專利名稱:具有編碼誤差補償功能的圖像信號解碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種用于對已編碼的圖像信號進行解碼的裝置,特別是涉及到一種用于對帶有量化誤差的編碼圖像信號進行補償?shù)膱D像信號解碼裝置。
在各種電子/電氣應(yīng)用例如高清晰度電視和電視電話系統(tǒng)中,視頻信號可能需要以數(shù)字化的形式傳輸。當(dāng)包含有一序列視頻“幀”的視頻信號以數(shù)字化形式表達時,由于視頻幀的每一行都由稱為“像素”的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)基元的序列限定,必然會產(chǎn)生大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。然而,由于常規(guī)的傳輸信道的可用的頻率帶寬是有限的,為了通過該信道傳輸大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),需要使用一視頻信號編碼裝置以壓縮或降低所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)容量。
由于通常在單個幀中的某些像素之中及在相鄰的各幀的像素之中存在一定的相關(guān)性或冗余度,視頻信號可以被常規(guī)地壓縮而不會對它的完整性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。在各種視頻信號壓縮技術(shù)中,公認(rèn)為最有效的是所謂的混合編碼技術(shù),其將時間和空間壓縮技術(shù)與統(tǒng)計編碼技術(shù)結(jié)合在一起。
大多數(shù)混合編碼技術(shù)采用自適應(yīng)的幀間/幀內(nèi)(inter/intra)方式編碼、正交變換、變換系數(shù)的量化以及VLC(可變長度編碼)。自適應(yīng)的幀間/幀內(nèi)方式編碼是一種自適應(yīng)從當(dāng)前幀的PCM(脈碼調(diào)制)數(shù)據(jù)或DPCM(差分脈碼調(diào)制)數(shù)據(jù)中選擇。用于隨后的正交變換的視頻數(shù)據(jù)的處理,該處理例如是根據(jù)上述數(shù)據(jù)的變化進行的。
正交變換利用諸如當(dāng)前幀的PCM數(shù)據(jù)和運動補償?shù)腄PCM數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)之間的空間相互關(guān)系并降低或消除其間的空間冗余度,將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)塊變換為一組變換系數(shù)。這一技術(shù)公開在Chen和Pratt的“場景自適應(yīng)編碼器”中,見IEEETransactionsonCommunications,COM-32No.3(1984.3)。通過量化和VLC對這樣的變換系數(shù)數(shù)據(jù)進行處理,所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的數(shù)量可以被有效地壓縮。
具體地,在例如DCT(離散余弦變換)或類似的正交變換中,圖像數(shù)據(jù)被分為具有相等大小的塊,例如為8×8個像素的塊,并且每個塊由空間域變換為頻率域。因此得到一個DC系數(shù)和若干(例如63)個AC系數(shù)。該塊的該DC系數(shù)反映了該塊中的像素的平均亮度。
然后將由正交變換所形成的正交變換系數(shù)進行量化。在進行量化時,采用各種不同的量化步長控制方案。量化器步長控制通常意指在量化塊間的AC和DC系數(shù)和在塊內(nèi)的AC系數(shù)時采用的步長的控制。這種量化器步長控制是根據(jù)當(dāng)前存儲在緩沖存儲器中的數(shù)據(jù)的數(shù)量和輸入的視頻信號的復(fù)雜度來確定的。
在這些方案中,各系數(shù)值被量化器步長所除并取整為最接近的整數(shù),以產(chǎn)生量化的系數(shù)??梢詫Π胝麛?shù)值向上或向下取整而不會直接影響質(zhì)量。然而,朝零的取整有助于提供最小的碼大小因而是優(yōu)選的。例如,步長“QS”為16,具有在25和40之間所包括的數(shù)值的所有系數(shù)將提供一個量化系數(shù)2。因此,可能對量化的系數(shù)帶來“1/2×QS”的最大量化誤差。
然后被量化的系數(shù)經(jīng)過緩沖存儲器傳輸?shù)皆诮邮斩说慕獯a系統(tǒng)。在該解碼系統(tǒng)中,經(jīng)量化的系數(shù)受到與編碼處理相反的作用,例如逆量化,其中經(jīng)量化的系數(shù)被乘以步長以再現(xiàn)原來的圖像。因而,由于對帶有最大誤差的經(jīng)量化的變換系數(shù)進行逆量化所形成的量化誤差會反映在再現(xiàn)的圖像上,從而導(dǎo)致“分塊(blocking)效應(yīng)”,降低圖像質(zhì)量。
因此,本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠降低分塊效應(yīng)的圖像解碼裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種用在圖像解碼系統(tǒng)中對一組帶有量化誤差的經(jīng)解碼的變換系數(shù)進行補償?shù)难b置。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種可對經(jīng)解碼的圖像數(shù)據(jù)進行補償以產(chǎn)生經(jīng)補償?shù)膱D像數(shù)據(jù)的方法,其中經(jīng)解碼的圖像數(shù)據(jù)包括若干變換系數(shù)的塊,在每個塊中的變換系數(shù)利用量化步長被逆量化并具有一DC變換系數(shù),該方法包含的步驟是(a)按逐塊的方式存儲DC變換系數(shù);(b)對DC變換系數(shù)產(chǎn)生一個估值;(c)判斷該估值大于或等于一第一數(shù)值而小于一第二數(shù)值的第一條件是否被滿足,其中該第一數(shù)值表示一從DC變換系數(shù)的數(shù)值中減去一閾值而限定的差值,該第二數(shù)值表示一將該閾值加到DC變換系數(shù)值上而限定的和值;(d)如果第一條件被滿足,選擇該估值作為被補償?shù)膱D像數(shù)據(jù);(e)如果第一條件不被滿足,判定該估值小于該第一數(shù)值的第二條件是否被滿足;(f)如果第二條件被滿足,選擇該第一數(shù)值作為被補償?shù)膱D像數(shù)據(jù),否則選擇該第二數(shù)值作為被補償?shù)膱D像數(shù)據(jù);以及(g)重復(fù)所述步驟(a)到(f)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供了一種用在具有可產(chǎn)生若干變換系數(shù)的塊的裝置的圖像信號解碼系統(tǒng)中的裝置,用于對變換系數(shù)進行補償產(chǎn)生經(jīng)補償?shù)淖儞Q系數(shù),其中各塊中的變換系數(shù)利用量化器步長被逆量化并具有一DC變換系數(shù),該裝置包含用于存儲DC變換系數(shù)的數(shù)值的裝置;用于對該DC變換系數(shù)產(chǎn)生一估值的裝置;用于通過利用DC變換系數(shù)和量化器步長計算一第一數(shù)值的第一計算裝置,其中該第一數(shù)值表示從該DC變換系數(shù)的數(shù)值中減去一閾值所限定的一個差值;用于通過利用DC變換系數(shù)和量化器步長計算一第二數(shù)值的第二計算裝置,其中該第二數(shù)值表示將該閾值加到該DC變換系數(shù)的數(shù)值上所限定的和值;用于判斷該估值大于或等于該第一數(shù)值而小于第二數(shù)值的第一條件是否被滿足,并且當(dāng)該第一條件被滿足時產(chǎn)生一第一選擇信號的裝置;用于當(dāng)?shù)谝粭l件不被滿足時,判斷該估值小于第一數(shù)值的第二條件是否被滿足,并且當(dāng)?shù)诙l件被滿足時,產(chǎn)生一第二選擇信號的裝置;用于當(dāng)?shù)诙l件不被滿足時產(chǎn)生一第三選擇信號的裝置;響應(yīng)于第一、第二和第三選擇信號將提供到其上的估值、第一和第二數(shù)值選擇地分別提供的裝置。
通過結(jié)合附圖對各優(yōu)選實施例的如下介紹,本發(fā)明的上述以及其它目的和特征將變得更顯而易見,附圖中
圖1為表示包含本發(fā)明的一個實施例的經(jīng)改進的圖像信號解碼裝置的概要方框圖;
圖2為表示圖1中所示的誤差補償器的詳細(xì)方塊圖;
圖3表示用于解釋根據(jù)本發(fā)明對變換系數(shù)進行估算處理的變換系數(shù)塊的陣列;以及圖4給出用于介紹根據(jù)本發(fā)明的對逆量化的變換系數(shù)進行補償?shù)牧鞒虉D。
參閱圖1,其表示采用本發(fā)明的誤差補償器30的圖像信號解碼系統(tǒng)100。該圖像信號解碼系統(tǒng)100包含可變長度解碼器(VLD)22、行程解碼器(RLD)24、反折線掃描器26、逆量化器28、誤差補償器30、反離散余弦變換器(IDCT)50、加法器52、幀存儲器54和運動補償器56。
在圖像信號解碼系統(tǒng)100中,經(jīng)編碼的圖像數(shù)據(jù),即由FIFO(先入先出)緩存器(未表示)取出的一系列的可變長度編碼的變換系數(shù)和運動矢量被提供到VLD22。VLD22對該組可變長度編碼的變換系數(shù)和運動矢量進行解碼,并將變換系數(shù)提供到RLD24,將運動矢量提供到運動補償器56。VLD22基本上是一查尋表即在VLD22中,提供若干碼集,以在可變長度碼和它們行程碼或運動矢量之間限定各自的相互關(guān)系。被解碼成行程碼的變換系數(shù)被提供到也是一查尋表的RLD24,用于產(chǎn)生量化的離散余弦變換(DCT)系數(shù)。該量化的DCT系數(shù)然后被提供到反折線掃描器26。
在反折線掃描器26,經(jīng)量化的DCT系數(shù)被重構(gòu),以利用由FIFO緩存器施加到其上的量化器步長“QS”,提供若干例如為8×8個經(jīng)量化的DCT系數(shù)構(gòu)成的原始的塊。在逆量化器28,每一個經(jīng)量化的DCT系數(shù)的塊被變換為一個DCT系數(shù)的塊。正如在本技術(shù)領(lǐng)域所公知的,在每個塊中的一組DCT系數(shù)包括一個DCT系數(shù)和若干(例如63)個AC系數(shù),它們按照在頻率范圍中的它們的相對重復(fù)要性的順序而統(tǒng)計地分布。在每個塊中的DC系數(shù)反映在塊中的像素的平均亮度。
每個塊中的該組變換系數(shù)首先從DC系數(shù),接著其余的AC系數(shù)從位于方塊的左上角的DC值開始沿著折線掃描路徑被傳輸?shù)秸`差補償器30。誤差補償器30對該帶有量化誤差的DCT系數(shù)進行補償,以產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的經(jīng)補償?shù)淖儞Q系數(shù),這將在下文通過參照圖2和圖3作進一步的介紹。
IDCT50的功能是將來自誤差補償器30的經(jīng)補償?shù)脑摻MDCT系數(shù)變換成一組當(dāng)前幀的一個塊和它的前一幀的對應(yīng)的塊之間的差分?jǐn)?shù)據(jù)。然后該在IDCT50已變換的差分?jǐn)?shù)據(jù)被送到加法器52。
同時,運動補償器56根據(jù)來自VLD22的運動矢量從存儲在幀存儲器54中的前一幀中抽出相應(yīng)的像素數(shù)據(jù),并將抽出的像素數(shù)據(jù)提供到加法器52。然后該來自運動補償器56的被抽出的像素數(shù)據(jù)和來自IDCT50的像素差分?jǐn)?shù)據(jù)在加法器52被相加,以此構(gòu)成當(dāng)前幀的指定塊的圖像數(shù)據(jù),并寫入幀存儲器54。然后將所構(gòu)成的當(dāng)前幀的一個塊的該被構(gòu)成的圖像數(shù)據(jù)或經(jīng)解碼的圖像數(shù)據(jù)隨后被提供到一顯示器(未表示),以產(chǎn)生一已降低了分塊效應(yīng)的畫面。
下面參閱圖2,其表示圖1所示的誤差補償器30的詳細(xì)方框圖。來自逆量化器28變換系數(shù)的各塊被輸入到選擇單元32、第一計算器34、第二計算器36和存儲單元38。選擇單元32用于從每個塊的該組變換系數(shù)中選出一DC變換系數(shù)。所選擇的DC變換系數(shù)的一個亮度值“Q”被提供到存儲單元38,按照順序的方式,例如從左到右,從頂?shù)降谆蛘咭哉劬€的方式逐塊地被存儲。
估算單元40對所選擇的DC系數(shù)塊和它的沿水平和豎直方式相鄰的、先前已補償或處理的塊之間的數(shù)值進行平均,以對所選擇的DC變稱系數(shù)產(chǎn)生一估,其中各系數(shù)值被存儲在存儲單元38。在圖3中,假設(shè)塊“K”是所選擇的需補償?shù)腄C系數(shù)塊,4個塊“A”、“B”、“C”、“D”是先前已補償?shù)膲K,估值“E”按照下式計算E={(2*DCB-DCA)+(2*DCD-DCC)}/2其中,DCA、DCB、DCC和DCC分別表示塊A、B、C、D的變換系數(shù)的數(shù)值,數(shù)字2表示一加權(quán)系數(shù)。
加權(quán)系數(shù)用于實現(xiàn)在所選擇的DC系數(shù)塊K和它的相鄰塊A、B、C和D的亮度之間平滑的過渡,并且一較高的加權(quán)系數(shù)施加于直接與所選擇的DC系數(shù)方塊K相鄰的兩個塊B和D上,而不是施加于其余的兩個塊A和C上。
另一方面,第一和第二計算器34和36的功能是通過利用所選擇的DC系數(shù)的亮度值和施加到其上的量化器步長分別計算第一和第二補償值,其中第一補償值表示從所選擇的DC系數(shù)的亮度值“Q”減去一閾值所限定的差值,第二補償值表示由預(yù)定的閾值與所選擇的DC變換系數(shù)求和所限定的和值。根據(jù)本發(fā)明,該閾值對應(yīng)于最大的量化誤差值,即1/2×QS。計算出的第一和第二補償值被提供到比較器42和選擇單元46。
比較器42判斷估值“E”大于或等于該第一數(shù)值但小于該第二數(shù)值的第一條件是否被滿足。當(dāng)?shù)谝粭l件被滿足時,比較器42產(chǎn)生一第一選擇信號提供到選擇單元46。然而,當(dāng)?shù)谝粭l件不被滿足時,比較器42判斷估值小于該第一數(shù)值的第二條件是否被滿足。如果第二條件被滿足,比較器42產(chǎn)生一第二選擇信號到選擇單元46。假如第二條件不被滿足,比較器產(chǎn)生一第三選擇信號到選擇單元46。
然后,響應(yīng)于第一、第二和第三選擇信號,選擇單元46有選擇地分別輸出該估值、第一或第二補償值到IDCT50。
圖4示出了由圖2所示的誤差補償器30執(zhí)行的補償處理的流程圖。
該補償處理在步驟61開始選擇一DC變換系數(shù)。所選擇的DC變換系數(shù)被存儲在存儲單元38中。
在步驟62,通過利用存儲在存儲單元38中的已預(yù)先處理的DC系數(shù)的塊計算對所選擇的DC變換系數(shù)的估值。
在步驟63,判斷Q-(1/2×QS)≤E<Q+(1/2×QS)的第一條件是否被滿足,假如第一條件被滿足,在步驟67中,該估值被選擇并輸出。
然而假如第一條件不被滿足,在步驟64,判定是否滿足第二條件E<Q-(1/2×QS);假如第二條件被滿足,在步驟67中一樣,第一補償值Q-(1/2×QS)被選擇并輸出。否則,在步驟67,該第二補償值Q+(1/2×QS)被選擇和輸出。
上述過程重復(fù)進行,直到所有逆量化的變換系數(shù)的塊均被補償為止。
在利用各優(yōu)選實施例對本發(fā)明已做表述時,很明顯,對本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說,在不脫離如在所附權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍內(nèi)可以做出很多變化和改進。
權(quán)利要求
1.一種用于對圖像數(shù)據(jù)進行補償產(chǎn)生經(jīng)補償?shù)膱D像數(shù)據(jù)的方法,其中的圖像數(shù)據(jù)包括若干利用量化步長被進行逆量化的變換系數(shù)的塊,各塊具有一DC變換系數(shù),該方法包含的步驟是(a)按逐塊的方式存儲該DC變換系數(shù);(b)對該DC變換系數(shù)產(chǎn)生一估值;(c)判斷該估值大于或等于一第一數(shù)值但小于一第二數(shù)值的第一條件是否被滿足,其中第一數(shù)值表示從DC變換系數(shù)中減去一閾值所限定的差值,第二數(shù)值表示將該閾值和DC變換系數(shù)相加所限定的和值;(d)如果第一條件被滿足,選擇該估值作為經(jīng)補償?shù)膱D像數(shù)據(jù)信號;(e)如果第一條件不被滿足,判斷該估值小于第一數(shù)值的第二條件是否被滿足;(f)如果第二條件被滿足,選擇第一數(shù)值作為經(jīng)補償?shù)膱D像數(shù)據(jù)信號;否則,選擇第二數(shù)值作為經(jīng)補償?shù)膱D像數(shù)據(jù)信號;以及(g)重復(fù)所述的步驟(a)到(f)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中的產(chǎn)生該估值的步驟(b)包含對所選擇的DC系數(shù)塊和它的相鄰的但是先前經(jīng)處理的4個塊之間的數(shù)值進行平均,以產(chǎn)生對所選擇的DC變換系數(shù)的估值的步驟,其中一更高的加權(quán)系數(shù)施加到兩與所選擇的DC系數(shù)塊直接相鄰的塊上而不是施加到其余的兩個塊上。
3.如權(quán)利要求2所述的方法,其中的閾值是1/2×QS,QS為量化器步長。
4.一種用在具有用于產(chǎn)生若干變換系數(shù)塊的裝置的圖像信號解碼系統(tǒng)中,用于對變換系數(shù)進行補償,以產(chǎn)生經(jīng)補償?shù)淖儞Q系數(shù)的裝置,其中每個塊的變換系數(shù)通過利用量化器步長被逆量化,并具有一DC變換系數(shù),該裝置包括用于按逐塊的方式存儲該DC變換系數(shù)的數(shù)值的裝置;用于產(chǎn)生對該DC變換系數(shù)的估值的裝置;用于通過利用DC變換系數(shù)和量化器步長計算一第一數(shù)值的第一計算裝置,其中該第一數(shù)值表示從DC變換系數(shù)中減去一閾值所限定的差值;用于通過利用DC變換系數(shù)和量化器步長計算一第二數(shù)值的第二計算裝置,其中該第二數(shù)值表示將該閾值與DC變換系數(shù)相加所限定的和值;用于判斷該估值大于或等于第一數(shù)值而小于第二數(shù)值的第一條件是否被滿足,并當(dāng)?shù)谝粭l件被滿足時,產(chǎn)生一第一選擇信號的裝置;用于當(dāng)?shù)谝粭l件不被滿足時,判斷該估值小于第一數(shù)值的第二條件是否被滿足,并且當(dāng)?shù)诙l件被滿足時,產(chǎn)生一第二選擇信號的裝置;用于當(dāng)?shù)诙l件不滿足時,產(chǎn)生一第三選擇信號的裝置;以及響應(yīng)于第一、第二和第三選擇信號將提供到其上的估值、第一和第二數(shù)值選擇性分別地提供的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置,其中的估值產(chǎn)生裝置包括用于對該DC系數(shù)塊和它的相鄰的但已先前處理的4個方塊之間的數(shù)值進行平均,以產(chǎn)生對該DC變換系數(shù)的估值的裝置,其中一更高的加權(quán)系數(shù)施加到兩個與該DC系數(shù)塊直接相鄰的塊上而不是施加到其余的兩個塊上。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置,其中的閾值為1/2×QS,QS為量化器步長。
全文摘要
一個用在圖像解碼系統(tǒng)中的誤差補償器,對一帶有量化誤差的DC變換系數(shù)進行補償。包括一用于產(chǎn)生對所選擇的DC變換系數(shù)的估值的估算單元。該估值被與第一和第二數(shù)值進行比較,如果該估值大于或等于第一數(shù)值但小于第二數(shù)值的第一條件被滿足時該估值被選擇。然而,如果第一條件不被滿足時,判定小于第一數(shù)值的第二條件是否被滿足。當(dāng)?shù)诙l件不被滿足時,選擇第一數(shù)值,否則選擇第二數(shù)值。
文檔編號H04N7/50GK1112336SQ9510475
公開日1995年11月22日 申請日期1995年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月30日
發(fā)明者金相昊 申請人:大宇電子株式會社