[发明专利]补偿IDCT失配的DCT域下转换系统

说明书

本发明涉及一种能对诸如MPEG-2编码视频信号等编码高分辨率视频信号进行转换和格式化的解码器，更具体地涉及一种自适应地补偿编码器/解码器之间的失配的方法与设备。

在美国，提出了一种用于数字编码高清晰度电视(HDTV)信号的标准。该标准的一部分基本上与国际标准化组织(ISO)的活动图象专家组(MPEG)所提出的MPEG-2标准相同。该标准在标题为“信息技术-活动图象及相关声频信号的通用编码，推荐H.626(Information Technology-Generic Coding of Moving Pictures andAssociated Audio,Recommendation H.626)”的国际标准(IS)出版物ISO/IEC 13818-2,IS,11/94中有所说明，该出版物可以从ISO购得，在此引用其关于MPEG-2数字视频编码标准的讲解作为参考。

MPEG-2标准实际上是几个不同的标准。MPEG-2中，定义了几个不同的文档，每个文档对应于一种不同复杂程度的编码图象。对于每个文档定义了几个不同的级别，每个级别对应于一种不同的图象分辨率。一个被称为主文档、主级别(main profile,main level)的MPEG-2标准目的是用于编码遵从已有电视标准(如NTSC和PAL)的视频信号。另一个被称为主文档、高级别(main profile,highlevel)的标准目的是用于编码高清晰度电视图象。按主文档、高级别标准编码的图象的每个图象帧可以含有多达1152行，每行含有多达1920象素(pixel)。

另一方面，主文档、主级别标准所规定的最大图象尺寸为每行720象素和每帧576个行。在每秒30帧的帧频下，按照该标准编码的信号的数据率为每秒720×576×30即12441600象素。作为对比，按照主文档、高级别标准编码的图象的最大数据率为每秒1152×1920×30即66355200象素。该数据率是按照主文档、主级别标准编码的图象数据的数据率的5倍多。在美国为HDTV编码所建议的标准是该标准的一个子集，它规定每帧可多达1080行，每行可多达1920象素，以及在这样的帧尺寸下最大帧频为30帧每秒。美国建议标准的这个最大数据率仍然远大于主文档、主级别标准的最大数据率。

MPEG-2标准定义了一个包含有数字和控制信息的混合信息的复杂句法。其中一些控制信息被用来使该标准得以覆盖具有几种不同格式的信号。这些格式规定了一些具有不同的每行象元(pictureelement)(象素)数、不同的每帧或每场行数、和不同的每秒帧数或场数的图象。此外，MPEG-2主文档的基本句法定义了以5个层代表图象序列的压缩MPEG-2比特流，这5个层是：序列层、图象组层、图象层、切片层(the slice layer)和宏块层。其中每个层都由控制信息导入。最后，也被称为副信息的其他控制信息(如帧类型、宏块模式、图象运动矢量、系数的锯齿形模式和去量化信息)则被散布于整个编码比特流中。

预期该标准在电视制作室和观看人家庭中的实施将日益增多。至少在电视制作室能提供大量HDTV格式的节目之前，观看人还是希望保留他们的标准清晰度电视(SDTV)接收机，但又可能希望以SDTV格式观看HDTV节目。于是，对编码比特流的解码操作将可能包括下转换处理。下转换是把一个高清晰度输入图象转换成一个可在较低分辨率监视器上显示的较低分辨率图象。为了减少实施HDTV的成本，从高分辨率的主文档、高级别图象向主文档、主级别图象或其他较低分辨率图象格式的下转换已具有日益增大的重要性。下转换使得有可能用具有支持例如NTSC或PAL等主文档、主级别的编码图象的较低图象分辨率的现有廉价监视器取代昂贵的、和主文档、高级别编码图象一起使用的高清晰度监视器。

MPEG-2标准中的视频信号处理包括分别在编码和解码处理阶段利用离散余弦变换(DCT)和逆离散余弦变换(IDCT)在空域与频域之间转换视频信号。当编码器所用的DCT与解码器所用的IDCT以不同的方式实现时，编码器和解码器所重构的象素之间可能会产生差别。这种差别可能累积起来并在解码图象中变得可以察觉。由于解码图象中的可察觉差别是由编码器和解码器的不同DCT/IDCT实现方式引起的，所以这种失真叫作IDCT失配失真。对于那些例如遵从MPEG-1和MPEG-2等标准的高质量编码方案来说，IDCT失配是一个严重的问题。所以为了得到高的编码质量，必须控制IDCT失配。