專利名稱：校正量化數(shù)據(jù)值的方法及相關(guān)的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的校正量化數(shù)據(jù)值的方法以 及一種根據(jù)權(quán)利要求11前序部分的與此相關(guān)的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在對量化的數(shù)字信號如視頻信號進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換時(shí)，將數(shù)字輸入信號轉(zhuǎn) 換為新的數(shù)字輸出信號。代碼轉(zhuǎn)換方法可以用于將輸入信號與不同的傳輸 要求和/或不同的終端設(shè)備功能相匹配。在此可以借助新的量化來匹配輸
入信號的數(shù)據(jù)率。進(jìn)行代碼變換的更復(fù)雜的方法還改變其它參數(shù)，如在對 視頻信號進(jìn)行代碼變換時(shí)的圖像重復(fù)率或圖像分辨率。
借助圖l舉例說明包括對數(shù)字信號的代碼變換的編碼鏈。未編碼的圖 像信號具有多個(gè)亮度值和顏色值，對它們例如在頻譜范圍內(nèi)進(jìn)行處理。這
些未編碼值被表示為未編碼數(shù)據(jù)值xo。
未編碼數(shù)據(jù)值XO，即輸入數(shù)據(jù)值X0在第一編碼器C1中被編碼為第一 中間數(shù)據(jù)值X1。該編碼借助笫一量化Q1實(shí)現(xiàn)。采用第一解碼器D1將第一 中間數(shù)據(jù)值X1解碼為第二中間數(shù)據(jù)值X2。在此，實(shí)施第一反向量化IQ1。 該第二中間數(shù)據(jù)值X2除量化誤差外與未編碼數(shù)據(jù)值XO相同。借助第二編 碼器C2將該笫二中間數(shù)據(jù)值X2編碼為第三中間數(shù)據(jù)值X3。第二編碼器 C2使用第二量化Q2用于編碼。最后，采用第二解碼器D2將第三中間數(shù)據(jù) 值X3解碼為最終數(shù)據(jù)值X4。在第二解碼器D2中利用第二反向量化1()2進(jìn) 行解碼。最終數(shù)據(jù)值X4除量化誤差外與未編碼數(shù)據(jù)值XO相同，在此，該 量化誤差是由笫一量化Ql和第一反向量化IQ1以及第二量化Q2和第二反 向量化IQ2造成的。
如果例如觀察視頻分發(fā)服務(wù)，則對于包含多個(gè)未編碼數(shù)據(jù)值X0的視 頻的多個(gè)圖像借助第一編碼器產(chǎn)生多個(gè)第一中間數(shù)據(jù)值XI。為了稍后傳輸 給終端設(shè)備可以將該第一中間數(shù)據(jù)值XI例如有組織地存儲在硬盤上。為 了以適當(dāng)?shù)男问饺绲蛿?shù)據(jù)率向終端設(shè)備傳輸視頻的圖像，可以借助笫一解 碼器將第一中間數(shù)據(jù)值XI解碼為第二中間數(shù)據(jù)值X2。在隨后的步驟中采用第二編碼器將第二中間數(shù)據(jù)值X2編碼為第三中間數(shù)據(jù)值X3，然后可以 這種形式將其傳輸給期望的終端設(shè)備。該終端設(shè)備接收該第三中間數(shù)據(jù)值 X3、利用第二解碼器D2對其進(jìn)行解碼并將解碼后的最終數(shù)據(jù)值X4例如顯 示在顯示屏上。圖1中借助第一解碼器和第二編碼器來描述代碼轉(zhuǎn)換單元 TR,其例如以將第一中間數(shù)據(jù)值XI (=輸入信號)轉(zhuǎn)換為第三中間數(shù)據(jù)值 X3 (-輸出信號)的形式來降低數(shù)據(jù)率。
為了傳輸如數(shù)字視頻信號的數(shù)字信號而利用公知的編碼標(biāo)準(zhǔn)、如 MPEG4 (MPEG:運(yùn)動(dòng)圖像專家組)或H. 264來對其進(jìn)行編碼或壓縮.這些
動(dòng)補(bǔ)償。i此利用數(shù)學(xué)映射將各個(gè)^:分解為頻語分量。為了更^地壓縮將 這些頻譜分量量化，其中從該信號中去除觀察者無法識別或只能很少識別 的信號分量。這些被去除的分量在代碼轉(zhuǎn)換器中也不可再用或再產(chǎn)生。
去除信號分量導(dǎo)致在代碼轉(zhuǎn)換器中借助笫二量化Q2進(jìn)行附加的新量 化時(shí)由于;f艮高的量化級大小(Quantisiererstufehoehe)而出現(xiàn)額外的量 化損失或量化誤差。這意味著通過采用笫一和第二量化產(chǎn)生了較之采用唯 一一個(gè)量化器更高的量化誤差。通過代碼轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的量化損失由于新的量 化而導(dǎo)致可見的圖像質(zhì)量變壞。
圖2舉例示出在用于視頻編碼方法的情況下在PSNR(PSNR:峰值信噪
比)與量化級大小的關(guān)系中應(yīng)用一次和兩次量化時(shí)的圖像質(zhì)量.量化級大 小給出數(shù)據(jù)值幅值的數(shù)量，這些數(shù)據(jù)值在一個(gè)量化間隔內(nèi)被綜合成一個(gè)再 現(xiàn)值。例如在量化級大小為15的情況下，由分別為0-14的幅值或由分別 為15-29的幅值綜合成例如為7或23的再現(xiàn)值等。量化級大小越高，通 過該量化的壓縮就越強(qiáng)。用方塊標(biāo)識的曲線是第一參考曲線R1，其描迷采
用唯--個(gè)量化器時(shí)的圖像質(zhì)量，其中利用圖l給出的量化級大小進(jìn)行量
化。用圃圏標(biāo)識的第二參考曲線R2表示采用根據(jù)圖1的兩個(gè)前后相接的 量化級時(shí)的圖像質(zhì)量，其中在第一量化Q1中利用第一量化級大小12進(jìn)行 量化，而在第二量化Q2中利用圖2給出的量化級大小例如20進(jìn)行量化。
在此可清楚地看出第二參考曲線位于第一參考曲線之下。因此在量化級大 小為20時(shí)圖像質(zhì)量PSNR的差別約為2dB ( dB:分貝)。也就是說，在采 用多于一次量化時(shí)圖像質(zhì)量相對于采用一次量化時(shí)明顯下降。
目前常用的視頻代碼轉(zhuǎn)換器通常由連續(xù)相接的解碼器和編碼器構(gòu)成。 從文獻(xiàn)[l]可獲得關(guān)于此的良好概況，解碼器對輸入信號或者完全解碼或者只解碼到特定的程度，在此至少從量化的值中計(jì)算出頻譜系數(shù)的幅值， 以便能夠隨后進(jìn)行新的量化。為了降低復(fù)雜度還可以將解碼的數(shù)據(jù)值和側(cè)
面信息(Seiteninformationen)、如預(yù)測模式和/或運(yùn)動(dòng)向量都傳送給第 二編碼器。然后在第二編碼器中通過具有較高量化級大小的新的量化可以 象在第一量化Q1中那樣進(jìn)行數(shù)據(jù)率適配。對此在[2]中提出了一種方法， 其中關(guān)于輸入數(shù)據(jù)值的系數(shù)和額外產(chǎn)生的漂移來設(shè)置量化。由[3]和[4]公 知一些為設(shè)置新的量化而采用拉格朗日法則的方法，其中這樣選擇量化， 使得涉及預(yù)先給定的數(shù)據(jù)率的畸變最小。但在此未涉及對新的再現(xiàn)值的選 擇。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提出一種方法和一種裝置，使得以簡 單的方式降低在利用兩次量化的代碼轉(zhuǎn)換中、尤其是在圖像編碼范圍內(nèi)的 量化誤差。
本發(fā)明的技術(shù)問題通過具有權(quán)利要求l特征的方法以及具有權(quán)利要求 11的特征的裝置來解決。
該方法和裝置的進(jìn)一步擴(kuò)展由從屬權(quán)利要求給出。
本發(fā)明涉及一種用于校正量化的數(shù)據(jù)值的方法，其中，該量化的數(shù)據(jù) 值通過對輸入數(shù)據(jù)值的第一量化、隨后的第一反向量化以及然后的第二量 化產(chǎn)生，并且該第一量化具有第一量化間隔，第二量化具有第二量化間隔， 其中，通過將第二量化間隔的間隔邊界向相鄰第 一量化間隔的間隔邊界移 動(dòng)來產(chǎn)生第三量化間隔，對于該第三量化間隔分別這樣確定第三再現(xiàn)值， 使該第三再現(xiàn)值處于所屬的第三量化間隔內(nèi)，通過對量化的數(shù)據(jù)值的第三 反向量化產(chǎn)生校正的數(shù)據(jù)值，其中該第三反向量化由笫三量化間隔和所屬 的第三再現(xiàn)值構(gòu)成。
通過按照本發(fā)明的方法可以降低量化誤差，其中，可以利用較少的計(jì) 算開銷來確定第三量化間隔和第三再現(xiàn)值。
此外，還可以對第一和/或第二 (反向)量化的相同大小及不同大小 的間隔應(yīng)用本發(fā)明的方法。
再有，還可以在終端設(shè)備和/或代碼轉(zhuǎn)換單元中的解碼范圍內(nèi)應(yīng)用本 發(fā)明的方法。
如果優(yōu)選第三量化間隔的第三再現(xiàn)值由相應(yīng)第一量化間隔的至少一個(gè)處于相關(guān)第三量化間隔內(nèi)的第一再現(xiàn)值產(chǎn)生，則可以簡單的方式確定第 三再現(xiàn)值。
如果在另一實(shí)施方式中第三再現(xiàn)值由兩個(gè)相鄰第一再現(xiàn)值的加權(quán)平 均值產(chǎn)生，則可以在產(chǎn)生笫三再現(xiàn)值時(shí)考慮各第一再現(xiàn)值的個(gè)體特性，如 第 一再現(xiàn)值出現(xiàn)的頻度分布。
優(yōu)選這樣產(chǎn)生第三再現(xiàn)值，使得該第三再現(xiàn)值處于所屬的第三量化間 隔的中央。由此可以非常筒單的方式和非常低的復(fù)雜度來確定第三再現(xiàn) 值。
在一種優(yōu)選的擴(kuò)展中，這樣產(chǎn)生第三量化間隔的第三再現(xiàn)值，即基于 數(shù)據(jù)值、尤其是第一反向量化之后的數(shù)據(jù)值的相對頻度分布來將最常出現(xiàn) 的數(shù)據(jù)值賦予該第三再現(xiàn)值。由此進(jìn)一步降低量化誤差。
優(yōu)選為第三量化間隔的第三再現(xiàn)值賦予在考慮數(shù)據(jù)值的相對頻度分 布的情況下在該第三量化間隔內(nèi)的中間達(dá)到最小量化誤差的數(shù)據(jù)值，從而 進(jìn)一步降低了量化誤差并由此明顯提高了圖像質(zhì)量。
如果這樣實(shí)施第三反向量化，即通過對量化的數(shù)據(jù)值的笫二反向量化 產(chǎn)生中間值，并用與該產(chǎn)生的中間值處于同一第三量化間隔的第三再現(xiàn)值 來替代該產(chǎn)生的中間值，則可以筒單的方式將本發(fā)明的方法集成到已有的 方法中。因?yàn)閷Φ谌佻F(xiàn)值的賦值是在第二反向量化之后進(jìn)行的，由此僅 需將第二再現(xiàn)值轉(zhuǎn)換為第三再現(xiàn)值。在此無需替代已有方法中的已有部
分，如第二反向量化。
優(yōu)選在解碼方法、尤其是圖像解碼方法的范圍內(nèi)，對未在處理其它量 化的數(shù)據(jù)值中考慮的量化的數(shù)據(jù)值應(yīng)用本發(fā)明的用于校正的方法。由此使 得可以毫無問題地解碼，例如在終端設(shè)備中，并且同時(shí)減少量化誤差，由 此達(dá)到圖像質(zhì)量的改善。
在本發(fā)明用于校正的方法的另一種擴(kuò)展中，在解碼方法、尤其是圖像 解碼方法的范圍內(nèi)，在量化的數(shù)據(jù)值在處理其它量化的數(shù)據(jù)值時(shí)仍未被考 慮之后才對該量化的數(shù)據(jù)值應(yīng)用該用于校正的方法。由此使得本發(fā)明的方 法也可以在進(jìn)行預(yù)測編碼的解碼方法中使用。
如果優(yōu)選在利用笫一解碼器和第二編碼器的代碼轉(zhuǎn)換方法的范圍內(nèi) 在該第二編碼器的反饋循環(huán)中應(yīng)用該用于校正的方法，則還可以對代碼轉(zhuǎn) 換器使用本發(fā)明的方法。由此得到改進(jìn)的圖像質(zhì)量。
此外本發(fā)明還涉及一種用于校正量化的數(shù)據(jù)值的裝置，其中，該量化的數(shù)據(jù)值通過對輸入數(shù)據(jù)值的笫一量化、隨后的第一反向量化以及然后的 第二量化產(chǎn)生，并且該第一量化具有第一量化間隔，第二量化具有第二量 化間隔，其中，第一裝置構(gòu)成為通過將第二量化間隔的間隔邊界向相鄰第
一量化間隔的間隔邊界移動(dòng)來產(chǎn)生第三量化間隔；第二裝置構(gòu)成為對于這 些第三量化間隔分別這樣確定第三再現(xiàn)值，^J1些第三再現(xiàn)值處于所屬的 第三量化間隔內(nèi)；第三裝置構(gòu)成為通過對量化的數(shù)據(jù)值的第三反向量化產(chǎn) 生校正的數(shù)據(jù)值，其中，該第三反向量化由第三量化間隔和所屬的第三再 現(xiàn)值構(gòu)成。通過該本發(fā)明的裝置可以實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行本發(fā)明的方法。
優(yōu)選第四裝置構(gòu)成為用于實(shí)施對本發(fā)明方法的擴(kuò)展。借助該第四裝置 可以實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行對本發(fā)明方法的擴(kuò)展和變形。


以下借助附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。圖中示出
圖1示出采用兩個(gè)量化級由輸入數(shù)據(jù)值產(chǎn)生輸出數(shù)據(jù)值的裝置；
圖2示出對采用一個(gè)量化級和兩個(gè)量化級的圖像質(zhì)量的比較；
圖3示出本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例；
圖4示出第三間隔邊界和第三再現(xiàn)值的對應(yīng)；
圖5示出對采用一個(gè)量化級、兩個(gè)量化級和考慮本發(fā)明方法的兩個(gè)量
化級的圖像質(zhì)量的比較；
圖6示出用于實(shí)施本發(fā)明方法的本發(fā)明的裝置；
圖7示出本發(fā)明的裝置在靜態(tài)圖像編碼方法中的應(yīng)用；
圖8示出本發(fā)明的方法在代碼轉(zhuǎn)換裝置范圍內(nèi)的應(yīng)用；
圖9示出在考慮數(shù)據(jù)值的相對頻度的情況下對第三再現(xiàn)值的確定以使
量化誤差最??；
圖10示出對在采用本發(fā)明的方法考慮借助相對頻度來選擇第三再現(xiàn) 值的情況下的圖像質(zhì)量的比較。
對圖中具有相同功能和作用方式的部分采用相同的附圖標(biāo)記。
具體實(shí)施例方式
在對數(shù)字信號如視頻信號或音頻信號進(jìn)行代碼轉(zhuǎn)換時(shí)，通過采用兩次 量化而使輸出信號或最終數(shù)據(jù)值X4的質(zhì)量大大降低。對此在本文開始已 借助圖l和圖2進(jìn)行了解釋，以下不再贅述。在以下的實(shí)施例中借助視頻信號對本發(fā)明的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。但本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置不僅 可以用于視頻信號還可以用于各類信號，其中，在代碼轉(zhuǎn)換的范圍內(nèi)進(jìn)行 一次反向量化和一次隨后的新的量化。這常常用在對語音信號、音樂信號 或靜態(tài)圖像的編碼中。
圖3借助一個(gè)具體的數(shù)字的例子對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述。未編碼數(shù) 據(jù)值X0、即輸入數(shù)據(jù)值X0例如為X0-90。在第一量化Ql的范圍內(nèi)將0-255 的數(shù)字范圍劃分為8個(gè)同等大小的第一量化間隔QIl，即第一量化的第一 量化級大小為32。圖3中對每個(gè)第一量化間隔QI1的下間隔邊界和上間隔 邊界給出一個(gè)值，以及給出分別屬于該第一量化間隔的第一再現(xiàn)值R1。這 些值也類似地對第二量化間隔QI2和第三量化間隔QI3給出。當(dāng)在0-255 的數(shù)字范圍內(nèi)采用第一反向量化IQ1對量化的數(shù)據(jù)值進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)，得到該 第一再現(xiàn)值R1，如144。本例中未編碼數(shù)據(jù)值X0-90被量化為值2,即第 一中間數(shù)據(jù)值Xl-2。如果對該第一中間數(shù)據(jù)值X1應(yīng)用第一反向量化IQ1, 則得到第二中間數(shù)據(jù)值X2-80,在此這相當(dāng)于所屬的第一量化間隔QI1的 第一再現(xiàn)值Rl-80。
對第二中間數(shù)據(jù)值X2-80進(jìn)行第二量化Q2。在此將0-255的數(shù)字范圍 劃分為5個(gè)同等大小的第二量化間隔QI2,即第二量化的量化級大小為51。 與第一量化Q1相似，除了第二再現(xiàn)值R2之外還為每個(gè)第二量化間隔QI2 的下間隔邊界和上間隔邊界分別給出 一個(gè)值。笫二中間數(shù)據(jù)值X2-8 0通過 第二量化Q2量化為第三中間數(shù)據(jù)值X3-l。第三中間數(shù)據(jù)值X3也稱為量化 的數(shù)據(jù)值X3。
在隨后的步驟中采用本發(fā)明的方法由第三中間數(shù)據(jù)值X3形成校正的 數(shù)據(jù)值XR。在此第三中間數(shù)據(jù)值X3-l被映射到具有間隔邊界64-95的第 三量化間隔QI3上，在此，由于第三反向量化IQ3對第三再現(xiàn)值X3賦值 第三再現(xiàn)值R3-80。該第三再現(xiàn)值R3-80相當(dāng)于校正的數(shù)據(jù)值XR。圖3中 在右半側(cè)示出5個(gè)第三量化間隔QI3。此外可以看到對于每個(gè)第三量化間 隔QI3分別有一個(gè)所屬的第三再現(xiàn)值R3，例如R3=32或R3=224。
為了形成第三量化間隔QI3,這樣移動(dòng)第二量化間隔QI2的間隔邊界， 使其分別相應(yīng)于相鄰的第一量化間隔QI1的間隔邊界。如果例如第二量化 間隔QI2為從204至255，則該第二量化間隔QI2的上間隔邊界相應(yīng)于一 個(gè)第 一量化間隔Q11的間隔邊界。但下間隔邊界2 04則位于第 一量化間隔 QI1的間隔邊界192-223之內(nèi)。由此第二量化間隔QI2的該間隔邊界204移動(dòng)到具有下間隔邊界192的相鄰第一量化間隔QI1的間隔邊界。該過程 可以對所有第二上、下間隔邊界使用，以由此確定第三量化間隔QI3的間 隔邊界。
為了確定第三再現(xiàn)值R3可以分別在第三量化間隔QI3內(nèi)選出 一個(gè)值。 這樣，具有間隔邊界192-255的笫三量化間隔QI3的第三再現(xiàn)值R3為 R3-224。在圖3的實(shí)施例中，相應(yīng)第三量化間隔QI3的第三再現(xiàn)值處于相 應(yīng)第三量化間隔QI3的中央，在此對于第三再現(xiàn)值R3僅允許通過湊整或 取整取整數(shù)值。
圖3中作為示例使用第三中間數(shù)據(jù)值X3作為索引從第一列表中選出 第三再現(xiàn)值R3。該列表例如為 X3 0 1 2 3 4 R3 32 80 128 176 224
由此在第三中間數(shù)據(jù)值X3-2時(shí)選擇第三再現(xiàn)值R3=l28。
在另一實(shí)施方式中，在第二量化Q2后首先進(jìn)行第二反向量化IQ2。然 后，可以將由此獲得的第二再現(xiàn)值R2、即第四中間值X4作為第二列表的 索引，以由此確定出第三再現(xiàn)值。該第二列表例如為
R2， X4 25 76 127 178 229
R3 32 80 128 176 224
由此例如在第二再現(xiàn)值R2=229時(shí)選擇第三再現(xiàn)值R3=224。根據(jù)第一 列表的措施的優(yōu)點(diǎn)是該第一列表的有組織的存儲和處理更加簡單，因?yàn)榈?一列表的索引X3由0線性上升至4。
以上對本發(fā)明的方法以同等大小的第一和第二量化間隔為例進(jìn)行了 描述。 一般來說本發(fā)明的方法還可以用于不同大小的笫一和/或笫二量化 間隔的情況。此外本發(fā)明的方法還可以用于取代正(數(shù)據(jù))值而使用負(fù)值 和/或包括正(數(shù)據(jù))值和負(fù)(數(shù)據(jù))值的量化間隔。
圖4以另一種顯示方式圖形地示出了本發(fā)明的方法。第一行示出多個(gè) 第一量化間隔QI1和所屬的第一再現(xiàn)值Rl。以下的第二行中示出第二量化 間隔QI2和所屬的第二再現(xiàn)值R2，第三行示出第三量化間隔QI3和所屬的 第三再現(xiàn)值R3。在第一反向量化IQ1之后將笫一再現(xiàn)值Rl分別映射到第 二再現(xiàn)值R2。除了由Rl至R2的雙射映射外，還可以將兩個(gè)或多個(gè)尤其是 相鄰的第一再現(xiàn)值Rl映射到唯一的一個(gè)第二再現(xiàn)值R2。
為了形成第三量化間隔QI3這樣移動(dòng)第二量化間隔QI2的間隔邊界，使其相應(yīng)于與其相鄰的第一量化Ql的間隔邊界。此外例如這樣形成第三 再現(xiàn)值R3，即選擇位于相應(yīng)第三量化間隔QI3中央的值作為第三再現(xiàn)值 R3。如圖4所示，由此分別向第二再現(xiàn)值R2賦予第三再現(xiàn)值R3。除了采 用同等大小的第一量化間隔QI1和第二量化間隔QI2,本發(fā)明的方法和裝 置還可以用于第一量化間隔QI1和/或第二量化間隔QI2具有不同大小間 隔的情況。例如由圖4可見，第二量化間隔QI2不是等長的。
圖6示出用于實(shí)施本發(fā)明方法的本發(fā)明的裝置?；诘谝缓偷诙炕?所產(chǎn)生的笫三中間數(shù)據(jù)值X3被輸入裝置V。在裝置V中，利用第一裝置 Ml通過將第二量化間隔QI2的間隔邊界分別移動(dòng)到相鄰的第一量化間隔 Q11的間隔邊界來產(chǎn)生第三量化間隔Q13 。此外利用第二裝置M2這樣為第 三量化間隔QI3確定相應(yīng)的第三再現(xiàn)值R3，使該第三再現(xiàn)值R3處于所屬 的笫三量化間隔QI3內(nèi)，例如位于相應(yīng)第三量化間隔QI3的中心。然后通 過裝置V的笫三裝置M3通過對第三中間數(shù)據(jù)值或量化的數(shù)據(jù)值X3的第三 反向量化IQ3產(chǎn)生校正的數(shù)據(jù)值XR，在此第三反向量化IQ3由第三量化間 隔QI3和所屬的第三再現(xiàn)值R3來表示。
由第一裝置Ml和第二裝置M2實(shí)施的處理步驟例如僅在裝置V初始化 時(shí)執(zhí)行一次.而通過裝置M3執(zhí)行的其它處理步驟則對每個(gè)新的量化的數(shù) 據(jù)值X3使用。裝置V在輸出端為每個(gè)量化的數(shù)據(jù)值X3分別提供一個(gè)校正 的數(shù)據(jù)值XR。借助第四裝置M4可以實(shí)現(xiàn)和實(shí)施對本發(fā)明方法的擴(kuò)展。
本發(fā)明的裝置和本發(fā)明的方法可以在靜態(tài)圖像解碼方法VID范圍內(nèi)使 用。如圖7所示。在此編碼的數(shù)據(jù)值f被輸入反向熵編碼器E1。由此給出 例如表示頻譜系數(shù)的經(jīng)過量化的數(shù)據(jù)值X3。裝置V執(zhí)行本發(fā)明的方法并產(chǎn) 生校正的數(shù)據(jù)值XR，該數(shù)據(jù)值將在靜態(tài)圖像解碼方法VID范圍內(nèi)被繼續(xù)處 理，例如借助反變換T1。最后，通過靜態(tài)圖像解碼方法VID再現(xiàn)的圖像可 以再現(xiàn)在顯示屏D上。在所介紹的圖7的例子中，量化的數(shù)據(jù)值X3相應(yīng) 于在例如按照J(rèn)PEG(聯(lián)合圖像專家組)標(biāo)準(zhǔn)編碼的圖像的一個(gè)8x8圖像塊 中編碼的頻譜系數(shù)。圖7的過程還可以用于視頻解碼方法，其中僅對那些 沒有其它圖像點(diǎn)或圖像的預(yù)測作為基礎(chǔ)的量化的數(shù)據(jù)值X3利用本發(fā)明的 裝置和本發(fā)明的方法進(jìn)行處理。
借助圖8對本發(fā)明的方法和裝置在混合視頻代碼轉(zhuǎn)換器領(lǐng)域中的應(yīng)用 進(jìn)行描述。借助反向熵編碼i^從熵編碼的數(shù)據(jù)值BSA中確定出笫一中間數(shù) 據(jù)值X1、 LA，借助第一反向量化IQ1、 2:'從第一中間數(shù)據(jù)值XI中確定出第二中間數(shù)據(jù)值X2、 &，并對該第二中間數(shù)據(jù)值X2、 ^實(shí)施反變換771。 將由此得到的數(shù)據(jù)值加上來自一個(gè)先前的圖像的預(yù)測式P，由此得到修改 的第二中間數(shù)據(jù)值X2，。預(yù)測式P在未預(yù)測的(內(nèi)部)圖像的情況下為0。 對于運(yùn)動(dòng)向量MV還向編碼器B (未示出)傳送關(guān)于所采用的第一量化Ql 的第一量化級大小HQ1的信息。
為了產(chǎn)生笫三中間數(shù)據(jù)值X3釆用圖8所示的第二編碼器C2的設(shè)置。 這樣的設(shè)置對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)H. 263或H. 264中 公知的。在可選地將通過預(yù)測式從先前的圖像中確定出的數(shù)據(jù)值從修改的 第二中間數(shù)據(jù)值X2，中減去之后，借助變換ta將該相減后的數(shù)據(jù)值^變 換為變換后的第二中間數(shù)據(jù)值X2" 、 Sb，利用第二量化Q2、 qb將該變換后 的第二中間數(shù)據(jù)值X2" 、 sb量化為量化的數(shù)據(jù)值X3、 Lb，并借助熵編碼 eb將其編碼為編碼的終值BSB。第二量化Q2具有第二量化級大小HQ2。如 圖8所示，本發(fā)明的方法基于相同的數(shù)據(jù)實(shí)施，如在變換后的數(shù)據(jù)值的基 礎(chǔ)上。這意味著笫二數(shù)據(jù)值被反變換并在第二量化Q2之前再次被變換。 為了基于相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行，變換ta和反變換7^互逆。
在第二編碼器的在笫二量化Q2之后給出量化的數(shù)據(jù)值X3、 L的反饋 循環(huán)中，在標(biāo)準(zhǔn)H. 263中通常進(jìn)行笫二反向量化的位置上引入本發(fā)明的裝 置V。裝置V在考慮第一量化級大小HQ1和第二量化級大小HQ2的情況下 計(jì)算反向量化的值&，其用于后續(xù)的編碼、如反變換7;1。
在圖8的實(shí)施例中，在反饋循環(huán)中使用了本發(fā)明的裝置和本發(fā)明的方 法。為了保證例如集成在終端設(shè)備中的第二解碼器D2(未示出)能夠?qū)α炕?的數(shù)據(jù)值X3無誤差地解碼，例如將第一量化Ql和第二量化Q2的第一量 化級大小HQ1和第二量化級大小HQ2傳輸給該第二解碼器D2。
以下借助圖5詳細(xì)描述采用本發(fā)明的方法所達(dá)到的圖像質(zhì)量的改善。 圖5示出如在圖2中已述的第一和第二參考曲線Rl、 R2。兩條用"x"和 標(biāo)記的曲線XR、"表示在應(yīng)用本發(fā)明方法時(shí)的圖像質(zhì)量。如果本發(fā) 明的方法僅用于解碼器(變形2)，如借助圖7所述的，則得到用"x"標(biāo) 記的第二曲線XR。變形2表現(xiàn)出相對于參考曲線R2的明顯改善。如果還 將本發(fā)明的方法用于例如借助圖8所述的代碼轉(zhuǎn)換單元(變形1)，則還 可以達(dá)到進(jìn)一步的質(zhì)量改善。這在圖5中可由用"*，，標(biāo)記的第一曲線IU 看出。
在本發(fā)明方法的一種擴(kuò)展中，可以由相應(yīng)第一量化間隔的至少一個(gè)處于相關(guān)第三量化間隔QI3內(nèi)的笫一再現(xiàn)值Rl產(chǎn)生第三量化間隔QI3的第 三再現(xiàn)值R3。為詳細(xì)描述請參見圖4。如果觀察圖4左側(cè)的第一量化間隔 QI1和第三量化間隔QI3，則笫一和第三量化間隔QIl、 QI3的間隔邊界相 同。為了確定該第三量化間隔QI3的第三再現(xiàn)值R3，例如可以將該第三再 現(xiàn)值R3選擇成與第一再現(xiàn)值Rl相同。
相反，圖4右側(cè)的笫三量化間隔QI3包含兩個(gè)笫一量化間隔QIl。為 了確定該第三量化間隔QI3的第三再現(xiàn)值R3，可以選擇兩個(gè)右側(cè)的量化間 隔QI1的兩個(gè)第一再現(xiàn)值R13、 R14中的任一個(gè)。在另一替換的實(shí)施方式 中，可由兩個(gè)第一再現(xiàn)值R13、 R14的組合來形成第三再現(xiàn)值R3。例如通 過加權(quán)平均值來確定第三再現(xiàn)值R3。形式化的描述例如為
R3=0. 5*(R13+R14)=0. 5* (240+208) =224。
值R13-208和R14-240取自圖3。如還可以取自圖3那樣，得出R3-224。
取代形成平均值可以對每個(gè)第一再現(xiàn)值Rl施加自身的系數(shù)，并通過將加 權(quán)的第一再現(xiàn)值R13、 R14相加來確定第三再現(xiàn)值R3。
在本發(fā)明方法的另一種擴(kuò)展中，這樣產(chǎn)生每個(gè)第三量化間隔的第三再 現(xiàn)值，即第三再現(xiàn)值R3相應(yīng)于在所屬第三量化間隔QI3內(nèi)出現(xiàn)概率最高的值。
此外，如借助圖9所述的，還可以根據(jù)數(shù)據(jù)值如未編碼數(shù)據(jù)值X0的 值出現(xiàn)的相對頻度以及屬于該值的量化誤差來確定第三再現(xiàn)值R3。在圖9 的左側(cè)，示出選出的第三量化間隔QI3的未編碼數(shù)據(jù)值的值出現(xiàn)的相對頻 度LPF(.)。如果對選出的第三量化間隔QI3計(jì)算平均量化誤差MQF,則可 將第三再現(xiàn)值R3"殳于量化間隔QI3中平均量化誤差MQF最小的位置。相 關(guān)第三量化間隔QI3中數(shù)據(jù)值的每個(gè)可能的值R3，的平均量化誤差MQP 例如可通過以下/^式確定
o"甲 ，
<formula>formula see original document page 13</formula>(1)
其中，下間隔邊界為UI，上間隔邊界為01，并通過平方(量化)誤 差項(xiàng)(W3'-,)2給出。此外，值R3，取下間隔邊界UI和上間隔邊界OI之間的 值。如果僅采用離散的值，則公式(1)為整數(shù)求和。
在隨后的步驟中，根據(jù)值R3，來分析平均量化誤差MQF，參見例如圖 9的右側(cè)，并選出平均量化誤差MQF最小的值R3，作為第三再現(xiàn)值R3、 該步驟可數(shù)學(xué)地描述為<formula>formula see original document page 14</formula>
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說除了這些措施外還公知有其它確定最小 平均量化誤差MQF的方法，如替代均方量化誤差(i 3'-,)2還可以利用絕對值 |i 3，-,l來確定量化誤差。
取代采用通過測量未編碼數(shù)據(jù)值X0確定的相對頻度LPF，還可以使用 預(yù)先給定的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。采用拉普拉斯方程或拉普拉斯分布可以對未編碼數(shù) 據(jù)值X0的相對頻度LPF給出良好的近似。拉普拉斯方程或拉普拉斯分布 對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是在現(xiàn)有技術(shù)中公知的。采用拉普拉斯方程確定最 小平均量化誤差的過程與以上所述的類似。
通過使用相對頻度可以進(jìn)一步降低量化誤差。對此參見圖10,其中除 了第一、第二參考曲線R1、 R2和根據(jù)變形1的曲線R"卜，還有另一條結(jié) 果曲線Rxx，其作為相對頻度采用拉普拉斯分布(變形3)。變形3涉及 本發(fā)明的方法在代碼轉(zhuǎn)換器TR和第二解碼器D2中的應(yīng)用。如圖IO所示， 通過使用相對頻度確定第三再現(xiàn)值113*可以提高PSNR并由此得到改善的 圖像質(zhì)量或降低的量化誤差。借助第四裝置M4可以實(shí)現(xiàn)和執(zhí)行本發(fā)明方 法的擴(kuò)展，如使用相對頻度確定第三再現(xiàn)值R3、
本文所引用的文獻(xiàn)
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權(quán)利要求
1. 一種用于校正量化的數(shù)據(jù)值(X3)的方法，其中，該量化的數(shù)據(jù)值(X3)通過對輸入數(shù)據(jù)值(X0)的第一量化(Q1)、隨后的第一反向量化(IQ1)以及然后的第二量化(Q2)產(chǎn)生，并且該第一量化(Q1)具有第一量化間隔(QI1)，第二量化(Q2)具有第二量化間隔(QI2)，其特征在于，a)通過將第二量化間隔(QI2)的間隔邊界分別移動(dòng)至相鄰第一量化間隔(QI1)的間隔邊界來產(chǎn)生第三量化間隔(QI3)，b)對于該第三量化間隔(QI3)分別這樣確定一個(gè)第三再現(xiàn)值(R3)，使該第三再現(xiàn)值(R3)處于所屬的第三量化間隔(QI3)內(nèi)，c)通過對量化的數(shù)據(jù)值(X3)的第三反向量化(IQ3)產(chǎn)生校正的數(shù)據(jù)值(XR)，其中，該第三反向量化(IQ3)由第三量化間隔(QI3)和所屬的第三再現(xiàn)值(R3)構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三量化間隔 (QI3)的第三再現(xiàn)值(R3)由相應(yīng)第一量化間隔(QI1)的至少一個(gè)處于該第三量化間隔(QI3)內(nèi)的第一再現(xiàn)值(Rl)產(chǎn)生。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述第三再現(xiàn)值U3) 由兩個(gè)相鄰笫一再現(xiàn)值(Rl)的加權(quán)平均值產(chǎn)生。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，這樣 產(chǎn)生所述第三再現(xiàn)值(R3)，使得該第三再現(xiàn)值(R3)處于所屬的第 三量化間隔(QI3)的中央。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，這樣 產(chǎn)生所述第三量化間隔(QI3)的第三再現(xiàn)值(R3)，即基于數(shù)據(jù)值、 尤其是第一反向量化(IQ1)之后的數(shù)據(jù)值(X2 )的相對頻度分布將最 常出現(xiàn)的數(shù)據(jù)值賦予該第三再現(xiàn)值(R3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為所 述第三量化間隔(QI3)的第三再現(xiàn)值(R3*)賦予在考慮數(shù)據(jù)值的相 對頻度分布的情況下在該第三量化間隔(QI3)內(nèi)的中央達(dá)到最小量化 誤差的數(shù)據(jù)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，這樣 實(shí)施所述笫三反向量化，即通過對所述量化的數(shù)據(jù)值(X3)的第二反向量化(IQ2)產(chǎn)生中間值(X4)，并用與該產(chǎn)生的中間值(X4)處于 同一第三量化間隔(QI3)的第三再現(xiàn)值(R3)來替代該產(chǎn)生的中間值 (X4)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在解 碼方法、尤其是圖像解碼方法的范圍內(nèi)，對沒有為處理其它量化的數(shù) 據(jù)值而考慮的量化的數(shù)據(jù)值(X3)應(yīng)用該用于校正的方法。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在解 碼方法、尤其是圖像解碼方法的范圍內(nèi)，在量化的數(shù)據(jù)值(X3)未被 考慮用于處理其它量化的數(shù)據(jù)值之后才對該量化的數(shù)據(jù)值(X3)應(yīng)用 該用于校正的方法。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在 利用第一解碼器(Dl)和第二編碼器(C2)的代碼轉(zhuǎn)換方法的范圍內(nèi) 在該第二編碼器(C2)的反饋循環(huán)中應(yīng)用該用于校正的方法。
11. 一種根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法用于校正量化 的數(shù)據(jù)值(X3)的裝置(V),其中，該量化的數(shù)據(jù)值(X3)通過對輸 入數(shù)據(jù)值(X0)的第一量化(Ql)、隨后的第一反向量化(IQ1)以及 然后的第二量化(Q2)產(chǎn)生，并且該第一量化(Ql)具有第一量化間 隔(QI1)，第二量化(Q2)具有第二量化間隔(QI2),其特征在于，具有a) 第一裝置(Ml)，其構(gòu)成為通過將第二量化間隔(QI2)的間 隔邊界分別移動(dòng)至相鄰第一量化間隔(QI1)的間隔邊界來產(chǎn)生第三量 化間隔(QI3)，b) 第二裝置(M2)，其構(gòu)成為對于該第三量化間隔(QI3)分別 這樣確定一個(gè)第三再現(xiàn)值(R3),使該第三再現(xiàn)值(R3)處于所屬的 第三量化間隔(QI3)內(nèi)，c) 第三裝置(M3)，其構(gòu)成為通過對量化的數(shù)據(jù)值(X3)的第三 反向量化(IQ3)來產(chǎn)生校正的數(shù)據(jù)值(XR),其中，該第三反向量化(IQ3)由第三量化間隔(QI3)和所屬的第三再現(xiàn)值(R3)構(gòu)成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置(V),其特征在于，具有第四 裝置(M4)，其構(gòu)成為用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求2至10中任一項(xiàng)所述的 方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于校正量化的數(shù)據(jù)值的方法，其中該量化的數(shù)據(jù)值通過對輸入數(shù)據(jù)值的第一量化、隨后的第一反向量化和然后的第二量化產(chǎn)生，并且該第一量化具有第一量化間隔，第二量化具有第二量化間隔。其中，通過將第二量化間隔的的間隔邊界分別移動(dòng)至相鄰第一量化間隔的間隔邊界來產(chǎn)生第三量化間隔，對于該第三量化間隔分別確定一個(gè)第三再現(xiàn)值，使該第三再現(xiàn)值處于所屬的第三量化間隔內(nèi)，通過對量化的數(shù)據(jù)值的第三反向量化來產(chǎn)生校正的數(shù)據(jù)值，其中該第三反向量化由第三量化間隔和所屬的第三再現(xiàn)值構(gòu)成。此外本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施該方法的裝置。
文檔編號H04N7/26GK101288312SQ200680038289
公開日2008年10月15日 申請日期2006年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者A·考普, J·-G·比亞爾科夫斯基 申請人:西門子公司