提高编码增益的系统和方法技术方案

通过在将数据发送到编码算法（例如，ＭＰＥＧ算法）之前在预处理模块中提高该数据的空间和时间相关性来实现额外的数据压缩。输入数据帧被分解成一个辉度帧和两个色度帧。基于辉度帧内的多个辉度像素中的每个来转换该辉度帧，以生成具有多个转换后的辉度像素的转换后辉度帧。描述辉度帧的多个辉度像素和转换后辉度帧的多个转换后辉度像素之间的关系的映射被生成。根据这种映射来转换所述两个色度帧，以生成两个转换后色度帧。转换后的辉度帧和两个转换后的色度帧被合成，从而生成转换后输出帧。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及数字内容和数据的分发。更具体而言，本专利技术涉及用于压 縮数字内容和数据以进行分发的系统和方法。
技术介绍
数字图像是作为一组数字值(称为图像元素或像素)的二维图像的表 示。这些像素通常被存储在计算机存储器中作为光栅图像，小整数的二维 阵列。图像的各个像素一般与某个二维区域中的特定位置相关联，并 且具有由与该位置相关的一个或多个量(样本)构成的值。数字彩色图像包括各个像素的彩色信息。为了视觉上可接受的结果， 对于每个像素通常需要提供至少三个样本(彩色通道)，这些样本被解释 为某种色彩空间中的坐标。在计算机显示中一般使用RGB色彩空间，但 是在其它情况下经常会使用诸如YUV和HSV之类的其它空间。在分发数字数据或内容时，特别是在分发数字彩色图像时，带宽是最 宝贵的。诸如MPEG1、 JPEG、 MPEG2、 JPEG2K、 QuickTime之类的压縮 算法标准已经被开发出来，并且已被媒体应用和设备采用以使得可以分发 数字音频/视频(AV)。这些压縮标准通过多种不同的算法来实现带宽压 縮，这些算法针对人类的感知特点被调整，并且利用了视频内容的空间和 时间冗余(或相关性)。对更高分辨率数字媒体(高清晰度视频及更高分辨率的视频)和更多 内容(例如，更多通道)的需求提高了对带宽的要求。这种要求通过使用 至少两种互补的技术开发工作来解决。第一个是开发复杂的调制方案来增加给定介质(例如，802.11x标准，MIMO模式，等)的总可用带宽。第 二个是开发以更高比率(例如，MPEG4、 AVC、 VC1，等)来压縮视频的 新压縮算法。对于未经压縮的数字视频的带宽要求可能非常高，例如，从针对标准 清晰度的300Mbps到针对高清晰度的2Gbps。视频压縮算法可以极大地降 低带宽要求，并且通常是在带宽受限环境中工作的许多视频应用(例如， 经大气/线缆/卫星的广播TV、流、存储等)的强制性要求。幸运的是，自然视频含有丰富的空间和时间冗余或相关性。大多数 (即使不是全部)视频压縮算法利用该相关性。 一般压縮算法的单独编码 增益很大程度上依赖于其对视频的空间和时间相关性的使用效率。但是， 这种算法需要在最小化视频的感知质量的损失的情况下执行该操作。这是 由于这样的事实，即，压縮导致了信息的损失，这是随着视频的感知质量 的恶化而显现的。好的压缩算法通过将信息损失限制于人类感知系统不容 易察觉的区域(例如，高频内容)同时获得显著的压縮来平衡这种权衡。MPEG1、 MPEG2和MPEG4是在媒体应用中广泛使用的视频压縮算 法中的一些。新兴的高级视频编码(AVC) (MPEG4-part 10)可能是下 一个主要视频算法。从MPEG2开始的各个算法在编码增益(压縮比)和 图像质量方面都比其前身有显著的提高。例如，对于大致相同的图像质 量，新兴的AVC算法相对于MPEG2可能提高了 50%的编码增益。这是 因为与MPEG2相比，AVC使用了可变数据块大小(例如，4x4、 8x8、 4x8等)转换并使用了增强型运动估计和补偿方法。可变数据块大小使得 可以更好地利用空间相关性，而增强型运动估计和补偿使得可以更有效地 提取时间相关。概括而言，视频压缩算法依据高级图像处理技术来获得更 高的压縮增益。然而，除了数据压縮的这些改进之外，该领域中还需要进一步的改进。
技术实现思路
通过在将数据发送给编码算法(例如，MPEG算法)之前在预处理模ii块中提高该数据的空间和时间相关性来实现额外的数据压縮。输入数据中 的更高的空间和时间相关性使得得到了更高的整体压縮比和更低的带宽要 求。根据本专利技术的一个实施例，包括多个像素的输入数据帧被分解成第一 分量帧和多个附加分量帧。第一分量帧和多个附加分量帧各自包含多个经 分解像素。基于第一分量帧的多个经分解像素中的每一个来重排序该第一分量帧 的多个经分解像素，以生成具有多个转换后的经分解像素的第一转换后 帧。描述了第一分量帧的多个经分解像素和第一转换后帧的多个转换后的 经分解像素之间的关系的映射被创建。根据这种映射来重排序多个附加分 量帧中的每一个的多个经分解像素，以生成多个附加转换后帧。将第一转 换后帧和多个附加转换后帧合成以生成转换后输出帧。在一个方面，第一分量帧的多个经分解像素是辉度像素。 在另一个方面，使用可变长度编码算法来对映射进行编码以生成经压 縮映射。在另一个方面，经压縮映射和转换后输出帧被发送到编码器。在又一个方面，所述编码器是MPEG1编码器、MPEG2编码器、 MPEG4编码器、或者AVC编码器。存在本专利技术的其它方面。因此，应当了解，在前的描述仅仅是本专利技术 的一些实施例和一些方面的概要。以下将提及其它实施例和方面。还应当 了解，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下可以对所公开的实施例进行 许多改变。因此，之前的概要并不意图限制本专利技术的范围。相反，本专利技术 的范围由所附权利要求和其等同物来确定。附图说明根据以下结合附图对特定实施例进行的描述，本专利技术的这些和/或其它 方面和优点将变得显而易见，并且更容易理解，在附图中图1是根据本专利技术一个实施例的提高编码增益的方法的简化功能框图；图2是根据图1的实施例、用于提高数据的空间和时间相关性的方法的简化处理示图；图3是根据本专利技术的一个实施例的解码处理的简化功能框图；图4是根据图3的实施例、用于重构在空间和时间上相关的数据的方法的简化处理示图；图5是根据本专利技术一个实施例的数据帧转换的简化示图；图6a和6b是根据本专利技术一个替代实施例的数据帧转换的简化示图；图7是根据本专利技术一个实施例的接收设备的简化框图；以及图8是根据本专利技术一个实施例的用于生成音频/视频传输流的电路的简化框图。具体实施方式现在将详细地参考本专利技术的实施例，这些实施例的示例在附图中示 出，其中，相似的标号指代所有附图中的相似元件。应当了解，可以使用 其它实施例，并且在不脱离本专利技术的范围的情况下可以进行结构上和操作 上的改变。公开了用于实现额外数据压縮的方法和系统。本专利技术的实施例通过在 将数据发送给编码算法(例如，MPEG算法)之前在预处理模块中提高数 据的空间和时间相关性来实现这个目的。输入数据中的更高空间和时间相 关性使得实现更高的总体增益和更低的带宽要求。图1是根据本专利技术一个实施例的提高编码增益的方法的简化功能框 图。预处理模块102接收未经压縮的数据104 (例如，视频数据)，并对 输入数据执行空间和时间相关性的提高操作，这在下文中将进行更详细的 描述。相关性提高后的数据106随后被馈入压縮算法或编码器108，该压 縮算法或编码器108将更有效地压縮该数据，从而产生相关性提高后的数 据110。示例性的压縮算法包括MPEG1、 MPEG2、 MPEG4、 AVC等。这 种方法的编码增益是(根据本专利技术的实施例)相关性提高后的视频数据和 未经处理(正常)的视频数据的之差。假定更高的空间和时间相关性将实现提高的整体压縮，则图1的方法产生了显著的编码增益。图2是根据图1的实施例、用于提高数据的空间和时间相关性的方法 的简化处理示图。对帧中的各个像素执行了基于强度的重排序。输入数据被馈入到预处理模块102，在这种情况下输入数据是以未经压縮的YUV格 式的视频数据帧202。YUV格式按照一个辉度分量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　　　　将输入帧分解成第一分量帧和多个附加分量帧，其中，所述输入帧包含多个像素，并且其中，所述第一分量帧和所述多个附加分量帧中的每个都包含多个经分解像素；　　　　基于所述第一分量帧的多个经分解像素中的每个来重排序所述第一分量帧的多个经分解像素，以生成具有多个转换后的经分解像素的第一转换后帧；　　　　创建映射，该映射描述所述第一分量帧的多个经分解像素和所述第一转换后帧的多个转换后的经分解像素之间的关系；　　　　根据所述映射来重新排序所述多个附加分量帧中的每个的所述多个经分解像素，以生成多个附加转换后帧；以及　　　　将所述第一转换后帧和所述多个附加转换后帧合成以生成转换后输出帧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-10-6 11/245,9221.一种方法，包括将输入帧分解成第一分量帧和多个附加分量帧，其中，所述输入帧包含多个像素，并且其中，所述第一分量帧和所述多个附加分量帧中的每个都包含多个经分解像素；基于所述第一分量帧的多个经分解像素中的每个来重排序所述第一分量帧的多个经分解像素，以生成具有多个转换后的经分解像素的第一转换后帧；创建映射，该映射描述所述第一分量帧的多个经分解像素和所述第一转换后帧的多个转换后的经分解像素之间的关系；根据所述映射来重新排序所述多个附加分量帧中的每个的所述多个经分解像素，以生成多个附加转换后帧；以及将所述第一转换后帧和所述多个附加转换后帧合成以生成转换后输出帧。2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述第一分量帧的多个经分解 像素是辉度像素。3. 如权利要求1所述的方法，还包括对所述映射进行编码以生成经 压縮映射。4. 如权利要求3所述的方法，其中，所述映射被用可变长度编码算 法编码。5. 如权利要求3所述的方法，其中，所述映射被用内容自适应可变 长度编码算法和内容自适应二进制算术编码算法之一编码。6. 如权利要求l所述的方法，还包括 对所述映射进行编码以生成经压縮映射；以及 将所述经压縮映射和所述转换后输出帧发送到编码器。7. 如权利要求6所述的方法，其中，所述编码器是MPEG1编码器、 MPEG2编码器、MPEG4编码器和AVC编码器之一 。8. —种方法，包括将输入帧分解成一个辉度帧和两个色度帧，其中，所述辉度帧具有多 个辉度像素，并且所述两个色度帧中的每个都具有多个色度像素；基于所述多个辉度像素中的每个来重排序所述多个辉度像素，以生成 具有多个转换后的辉度像素的转换后辉度帧；创建映射，该映射描述所述辉度帧的多个辉度像素和所述转换后辉度 帧的多个转换后的辉度像素之间的关系；.根据所述映射来重新排序所述两个色度帧中的每个的多个色度像素，以生成两个转换后色度帧；以及将所述转换后辉度帧和所述两个转换后色度帧合成以生成转换后输出帧。9. 如权利要求8所述的方法，还包括对所述映射进行编码以生成经 压縮映射。10. 如权利要求9所述的方法，其中，所述映射被用可变长度编码算 法编码。11. 如权利要求9所述的方法，其中，所述映射被用内容自适应可变长度编码算法和内容自适应二进制算术编码算法之一编码。12. 如权利要求8所述的方法，还包括对所述映射进行编码以生成经压縮映射；以及 将所述经压縮映射和所述转换后输出帧发送到编码器。13. 如权利要求12所述的方法，其中，所述编码器是MPEG1编码 器、MPEG2编码器、MPEG4编码器和AVC编码器之一。14. 一种由具有处理单元的设备使用的制品，该制品包括至少一种计算机可用介质，包括嵌入其中的至少一个计算机程序，所 述至少一个计算机程序适于使所述设备执行以下步骤将输入帧分解成一个辉度帧和两个色度帧，其中，所述辉度帧具 有多个辉度像素并且所述两个色度帧中的每个都具有多个色度像素；基于所述多个辉度像素中的每个来重排序所述多个辉度像素，以 生成具有多个转换后的辉度像素的转换后辉度帧；创建映射，该映射描述所述辉度帧的多个辉度像素和所述转换后辉度帧的多个转换后的辉度像素之间的关系；根据所述映射来重排序所述两个色度帧中的每个的多个色度像 素，以生成两个转换后色度帧；以及将所述转换后辉度帧和所述两个转换后色度帧合成以生成转换后 输出帧。15. —种系统，包括具有能够执行软件例程的处理单元的设备，以及由所述处理单元执行 的编程逻辑，其中，所述编程逻辑包括用于将输入帧分解成一个辉度帧和两个色度帧的装置，其中，所 述辉度帧具有多个辉度像素并且所述两个色度帧中的每个都具有多个 色度像素；用于基于所述多个辉度像素中的每个来重排序所述多个辉度像素 以生成具有多个转换后的辉度像素的转换后辉度帧的装置；用于创建映射的装置，所述映射描述所述辉度帧的多个辉度像素 和所述转换后辉度帧的多个转换后的辉度像素之间的关系；用于根据所述映射来重排序所述两个色度帧中的每个的多个色度 像素以生成两个转换后色度帧的装置；以及用于将所述转换后辉度帧和所述两个转换后色度帧合成以生成转 换后输出帧的装置。16. —种方法，包括将第一输入帧分解成第一辉度帧和第一多个色度帧，所述第一辉度帧 具有第一多个辉度像素，并且所述第一多个色度帧中的每个都具有第一多 个色度像素；基于所述第一多个辉度像素中的每个来重排序所述第一多个辉度像 素，以生成具有第一多个转换后辉度像素的第一转换后辉度帧；创建第一映射，该第一映射描述所述第一辉度帧的所述第一多个辉度 像素和所述第一转换后辉度帧的所述第一多个转换后辉度像素之间的关 系；根据所述映射来重排序所述第一多个色度帧中的每个中的所述第一多个色度像素，以生成第一多个转换后色度帧；将所述第一转换后辉度帧和所述第一多个转换后色度帧合成，以生成 第一转换后输出帧；将第二输入帧分解成第二辉度帧和第二多个色度帧，所述第二辉度帧 具有第二多个辉度像素，并且所述第二多个色度帧中的每个都具有第二多个色度像素；根据所述第一映射来重排序所述第二多个辉度像素，以生成第二转换 后辉度帧；根据所述第一映射来重排序所述第二多个色度帧中的每个中的所述第 二多个色度像素，以生成第二多个转换后色度帧；以及将所述第二转换后辉度帧和所述第二多个转换后色度帧合成，以生成 第二转换后输出帧。17. 如权利要求16所述的方法，还包括对所述第一映射进行编码以 生成第一经压縮映射。18. 如权利要求17所述的方法，其中，所述第一映射被用可变长度 编码算法编码。19. 如权利要求17所述的方法，其中，所述第一映射被用内容自适 应可变长度编码算法和内容自适应二进制算术编码算法之一编码。20. 如权利要求16所述的方法，还包括 对所述第一映射进行编码以生成第一经压縮映射； 将所述第一经压縮映射和所述第一转换后输出帧发送到编码器；以及 将所述第二转换后输出帧发送到所述编码器。21. —种方法，包括 —将输入帧分解成第一分量帧和多个附加分量帧，其中，所述第一分量 帧和所述多个附加分量帧中的每个都具有多个数据块，并且其中，所述多 个数据块中的每一个都具有多个经分解像素；为所述第一分量帧的所述多个数据块中的每个计算数据块值，其中， 每个数据块值是所述第一分量帧的每个数据块中的所述多个经分解像素的 函数；...

【专利技术属性】
技术研发人员：普里彦德瓦卡甘塔堤雷克，
申请(专利权)人：索尼电子有限公司，索尼株式会社，
类型：发明
国别省市：US[美国]