[发明专利]减少位深的量子化方法

说明书

本申请是申请人于2002年8月8日提交的、申请号为“02819594.9”(PCT/JP02/08146)的、发明名称为“减少位深的量子化方法”的发明专利申请的分案申请。 

相关申请

本申请要求标题为“减少位深的量子化”、由Louis Kerofsky发明、于2001年8月9日提交、律师待办事务表编号为SLA1110P的美国临时专利申请06/311,436，及标题为“有联合量子化及标准化处理的视频编码方法和系统”、由Louis Kerofsky发明、于2001年11月30日提交、律师待办事务表编号为SLA1110P的美国临时专利申请06/319,018，及标题为“减少位深的量子化方法”、由Louis Kerofsky发明、2002年5月2日提交、律师代表事务表编号为SLA1110的美国专利申请10/139,036的权利。 

发明背景

1.发明领域

本发明涉及视频压缩技术，更特别地，涉及减少在视频编码变换计算中所需的比特大小的方法。

2.相关技术的描述

视频信息格式提供适合于激活电视屏幕或存储在录像带上的可视信息。通常，视频数据以层次顺序组织。视频序列被划分为帧的组，并且每一组可以包括一系列的单个帧。每个帧约等价于一个静止图片，该静止图片被频繁地更新从而模拟显示连续的运动。帧进一步被划分为有助于系统容错设计的片段，或者水平部分。每个片段被独立编码以使得错误不会在片段之间传播。片段由宏块组成。在H.26P和移动图像专家组(MPEG)-X标准中，取决于视频格式，宏块 由16×16的亮度象素和对应的一组饱和度象素构成。宏块总是包含整数个块，8×8象素矩阵为最小的编码单元。

视频压缩是任何需要传输或存储视频数据的应用的关键组件。压缩技术通过重用帧的不同区域中存储的信息(时间冗余)对移动进行补偿。压缩也通过将数据从空间域变换到频域中来进行。H.26P和MPEG-X国际标准中已采用通过移动补偿使用时间冗余并通过变换使用空间冗余的混合数字视频压缩，如离散余弦变换(DCT)作为基础。

如美国专利6,317,767(王)所述，DCT及反向离散余弦变换(IDCT)是在图像数据信号处理中广泛使用的操作。例如，两者都被用在由MPEG发布的移动图像视频压缩国际标准中。DCT由特定的属性以产生简化且高效的编码模型。当应用于象素数据矩阵时，DCT是这样的方法，它将一块数据分解为空间频率的加权和，即DCT系数。相反，IDCT被用于变换DCT系数的矩阵为象素数据。

数字视频(DV)编码解码器是使用基于DCT的数据压缩方法的设备的一个例子。在分块阶段，图像帧被划分为N×N的包括例如每个象素的亮度和颜色数据的象素信息块。一般的块大小为水平和垂直各8个象素。然后象素块被“混洗”从而来自该图像不同部分的几个块被分组在一起。混洗增强了图像质量的一致性。

不同的区域在不同的时间事件被记录。对每块象素数据，移动检测器寻找帧的两个区域之间的不同之处。移动信息被发送到下一个处理阶段。在下一个处理阶段，使用DCT变换象素信息。例如，8-8DCT在垂直和水平两个方向各取得8个输入并返回8个输出。然后通过用加权常数乘每块DCT系数对结果DCT系数加权。

在下一个阶段量子化加权的DCT系数。量子化将在值的特定范围之内的每个DCT系数进行舍入为相同的数。量子化倾向于设置频率矩阵的高频成分为0，导致存储少得多数据。然而，由于人眼对低频更加敏感，在此阶段可感知的图像质量下降很少。

量子化阶段包括通过以锯齿形的模式读取矩阵值来变换量子化的系数的两维矩阵为一维线性数据流并划分所述量子化的系数的一维线性流为片段，其中每个片段由0系数及随后的非0的量子化的系数的字符串构成。然后执行可 变长编码(VLC)通过变换每个片段，由片段中0系数的数量及非0系数的幅值组成，为可变长代码字。最后，分频处理将每30个可变长编码的量子化的系数块打包为5个定长的同步块。

解码本质上是上述编码处理的反向处理。首先对数字流进行分帧。然后可变长解码(VLD)解包数据从而可以将其恢复为单独的系数。在反向量子化系数之后，对结果应用反向加权和反向的离散余弦变换(IDCT)。反向权重是编码处理中应用的权重的乘法反向。然后由IDCT处理反向加权函数的输出。