入的数字视频信号，或者解压缩预定格式的被压缩的数字视频信号。下面将描述A/V编解码器230中的处理过程。
数字视频信号从视频解码器210输入到预压缩处理单元220。一般上，输入的数字视频信号已混合了亮度和色彩分量。具有亮度和色彩分量混合的信号不适合在编码器233中压缩，因此，必须分离亮度和色彩分量。预压缩处理单元220输入亮度和色彩分量混合的数字视频信号，并输出亮度和色彩分量从其分离的数字视频信号。
图5A到5C是用于表示通过滤波数字视频信号来分离亮度和色彩分量的示例的视图。
图5A是用于表示具有亮度和色彩分量混合的信号的示例的视图。如果滤波器特征与图5A虚线部分500相同，那么，如图5B中所示滤波后的亮度分量Y可被分离，如图5C中所示色彩分量C可被分离。然而，由于滤波特性的限制，亮度分量中包括部分色彩分量，并且色彩分量中包括部分亮度分量。使用逐个象素地比较数字视频信号并分离亮度和色彩分量的方法以克服如此的问题。
图6A到6B是用于表示通过逐个象素地比较数字视频信号来分离亮度和色彩分量的示例的视图。
图6A显示了两个示例性的帧。计算机图形或电视广播中的帧指的是通过一次扫描整个屏幕所产生的图像以在显示单元上输出信息，即，运动画面的单个图像随时间连续地改变。大多数计算机显示器或电视接收机每秒产生并显示30或60帧。每秒钟的帧数称为帧频或帧传输速率。
帧fn包括象素a1、a2、a3、...、an-2、an-1、和an，帧fn+1包括象素b1、b2、b3、...bn-2、bn-1、和bn。通过分别比较象素a1和b1、a2和b2、...、an和bn，亮度和色彩分量被分离。例如，可以应用亮度变化和色彩变化。通过比较各个象素使亮度和色彩分量分离称作为3D分离，其中，3D意味着具有时间差的不同帧的比较。如图6B中所示，通过在3帧fn，fn+1和fn+2之间比较各个象素，亮度和色彩分量可被分离。
为了使视频解码器210执行3D分离，需要独立存储器以比较帧。然而，如果在A/V编解码器230中执行3D分离，那么用于A/V编解码器230的存储器240被共享。通过共享存储器240的存储空间，用于编码器233和解码器236的存储器240可以被共享。因此，视频解码器210不需要专用的解码器存储器，视频解码器210的尺寸和生产成本被降低。
图7是用于详细显示图2的预压缩处理单元220的视图。
预压缩处理单元220具有3D Y/C分离器222、时基校准器(TBC)224和噪声衰减器226。
3D Y/C分离器222从视频解码器210中输入数字视频信号。3D Y/C分离器222逐个象素地比较在数字视频信号的字段之间的一定数量的连续字段，然后分离亮度和色彩分量。3D Y/C分离器222在比较亮度和色彩分量时使用存储器240。
TBC 224从3D Y/C分离器222输入亮度和色彩分量从其分离的数字视频信号。如果随着非标准信号输入同步脉冲变得不稳定，那么可能发生如屏幕抖动、垂直屏幕变化和不均衡的屏幕缺陷。例如，当信号从录像机(VTR)输入时，由于磁带和磁头移动引起的各种差错、磁带本身的缺陷以及其它各种机械和电气问题，导致缺陷发生。TBC是用于通过经由延迟电路和适当的数字信号处理以维持稳定同步来补偿以上缺陷的单元。因此，TBC稳定输入数字视频信号的同步。
噪声衰减器226从TBC 224输入稳定同步的数字视频信号。输入的数字视频信号具有在信号处理期间产生的噪音。噪声衰减器226去除除视频信号分量之外的噪声。可交换TBC 224和噪声衰减器226的位置。
如果输入到预压缩处理单元220的数字视频信号是亮度和色彩分量从其分离的数字视频信号，那么数字视频信号可绕到编码器。如果需要稳定同步或去除噪声，那么数字视频信号至少通过TBC 224和噪声衰减器226再输出到编码器233。
再次参考图2，编码器233从预压缩处理单元220输入亮度和色彩分量被从其分离的数字视频信号。编码器233以预定的压缩格式压缩输入信号。MPEG格式可被用作预定的压缩格式；然而，压缩格式不局限于MPEG格式。压缩的信号被记录在记录介质(没有示出)或HDD(没有示出)上。解码器236解压缩以预定的压缩格式压缩并记录的信号。解压缩的数字视频信号从解码器236输送到视频编码器(没有示出)。该视频编码器将数字视频信号转换成模拟视频信号。转换的模拟视频信号通过输出单元(没有示出)来显示。根据输出单元的形式，模拟视频信号表示为Y/C、Y/Cr/Cb和Y/Pb/Pr。
当信号在A/V编解码器230中处理时，存储器240被用作存储空间。即，当信号被处理时，存储器240被用作预压缩处理单元220以及编码器233和解码器236的存储空间。用于预压缩处理单元220的存储空间小于用于编码器233和解码器236的存储空间。
A/V编解码器230可在包含预压缩处理单元220、编码器233和解码器236的单个芯片上构造，或在用于预压缩处理单元220、编码器233和解码器236的各单个芯片上构造。此外，除以上所述外，省略对音频信号处理的描述。
图8是用于显示根据本发明的第二实施例的光学记录/再现设备700的方框图。
光学记录/再现设备700包括：视频解码器710、A/V编解码器730和存储器740。视频解码器710包括：箝位模块712、自动增益控制模块714、A/D转换器716和滤波器模块718。A/V编解码器730包括编码器733和解码器736。当与图2的光学记录/再现设备200比较时，视频解码器710不需要专用存储器，但是A/V编解码器730不能执行分离亮度和色彩分量的功能。为避免重复性的描述，仅将描述滤波器模块718。数字视频信号从A/D转换器716输入到滤波器模块718。滤波器模块718滤波输入的数字视频信号以分离亮度和色彩分量。亮度和色彩分量被从其分离的数字视频信号输入到编码器733。
从以上对本发明的第一实施例的描述清楚的是，A/V编解码器，而不是视频解码器，执行分离亮度和色彩分量的功能。因此，视频解码器不必包括附加电路以分离亮度和色彩分量。结果，降低了视频解码器的尺寸和生产成本。
此外，根据本发明的第二实施例，在执行分离亮度和色彩分量的功能时，专用存储器不是必需的，并且，因为用于A/V编解码器的存储器可被共享，所以存储器被有效地利用。
前述的实施例和优点仅仅是示例性的，不应解释为对本发明的限制。本发明能够容易地应用到其它类型的设备。
尽管已经显示和描述了本发明的几个实施例，但本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改，本发明的范围由权利要求和其等同物限定。

Claims (21)

1、一种用于将数据记录到光学介质和从光学介质再现数据的光学记录/再现设备，包括：
视频解码器，用于将模拟视频信号转换成转换的数字视频信号；
音频和视频(A/V)编解码器，包括：
预压缩处理单元，用于从转换的数字视频信号分离亮度和色彩分量，
编码器，用于以预定的压缩格式来压缩具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号，和
解码器，用于解码被压缩的数字视频信号；和
存储器，用于当A/V编解码器分离、压缩并解码转换的视频信号时用作存储空间。
2、根据权利要求1所述的光学记录/再现设备，其中，预压缩处理单元滤波转换的数字视频信号以分离亮度和色彩分量。
3、根据权利要求1所述的光学记录/再现设备，其中，预压缩处理单元逐个象素地比较在转换的数字视频信号的帧之间的预定数量的连续帧，并基于比较来分离亮度和色彩分量。
4、根据权利要求1所述的光学记录/再现设备，其中，预压缩处理单元包括：
三维(3D)Y/C分离器，用于逐个象素地比较在转换的数字视频信号的帧之间的预定数量的连续帧，并基于比较来分离亮度和色彩分量；和
时基校准器(TBC)，用于稳定具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号的同步。
5、根据权利要求4所述的光学记录/再现设备，其中，预压缩处理单元还包括用于去除包括在同步稳定的数字视频信号中的噪声的噪声衰减器。
6、根据权利要求1所述的光学记录/再现设备，其中，如果转换的数字视频信号包括分离的亮度和色彩分量，那么预压缩处理单元将转换的数字视频信号绕到编码器。
7、根据权利要求1所述的光学记录/再现设备，其中，视频解码器包括：
箝位模块，用于将模拟视频信号箝位到预定的基准电平；
自动增益控制模块，用于控制箝位的模拟视频信号的增益到预定的量级；和
A/D转换器，用于将增益控制的模拟视频信号转换成转换的数字视频信号。
8、根据权利要求1所述的光学记录/再现设备，其中，模拟视频信号是射频(RF)信号、复合视频同步(CVBS)信号、S-Video信号、Y/C信号和组合信号之一。
9、根据权利要求1所述的光学记录/再现设备，其中，预定的压缩格式是运动图像专家组(MPEG)格式。
10、一种音频和视频(A/V)编解码器包括：
预压缩处理单元，用于从数字视频信号分离亮度和色彩分量，
编码器，用于以预定压缩格式来压缩具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号，和
解码器，用于将被压缩的数字视频信号解码。
11、根据权利要求10所述的音频和视频(A/V)编解码器，其中，预压缩处理单元滤波数字视频信号以分离亮度和色彩分量。
12、根据权利要求10所述的音频和视频(A/V)编解码器，其中，预压缩处理单元逐个象素地比较在数字视频信号的帧之间的预定数量的连续帧，并基于比较来分离亮度和色彩分量。
13、根据权利要求10所述的音频和视频(A/V)编解码器，其中，预压缩处理单元包括：
三维(3D)Y/C分离器，用于逐个象素地比较在数字视频信号的帧之间的预定数量的连续帧，并基于比较来分离亮度和色彩分量；和
时基校准器，用于稳定具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号的同步。
14、根据权利要求13所述的音频和视频(A/V)编解码器，其中，预压缩处理单元还包括用于去除包括在同步稳定的数字视频信号中的噪声的噪声衰减器。
15、根据权利要求10所述的音频和视频(A/V)多媒体数字信号编解码器，其中，如果数字视频信号包括分离的亮度和色彩分量，那么预压缩处理单元将数字视频信号绕到编码器。
16、根据权利要求10所述的音频和视频(A/V)编解码器，其中，数字视频信号与已经从射频(RF)信号、复合视频同步(CVBS)信号、S-Video信号、Y/C信号和组合信号之一转换的模拟视频信号相应。
17、根据权利要求10所述的音频和视频(A/V)编解码器，其中，预定的压缩格式是运动图像专家组(MPEG)格式。
18、根据权利要求10所述的音频和视频(A/V)编解码器，其中，预压缩处理单元、编码器和解码器在单个芯片上形成。
19、一种操作音频和视频(A/V)编解码器的方法，包括：
逐个象素地比较输入数字视频信号的连续帧，以从输入数字视频信号分离亮度和色彩分量；和
以预定的压缩格式压缩具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号，以存储被压缩的数字视频信号。
20、根据权利要求19所述的方法，还包括：
如果输入数字视频信号包括分离的亮度和色彩分量，那么绕过数字视频信号的连续帧的比较来压缩具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号。
21、根据权利要求19所述的方法，还包括：
在比较输入数字视频信号以分离亮度和色彩分量并压缩具有分离的亮度和色彩分量的数字视频信号期间，将信号存储在共用存储器中。
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