[发明专利]数字信号编码方法和装置、信号记录介质和信号传送方法

说明书

本发明涉及数字信号编码方法和装置，信号记录介质和信号传送方法，具体地说，涉及能够较好地应用于在记录介质如磁光盘和磁带上记录运动画面信号和声音信号并在显示器上重现要被显示的信号，或应用于视频会议系统或应用于从发送侧经传输路径发送运动画面信号和声音信号到接收侧从而信号在接收侧被接收并显示的广播装置的数字信号编码方法和装置、信号记录介质和信号传送方法。

通过数字化运动图像信号获得的数字信号、声音信号或类似信号具有大的信息量。因此，当在具有小存储信息量的记录介质上长时间记录数字信号时，或当通过一个具有大量信道的有限通信路径传送数字信号时，提供高效编码数字信号的装置是必要的。为了满足这种要求，已经提出使用视频信号的相关性的高效编码方法。其中一种方法是MPEG方法或MPEG规格。MPEG(运动图像编码专家组)被作为1SO-IEC/HTC1/SC2/WG11中的一个标准方案研究并提出。MPEG规格是使用运动补偿预测编码和离散余弦变换相结合的混合方法。在这种MPEG方法中，首先，确定帧之间的视频信号差，从而除去时间轴方向上的冗余位，并把离散余弦变换用于除去空间轴方向上的冗余位，从而高效地编码视频信号。

MPEG规格包括三个部分：用于视频信号的高效编码的MPEG视频(ISO/IEC11172-2或ISO-IEC13818-2)；用于音频信号的高效编码的MPEG音频(ISO/IEC11172-3或ISO-IEC13818-3)和用于把视频和音频比特数据流复合压缩成一单比特数据流并同步重放该数据流的MPEG系统(ISO/IEC11172-1或ISO-IEC13818-1)。

图1是一个方框图，示出了普通MPEG方法的数字信号编码装置的一个结构例子。这里，执行一个前馈控制，用于在编码输入视频信号时确定每一个输入画面的分配(目标)比特量。也就是说，把从端子200输入的视频信号S101提供给帧存储器201。帧存储器201能存储预定长度的输入视频信号。这里，预定时间长度是，例如，0.5秒(NTSC情况下的15帧)。图形编码控制器202从帧存储器201读取视频信号S111，以编码每一个画面，计算分配比特量S112和画面编码参数S117。更具体地说，根据各画面的图像为预定时间长度的视频信号最佳地分配一定的分配比特量。视频信号视频编码器203根据编码参数S117，编码从帧存储器201提供的一个画面S102，从而画面S102具有从图像编码控制器202提供的分配比特量S112，并输出画面S102的被编码的比特流S103和产生的编码比特流S113。该被编码的比特流S103被提供到缓冲器204和存取单元检测器211。此外，从视频编码器203输出的产生的编码比特流S113被提供到图像编码控制器202。在图像编码控制器202中，如果产生的比特量大于分配比特量，就进行控制使得下一个分配比特量变小；如果产生的比特量小于分配比特量，进行控制使得下一个分配比特量变大。

从端子205输入的一个音频信号S105提供到音频编码器206。用MPEG音频方法，音频编码器206在音频帧基础上编码输入音频信号S105，并输出被编码的比特流S106到缓冲器207和存取单元检测器211。这里，在MPEG音频层2的情况下，音频帧由1152个样本构成。

子画面信号S108，如从端子208输入的叠加信息被提供到子画面编码器209。子画面编码器209用游程长度编码方法编码每一个子画面，并输出获得的被编码的比特流S109到缓冲器210和存取单元检测器211。

存取单元检测器211检测视频、音频和子画面被编码比特流的一个存取单元(解码单元)的编码比特量、解码时间信息、和显示时间信息，并把获得的信息作为一个存取单元信息S114输出。这里，存取单元是视频信号的一幅画面、音频信号的一帧和子画面信号的一幅画面。

视频比特流、音频比特流、和子画面比特流用MPEG系统方法时分多路复用。已经用MPEG系统方法多路复用的比特流被格式化，例如，如图2所示。在图2中，V、A、S分别代表一个视频比特流数据包、一个音频比特流数据包和一个子画面比特流数据包。数据包的结构具有标题信息，标题信息包括解码时间信息、显示时间信息和类似信息，其后跟一个被编码的比特流。

多路复用程序器212，根据存取单元信息S114确定用于时分多路复用视频、音频和子画面被编码的比特流的调度器信息S115。