[发明专利]用于减小多路径信号退化的系统和方法

说明书

政府使用许可权

美国政府具有本发明的支付使用许可权，以及在有限的情况下按照国家标准和技术学会的第70NANB5H1171合同条款要求本专利持有者在合理的条件上许可其他人使用本发明。

发明领域

本发明涉及在信号处理期间减少信号劣变的系统和方法，尤其涉及把由图像信号，比如高清晰度电视(以下称HDTV)信号的非线性处理引起的多路径信号损失减到最少的系统和方法。

发明背景

现代技术的发展已经在许多技术领域提供了进步。图象处理是这些领域当中的显著者之一。目前，压缩的数据使能大量的数字视频数据使用相对小的带宽传输。与本技术的发展相一致的是HDTV的出现。HDTV的出现将引出许多新的技术。例如，按照一个已知的标准，比如运动图象专家组2(下称″MPEG2″)等标准的演播室环境处理可能需要一个新的信号标准，以使有可能以最小的质量损耗和降低制作编辑以及合并HDTV信号。这种制作处理通常需要在时域中操作(即像素)，这与编码图象的频域操作相对应。像素域处理需要解码输入到像素域的一个HDTV MPEG-2比特数据流。处理完成以后，产生的图像必须被编码回到一个MPEG-2比特数据流，以便作为演播室输出信号输出传递，或存储用于随后在该演播室环境中的使用。

演播室环境中的用于处理HDTV信号的一种选择是使用高比特率和受限制的图象组(下称GOP)结构。例如，可以考虑只使用帧内编码(下称I)宏数据块，或考虑一个稍复杂的GOP结构，只包括重复I和双向预测编码(下称B)图象(即IBIBI)。邻近地放置I帧可用于简化针对编辑删节和插入的处理。某些提议主张在大联盟的每秒20兆比特的HDTV比特率上大幅地增加比特率，到比如每秒129和225兆比特，其加法的附加比特可以顺应现有的OC-3和OC-12通信标准。

使用像素处理的一个主要问题是，MPEG-2解码和重新编码将需要一个处理途径，并且这通常将引起累进的信号质量降低。这种退化的最重要的原因之一是非线性处理，即HDTV信号的解量化和重新量化。考虑对于一个典型的生产过程来说可能需要的多达8个演播室处理途径的情况，必须关注和解决HDTV信号劣变的问题。

本发明概要

因此，本发明的一个目的是提供一个用于大幅地减少由图像信号，比如HDTV信号的非线性处理引起的多路径损耗的系统和方法。

本发明的另一目标是通过限制使用在编码和解码操作中的量化值提供减小多路径损耗的一个系统和方法。

本发明的再一个目标是提供一个针对给定处理途径而把一个宏数据块量化值限制到一个从宏数据块量化值的给定设置中选择出来的一个值的系统和方法，其中该构成此给定设置给定的宏数据块量化值是从用于前面处理途径的宏数据块量化值中获得的。

本发明的另一目的是提供一个把针对给定处理途径的一个宏数据块量化值限制到等于用于前面处理途径、而由一个给定整数所除的宏数据块量化值的一个值的系统和方法。

可以根据本发明原理获得的这些和其他目的是通过执行一个第一个处理操作获得的，该第一个处理操作包括使用一个第一个量化值对于一个数据的预定单元(例如宏数据块的8×8亮度数据块、整个宏数据块等)进行编码和解码。稍后通过使用一个第二量化值对于该数据的预定单元进行编码和解码而执行一个第二处理操作。该第二量化值是从通过用各种整数值划分该第一个量化值而获得的一个或者多个整数值的一组中选择的。在至少一个实施例中，通过用等于2ⁿ的整数值划分该n个第一个量化值而获得整数值的组，其中n是一个非负整数。在第一个处理操作和第二处理操作之间，可以对于该数据的预定单元执行一个预定的像素域函数操作，比如图象幅度重置。在这些处理操作中，通过对于该数据的预定单元执行一个离散余弦变换并且量化该数据的预定单元而实现编码。类似地，通过对于该数据的预定单元执行一个相反离散余弦变换并且解量化该数据的预定单元而实现解码。