專利名稱：圖像信號編碼設(shè)備和圖像信號解碼設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓縮編碼圖像信號的圖像信號編碼設(shè)備和對壓縮編碼圖像信號擴(kuò)展解碼的圖像信號解碼設(shè)備。
數(shù)字磁帶錄象機(jī)(VTR)被用作記錄/重放電視廣播節(jié)目或類似節(jié)目的圖像信號的裝置。目前，存在一些數(shù)字VTR的格式，例如，用于節(jié)目制作的D1標(biāo)準(zhǔn)，用于廣播電臺的D2標(biāo)準(zhǔn)。就這種節(jié)目制作或電臺的數(shù)字VTR來說，由于要被記錄/重放的圖像要求極高的質(zhì)量，因此，通常的做法是不壓縮要記錄在磁帶上的圖像信號，或者使用把數(shù)據(jù)量壓縮到1/2的較低壓縮率。
同時(shí)，商用數(shù)字VTR正在被廣泛使用。商用數(shù)字VTR必須用壓縮盒式磁帶來完成長時(shí)間記錄，但是它的圖像質(zhì)量要求比業(yè)務(wù)用(business use)數(shù)字VTR的低。因此，以較高壓縮率執(zhí)行頻帶壓縮從而把圖像數(shù)據(jù)量壓縮到近似1/5的壓縮格式被采用。商用數(shù)字VTR的壓縮格式提供了高圖像質(zhì)量，因而它還被用于廣播業(yè)務(wù)的視頻設(shè)備。這里所使用的高效率壓縮方法實(shí)際上利用了人眼視覺對色差信息的敏感性低于對圖像亮度信息的敏感性的特點(diǎn)，因此色差信號的信息量被減少。圖像數(shù)據(jù)壓縮方法將在下面說明。
根據(jù)上述的作為用于節(jié)目制作或廣播電臺的數(shù)字VTR標(biāo)準(zhǔn)的D1標(biāo)準(zhǔn)，要記錄在磁帶上的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)不被壓縮，并分別記錄亮度信號Y和色差信號Cr、Cb。色差信號是通過從R、G和B三基色消除亮度信號Y而獲得的信號。作為色差信號，使用了Cr＝R-Y和Cb＝B-Y這兩個(gè)信號。例如，亮度信號Y的采樣頻率為13.5MHz，每個(gè)色差信號Cb、Cr的采樣頻率為6.75MHz。因此，這三種信號的采樣頻率比值為4∶2∶2。
另一方面，就與上述的商用數(shù)字VTR標(biāo)準(zhǔn)一致的圖像數(shù)據(jù)來說，亮度信號Y和色差信號Cb、Cr的采樣頻率比值被表示為NTSC制式(具有525線)的4∶1∶1或PAL制式(具有625線)的4∶2∶0。也就是說，通過把兩個(gè)色差信號的采樣頻率減小到亮度信號采樣頻率的一半，減小了要在磁帶上記錄的圖像數(shù)據(jù)的信息量。這樣，根據(jù)商用的數(shù)字VTR標(biāo)準(zhǔn)，信號以下述方式生成基帶信號的色度信號的頻帶變窄，和執(zhí)行幀內(nèi)DCT的數(shù)字壓縮以便把圖像數(shù)據(jù)量壓縮到近似1/5以用于記錄。
如上所述，相互不同的圖像數(shù)據(jù)壓縮系統(tǒng)(格式)被用于數(shù)字VTR，而且沒有能夠處理多個(gè)數(shù)據(jù)壓縮格式的數(shù)字VTR。因此，例如，當(dāng)上述的4∶1∶1的壓縮圖像數(shù)據(jù)和4∶2∶2的壓縮圖像數(shù)據(jù)打算編輯時(shí)，編輯工作必須在臨時(shí)擴(kuò)展任一個(gè)壓縮的圖像數(shù)據(jù)之后執(zhí)行，而且不能避免在重新壓縮編輯圖像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的圖像質(zhì)量的降低。
此外，就需要高質(zhì)圖像的廣播業(yè)務(wù)數(shù)字VTR來說，在某此情況下需要超出現(xiàn)有數(shù)字VTR性能的較高圖像質(zhì)量。例如，需要4∶2∶2的基帶，或需要具有低壓縮噪音的圖像。另外，對商用數(shù)字VTR來說，期望采用較高圖像質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。
鑒于技術(shù)本領(lǐng)域的上述狀況，本發(fā)明的目的是提供一種圖像信號編碼設(shè)備和一種圖像信號解碼設(shè)備，它們具有對與現(xiàn)有數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的格式一致的4∶1∶1或4∶2∶0的圖像數(shù)據(jù)和4∶2∶2的高質(zhì)量圖像數(shù)據(jù)的兼容性。
根據(jù)本發(fā)明，這里提供了用于壓縮編碼圖像信號的圖像信號編碼設(shè)備，該設(shè)備包括第一壓縮編碼裝置，用于轉(zhuǎn)換和壓縮編碼亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值4∶2∶2的基本圖像信號，使其具有一個(gè)亮度信號和兩個(gè)色度信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0，以便生成第一壓縮數(shù)據(jù)；編碼余數(shù)提取裝置，用于提取基本圖像信號與壓縮數(shù)據(jù)之間的編碼余數(shù)；和第二壓縮編碼裝置，用于對提取的編碼余數(shù)壓縮編碼，以便生成第二壓縮數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，這里還提供了對壓縮編碼圖像信號擴(kuò)展解碼的圖像信號解碼設(shè)備，該設(shè)備包括；第一擴(kuò)展解碼裝置，用于擴(kuò)展解碼亮信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0的預(yù)定信號標(biāo)準(zhǔn)的基本圖像數(shù)據(jù)，基本圖像數(shù)據(jù)通過壓縮編碼原始圖像信號生成；第二擴(kuò)展解碼裝置，用于擴(kuò)展解碼亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)；和合成裝置，用于合成第一擴(kuò)展解碼裝置和第二擴(kuò)展解碼裝置的輸出，以便生成亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，這里還提供了一種壓縮編碼圖像信號的圖像信號編碼設(shè)備，該設(shè)備包括轉(zhuǎn)換裝置，用于把亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的圖像信號轉(zhuǎn)換成亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0的基本圖像信號；第一壓縮裝置，由轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的基本圖像信號輸入第一壓縮裝置，該第一壓縮裝置適合完成第一壓縮以便輸出第一壓縮數(shù)據(jù)；編碼余數(shù)提取裝置，用于提取壓縮前的基本圖像信號和對壓縮數(shù)據(jù)解碼而生成的信號之間的編碼余數(shù)；和第二壓縮裝置，代表提取的編碼余數(shù)的數(shù)據(jù)輸入第二壓縮裝置，該第二壓縮裝置適合輸出執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)定壓縮而生成的第二壓縮數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，這里進(jìn)一步提供了對壓縮圖像信號的圖像信號解碼設(shè)備，該設(shè)備包括第一解碼裝置，用于對亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1的壓縮的第一圖像信號解碼；第二解碼裝置，用于對亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的壓縮的第二圖像信號解碼；和合成裝置，用于合成第一解碼裝置和第二解碼裝置的輸出，以便生成亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的圖像信號。


圖1是為用于編碼基本數(shù)據(jù)的本發(fā)明第一編碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖2是示出了作為本發(fā)明實(shí)施例的整個(gè)圖像信號編碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是說明本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備生成的壓縮數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖4是為用于解碼基本數(shù)據(jù)的本發(fā)明第一圖像信號解碼裝置的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖5是示出作為本發(fā)明實(shí)施例的整個(gè)圖像信號解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖6示出作為本發(fā)明實(shí)施例的圖像信號解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)改進(jìn)的方框圖；圖7是示出了作為本發(fā)明實(shí)施例的圖像信號解碼設(shè)備的另一種改進(jìn)的方框圖；圖8是示出了本發(fā)明圖像信號編碼設(shè)備的第一實(shí)施例的方框圖；圖9是示出了本發(fā)明圖像信號解碼設(shè)備的第一實(shí)施例的方框圖；圖10是示出了本發(fā)明圖像信號編碼設(shè)備的第二實(shí)施例的方框圖；圖11是示出了本發(fā)明圖像信號解碼設(shè)備的第二實(shí)施例的方框圖；圖12是示出了本發(fā)明圖像信號編碼設(shè)備的第三實(shí)施例的方框圖；圖13是示出了本發(fā)明圖像信號解碼設(shè)備的第三實(shí)施例的方框圖；下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備和圖像信號解碼設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是所示為現(xiàn)有數(shù)字VTR編碼裝置和本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備中第一壓縮編碼裝置的基本結(jié)構(gòu)的方框圖。從輸入端110輸入的作為4∶2∶2的擴(kuò)展數(shù)據(jù)的原始圖像信號的亮度信號Y被送到分塊單元111。從輸入端120輸入的原始圖像信號的色度信號C的兩個(gè)色差信號Cr、Cb經(jīng)LPF(低通濾波器)116送給下變頻器117，在這里色差信號被下變頻到原采樣頻率的一半，然后送給分塊單元111。
分塊單元111以宏塊(以下稱為MB)為基礎(chǔ)對來自輸入端110的亮度信號Y和來自下變頻器117的兩個(gè)下變頻色差信號分塊。分塊的圖像信號被DCT(離散余弦變換)單元112轉(zhuǎn)換成DCT系數(shù)，然后由量化器113量化、由VLC(可變長度編碼)單元114做可變長度編碼、再由成幀單元115成幀。然后，從輸出端210輸出作為NTSC制式中4∶1∶1的壓縮數(shù)字圖像數(shù)據(jù)或者作為PAL制式中4∶2∶0的壓縮數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的成幀數(shù)據(jù)。
圖2是所示為整個(gè)圖像信號編碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖，具有用于生成圖1所示的基本數(shù)據(jù)的第一壓縮編碼裝置和用于從第一壓縮編碼裝置的輸出和4∶2∶2的原始圖像信號中提取編碼余數(shù)以便生成增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的第二壓縮編碼裝置。
在該圖像信號編碼設(shè)備中，通過限定亮度信號Y和色差信號C的采樣頻率比值為4∶2∶2的原始圖像信號的頻帶來執(zhí)行壓縮以便生成基本數(shù)據(jù)，并且從壓縮編碼數(shù)據(jù)與原始圖像數(shù)據(jù)的差值中生成在壓縮編碼中丟失的數(shù)據(jù)(以下稱為編碼余數(shù)數(shù)據(jù))的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)。
從輸入端110輸入的4∶2∶2的原始圖像信號的亮度信號Y送給分塊單元111。從輸入端120輸入的色度信號C經(jīng)LPF(低通濾波器)116和下變頻器117也送給分塊單元111。
通過使用輸入的原始信號的亮度信號Y，和使用已被變換成具有比原始圖像信號(Y和C的兩個(gè)色差信號Cr、Cb的采樣頻率比值4∶2∶2)的色度信號C的采樣頻率低的色度信號(Y和色度信號C的兩個(gè)色差信號Cr、Cb的采樣頻率比值為4∶1∶1(或在PAL系統(tǒng)的情況中為4∶2∶0))，圖像數(shù)據(jù)的一幀被分成作為DCT變換基本單位的宏塊(8象素×8線)。由于對亮度信號的4個(gè)信息塊(4個(gè)樣本)來說色差信號只有1個(gè)信息塊(1個(gè)樣本)，因此色差信號的一個(gè)DCT信息塊對應(yīng)亮度信號的4個(gè)DCT信息塊。
下變頻器117適于把經(jīng)LPF116提供的兩個(gè)色差信號Cr、Cb的采樣頻率變換到低頻。特別是，下變頻器117把采樣頻率下變頻到原頻率的1/2。
LPF116適于執(zhí)行色差信號的頻帶限制，以便避免在后續(xù)級的下變頻器117的采樣中生成假信號噪音。
DCT單元112對分塊單元111形成的DCT信息塊執(zhí)行作為正交變換類型的DTC(離散余弦變換)。圖像數(shù)據(jù)的象素值被制成非相關(guān)的并被變換成頻率軸上的數(shù)值。對于使用5個(gè)宏塊作為一個(gè)單位的段基，離散余弦變換變換的宏塊被臨時(shí)存儲在緩沖器中(未示出)，然后送給量化器113。
對于每個(gè)宏塊來說，量化器113用預(yù)定因數(shù)(量化級)除(分割)DCT系數(shù)，并四舍五入尾數(shù)以執(zhí)行量化。這里，考慮人眼視覺特性，執(zhí)行使用不同量化級的自適應(yīng)量化。此時(shí)考慮的視覺特性是即使執(zhí)行粗量化，圖像屏幕上具有高精確度的區(qū)域中量化畸變也不明顯，而在平滑變化區(qū)域中量化畸變可能是明顯的。
通過把圖像數(shù)據(jù)的段中每個(gè)信息塊(例如)劃分成4個(gè)等級執(zhí)行上述的自適應(yīng)量化，然后根據(jù)等級數(shù)分配構(gòu)成量化器的不同量化級。這樣，通過對屏幕上視覺圖像質(zhì)量畸變明顯的信息塊增加比特分配，可以改善圖像質(zhì)量。如此量化的圖像數(shù)據(jù)(DCT系數(shù))被送給VLC(可變長度編碼)單元114和編碼余數(shù)提取單元123(下面將進(jìn)行說明)。
VLC單元114執(zhí)行可變長度編碼，如二維霍曼(Huffman)編碼。具體地說，當(dāng)根據(jù)數(shù)據(jù)量估算選擇量化器號(QNo.)時(shí)，在上述緩沖器中存儲的圖像數(shù)據(jù)段由具有QNo.的量化器量化，然后進(jìn)行可變長度編碼。
成幀單元115執(zhí)行成幀處理，以便給通過VLC單元114可變長度編碼而編碼的圖像數(shù)據(jù)的每個(gè)分段分配77字節(jié)。對上述5個(gè)宏塊中的數(shù)據(jù)量超出77字節(jié)的宏塊來說，溢出數(shù)據(jù)被打包并被分配給另一個(gè)宏塊的空閑區(qū)域。因而，這些宏塊的數(shù)據(jù)量被量化，具有4∶1∶1或4∶2∶0的亮度信號Y和色差信號Cr、Cb的采樣頻率的基本圖像數(shù)據(jù)(基本數(shù)據(jù))以25兆位/秒的速率從輸出端210輸出。該基本數(shù)據(jù)是與上述的現(xiàn)有數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的格式(DV格式)一致的壓縮編碼數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。
從輸入端110輸入的4∶2∶2的原始圖像信號的亮度信號Y、從輸入端120輸入的4∶2∶2的原始信號的色度信號C和來自量化器113的量化圖像數(shù)據(jù)送給編碼余數(shù)提取單元123。然后，編碼余數(shù)提取單元123提取編碼余數(shù)。
這里提取的編碼余數(shù)通過(例如)使用具有4∶2∶2的亮度信號Y和色差信號Cr、Cb的采樣頻率比值的原始圖像數(shù)據(jù)和以采樣頻率比值變成4∶1∶1或4∶2∶0的方式從色度信號下變頻的壓縮圖像數(shù)據(jù)(基本數(shù)據(jù))的DCT系數(shù)來提取。也就是說，編碼余數(shù)，即，量化中丟失的數(shù)據(jù)，通過使用原始圖像數(shù)據(jù)和第一壓縮裝置量化的DCT系數(shù)來提取。
編碼余數(shù)編碼器124對是編碼余數(shù)提取單元123提取的編碼余數(shù)的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。在此情況中，可以使用各種編碼方法，例如，DCT(離散余弦變換)或副帶編碼。
成幀單元125對編碼余數(shù)編碼器124編碼的編碼余數(shù)執(zhí)行成幀操作并從輸出端220輸出作為增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的成幀編碼余數(shù)。增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的速率(α兆位/秒)可以根據(jù)需要調(diào)整，例如，當(dāng)α＝25兆位/秒時(shí)，4∶2∶2的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)與基本數(shù)據(jù)一起以50兆位/秒編碼。
增強(qiáng)型數(shù)據(jù)是包括不包含在基本數(shù)據(jù)中但卻是表示圖像細(xì)節(jié)所必需的亮度信號Y和色度信號C的高頻分量的圖像數(shù)據(jù)。通過把增強(qiáng)數(shù)據(jù)附加到基本數(shù)據(jù)上，用于業(yè)務(wù)用數(shù)字VTR的4∶2∶2的高質(zhì)量圖像數(shù)據(jù)的的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)可以被形成。上述工作的細(xì)節(jié)將在下面說明。
在下面的說明中，作為第二壓縮編碼裝置的，編碼余數(shù)編碼器124使用DCT編碼作為編碼方法，然而，本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備不局限于DCT編碼，可以使用各種編碼方法，例如，子波變換、副帶編碼和DPCM(差分脈碼調(diào)制)。即，作為第二壓縮編碼裝置可以使用任意的編碼余數(shù)的編碼方法。
此外，在以下的說明中將描述實(shí)施例，在實(shí)施例中，各種方法被用于編碼余數(shù)提取單元123提取編碼余數(shù)以及編碼余數(shù)編碼器124的編碼。
圖3是表示本發(fā)明的上述圖像信號編碼設(shè)備通過壓縮編碼圖像信號生成的數(shù)字圖像信號的結(jié)構(gòu)的示意圖。具體地說，本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備生成的壓縮編碼數(shù)據(jù)通過把包含亮度信號Y和色度信號C的高頻分量的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)附加到作為4∶1∶1(NTSC制式)或4∶2∶0(PAL制式)的基本圖像的基本數(shù)據(jù)上而成。
基本數(shù)據(jù)是與現(xiàn)有的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的壓縮格式一致的圖像數(shù)據(jù)。該基本數(shù)據(jù)的傳遞率通常是25兆位/秒。增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的傳遞率(α兆位/秒)根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整，例如，在50兆位/秒的4∶2∶2的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)通過把增強(qiáng)型數(shù)據(jù)附加在基本數(shù)據(jù)上而形成的情況中，增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的傳送率為25兆位/秒(α＝25)。
由于有了這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此，如果需要與現(xiàn)有的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的格式兼容，也就是說，如果4∶1∶1或4∶2∶0的圖像數(shù)據(jù)是必需的，則僅使用基本數(shù)據(jù)就足夠了。此外，為了獲得更高圖像質(zhì)量，實(shí)質(zhì)上是4∶2∶2的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)可以通過把包含亮度信號Y和色度信號C的高頻分量的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)附加到基本數(shù)據(jù)來形成。也就是說，把基本數(shù)據(jù)和增強(qiáng)型數(shù)據(jù)輸入到多路傳輸器(未示出)，這兩個(gè)數(shù)據(jù)在這里被多路傳輸以輸出擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)。擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)可以被傳輸給預(yù)定的傳輸線或記錄在預(yù)定的記錄媒體上。如果擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)傳輸給傳輸線，擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)變成傳輸線的傳輸格式，例如，ATM傳輸線情況中的ATM格式。當(dāng)然，基本數(shù)據(jù)和增強(qiáng)型數(shù)據(jù)也可以傳輸給預(yù)定傳輸線或預(yù)定記錄媒體，而無須被多路傳輸器多路傳輸。
下面說明本發(fā)明的圖像信號解碼設(shè)備。
圖4是方框圖，它表示了現(xiàn)有數(shù)字VTR解碼裝置和對圖像信號編碼設(shè)備的第一壓縮編碼裝置輸出的基本數(shù)據(jù)解碼的第一擴(kuò)展解碼裝置的基本結(jié)構(gòu)。輸入端130輸入的4∶1∶1或4∶2∶0的壓縮數(shù)字圖像數(shù)據(jù)由解-成幀單元131解-成幀，由VLC(可變長度編碼)解碼器132解碼，由解-量化器133解量化，和由反DCT單元134的反DCT變換進(jìn)行變換。變換的數(shù)據(jù)由解-分塊單元136解-分塊。
來自解-分塊單元136的亮度信號Y從輸出端230輸出，色度信號C經(jīng)上變頻器152和LPF(低通濾波器)153傳輸并從輸出端240輸出。
圖5至圖7是表示本發(fā)明的整個(gè)解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖，該解碼設(shè)備具有對圖4所示的基本數(shù)據(jù)解碼的第一擴(kuò)展解碼裝置；和對增強(qiáng)型數(shù)據(jù)解碼的第二擴(kuò)展解碼裝置。
本發(fā)明的解碼設(shè)備具有圖5至圖7所示的不同結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)榻獯a根據(jù)圖2所示本發(fā)明的編碼余數(shù)提取單元123提取編碼余數(shù)的方法而略有不同。
具體地說，圖5所示的解碼設(shè)備具有與這樣一種編碼設(shè)備相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)該編碼設(shè)備的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)通過從4∶2∶2原始圖像(本地解碼)與采用擴(kuò)展下變頻、DCT-變換和量化壓縮的數(shù)據(jù)而生成的數(shù)據(jù)之間的差值中提取編碼余數(shù)來輸出。
圖6所示的解碼設(shè)備具有與這樣一種編碼設(shè)備相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)該編碼設(shè)備的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)通過從采用下變頻原始圖像為4∶1∶1并把下變頻數(shù)據(jù)分成宏塊而生成的數(shù)據(jù)與上述本地解碼數(shù)據(jù)之間的差值中提取編碼余數(shù)來輸出。
圖7所示的解碼設(shè)備具有與這樣一種編碼設(shè)備相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)該編碼設(shè)備的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)通過從采用下變頻原始圖像為4∶1∶1并執(zhí)行下變頻數(shù)據(jù)的DCT變換和量化而生成的數(shù)據(jù)與本地解碼數(shù)據(jù)之間的差值中提取編碼余數(shù)來輸出。
包括提取編碼余數(shù)的編碼余數(shù)提取單元123的特定結(jié)構(gòu)的解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)將在下面進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先說明圖5的結(jié)構(gòu)。
作為具有4∶1∶1或4∶2∶0的采樣頻率比值的壓縮圖像數(shù)據(jù)的基本數(shù)據(jù)(25兆位/秒)被送給輸入端130。增強(qiáng)型數(shù)據(jù)(α兆位/秒)送給輸入端140。
解-成幀單元131對輸入端130輸入的基本數(shù)據(jù)執(zhí)行處理，稱之為解-成幀，是圖2的圖像信號編碼設(shè)備的成幀單元115進(jìn)行成幀的逆操作，以便消除成幀。這樣，數(shù)據(jù)返回到通過可變長度編碼而編成的DCT系數(shù)數(shù)據(jù)。
VLC(可變長度編碼)解碼器132適合執(zhí)行圖2所示的圖像信號編碼設(shè)備的VLC(可變長度編碼)單元114的編碼的逆操作。VLC解碼器132執(zhí)行解碼操作，如對二維Huffman編碼進(jìn)行解碼，以便對通過可變長度編碼編成的數(shù)據(jù)解碼。
解-量化器133執(zhí)行圖2的圖像信號編碼設(shè)備的量化器113的量化的逆操作。即，解-量化器133以上述的(8×8)-象素塊為基礎(chǔ)把每個(gè)DCT系數(shù)與量化級相乘。
反DCT(反離散余弦變換)單元134以解-量化塊為基礎(chǔ)執(zhí)行反離散余弦變換(反DCT)，該變換是離散余弦變換(DCT)的逆變換。反DCT單元134的輸出被送到解-分塊單元136，在這里執(zhí)行圖2的分塊單元111的處理的逆處理，從而消除了DCT分塊數(shù)據(jù)的分塊。解-分塊單元136的輸出被送給數(shù)據(jù)合成單元150。
另一方面，解-成幀單元141執(zhí)行對輸入端140輸入的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的解-成幀操作。
通過逆處理圖2的圖像信號編碼設(shè)備的編碼余數(shù)編碼器124的編碼，解碼余數(shù)解碼器149對已經(jīng)編碼的編碼余數(shù)的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)解碼。然后，解-分塊單元146消除DCT分塊數(shù)據(jù)的分塊。解-分塊單元146的輸出送給數(shù)據(jù)合成單元150。
數(shù)據(jù)合成單元150合成來自反DCT單元134的基本數(shù)據(jù)和來自編碼余數(shù)解碼器149的解碼增強(qiáng)型數(shù)據(jù)，合成的數(shù)據(jù)作為4∶2∶2的重放圖像信號從輸出端250輸出。
上述圖像信號解碼設(shè)備與這樣一種編碼設(shè)備相對應(yīng)在該編碼設(shè)備中，提取解碼余數(shù)以輸出使用4∶2∶2的原始圖像數(shù)據(jù)的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)和當(dāng)輸出基本數(shù)據(jù)的時(shí)候臨時(shí)擴(kuò)展壓縮數(shù)據(jù)生成的本地解碼數(shù)據(jù)。
圖6示出了這樣一種圖像信號解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)，在該解碼設(shè)備中，通過下變頻原始圖像為4∶1∶1和把下變頻圖像分成宏塊而生成的數(shù)據(jù)與本地解碼數(shù)據(jù)之間的差值由(上述的)圖2所示的圖像信號編碼設(shè)備的編碼余數(shù)提取單元123提取，以作為編碼余數(shù)。在這種情況中，由于同樣的分塊方法被用于基本數(shù)據(jù)和增強(qiáng)型數(shù)據(jù)，因此解-分塊由設(shè)置在數(shù)據(jù)合成單元150中的公共解-分塊單元來執(zhí)行。因此，圖6的結(jié)構(gòu)與圖5的結(jié)構(gòu)的不同之處在于解-分塊單元136、146包含在數(shù)據(jù)合成單元150中。
圖7示出了這樣一種圖像信號解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)，在該解碼設(shè)備中，提取通過下變頻原始圖像然后宏分塊下變頻圖像并執(zhí)行DCT變換及量化而生成的數(shù)據(jù)與本地解碼的數(shù)據(jù)之間的差值被提取，以作為上述的圖2所示的圖像數(shù)據(jù)編碼設(shè)備中的編碼余數(shù)。在這種情況中，圖7的結(jié)構(gòu)與圖5和圖6的結(jié)構(gòu)的不同之處在于解-量化基本數(shù)據(jù)而生成的數(shù)據(jù)和對編碼余數(shù)解碼而生成的數(shù)據(jù)被合成后，該合成數(shù)據(jù)通過反DCT單元134的反DCT變換來變換并由解-分塊單元136來解-分塊。
圖像信號編碼設(shè)備中提取編碼余數(shù)的方法可以用下面的方法舉例說明，使用了原始圖像與通過對下變頻圖像數(shù)據(jù)(本地)解碼而生成的圖像之間的差值(差分圖像)的方法使用了原始圖像信號的DCT系數(shù)與下變頻后執(zhí)行量化和解量化而生成的圖像數(shù)據(jù)的DCT系數(shù)之間的差值(系數(shù)差值)的方法使用執(zhí)行圖像信號的頻帶分割的頻帶分割濾波器(如，副帶)和重現(xiàn)被頻帶分割的圖像信號的頻帶合成濾波器的方法(如上所述)。
下面，結(jié)合圖8至圖13詳細(xì)說明與包含提取編碼余數(shù)的編碼余數(shù)提取單元123的特定結(jié)構(gòu)的編碼設(shè)備相對應(yīng)的解碼設(shè)備的特定結(jié)構(gòu)。
圖8示出了一種編碼設(shè)備，其中，4∶2∶2的原始圖像與本地解碼數(shù)據(jù)之間的差值作為編碼余數(shù)被提取。圖9示出了與圖8(即，圖5的細(xì)節(jié))相對應(yīng)的解碼設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)。
圖10示出了一種編碼設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)，其中，編碼余數(shù)通過分塊至4∶1∶1而生成的宏塊與本地解碼數(shù)據(jù)之間的差值中提取。圖11示出了與圖10(圖6的細(xì)節(jié))相對應(yīng)的解碼設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)。
圖12示出了一種編碼設(shè)備的特定結(jié)構(gòu)，其中，編碼余數(shù)從DCT系數(shù)與本地解碼數(shù)據(jù)之間的差值中提取。圖13示出了與圖12(即，圖7的細(xì)節(jié))。相對應(yīng)的解碼設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)。
圖像信號編碼設(shè)備適于使用4∶2∶2的原始圖像與本地解碼圖像之間的差值(差分圖像)生成增強(qiáng)型數(shù)據(jù)。
在該圖像信號編碼設(shè)備中，LPF116、下變頻器117、分塊單元111、DCT單元112、量化器113、VLC單元114和成幀單元115是用于生成基本數(shù)據(jù)的單元。這些單元的結(jié)構(gòu)和功能與上述的圖2所示的圖像信號編碼設(shè)備相同，因此將不作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。這里主要說明生成增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的單元。與上述圖像信號編碼設(shè)備相同的單元用圖8所示的相同參考標(biāo)號表示，并且不做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
在該圖像信號編碼設(shè)備中，通過把4∶2∶2的原始圖像信號的色度信號C的采樣頻率下變頻到1/2而生成的信號被加到原始圖像信號的亮度信號Y上，因而生成了4∶1∶1或4∶2∶0的圖像信號。通過對4∶1∶1或4∶2∶0的圖像信號本地解碼生成的信號的色度信號C的采樣頻率被再次上變頻為下變頻后的采樣頻率的兩倍，然后提取上變頻信號與原始圖像信號之間的差值，以作為編碼余數(shù)。
提取圖8的圖像信號編碼設(shè)備中的編碼余數(shù)的單元包括解-量化器118、反DCT單元119、解-分塊單元126、LPF單元127、上變頻器128、和加法器129。即，該單元與圖2所示的圖像信號編碼設(shè)備的余數(shù)提取單元123相對應(yīng)。
解-量化器118對作為基本數(shù)據(jù)的量化的DCT系數(shù)解-量化，和把解-量化DCT系數(shù)送給反DCT單元119。
反DCT單元119對已經(jīng)由解-量化器118解-量化的4∶1∶1或4∶2∶0的圖像數(shù)據(jù)的DCT系數(shù)執(zhí)行反DCT操作(反離散余弦變換)，并把變換的DCT系數(shù)送給解-分塊單元126。
4∶1∶1或4∶2∶0的本地解碼圖像信號的色度信號C送給上變頻器128和LPF127，以便被上變頻。上變頻色度信號C被加到本地解碼圖像信號的亮度信號Y上，然后作為反向輸入送入加法器129。
上變頻器128使4∶1∶1的本地解碼圖像信號的色度信號C的采樣頻率增加兩倍，以使加法器129計(jì)算4∶2∶2的原始圖像信號與4∶1∶1或4∶2∶0的本地解解碼圖像數(shù)據(jù)之間的差值。
加法器129從輸入端120輸入的4∶2∶2的原始圖像信號的色度信號C中減去本地解碼圖像數(shù)據(jù)，并提取差值作為編碼余數(shù)。提取的編碼余數(shù)送入分塊單元124a。
加法器129提取的編碼余數(shù)被編碼，并作為增強(qiáng)型數(shù)據(jù)從輸出端220輸出。圖8的圖像信號編碼設(shè)備具有使用DCT對編碼余數(shù)進(jìn)行編碼為特征的結(jié)構(gòu)。在這種圖像信號編碼設(shè)備中，用于對編碼余數(shù)編碼的單元包括分塊單元124a，DCT單元124b，量化器124c，VLC單元124d和成幀單元125。該單元與圖2的圖像信號編碼設(shè)備的編碼余數(shù)編碼器124相對應(yīng)。
分塊單元124a至成幀單元125與圖2的分塊單元111至成幀單元115相類似，因此，將不作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖9是表示與圖8所示的本發(fā)明圖像信號編碼設(shè)備的第一實(shí)施例相對應(yīng)的圖像信號解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)方框圖。
與圖5的圖像信號解碼設(shè)備的單元相同的單元用圖9中相同的參考標(biāo)號表示。在該圖像信號解碼設(shè)備中，從解-成幀單元131到反DCT單元134的單元和從解-成幀單元141到反DCT單元144的單元適用于對從輸入端130輸入的基本信號擴(kuò)展解碼，這些單元具有圖5的圖像信號解碼設(shè)備的對應(yīng)單元相同的結(jié)構(gòu)，因此，將不作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
輸入端130輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過解-成幀單元131、VLC解碼器132、解-量化器133、反DCT單元134、解-分塊單元136、上變頻器152和LPF153被擴(kuò)展解碼。
另一方面，從輸入端140輸入的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)經(jīng)過解-成幀單元141、VLC解碼器142、解-量化器143、反DCT單元144和解-分塊單元146被解碼和恢復(fù)到差分信號。
從解-分塊單元136解碼的基本數(shù)據(jù)的亮度信號Y直接送給加法器155?；緮?shù)據(jù)的色度信號C經(jīng)上變頻器152和LPF153傳輸，然后加到亮度信號Y上。從而，上變頻到4∶2∶2的基本數(shù)據(jù)的重現(xiàn)圖像信號送給加法器155。
上變頻器152和LPF153使本地解碼圖像信號的采樣頻率增加兩倍，以便4∶2∶2的原始圖像信號和4∶1∶1的本地解碼圖像信號被加法器155相加。
加法器155把來自解-分塊單元136的已經(jīng)被解碼并上變頻為4∶2∶2的基本數(shù)據(jù)加到來自解-分塊單元146的解碼增強(qiáng)型數(shù)據(jù)上。來自加法器155的圖像信號作為重現(xiàn)圖像信號從輸出端250輸出。
下面說明本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備和圖像信號解碼設(shè)備的第二實(shí)施例。
圖10表示了圖像信號編碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)，它使用差分圖像和頻帶分割濾波器來提取編碼余數(shù)，以便生成增強(qiáng)型數(shù)據(jù)。
輸入端120輸入的4∶2∶2的原始圖像信號的色度信號C通過LPF(低通濾波器)116和HPF(高通濾波器)216被分割成兩個(gè)頻帶，所述的濾波器116和216是分割頻帶的頻帶分割濾波器。由于LPF116輸出的色度信號C的低頻分量的頻帶與作為基本數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的色度信號的頻帶相同，因此該低頻分量與輸入端110輸入的亮度信號Y一起編碼，以便作為4∶1∶1或4∶2∶0的基本數(shù)據(jù)從輸出端210輸出。換句話說，色度信號C的高頻分量不包含在基本數(shù)據(jù)中，色度信號C的高頻分量作為頻帶分割濾波器的HPF216邊帶上的余數(shù)被提取。
加法器129提取編碼余數(shù)，該編碼余數(shù)實(shí)際上是來自分塊單元110的4∶1∶1或4∶2∶0的圖像與通過對4∶1∶1或4∶2∶0的圖像信號進(jìn)行DCT編碼和經(jīng)解-量化器118和反DCT單元119對DCT編碼圖像信號本地解碼而生成的圖像之間的差值。提取的編碼余數(shù)是圖像信號的亮度信號Y與色度信號C的低頻分量之間的差值。
從加法器129提取的編碼余數(shù)由作為第二壓縮編碼裝置的DCT單元124a進(jìn)行DCT編碼，然后送給量化器124c。
另一方面，HPF216輸出的色度信號C的高頻分量由下變頻器217進(jìn)行下變頻。下變頻的高頻分量被分塊單元211分塊，然后由DCT單元212進(jìn)行DCT編碼，最后送給量化器124c。
亮度信號Y與來自DCT單元124a的色度信號C的低頻分量之間的余數(shù)的DCT系數(shù)、和來自DCT單元212的色度信號C的高頻分量的DCT系數(shù)由量化器124c量化，然后由VLC單元124d的可變長度編碼來編碼，然后由成幀單元125成幀，最后作為增強(qiáng)型數(shù)據(jù)從輸出端220輸出。
圖11是表示與圖10所示的本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備的第二實(shí)施例相對應(yīng)的圖像信號解碼設(shè)備結(jié)構(gòu)的方框圖。
輸入端130輸入的基本數(shù)據(jù)經(jīng)解-成幀單元131、LVC解碼器132、解-量化器133和反DCT單元134解碼。來自反DCT單元134的DCT系數(shù)和作為經(jīng)解-成幀單元141、VLC解碼器142、解-量化器143和反DCT單元144恢復(fù)為編碼余數(shù)的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)部分的亮度信號與色度信號的低頻分量之間的差值由加法器154相加，相加信號由解-分塊單元136解-分塊，變成從輸出端230輸出的亮度信號Y的輸出重放信號。另一方面，色度信號C的低頻分量被上變頻器152和LPF153上變頻，然后，與作為從反DCT單元144輸出并經(jīng)解-分塊單元146、上變頻器162和LPF163傳輸?shù)脑鰪?qiáng)型數(shù)據(jù)的部分的色度信號C的高頻分量合成，以便作為色度信號C從輸出端240輸出。
這樣，就能從基本數(shù)據(jù)和增強(qiáng)型數(shù)據(jù)中重現(xiàn)4∶2∶2的高質(zhì)量圖像數(shù)據(jù)。
下面，說明本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備和圖像信號解碼設(shè)備的第三實(shí)施例。
圖12示出了圖像信號編碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)，它使用系數(shù)差值和頻帶分割濾波器提取編碼余數(shù)，以便生成增強(qiáng)型數(shù)據(jù)。
該圖像信號編碼設(shè)備與圖10的圖像信號編碼設(shè)備不同之處在于原始圖像信號的DCT系數(shù)與基本數(shù)據(jù)之間的DCT系數(shù)電平上的差值用作生成增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的編碼系數(shù)，而不使用原始圖像信號與對基本數(shù)據(jù)本地解碼生成的圖像信號之間的差值。
在這種圖像信號編碼設(shè)備中，用于生成基本數(shù)據(jù)的從分塊單元111至成幀單元115的單元與圖10所示的圖像信號編碼設(shè)備中的生成基本數(shù)據(jù)的單元相似，因此，這里不作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。這里只說明產(chǎn)生增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的單元。
輸入端120輸入的4∶2∶2的原始信號的色度信號C被LPF(低通濾波器)116和HPF(高通濾波器)216分割成兩個(gè)頻帶。這里，濾波器116和216是分割頻帶的分割濾波器。由于LPF116輸出的色度信號C的低頻分量的頻帶是與作為4∶1∶1或4∶2∶0的基本數(shù)據(jù)輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的色度信號C的頻帶相同的頻帶，因此該低頻分量與輸入端110輸入的亮度信號Y一起編碼，以便作為4∶1∶1或4∶2∶0的基本數(shù)據(jù)從輸出端210輸出。
加法器129提取編碼余數(shù)，該編碼余數(shù)實(shí)際上是由分塊單元111分塊和由DCT單元DCT變換的4∶1∶1或4∶2∶0的圖像的DCT系數(shù)與通過形成4∶1∶1或4∶2∶0的圖像信號的DCT系數(shù)并通過解-量化器118對DCT系數(shù)解-量化而生成的DCT系數(shù)之間的DCT系數(shù)差值。提取的編碼余數(shù)送如量化器124c。
另一方面，HPF216輸出的色度信號C的高頻分量由下變頻器217下變頻。下變頻的高頻分量由分塊單元211分塊，然后由DCT單元212進(jìn)行DCT編碼，然后送給量化器124c。
來自加法器129的DCT系數(shù)和來自DCT單元212的DCT系數(shù)由量化器124c量化，然后由VLC單元124d的可變長度編碼進(jìn)行編碼，然后由成幀單元125成幀，并作為增強(qiáng)型數(shù)據(jù)從輸出端220輸出圖13是表示與圖12所示的本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備的第三實(shí)施例相對應(yīng)的圖像信號解碼設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖。
輸入端130輸入的4∶1∶1或4∶2∶0的基本數(shù)據(jù)經(jīng)解-成幀單元131、VLC解碼器132和解-量化單元133恢復(fù)為DCT系數(shù)。同樣地，輸入端140輸入的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)經(jīng)解-成幀單元141、VLC解碼器142和解量化器143恢復(fù)為DCT系數(shù)。來自解-量化器133的DCT系數(shù)和來自解-量化器143的DCT系數(shù)由加法器154相加，并送給反DCT單元134。然后，該生成的信號由解-分塊單元136解-分塊，并作為亮度信號Y從輸出端230輸出。
來自加法器154的合成輸出通過對原始圖像信號的亮度信號Y與色度信號C的低頻分量之間的差值的解碼來生成。
來自解-分塊單元136的輸出信號經(jīng)上變頻器152和LPF153上變頻，自解-分塊單元146的信號經(jīng)上變頻器162和HPF163上變頻。然后，這些上變頻信號由加法器155相加，并作為色度重現(xiàn)信號C從輸出端240輸出。
因而，4∶2∶2的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)被重現(xiàn)。
在上述實(shí)施例中，包含亮度信號Y和色度信號C的高頻分量的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)被附加在4∶1∶1或4∶2∶0的基本數(shù)據(jù)上，從而形成了4∶2∶2的高質(zhì)量的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)。然而，高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)的采樣頻率比值不局限為4∶2∶2，例如可以為4∶4∶4。在這種情況下，附加在基本數(shù)據(jù)上的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的頻率分量比所述的實(shí)施例使用的采樣頻率高。
在本發(fā)明的圖像信號編碼設(shè)備和圖像信號解碼設(shè)備中，通過對亮度信號Y和色度信號C的兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0的基本圖像數(shù)據(jù)壓縮編碼來生成基本數(shù)據(jù)，該基本數(shù)據(jù)被附加在包含色差信號C的高頻分量的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)上，因而形成了具有大體等于4∶2∶2的采樣頻率比值的壓縮圖像數(shù)據(jù)。由于有了這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此，當(dāng)需要對現(xiàn)有的圖像數(shù)字的4∶1∶1或4∶2∶0的格式一致的圖像信號兼容時(shí)，它足以只轉(zhuǎn)換基本數(shù)據(jù)。另一方面，當(dāng)需要能夠?qū)崿F(xiàn)高精度圖像的4∶2∶2的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)時(shí)，增強(qiáng)型數(shù)據(jù)可以附加在基本數(shù)據(jù)上。因而，本發(fā)明提供了具有對不同壓縮格式的這些數(shù)字圖像數(shù)據(jù)兼容的高質(zhì)量圖像數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.用于壓縮編碼圖像信號的圖像信號編碼設(shè)備，該設(shè)備包括第一壓縮編碼裝置，用于轉(zhuǎn)換和壓縮編碼具有亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的基本圖像信號，使其亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0，以便生成第一壓縮數(shù)據(jù)；編碼余數(shù)提取裝置，用于提取基本圖像信號與壓縮數(shù)據(jù)之間的編碼余數(shù)；和第二壓縮編碼裝置，用于對提取的編碼余數(shù)壓縮編碼，以便生成第二壓縮數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于第一壓縮編碼裝置具有采樣頻率轉(zhuǎn)換裝置，用于轉(zhuǎn)換圖像信號的色度信號的采樣頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于第一壓縮編碼裝置和第二壓縮編碼裝置使用離散余弦變換執(zhí)行壓縮編碼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于第二壓縮編碼裝置使用子波變換或副帶編碼執(zhí)行壓縮編碼。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)頻帶分割濾波器，用于分割圖像信號的色度信號的頻帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置提取亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的原始圖像信號與亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0的解碼圖像信號之間的差值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置提取亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1的解碼圖像信號與亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值被變換到4∶1∶1的原始圖像信號之間的差值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置提取亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶0的解碼圖像信號與亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值變換到4∶2∶0的原始圖像信號之間的差值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置提取亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1的圖像信號的DCT系數(shù)與亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值變換到4∶1∶1的原始圖像信號的DCT系數(shù)之間的差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置提取亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶0的圖像信號的DCT系數(shù)與亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值變換到4∶2∶0的原始圖像信號的DCT系數(shù)之間的差值。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于圖像信號是NTSC制式的電視信號。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于圖像信號是PAL制式的電視信號。
13.一種圖像信號解碼設(shè)備，用于對壓縮編碼圖像信號擴(kuò)展解碼，該設(shè)備包括第一擴(kuò)展解碼裝置，用于擴(kuò)展解碼亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0的預(yù)定信號標(biāo)準(zhǔn)的基本圖像數(shù)據(jù)，該基本圖像數(shù)據(jù)通過壓縮編碼原始圖像信號生成；第二擴(kuò)展解碼裝置，用于擴(kuò)展解碼亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的增強(qiáng)型數(shù)據(jù)；和合成裝置，用于合成第一擴(kuò)展解碼裝置和第二擴(kuò)展解碼裝置的輸出，以便生成亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于第一擴(kuò)展解碼裝置具有采樣頻率變換裝置，用于變換圖像信號的色度信號的采樣頻率。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于第一擴(kuò)展解碼裝置和第二擴(kuò)展解碼裝置使用反離散余弦變換執(zhí)行擴(kuò)展解碼。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于第二擴(kuò)展解碼裝置使用反子波變換或副帶合成執(zhí)行擴(kuò)展解碼。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像信號解碼設(shè)備，進(jìn)一步包括一個(gè)頻帶合成濾波器，用于合成第一擴(kuò)展解碼裝置和第二擴(kuò)展解碼裝置擴(kuò)展解碼的色度信號。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于預(yù)定信號標(biāo)準(zhǔn)的圖像信號是NTSC制式的電視信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于預(yù)定信號標(biāo)準(zhǔn)的圖像信號是PAL制式的電視信號。
20.一種壓縮編碼圖像信號的圖像信號編碼設(shè)備，該設(shè)備包括轉(zhuǎn)換裝置，用于把亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的圖像信號轉(zhuǎn)換成亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1或4∶2∶0的基本圖像信號；第一壓縮裝置，其中輸入由轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換的基本圖像信號，該第一壓縮裝置適合完成第一壓縮，以便輸出第一壓縮數(shù)據(jù)；編碼余數(shù)提取裝置，用于提取壓縮前的基本圖像信號與對壓縮數(shù)據(jù)解碼而生成的信號之間的編碼余數(shù)；和第二壓縮裝置，其中輸入代表提取的編碼余數(shù)的數(shù)據(jù)，該第二壓縮裝置適合輸出執(zhí)行數(shù)據(jù)預(yù)定壓縮而生成的第二壓縮數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于轉(zhuǎn)換裝置具有用于轉(zhuǎn)換圖像信號的色差信號的采樣頻率的采樣頻率轉(zhuǎn)換裝置，并根據(jù)采樣頻率轉(zhuǎn)換裝置把圖像信號轉(zhuǎn)換為基本圖像信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于第一壓縮裝置和第二壓縮裝置具有離散余弦變換裝置，用于執(zhí)行基本圖像信號及輸入其中的編碼余數(shù)的離散余弦變換和壓縮。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于第二壓縮裝置執(zhí)行子波變換或副帶編碼以完成壓縮編碼。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置具有輸入包含壓縮數(shù)據(jù)的信號的解碼裝置，該解碼裝置適于對壓縮數(shù)據(jù)解碼；和對輸入其中的圖像信號和由解碼裝置解碼的壓縮數(shù)據(jù)執(zhí)行運(yùn)算的運(yùn)算裝置，該運(yùn)算裝置適于計(jì)算圖像信號與解碼的壓縮數(shù)據(jù)之間的差值，以便提取運(yùn)算裝置的輸出信號以作為編碼余數(shù)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置具有輸入壓縮數(shù)據(jù)的解碼裝置，該解碼裝置適于對壓縮數(shù)據(jù)解碼；和對輸入其中的來自變換裝置的基本圖像信號和由解碼裝置解碼的壓縮數(shù)據(jù)執(zhí)行運(yùn)算的運(yùn)算裝置，運(yùn)算裝置適于計(jì)算基本圖像信號與解碼的壓縮數(shù)據(jù)之間的差值，以便提取運(yùn)算裝置的輸出信號以作為編碼余數(shù)。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像信號編碼設(shè)備，其特征在于編碼余數(shù)提取裝置具有輸入壓縮數(shù)據(jù)的解碼裝置，該解碼裝置適于對壓縮數(shù)據(jù)解碼；和運(yùn)算裝置，用于計(jì)算基本圖像信號與解碼裝置解碼的壓縮數(shù)據(jù)的DCT系數(shù)之間的差值，以便提取運(yùn)算裝置的輸出信號以作為編碼余數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的圖像信號編碼設(shè)備，進(jìn)一步包括頻帶分割裝置，用于分割圖像信號的色度信號的頻帶；其中，頻帶分割裝置輸出的色度信號的低頻分量和圖像信號的亮度信號送給轉(zhuǎn)換裝置，以便輸出基本圖像信號；和頻帶分割裝置輸出的色度信號的高頻分量和代表來自編碼余數(shù)提取裝置的編碼余數(shù)的數(shù)據(jù)一起送入第二壓縮裝置，并執(zhí)行代表編碼余數(shù)和色度信號高頻分量的數(shù)據(jù)的第二壓縮操作，以便輸出第二壓縮數(shù)據(jù)。
28.一種對壓縮圖像信號解碼的圖像信號解碼設(shè)備，該設(shè)備包括第一解碼裝置，用于對亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶1∶1的壓縮的第一圖像信號解碼；第二解碼裝置，用于對亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的壓縮的第二圖像信號解碼；和合成裝置，用于合成第一解碼裝置和第二解碼裝置的輸出信號，以便生成亮度信號和兩個(gè)色差信號的采樣頻率比值為4∶2∶2的圖像信號。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于第一解碼裝置具有采樣頻率變換裝置，用于變換圖像信號的色度信號的采樣頻率。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于第一解碼裝置和第二解碼裝置使用反離散余弦變換執(zhí)行解碼。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖像信號解碼設(shè)備，其特征在于第二解碼裝置使用反子波變換或副帶合成執(zhí)行解碼。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的圖像信號解碼設(shè)備，進(jìn)一步包括頻帶合成濾波器裝置，用于合成第一解碼裝置和第二解碼裝置解碼的色度信號。
全文摘要
一種圖像信號編碼設(shè)備和一種圖像信號解碼設(shè)備。圖像信號編碼設(shè)備包括:生成第一壓縮數(shù)據(jù)的第一壓縮編碼裝置;提取基本圖像信號與壓縮數(shù)據(jù)之間的編碼余數(shù)的編碼余數(shù)提取裝置;和生成第二壓縮數(shù)據(jù)的第二壓縮編碼裝置。圖像信號解碼設(shè)備包括:擴(kuò)展解碼預(yù)定信號標(biāo)準(zhǔn)的基本圖像數(shù)據(jù)的第一擴(kuò)展解碼裝置;擴(kuò)展解碼增強(qiáng)型數(shù)據(jù)的第二擴(kuò)展解碼裝置;和合成裝置,用于合成第一擴(kuò)展解碼裝置和第二擴(kuò)展解碼裝置的輸出以生成擴(kuò)展圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N11/04GK1198044SQ9810698
公開日1998年11月4日 申請日期1998年3月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月17日
發(fā)明者橋野司, 長澤史浩, 早川知男, 瀧冢博志 申請人:索尼公司