縮放壓縮的圖象的制作方法

專利名稱：縮放壓縮的圖象的制作方法
本申請(qǐng)要求1998年5月7日遞交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.60/084,632(文檔號(hào)12755P)的利益。
本發(fā)明總地涉及通信系統(tǒng)，且更具體地，本發(fā)明涉及一種用于在例如MPEG類視頻解碼器的一信息流解碼器中至少改變圖象信息的大小的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
在幾種通信系統(tǒng)中，待被發(fā)送的數(shù)據(jù)被壓縮以使可用帶寬被更加有效地使用。例如，運(yùn)動(dòng)圖象專家組(MPEG)具有幾種有關(guān)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的頒布的標(biāo)準(zhǔn)。第一個(gè)被稱之為MPEG-1，涉及ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)11172且結(jié)合在此作為參考。第二個(gè)被稱之為MPEG一2涉及，ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)13818且被結(jié)合在此作為參考。在先進(jìn)電視系統(tǒng)委員會(huì)(ATSC)數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)文件A/53中描述了一種壓縮的數(shù)字視頻系統(tǒng)且結(jié)合在此作為參考。
上述有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)描述了適合于在數(shù)字通信系統(tǒng)中使用固定或可變長(zhǎng)度碼壓縮及傳輸視頻、音頻和其他信息的數(shù)據(jù)處理及操作技術(shù)。具體地，上述標(biāo)準(zhǔn)，及其他“MPEG類”標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)說(shuō)明性地使用幀內(nèi)編碼技術(shù)(例如行程編碼、哈夫曼編碼等)和幀間編碼技術(shù)(例如正向和反向預(yù)測(cè)編碼、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)?壓縮視頻信息。具體地，在視頻處理系統(tǒng)的情況下，MPEG和MPEG類視頻處理系統(tǒng)的特征在于帶有或不帶有幀內(nèi)和/或幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償編碼的視頻幀的基于預(yù)測(cè)的壓縮編碼。
已知在例如采用相對(duì)低分辨率顯示裝置的電視系統(tǒng)中壓縮(即改變大小)圖象信息以減少解碼器錨幀(anchor frame)存儲(chǔ)器要求或減少解碼器處理資源。這種應(yīng)用是高清晰度電視(HDTV)接收機(jī)與標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視(SDTV)顯示器相關(guān)聯(lián)、或提供視頻信息給一普通NTSC、PAL或SECAM電視的情況。
第一種已知的技術(shù)包括以全HDTV分辨率進(jìn)行解碼，存儲(chǔ)得到的全分辨率圖象并在顯示之前執(zhí)行對(duì)該全分辨率圖象的濾波和下降取樣。盡管該方案在被支持的分辨率方面是非常靈活的，由于該幀存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器必須容納這些全分辨率圖象而使成本過(guò)高。即使在錨幀存儲(chǔ)之前執(zhí)行濾波和下降取樣，計(jì)算的復(fù)雜性也與全分辨率解碼一樣。
第二種已知的技術(shù)包括在例如由一MPEG類解碼器接收的8×8塊的DCT系數(shù)的情況下，僅處理一DCT系數(shù)塊的4×4低(根據(jù)水平和垂直空間分辨率)子塊(即截除三個(gè)4×4高階子塊)。對(duì)該低4×4DCT系數(shù)塊執(zhí)行的反DCT運(yùn)算僅得出了一個(gè)4×4象素塊。在這種情況下，IDCT計(jì)算復(fù)雜性和對(duì)幀存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器要求被降低。
第三種技術(shù)在由Bao等人出版的論文(J.Bao,H.Sun和T.Poon著的“HDTV下變換解碼器”，IEEE Transactions on Consumer Electronics,42卷，3號(hào)，1996年8月)中被描述并被結(jié)合在此作為參考。具體地，該Bao技術(shù)使用頻率合成技術(shù)處理四個(gè)相鄰的8×8DCT系數(shù)塊以生成一新的8×8DCT系數(shù)塊，然后對(duì)該新塊執(zhí)行反DCT處理以生成一8×8象素塊。以這種方式，IDCT計(jì)算復(fù)雜性和對(duì)幀存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器要求被降低。，且可見(jiàn)的污跡(artifact)較使用上述第二種技術(shù)所生成的污跡要少。
然而，所有上述下降取樣解碼器利用大量的計(jì)算資源以完成反DCT功能。因此，期望提供一種下降取樣視頻圖象解碼器，其至少提供被大大減少的反DCT資源。
發(fā)明概述本發(fā)明包括一種用于解碼例如MPEG類視頻信息流以生成對(duì)應(yīng)的具有相對(duì)低的圖象分辨率的象素塊的方法及設(shè)備，其中該MPEG類視頻信息流包括有代表相對(duì)高分辨率圖象信息的離散余弦變換(DCT)系數(shù)。這些DCT系數(shù)塊的解碼是以避免反DCT處理的方式進(jìn)行的，從而減少了從MPEG類視頻信息流恢復(fù)下降取樣的圖象信息所要求的計(jì)算復(fù)雜性。本發(fā)明采用一修改的量化矩陣以這樣的方式去量化DCT系數(shù)以允許降低復(fù)雜性地將這樣被去量化的DCT系數(shù)變換成子取樣的圖象域信息。
在一MPEG類解碼器中，根據(jù)本發(fā)明的一種用于處理DCT系數(shù)塊以生成相應(yīng)象素塊的方法，這些DCT系數(shù)塊代表與第一種格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息，這些象素塊代表與第二格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息，該第二格式具有比第一格式低的分辨率，該方法包括有步驟使用一修改的量化矩陣(Q’ij)去量化這些DCT系數(shù)塊以生成相應(yīng)去量化的DCT系數(shù)塊；并使用下降取樣變換C(S=FT=mC)變換這些去量化的系數(shù)塊以生成這些各自的象素塊。
附圖簡(jiǎn)述通過(guò)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的詳細(xì)的描述，本發(fā)明的教義可被容易地理解，附圖中

圖1示出了一MPEG類解碼器的一實(shí)施例的高級(jí)方框圖；圖2示出了適于在圖1的MPEG類解碼器中使用的一下降取樣及濾波器模塊的高級(jí)方框圖；圖3示出了適合在圖1的MPEG類解碼器和圖2的下降取樣及濾波器模塊中使用的一種用于處理DCT系數(shù)的方法的流程圖。
為便于理解，在這些附圖中，相同的參考數(shù)字表示相同的元件。
詳細(xì)描述在閱畢以下描述后，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將清楚地理解到本發(fā)明的教義可在任何解碼一包括有信息子流的壓縮的信息流以恢復(fù)所述的信息子流的一子取樣且濾波的版本的系統(tǒng)中被容易地實(shí)現(xiàn)。盡管本發(fā)明主要通過(guò)恢復(fù)子取樣的(即降低的分辨率)圖象信息的MPEG類圖象流解碼器被描述，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將容易地理解本發(fā)明的許多且變化的應(yīng)用。
圖1示出了一MPEG類解碼器100的一種實(shí)施例。具體地，圖1的解碼器100接收并解碼一壓縮的視頻信息流IN以生成一視頻輸出流OUT。該視頻輸出流OUT適合于耦合至例如一顯示裝置(未示出)內(nèi)的一顯示驅(qū)動(dòng)器電路。
該MPEG類解碼器100包括一輸入緩沖存儲(chǔ)器模塊111、一可變長(zhǎng)度解碼器(VLD)模塊112、一下降取樣及濾波器模塊200、一求和器115、一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊116、一輸出緩沖器模塊118、一錨幀存儲(chǔ)器模塊117和一運(yùn)動(dòng)矢量(MV)處理器130。
該輸入緩沖存儲(chǔ)器模塊111接收從一傳輸信號(hào)分離器/解碼器電路(未示出)輸出的、說(shuō)明性地為代表例如高清晰度電視信號(hào)(HDTV)或標(biāo)準(zhǔn)分辨率電視信號(hào)(SDTV)的一可變長(zhǎng)度編碼的位流的壓縮的視頻流IN。該輸入緩沖存儲(chǔ)器模塊111被使用以臨時(shí)地存儲(chǔ)接收的壓縮的視頻流IN直至可變長(zhǎng)度解碼器模塊112準(zhǔn)備接受該視頻數(shù)據(jù)用于處理。該VLD112具有耦合至該輸入緩沖存儲(chǔ)器模塊111的數(shù)據(jù)輸出的一輸入以檢索例如該存儲(chǔ)的可變長(zhǎng)度編碼的視頻數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)流S1。
該VLD112解碼該檢索的數(shù)據(jù)以生成一恒定長(zhǎng)度位流S2，其包括量化的預(yù)測(cè)誤差DCT系數(shù)、一運(yùn)動(dòng)矢量流MV和一塊信息流DATA。
重要地是注意在一典型的MPEG類解碼器中，一可變長(zhǎng)度解碼器(例如VLD112)后跟隨有一反量化器模塊和一反DCT模塊。在這樣一解碼器中，該IQ模塊將正常地依據(jù)恒定長(zhǎng)度位流S2，使用一標(biāo)準(zhǔn)量化矩陣執(zhí)行一反量化運(yùn)算以生成包括有一標(biāo)準(zhǔn)形式的去量化的預(yù)測(cè)誤差系數(shù)的位流。該IDCT模塊然后將依據(jù)這些去量化的預(yù)測(cè)誤差系數(shù)執(zhí)行一反離散余弦變換運(yùn)算以生成包括有逐象素預(yù)測(cè)誤差的位流S4。圖1的MPEG類解碼器100不以這種方式工作。
圖1的MPEG類解碼器100的下降取樣及濾波器模塊200接受該恒定長(zhǎng)度位流S2中的量化的預(yù)測(cè)誤差DCT系數(shù)并響應(yīng)地生成包括有下降取樣的逐象素預(yù)測(cè)誤差的一位流S4。具體地，該下降取樣及濾波器模塊200接受代表與第一格式(例如HDTV)相關(guān)聯(lián)的圖象信息的量化的DCT系數(shù)塊并響應(yīng)地生成代表與第二格式(例如SDTV)相關(guān)聯(lián)的圖象信息的象素塊，其中該第二格式具有比第一格式低的分辨率。例如，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，正常地將被處理以生成8×8DCT象素塊的8×8系數(shù)塊被處理以生成4×4象素塊。該處理在頻域中進(jìn)行且不執(zhí)行一全反離散余弦變換。以下將參照?qǐng)D2和3更加詳細(xì)地說(shuō)明該下降取樣及濾波器模塊200的工作。
求和器115將下降取樣的逐象素預(yù)測(cè)誤差流S4加至由運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊116生成的一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)的象素值流S6。這樣，在該示例性實(shí)施例中求和器115的輸出是一包括有重構(gòu)的象素值的降低分辨率視頻流S5。由求和器115生成的該降低分辨率視頻流S5被耦合給輸出緩沖器模塊118和錨幀存儲(chǔ)器模塊117。
該錨幀存儲(chǔ)器模塊117接受并存儲(chǔ)該降低分辨率視頻流S5內(nèi)的錨幀信息。有利地，該錨幀存儲(chǔ)器模塊117的大小可被減小基本上與通過(guò)下降取樣及濾波器模塊200使分給接受的視頻輸入信息流IN內(nèi)的視頻信息的分辨率的降低(即縮放或壓縮)一致的量。
運(yùn)動(dòng)矢量改變大小器(resizer)130接受來(lái)自VLD112的運(yùn)動(dòng)矢量流MV和塊信息流DATA。該運(yùn)動(dòng)矢量流MV包括有運(yùn)動(dòng)矢量信息以待由運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊116使用以根據(jù)該錨幀存儲(chǔ)器模塊中存儲(chǔ)的圖象信息預(yù)測(cè)單獨(dú)的宏塊。然而，由于如上所述錨幀存儲(chǔ)器模塊117中存儲(chǔ)的圖象信息已通過(guò)下降取樣及濾波器模塊200被縮放(scale)，還需要使用縮放的象素信息來(lái)縮放用來(lái)預(yù)測(cè)宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量數(shù)據(jù)。這樣從VLD模塊112接收的運(yùn)動(dòng)矢量MV被縮放并被耦合至運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊116作為縮放的運(yùn)動(dòng)矢量MV’。
運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊116經(jīng)信號(hào)路徑S7訪問(wèn)錨幀存儲(chǔ)器模塊117中存儲(chǔ)的壓縮的(即縮放的)圖象信息及來(lái)自運(yùn)動(dòng)矢量改變大小器130的縮放的運(yùn)動(dòng)矢量MV’以生成一縮放的預(yù)測(cè)的宏塊。也就是說(shuō)，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模塊116利用一或多個(gè)存儲(chǔ)的錨幀(例如，相對(duì)于在求和器115的輸出處生成的視頻信號(hào)的最新I幀或P幀所生成的降低分辨率象素塊)，和自運(yùn)動(dòng)矢量改變大小器130接受的運(yùn)動(dòng)矢量MV’，以計(jì)算用于各多個(gè)縮放的預(yù)測(cè)的宏塊的值，它們被耦合至一加法器115的輸入作為運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)念A(yù)測(cè)的象素值流S6。
圖1的解碼器100的下降取樣及濾波器模塊200將一預(yù)定的縮放或壓縮因子分給形成該恒定長(zhǎng)度位流S2內(nèi)的接收的剩余視頻信息的量化的預(yù)測(cè)誤差DCT系數(shù)。類似地，運(yùn)動(dòng)矢量改變大小器130將基本相同的縮放或壓縮因子分給與該恒定長(zhǎng)度位流S2內(nèi)的接收的剩余視頻信息相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動(dòng)矢量。這樣，解碼器100在輸出生成一降低分辨率或縮放的圖象信息流OUT用于在例如一降低分辨率顯示裝置上進(jìn)行顯示。
圖2示出了適于在圖1的MPEG類解碼器中使用的一下降取樣及濾波器模塊的高級(jí)方框圖。具體地，圖2示出了一下降取樣及濾波器模塊200，包括一去量化器210和一C變換模塊220。該去量化器210和一C變換模塊220任選地響應(yīng)于由一控制器(未示出)生成的一控制信號(hào)CONTROL。
去量化器210接收該恒定長(zhǎng)度位流S2，該位流S2包括有量化的預(yù)測(cè)誤差DCT系數(shù)，并根據(jù)一修改的量化矩陣響應(yīng)地去量化各DCT系數(shù)塊。也就是說(shuō)，該恒定長(zhǎng)度位流S2內(nèi)的DCT系數(shù)塊根據(jù)例如MPEG量化器標(biāo)度(scale)和量化器矩陣參數(shù)，在一MPEG類編碼過(guò)程期間以一已知的方式已被量化。去量化器210利用一修改的(即非標(biāo)準(zhǔn)的)量化矩陣而非通常與接收的DCT系數(shù)塊相關(guān)聯(lián)的量化矩陣(即由語(yǔ)法標(biāo)準(zhǔn)指示的量化器矩陣)。這些修改的去量化的DCT系數(shù)塊作為流S3被耦合至C變換模塊220。
該C變換模塊220接收該修改的去量化的DCT系數(shù)塊并響應(yīng)地在頻域中處理這些塊以生成各自的在圖象域中的下降取樣的且濾波的象素塊。該C變換模塊220不是一個(gè)反DCT模塊。而是，該C變換模塊包括有一適于以互補(bǔ)于由去量化器210執(zhí)行的修改的去量化的方式對(duì)這些去量化的DCT系數(shù)塊進(jìn)行運(yùn)算的一頻域處理模塊。
現(xiàn)將相對(duì)于幾個(gè)例子說(shuō)明該去量化和C變換運(yùn)算的互補(bǔ)特性。
在一已知的MPEG類編碼處理期間，各(說(shuō)明性地)8×8象素值塊生成一8×8DCT系數(shù)陣列。根據(jù)其在人眼視覺(jué)接受中的相對(duì)重要性選擇根據(jù)各64DCT系數(shù)的相對(duì)精度。相對(duì)系數(shù)精度信息由一量化器矩陣表示，其是一8×8的值的陣列。該量化器矩陣中的各個(gè)值表示相關(guān)的DCT系數(shù)的量化的粗度。
圖1的解碼器100的下降取樣及濾波器模塊200利用以下公式1中所述形式的一下降取樣濾波系數(shù)(filter)，假定8×8DCT系數(shù)塊被轉(zhuǎn)換成4×4象素塊
以下公式給出適于將DCT系數(shù)塊處理成象素塊的一IDCT變換TT={tij}8×8(公式2)將該濾波器矩陣F乘以該IDCT變換T，可推導(dǎo)出一新的頻率變換S，如以下相對(duì)于公式3-6所示的 (公式5)S=FT=C·m(公式6)由標(biāo)準(zhǔn)的去量化生成的各去量化的DCT系數(shù)塊A可由以下公式7進(jìn)行描述，其中Aij代表一去量化的，說(shuō)明性地，8×8DCT矩陣；Qij代表該標(biāo)準(zhǔn)的量化器矩陣；q代表該標(biāo)準(zhǔn)量化標(biāo)度值；及Zij代表一接收的，說(shuō)明性地，8×8系數(shù)塊或矩陣。
Aij=q·Qij·Zij(公式7)因此，該尺寸減小的圖象域4×4象素塊Bij可由公式8定義如下B=FT·A(FT)’=C·MA·M’·C’=CYC’(公式8)注意到標(biāo)準(zhǔn)解碼器利用在以下公式9中所述的形式的一量化器函數(shù)，其中Aij代表一去量化的，說(shuō)明性地，8×8DCT矩陣；Qij代表該標(biāo)準(zhǔn)的量化器矩陣；q代表該標(biāo)準(zhǔn)量化標(biāo)度值；及Zij代表一接收的，說(shuō)明性地，8×8系數(shù)塊或矩陣。
Aij=qQij·Zij(公式9)然而，本發(fā)明的解碼器利用由以下公式10所述形式的一去量化器，其中Yij代表一去量化的，說(shuō)明性地，8×8DCT矩陣；Qij代表該標(biāo)準(zhǔn)的量化器矩陣；q代表該標(biāo)準(zhǔn)量化標(biāo)度值；及Zij代表一接收的，說(shuō)明性地，8×8系數(shù)塊或矩陣；及mi和mj是用于該矩陣(FT)的各行和列的公因子，以使C·m=F·T，其中C具有提供復(fù)雜性較簡(jiǎn)單的計(jì)算的一形式。
Yij=q(Qijmimj)·Zij(公式10)應(yīng)注意項(xiàng)Qijmimj可被預(yù)計(jì)算且被定義為項(xiàng)Qij’，從而減少執(zhí)行去量化處理所需的計(jì)算量。
將描述圖解說(shuō)明本發(fā)明的工作的幾個(gè)例子。簡(jiǎn)明地，首先將提供一個(gè)一維的例子以簡(jiǎn)化用于討論兩個(gè)相繼的兩維例子(非隔行視頻DCT系數(shù)和隔行視頻DCT系數(shù))的結(jié)構(gòu)。
A、一維例子可用矩陣相乘的形式表示所有的線性變換及濾波。為簡(jiǎn)明起見(jiàn)，首先考慮一維的情況。具體地，假定1×8圖象域象素矢量x={x0,…,x7}具有X={X0,…,X7}的一DCT變換。該IDCT變換是一標(biāo)明為T(mén)的8×8矩陣且期望的下降取樣濾波系數(shù)是標(biāo)明為F的4×8矩陣。因此，圖象域中的該期望的濾波可由以下的公式11表示yT=F·xT=F·T·XT=S·XT(公式11)
其中y={y0,…,y7}是被子取樣的圖象域象素；且以下給出相對(duì)于公式12，用于直接獲得圖象域象素的包括有一4×8矩陣的新的變換。
S=F·T(公式12)B、非隔行幀模式編碼例子現(xiàn)將討論本發(fā)明的適用于處理被編碼成基于8×8幀的DCT系數(shù)的非隔行圖象信息的一MPEG類解碼器的一實(shí)施例。對(duì)于該實(shí)施例，使用一提供二至一下降取樣的濾波系數(shù)F，說(shuō)明性地公式13的分段平均下降取樣濾波系數(shù)。 這樣，該實(shí)施例中的下降取樣變換S由下式14給出
假定8×8矩陣被標(biāo)明為A，則標(biāo)明為B的該濾波及下降取樣成4×4圖象域象素塊可由公式15表示B=SAST=C(M_A)CT(公式15)其中_代表兩矩陣逐元素地相乘；矩陣C由以下的公式16給出；c被設(shè)置等于小于2的平方根(即0.4142)的一數(shù)；M是mT和m的乘積(即M=mT·m)；及m=
。 這樣，通過(guò)公式16的證明可看到僅該矩陣的列2、4、6和8(即包括“c”的這些列)在處理期間要求乘法運(yùn)算，其他列僅要求加法運(yùn)算。以此方式明顯地減少了計(jì)算負(fù)擔(dān)。
假定Z是量化的8×8DCT系數(shù)矩陣，Q是該量化矩陣且q是量化縮放因子，則去量化的DCT系數(shù)矩陣A由下式17給出A=q·Q_Z(公式17)
經(jīng)以下公式18實(shí)現(xiàn)將S施加給A的水平和垂直方向以獲得一4×4子取樣的圖象域B=C·(q·(M_Q)_Z)·CT=C·(q·P·Z)·CT(公式18)應(yīng)注意到P=(M_Q)且與這些量化的系數(shù)無(wú)關(guān)。因此，P可以由圖1的設(shè)備預(yù)計(jì)算以替換Q作為該量化矩陣，有利地通過(guò)直接將S施加給DCT系數(shù)而節(jié)省了計(jì)算時(shí)間和資源。
C、隔行幀模式編碼實(shí)施例現(xiàn)將討論本發(fā)明的適用于處理被編碼成基于8×8幀的DCT系數(shù)的隔行圖象信息的一MPEG類解碼器的一實(shí)施例。對(duì)于該實(shí)施例，使用一提供二至一下降取樣的濾波系數(shù)F，說(shuō)明性地平均公式13的分段下降取樣濾波系數(shù)。以上相對(duì)于非隔行幀模式編碼實(shí)施例討論的教義適合于該實(shí)施例，除了另外被定義的外。 這樣，該實(shí)施例中的下降取樣變換S由公式20給出，而C由以下公式21給出
其中C0=0.1989C1=0.6682；及m由該式給出m=
。
在已被幀模式編碼的1920×1080圖象的情況下，濾波系數(shù)F說(shuō)明性地給出八至三下降取樣，例如在下式22中給出 這樣，該實(shí)施例中的下降取樣變換S由公式23給出，而C由公式24給出 其中m=
。
圖3示出了適合在圖1的MPEG類解碼器和圖2的下降取樣及濾波器模塊中使用的一種用于處理DCT系數(shù)的方法的流程圖。具體地，圖3的方法適用于處理代表相對(duì)高分辨率圖象信息的DCT系數(shù)以生成相對(duì)低分辨率圖象域象素塊。
方法300在步驟305開(kāi)始并進(jìn)到步驟310，在步驟310中，說(shuō)明性地，一8×8DCT系數(shù)塊由例如圖2的下降取樣及濾波器模塊200的去量化器210接收。方法300然后進(jìn)到步驟315。
在步驟315，接收的DCT系數(shù)塊Zij被去量化以使用如上參照公式10所討論的修改的公式矩陣Qij’生成一各自的去量化DCT系數(shù)塊Yij，即Yij=q(Qijmimj)·Zij，其中Yij代表一使用修改的量化矩陣生成的去量化的DCT矩陣；Qij代表一標(biāo)準(zhǔn)的量化器矩陣；q代表一標(biāo)準(zhǔn)的量化標(biāo)度值；Zij代表一接收的DCT系數(shù)塊；及mi和mj是用于矩陣(FT)的各行和列的公因子，其中C·m=F·T；其中F代表適于將具有所述第一格式的圖象信息減少成具有所述第二格式的圖象信息的一下降取樣濾波系數(shù)，所述第一圖象信息與所述第一格式相關(guān)聯(lián)，所述象素塊代表與第二格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息；及T代表一反離散余弦變換函數(shù)。方法300然后進(jìn)到步驟320。
在步驟320，各去量化的DCT系數(shù)塊Y被進(jìn)行C變化例如如上參照公式8所討論的，即B=CYC’，其中B代表一尺寸降低的圖象域象素塊；C代表一新的變換，Y代表一使用該修改的量化矩陣所生成的一去量化的DCT矩陣；及C’代表C的逆反。方法300然后進(jìn)到步驟325。
在步驟325，查詢是否有更多的DCT系數(shù)將被處理。如果答復(fù)是肯定的，方法300進(jìn)到步驟310，在步驟310接收下一DCT系數(shù)塊。如果答復(fù)是否定的，方法300進(jìn)到步驟330并退出。
本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將理解到本發(fā)明的上述例子的教義對(duì)于水平維數(shù)DCT或垂直維數(shù)DCT可被混合及匹配。例如，例B(非隔行幀模式編碼例)的教義可被有用地適用于在垂直方向上解碼隔行的圖象信息。
D、降低計(jì)算復(fù)雜性一處理器的一或兩維的計(jì)算負(fù)擔(dān)的以下例子將用于說(shuō)明本發(fā)明所實(shí)現(xiàn)的降低計(jì)算要求。具體地，使用一C變換例如以上參照公式16所推出和討論的(在下被再現(xiàn))，假定一維IDCT矢量Y=[y0 y1 y2y3 y4 y5 y6 y7]T將被處理以生成一維圖象域矢量B=[b0 b1 b2 b3]。 通過(guò)一處理器根據(jù)公式B=C·Y計(jì)算一維圖象域矢量來(lái)執(zhí)行一序列數(shù)學(xué)操作x0=y1-y7；(步驟1)x1=y3-y5；(步驟2)x2=y2-y6；(步驟3)z0=c.x0； (步驟4)z1=c.x1； (步驟5)z3=y0+x2；(步驟6)z4=y0-x2；(步驟7)z5=x0+z1；(步驟8)z6=z0-x1；(步驟9)b0=z3+z5；(步驟10)b1=z4+z6；(步驟11)b2=z4-z6；及 (步驟12)b3=z3-z5。(步驟13)上述十三步驟導(dǎo)致一組合的一維8點(diǎn)IDCT和子取樣運(yùn)算，其要求11個(gè)加法的運(yùn)算和兩個(gè)乘法運(yùn)算以使用本發(fā)明方法計(jì)算象素域矢量B。相反，一標(biāo)準(zhǔn)的一維8點(diǎn)IDCT運(yùn)算要求11個(gè)乘法和29個(gè)加法，而包括一平均運(yùn)算的一標(biāo)準(zhǔn)的象素域?yàn)V波要求四個(gè)加法。這樣，本發(fā)明提供在處理和存儲(chǔ)器資源利用方面的一顯著優(yōu)點(diǎn)(11個(gè)加法運(yùn)算和兩個(gè)乘法運(yùn)算與33個(gè)加法和11個(gè)乘法運(yùn)算相比較)。
類似地，對(duì)于兩維的情況，假定根據(jù)本發(fā)明處理一8×8DCT系數(shù)塊以生成一4×4象素塊。在該例中，該8×8DCT系數(shù)塊被去量化且矩陣濾波以生成一8×4中間矩陣。也就是說(shuō)，被用于去量化8×8DCT系數(shù)塊的該修改的量化矩陣生成一去量化的且矩陣濾波的8×4系數(shù)塊。該中間矩陣被進(jìn)一步濾波以生成例如4×4圖象域或象素塊。使用一維濾波運(yùn)算，例如以上參照一維例子所述的十三步驟處理運(yùn)算，處理該中間矩陣的8列及4行中的各個(gè)。這樣，該兩維例子(8×8DCT域到4×4圖象域)的總運(yùn)算數(shù)包括24個(gè)乘法(2×12)和132個(gè)加法(11×12)，相比于常規(guī)的132個(gè)乘法(11×12)和396個(gè)加法(33×12)的處理負(fù)擔(dān)。這樣，本發(fā)明有利地提供了在解碼具有相對(duì)高分辨率的DCT系數(shù)以生成具有相對(duì)低分辨率的圖象信息的情況下，相比于常規(guī)的方法的處理運(yùn)算的顯著減輕。
盡管在此已詳細(xì)示出并描述了結(jié)合本發(fā)明的教義的各種實(shí)施例，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可容易地推出仍結(jié)合有這些教義的其他變化的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.在一MPEG類解碼器(100)中，一種用于處理DCT系數(shù)塊(S2)以生成各自的象素塊(S4)的方法(300)，所述DCT系數(shù)塊代表與第一格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息，所述象素塊代表與第二格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息，所述第二格式具有比所述第一格式低的分辨率，所述方法包括有步驟使用一修改的量化矩陣，去量化(315)所述DCT系數(shù)塊以生成各自的去量化的DCT系數(shù)塊；及使用一下降取樣變換，變換(320)所述去量化的系數(shù)塊以生成所述各自的象素塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述去量化所述DCT系數(shù)的步驟基本上根據(jù)以下公式被執(zhí)行Yij=q(Qijmimj)·Zij其中Yij代表一去量化的DCT矩陣；Qij代表一標(biāo)準(zhǔn)的量化器矩陣；q代表一標(biāo)準(zhǔn)量化標(biāo)度值；Zij代表一接收的DCT系數(shù)塊；及mi和mj是根據(jù)以下公式的用于該矩陣(FT)的各行和列的公因子C·m=F·T，其中F代表適于將具有所述第一格式的圖象信息降低成具有所述第二格式的圖象信息的一下降取樣濾波系數(shù)，所述第一圖象信息與所述第一格式相關(guān)聯(lián)，所述象素塊代表與第二格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息；及T代表一逆離散余弦變換函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述變換所述去量化的系數(shù)塊的步驟基本上根據(jù)以下公式被執(zhí)行B=CYC’其中B代表一尺寸減小的圖象域象素塊；C代表一C變換矩陣；Y代表一去量化的DCT矩陣；及C’代表C的逆反。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述DCT系數(shù)塊包括代表8×8非隔行的幀模式編碼的原始象素塊的8×8DCT系數(shù)塊；所述生成的象素塊包括有4×4象素塊；及所述下降取樣變換基本上根據(jù)下式被進(jìn)行
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中F、C和m基本上根據(jù)下式被確定 ；及m=
。
6.一種用于處理代表相對(duì)高分辨率圖象信息的DCT系數(shù)塊以生成具有相對(duì)低分辨率的各自的象素塊的方法(300)，所述方法包括有步驟使用一修改的量化矩陣，去量化(315)所述DCT系數(shù)塊以生成各自的去量化的DCT系數(shù)塊；及使用一下降取樣變換，變換(320)所述去量化的系數(shù)塊以生成所述各自象素塊；其中所述量化矩陣通過(guò)一因子m被修改，所述因子m通過(guò)以下公式與所述變換矩陣相關(guān)聯(lián)S=F·T=C·m其中F包括一個(gè)用于將具有所述相對(duì)高分辨率的圖象信息轉(zhuǎn)換成具有所述相對(duì)低分辨率的圖象信息的下降取樣濾波系數(shù)矩陣且T是一反離散余弦變換(IDCT)。
7.在一用于處理DCT系數(shù)塊(S2)以生成各自的象素塊(S4)的MPEG類解碼器中，所述DCT系數(shù)塊代表與第一格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息，所述象素塊代表與第二格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息，所述第二格式具有比所述第一格式低的分辨率，所述設(shè)備包括有用于使用一修改的量化矩陣，去量化(315)所述DCT系數(shù)塊以生成各自的去量化的DCT系數(shù)塊的去量化器(210)；及用于使用一下降取樣變換，變換(320)所述去量化的系數(shù)塊以生成所述各自的象素塊的變換模塊(220)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中所述去量化器去量化所述DCT系數(shù)基本上根據(jù)下式被執(zhí)行Yij=q(Qijmimj)·Zij其中Yij代表一去量化的DCT矩陣；Qij代表一標(biāo)準(zhǔn)的量化器矩陣；q代表一標(biāo)準(zhǔn)量化標(biāo)度值；Zij代表一接收的DCT系數(shù)塊；及mi和mj是根據(jù)以下公式的用于該矩陣(FT)的各行和列的公因子C·m=F·T，其中F代表適于將具有所述第一格式的圖象信息降低成具有所述第二格式的圖象信息的一下降取樣濾波器，所述第一圖象信息與所述第一格式相關(guān)聯(lián)，所述象素塊代表與第二格式相關(guān)聯(lián)的圖象信息；及T代表一逆離散余弦變換函數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中所述變換模塊基本上根據(jù)以下公式工作B=CYC’其中B代表一尺寸減小的圖象域象素塊；C代表一C變換矩陣；Y代表一去量化的DCT矩陣；及C’代表C的逆反。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其中所述DCT系數(shù)塊包括代表8×8非隔行的幀模式編碼的原始象素塊的8×8DCT系數(shù)塊；所述生成的象素塊包括有4×4象素塊；及所述變換模塊基本上根據(jù)下式進(jìn)行一下降取樣變換
全文摘要
一種方法(300)和設(shè)備(200),用于解碼例如包括有代表相對(duì)高分辨率圖象信息的量化的離散余弦變換(DCT)系數(shù)(S2)以通過(guò)修改量化矩陣生成具有相對(duì)低分辨率圖象的對(duì)應(yīng)象素塊(S4)以與這種方式去量化DCT系數(shù)使得允許降低復(fù)雜性地將去量化的DCT系數(shù)變換成子取樣的圖象域信息。
文檔編號(hào)G06T9/00GK1302419SQ99805861
公開(kāi)日2001年7月4日 申請(qǐng)日期1999年5月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月7日
發(fā)明者李世鵬, 胡哿人 申請(qǐng)人:薩爾諾夫公司, 摩托羅拉公司