专利名称：编码和解码图象信号的方法和系统及相关的图象信号记录介质的制作方法
技术领域：
本发明是关于编码解码图象信号和记录介质的有效的技术，该记录介质适用于使用运动视频图象记录介质例如光盘和磁带的信息记录和复制的仪器，它同样也运用于电视会议系统，视频电话系统，广播设备和类似系统内使用的信息传送和接收仪器。
在图象信号传送系统例如电视会议系统或视频电话系统内，把传送图象信息的图象信号传送到遥远的地方，图象信号是按着图象信号的行相关和图象间相关进行编码以提高传送线的使用效率，在仅传送非冗余信息时，传送效率可得到改善。
参看
图1，作为图象信号编码技术的实例提供了图象PC1，PC2，PC3等等，在时间t1，t2，t3等等，它们共同构成运动视频图象信息为传送而编码。
在现有传送中，图象数通过正交变换处理例如在使用图象信号线相关的帧信号内编码过程内的DCT处理，另外，使用的帧信号编码如图所示。
在帧信号内编码过程中，使用图象信号的图象间相关，相邻图象PC1和PC2，和PC3和等等之间象素数据的差别，如图1指出的PC12和PC23可以很清楚看出，这可实现较好的压缩率。
在比较传送包含图象PC1，PC2，PC3和等等的所有图象数据时，在进行数字高性能编码过程之后，图1的图象信号传送系统传送非常少量的数据，在美国专利No.5，155，593，No.5，132，792，No.4，985，768和No.4，982，285中提供了帧信号内和帧信号间编码技术的实例。
图2是使用帧信号内和帧信号间编码技术的一系列图象编码过程的示意图。如图2所示，15帧构成编码单元，称为图象组(GOP)。
在这个实例中，假定帧2经历了帧信号内编码，过程使用的图象数据仅仅来源于被编码的帧。这样的帧被称为内编码的图象，意指内图象编码的帧，也就是被简单参考为I图象。
在图示的编码方法中，帧，5，8，11和14分别是编码的帧，而且是在前进的方向上预定的，从而进行了帧信号间编码。这样的帧是预定的编码图象，有时被简称为P图象，帧在宏观块单元内进行编码，每一个宏观块单元或“宏观块”包括各自帧部分的数据。从上下文来看，术语“宏观块”可以适用各种形式的数据，例如象素数据和编码表示的象素数据。实际上，每一个向前预测的编码过程或帧信号内编码过程，总是指供了较好的效率，并为每一个P图象宏观块所选取。在当前进行编码的帧的给定宏观块的向前预测编码中，宏观块和使用以前时间处理的图象为基础的运动补偿而产生出来的预测图象之间的差别被发现。在向前预测编码过程中，预测的图象被用来作为参考去发现这些差别。这里，使用以前时间处理的图象是这样的图象，它已经被编码和随后解码。与此不同，帧信号内编码无须发现这样差别而被完成。
帧0，1，3，4，6，7，9，10，12和13是这样一些帧，使用帧信号内编码对它们进行编码，而且能通过任一方向或向前和向后两个方向进行预测，并以此进行图象间的编码，这些帧是双向预测编码的图象，而且简单地称为B图象。在实际中，无论双向预测编码或帧信号内编码，在编码时都不须考虑发现差别，都提供了较好的效率，为每一个宏观块所选用。当选用双向预测编码时，从预选的图象可为每个宏观块发现差别，这预测的图象是通过使用以前时间处理的图象，或随后时间的图象或使用它们两者为基础通过运动补偿产生的。
在这个实例中，帧输入的顺序，它们被编码顺序，解码顺序和它们被输出或显示的顺序在图3中作为40，42，44和46给出。
上述的编码技术是指定连续扫描(非隔行扫描)运动图象。为了使用该技术对隔行扫描图象进行编码，首先需要转换图象为帧格式的技术，这就需要使用帧存储器。另外，帧存储器是必要的，用来使解码器从解码的帧格式图象中恢复隔行扫描的图象。
然而，隔行扫描的图象以一帧一帧的方式进行编码时，其结果是预测效率很差、例如，一个加速物体出现在运动的图象上，使用运动补偿的方法从相邻的一帧预测另一帧的数据的能力削弱了。实质的差别是正在编码的帧数据和运动补偿的，预测的帧的数据之间形成了，这样必须被传送的数据量被大量剩留下来。
另外，由于要限制编码数据的量以避免超出传送的能力，数据要用选定的量化值进行再量化。如果编码数据量增加，编码器的传送缓冲存储器的容量也须增加，结果，为了补偿，系统自动地调节量化值以减少由于补偿编码而产生的数据量。当使用上述的编码技术时对隔行扫描的图象进行编码时，实质上由编码而产生的大量数据导致了图象质量的实质性的降低。
本发明的目的是提供方法，系统和装置可读记录，它们可以减缓上述的问题和缺点。
本发明的另一个目的是提供能实现适合隔行扫描数据结构的并进行预编码和解码的方法和系统。
本发明的另一个目的是提供适合随机存取的编码和解码方法，系统和装置可读记录。
本发明的另一个目的是提供编码方法和系统，它们容易适应在场和帧单元内实现编码和解码。
根据本发明的一个方面，隔行扫描图象信号包括大量的帧，每一帧都包括一对奇数场和偶数场，为编码隔行扫描图象信号的图象信号编码方法包括下面步骤首先对大量帧图象中的一个的一对奇数和偶数场的第一个进行编码;对所说大量帧图象的另一个的场进行编码;对隔行扫描奇数场和偶数场对的第二个进行编码，致使至少隔行扫描奇数偶数场对的所说第二个的部分是按照所说对奇偶数场对的第一个和所说大量帧的另一个的场的部分进行预编码的。
根据本发明的另一方面，为解码隔行扫描图象信号的图象信号解码方法，隔行扫描图象信号包括大量的帧，每一帧都包括一对奇数场和偶数场，每一个隔行扫描信号包括大量帧图象中的一个的一对奇数和偶数场对的第一个，所说大量帧图象的另一个的场，隔行扫描奇数偶数场对的第二个是按照所说对隔行扫描奇偶数场对的第一个至少一部分和所说大量帧的另一个场进行预编码的，包括下列步骤对所说大量帧的所说一个的隔行扫描奇数和偶数场的所说对的第一个进行解码;对所说大量帧的所说另一个的场进行解码;对隔行扫描奇数和偶数场的所说的对的第二个进行解码;包括对按照奇偶数场对的第一个的所述部分和所说大量帧的另一场进行预编码基础上进行所述部分的予解码。
根据本发明的另一方面，对编码包括大量帧而且每一个帧都包括一对奇数场和偶数场的隔行扫描图象信号的图象信号编码系统包括对所说的大量帧的一个的一对隔行扫描奇数和偶数场的第一个进行编码的装置;对所说大量帧的另一个场进行编码的装置;对隔行扫描奇数和偶数场的所说的对的第二个进行编码的装置，这样至少所说的隔行扫描奇数偶数场对的所说的第二个的一部分是预先按照隔行扫描奇数和偶数场的所说的对的所说的第一个的至少一部分和所说大量帧的所说的另一个的所说场预先进行编码的。
根据本发明的另一个方面，对包括大量的帧而且每一帧包括一对隔行扫描的奇数和偶数场的隔行扫描图象信号进行解码的图象信号解码系统，该隔行扫描信号包括所说大帧的一个的隔行扫描奇数和偶数场的一对中的第一个，所说大量帧的另一个的一场，和隔行扫描奇数和偶数场的所说对的第二个，其中，它的一部分是预先按隔行扫描奇数和偶数场的所说一对的所说第一个的至少部分和所说大量帧的所说的另一个的所说的场进行编码的，包括对所说大量帧的所说的一个的隔行描扫奇数场和偶数场的所说的对的第一个进行解码的装置;对所说大量帧的所说另一个的场进行解码的装置;对隔行扫描奇数和偶数场的所说的对的第二个进行解码的装置，其中包括了解码所说的部分，该部分是按照隔行扫描奇数和偶数场的所说对的第一个的所说部分和所说大量场的所说另一个所说的大量帧的场在予编码的基础上进行予解码的。
根据本发明的另一方面，存储包括大量帧的，每一帧包括一对奇数和偶数场的隔行扫描图象信号的可读记录装置，包括一记录介质;所说大量帧的一个的隔行扫描奇数和偶数场对的第一个以编码的形式存储在所说的记录介质上;所说大量帧的另一个的场以编码的形式存储在所说的记录介质上;隔行扫描的奇数和偶数场的所说的对的第二个以编码的形式存储在所说的记录介质上，隔行扫描奇数和偶数场的所说对的第二个是如此编码，至少在其上面的一部分是按照隔行描扫奇数和偶数场的所说一对的所说第一个的至少一部分和所说大量帧的所说另一个的所说的场进行予编码的。
根据本发明的另一个方面，对包含有大量的帧而且每一帧都包含奇数场和偶数场对的编码隔行扫描图象信号的系统包括编码装置具有接收图象信号并以压缩的形式进行编码所说的图象信号的输入端;解码压缩的编码图象信号以提供解码图象信号的局部解码装置;存储解码图象信号的场的场存储器装置;接收正在被编码的隔行扫描的奇数和偶数场的当前场的装置;形成至少表示当前场的部分是基于在所说场存储器装置存储的场的预置图象信号的装置;把所说的预置图象信号从所说的至少当前场的一部分减去以形成预置误差图象信号的减法装置;对所说的预置误差图象信号进行编码的所说的编码装置。
根据本发明的另外的一个方面，对压缩的被编码的包含有大量的帧并且每一帧包含隔行扫描奇偶场对而且至少场中的一些包含了预先被编码部分的隔行扫描图象信号进行解码的系统包括对压缩的编码图象信号进行解码以提供解码的图象信号的装置;检测编码图象信号的预编码部分以提供检测信号的编码模式检测装置;加预测信号到解码图象信号以产生输出图象信号的加装置;存储所说输出图象信号的场的场存储装置;为响应所说的检测信号按所说输出图象信号的存储的场产生出所说的预测信号的装置。
借助附图详细地描述给出的实施例使上述的发明的其它的主题，特点和优点十分明显，在附图中，相同的部分和成分将使用相同的标号。
图1是对连续扫描图象信号下使用帧信号间编码技术的解释性示意图;
图2是连续图象信号的图象分组的编码顺序的解释性示意图;
图3是连续扫描图象信号的输入，编码，解码和输出图象顺序的解释性示意图;
图4是依本发明的一实施例的编码和解码运动视频图象的系统的方框图;
图5是依图4实施例编码的运动视频图象的结构的解释性示意图;
图6是图1实施例的编码器的第一个实施例的方框图;
图7是本发明实施例的解码器的方框图;
图8是隔行扫描图象信号的图象分组(GOP)的编码顺序的解释性示意图;
图9A和9B是以本发明的特定方面描述的P-场图象预测编码技术的解释性示意图;
图10是依本发明的特定方面描述B-场图象预编码技术的解释性示意图;
图11是依本发明的特定方面描述隔行扫描图象信号的输入，编码，解码和输出图象顺序的解释性的示意图;
图12是依本发明的特定方面描述限制的B-场图象预编码技术的解释性的示意图;
图13是依本发明的特定方面描述对隔行扫描图象信号进行输入，编码，解码和输出图象顺序的解释性示意图;
图14是依本发明的特定方面描述预编码技术的解释性示意图，其中参考图象的时间距离对较上面的和较下面的场是相等的;
图15是依本发明的第二到第四个实施例的编码器的方框图;
图16是依本发明的一个方面描述制造记录介质的技术的解释性示意图;
图17是依本发明的一个方面描述制造记录介质的技术的进一步解释示意图;
图18是依照二，三，四实施例的解码器的方框图。
结合附图通过对下述特定优点的实施例的详细描述使本发明变得易懂。
在图4中给出了以一场接一场为基础编码图象信号和解码该编码数据的系统的整个结构。如图中所示，运动视频图象编码仪器50使用予处理电路51把输入图象信号VD变成辉度信号和色度信号它们在被存储在场存储器单元53之前，通过A/D(模拟到数字)转换器52变换成8位数字数据。数字辉度数据和数字色度数据从场存储器单元53读出并送到格式变换器54，在格式变换器54内，被顺序地传送的图象数据变换块格式后作为编码器55的输入。
块格式的图象数据送到编码器55为产生出高性能压缩编码以产生位流。
位流通过传输介质例如通讯线路或记录介质56传送到解码器57。接收位流，解码器57输出块格式数据到格式变换器58，格式变换器58然后把块格式数据变换成场格式数据。在通过D/A(数字到模拟)变换器60送到后处理电路61以产生最终输出图象之前由变换产生的场格式数据临时存储在场存储器单元59内。
每一场图象的数据被分为N片，如图5所示，每一片包含M个宏观块62，每一个宏观块包括辉度信号数据y1至y4的4个微块和色度信号数据Cb和Cr的两个微块。每一个辉度信号数据y1至y4的微块有8x8个象素。如图5所示，每一片包括了光栅-扫描连接的宏观块阵列。图家数据按光栅扫描的顺序使多个微块连续邻接地安排在一个宏观块内。
在辉度信号的情况下，至每一个宏观块内微块y1至y4被处理作为16x16的象素，它们在垂直和水平扫描方向上仍是邻接的。由于两个色度信号要和该单元结合在一块，另一方面，在时间轴多路处理之前，数据经历了量-减少过程并产生表示16x16象素的数据并指定给微块Cr和Cb中适当的一个。
在编码器55内，过程在宏观块单元内完成，编码器55的详细的方框图在图6中给出。
被编码的图象数据通过矢量检测电路1送到存储在宏观块单元里的场存储器单元2。
使用存储在场存储器单元2内的向前(以前的)原图象和/或向后(随后的)原图象，运动矢量检测电路1在存储的图象和当前被编码的场图象之间选取运动矢量，从大量可能运动矢量之中选出一个，它能最小化从块单元中取出的场之间的差的绝对值的和。
值得指出的是，运动矢量检测电路1按照I-场图象编码模式，P-场图象编码模式或B-场图象编码模式，以预定的顺序处理每一场的图象数据，这些将按照预定的顺序在下面说明。顺序输入的场图象是按照I，P或B-场图象或按预定的I，P和B-场图象预定的顺序进行处理。后者是按每一个包含16场的随后组，也被称为图象组(GOP)，它们被处理的次序为B，B，I，P，B，B，P，P，B，B，…，P和P-场图象。
在这个实例中，I-场图象是内编码图象，它是按场信号内编码模式进行编码的，过程使用的图象数据仅仅是源于被编码的场。
P-场图象是预编码的图象，它是场信号内编码和/或在向前方向预编码(或从同一帧的另一场向后一预编码)，这样经历了场信号间编码。场在宏观块单元内编码，每一个包含了各自场的一段数据和任一个预编码(如上解释)或场信号内编码，每一个都提供了较好的效率，并为每一个宏观块所选取。在预测编码情况下，每一个宏观块和预测场之间的差别被发现，该预测场使用在前时间场(或使用同一帧的时间随后场)为基础通过运动补偿产生的。在预编码中，预测场用来作为参考去发现这样的差别，因而也被参考为预测误差。这里在前时间场(或同一帧的时间随后场)是这样的场，它已经被编码和随后局部地解码。与此不同的是，场信号内编码完成时不须发现这样的差别。
B-场图象是双向预编码的图象，它可以通过帧信号内编码进行编码。也可以通过某一方向或双向中向前或向后的预测进行场信号内编码。在实际中，无论场信号间编码方法或场信号内编码方法(这就是无须发现差别的编码)的任一种都提供较好的效率，并为每一宏观块所选取。当选用场信号间编码方法时，预测误差可以从预测场内每一个宏观块发现，预测场是使用在前时间场，时间随后场或两者为基础通过运动补偿产生的。
首先，为每个要编码场的宏观块选取编码技术，运动矢量检测电路1通常确定每一个向前预测向后预测和双向预测方法的预测误差的绝对值的和，同时也测量由帧信号内编码产生的数据量。这些值的和提供给预测判别电路3以用来为每一个宏观块选取方法中的一个。
在场信号内编码方法情况下，｜∑Aij｜和∑｜Aij｜之间的差别被找出以测量由场信号内编码产生的数据量，这里｜∑Aij｜是正在编码的场图象的宏观块的Aij信号和的绝对值，而∑｜Aij｜是信号Aij的绝对值的和。在向前预测的情况下，∑｜Aij-Bij｜绝对值被得出，这里Aij表示正在编码的场的宏观块信号，和Bij表示在前的原图象的宏观块信号，因此，｜Aij-Bij｜表示Aij和Bij之间差的绝对值。向后预测和双向预测的预测误差绝对值的和可以按向前预测的方式求得，不同的是，对于向后预测，在前的原图象被随后的原图象所取代，在双向预测的情况下，在前原图像一般地被在前的图象和随后的图象的平均值所取代。
如前所述，绝对值的和送往预判别电路3，预测判别电路3在向前预测，向后预测和双向预测方法中确定它们绝对值和的最小值作为场信号间预测的绝对值的和，一般术语为向前，向后和双向预测方法。场间预测绝对值的和与表示场内编码表示数据量的值进行比较并选取二者之中小的一个。结合最小值的方法被选取作为编码模式。如果场间预测绝对值的和是小于场内编码绝对值的和，那么向前，向后和双向预测中产生最小和的那个被选取作为编码方法。此外场内编码方法被选取作为编码方法。
如上所述，运动矢量检测电路1帮助预判别电路3选取编码模式和在被编码的图象和结合预模式的预测图象之间决定检测的运动矢量，而预测模式由预测判别电路3从3种预测，即，向前，向后和双向预测中选出。检测出的运动矢量然后送到可变长度编码电路7和运动补偿电路11。
开关电路4具有为被编码场的每个宏观块选取并可连接a，b，c，和d四个输入端中的一个的输出端B，开关电路4的状态是由预测判别电路3选取的编码模式决定的。
在场信号内编码模式下，输出端B连接到输入端a，将编码的图象送到离散余弦变换(DCT)电路5。
在向前，向后和双向预测模式时，输出端B分别连接到输入端b，c和d。在这些予测模式中，从被编码的图象减去向前，向后或双向预测图象得到的差数据是分别由减电路14，15或16实现的。这些差数据随后送到DCT电路5。
DCT电路5对输入图象或输入到块单元内的差数据实行离散余弦变换，由于图象信号的二维相关，该电路还进一步压缩图象数据。由离散余弦变换产生的数据送到量化电路6。
量化电路6在量化步范围内DCT数据并且决定了每一宏观块或每一片。量化处理产生的数据呈现在DCT电路5的一输出端并送往可变长度编码(VLC)电路7和逆量化电路8。表示离开传送缓冲存储器单元9的残余数据的信号馈送回量化电路6作为反馈信号用来设置在量化过程采用的量化尺度，它在数值上并不破坏传输缓冲存储器9的内容。量化尺度也送往可变长度编码电路7和反向量化电路8而且也包括了量化过程产生的数据。
VLC电路7对量化数据，量化尺度，预测模式和运动矢量进行可变长度编码，传送它们到传送缓冲存储器单元9作为传输数据。
一旦存入了传送缓冲存储器单元9，传输数据作为有恒定的预规定的位传输速率的位流输出，与此同时，表示在传输缓冲存储器单元9的残留数据量的量化控制信号为每一个宏观块单元，馈送回到量化电路6以控制量化尺度。传送缓冲存储单元9以此调整作为位数据流的要产生的数据量，以维持适当的允许的数据量，适当的数据量即在新数据被接收之前，即不造成丢失数据的上溢，也不在缓冲器单元9中全部数据在传输中下溢，这样传输速率被减低了。
由于某些原因，如果在传送缓冲存储器单元9内残留的数据量超过了允许的最大限度，量化控制信号输出去增加在量化电路6内使用的量化尺度，因此，减少了量化数据的量。
由于某些原因，在传送缓冲存储器单元9中残留的数据量低于所允许的最小范围，量化控制信号输出去减少在量化电路6内使用的量化尺度，因此，增加了量化数据的量。
在下面将极其详细地描述，由传输缓冲存储器单充9输出的位流一般是多路传输，除了其它事项有编码的音频信号和同步信号。错误校正码也进一步加到位流内，在预调制后，使用激光束把位流存储在记录介质例如光盘内，这将在下面较详细地描述。在其它应用时，例如，位流可以通过广播或其它传输模式进行传播。
反向量化电路8对从量化电路6接收的量化数据表示的值进行反向量化，把它们转化成分组预测图象或相反，允许单个场作为图象被读出用于在向前或向后的预测模式，这取决于要被编码的图象。
运动补偿电路11根据预测模式和每一个宏观块的适当运动矢量对从场存储器单元12读出的局部编码的图象进行运动补偿，以产生加到减法电路14，15和16和求和电路11a的预测的图象。更具体地说，通过相应的适当运动矢量的位移，该运动补偿电路11移动场存储单元12的读地址，但这仅在向前，向后和双向模式下的操作。在向前或向后预测模式中，运动补偿电路11在移动读地址情况下，产生预测图象。在双向预测模式时，向前和向后的预测图象都被输出作为预测图象数据。
在向前，向后或双向预测的情况下，由IDCT电路10传送的数据表示正在编编的图象和预测图象的差别。差别由求和电路11a加到由运动补偿电路11接收到的预测图象作为局部解码过程。由求和电路11a完成的局部解码过程所产生的预测图象实质上是和在进行再复制或其它传输之后由解码器的解码过程所获得的图象实质上相同。如上所述，求和电路11a的输出存储在场存储器单元12作为使用在向前，向后或双向预测过程和作为局部解码的图象。
在场信号内编码模式中，图象数据本身，而不是差数据，被送往IDCT电路10，依此，求和电路11a输出图象数据到场存储单元12，并存储，如这里所示。
值得注意的是，量化电路6仅仅输出I和P-场图象数据到反量化电路8，并不提供B-场图象数据。依此，使I和P-场图象数据存储在场存储单元12，没有B-场图象数据存储在里面。这是因为B-场图象数据不用在向前，向后和双向预测中。
现参看图7，这里示出的解码器60，它具有输入端62，它接收从转送介质来的位流，例如使用激光束从光盘复制出的位流，从传输介质复制出的数据在进行误差校正之前进行了预定的调制。进而，如果复制的数据和音频信号，同步信号和其它的被多路传输的话，这些多路的信号从复制的数据分离出，仅为图象信号产生位流。图象信号位流经过接收缓冲器21馈送到可变长度解码电路(IVLC)22以及类似的可变长度解码器。可变长度解码器22解码由位流传送的量化数据，运动矢量，预测模式和量化尺度，成为独立的可变长度的编码。量化数据的可变长度码和量化尺度被送到反量化电路23。
从可变长度解码器22接收到的量化尺度为基础，反量化电路23对从可变长度解码器22接收到的量化数据实现反量化过程，输出DCT数据形式的反量化数据。反离散余弦变换(IDCT)电路24对从反量化电路23接收到的DCT数据进行IDCT过程。
进而，运动补偿电路25根据预测模式和要被解码的每一个宏观块的运动矣量对从场存储器单元26读出的先前解码的图象实现运动补偿。以产生被送到求和电路25a的预测图象。更具体地说，运动补偿电路25移动从图象数据块的位置读出场存储器26的读地址恰恰是IDCT24输出到求和电路25a，通过移动相应的从可变长度解码器22接收到运动矢量，而且这仅在编码模式是向前，向后或双向预测模式时适用。运动补偿电路25在移动读地址时被用来参考是向前或向后预测时读出数据，产生预测图象。这就是说，从场存储单元26读出的数据是作为预测图象数据的输出数据。
在向前，向后或双方预测模式中，预测图象(也称预测误差)的差别也由IDCT电路24输出。在解码过程中，差别由求和电路25a加到从运动补偿电路25接收的预测图象上，电路25a的解码数据的输出被存储在场存储单元26中作为图象数据为在由向前，向后或双向预测编了码的随后的图象在解码时使用。
在场信号内预置模式时，图象数据本身由IDCT电路24输出。电路25a输出图象数据到这里所说的要被存储的场存储单元26。非常象上述描述的解码数据，由电路25a输出的图象数据存储在场存储单元26内作为图象数据为在由向前，向后或双向预测编了码的随后的图象数据在解码时使用。
场存储单元26在存储单元开关的作用下可从向前预测图象转到向后预测图象或相反，允许读出单个场作为图象在向前或向后预测时使用，这取决于要编码的图象。
预测的图象实质上和将要得到的由编码器局部编码的图象相同。在这个预测图象的基础上，下一个要被解码的可能是P或B-场图象的图象被向前，向后或双向地解码。
值得注意的是，仅仅I和P-场图象的数据存储在场存储单元26内，这里没有B-场图象数据存储在里边。这是因为这样的数据并不用在向前，向后和双向预测模式中。
将会理解，第一个实施例中的编码器和解码器能被容易地选取实施，它们既可以工作在场单元的基础上，也可以工作在帧单元的基础上解码。
下述的描述解释如何预测依本发明的编码技术实例的隔行扫描图象信号。假定隔行扫描图象的场是并排放置着，在图8中示出的本发明实施例的编码顺序就得到了，这里，偶数场和奇数场分别排在上边一行和下边一行。在上边和下边行内垂直相邻的一对场构成一帧。使用“偶”和“奇”仅仅是为了简化解释的目的。奇数和偶数场也可以分别排列成上边和下边行，刚好和上边示意的排列相反。
如果构成一帧的两场中的一个是I-场图象，那另一个可以是I或P-场图象。换句话说，如果它们中的一个是P-场图象，那另一个是I或P-场图象。如果它们中的一个是B场图象，那未，另外一个一定是B-场图象。
这就是说，帧可以包括下述场的组合
I-场图象和I-场图象I-场图象和P-场图象P-场图象和I-场图象P-场图象和P-场图象B-场图象和B-场图象在图8示意图的水平轴表示时间的间隔。同一对的上边场和下边场在水平方向上没有对准，通常错开的场周期时间为1/60秒。同样，属于同一对的下边场和上边场也在水平方向上错开一个场周期。同样，两个相邻上边场在时间轴方向上彼此离开是场周期的两倍，在这种情况下是1/30秒。同样地，两个相邻下边场在时间轴方向上彼此分开是场周期的两倍。
如前面所述，每一帧都包含一对场的大量的帧在图8中示出。B-场图象的数目，它们经历了双向预测编码并且夹在P-场图象之间，是变化的，因为这里对P-场之间图象的间隙并没限制。
如图8所示，场2是I-场图象，所以它是场内编码的。场3，6，7，10，11，14和15都是P-场图象，这些场可以也经历了向前-予编码过程。场0，1，4，5，8，9，12和13都是B场图象，这些场可以也经历了双向一预测编码过程。这些B场图象可以是向前或向后或从两个方向预测的。如果必须提高编码效率的话，P或B-场图象编码实际上是为每一个宏观块转换场内编码到预测编码或者相反来实现的。这样，P或B-场图象编码可以包括一个或多个宏观块的场内编码。
在这个实施例中，每一个图象是预测的，如在图9A，9B和10中所示。首先，一个P-场图象可以被预测，如图9A所示。如图9A中所示，P-场图象从两个最当前编码I或P-场图象中被预测。例如，P3仅从I2中预测，这样P6是从I2和P3中预测。-B-场图象，另一方面，被预测如图10所示。如这里所示，B-场图象是从四个最当前编码场中预测的，它们是在前的I，或P-场图象和正在预测的随后的B场图象。例如B4是由I2，P3，P6和P7预测的。B5和B4一样，以同样的方式预测的。更具体地，每-B-场图象是双向预测的四种方式，在每一例中使用了不同的场对，每一个都包含了在前时间的P或I场图象和随后时间的图象。
如上所述，使用当前编码P或I场预测图象，因为它们是在时间上最接近的P和I场。依此，预测误差能做得较小以提供高效预测编码。
编码和解码场的顺序将使用图11中给出的预测技术，在图11的予测实施例中，构成一帧的两场总是依次地编码。例如I2和P3构成的一帧，首先依次编码和然后构成一帧的B0和B1依次编码。依次地构成一帧的P6和P7被依次编码。类似地，B4和B5构成一帧被依次编码。这种连续的编码一直使用场对P10和P11，B8和B9，P14和P15，B12和B13…继续着，每一对形成一帧，并一对一对依次顺序。
象编码操作一样，构成一帧的场对也同样依次解码。例如，构成一帧的I2和P3首先依次地解码和然后构成一帧的B0和B1也被依次地解码。随后，构成一帧的P6和P7依次地解码。类似地，构成一帧的B4和B5依次解码、相邻的解码过程一直随着对P10和P11，B8和B9，P14和P15，B12和B13…继续着，每一对形成一帧，并一对一对依次排列。
随机存取位流，例如，在快速向前模式时，去存取记录在磁盘上的位流的所希望的位置，用本实施例容易地实现，其中，构成一帧的相邻的场的对总是依次解码。因此，形成一帧的两个连续的场总是在位流中用连续的数据表示。当从这样一位流中的数据解码-帧时和特别是当随机的存取所需要的帧时，这并不需要在位流中宽地移动位置去存取数据。其结果是，所需帧的数据能够高效率地得到。
如图11所示，从场被输入，编码，解码和转送的顺序可以看出，本实施例的编码技术能够容易地修改成实现-帧接-帧的编码技术。如前所述，由于构成一帧的两个相邻场顺序编码，必要的修改是非常容易实现的。这就是说，这可能把本发明提供的场编码技术容易地变成一帧接一帧的编码方法。
上述描述的实施例中，构形一帧的两场的上边场是首先编码(或解码)和在此之后，落在上边场1/60秒的下边场然后被编码(或解码)。在图9B的例子中，场3是I-场图象，然而，形成一帧的两场的下边场被首先地编码(或解码)在这之后，落在下边场后边1/60秒的上边场能被编码(或解码)。
同样在这种情况下，在当前被预测的P-场图象的场之前，P-场图象是在编过码的I或P-场之间两个最当前编过码的场中预测的。如前所述，这预测技术也以同样的方式应用到B场图象。在考虑的实例中仅仅考虑了I和P-场图象，如图9B所示。在这里，编码是按照下列顺序I3，P2，P7，P6，P11，P10，P15，P14，…在这种情况下，P2是仅由I3预测的，P6是由P2和P7预测。
在上述描述中，P6，P-场图象，是仅由P2预测的，在前场，但也源于P7，是早些时间编码的后续场。换句话说，后继场P7在时间上前于P6的图象，用来预测。由于可以使用两个预测，所以可选取产生最小量的预测误差，预测误差量整个被减少了。
在上面描述的第一个实施例中，和通常的预测技术一样，需要大量的存储器被用于预测，在这个实施例中的B-场图象需要最多的存储，因为要用四场的数据来完成必要的预测，在图10的情况下，作为实例，为了完成预测B4，需要存储四场I2，P3，P6和P7的存储容量。注意，如图所示指向B4的箭头的数目等于被用来预测B4的使用的场的数目。由于存储器的大小大大地影响了硬件的成本，这就希望减小存储器的尺寸。进而，在编码器内使用的存储器的量也同样影响在解码器内使用的存储器的大小。由于解码器的成本小于编码器的成本，但存储器的成本是相同的，减少解码器的存储需求将提供显著的获益。
依照本发明的预测技术的进一步实施例在图12中给出。如图所示，为向前预测而使用偶数场I和P-场图象是不允许的。而且要注意，在这个实施例中，偶数场是在上边行对准的。依此，用来参考预测B-场图象的上边场或下边场的场的数目被减少为3，减少在解码器需要的存储器为三个场的容量。
在本实施例中输入，编码，输送和解码场的顺序和第一个实施例中这些内容相同并且在图11中示出。
在解码器中，三个场的存储容量是需要的，这和编码器的情况一样，为了后来解码B-场图象，存储器用来存储已经解码的图象，如图13中所示，和在I或P-场图象一样，解码的B-场图象被输出到显示单元而没有必要延迟解码的图象，当然就没有必要临时存储解码的B-场图象，作为结果，在解码器中的存储器能被减少到仅仅大到足够存储三个场的存储容量。
从而，存储器的容量能因此被减少，具有低的生产成本。
在快速向前模式中，随机存取位流，例如存取在磁盘上记录的位流的适当的位置，被本实施例容易地实现了，其中相邻的构成一帧的场对总是依次地编码。因此，两个形成一帧的相邻场总是在位流中用连续的数据表示。在这样的位流中当从数据中解码帧时，和特别当随机地存取所希望的帧时，这就不需要在位流的宽的位移位置内存取数据。也就不会造成在不需要的场内读取数据。作为结果，所需帧的数据能高效益地获得。
从图11中给出的场的输入，编码，解码和传输的顺序看来，本实施例的编码技术能够容易地修改成为实现一帧接一帧的编码技术。如前所述，由于构成帧的两个相邻场是依次编码，必要的修改是非常容易实现的，这就是说，将本发明提供的场编码技术容易地转换到一帧接一帧的编码方法是可能的。
在上面描述的第二个实施例中，预测技术是部分地限制了。在一定程度上，预测效率不是最佳的，同样图象质量在某些情况下也比所期望的要差。在第三个实施例中，输入，编码，转送和解码场的顺序改变了，以达到减少必要的存储容量到足够存储仅仅三个场的数据量而不牺牲预测效率。如图13所示，相应于本实施例的输入、编码、转送和解码顺序，以存储容量的较小需求而仍提供高精度的予测。
在对I或P场图象的偶数场编码后，对在时间上先于I或P场图象的B场图象的偶数场进行编码。接着在对I或P场图象的奇数场编码后，对在时间上先于I或P场图象的B场图象的奇数场进行编码。这样一来，就能够在P场图象间隔内完成对包括B场的一帧的处理。以这样的次序将处理进行下去还允许采用示于图11和12的第一实施例的预测技术。
在实施对以上述的次序产生的位流的随机存取时，例如，当存取第二帧时，需要译码I2和P3。但是，令人遗憾的是数据按如下次序被存储在位流中I2、B0、P3和B4等等。因此当读I2和P3的数据时，B0的数据也被无意地获得。读B0的数据降低了存取速度。但是，由于B0是B场图象，它主要是双向预测的结果，所以在B0中被编码数据量通常小于I或P场图象的被编码数据量。结果是无意地读B0产生的负担不是那么重。
如上所述，总是在P场图象间隔内完成一帧的处理。由于可随意地设定P场图象间隔，可见本实施例的逐场编码技术可被用来简化设备从逐场到逐帧译码的简易转换。就是说，很容易从由本发明提出的以场为单位的编码技术转换到以帧为单位的编码技术。
第四实施例假设示于图12的第二实施例的B场图象的上方场B4可根据如下场来被预测P3-超前1/60秒，P6-滞后1/30(＝2/60)秒和P7-滞后1/20(＝3/60)秒。
另一方面，假设上述B场图象的下方场B5可根据如下场来被预测P3-超前1/30(＝2/60)秒，P6-滞后1/60秒和P7-滞后1/30(＝2/60)秒。
由上述数据可看出下方B场图象根据在时间上比用来预测上方场的各个场更接近的那些场来预测。因此，当被预测的场较接近基准场时，由于代表预测误差的数据的量较小，所以，上方B场图象经历了不优于下方场预测的预测。
为了改善编码效率，示于图14的B场图象的上方场B4是根据例如如下场来预测的I2-超前1/30(＝2/60)秒，P3-超前1/60秒和P6-滞后1/30(＝2/60)秒。
与上述例子很相似，下方的B场图象B5根据如下场来预测P3-超前1/30(＝2/60)秒，P6-滞后1/60秒和P7-滞后1/30(＝2/60)秒。
这样一来，上方场根据在时间上同样接近用来预测同一帧的下方场的各场的那些场来预测。这样就减少了预测误差的数值。应当指出各帧是以如图14所示的带圆圈的数字的上升次序来编码的。
图14所示的图象以两帧为单位相继地被编码。就是说，每两帧地完成处理。因此，这一预测技术也可望用来完成从由本发明提出的以两帧为单位的编码技术简单地转换到以帧为单位的编码所需要的各种改进。
以下参看图15来描述在第二到第四实施例中使用的编码器。在该图中，与图6的标号相同的标号表示相同的部件和单元。
图15表示编码器100的方框图，在编码器100中，以数据块格式输入的图象在运动矢量检测电路1中被进行运动矢量检测。运动矢量检测电路1通过利用存储在场存储器单元2中的在前(在先)的原始图象和/或在后(随后)的原始图象检测在所存储的图象和当前正在被编码的图象之间的运动矢量。如图6描述的那样，被检测的运动矢量是从多个可能的运动矢量中选择的，它减小了在宏数据块中的场之间的差的绝对值之和。
首先，为了选择用于对一个待被编码场的每个宏数据块进行编码的技术，运动矢量检测电路1求出在数据块单元中的多个场之间的差的绝对值之和。然后，所有编码技术的绝对值之和被传送给预测判断电路3以便选择用于将要被编码的宏数据块的编码模式。
根据将要被编码场的预定编码模式，选择场内、前向、后向和双向编码技术中的一种。在场内编码模式中，输入图象通过开关4被传送给离散余弦变换(DCT)电路5。在前向、后向和双向编码模式中，基于由运动补偿电路11输出的相应预测图象的场内编码数据也通过开关4被传送给离散余弦变换(DCT)电路5。
利用图象信号的二维相关性，DCT电路对输入图象或传送给它的宏数据块单元中的差数据进行离散余弦变换。离散余弦变换产生的数据输出给量化电路6。
量化电路6以为每一宏数据块或每一部分所确定的量化阶梯大小对DCT数据进行量化。量化处理产生的数据出现在电路6的输出端并被传送给变长码(VLC)电路7和逆量化电路8。在传送缓冲存储器单元9中剩下的剩余数据的量作为反馈信号被反馈给量化电路6以便用来确定在以一个不破坏传送缓冲存贮器单元9中内容的值进行量化过程中所采用的量化比例。量化比例也被传送给变长码码7和逆量化电路8，还被包括在量化处理产生的数据中。
VLC电路7对量化的数据、量化比例、预测模式和运动矢量进行变长编码并把它们作为传送数据传送给传送缓冲存储器单元9。
传送数据一旦被存在传送缓冲存储器单元9中就作为具有恒定的予定位传送率的位流被输出，与此同时，对每个宏数据块单元，表示余下在传送缓冲存储器单元9中的剩余数据量的量化控制信号被反馈给量化电路6以便象以上描述的那样控制量化比例。
传送缓冲存储器单元9由此能够调整将被作为位流而产生的数据的量，以允许在其中保持恰当数量的数据。恰当数量的数据既不会使传送缓冲存储器单元9上溢也不会使其下溢。
如果传送缓冲存储器9中的剩余数据的量因某种原因超过允许的最大限制，就输出量化控制信号来增大在量化电路6中使用的量化比例，这样就减少了量化数据的量，反过来，如果传送缓冲存储器9中的剩余数据的量因某种原因低于允许的最小限制，就输出量化控制信号来减少在量化电路6中使用的量化比例，这样就增大了量化数据的量。
由传送缓冲存储器9所输出的位流通常是由编码的音频信号和同步信号进行多路传送的。对该位流还加入纠错码，在被进行了预定的调制后，该位流通过激光束被存储在诸如光盘这样的记录介质中。或者该位流也可被记录在不同形式的记录介质上，例如磁带或磁盘上。在其它的应用场合中，在以上述的方式编码后，数据可通过例如电缆、卫星或在空中被发送。
参看图16和17描述制造上述光盘的技术。如图16所示，首先在步骤102中准备由玻璃等制成的原始盘。在接着的步骤104中，原始盘的表面然后覆盖一般由光敏物质制成的记录材料，产生用于记录的原始盘。根据下面描述的过程产生的软件然后被存储在原始记录盘上。
如图17所示，以上描述的由图象编码器55、100的编码过程产生的图象数据被存储在暂存缓冲器120中。与此同时，以上所述的由音频编码器124的编码过程产生的音频数据被存储在另一暂存缓冲器130中。多路转换器MPX134利用同步信号对存储在暂存器120和130中的图象和音频数据进行多路传输。纠错电路ECC140然后将纠错码加入到多路转换器MPX134的输出。然后在调制器MOD144中对纠错路ECC140的输出进行预定的调制。调制器MOD144输出的调制数据最后一般被暂时存储在磁带上，以便产生需要的软件。该软件将在下述的制造光盘的过程中最终被存储在光盘中。
还参看图16，在软件产生之后(图中的步骤106)，如果需要，可利用预控制过程(如图16中的150和图17所示)对软件进行编辑以便产生能被记录在光盘上的格式化信号。如图16的步骤110所示，根据这一格式化信号对激光束进行调制，这一格式化信号也被称为记录信号，然后将激光束投向原始盘上的光敏物质。这样一来，该光敏物质就经历了照射过程，记录信息通过记录信号被传递到该光敏物质。
随后开发原始盘，使原始盘的表面出现凹坑。这样被处理的原始盘然后一般经受电铸过程112以便将凹坑从玻璃原始盘转移到由金属制成的原始盘上。再根据将用作压模的金属原始盘制作金属模子。
然后利用注入过程114向压模注入聚甲基异丁烯酸酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)并将它们硬化。另一种选择是用紫外线可医治的树脂例如ZP来覆盖金属模子，然后用紫外线辐射使其硬化。这样一来，凹坑就从金属模子转移到复制品，即用紫外辐射硬化的树脂上。
随后在步骤116中通过沉积，溅射等在到目前为止描述的过程中产生的复制品上覆盖反射膜。也可通过旋压涂覆过程来产生这样的反射膜。
然后在步骤118的最后处理中对原始盘进行机械加工，把原始盘修整为合适的直径大小，或者进行其它必要的处理，例如将原始盘逐个地叠起来。此外，将标签和衬套固定在原始盘上。最后将原始盘装入永久的盒子中，结束制作光盘的过程。
再参看图15的编码器100，逆量化电路8对接收自量化电路6的量化数据的表示值进行逆量化，将它们转换为逆量化数据。就是说，对量化数据译码以便产生逆量化数据，即被图15的编码器100的量化电路6接收的数据形式。逆量化数据然后被传送给逆离散余弦变换(IDCT)电路10。
IDCT电路10对接收自逆量化电路8的译码数据完成与由编码器100的DCT电路5完成的转换处理相反的转换处理。逆量化数据被IDCT电路10转换回图象数据，图象数据然后输出给加法电路11a。加法电路11a将来自运动补偿电路11的基于预测模式的输出-预测图象与接收自IDCT电路10的图象数据相加。加法电路11a由此能够输出相应于原始图象数据的译码图象数据。由局部译码过程获得的这一图象数据作为图象被传送给选择器17，以便随后用于产生前向预测图象或后向预测图象。
选择器17选择构成场存储器单元12的三个场存储单元中的一个。应当指出，数据预先被写入了场存储单元中。通择器17然后将提供给它的新的译码图象传送给选择的场存储单元。只包括三个存储单元的场存储器单元12逐一存储传送给它的图象。
在由预测判断电路3确定的预测模式的基础上，选择器18根据运动补偿电路11给出的命令控制场存储器单元12的数据读出和输出从场存储器单元12读出的所需译码图象的数据。具体来说，选择器18将场存储器单元12的读出地址移位相应于在前向、后前或双向预测模式中的合适的运动矢量的位移。选择器18然后按将要在实现前向或后向预测中被作为基准的移位的读出地址读出数据，这样就产生了预测图象。预测图象通过选择器18和运动补偿电路11被传送给加法电路11a和减法电路14、15和16。应当指出，在双向预测模式中，根据由运动补偿电路11给出的命令从两个场存储单元中读出前向和后向预测的数据并对它们求和以便在某些情况中通过选择器18计算平均值。
运动补偿电路11提供的预测图象被处理器11a用来产生译码图象、被减法电路14、15和16用来计算先前描述的差数据。
在第二到第四实施例中用于实现译码技术的译码器200如图18所示。在图18中使用与图7所示的标号相同的标号来表示相同的部件和单元。
位流由传送介质被传送至译码器200。具体来说，利用激光束从诸如光盘这样的传送介质中再现数据。在纠错处理之前对从传送介质再现的数据进行预定的解调。除此之外，如果以音频信号、同步信号等对再现数据进行多路传输，就使这些多路传输信号与再现数据进一步分离以便只产生图象信号的位流。位流通过接收缓冲器21被传送给变长译码电路(IVLC)22。变长译码器22将由位流携带的量化数据、运动矢量、预测模式和量化比例转换或译码为变长码。量化数据和量化比例的变长码被传送给逆量化电路23。
逆量化电路23根据接收自变长译码器22的量化比例对接收自变长译码器22的量化数据完成逆量化处理，输出DCT数据形式的逆量化数据。逆离散余弦变换(IDCT)电路24然后对接收自逆量化电路23的DCT数据进行IDCT处理。
另一方面，运动补偿电路25根据译码模式和恰当的运动矢量对通过选择器28从场存储器单元26读出的先前译码的图象进行运动补偿以便产生将要被传送给加法电路25a的预测图象。具体来说，运动补偿电路25将场存储器单元26的读出地址从刚从IDCT电路24输出(到加法电路25a)的图象数据块的位置移位相应于接收自变长译码器22的运动矢量的位移，但只有在前向、后向或双向预测模式译码时才这样。运动补偿电路25然后要求选择器28按将要在实现前向或后向预测中被作为基准的移位的读出地址读出数据，产生预测图象。就是说，从场存储器单元26读出的数据被作为预测图象数据输出。
在前向、后向或双向预测模式中，IDCT电路24提供表示实际和预测图象之间的差值的译码数据。加法电路25a将该差值与在译码过程中从运动补偿电路25接收的预测图象相加以便产生原始编码的实际场图象。加法电路25a输出的译码数据传送给选择器27。选择器27选择构成场存储器单元28的三个场存储单元中的一个。应当指出，数据被预先写入场存储单元中。选择器27然后将向其传送的新的译码图象传送给选择的场存储单元。只包括三个存储单元的场存储器单元26逐一存储传送给它的图象。
在场内编码模式中，图象数据本身由IDCT电路24输出。因此，加法电路25a通过选择器27将图象数据输出给场存储器单元26并将其存储在场存储器单元26中。非常类似于以上描述的译码数据，加法电路25a输出的图象数据也被存储在场存储器单元26中以便用于在前向、后向或双向预测模式中编码的后续图象的译码。
在变长译码器22输出的编码模式信号的基础上，选择器28根据运动补偿电路25给出的命令控制场存储器单元26的数据读出并且通过运动补偿电路25将从场存储器单元26读出的所需译码图象的数据输出给加法电路25a。应当指出，选择器28也可作为一加法器。在双向预测模弄中，选择器28根据运动补偿电路25给出的命令从选择的两个场存储中读出前向和后向预测的两部分图象数据，在某些情形中求它们的和以便计算平均值。
预测图象基本上与在编码器中用于产生差数据的相应的预测图象一样。在预测图象的基础上，通过前向、后向或双向预测对可以是P或B场图象的下一次要被译码的图象进行译码。
一般地说，除了本实施例的场存储器单元26只包括三个存储单元和通过从一个存储单元到另一个存储单元地转换场存储器单元能够有选择地在前向、后向和双向方向上完成预测外，编码器和译码器的操作与由上述第一实施例执行的编码和译码操作相同。这就是为什么编码器100的选择器17和18被分别设置在场存储器单元12的输入和输出端以选择正确的存储单元。同样地，为了同样目的，选择器27和28也被设置在场存储器单元26的输入和输出端。
第二到第四实施例的上述描述说明了在其中根据三个或四个场在图象的双向预测中使用三个场存储单元的应用实例。但是，应当指出，本发明也可应用于通过使用与被用于编码的I和P场同样多或同样少的场存储单元根据任何任意预定的场计数来实现图象的双向预测的场合。
此外，第一到第四实施例的以上描述提供了在其中位流被记录在光盘中的应用实例。但是，应当指出，本发明也可应用于位流通过电缆、空中、ISDN，卫星通信等被发送的场合。
还有，以上描述提供了在其中只将本发明用于以场单元进行处理的设备的应用实例。但是，应当指出，只要对设备进行控制使得在译码(局部译码)期间以场单元从存储器读出和向存储器写入数据，本发明也可用于以帧单元或通过在帧和场单元之间来回转换进行处理的设备。
如果本发明用于以帧单元或通过在帧和场单元之间来回转换进行处理的编码和译码设备，通过只使用与场单元处理相关的存储器而不必使用与帧单元处理相关的存储器就能管理操作。因此，减少了所需存储器的数量。结果也降低了设备的成本。
在由本发明的某些实施例提供的编码技术中，由编码器和译码器完成的输入、编码、译码和输出顺序被变更，使得减少了在编码器和译码器中使用的存储器的数量。
本发明提供了适合于隔行扫描数据结构的预测技术，因此能用于隔行扫描图象，提高了预测效率并产生高质量的图象。
此外，根据本发明的一个方面，构成一帧的两相邻场的数据在位流中被相邻地布置或是相互靠近的，能够以很高的效率存取所需帧的数据，不必对不必要的数据进行无谓的译码。
但是，根据本发明的另一方面，构成一帧的两个场是被相继译码的，或者至少通过在P场图象间隔内以帧单元被结束的处理来译码的。因此，本发明提供了可被容易地改进为允许帧单元编码的以场单元编码的方法。结果是能够以相应于预定帧单元的一组预定场实现在本发明提供的帧单元编码技术和场单元编码方法之间的转换。
虽然在此参看附图已经详述了发明的具体实施例，但是应当知道，本发明不限于这样的实施例，本领域的技术人不脱离在所附的权利要求中限定的发明的范围或精神可以进行各种变化和改进。
权利要求
1.用于编码隔行扫描图象信号的图象信号编码方法，隔行扫描图象信号包含多个帧，每帧包含两个交替的奇数和偶数场，该方法步骤如下对所述多个帧之一的两个交替的奇数和偶数场的第一个进行编码；对所述多个帧的另一个的一个场进行编码；这样对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个进行编码，使得能够根据所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个之一的至少一部分和所述多个帧的所述另一个的所述场可预测地对所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的至少一部分进行编码。
2.根据权利要求1的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场编码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场编码间隔期间被编码。
3.根据权利要求2的方法，其中，通过从包括根据单个场进行预测的内场编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式对所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个的所述之一和所述多个帧的所述另一个的所述场进行编码。以避免利用双向预测编码技术对它们进行编码。
4.根据权利要求3的方法，其中，对所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述部分进行编码的步骤包括根据来自以预定的模式被编码的所述多个帧的再一个的场的一部分形成其预测的步骤，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个的所述之一和所述多个帧的所述另一个的所述场以及来自所述多个帧的再一个的所述场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的那两个场。
5.根据权利要求1的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述至少一部分通过双向预测编码技术被编码，该技术根据包括所述多个帧的所述另一个的所述场的四个场进行预测，所述四个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，所述四个场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的四个场。
6.根据权利要求5的方法，在该方法中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场编码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场编码间隔期间被编码。
7.根据权利要求1的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述至少一部分通过双向预测编码技术被编码，该技术根据包括所述多个帧的所述另一个的所述场的三个场进行预测，所述三个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，所述三个场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的三个场。
8.根据权利要求7的方法，在该方法中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场编码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场编码间隔期间被编码。
9.根据权利要求1的方法，在该方法中，所述多个帧的所述另一个的所述场通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码对所述多个帧的所述另一个的所述场进行编码;在该方法中，所述两个交替的奇数和偶数场在所述多个帧的所述另一个的所述场之前，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个和第二个的每一个的至少一部分被利用双向预测编码技术来编码;并且还包括利用双向预测编码技术对在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的一个场的至少一部分进行编码的步骤。
10.根据权利要求9的方法，其中，根据四个场对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个的每一个的双向预测部分和在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的所述场都进行双向预测，所述四个场的每一个利用从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术并以预定的模式被编码，以避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，根据它们对每个场的一部分进行双向预测的所述四个场是相对于每个场的一部分以所述预定模式刚刚被编码的那些场。
11.根据权利要求1的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个通过场内编码技术被编码，避免为此采用场间编码技术，所述两个交替的奇数和偶数场的第二个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术被编码，避免利用双向预测编码对所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个进行编码。
12.根据权利要求1的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码。
13.根据权利要求1的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个的每一个的至少一部分利用双向预测编码被编码。
14.用于译码隔行扫描图象信号的图象信号译码方法，隔行扫描图象信号包含多个帧，每帧包含两个交替的奇数和偶数场，隔行扫描信号包括所述多个帧之一的两个交替的奇数和偶数场的第一个、所述多个帧的另一个的一个场和所述两个交替的奇数和偶数场的第二个，所述两个交替的奇数和偶数场的第二个的一部分根据所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个之一的至少一部分和所述多个帧的所述另一个的所述场被可预测地编码，该方法步骤如下对所述多个帧的所述之一的所述两个交替的奇数和偶数场的第一个进行译码;对所述多个帧的所述另一个的一个场进行译码;对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个进行译码，包括在所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个的所述之一的所述一部分和所述多个帧的所述另一个的所述场的基础上通过形成所述两个交替的奇数和偶数场的第二个的一部分的预测对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个的一部分进行译码。
15.根据权利要求14的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场译码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场译码间隔期间被译码。
16.根据权利要求15的方法，其中，对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个进行译码的步骤包括根据所述隔行扫描图象信号的两个场的每一个形成所述两个交替的奇数和偶数场的第二个的一部分的预测的步骤，所述隔行扫描图象信号的所述两个场的所述每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码。
17.根据权利要求14的方，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述至少一部分通过双向预测编码技术被编码，该技术根据包括所述多个帧的所述另一个的所述场的四个场进行预测，所述四个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，所述四个场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的四个场。
18.根据权利要求17的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场译码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场译码间隔期间被译码。
19.根据权利要求14的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述至少一部分通过双向预测编码技术被编码，该技术根据包括所述多个帧的所述另一个的所述场的三个场进行预测，所述三个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，所述三个场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的三个场。
20.根据权利要求19的方法，其中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场译码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场译码间隔期间被译码。
21.根据权利要求14的方法，其中，所述多个帧的所述另一个的所述场通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术被编码，避免利用双向预测编码对所述多个帧的所述另一个的所述场进行编码;所述两个交替的奇数和偶数场在所述多个帧的所述另一个的所述场之前，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个和第二个的每一个的至少一分通过双向预测编码技术被编码;所述隔行扫描图象信号包括在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的一个场，该后续场的至少一部分通过双向预测编码技术被编码，对所述多个帧的所述另一个的所述场进行译码的步骤包括根据单个场进行至少一种预测而实施场内译码技术和场间译码技术的至少一种的步骤;对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个进行译码的步骤包括通过双向预测形成它们每一个的至少一部分的预测的步骤;还包括对在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的所述场进行译码的步骤，该步骤包括通过双向预测形成其至少一部分的预测。
22.根据权利要求21的方法，其中，根据四个场对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个的每一个的双向预测部分和在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的所述场都进行双向预测，所述四个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，根据它们对每个场的一部分进行双向预测的所述四个场是相对于每个场的一部分以预定模式刚刚被编码的那些场。其中对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个以及在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的所述场进行译码的步骤包括利用四个刚刚被译码场的数据形成它们每一个的至少一部分的预测的步骤，四个刚刚被译码场属于相对于每个场的一部分以预定模式预先被编码的那些场。
23.存储包括多个帧的隔行扫描图象信号的设备可读的记录装置，每帧包括两个交替的奇数和偶数场，该记录装置包括记录介质;以编码形式存储在所述记录介质上的所述多个帧之一的两个交替的奇数和偶数场的第一个;以编码形式存储在所述记录介质上的所述多个帧的另一个的一个场;以编码形式存储在所述记录介质上的所述两个交替的奇数和偶数场的第二个，对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个进行编码，使得它的至少一部分根据所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个之一的至少一部分和所述多个帧的所述另一个的所述场被可预测地编码。
24.根据权利要求23的设备可读的记录装置，在该装置中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场编码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场编码间隔期间被编码。
25.根据权利要求24的设备可读的记录装置，在该装置中，通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式对所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个的所述之一和所述多个帧的所述另一个的所述场进行编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码。
26.根据权利要求25的设备可读的记录装置，在该装置中，根据来自以预定模式被编码的所述多个帧的另一个的场的一部分进行预测形成所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述部分，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个的所述之一和所述多个帧的所述另一个的所述场以及来自所述多个帧的另一个的所述场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的那两个场。
27.根据权利要求23的设备可读的记录装置，在该装置中，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述至少一部分通过双向预测编码技术被编码，该技术根据包括所述多个帧的所述另一个的所述场的四个场进行预测，所述四个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，所述四个场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的四个场。
28.根据权利要求27的设备可读的记录装置，在该装置中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场编码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场编码间隔期间被编码。
29.根据权利要求23的设备可读的记录装置，在该装置中，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的所述至少一部分通过双向预测编码技术被编码，该技术根据包括所述多个帧的所述另一个的所述场的三个场进行预测，所述三个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，所述三个场是相对于所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个以所述预定的模式刚刚被编码的所有被编码场中的三个场。
30.根据权利要求29的设备可读的记录装置，在该装置中，所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个在场编码间隔的预定顺序内相继排列的各自的场编码间隔期间被编码。
31.根据权利要求23的设备可读的记录装置，在该装置中，所述多个帧的所述另一个的所述场通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码对所述多个帧的所述另一个的所述场进行编码;所述两个交替的奇数和偶数场在所述多个帧的所述另一个的所述场之前，所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个和第二个的每一个的至少一部分被利用双向预测编码技术来编码;和设备可读的记录装置还包括在以编码形式被存储在所述记录介质上的所述多个帧的所述另一个的所述场之后的场，在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的所述场的至少一部分被利用双向预测编码技术来编码。
32.根据权利要求31的设备可读的记录装置，在该装置中，根据四个场对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个的每一个的双向预测部分和在所述多个帧的所述另一个的所述场之后的所述场都进行双向预测，所述四个场的每一个通过从包括根据单个场进行预测的场内编码技术和场间编码技术的预定的一组编码技术中选择至少一种编码技术以预定的模式被编码，避免利用双向预测编码技术对它们进行编码，根据它们对每个场的一部分进行双向预测的所述四个场是相对于每个场的一部分以所述预定模式刚刚被编码的那些场。
33.用于编码包括多个帧的隔行扫描图象信号的图象信号编码系统，每帧包括两个交替的奇数和偶数场，该编码系统包括对所述多个帧之一的两个交替的奇数和偶数场的第一个进行编码的装置;对所述多个帧的另一个的一个场进行编码的装置;用于对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个进行编码的装置，使得能够根据所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个之一的至少一部分和所述多个帧的所述另一个的所述场可预测地对所述两个交替的奇数和偶数场的所述第二个的至少一部分进行编码。
34.根据权利要求33的图象信号编码系统，在该编码系统中，对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个进行编码的装置在以场编码间隔的预定顺序相继排列的各自的场编码间隔期间内对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个进行编码。
35.用于译码包括多个帧的隔行扫描图象信号的图象信号译码系统，每帧包括两个交替的奇数和偶数场，隔行扫描信号包括所述多个帧之一的两个交替的奇数和偶数场的第一个、所述多个帧的另一个的一个场和所述两个交替的奇数和偶数场的第二个，所述两个交替的奇数和偶数场的第二个的一部分根据所述两个交替的奇数和偶数场的所述第一个之一的至少一部分和所述多个帧的所述另一个的所述场被可预测地编码，该译码系统包括对所述多个帧的所述之一的所述两个交替的奇数和偶数场的第一个进行译码的装置;对所述多个帧的所述另一个的一个场进行译码的装置;和对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个进行译码的装置，包括在所述两个交替的奇数和偶数场的所述之一的所述一部分和所述多个帧的所述另一个的所述场的基础上通过形成所述两个交替的奇数和偶数场的第二个的一部分的预测对所述两个交替的奇数和偶数场的第二个的一部分进行译码。
36.根据权利要求35的图象信号译码系统，在该译码系统中，对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个进行译码的装置在以场译码间隔的预定顺序相继排列的各自的场译码间隔期间内对所述两个交替的奇数和偶数场的第一个和第二个进行译码。
37.用于编码包括多个帧的隔行扫描图象信号的系统，每帧包括两个交替的奇数和偶数场，该系统包括具有用以接收图象信号输入的编码装置，该编码装置以压缩方式对所述图象信号进行编码;用于对被压缩的编码图象信号进行译码以便提供译码的图象信号的局部译码装置;用于存储译码图象信号场的场存储器装置;用于接收将要被编码的交替的奇数和偶数场的当前场的装置;用于根据存储在所述场存储器装置中的场形成表示当前场的至少一部分预测图象信号的装置;用于从当前场的所述至少一部分减去所述预测图象信号以便形成预测误差图象信号的减法装置;所述编码装置用于对所述预测误差图象信号进行编码。
38.对包括多个帧的被压缩的编码隔行扫描图象信号进行译码的系统，每帧包括两个交替的奇数和偶数场，至少某些场包括被可预测地编码的部分，该系统包括用于对被压缩的编码图象信号进行译码以便产生译码图象信号的装置;用于对编码图象信号的被可预测地编码的部分进行检测以便产生检测信号的编码模式检测装置;用于将预测信号在译码图象信号相加以便产生输出图象信号的加法装置，用于存储所述输出图象信号的场的场存储器装置;用于在所述输出图象信号的存储的场的基础上根据所述检测信号产生所述预测信号的装置。
全文摘要
提供了对隔行扫描图象信号进行编码的图象信号编码方法和系统。对一帧的两个交替的奇数和偶数场的第一个还有另一帧的一个场进行编码。对两个交替的奇数和偶数场的第二个进行编码使得至少一部分根据其它两场中的一个被可预测地编码。提供了对上述编码的图象信号进行译码的译码方法和系统。
文档编号H04N5/92GK1086070SQ9310942
公开日1994年4月27日 申请日期1993年6月26日 优先权日1992年6月26日
发明者矢崎阳一, 米满润 申请人:索尼公司