專(zhuān)利名稱(chēng)：色差信號(hào)飄移誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器的發(fā)明。更詳細(xì)的說(shuō)，本發(fā)明是色差信號(hào)飄移誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器的發(fā)明。
背景技術(shù)：
數(shù)字多媒體技術(shù)發(fā)展迅速，面向不同應(yīng)用，多種音視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)共存。為共享網(wǎng)絡(luò)和信息資源，需對(duì)各種已編碼碼流進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)和編碼格式(碼率、空間分辨率、時(shí)間分辨率)的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換編碼技術(shù)是推動(dòng)多媒體技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，轉(zhuǎn)換編碼器是高效利用信道、網(wǎng)絡(luò)互融和互通以及信息無(wú)障礙交換不可缺少的設(shè)備。
目前，數(shù)字電視和數(shù)字視頻盤(pán)片等，采用MPEG-2數(shù)字音視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，將大量數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，以期在有限帶寬信道傳輸，節(jié)省存儲(chǔ)媒體消耗。為實(shí)現(xiàn)電視寬帶網(wǎng)、電信網(wǎng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)融合，共享節(jié)目和信息資源，需將MPEG-2碼流轉(zhuǎn)換為MPEG-4、H.263標(biāo)準(zhǔn)碼流，或作相反的轉(zhuǎn)換。但各標(biāo)準(zhǔn)所用壓縮算法存在差異，色信號(hào)半像素插值采用了不同的計(jì)算方法，可能出現(xiàn)嚴(yán)重的色信號(hào)預(yù)測(cè)誤差的累積。再由于不同標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)估值算法存在差異，進(jìn)行MPEG-2到MPEG-4、H.263轉(zhuǎn)換編碼，或MPEG-4、H.263到MPEG-2轉(zhuǎn)換編碼時(shí)，可能導(dǎo)致色差信號(hào)預(yù)測(cè)誤差在一個(gè)圖組范圍內(nèi)累計(jì)，產(chǎn)生明顯的色差信號(hào)飄移。
但是，現(xiàn)有技術(shù)未考慮異類(lèi)轉(zhuǎn)換編碼產(chǎn)生的色信號(hào)漂移現(xiàn)象，在不同標(biāo)準(zhǔn)間，不能高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)異類(lèi)編碼碼流間的轉(zhuǎn)換。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的為提供在不同標(biāo)準(zhǔn)間，高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)異類(lèi)編碼碼流間的轉(zhuǎn)換，適用于將MPEG-2碼流轉(zhuǎn)換為MPEG-4、H.263碼流，而且還可高質(zhì)量地將MPEG-4、H.263碼流轉(zhuǎn)換為MPEG-2碼流的色差信號(hào)飄移誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器包括，依次相連的變字長(zhǎng)解碼塊、第一反量化塊、第一加法器、第二重量化塊、變字長(zhǎng)編碼塊、語(yǔ)法編碼塊，變字長(zhǎng)解碼塊直連輸出到語(yǔ)法編碼塊，此外還包括對(duì)重量化誤差進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償校正的第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，實(shí)現(xiàn)色信號(hào)校正第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)；變字長(zhǎng)解碼塊、第一加法器、第二重量化塊分別輸出到第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)；變字長(zhǎng)解碼塊、第一加法器分別輸出到第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)；第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)和第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)輸出到第二加法器相加后送到第一加法器。
所述第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)包括依次相連的第二反量化塊、第三加法器、第一反離散余弦變換塊、量化誤差塊和進(jìn)行輸出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊，第二反量化塊連接第二重量化塊，第三加法器連接第一加法器，所述第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)包括依次相連的第二反離散余弦變換塊、第四加法器、色差運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊、色差校正塊和進(jìn)行輸出的離散余弦變換塊；色差運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊連接到變字長(zhǎng)解碼塊，輸出到第四加法器；第二反離散余弦變換塊連接第一加法器。
本發(fā)明可帶來(lái)如下效果由于采用了第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，對(duì)重量化誤差進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償校正；采用第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，實(shí)現(xiàn)色信號(hào)校正，因而可根據(jù)不同標(biāo)準(zhǔn)間色信號(hào)運(yùn)動(dòng)矢量算法的差異，彌補(bǔ)源于這種累積可能帶來(lái)的重建圖像產(chǎn)生的色信號(hào)周期性損傷，可有效的避免重量化誤差和色差信號(hào)誤差，獲得高質(zhì)量目標(biāo)碼流，在不同標(biāo)準(zhǔn)間，高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)異類(lèi)編碼碼流間的轉(zhuǎn)換。


圖1色差漂移校正型閉環(huán)轉(zhuǎn)換編碼器圖2色差信號(hào)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償不兼容產(chǎn)生誤差漂移圖3未校正色差信號(hào)誤差的視頻流解碼圖像圖4校正色差信號(hào)誤差后的視頻流解碼圖像具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
圖1中，依次相連的變字長(zhǎng)解碼塊VLD、第一反量化塊Q1、第一加法器、第二重量化塊Q2、變字長(zhǎng)編碼塊VLC、語(yǔ)法編碼塊，變字長(zhǎng)解碼VLD塊直連輸出到語(yǔ)法編碼塊，此外還包括對(duì)重量化誤差進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償校正的第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC1，實(shí)現(xiàn)色信號(hào)校正第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC2；變字長(zhǎng)解碼塊VLD、第一加法器、第二重量化Q2塊分別輸出到第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC1；變字長(zhǎng)解碼塊VLD、第一加法器分別輸出到第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC2；第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC1和第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC2輸出到第二加法器相加后送到第一加法器。
所述第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC1包括依次相連的第二反量化塊Q2、第三加法器、第一反離散余弦變換塊IDCT1、量化誤差塊和進(jìn)行輸出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊，第二反量化塊Q2連接第二重量化塊Q2，第三加法器連接第一加法器，所述第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)MC2包括依次相連的第二反離散余弦變換塊IDCT2、第四加法器、色差運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊、色差校正塊和進(jìn)行輸出的離散余弦變換塊DCT；色差運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊連接到變字長(zhǎng)解碼塊VLD，輸出到第四加法器；第二反離散余弦變換塊IDCT2連接第一加法器。
MPEG-2編碼算法中運(yùn)動(dòng)矢量為半像素精度，以碼流中亮度信號(hào)運(yùn)動(dòng)矢量水平分量dx的計(jì)算為例，亮度數(shù)據(jù)的整像素、半像素精度偏移量計(jì)算方法如下整像素偏移量 ，半像素偏移量dxhalf＝dx&1(1)式中 為“向下取整”運(yùn)算，&為“位與”運(yùn)算，隨后根據(jù)dxint，dxhalf從參考幀中得出預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)P，若dxhalt為0，則參考幀對(duì)應(yīng)dxinl位置的數(shù)據(jù)即為預(yù)測(cè)值。否則求出dxint和dxint+1對(duì)應(yīng)的參考幀數(shù)據(jù)的內(nèi)插均值，作為預(yù)測(cè)值。
對(duì)于非4:4:4格式信號(hào)，需先對(duì)dx，dy進(jìn)行尺寸下變換，然后計(jì)算色差信號(hào)的運(yùn)動(dòng)矢量dxch 得出dxch后，采用和亮度信號(hào)相同的方法，計(jì)算色差信號(hào)預(yù)測(cè)值。
在MPEG-4(simple profile)、H.263標(biāo)準(zhǔn)中，運(yùn)動(dòng)矢量也為半像素精度，亮度數(shù)據(jù)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法與上述的MPEG-2算法相同，但對(duì)色差信號(hào)，則需按下式進(jìn)行dx尺寸下變換，來(lái)計(jì)算dxch

其中‖為“位或”運(yùn)算，％為“取余數(shù)”運(yùn)算?？梢?jiàn)，使用式(2)、(3)計(jì)算出的dxch可能出現(xiàn)不同，如下表表1 4:2:0格式信號(hào)運(yùn)動(dòng)矢量計(jì)算表

表1中，“±”表示運(yùn)動(dòng)矢量的方向?？芍瑢?duì)運(yùn)動(dòng)矢量的數(shù)值，如果dx＝4n+1(n為正整數(shù))，即如果運(yùn)動(dòng)矢量MV滿足MV＝4n+1(n為正整數(shù))(4)則MPEG-2和MPEG-4，H.263算法計(jì)算出的MVch不相同。如圖2所示，當(dāng)MV滿足式(4)，在相同的色差參考幀中，MPEG-2 MVch和MPEG-4 MVch指向位置不同，得出的預(yù)測(cè)值Pch(MPEG-2)和Pch(MPEG-4)也不相同，不同的預(yù)測(cè)值與相同殘差數(shù)據(jù)相加，導(dǎo)致解碼重構(gòu)數(shù)據(jù)Rch＝Pch+Dch(Dch為殘差數(shù)據(jù))出現(xiàn)差異。若源碼流為MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)，則正確的重構(gòu)數(shù)據(jù)應(yīng)為Rch(MPEG-2)，而MPEG-4解碼器的重構(gòu)數(shù)據(jù)為Rch(MPEG-4)，并且Rch(MPEG-2)≠Rch(MPEG-4)。由此，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償不兼容引起誤差。隨后，存在誤差的重構(gòu)數(shù)據(jù)被更新為參考幀數(shù)據(jù)，再進(jìn)行下一幀圖像運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，錯(cuò)誤的參考幀數(shù)據(jù)和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償不兼容進(jìn)一步導(dǎo)致重構(gòu)數(shù)據(jù)誤差，不斷累積。這種誤差可能通過(guò)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償漂移到整幅圖像，雖然一次運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償僅導(dǎo)致半像素的誤差，但在一個(gè)GOP中累積、漂移后，質(zhì)量下降可能非常嚴(yán)重。
本發(fā)明提出一種圖1所示的色差漂移校正型閉環(huán)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換編碼器。圖中，MC1為傳統(tǒng)閉環(huán)結(jié)構(gòu)中的量化誤差校正環(huán)，用于校正重量化帶來(lái)的量化誤差。MC2為色漂移誤差校正環(huán)，因亮度數(shù)據(jù)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償不兼容問(wèn)題，故MC2僅進(jìn)行色差信號(hào)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并存儲(chǔ)重構(gòu)的色差信號(hào)。根據(jù)不同算法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，得出相應(yīng)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，可對(duì)色差漂移進(jìn)行校正，以MPEG-2轉(zhuǎn)碼MPEG-4為例(MPEG-2轉(zhuǎn)碼H.263以及H.263，MPEG-4轉(zhuǎn)碼MPEG-2類(lèi)同)，校正算法如下1.判斷宏塊MV是否滿足式(4)，若滿足，則執(zhí)行2、3、4、5，否則進(jìn)行下一宏塊MV判斷2.分別使用MPEG-2和MPEG-4運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法，在參考圖像中形成預(yù)測(cè)Pch(MPEG-2)、Pch(MPEG-4)3.計(jì)算PerrorPerror＝Pch(MPEG-4)-Pch(MPEG-2) (5)4.對(duì)Perror進(jìn)行8×8DCT變換5.根據(jù)DCT變換的線性性質(zhì)，修改色差DCT殘差數(shù)據(jù)Dch
Dch(MPEG-4)＝Dch-DCT(Perror) (6)6.MPEG-4解碼重構(gòu)數(shù)據(jù)Rch＝Pch(MPEG-4)+Dch(MPEG-4)＝Dch+Pch(MPEG-2)(7)使用圖1轉(zhuǎn)換編碼器和上述算法，可以校正運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法非兼容所帶來(lái)的誤差。
數(shù)字視頻轉(zhuǎn)換編碼技術(shù)將廣泛應(yīng)用。本項(xiàng)發(fā)明研究目前最主流的3種國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的非兼容性和因此導(dǎo)致的色差信號(hào)錯(cuò)誤，提供一種可以糾正這種色信號(hào)誤差的轉(zhuǎn)換編碼器結(jié)構(gòu)。利用本發(fā)明，用于MPEG-2，MPEG-4，H.263的異類(lèi)碼流轉(zhuǎn)換，完成高效、優(yōu)質(zhì)的轉(zhuǎn)換編碼處理。
權(quán)利要求
1.一種誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器包括，依次相連的變字長(zhǎng)解碼塊、第一反量化塊、第一加法器、第二重量化塊、變字長(zhǎng)編碼塊、語(yǔ)法編碼塊，變字長(zhǎng)解碼塊直連輸出到語(yǔ)法編碼塊，其特征在于，還包括對(duì)重量化誤差進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償校正的第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，實(shí)現(xiàn)色信號(hào)校正第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)；變字長(zhǎng)解碼塊、第一加法器、第二重量化塊分別輸出到第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)；變字長(zhǎng)解碼塊、第一加法器分別輸出到第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)；第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)和第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)輸出到第二加法器相加后送到第一加法器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器，其特征在于，所述第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)包括依次相連的第二反量化塊、第三加法器、第一反離散余弦變換塊、量化誤差塊和進(jìn)行輸出的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊，第二反量化塊連接第二重量化塊，第三加法器連接第一加法器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器，其特征在于，所述第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)包括依次相連的第二反離散余弦變換塊、第四加法器、色差運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊、色差校正塊和進(jìn)行輸出的離散余弦變換塊；色差運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償塊連接到變字長(zhǎng)解碼塊，輸出到第四加法器；第二反離散余弦變換塊連接第一加法器。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器的發(fā)明。更詳細(xì)的說(shuō)，本發(fā)明是色差信號(hào)飄移誤差校正型異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器的發(fā)明。為提供在不同標(biāo)準(zhǔn)間，高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)異類(lèi)編碼碼流間的轉(zhuǎn)換，適用于將MPEG－2碼流轉(zhuǎn)換為MPEG－4、H.263碼流異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次相連的變字長(zhǎng)解碼塊、第一反量化塊、第一加法器、第二重量化塊、變字長(zhǎng)編碼塊、語(yǔ)法編碼塊，變字長(zhǎng)解碼塊直連輸出到語(yǔ)法編碼塊，此外還包括對(duì)重量化誤差進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償校正的第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，實(shí)現(xiàn)色信號(hào)校正第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償環(huán)。本發(fā)明主要用于制作異類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換編碼器。
文檔編號(hào)H04N7/30GK1688167SQ20051001337
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者劉昱, 李桂苓, 唐強(qiáng), 宋曉煒, 李春濤, 李秀敏 申請(qǐng)人:天津大學(xué)