[发明专利]高清晰度电视信号的编码技术

说明书

本发明涉及诸如高清晰度电视信号的图象信号的发送。特别是本发明包括一种编码技术，该技术变换模拟电视信号成为由码字（codeword）构成的数字比特流（digital    bit    stream），在接收机端，接收到的数字比特流解码还原成电视信号。

高清晰度电视（HDTV）信号有多种编码方法，这些技术总地可以分为波形编码，变换编码和矢量量化技术。

波形编码技术，象脉码调制（PCM）典型地使用一个标量量化器将模拟取样进行量化。此外使用一些步骤以减少必须要发射的信息，例如仅发送PCM取样的差分值。波形编码总地说实施简单，但是就我们关心的带宽压缩而言，其效率不高。波形编码的示例是KDD/Canon    140Mbit/s    HDTV编码。

变换编码技术变换图象取样到转换域，实现能量的压缩。对各个系数的标量量化器设计取决于其能量以及人眼视觉系统（HVS）对这些系数的灵敏度。最通常的视频编码系统这时是基于离散余弦变换（DCT）的偏差。好的变换算法实现了有效的带宽压缩，同时保留了好的图象质量。以编码器为基础的变换技术的实例是Telettra公司的68Mbit/s的HDTV编码器和Gdneral    Instruments公司的15Mbit/s的数字-密码（Digi-Cipher）HDTV编码器。

分波段编码是一种编码技术，它将HDTV信号划分为很多小波段。大部分信号能量集中在低频波段，更多的信息位分配给低频波段内的取样值。而且，不同的波段有不同的信号特征，因此每个不同的分波段使用不同的技术去编码。分波段编码的实例是由Bollcore和NTT公司提供的140Mbit/s编码器。

波形编码，变换编码，某种程度上，分波段编码在复杂性的意义上说编码器和解码器是相同的。就大部分视频传输和存储应用来说，解码器的数量远远大于编码器。因为每个接收机都需要一个解码器，而广播机仅仅需要一个编码器。因此，从整个系统的花费的观点来看对称算法可以不需要最好的解决方案。

矢量量化（VQ）基本上在一个时刻对一组取样值进行量化。VQ有这样的优点，在编码这些信号时仅仅需要一个工作查寻表，这导致了一种异常简单的解码器。然而，它提供的质量较差。此外，编码器必须通过一个代码簿去发现代表一组取样值的最好的矢量，一般说是很密集地计算。对高质量电视信号，尤其是HDTV，实时编码需要非常复杂的硬件。例如在同样未批准的，共同受让申请，其序号是07/732，024和07/759，361的专利申请披露了矢量量化的实例。

本发明的发明目的在于实现图象信号编码方法，它包括高压缩率和很小的质量劣变，并且进一步简化硬件结构。

本发明的另一个发明目的在于用一种编码方法实现相当大的带宽压缩，这时甚至原信号是受到干扰的。

实现上述目的的创造的编码方法具有下列特征。

一种电视信号编码方法包括如下步骤：

（a）把一个视频信号划分成亮度和色度分量。

（b）把亮度分量划分成多个分波段。

（c）同时和分别地在每个分波段上完成下列编码：

（ⅰ）把图象帧划分成多个两维的块，每块包含预定数目的象素;

（ⅱ）形成一个包含多个对应最通常的边缘图形的基本矢量，人眼视觉系统对所说图形有高的灵敏度;

（ⅲ）将块与代码簿进行比较。

（ⅳ）识别与上述块最紧密相关的边缘图形;

（ⅴ）产生一个包括对应步骤（ⅳ）的结果的一个码字的数字信号;

（ⅵ）对于所说块中的每一个重复所说的步骤（ⅲ）直到步骤（ⅴ）。

（d）同时对所说的亮度分量编码。

（e）为了发射将如此编码过的亮度和色度分量结合成一个单一比特流。

图1代表了一个本发明的SRQ编码方法的基本矢量的代码簿;

图2代表了本发明的编码器;

图3表示了本发明的解码器;

图4表示了本发明的帧内编码;以及

图5表示了本发明的帧间解码器。

结合上述附图将描述本发明最佳实施例。

简化矢量量化（SVQ）：