[发明专利]图象处理系统中的存储器有效压缩装置和量化器

说明书

本发明涉及数字视频处理器。特别是本发明涉及到图象压缩方法和装置用于减少数字视频处理器的存储器要求。

有效的使用存储器在图象处理器的设计和操作中是重要的。例如，象电视系统这样的用户产品可能使用包括MPEG-2信号处理的图象处理器。MPEG(运动图象专家组)信号压缩标准(ISO/IEC 13181-2，1994年5月10日)是广泛地接受了图象处理标准，它特别吸引人的是用于卫星的，有线的和陆地上使用在其它形式图象处理中处理高分辨率电视(HDTV)的广播系统中。使用高分辨率显示器的产品可能需要96兆比特或更多的存储器在显示之前临时存储MPEG译码画面。MPEG处理器需要这些画面用于运动估计和补偿去重建精确的画面用于显示。

从MPEG重建图象的系统译码图象元素(象素或象元)使用典型的微分脉冲编码调制(DPCM)。对于DPCM，处理器生成一预测值，该预测值预测下一个象素值。求和网络把预测值从实际象素值中减去得到一个差值，用这个差值表示当前象素值以及去预测下一个象素值。像已知的预测值一样，这个差值通常是小于原来的象素值或者预测值，所以处理这个差值而不是处理原来的象素值降低系统的带宽需求。预测误差可能有一正的或负的数值。Ang等人著文“视频压缩获得大的增益”，刊登在1991年10月的“IEEE频谱”上，总的描述了使用DPCM处理的MPEG译码器和解码器。

存储器有效图象处理器使用较少的存储器通过解码(解压缩)在显示前的成块数据存储图象画面。在特定领域中，降低每象素的比特数目去存储图象画面否则影响图象的质量如果该象素不能被精确地重建它们原来的比特大小。人工因素可能出现，特别在图象的平滑区域。存储器减少的图象处理器应该精确地量化和解量化MPEG编码信号尽可能有效和经济。众所周知可以利用人类光学生理学处理光度和色度数据差异。最佳压缩定律对每种类型的数据说明在数据中的能量以及人类的眼睛能看见什么，被描述在Acampora等人的美国专利No.4,575,749中。Acampora的专利公开了幅度压缩可降低传输之前在电视信号中的噪声。

本发明认为合乎需要的提供有效数据减少系统使用的硬件和软件，这将节省存储器和减小处理器的物理尺寸大小，与此同时最小的人工因素被引进重建数据。

根据本发明的原理，图象处理器产生DPCM预测误差数值去被量化。在量化之前，处理器确定是否预测误差是正的或是负的。如果预测误差值是正的，该值被改变送到量化器。如果预测误差值是负的，一偏差值被加到预测误差数值上去产生一个在量化器范围之内的正数。有偏的和无偏的预测误差数值送到量化器。因为通过量化器接收的所有数值是正的并在量化器的极限之内，量化器使用的量化表格不需要包括用于负预测误差值的量化数值。这个降低了预测误差值两倍和双精度量化分辨率。

                    附图简述

图1是包括根据本发明的系统的象素块处理器方框图。

图2示出图1系统压缩部分的细节。

图3表示一个包数据格式适合用于根据本发明的系统。

图4示出图1系统解压缩部分的细节。

图5A示出图2中量化转换部分的细节。

图5B是真值表用于图5A选择块。

图6A示出了有关量化表格重建电平的预测误差值正负性质。

图6B是根据本发明的4比特量化/解量化表格。

图6C是根据本发明的5比特量化/解量化表格。

图7是量化/解量化表格的和使用根据本发明表格处理数据的设计流图。

图8是使用本发明的MPEG兼容电视系统的方框图。

在本发明的实施例中，电视接收机包括一MPEG译码器。数据压缩网络量化一译码和解压缩的MPEG信号在存储在帧存储器之前表示成8×8图象块，和当需要用于图象显示时重建图象块。显示装置显示从帧存储器得到的图象信息。

通过数据减少网络保持数据的完整性，网络扫描一象素块并确定图象象素数值的范围。网络在实际范围和预定范围的集合之间运行最佳拟合。使用所选择的预定范围，网络存取一量化表格包括从预定范围的正数域导出的量化电平。量化表格具有有效范围去量化上面描述的DPCM数值。对此例，上面描述的偏差值是所选择的预定范围。因为所选择的预定范围通常是少于最大可能象素值用于系统(256是8比特)，和因为量化表格(和对应的解量化表格)只包含正值，双精度量化分辨率。如果最小预测范围是适用于一给定的象素块有可能增加量化分辨率32倍。