Способ и устройство кодирования и декодирования цветных изображений с помощью корреляции между составляющими сигнала цветности

Способ и устройство кодирования и декодирования цветных изображений с помощью корреляции между составляющими сигнала цветности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данная заявка притязает на приоритет Патентных заявок (Корея) номера 10-2004-0116962 и 10-2005-0027827, поданных 30 декабря 2004 года и 2 апреля 2005 года, соответственно, в Корейском Ведомстве по интеллектуальной собственности, сущности которых полностью содержатся в данном документе по ссылке.

Устройства и способы, в соответствии с настоящим изобретением, связаны с кодированием и декодированием данных цветных изображений, а более конкретно, с кодированием и декодированием данных цветных изображений, имеющих формат YCbCr, в меньший объем данных посредством нахождения корреляции между составляющими сигнала цветности Cb и Cr данных цветных изображений.

Уровень техники

Фиг.1 - это схема, иллюстрирующая данные, составляющие видео, имеющее RGB-формат, и видео, имеющее YCbCr-формат.

RGB-формат представляет цветное видео, делит составляющую сигнала цветности цветного видео на красную (R), зеленую (G) и синюю составляющую (B) сигнала цветности и представляет составляющие сигнала цветности R, G и B. При этом составляющие сигнала цветности R, G и B имеют одинаковый объем данных. Например, когда макроблок имеет размер 16×16, составляющие сигнала цветности R, G и B имеют размеры 16×16. Тем не менее, человеческий глаз более чувствителен к составляющим сигнала яркости, представляющим яркость, чем к составляющим сигнала цветности, представляющим цвета. Таким образом, формат, в котором цветное видео делится на составляющие сигнала яркости и цветности, которые должны быть представлены, может быть использован для того, чтобы уменьшить объем данных. YCbCr-формат является таким форматом.

В YCbCr-формате больший объем данных выделяется составляющим сигнала яркости, чем составляющим сигнала цветности. Ссылаясь на фиг.1, когда видео RGB-формата с макроблоком 16×16 представляется как видео YCbCr-формата в макроблоке 16×16, видео RGB-формата представляется как блок сигнала яркости 16×16 и блоки сигнала цветности Cb и Cr 8×8. При этом значения составляющей сигнала яркости Y и составляющих сигнала цветности Cb и Cr вычисляются посредством взвешенных комбинаций значений R, G и B. Например, значения составляющей сигнала яркости Y и составляющих сигнала цветности Cb и Cr вычисляются с помощью таких уравнений, как Y=0,29900R+0,58700G+0,11400B, Cb=-0,16874R-0,33126G+0,50000B и Cr=0,50000R-0,41869G-0,08131B. Как описано выше, данные цветных киноизображений, имеющих YCbCr-формат, включают в себя составляющую сигнала яркости и две составляющие сигнала цветности. Когда данные цветных киноизображений кодируются, составляющая сигнала яркости и две составляющие сигнала цветности кодируются отдельно. Другими словами, составляющая сигнала яркости и две составляющие сигнала цветности кодируются независимо от корреляции между двумя составляющими сигнала цветности.

Фиг.2 - это схема структур данных цветного видео в форматах 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0.

Когда кодируется киноизображение, цветовой формат киноизображения представляется посредством скорости передачи составляющей сигнала яркости и составляющих сигнала цветности пикселов киноизображения в горизонтальной линии пикселов. Далее составляющая сигнала яркости обозначается Y, а составляющие сигнала цветности обозначаются Cb и Cr. Сигнал яркости (яркость) одного пиксела представляется с помощью восьми битов в ITU-R Recommendation, и сигнал цветности (цвет) пиксела представляется с помощью двух составляющих сигнала цветности Cb и Cr, каждая из которых имеет восемь битов. Система координат для представления цветов называется цветовым пространством. В стандартах Экспертной группы по кинематографии (MPEG) цветовой формат киноизображения представляется с помощью трех 8-битовых частей информации, т.е. составляющей сигнала яркости Y и составляющих сигнала цветности Cb и Cr.

Когда цветное киноизображение представляется с помощью составляющей сигнала яркости Y и составляющих сигнала цветности Cb и Cr, несколько типов цветовых форматов может быть представлено согласно скорости передачи составляющей сигнала яркости Y и составляющих сигнала цветности Cb и Cr. В случае различных цветовых форматов составляющие сигнала яркости Y различных цветовых форматов одинаковы, но составляющие сигнала цветности Cb и Cr различных цветовых форматов варьируются. Ссылаясь на фиг.2, видео, имеющее формат 4:2:2, получается посредством дискретизации с понижением частоты вдвое составляющих сигнала цветности видео, имеющего формат 4:4:4, в горизонтальном направлении, а видео, имеющее формат 4:2:0, получается посредством дискретизации с понижением частоты вдвое составляющих сигнала цветности видео, имеющего формат 4:2:, в вертикальном направлении.

Как описано выше, в традиционном кодеке (MPEG, H.26x, VC1) цветное видео RGB преобразуется в цветное видео YCbCr, чтобы разделить составляющую сигнала яркости и составляющие сигнала цветности из цветного видео YCbCr, так чтобы отдельно кодировать составляющую сигнала яркости и составляющие сигнала цветности. При этом цветное видео может иметь несколько различных форматов, например, форматы 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0 и т.д. В общем, традиционный кодек (MPEG, H.26x, VC1) принимает видеоданные, имеющие формат 4:2:0, чтобы кодировать составляющую сигнала яркости Y и составляющие сигнала цветности Cb и Cr. Далее описывается пример видеоданных, имеющих формат 4:2:0.

Сущность изобретения

Техническая задача

В общем способе кодирования киноизображения составляющая сигнала яркости Y и составляющие сигнала цветности Cb и Cr кодируются так, чтобы не иметь временных и пространственных избыточностей. Пространственная избыточность удаляется посредством внутреннего прогнозирования между соседним блоком и текущим блоком, а временная избыточность удаляется посредством взаимного прогнозирования между предыдущим изображением и текущим изображением. При этом только разностная составляющая между соседним блоком и текущим блоком и только разностная составляющая между предыдущим изображением и текущим изображением кодируются посредством внутреннего прогнозирования, так чтобы повысить эффективность сжатия.

Другими словами, выполняются только прогнозирования для удаления временных и пространственных избыточностей составляющей сигнала яркости Y и составляющих сигнала цветности Cb и Cr. Удаление избыточности с помощью корреляции между составляющей сигнала яркости Y и составляющими сигнала цветности Cb и Cr не выполняется. Тем не менее, при сжатии видео высокого качества, например, передового H.264 объем данных составляющей сигнала яркости Y и составляющих сигнала цветности Cb и Cr возрастает. Таким образом, необходим способ для эффективного сжатия видео высокого качества.

Техническое решение

Настоящее изобретение предоставляет устройство и способ кодирования и декодирования цветных изображений, посредством которого корреляция между составляющими сигнала цветности Cb и Cb цветного изображения находится и используется для того, чтобы уменьшить объем данных, которые должны быть кодированы, с тем чтобы повысить скорость кодирования.

Согласно аспекту настоящего изобретения, предусмотрено устройство кодирования, включающее в себя: преобразователь составляющих сигнала цветности, умножающий составляющие сигнала цветности Cb и Cr цветного видео на предварительно определенные коэффициенты, суммирующий результаты умножения, чтобы сформировать множество значений преобразования, выбирающий два значения преобразования, имеющие наименьшие затраты, вычисленные посредством предварительно определенной функции затрат, и выводящий выбранные значения преобразования; и энтропический кодер, выполняющий энтропическое кодирование выбранных значений преобразования.

Составляющими сигнала цветности Cb и Cr могут быть преобразованные и квантованные составляющие сигнала цветности. Устройство кодирования дополнительно может включать в себя преобразователь и квантователь, преобразующие и квантующие значения преобразования, выводимые из преобразователя составляющих сигнала цветности, если составляющие сигнала цветности Cb и Cr являются не преобразованными и не квантованными составляющими сигнала цветности.

Преобразователь составляющих сигнала цветности может вычислять значения преобразования составляющих сигнала цветности Cb и Cr с помощью уравнения: значение преобразования = a x Cb + b x Cr + c, где a, b и c - это константы, и множество наборов (a, b, c) предварительно определяется пользователем. Предварительно определенной функцией затрат может быть одна из функции затрат, определяющей искажение в зависимости от скорости передачи, функции суммы значений абсолютной разности, функции суммы абсолютной преобразованной разности, функции суммы квадрата разности и функции среднего абсолютной разности.

Преобразователь составляющих сигнала цветности может включать в себя: вычислитель значений преобразования, умножающий составляющие сигнала цветности Cb и Cr на множество коэффициентов (a, b, c), суммирующий результаты умножения и формирующий значения преобразования; вычислитель затрат, вычисляющий затраты значений преобразования с помощью предварительно определенной функции затрат; и определитель, выбирающий и выводящий два значения преобразования, имеющие наименьшие затраты.

Преобразователь составляющих сигнала цветности может кодировать информацию по коэффициентам (a, b, c), соответствующим двум значениям преобразования, имеющим наименьшие затраты.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ кодирования, включающий в себя этапы, на которых: умножают составляющие сигнала цветности Cb и Cr цветного видео на предварительно определенные коэффициенты, суммируют результаты умножения, чтобы сформировать множество значений преобразования, выбирают два значения преобразования, имеющие наименьшие затраты, вычисленные посредством предварительно определенной функции затрат, и выводят выбранные значения преобразования; и выполняют энтропическое кодирование выбранных значений преобразования.

Умножение составляющих сигнала цветности Cb и Cr цветного видео на предварительно определенные коэффициенты, суммирование результатов умножения для того, чтобы сформировать множество значений преобразования, выбор двух значений преобразования, имеющих наименьшие затраты, вычисленные посредством предварительно определенной функции затрат, и вывод выбранных значений преобразования может включать в себя этапы, на которых: умножают составляющие сигнала цветности Cb и Cr на множество коэффициентов (a, b, c), суммируют результаты умножения и формируют значения преобразования; вычисляют затраты значений преобразования с помощью предварительно определенной функции затрат; и выбирают и выводят два значения преобразования, имеющие наименьшие затраты.

Информация о коэффициентах (a, b, c), соответствующих двум значениям преобразования, имеющим наименьшие затраты, может подвергаться групповому кодированию.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрено устройство кодирования, включающее в себя: энтропический декодер, выполняющий энтропическое декодирование закодированного битового потока; и обратный преобразователь составляющих сигнала цветности, игнорирующий декодированные данные, если декодированные данные являются составляющей сигнала яркости, и извлекающий информацию о коэффициентах, на которые составляющие сигнала цветности Cb и Cr умножаются и суммируются, чтобы сформировать и вывести исходные составляющие сигнала цветности Cb и Cr, если декодированными данными являются составляющие сигнала цветности.

Обратный преобразователь составляющих сигнала цветности может извлекать информацию, указывающую то, какой набор коэффициентов (a, b, c) используется для того, чтобы кодировать составляющие сигнала цветности, чтобы вычислять составляющие сигнала цветности Cb и Cr, причем информация подвергается групповому кодированию и передается.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ кодирования, включающий в себя этапы, на которых: выполняют энтропическое декодирование закодированного битового потока; и игнорируют декодированные данные, если декодированные данные являются составляющей сигнала яркости, и извлекают информацию о коэффициентах, на которые составляющие сигнала цветности Cb и Cr умножаются и суммируются, чтобы сформировать выходные исходные составляющие сигнала цветности Cb и Cr, если декодированными данными являются составляющие сигнала цветности.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрено устройство кодирования цветного изображения, включающее в себя: преобразователь составляющих сигнала цветности, преобразующий составляющие сигнала цветности цветного изображения в каждом из двух или более режимов взаимного прогнозирования, вычисляющий затраты для значений преобразования в каждом из двух или более режимов взаимного прогнозирования с помощью предварительно определенной функции затрат, выбирающий один из двух или более режимов взаимного прогнозирования на основе результата вычисления и выводящий значения преобразования выбранного режима взаимного прогнозирования; и энтропический кодер, выполняющий энтропическое кодирование выходных значений преобразования.

Выбор одного из двух или более режимов взаимного прогнозирования может выполняться в сегменте группы предварительно определенного макроблока. При этом информация о режиме взаимного прогнозирования, выбираемом для предварительно определенного макроблока, может кодироваться в сегменте предварительно определенной группы, содержащей множество блоков.

Информация о режиме взаимного прогнозирования для множества блоков предварительно определенной группы может быть классифицирована на множество матриц режимов, и множество матриц режимов кодируются.

Множество матриц режимов могут включать в себя информацию о том, применяется ли режим взаимного прогнозирования, соответствующий текущей матрице режима, к каждому из множества блоков.

Предварительно определенная матрица режима может быть получена посредством присвоения информации режима, соответствующей блоку, к которому применяется режим взаимного прогнозирования, соответствующий текущей матрице режима, значения 1, и присвоения информации режима, соответствующей блоку, к которому не применяется режим взаимного прогнозирования, соответствующий текущей матрице режима, значения '0'.

Информация режима взаимного прогнозирования для множества блоков предварительно определенной группы может быть классифицирована на множество матриц режима в каждом режиме, множество матриц режима может быть размещено в определенном порядке, информация о следующей матрице режима может преобразовываться на основе информации режима о предыдущей матрице режима, и преобразованная матрица режима может кодироваться.

Множество матриц режима может включать в себя информацию о том, применяется ли режим взаимного прогнозирования, соответствующий текущей матрице режима, к каждому из множества блоков, и следующая матрица режима может быть преобразована посредством удаления информации о блоке, к которому применяется режим взаимного прогнозирования предыдущей матрице режима, из информации о следующей матрице режима на основе информации о предыдущей матрице режима.

Предварительно определенная матрица режима может быть получена посредством присвоения информации режима, соответствующей блоку, к которому применяется режим взаимного прогнозирования, соответствующий текущей матрице режима, значения 1, и присвоения информации режима, соответствующей блоку, к которому не применяется режим взаимного прогнозирования, соответствующий текущей матрице режима, значения '0'.

Удаление информации о блоке, к которому применяется режим взаимного прогнозирования предыдущей матрице режима, может осуществляться посредством присвоения информации о блоке значения '0'.

Множеством блоков могут быть макроблоки, а предварительно определенной группой может быть изображение.

Преобразователь составляющих сигнала цветности может включать в себя: хранилище таблиц режимов взаимного прогнозирования, сохраняющее таблицу режимов взаимного прогнозирования, содержащую два или более режимов взаимного прогнозирования; вычислитель значений преобразования, вычисляющий значения преобразования составляющих сигнала цветности Cb и Cr цветного изображения в каждом режиме на основе таблицы режимов взаимного прогнозирования; и селектор режима, выбирающий режим взаимного прогнозирования, в котором значения преобразования имеют наименьшие затраты, вычисленные посредством предварительно определенной функции затрат.

Устройство кодирования дополнительно может включать в себя кодер группового кодирования, RLE-кодер, выполняющий информации о выбранном режиме взаимного прогнозирования.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ кодирования цветного изображения, включающий в себя этапы, на которых: преобразуют составляющие сигнала цветности цветного изображения в каждом из двух или более режимов взаимного прогнозирования, вычисляют затраты для значений преобразования в каждом из двух или более режимов взаимного прогнозирования с помощью предварительно определенной функции затрат, выбирают один из двух или более режимов взаимного прогнозирования на основе результата вычисления и выводят значения преобразования выбранного режима взаимного прогнозирования; и выполняют энтропическое кодирование выходных значений преобразования.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрено устройство декодирования закодированного цветного изображения, включающее в себя: энтропический декодер, выполняющий энтропическое декодирование входного битового потока; и обратный преобразователь составляющих сигнала цветности, восстанавливающий исходные составляющие сигнала цветности на основе информации режима взаимного прогнозирования, применяемого к текущему блоку, имеющему предварительно определенный размер, причем информация режима взаимного прогнозирования извлекается из входного битового потока. При этом информация режима взаимного прогнозирования может указывать режим взаимного прогнозирования из двух или более режимов взаимного прогнозирования, применяемых к текущему блоку, и исходные составляющие сигнала цветности могут быть получены из значений преобразования, соответствующих режиму взаимного прогнозирования, примененному к текущему блоку.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ декодирования цветного изображения, включающий в себя этапы, на которых: выполняют энтропическое декодирование входного битового потока; и восстанавливают исходные составляющие сигнала цветности на основе информации режима взаимного прогнозирования, применяемой к текущему блоку, имеющему предварительно определенный размер, причем информация режима взаимного прогнозирования извлекается из входного битового потока. При этом информация режима взаимного прогнозирования может указывать режим взаимного прогнозирования из двух или более режимов взаимного прогнозирования, применяемых к текущему блоку, и исходные составляющие сигнала цветности могут быть получены из значений преобразования, соответствующих режиму взаимного прогнозирования, примененному к текущему блоку.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен машиночитаемый носитель записи, имеющий воплощенную на нем компьютерную программу для способа кодирования.

Согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен машиночитаемый носитель записи, имеющий воплощенную на нем компьютерную программу для способа декодирования по формуле изобретения.

Преимущества

Согласно настоящему изобретению, эффективность сжатия киноизображений может быть повышена, и число битов, требуемых для кодирования, может быть существенно снижено, и может осуществляться эффективное групповое кодирование.

Описание чертежей

Вышеописанные и/или другие аспекты настоящего изобретения должны стать более очевидными посредством описания примерных вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, из которых:

Фиг.1 - это схема данных, составляющих видео, имеющее RGB-формат, и видео, имеющее YCbCr-формат;

Фиг.2 - это схема структур данных видео, имеющего форматы 4:4:4, 4:2:2 и 4:2:0;

Фиг.3 - это блок-схема устройства кодирования киноизображений согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - это схема, иллюстрирующая вычисление значений преобразования составляющих сигнала цветности согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - это блок-схема преобразователя 330 составляющих сигнала цветности, показанного на фиг.3;

Фиг.6 - это блок-схема последовательности операций способа кодирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - это блок-схема устройства декодирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 - это блок-схема последовательности операций способа декодирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.9 - это таблица, показывающая режим взаимного прогнозирования, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.10 - это таблица, иллюстрирующая способ обратного взаимного прогнозирования в отношении каждого режима взаимного прогнозирования;

Фиг.11 - это блок-схема преобразователя 330 составляющих сигнала цветности, показанного на фиг.3, согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.12 - это блок-схема режима взаимного прогнозирования, выбранного для каждого макроблока в одном изображении;

Фиг.13A-13E - это представления, показывающие матрицы режимов взаимного прогнозирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.14A-14D - это представления, иллюстрирующие способ кодирования информации режимов взаимного прогнозирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг.15 - это блок-схема последовательности операций способа кодирования информации режимов взаимного прогнозирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения; и

Фиг.16 - это блок-схема последовательности операций способа декодирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Оптимальный режим

Режим осуществления изобретения

Далее подробно описаны примерные варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг.3 - это блок-схема устройства кодирования киноизображений согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Устройство включает в себя блок 302 оценки движения, блок 304 компенсации движения, блок 306 внутреннего прогнозирования, преобразователь 308, квантователь 310, блок 312 реконфигурирования, энтропический кодер 314, обратный квантователь 316, обратный преобразователь 318, фильтр 320 и память 322 кадров.

Устройство кодирует макроблоки текущего изображения в одном из множества режимов кодирования. Для этой цели устройство выполняет кодирование в режимах, в которых выполняются взаимное прогнозирование и внутреннее прогнозирование, чтобы вычислять функцию затрат, определяющую искажение в зависимости от скорости передачи (RDCosts). Устройство определяет режим, в котором вычисляется наименьшее значение RDCosts, в качестве оптимального режима и выполняет кодирование в оптимальном режиме. При этом скорость передачи (R) указывает скорость передачи битов, которая является числом битов, используемых для кодирования одного макроблока. Конкретно, R - это значение, получаемое посредством сложения числа битов, полученных посредством кодирования остаточного сигнала, сформированного после того, как выполнено взаимное прогнозирование и внутреннее прогнозирование, и числа битов, полученных посредством кодирования вектора движения. Искажение (D) указывает разность между исходным макроблоком видео и декодированным макроблоком видео. Таким образом, D - это значение, полученное посредством декодирования исходного макроблока.

Тем не менее, определение оптимального режима кодирования может выполняться с помощью различных способов, а также вычисления RDCosts. Другими словами, вычисление RDCosts и других затрат также может выполняться с помощью различных способов. Например, примеры подходящей функции затрат включают в себя сумму значений абсолютной разности (SAD), сумму абсолютной преобразованной разности (SATD), сумму квадрата разности (SSD), среднее абсолютной разности (MAD), функцию Лагранжа и т.п.

Для взаимного прогнозирования блок 302 оценки движения отыскивает в эталонном изображении оценочное значение макроблока текущего изображения. Блок 304 компенсации движения вычисляет промежуточное значение пикселов эталонных блоков, найденных в единицах пикселов 1/2 или 1/4, чтобы определить значение данных эталонных блоков. Следовательно, блок 302 оценки движения и блок 304 компенсации движения выполняют взаимное прогнозирование.

Блок 306 внутреннего прогнозирования выполняет внутреннее прогнозирование для поиска в текущем изображении оценочного значения макроблока текущего изображения. Выполняется определение того, осуществляется ли взаимное прогнозирование или внутреннее прогнозирование в отношении текущего макроблока, посредством определения режима кодирования, в котором наименьшее значение RDCosts вычисляется, в качестве режима кодирования текущего макроблока, с тем чтобы закодировать текущий макроблок.

Как описано выше, если данные оценки, на которые должен опираться макроблок текущего кадра, находятся посредством выполнения взаимного прогнозирования или внутреннего прогнозирования, данные оценки вычитаются из макроблока текущего изображения, и затем результат вычитания вводится в преобразователь 330 составляющих сигнала цветности. Преобразователь 330 составляющих сигнала цветности принимает составляющие сигнала цветности, преобразует составляющие сигнала в цветности в различные значения преобразования согласно способу преобразования составляющих сигнала цветности, который описывается ниже, и выбирает два из множества значений преобразования. В случае, когда преобразователь 330 составляющих сигнала цветности принимает составляющую сигнала яркости, преобразователь 330 составляющих сигнала цветности пропускает составляющую сигнала яркости. Составляющая сигнала яркости или выбранные составляющие сигнала цветности вводятся и преобразуются посредством преобразователя 308 и затем квантуются посредством квантователя 310. Результат вычитания эталонного блока с оценкой движения из макроблока текущего кадра называется остатком. Данные, вводимые в преобразователь 330 составляющих сигнала цветности, чтобы уменьшить объем данных в ходе кодирования, - это остаточное значение. Квантованное остаточное значение проходит через блок 312 реконфигурирования и кодируется посредством энтропического кодера 314.

Квантованное изображение декодируется в текущее изображение посредством обратного квантователя 316 и обратного преобразователя 318, чтобы получить эталонное изображение, которое должно быть использовано для взаимного прогнозирования. Декодированное текущее изображение сохраняется в памяти кадров для использования при взаимном прогнозировании следующего изображения. Когда декодированное изображение проходит через фильтр 320, декодированное изображение становится исходным изображением, включающим в себя небольшое число ошибок кодирования.

Далее подробно описывается работа преобразователя 330 составляющих сигнала цветности. Когда преобразователь 330 составляющих сигнала цветности принимает составляющие сигнала цветности Cb и Cr, преобразователь 330 составляющих сигнала цветности вычисляет значение преобразования с помощью уравнения 1:

Значение преобразования = a x Cb + b x Cr + c...(1)

- при этом a, b и c могут быть определены экспериментально. Например, если (a, b, c) - это (1, 0, 0), (0, 1, 0), (-1, 1, 0) или (1, 1, 0), значение преобразования - это Cb, Cr, -Cb+Cr или Cb+Cr. Затраты для Cb, Cr, -Cb+Cr и Cb+Cr вычисляются. Вычисление затрат и используемые функции затрат - такие, как описано выше. Два набора (a, b, c), имеющих наименьшее значение вычисленных затрат, выбираются и затем вводятся в преобразователь 308. Например, если выбираются Cb и -Cb+Cr, преобразователь 308 преобразует составляющие Cb и -Cb+Cr. В этом случае затраты наименьшие. Таким образом, значения Cb и -Cb+Cr являются наименьшими, и тем самым, скорость передачи битов, необходимая для кодирования, является небольшой. В случае макроблока для внутреннего прогнозирования (a, b, c) могут быть равны (-1, 1, 14), (1, 1, -250), (1, 0, 14) или (0, 1, 14). Даже в случае макроблока при внутреннем прогнозировании вычисляются затраты для пары коэффициентов (a, b, c), и составляющие сигнала цветности, определяемые посредством (a, b, c), для которых затраты являются наименьшими, находятся и кодируются. Преобразователь 330 составляющих сигнала цветности может быть размещен после преобразователя 308 и квантователя 310. Т.е. затраты вычисляются с помощью преобразованных составляющих сигнала цветности Cb и Cr в частотной области, а не в пространственной области, чтобы выполнить реконфигурирование и энтропическое кодирование.

Фиг.4 - это схема, иллюстрирующая вычисление значений преобразования составляющих сигнала цветности согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.4, одно пикселное значение считывается из каждого из блоков Cb и Cr и умножается на или прибавляется к (a, b, c) с помощью уравнения 1 выше, чтобы вычислить значения преобразования.

Фиг.5 - это блок-схема преобразователя 330 составляющих сигнала цветности, показанного на фиг.3.

Преобразователь 330 составляющих сигнала цветности включает в себя вычислитель 510 значений преобразования, вычислитель 520 затрат и блок 530 определения. Когда составляющие сигнала цветности Cb и Cr вводятся, вычислитель 510 значений преобразования вычисляет значения преобразования всех случаев, которые могут быть получены из наборов коэффициентов (a, b, c) с помощью уравнения 1 выше. Вычислитель 520 затрат вычисляет затраты для значений преобразования. Блок 530 определения выбирает два наименьших значения затрат, чтобы вывести значения преобразования, имеющие два наименьших значения затрат.

Фиг.6 - это блок-схема последовательности операций способа кодирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Когда видеоданные введены, на этапах S610 и S620 выполняется оценка движения и прогнозирование движения в случае взаимного прогнозирования. В случае внутреннего прогнозирования оценка движения и прогнозирование движения опускается. При этом оценка движения и прогнозирование движения выполняется так, как описано со ссылкой на фиг.3. На этапе S630 затраты всех случаев вычисляются с помощью предварительно определенных коэффициентов (a, b, c), как описано выше со ссылкой на фиг. 4 и 5. На этапе S640 выбираются два наименьших значения затрат. На этапах S650, S660 и S670 два наименьших значения преобразуются, квантуются и энтропически кодируются, соответственно. Традиционно, составляющие сигнала цветности Cb и Cr кодируются с помощью такого способа. Тем не менее, в настоящем изобретении на этапах S630 и S640 избыточность между составляющими сигнала цветности Cb и Cr удаляется до кодирования, чтобы уменьшить число битов, требуемое для кодирования.

Информация выбранных (a, b, c) коэффициентов кодируется и передается. Информация выбранных коэффициентов для каждого макроблока записывается в заголовок изображения, чтобы указать то, какие составляющие сигнала цветности каждого макроблока кодируются и передаются. В вышеуказанном взаимном прогнозировании, если выбираются первый и третий коэффициенты из коэффициентов (1, 0, 0), (0, 1, 0), (-1, 1, 0) и (1, 1, 0), групповое кодирование выполняется для первого и третьего коэффициентов.

Более подробно, групповое кодирование выполняется для информации выбранных коэффициентов только тогда, когда кодируется блок составляющих сигнала цветности. При этом может быть использована схема блоков кодирования сигнала цветности с традиционным синтаксисом или схема кодированных блоков для сигнала цветности (CBPC). Когда выполняется групповое кодирование, число битов, выделяемых "серии", варьируется в зависимости от того, сколько наборов используется, а число битов, выделяемых "длине", варьируется в зависимости от того, сколько непрерывных серий кодируется в один набор. Например, в случае, когда число наборов равно четырем, т.е. S1, S2, S3 и S4, число битов, выделяемых "серии", составляет два бита, а число битов, выделяемых "длине", составляет пять битов, один набор (серия, длина) кодируется в семь битов. Таким образом, если S1 непрерывно выводится одиннадцать раз, (S1, 10) кодируется в 0001010. Поскольку информация выбранных коэффициентов каждого макроблока с высокой вероятностью имеет значение, аналогичное информации коэффициентов соседнего макроблока, групповое кодирование может быть использовано для того, чтобы уменьшить число битов, требуемых для кодирования. Помимо этого, посредством использования схемы блоков кодирования сигнала цветности или CBPC передается информация для указания того, кодируется ли блок сигнала цветности, в сегментах группы блоков.

Информация коэффициентов (a, b, c), выбираемых для каждого макроблока, с высокой вероятностью должна быть аналогичной для соседнего макроблока. Таким образом, групповое кодирование может быть использовано для того, чтобы уменьшить число битов, требуемое для кодирования.

Фиг.7 - это блок-схема устройства декодирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения. Ссылаясь на фиг.7, устройство декодирования включает в себя энтропический кодер 702, блок 704 реконфигурирования, обратный квантователь 706, обратный преобразователь 708, обратный преобразователь 710 составляющих сигнала цветности, блок 712 компенсации движения, блок 714 внутреннего прогнозирования, фильтр 716 и память 718 кадров. Когда кодированный битовый поток вводится в устройство декодирования, закодированный битовый поток энтропически декодируется, реконфигурируется, обратно преобразуется и вводится в обратный преобразователь 710 составляющих сигнала цветности. В случае, когда входными данными является составляющая сигнала яркости, составляющая сигнала яркости игнорируется. В случае, когда входными данными являются составляющие сигнала цветности, обратный преобразователь 710 составляющих сигнала цветности определяет то, какие коэффициенты (a, b, c) использовались для того, чтобы кодировать составляющие сигнала цветности, чтобы тем самым сформировать составляющие сигнала цветности Cb и Cr. Информация, указывающая то, какие коэффициенты (a, b, c) использовались для того, чтобы закодировать и передавать составляющие сигнала цветности, повергается групповому кодированию и передается. Таким образом, обратный преобразователь 710 составляющих сигнала цветности декодирует информацию, чтобы сформировать составляющие сигнала цветности Cb и Cr. Альтернативно, обратный преобразователь 710 составляющих сигнала цветности также может быть размещен до обратного квантователя 706 и обратного преобразователя 708.

Фиг.8 - это блок-схема последовательности операций способа декодирования согласно примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

На этапе S810 выполняется энтропическое декодирование. На этапе S820 выполняется обратное квантование. На этапе S830 выполняется обратное преобразование. На этапе S840 принимаемая информация коэффициентов (a, b, c) декодируется, выполняется определение того, какая комбинация составляющих сигнала цветности Cb и Cr закодирована, чтобы выполнить обратное преобразование комбинации и получить составляющие сигнала цветности Cb и Cr. На этапе S850 выполняется компенсация движения. В случае внутреннего прогнозирования компенсация движения опускается.

Далее описывается способ кодирования согласно п