數據傳輸和/或存儲的方法，編碼器和解碼器的製作方法
2023-08-08 16:59:16
專利名稱：數據傳輸和/或存儲的方法，編碼器和解碼器的製作方法
技術領域：
本發明涉及數據傳輸和/或存儲的方法、編碼器和解碼器。
一種數據傳輸的方法在EP-A-88100830中得到了描述，其中來自圖象點信息組的數據項被轉換成變換的係數，然後將這些係數以可變字長編碼，從而係數被記錄編碼在具有預定平均長度的信息組中。沒有充滿的信息組被填充來自其它信息組的在中間存儲的數據項。為了改善對幹擾的敏感度，變換係數的dc分量和重要的交變分量以固定間隔存儲。然而，如果在傳輸通道或存儲媒體中發生問題，那麼已經分布在其它信息組中的一個信息組的數據項便不能被解碼。
因此，根據PCI/EP91/01954，每個信息組還能另外包括一個地址指針信息，在隨後的解碼過程期間出現傳輸和/或讀出錯誤時，地址指針信息指向存儲器中的地址，其中，由具有大於平均字長的信息組中分離出的數據分量可以得到恢復並用於解碼。
然而，由於附加的地址指針信息，對一個恆定的通道容量來說，圖象數據可得到的數據傳輸速率較低，這使得在未受幹擾的解碼期間圖象質量下降。
本發明的目的是提供一種改進了的數據傳輸和/或存儲的方法，因而能在正常工作期間得到良好的圖象質量，並能在發生故障的情況下也能解碼。
用已知的圖象數據減少的方法，可以使數據特別是圖象點數據信息組具有m位的平均長度。這一m位平均數被稱作平均信息組長度m。對傳輸或記錄來說，信息組是這樣排列的，它的開始部分位於採用平均信息組長度m(光柵)的固定間隔中。
每個信息組(有用的數據信息組)包括一個地址信息標記(FL)、一個帶有實際地址的LSB的地址指針和數據(有用位)和包括該信息組的數據信息組源信息的最重要的分量的數據，例如在每種情況下的來自DCT變換(離散餘弦變換)的dc分量和重要的即更大的交變分量。真正需要的信息組的有用數據長度以後稱作實際信息組長度BL。BL可在大於、等於或小於平均信息組長度m。
例如，如果BL＞m，則FL＝0，如果BL≤m，則FL＝1。在第一種情況下，超過平均信息組長度的數據藉助於指針地址被存儲在中間，以通過把它附在BL＜m的信息組中的有用位上的方式將其傳輸。在第二種情況下，當前有用數據信息組的有用位先被傳輸，然後藉助於指針地址，將超過平均信息組長度的其它信息組的有用位從一個緩衝存儲器中讀出。根據本發明的方法，FL＝m是否與地址信息標記FL「0」或「1」相聯繫是不重要的。此外，在每種情況下，恢復指針對REC被插入有用數據組成圖象行(以後稱之為信息組群)的預定數(如6或8)之間。這些恢復指針是完全地址字。該指針對的一個指針POIO為緩衝存儲器提供一個實寫地址，藉助它將BL＞m的信息組交變分量或信息組的超過平均信息組長度的數據項存儲在中間。該指針對的另一個指針POI1為緩衝存儲器提供一個實讀地址，藉助它將BL＞m的信息組交變分量或信息組的超過平均信息組長度的各個還不是最早傳輸的數據項存儲在中間。最好通過使用恢復指針對和LSB的縮短的地址指針，在不對上述編碼/解碼的功能造成影響的情況下，使附加數據能夠插入當前數據流。這在例如信息組未端可能發生。
從根本上講，本發明的方法適用於數據傳輸和/或存儲，其中在編碼器端，數據項最初被一部分一部分地轉換成具有不同字長的數位訊號並隨後利用第一存儲裝置被分配給具有恆定字長的信息組，其中數位訊號部分經過選擇的數據分量-特別是來自各個圖象點信息組變換的的dc分量和最重要的交變分量被放在這些信息組的每一個之中，然後事先利用具有讀寫地址的地址指針信息而存儲在存儲裝置中間的具有小於平均字長的信息組被從具有大於平均字長的信息組中分離出的數據分量填充，其中地址信息被同時傳輸和/或存儲，在解碼器端，通過利用第二存儲裝置和地址信息，根據信息組的最初的不同的字長重新構造信息組，而從具有大於平均字長的信息組中分離出的數據分量被分別及時地附加在原本屬於這些信息組的經選擇的數據分量上，其中在編碼器端在預定數目的信息組的每一群開始之前，傳輸和/或記錄具有全字寬的相應的寫和讀地址;
屬於一個信息組的地址指針信息僅僅包含這樣一些信息組的寫或讀地址的全字寬LSB，該信息組對應於預定最大字長和平均字長之差;
在解碼器端從傳輸和/或記錄的數據流中，確定信息組群的具有全字寬的寫和讀地址以及每個信息組的寫成讀地址;
利用第二存儲裝置和這些地址;根據信息組的最初的不同字長重新構造信息組，而從具有大於平均字長的信息組中分離出的數據分量被分別及時地附加在原本屬於這些信息組的、經選擇的數據分量上，從而在數據流的傳輸和/或記錄被中斷中受到幹擾之後，藉助於具有全字寬的寫和讀地址，仍能進行無錯解碼。
本發明的另一目的是提供一種用於本發明方法的編碼器。
從根本上講，根據發明的編碼器設有一個編碼電路，它將數據項一部分一部分地轉換成具有不同字長的數位訊號，並設有一個下遊多路轉換器，它利用下遊長一存儲裝置形成具有恆定平均字長的信息組，從而把來自數位訊號部分的經選擇的數據分量，特別是帶有相關地址的dc分量和最重要的交變分量，存儲在第一存儲裝置的這些信息組的每一個之中，並且字長小於平均字長的信息組被從字和大於平均字長的信息組中分離出來的數據分量所填充，還設有一個與存儲裝置的下遊相連的多路分配器，它對屬於一個相應的信息組的數據分組，並將其傳到一通道，還設有一個與第一存儲裝置相連的電路，用於計算地址指針，該指針控制多路轉接器和多路分配器並且為每個信息組向第一存儲裝置提供一個地址信息標記和減小了字寬的寫或讀地址，並為每個信息組群向第一存儲裝置提供全字寬的寫和讀地址。
本發明的再一目的是提供一種用於本發明的方法和解碼器。
從根本上講，本發明的解碼器有一處連接在通道下遊的地址指針解碼電路，用於為地址信息標記和減小了字寬的寫或讀地址的每個信息組並為每個信息組群分離全字寬的寫和讀地址，並把它們送到一地址計算電路，還設有一個連接在地址指針解碼電路下遊的多路轉接器，它與下遊的第二存儲裝置一起，將數據信息互助重新構造成原有的不同字長，還設有一個下遊多路分配器，它對屬於一個相應的信息組的數據分組，並使其到達可變長度解碼器，在它的輸出端可以得到對應於編碼期間的源數據的數據，從而地址計算電路控制多路轉換器和多路分配器，並向第二存儲裝置提供相應的地址。
本發明的實施例將藉助於附圖予以說明。圖中
圖1是本發明的恢復信息和有用數據信息組的結構;
圖2是本發明的編碼器和解碼器的電路框圖。
在圖1中，具有平均信息組長度m的有用數據信息組除了包含dc分量DC和交變分量AC外，還包含地址指針信息POIa…h和地址信息標記FLa…h。第一信息組的數據項帶有下標「a」，第二信息組的數據項帶有下標「b」，而比如第八信息組的數據項帶有下標「h」。下標「o」表示寫指針，而下標「1」表示讀指針。信息組的剩餘部分可以填充附加數據項或來自其它信息組的交變分量ACx。此外，信息組還可以進一步包含解碼所必須的數據，例如一個標記，它指出編碼過程是適用於8＊8DCT還是4＊8DCT，和/或指出是關於信息組中的活動信息還是錯誤防止信息。對隔行掃描圖象信號中的靜態圖象內容最好用8＊8DCT，而對動態圖象內容最好用2＊(4＊8)DCT。
此外，根據本發明，包括緩衝存儲裝置用的全寫和讀地址的恢復指針對RECA、RECB、…按有規則的間隔插入，例如對於1M位的緩衝存儲器在每種情況下都用20位作為間隔，從而使當前信息組的各個地址指針POIa…h僅僅包含緩衝存儲器的寫或讀地址的最後位POI0或POI1＝REC+︱BL-m︱。
因而地址指針的字長對應於有用數據信息組或有用位的出現的或允許的最大位數減去平均信息組長m。如果一個大的信息組具有例如500位，那麼地址指針的字長被設置為9位的最小值(29＝512)。
例如，如果m＝20位，BL＝50位，並且如果恢復指針RECA的寫指針POI0處於實際地址100，讀指針POI1處於實際地址0，那麼在下一個有用數據信息組中，FLa＝0且POI0a＝100+︱50-20︱＝130。如果其後的信息組具有BL＝18，那麼在這一有用數據信息組中FLb＝1和POI1b＝0+︱18-20︱＝2。如果隨後的信息組具有BL＝30，那麼FLc＝0和POI0c＝130+︱30-20︱＝140。如下面將要說明的，如果沒有附加數據項AD插入，那麼恢復指針RECB的結果為POIa…h的值的相應的和。
由於根據本發明而將指針信息分割了，所以對例如每6-8個信息組需要額外的2＊20位，與PCT/EP91/01954相比，每個有用數據信息組中節省了20-9＝11位。指針信息的整個數據傳輸速率下降了，並且(圖象)數據編碼的質量相應地得到了提高。藉助於恢復指針，在傳輸式還原過程中受到幹擾之後，還能進一步進行無誤差解碼。
特別有利的是，由於雙指針REC和POI，附加的數據項AD可以被插入上述數據流中而不會干擾其運行，即使在出現一個誤差之後也是如此。
有用的數據信息組可以包含EL/POI/DC或FL/POI/DC/AC或另外還包含ACx，AD或ACx/AD。在每一種情況下，對一個非恆定的全部數據流，必須使用通常的調整方法(例如量化)進行控制，以便在中間存儲期間存儲器不會出現過滿或過空現象。這一調整可以從REC的值得到。
在諸如一個數字錄象機中，能以快速搜索模式從記錄媒體中讀出與一個恢復指針和下一個恢復指針(包括誤差預防)之間的一定間隔有關的數據磁軌。由於絕對地址REC，所以圖象的相應部分得以在顯示器屏幕上的正確位置顯示出來。
用某些傳輸(例如地面或衛星發射數位電視信號)或記錄圖象信號例如MPEG(移動圖象專家組)的編碼方法，會出現幀內和幀間編碼圖象。從而每個編碼的圖象點信息組都包含信息組標記的一個結束標誌、在此，本發明的優點是，幀間編碼圖象點信息組，可以作為附加數據AD和採用dc分量DC、交變分量AC或ACx的幀內編碼圖象點信息組，而被傳輸或記錄，從而因為信息組長度BL可以由指針信息的解碼結束標誌決定，所以就能省去幀內編碼圖象點信息組的信息組標記的結束標誌。幀間信息組因此可以從不同的時間區域內獲得。
圖2顯示了實現本發明的數據傳輸或存儲的編碼器和解碼器的電路框圖。諸如DCT變換圖象數據的項在編碼電路1中被量化、以可變長度(VLC)被編碼並為交變分量提供地址。根據下一個信息組的長度，下遊連接的多路轉接器2將信息組數據分配給隨後的雙口RAM3和4。恢復指針對REC、地址信息標記FL和地址指針POI通過計算指針的電路13被作為每個信息組的數據信息同時寫入雙口RAMFIX3中。計算指針的電路13同樣從該數據為緩衝存儲暫時盈餘的有用位的雙口RAMVAR4形成地址信息。
對FL＝0，POI0象如上所述的那樣表示雙口RAMVAR4的哪個地址已經寫入了數據。對FL＝1，POI1表示從雙口RAMVAR4的那個地址讀出了屬於其它信息組的數據項。在與雙口RAM相連的多路分配器5中，有用位再次被一起送回並與數據項REC、FL和POI一道送至通道或存儲媒體6。
利用指針解碼電路7已經解碼這一信息，從計算地址的電路14可以得到雙口RAMFIX9和雙口RAMVAR10所需要的地址信息。如上所述，對FL＝0，POI0表示在解碼器端，沿可變長度解碼器12的方向從雙口RAMVAR10中讀出有用位的地址。該解碼器的功能與編碼電路1相反。對FL＝1，POI1表示將數據項寫入以口RAMVAR10的地址。與編碼部分方式相對應，相應的多路轉接器位於地址指針解碼器7和RAM9、10之間，相應的多路分配器位於RAM9、10和可變長度解碼器12之間。也可以用其它存儲裝置如磁碟或光存儲器來代替雙口RAM。
此外，在編碼側的雙口RAMVAR4的輸入端，可設有一個受指針計算電路13控制的開關SW1;通過這個開關，附加數據項DA可以以上述方式讀出。在解碼器側，在雙口RAMVAR10的輸出端，有一個相應的受地址計算電路14控制的開關SW2，用於釋放附加數據DA。
藉助於編碼器端的緩衝存儲器，一般能夠保證讀指針不「超越」寫指針。「超越」是指企圖從當時還沒有寫入的存儲裝置中讀出信息。指針計算電路13也能夠通過對指針進行適當比較來另外保證不出現此類情況。此外，沒有用於解碼器端的例如字長非常長的可變代碼字可以插入數據流。
例如，如果在具有BL＞m的信息組之後跟隨非常多的具有BL＝m的信息組，則由於一直持續進行傳輸或存儲，在解碼器端就在很長時間內不能得到盈餘的有用位，以致當具有BL＜m的信息組到來時，由於RAM的存儲量有限，這些有用位便不能再被分配。為了避免這種情況，通過適當的控制，例如每個有用數據信息組一位或一字節或平均信息組長m的10%，將數據項有規則地、強迫地從RAM4中移去。然後通過調整緩衝器對這種移去進行相應的補償。
編碼器端和解碼器端的存儲裝置最好同時用作量化緩衝器。從而寫和讀指針之間的地址差表明了這些量化緩衝器的佔滿程度。
權利要求
1.數據傳輸和/或存儲的方法，其中在編碼器端，數據項最初被一部分一部分地轉換成具有不同字長(BL)的數位訊號並隨後利用第一存儲裝置(3，4)被分配給具有恆定字長(m)的信息組，其中數位訊號部分經過選擇的數據分量-特別是來自各個圖象信息組變換的的dc分量(DCa，DCb，DCh)和最重要的交變分量(ACa，ACb，ACh)-被放在這些信息組的每一個之中，然後事先得用具有讀寫地址的地址指針信息(FL，POI)而存儲在存儲裝置(4)中間的具有小於平均字長的信息組被從具有大於平均字長的信息組中分離出的數據分量(ACx)填充，其中地址信息被同時傳輸和/或存儲，在解碼器端利用第二存儲裝置(9，10)和地址信息，根據信息組的最初的不同的字長重新構造信息組，而從具有大於平均字長的信息組中分離出的數據分量(ACx)被分別及時地附加在原本屬於這些信息組的經選擇的數據分量上，其特徵在於，在編碼器端在預定數目的信息組的每一群開始之前，傳輸和/或記錄具有全字寬的相應的寫(POI0)和讀(POI1)地址；屬於一個信息組的地址指針信息(POI0，POI1)僅僅包含這樣一些信息組的寫或讀地址的全字寬LSB，該信息組對應於預定最大字長和平均字長之差；在解碼器端從傳輸和/或記錄的數據流中，確定信息組群的具有全字寬的寫和讀地址以及每個信息組的寫或讀地址；利用第二存儲裝置(9，10)和這些地址，根據信息組的最初的不同字長重新構造信息組，而從具有大於平均字長的信息組中分離出的數據分量(ACx)被分別及時地附加在原本屬於這些信息組的經選擇的數據分量上，從而在數據流的傳輸和/或記錄被中斷或受到幹擾之後，藉助於具有全字寬的寫和讀地址，仍能進行無錯解碼。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於在編碼器端，通過第一存儲裝置(4)，具有分離出的數據分量形式的附加數據項(AD)被插入數據流，而在解碼器端通過第二存儲裝置(10)被從數據流中取出，其中附加數據的開始和結束通過具有全字寬的寫和讀地址以及具有減少字寬的寫或讀地址之間的相應的差檢測。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於通過比較或插入在解碼期間不予考慮的很長的代碼字，防止了編碼器端的寫地址被讀地址所覆蓋。
4.根據權利要求1至3中一項或幾項的方法，其特徵在於，每個平均字長(m)的預定數目的位被強行從第一存儲裝置(4)取出並插入數據流。
5.根據權利要求1至4中一項或幾項的方法，其特徵在於，第一(3，4)和/或第二(9，10)存儲裝置被同時用作數據編碼和解碼的量化緩衝器，從而使寫和讀地址之差佔滿該緩衝器的存儲容量。
6.用於根據權利要求1至5中一項或幾項的方法的編碼器，它設有一個編碼電路(1)，它將數據項一部分一部分地轉換成具有不同字長(Ln)的數位訊號，還設有一個下遊多路轉換器(2)，它利用下遊第一存儲裝置(3，4)形成具有恆定平均字長(m)的信息組，從而把來自數位訊號部分的經選擇的數據分量，特別是帶有相關地址的dc分量(DC)和最重要的交變分量(ACn)，存儲在第一存儲裝置的這些信息組的每一個之中，並且字長小於平均字長的信息組被從字長大於平均字長的信息組中分離出來的數據分量所填充，還設有一個與存儲裝置的下遊相連的多路分配器(5)，它對屬於一個相應的信息組的數據分組，並將其傳到一通道(6)，還有一個與第一存儲裝置相連的電路(13)，用於計算地址指針，該指針控制多路轉接器和多路分配器並且為每個信息組向第一存儲裝置提供一個地址信息標記(FL)和減小了字寬的寫或讀地址，為每個信息組群向第一存儲裝置提供全字寬的寫和讀地址。
7.用於根據權利要求1至5中一項或幾項的方法的解碼器，有一個連接在通道(6)下遊的地址指針解碼電路(7)，用於為地址信息標記(FL)和減小了字寬的寫或讀地址的每個信息組並為每個信息組群分離全字寬的寫和讀地址，並把它們送到一地址計算電路(14)，還設有一個連接在地址指針解碼電路下遊的多路轉換器(8)，它與下遊的第二存儲裝置(9、10)一起，將數據信息組重新構造成原有的不同字長(Ln)，還設有一個下遊多路分配器(11)，它對屬於一個相應的信息組的數據分組，並使其到達可變長度解碼器(12)，在它的輸出端可以得到對應於編碼期間的源數據的數據，從而地址計算電路(14)控制多路轉換器和多路分配器，並向第二存儲裝置提供相應的地址。
全文摘要
本發明涉及數據傳輸和/或存儲的方法、編碼器和解碼器。沒有佔滿的信息組被填入了來自其它信息組的中間存儲的數據項(4，10)。為了在即使受幹擾時也能解碼，每個信息組還包括地址指針信息(POI，FL)，它指向存儲器(10)中的地址。重新構造從字長大於平均長度的信息組中分離出的數據分量。具有全字寬的恢復指針對(REC)被插入預定數量的有用數據信息組中間，從而其它地址指針僅僅覆蓋具有全字的LSB。從而使附加數據項也能被插進數據流。
文檔編號H04N7/30GK1081051SQ9310689
公開日1994年1月19日 申請日期1993年6月8日 優先權日1992年6月9日
發明者德特·哈普特, 福瑞德哈姆·荷茲, 漢茲·沃恩·科森 申請人:德國索姆森-布蘭特有限公司