專利名稱：由彩色信號(hào)處理造成的亮度不足的補(bǔ)償方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是對(duì)由彩色信號(hào)處理造成的亮度不足的補(bǔ)償方法及設(shè)備。
歐洲專利EP-A-0176093、德國(guó)專利DE-A-3516110和EP-A-0253218描述了利用補(bǔ)償信號(hào)對(duì)由于在發(fā)射端對(duì)灰度失真的彩度信號(hào)進(jìn)行低通濾波而造成的接收端亮度不足進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?。這個(gè)方法僅能用在發(fā)射端，而且完成適合于現(xiàn)有設(shè)備。這就使高飽和彩色區(qū)的圖像質(zhì)量得到改善。
在現(xiàn)代圖像編碼方法MPEG-1(ISO/IEC11172)和MPEG-2(ISO/IEC13818)中，只有傳輸路徑的接收端即解碼器是標(biāo)準(zhǔn)化的。傳輸路徑的發(fā)射端即譯碼器是非標(biāo)準(zhǔn)化的。必要的只是要保證譯碼器發(fā)射的位流能夠被標(biāo)準(zhǔn)的解碼器所解碼。MPEG-2目前被用于數(shù)碼電視信號(hào)的傳輸，所需的譯碼器的數(shù)量少，但所需的解碼器的數(shù)量多。當(dāng)MPEG-2編碼器的成本使得消費(fèi)者可以應(yīng)用時(shí)，數(shù)碼MPEG-2錄像機(jī)就能夠得到應(yīng)用。為了能夠兼容，標(biāo)準(zhǔn)化的位流必須被錄入存儲(chǔ)媒體(磁媒體或光媒體)，而適合于這些錄像機(jī)的解碼器必須遵從這一標(biāo)準(zhǔn)。這樣，在用標(biāo)準(zhǔn)化的解碼器再現(xiàn)圖像時(shí)，由于編碼器的不同會(huì)產(chǎn)生不同質(zhì)量的圖像，各譯碼器廠商之間的競(jìng)爭(zhēng)就會(huì)逐漸形成。
本發(fā)明所基于的目的就是，從對(duì)信號(hào)的分量進(jìn)行數(shù)字圖像編碼的角度，給出對(duì)由于對(duì)彩色信號(hào)進(jìn)行處理造成的亮度不足進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆椒?。該目的是由?quán)利要求1中所給出的方法實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明所基于的另一個(gè)目的就是給出應(yīng)用與根據(jù)本發(fā)明的方法所需的設(shè)備。該目的是由權(quán)利要求6中所給出的設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，上述的亮度補(bǔ)償法可以方便地與現(xiàn)代的圖像編碼方法如MPEG-1和MPEG-2一起使用。這種補(bǔ)償法所依據(jù)的原理是，圖象中所包含的作為發(fā)射端的灰度前置補(bǔ)償結(jié)果的亮度信息部分是分為兩個(gè)彩色信號(hào)分量而被發(fā)射的。這一部分越大，各個(gè)色彩的亮度信號(hào)就越小而且它的彩色飽和也越大。這兩個(gè)彩色信號(hào)分量中的第一個(gè)發(fā)生變化都將導(dǎo)致它們所發(fā)射的亮度信息的變化。例如，在前面所述的彩色電視發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)中，這樣的一個(gè)變化就是在發(fā)射之前對(duì)兩個(gè)彩色信號(hào)分量進(jìn)行的低通濾波。根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)的圖像信息的編碼也是利用灰度前置補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行的。兩個(gè)彩色信號(hào)分量由于偏離度減小而發(fā)生變化，而這是通過(guò)對(duì)DCT(離散余弦變換)-編碼信號(hào)的值進(jìn)行數(shù)字量化以及通過(guò)通常的低通濾波實(shí)現(xiàn)的。這種變化還將導(dǎo)致彩彩色信號(hào)分量中所包含的亮度信息的變化，而亮度信息的變化在對(duì)MPEG編碼的視頻信號(hào)進(jìn)行再現(xiàn)的過(guò)程中是看得見(jiàn)的，特別是，象在嚴(yán)重飽和區(qū)出現(xiàn)的畫(huà)面模糊，以及出現(xiàn)的亮度干擾信號(hào)那樣。這種亮度干擾信號(hào)是按與量化噪聲同樣的形式顯現(xiàn)出來(lái)的。
模擬電視標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)亮度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)囊阎椒壳耙部梢杂行У卦诎凑誐PEG標(biāo)準(zhǔn)對(duì)數(shù)碼圖像進(jìn)行的編碼中得到應(yīng)用，以便改進(jìn)圖像的質(zhì)量。為此，對(duì)彩色信號(hào)進(jìn)行編碼，然后再用譯碼器進(jìn)行解碼。從經(jīng)過(guò)解碼器的彩色信號(hào)中導(dǎo)出補(bǔ)償信號(hào)以供在對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行編碼時(shí)使用。得到前置補(bǔ)償?shù)暮陦K就是基于這種同位解碼的彩色信號(hào)以及經(jīng)過(guò)解碼和補(bǔ)償?shù)牧炼刃盘?hào)。
總體上講，源于本發(fā)明的這一方法包括以下步驟，即對(duì)由彩色信號(hào)處理造成的這種不足進(jìn)行補(bǔ)償一對(duì)一個(gè)像素區(qū)的彩色信號(hào)分量進(jìn)行編碼；一從經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量中獲得該像素區(qū)的經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量在編碼器一端的模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)將由接收器進(jìn)行解碼；一用模擬的彩色信號(hào)分量和尚未編碼的亮度信號(hào)來(lái)生成亮度補(bǔ)償信號(hào)；對(duì)各個(gè)像素區(qū)，對(duì)與亮度補(bǔ)償信號(hào)相合并的亮度信號(hào)分量進(jìn)行編碼。
對(duì)本發(fā)明的這一方法的有益發(fā)展體現(xiàn)在相關(guān)的從屬權(quán)利要求中。
總的來(lái)講，本發(fā)明的對(duì)由于彩色信號(hào)的處理造成的亮度不足進(jìn)行補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備具有一第一個(gè)編碼裝置，用于對(duì)來(lái)自一個(gè)像素區(qū)的彩色信號(hào)分量進(jìn)行編碼；
接收經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量并將該像素區(qū)的經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量轉(zhuǎn)換為編碼器一端的模擬信號(hào)的裝置，該模擬信號(hào)將由接收器進(jìn)行解碼；補(bǔ)償裝置，用模擬的彩色信號(hào)分量和尚未編碼的亮度信號(hào)來(lái)生成亮度補(bǔ)償信號(hào)；第二個(gè)編碼器，為各個(gè)像素區(qū)，對(duì)與亮度補(bǔ)償信號(hào)相結(jié)合的亮度信號(hào)進(jìn)行編碼。
對(duì)本發(fā)明的設(shè)備的有益發(fā)展體現(xiàn)在相關(guān)從屬權(quán)利要求中。
本發(fā)明的典型實(shí)例將參照附圖進(jìn)行描述，在這些附圖中

圖1示出常規(guī)的彩色電視發(fā)射系統(tǒng)的原理；圖2示出一個(gè)MPEG編碼器的方塊圖；圖3示出一個(gè)MPEG編碼器的簡(jiǎn)化方塊圖，分為亮度信號(hào)和彩色信號(hào)分量?jī)刹糠?；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的具有亮度補(bǔ)償?shù)腗PEG編碼器；圖5示出一個(gè)宏塊的像素的概略圖解，數(shù)據(jù)格式為4∶2∶2與4∶2∶0。
在下文中，首先對(duì)通常的PAL(逐行倒相)制式的模擬彩色電視發(fā)射系統(tǒng)的相關(guān)部分進(jìn)行描述，然后，出于對(duì)亮度補(bǔ)償方法應(yīng)用的需要，對(duì)MPEG編碼方式進(jìn)行介紹。
圖1展示的是這樣的一種常規(guī)的彩色電視發(fā)射方法的原理。在發(fā)射器TR中，被記錄下來(lái)的光發(fā)射信號(hào)用它的標(biāo)準(zhǔn)彩色參數(shù)X1、Y1和Z1來(lái)表示，并且通過(guò)電視攝象機(jī)CAM的帶有光電轉(zhuǎn)換器FiR、FiG、FiB的三個(gè)理想濾光器被首先轉(zhuǎn)換成與彩色參數(shù)R1、G1和B1相對(duì)應(yīng)的三個(gè)電信號(hào)。
這些信號(hào)經(jīng)三個(gè)前置補(bǔ)償器I/γ的γ-前置補(bǔ)償，生成彩色參數(shù)信號(hào)ER1、EG1和EB1，然后經(jīng)/C矩陣轉(zhuǎn)換器CMX轉(zhuǎn)換，生成亮度EY1和兩個(gè)彩色信號(hào)分量EU1和EV1。出于接收端的需要，這些信號(hào)還要經(jīng)過(guò)一個(gè)裝置CAT進(jìn)行調(diào)整，以便進(jìn)行編碼和發(fā)射。
到達(dá)接收器REC的信號(hào)一般來(lái)講同在接收端時(shí)的信號(hào)是不同的，因此用EY2、EU2和EV2來(lái)表示。在接收器REC中，向彩色參數(shù)信號(hào)ER2、EG2和EB2的轉(zhuǎn)換是在/D矩陣轉(zhuǎn)換器DMX中進(jìn)行的，這些彩色參數(shù)信號(hào)被輸送到圖像再現(xiàn)管TU進(jìn)行灰度補(bǔ)償γ，然后作為R2、G2、B2信號(hào)，通過(guò)熒光材料PR、PG和PB來(lái)激活具有標(biāo)準(zhǔn)彩色參數(shù)X2、Y2、Z2的再現(xiàn)光發(fā)射信號(hào)。如果ER1、EG1和EB1向EY1、EU1和EV1轉(zhuǎn)換與EY2、EU2和EV2向ER2、EG2和EB2轉(zhuǎn)換，F(xiàn)iR、FiG、FiB中的濾光器和熒光物質(zhì)PR、PG和PB，以及灰度前置補(bǔ)償1/γ和灰度失真γ是分別互逆對(duì)應(yīng)的，而且在轉(zhuǎn)換中沒(méi)有錯(cuò)誤出現(xiàn)，則再現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)彩色參數(shù)X2、Y2和Z2就會(huì)與記錄下來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)彩色參數(shù)X1、Y1和Z1相對(duì)應(yīng)。使用一個(gè)亮度信號(hào)和兩個(gè)彩色信號(hào)分量的目的在于利用亮度信號(hào)EY和分為兩個(gè)彩色信號(hào)分量EU和EY的彩色信息來(lái)分別發(fā)射亮度信息(等亮度法)。然后由于灰度前置補(bǔ)償，這種分離一般來(lái)講是不會(huì)達(dá)到目的的。
根據(jù)MPEG-1或MPEG-2對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行編碼大致可以分為三個(gè)步驟·進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，以便能夠更好地利用連續(xù)圖像的冗余的時(shí)間相關(guān)性，·接著以對(duì)DCT光譜參數(shù)進(jìn)行量化的方式實(shí)現(xiàn)二維的DCT編碼，以便對(duì)不恰當(dāng)?shù)慕M合進(jìn)行換算。
·對(duì)經(jīng)過(guò)適當(dāng)分類、量化的DCT光譜參數(shù)和編碼系數(shù)進(jìn)行平均信息編碼。
按照MPEG或者其它圖像編碼方法，如對(duì)于電視電話、數(shù)碼相機(jī)和數(shù)碼錄像機(jī)來(lái)說(shuō)，對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行編碼也是通過(guò)同時(shí)發(fā)射一個(gè)亮度信號(hào)、兩個(gè)彩色信號(hào)分量，和經(jīng)過(guò)前置灰度補(bǔ)償?shù)牟噬珔?shù)信號(hào)的方式來(lái)完成的。
如在圖2和5中示出的那樣，原始圖像OP被分成多個(gè)宏塊。在這種情況下，所謂的I區(qū)是內(nèi)編碼的，也就是說(shuō)，與在時(shí)間上相鄰的圖像是無(wú)關(guān)的。對(duì)于所謂I圖像的特殊情況而言，這也適用于圖像的所有分區(qū)塊。
對(duì)于非內(nèi)編碼區(qū)，首先在減法器S中求出從經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^圖像MCP中減去相應(yīng)的塊MCB而得到的差，然后，以DCT(離散余弦轉(zhuǎn)換)方式將該差轉(zhuǎn)換成譜域。光譜參數(shù)作為塊類型(內(nèi)編碼/非內(nèi)編碼)和輸出緩沖器BUF的函數(shù)進(jìn)行量化。量化器Q量化的有效光譜分量越多，轉(zhuǎn)換結(jié)果就比量化的有效光譜分量較少時(shí)更不精確，在某些情況下，所謂更重要的光譜分量被完全省略。這種量化將導(dǎo)致對(duì)彩色信號(hào)分量的光帶的限制，這種情況通常是會(huì)出現(xiàn)的，并且其影響程度比對(duì)亮度信號(hào)的影響還要大，此外，還會(huì)導(dǎo)致信息量的減少以及視頻信號(hào)EY、EU和EV的質(zhì)量變?cè)恪?br> 上面提到的差值生成方法也可以通過(guò)指定一個(gè)全零塊以作為經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^塊MCB的方式面應(yīng)用于內(nèi)編碼塊。所有的經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^塊加在一起可以被認(rèn)為是經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^圖像MCP，而MCP是在減法器中S中從原始圖像OP減得的。
經(jīng)過(guò)量化的光譜值被巧妙地分類，然后進(jìn)行無(wú)錯(cuò)的平均信息量編碼處理ENC，輸出的代碼字被寫(xiě)入到緩沖存儲(chǔ)器BUF。從這個(gè)緩沖存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)作為MPEG數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)通往接收端的傳輸信道被發(fā)射出去。正如上面提到的，輸出緩沖器的占用密度是衡量量化及其對(duì)應(yīng)的反向量化的一個(gè)尺度。如果緩沖器有可能被充滿，則量化過(guò)程就會(huì)被粗化，結(jié)果，生成的數(shù)據(jù)的數(shù)量就會(huì)變小。如果緩沖器有可能變空，則量化過(guò)程就會(huì)被細(xì)化，以便使生成的數(shù)據(jù)的數(shù)量變大。
經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^圖像MCP是在動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電路MC中生成的MCP是以原始圖像OP為基礎(chǔ)生成的，考慮到由于對(duì)恰當(dāng)組合進(jìn)行換算造成的錯(cuò)誤，MCP的生成還要基于經(jīng)過(guò)相應(yīng)的反向量化和反向DCT轉(zhuǎn)換的量化器Q的輸出信號(hào)。特別是，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償必須準(zhǔn)確地再現(xiàn)在接收端出現(xiàn)的圖像，而且該圖像在發(fā)射過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。為此，反向量化Q-1和反向DCT轉(zhuǎn)換DCT-1也在編碼器中進(jìn)行。
由于上面提供到的灰度前置補(bǔ)償，亮度信息被包含于兩個(gè)彩色信號(hào)分量EU和EV中，更確切地說(shuō)，包含的亮度信息越多，彩色就越飽和，而且相關(guān)的亮度信號(hào)的各自的亮度就越低。因此，彩色信號(hào)分量的改變將導(dǎo)致再現(xiàn)亮度的變化。正象從所提到的現(xiàn)行技術(shù)中了解到的那樣，對(duì)于模擬電視信號(hào)而言，以兼容的方式對(duì)在發(fā)射端出現(xiàn)的這些錯(cuò)誤進(jìn)行補(bǔ)償是可行的。這種措施可以改善圖像的質(zhì)量。如果未經(jīng)補(bǔ)償即可見(jiàn)到相同質(zhì)量的圖像，那么，增加彩色信號(hào)分量的允許錯(cuò)誤值就是可行的。通過(guò)適當(dāng)?shù)膮?shù)選擇，把圖像質(zhì)量的改善與較粗的量化結(jié)合起來(lái)也是可行的。
首先，必須求出將以彩色信號(hào)分量沒(méi)有任何錯(cuò)誤的面貌出現(xiàn)的亮度，即所謂的理想亮度Y理想Y理想＝WRER1γ＋WGEG1γ＋WBEB1γ(1)這里，WR、WG和WB是分別與再現(xiàn)亮度相對(duì)應(yīng)的三原色的系數(shù)。以下的值用于求得EBU的三原色含量WR＝0.2219，WG＝0.7068，WB＝0.0713，(2)其中，γ是圖像再管TU的灰度值。下面的適用于目前常用的顯像管2.2≤γ≤2.8(3)也可以通過(guò)方程(1)的如下替換式來(lái)求出理想的亮度Y理想
(4)其中，CR、CG和CB是與亮度信號(hào)相對(duì)應(yīng)的三原色信號(hào)的值的系數(shù)，而其中CR＝0.299，CG＝0.587，CB＝0.114， (5)而且，KU和KV是兩個(gè)彩色信號(hào)分量的系數(shù)，其中KU＝0.493，而KV＝0.587。(6)在亮度信號(hào)保持不變而彩色信號(hào)分量已經(jīng)變化之后出現(xiàn)的實(shí)際亮度Y實(shí)際可以用與關(guān)系式用與關(guān)系式(4)對(duì)應(yīng)的方式求出
(7)這里，EU2和EV2是已經(jīng)改變的彩色信號(hào)分量。一般情況下，Y理想和Y實(shí)際的值對(duì)于每個(gè)像素來(lái)講是不同的。這樣，給發(fā)射端的亮度信號(hào)EY1加上一個(gè)補(bǔ)償信號(hào)ΔEY以便使Y理想和Y實(shí)際更為接近就是可行的。作為這種加值處理的結(jié)果，應(yīng)該應(yīng)用以下公式計(jì)算
(8)當(dāng)γ≠1時(shí)，該關(guān)系式對(duì)ΔEY無(wú)解。然而，ΔEY可以象期望的那樣，通過(guò)迭代法求出逼近值。
補(bǔ)償信號(hào)ΔEY的第一個(gè)可能的估算值是
(9)如果用估算值ΔEYS進(jìn)行補(bǔ)償應(yīng)該是不適當(dāng)?shù)模瑒t可以根據(jù)(8)利用迭代法求出具有理想精度的ΔEY。這里，ΔEYS可以作為起始值來(lái)使用。(7)和(8)顯示，為了對(duì)由于處理彩色信號(hào)分量導(dǎo)致的亮度不足進(jìn)行補(bǔ)償，在發(fā)射端對(duì)已改變的彩色信號(hào)分量進(jìn)行計(jì)算的同時(shí)，必須計(jì)算出再現(xiàn)的亮度Y實(shí)際。這一點(diǎn)在圖像編碼協(xié)議如MPEG中尤為重要，因?yàn)榻邮掌鹘邮盏降膱D像無(wú)論如何都是在發(fā)射端再現(xiàn)的，即使該圖像是在MPEG數(shù)據(jù)流的無(wú)差錯(cuò)發(fā)射中獲得的。
圖3用一個(gè)簡(jiǎn)化方塊圖展示了根據(jù)MPEG對(duì)一個(gè)像素區(qū)進(jìn)行編碼的序列。圖像被分成一個(gè)個(gè)的原始?jí)KORB，除了量化器Q的置位之外，在每個(gè)塊中不恰當(dāng)組合的換算相互之間是分別進(jìn)行的。三個(gè)分量EY1，EU1和EV1的編碼過(guò)程ENCB相互之間也是分別進(jìn)行的。為了清晰起見(jiàn)，圖中只繪出了一個(gè)塊的編碼過(guò)程。對(duì)于一個(gè)圖像的所有塊反復(fù)進(jìn)行操作。用于三個(gè)分量中的每一個(gè)分量的經(jīng)過(guò)處理的塊PRB在所有情況下都是通過(guò)把反向DCT的輸出信號(hào)與經(jīng)過(guò)相應(yīng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^塊MCB結(jié)合起來(lái)而形成的。
然而，在使用本發(fā)明的亮度補(bǔ)償法時(shí)，現(xiàn)在，相互獨(dú)立地處理一個(gè)個(gè)的信號(hào)分量已不再可能了。相反，為了求出方程(7)的解，必須給出接收端的彩色信號(hào)分量EU2和EV2。因此，從時(shí)間順序上看，對(duì)兩個(gè)彩色信號(hào)分量的處理是在對(duì)亮度信號(hào)進(jìn)行處理之前完成的。圖4示出了信號(hào)處理的順序。
理想亮度Y理想是在第一個(gè)計(jì)算裝置DETYD中，例如通過(guò)方程式(4)從原始?jí)KORB的信號(hào)值EY1、EU1和EV1中計(jì)算出來(lái)的。接著在經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)膲KMCB的減法SY、SU、SV做完之后，如果合適的話，首先進(jìn)行彩色信號(hào)分量的DCT(離散余弦轉(zhuǎn)換)和Q(量化)。經(jīng)過(guò)量化的光譜系數(shù)被送往平均信息量編碼裝置ENCB進(jìn)行處理，ENCB也有一個(gè)緩沖器，它的占用率對(duì)量化器Q進(jìn)行控制。塊PRB存在于接收端而且，如上所述，它是進(jìn)一步的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償所必須的。為獲得PRB的像素值，把由反向量化器Q-1和反向離散余弦轉(zhuǎn)換裝置DCT-1再現(xiàn)的差值信號(hào)EU2D和EV2D與經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^塊MCB相加。方程式(7)所要求的信號(hào)EU2和EV2就是通過(guò)這種方式獲得的。這些信號(hào)與亮度信號(hào)EY1一起被用來(lái)在第二個(gè)計(jì)算裝置DETYA中根據(jù)方程(7)求出實(shí)際亮度Y實(shí)際。Y理想與Y實(shí)際之間的差值是在第三個(gè)計(jì)算裝置DETYA中求出來(lái)的，該差值用彩色信號(hào)分量的變化來(lái)描述再現(xiàn)端亮度的變壞，而彩色信號(hào)分量的變化是在對(duì)不恰當(dāng)組合進(jìn)行換算期間依據(jù)MPEG進(jìn)行的。
為了對(duì)亮度的變壞進(jìn)行補(bǔ)償，補(bǔ)償信號(hào)ΔEY也在第三個(gè)計(jì)算裝置DETYY中算出，例如作為根據(jù)方程(9)求出的估算或者根據(jù)方程(8)求出的迭代值。在后一種情況，信號(hào)EY1、EU2和EV2還必須送往該方塊以求出補(bǔ)償信號(hào)ΔEY。在補(bǔ)償信號(hào)ΔEY被算出之后，與差值亮度信號(hào)EY1D相加。然后，以常規(guī)的方法對(duì)以這種方式獲得的經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)牧炼刃盘?hào)EY1D＋ΔEY進(jìn)行MPEG編碼。為獲得存在于接收端的該塊的亮度信號(hào)值，將經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)谋容^塊MCB的信號(hào)值EYV與在第二個(gè)加法器AY2中再現(xiàn)的信號(hào)EY2D的值相加，繼而形成信號(hào)EY2。
MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)支持不同的數(shù)據(jù)格式，這些不同的數(shù)據(jù)格式共享的優(yōu)點(diǎn)是，亮度信號(hào)的像素的數(shù)量一般來(lái)說(shuō)同彩色信號(hào)分量的像素的數(shù)量是不相等的。例如，這些數(shù)據(jù)的格式是4∶2∶2和4∶2∶0。在第一種情況，在水平方向上與亮度信號(hào)的像素?cái)?shù)量比較，彩色信號(hào)分量的像素?cái)?shù)量只為它的一半，而在第二種情況，在水平和垂直方向，彩色信號(hào)分量的像素的數(shù)量都只為亮度信號(hào)的像素?cái)?shù)量的一半。
圖5以圖解的方式示出了在一個(gè)關(guān)于亮度信號(hào)的16×16個(gè)像素的宏塊中像素安排情況的例子。在4∶2∶2格式的情況下，彩色信號(hào)EU的16×8的像素值和彩色信號(hào)EV的16×8的像素值是與16×16亮度信號(hào)值相關(guān)聯(lián)的。因此，在每種情況下，對(duì)于兩個(gè)在水平方向上相鄰的亮度信號(hào)的值而言，相關(guān)的彩色信號(hào)的值是相等的。與此相對(duì)應(yīng)，在4∶2∶0格式中，在每種情況下，被安排在一個(gè)四邊形中的四個(gè)亮度信號(hào)被分別賦予一個(gè)彩色信號(hào)的值EU和EV。
理想亮度和實(shí)際亮度必須參照與每個(gè)像素對(duì)應(yīng)的亮度信號(hào)計(jì)算出來(lái)，而在這樣做的時(shí)候，如上所述的彩色信號(hào)值的安排必須參與計(jì)算。
為避免可能出現(xiàn)的肉眼可見(jiàn)的梯形結(jié)構(gòu)以及由此引致的數(shù)據(jù)流量的增加，所求出的補(bǔ)償值可以在ENCB編碼之前，在水平方向上再次進(jìn)行后置濾波，還可以進(jìn)行垂直方向的后置濾波，這與在4∶2∶0格式中相同。
據(jù)初步試驗(yàn)，在根據(jù)MPEG進(jìn)行編碼時(shí)，較低的數(shù)據(jù)流量會(huì)導(dǎo)致圖像模糊和抑制效應(yīng)，對(duì)于彩色和再現(xiàn)亮度方面均是如此。在某些情況下，在直接相鄰的高飽和彩色區(qū)可見(jiàn)到明顯的模糊現(xiàn)象。由于對(duì)彩色信號(hào)分量進(jìn)行處理而引起的對(duì)再現(xiàn)亮度的影響是通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的亮度補(bǔ)償措施而加以避免的。剩下的對(duì)再現(xiàn)彩色的明顯影響要小得多。然而，由于人對(duì)色彩的視覺(jué)的限制，這不會(huì)有太大的影響。
補(bǔ)償信號(hào)ΔEY還要與實(shí)施亮度信號(hào)EY相加，結(jié)果，亮度信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性就可能出現(xiàn)變化。然而，作為結(jié)果，發(fā)射亮度信號(hào)所要求的數(shù)據(jù)容量最大只能增加10％，或者說(shuō)以一個(gè)預(yù)定的數(shù)據(jù)流量進(jìn)行發(fā)射，因此，再現(xiàn)亮度的信噪比只會(huì)稍有下降。
本發(fā)明還可用于所有其它的圖像編碼方法，只要從時(shí)間順序上看，彩色信號(hào)分量的處理和再現(xiàn)能在亮度信號(hào)的處理和再現(xiàn)之前進(jìn)行即可。除DCT之外，其它的轉(zhuǎn)換方式也可以使用，例如按片斷進(jìn)行圖像編碼的方式。
已經(jīng)考慮的應(yīng)用領(lǐng)域的例子有數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼錄像機(jī)、MPEG-4、DVD(數(shù)字通用光盤(pán))、DVB(數(shù)碼視頻廣播)、DDS/Direc電視機(jī)和可視電話等。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)由于采用正交轉(zhuǎn)換編碼/解碼的圖像數(shù)據(jù)壓縮方式對(duì)彩色信號(hào)(EU1、EV1)進(jìn)行處理而造成的亮度不足進(jìn)行補(bǔ)償(DETEY)的方法，其特征在于具有以下步驟對(duì)一個(gè)像素區(qū)(ORB)的彩色信號(hào)分量(EU1、EV1)進(jìn)行編碼(SU、SV、DCT、Q)；從經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量中獲得該像素區(qū)(ORB)的經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量(EU2、EV2)在編碼器一端的模擬信號(hào)(Q-1、DCT-1、AU、AV)，該模擬信號(hào)將由接收器進(jìn)行解碼；用模擬的彩色信號(hào)分量(EU2、EV2)和尚未編碼的亮度信號(hào)(EY1D)來(lái)生成(DETYD、DETYA、DETEY)亮度補(bǔ)償信號(hào)(ΔEY)；對(duì)于各個(gè)像素區(qū)，對(duì)亮度信號(hào)分量亮度補(bǔ)償信號(hào)之和(EY1D＋ΔEY)進(jìn)行編碼(DCT、Q)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中彩色信號(hào)分量的編碼和亮度信號(hào)分量與亮度補(bǔ)償信號(hào)之和(EY1D＋ΔEY)的編碼包括一個(gè)離散余弦變換(DCT)和一個(gè)量化過(guò)程(Q)，而其中經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量(EU2、EV2)在編碼器一端的模擬過(guò)程包括一個(gè)相應(yīng)的反向量化過(guò)程(Q-1)和反離散余弦變換(DCT-1)，該模擬信號(hào)將由一個(gè)接收器進(jìn)行解碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中的編碼方法符合MPEG-1或MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，或者是某一個(gè)其他的幀內(nèi)/幀間或半幀內(nèi)/半幀間編碼方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，其中關(guān)于幀間或者半幀間的編碼，一個(gè)原始像素區(qū)(ORB)和源于前一個(gè)圖像的一個(gè)經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)南袼貐^(qū)(MCB)之間的各個(gè)差值信號(hào)(EY1D、EU1D、EV1D)被輸往離散余弦變換(DCT)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一所述的方法，其特征在于，其中亮度補(bǔ)償信號(hào)(ΔEY)的生成包括以下步驟通過(guò)將亮度信號(hào)分量(EY1)的像素值部分與源于各自的原始像素區(qū)(ORB)的兩個(gè)彩色信號(hào)分量(EU1、EV1)的像素值部分相加的方式，或者通過(guò)將相應(yīng)的RGB信號(hào)的像素值部分相加的方式，計(jì)算(DETYD)出Y理想值；通過(guò)將來(lái)自各自的原始像素區(qū)(ORB)的亮度信號(hào)分量(EY1)的像素值部分與各自的經(jīng)過(guò)模擬的彩色信號(hào)分量(EU2、EV2)相加的方式計(jì)算(DETYA)出Y實(shí)際值；計(jì)算差值
6.一種對(duì)由于采用正交轉(zhuǎn)換編碼/解碼的圖像數(shù)據(jù)壓縮方式對(duì)彩色信號(hào)(EU1、EV1)進(jìn)行處理而造成的亮度不足進(jìn)行補(bǔ)償(DETEY)的設(shè)備，其特征在于第一個(gè)編碼器(SU、SV、DCT、Q)，用于對(duì)來(lái)自一個(gè)像素區(qū)(ORB)的彩色信號(hào)分量(EU1、EV1)進(jìn)行編碼；裝置(Q-1、DCT-1、AU、AV)，其接收經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量，并將該像素區(qū)(ORB)的這一經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量(EU2、EV2)轉(zhuǎn)換為編碼器一端的模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)將由接收器進(jìn)行解碼；補(bǔ)償裝置(DETYD、DETYA、DETEY)，用模擬的彩色信號(hào)分量(EU2、EV2)和尚未編碼的亮度信號(hào)(EY1D)來(lái)生成亮度補(bǔ)償信號(hào)(ΔEY)；第二個(gè)編碼器(DCT、Q)，對(duì)于各個(gè)像素區(qū)，用于把亮度信號(hào)分量與亮度補(bǔ)償信號(hào)相合并(EY1D＋ΔEY)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征在于，其中第一個(gè)編碼器包括一個(gè)離散余弦變換(DCT)部分和一個(gè)量化器(Q)，而且其中對(duì)經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量在編碼器一端的模擬信號(hào)(EU2、EV2)進(jìn)行處理的裝置包括一個(gè)相應(yīng)的反向量化器(Q-1)和一個(gè)反離散余弦變換(DCT-1)部分，模擬信號(hào)將由一個(gè)接收器進(jìn)行解碼。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的設(shè)備，其特征在于，其中第一、第二個(gè)編碼器以及對(duì)經(jīng)過(guò)編碼的彩色信號(hào)分量在編碼器一端的模擬信號(hào)進(jìn)行處理的裝置符合MPEG-1或MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
在模擬電視系統(tǒng)中，已知可以通過(guò)利用發(fā)送端補(bǔ)償信號(hào)來(lái)補(bǔ)償由于γ－前置補(bǔ)償彩色信號(hào)的接收端低通濾波所引起的接收端亮度不足。這種用于亮度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄒ部梢员挥糜谂c調(diào)制解調(diào)圖像編碼方法(例如，MPEG)結(jié)合使用。一補(bǔ)償信號(hào)從該解碼后的彩色信號(hào)中導(dǎo)出，并被用于該亮度的編碼中。為預(yù)測(cè)而的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮陦K基于相應(yīng)的解碼彩色信號(hào)以及被解碼和補(bǔ)償?shù)牧炼刃盘?hào)。
文檔編號(hào)H04N5/21GK1238101SQ97199863
公開(kāi)日1999年12月8日 申請(qǐng)日期1997年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月17日
發(fā)明者吉多·布魯克 申請(qǐng)人:德國(guó)湯姆森-布蘭特有限公司