專利名稱：圖像信息編碼裝置和方法,以及圖像信息解碼裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像信息編碼裝置和方法以及圖像信息解碼裝置和方法，用于通過(guò)諸如衛(wèi)星廣播服務(wù)，有線TV(電視)或因特網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)媒體接收或在諸如光盤，磁盤或閃存等存儲(chǔ)媒體上處理圖像壓縮信息(比特流)，該圖像壓縮信息通過(guò)諸如離散余弦變換或Karhunen-Loeve變換等正交變換以及如MPEG(運(yùn)動(dòng)圖像專家組)、H.26x等那樣的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償而被壓縮。

背景技術(shù)：
近年來(lái)，依照諸如MPEG等系統(tǒng)的裝置已普遍用于廣播臺(tái)等的信息分配(遞送)和普通家庭的信息接收，在這些裝置中圖像信息作為數(shù)字信息被處理，利用圖像信息特有的冗性通過(guò)諸如離散余弦變換等正交變換和的運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償來(lái)圖像壓縮信息，以達(dá)到高效傳輸/存儲(chǔ)信息的目的。
特別是MPEG2(ISO/IEC 13818-2)被確定為通用圖像編碼系統(tǒng)，并且目前已廣泛應(yīng)用于專業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域作為標(biāo)準(zhǔn)，包括隔行掃描圖像和順序掃描圖像，以及標(biāo)準(zhǔn)清晰度圖像和高清晰度圖像。通過(guò)應(yīng)用MPEG2壓縮系統(tǒng)，在具有例如720×480像素的標(biāo)準(zhǔn)清晰度隔行掃描圖像的情況下指配4至8Mbps的碼量(比特率)，在具有1920×1088像素的高清晰度隔行掃描圖像的情況下指配18至22Mbps的碼量(比特率)，從而可以實(shí)現(xiàn)高壓縮率和滿意的圖像質(zhì)量。
MPEG2主要針對(duì)主要適合廣播用編碼系統(tǒng)的高圖像質(zhì)量編碼，而不符合比MPEG1碼量(比特率)更低即壓縮率更高的編碼系統(tǒng)。然而，相信對(duì)這種編碼系統(tǒng)的需求將來(lái)會(huì)隨著便攜(移動(dòng))終端的普及而增長(zhǎng)。與此對(duì)應(yīng)，MPEG4編碼系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化已經(jīng)完成。關(guān)于圖像編碼系統(tǒng)，它的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)作為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC 14496-2在1998年12月被批準(zhǔn)。
此外，近年來(lái)隨著實(shí)現(xiàn)用于電視會(huì)議的圖像編碼作為當(dāng)初的目的，H.264標(biāo)準(zhǔn)(ITU-T Q6/16 VCEG)正在開(kāi)發(fā)中。已經(jīng)知道，H.264比MPEG2或MPEG4等常規(guī)編碼系統(tǒng)需要更大的運(yùn)算量來(lái)進(jìn)行編碼/解碼，可以實(shí)現(xiàn)更高的編碼效率。另外，其中具有不被H.264支持的功能并以H.264作為基礎(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)更高編碼效率的標(biāo)準(zhǔn)化目前正在被JVT(聯(lián)合視頻組)執(zhí)行，作為MPEG4工作的一部分。
圖1示出用于通過(guò)諸如離散余弦變換或Karhnen-Loeve變換等正交變換和運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的圖像信息編碼系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，圖像信息編碼裝置100包括一個(gè)A/D(模擬/數(shù)字)變換單元101，一個(gè)圖像分類緩沖器102，一個(gè)相加器103，一個(gè)正交變換單元104，一個(gè)量化單元105，一個(gè)可逆編碼單元106，一個(gè)存儲(chǔ)緩沖器107，一個(gè)逆量化單元108，一個(gè)逆正交變換單元109，一個(gè)相加器110，一個(gè)幀存儲(chǔ)器111，一個(gè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元112，一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元113和一個(gè)速率控制單元114。
圖1中A/D變換單元101變換輸入的圖像信號(hào)為數(shù)字信號(hào)。圖像分類緩沖器102根據(jù)圖像信息編碼裝置100輸出的圖像壓縮信息的GOP(圖像組)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幀的分類。
在此例中，圖像分類緩沖器102對(duì)于進(jìn)行幀內(nèi)(圖像內(nèi))編碼的圖像提供全部幀的圖像信息到正交變換單元104。正交變換單元104對(duì)圖像信息進(jìn)行諸如離散余弦變換或Karhnen-Loeve變換等正交變換，提供變換系數(shù)到量化單元105。量化單元105對(duì)正交變換單元104所提供的變換系數(shù)進(jìn)行量化處理。
可逆編碼單元106對(duì)量化的變換系數(shù)進(jìn)行諸如可變長(zhǎng)度編碼或算術(shù)編碼等可逆編碼，提供已編碼變換系數(shù)給存儲(chǔ)緩沖器107，在那里將它們存儲(chǔ)起來(lái)。獲得的已編碼變換系數(shù)作為圖像壓縮信息輸出。
量化單元105的操作受速率控制單元114的控制。量化單元105還提供已量化的變換系數(shù)到逆量化單元108。此逆量化單元108對(duì)所提供的變換系數(shù)進(jìn)行逆量化。逆正交變換單元109對(duì)逆量化的變換系數(shù)進(jìn)行逆正交變換處理，產(chǎn)生解碼的圖像信息，提供所產(chǎn)生的信息給幀存儲(chǔ)器111，將信息存儲(chǔ)在那里。
另一方面，圖像分類緩沖器102對(duì)于進(jìn)行幀間(圖像間)編碼的圖像提供圖像信息給運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元112。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元112同時(shí)從幀存儲(chǔ)器111取出參考圖像信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償，從而產(chǎn)生參考圖像信息。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元112將它產(chǎn)生的參考圖像信息提供給相加器103。相加器103變換參考圖像信息為一個(gè)參考圖像信息和被提供的圖像信息之間的差信號(hào)。此外，運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元112同時(shí)提供運(yùn)動(dòng)矢量信息給可逆編碼單元106。
可逆編碼單元106對(duì)被提供的運(yùn)動(dòng)矢量信息進(jìn)行諸如可變長(zhǎng)度編碼或算術(shù)編碼等可逆編碼處理，形成插入到圖像壓縮信息的頭部的信息。應(yīng)指出，因?yàn)槠渌奶幚硐嗤趯?duì)進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像壓縮信息的處理，對(duì)它們的說(shuō)明被省略。
這里，在實(shí)現(xiàn)上面說(shuō)明的JVT標(biāo)準(zhǔn)(下面稱為JVT編解碼)的編碼系統(tǒng)中應(yīng)用幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼，在進(jìn)行幀內(nèi)編碼時(shí)由塊四周的像素產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像，再對(duì)與預(yù)測(cè)圖像的預(yù)測(cè)圖像差值進(jìn)行編碼。即對(duì)于進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像，預(yù)測(cè)圖像由已完成編碼的像素塊附近的像素產(chǎn)生，相對(duì)預(yù)測(cè)圖像的差值然后被編碼。逆量化單元108和逆正交變換單元109分別對(duì)已幀內(nèi)編碼的像素進(jìn)行逆量化和逆正交變換。相加器110將逆正交變換單元109的輸與用于對(duì)像素塊編碼的預(yù)測(cè)圖像相加，提供得到的相加值給幀存儲(chǔ)器111，將它們存儲(chǔ)在那里。在像素塊被幀內(nèi)編碼的情況下，幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元113讀出已經(jīng)編碼的、存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器111中的相鄰像素以產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像。這時(shí)，根據(jù)用于產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方式，可逆編碼單元106完成可逆編碼處理，輸出被處理信息到圖像壓縮信息中。
接著，對(duì)應(yīng)于上面所述圖像信息編碼裝置100的圖像信息解碼裝置的結(jié)構(gòu)示意圖被示于圖2中。如圖2所示，圖像信息解碼裝置120包括一個(gè)存儲(chǔ)緩沖器121，一個(gè)可逆解碼單元122，一個(gè)逆量化單元123，一個(gè)逆正交變換單元124，一個(gè)相加器125，一個(gè)圖像分類緩沖器126，一個(gè)D/A(數(shù)字/模擬)變換單元127，一個(gè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元128，一個(gè)幀存儲(chǔ)器129，以及一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元130。
圖2中，存儲(chǔ)緩沖器121暫時(shí)存儲(chǔ)輸入的圖像壓縮信息，然后傳送圖像壓縮信息到可逆解碼單元122?？赡娼獯a單元122基于預(yù)先規(guī)定的圖像壓縮信息格式對(duì)圖像壓縮信息進(jìn)行諸如可變長(zhǎng)度解碼或算術(shù)解碼等處理，并提供量化的變換系數(shù)給逆量化單元123。在對(duì)應(yīng)的幀是幀間編碼幀的情況下，可逆解碼單元122還解碼存儲(chǔ)在圖像壓縮信息頭部的運(yùn)動(dòng)矢量信息，提供此被解碼信息給運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元128。
逆量化單元123對(duì)可逆解碼單元122提供的量化的變換系數(shù)進(jìn)行逆量化，提供所獲得的變換系數(shù)給逆正交變換單元124。逆正交變換單元124基于預(yù)先規(guī)定的圖像壓縮信息格式對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行諸如逆離散余弦變換或逆Karhunen-Loeve變換等逆正交變換。
在相應(yīng)幀為幀內(nèi)編碼幀的情況下，已經(jīng)完成逆正交變換處理的圖像信息被存儲(chǔ)到圖像分類緩沖器126，并在D/A變換單元127中經(jīng)D/A變換處理后被輸出。
另一方面，在相應(yīng)幀為幀間編碼幀的情況下，運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元128基于可逆解碼處理已得到的運(yùn)動(dòng)矢量和存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器129中的圖像信息產(chǎn)生參考圖像，并將所產(chǎn)生的參考圖像提供給相加器125。相加器125合成參考圖像和可逆正交變換單元124的輸出。應(yīng)指出，因?yàn)槠渌幚硐嗤趯?duì)幀內(nèi)編碼幀的處理，它們的說(shuō)明被省略。
在此例中，因?yàn)閹瑑?nèi)預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng)在JVT編解碼中被采用，在相應(yīng)幀是幀內(nèi)編碼幀的情況下，幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元130從幀存儲(chǔ)器129讀出圖像，按照在可逆解碼單元122實(shí)現(xiàn)的可逆解碼處理所得到的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方式產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像。相加器125將逆正交變換單元124的輸出與預(yù)測(cè)圖像相加。
上面已經(jīng)說(shuō)明的圖像信息編碼裝置100和圖像信息解碼裝置120已在例如日本專利申請(qǐng)公報(bào)No.2001-199818和No.2002-20953公開(kāi)。
如上所述，在JVT編解碼(H.264|MPEG-4 AVC)實(shí)現(xiàn)的幀內(nèi)編碼中采用了所述一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng)，從塊四周的像素產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像并編碼與預(yù)測(cè)圖像的差值。
這里，對(duì)于亮度分量，應(yīng)用兩種預(yù)測(cè)系統(tǒng)一個(gè)是幀內(nèi)4×4預(yù)測(cè)方式，其中預(yù)測(cè)基于4×4像素塊進(jìn)行；另一個(gè)是幀內(nèi)16×16預(yù)測(cè)方式，其中預(yù)測(cè)基于16×16像素塊(宏塊)進(jìn)行。
另一方面，對(duì)于色差分量，基于Cb，Cr各8×8塊進(jìn)行預(yù)測(cè)。這個(gè)預(yù)測(cè)編碼方法相同于幀內(nèi)16×16預(yù)測(cè)方式的編碼方法，只是預(yù)測(cè)方式改變?yōu)?×8塊單位的預(yù)測(cè)方式。圖3示出色差分量幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼中的預(yù)測(cè)方式。如圖3所示，在JVT編解碼中規(guī)定了以下4種預(yù)測(cè)方式 (a)垂直方式(方式0)(b)水平方式(方式1) (c)DC方式(方式2) (d)面預(yù)測(cè)方式(方式3) 按照具有最小預(yù)測(cè)差(殘留)的預(yù)測(cè)方式產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像。下面說(shuō)明4種預(yù)測(cè)方式中產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像的方法。
(a)垂直方式(方式0) 在垂直方式中，色差塊的上邊相鄰色差塊(在4:2:0格式的情況下，上宏塊)的像素被復(fù)制，被復(fù)制的像素作為相應(yīng)塊的預(yù)測(cè)圖像，若上邊相鄰塊的像素表示為P[X，-1]，色差塊的預(yù)測(cè)圖像predc則由下面式(1)表示。注意此方式只用在上邊相鄰塊存在的情況下。
predc[x，y]＝p[x，-1] (x，y＝0..7)… (1) (b)水平方式(方式1) 在水平方式中，色差塊的左邊相鄰塊(在4:2:0格式的情況下，左宏塊)的像素被復(fù)制，復(fù)制的像素作為相應(yīng)塊的預(yù)測(cè)圖像。若左邊相鄰塊的像素表示為P[-1，Y]，則色差塊的預(yù)測(cè)圖像predc由下面式(2)表示。注意此方式只用在左邊相鄰塊存在的情況下。
predc[x，y]＝P[-1，y] (x，y＝0..7) … (2) (c)DC方式(方式2) 在DC方式中，色差塊的上邊和左邊相鄰塊的像素被使用，它們的平均值構(gòu)成預(yù)測(cè)圖像。注意，在相鄰像素不存在的情況下，值128被用作預(yù)測(cè)信號(hào)。
換言之，在X，Y＝0...3的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用相鄰的上邊像素P[X，-1]和相鄰的左邊像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X，Y＝0...3)。具體說(shuō)在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(3)至(6)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x，y＝0..3) …(3) (x，y＝0..3) …(4) (x，y＝0..3) …(5) predc[x，y]＝128 (x，y＝0..3) …(6) 類似地，在X＝4...7，Y＝0...3的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用相鄰的上邊像素P[X，-1]和相鄰的左邊像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝4...7，Y＝0...3)。具體說(shuō)，在以下三種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用以下式(7)至(9)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]存在；情況(ii)像素P[X，-1]不存在，且像素P[-1，Y]存在；情況(iii)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝4..7，y＝0..3) …(7) (x＝4..7，y＝0..3) …(8) predc＝128 (x＝4..7，y＝0..3) …(9) 類似地，在X＝0...3，Y＝4...7的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用相鄰的上邊像素P[X，-1]和相鄰的左邊像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝0...3，Y＝4...7)。具體說(shuō)，在以下三種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用以下式(10)至(12)產(chǎn)生情況(i)像素P[-1，Y]存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，且像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝0..3，y＝4..7)…(10) (x＝0..3，y＝4..7)…(11) predc＝128 (x＝0..3，y＝4..7)…(12) 類似地，在X，Y＝4...7的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用相鄰的上邊像素P[X，-1]和相鄰的左邊像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X，Y＝4...7)。具體說(shuō)，在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用以下式(13)至(16)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x，y＝4..7)…(13) (x，y＝4..7)…(14) (x，y＝4..7)…(15) predc[x，y]＝128 (x，y＝4..7) … (16) (d)面預(yù)測(cè)方式(方式3) 在面預(yù)測(cè)方式中，預(yù)測(cè)圖像是色差塊相鄰的左邊塊(在4:2:0格式的情況下，左宏塊)的像素和相鄰的上邊塊的像素的面近似。若相鄰的左邊塊的像素和相鄰的上邊塊的像素分別用P[-1，Y]和P[X，-1]表示，則色差預(yù)測(cè)圖像predc由式(17)表示。其中Clip1表示限制到0至255的范圍內(nèi)。
predc[x，y]＝Clip1((a+b×(x-3)+c×(y-3)+16)＞＞5) (x，y＝0..7)…(17) 其中 上述方式中，在色差分量的幀內(nèi)預(yù)測(cè)用四種預(yù)測(cè)方式中的任一種完成，產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像后，在相加器103中產(chǎn)生當(dāng)前圖像塊與預(yù)測(cè)圖像間的差信號(hào)。正交變換單元104基于4×4像素塊對(duì)8×8塊的差信號(hào)進(jìn)行4×4整數(shù)變換。若通過(guò)從當(dāng)前像素塊中減去預(yù)測(cè)圖像得到的差信號(hào)用F4×4表示，則4×4整數(shù)變換由下面的式(18)表示。
其中 此外，在JVT編解碼中在4×4整數(shù)變換完成后，在8×8塊中的4個(gè)4×4塊的(0，0)系數(shù)(DC系數(shù))如圖4所示那樣被集合起來(lái)構(gòu)成2×2塊，并對(duì)2×2塊進(jìn)行2×2 Hadmard變換。這是因?yàn)橛迷谏钪械膸瑑?nèi)預(yù)測(cè)效率不太高，并且相鄰4×4塊的(0，0)系數(shù)仍存在相關(guān)。為了利用此相關(guān)性進(jìn)一步改善(提高)編碼效率，只將4×4塊中的(0，0)系數(shù)集合起來(lái)構(gòu)成2×2塊并對(duì)其進(jìn)行2×2 Hadamard變換。若2×2的色度DC塊用fdc2×2表示，經(jīng)2×2 Hadamard變換后的色度DC塊f’dc2×2由下面式(19)表示。
其中 在整數(shù)變換處理后相應(yīng)的系數(shù)被量化。如果用于確定亮度量化系數(shù)的參數(shù)是Qpy，則用于確定色差量化系數(shù)的參數(shù)Qpc以下述方法計(jì)算出。
首先，按照下面的式(20)由編碼在圖像壓縮信息中的Qpy(它取0至51范圍內(nèi)的值)和色差量化系數(shù)的偏置值chroma-qp-offset計(jì)算QPi。在此情況下QPi是被限制到0到51的范圍內(nèi)。
QPi＝QPy+chroma_qp_offset …(20) 然后，此QPi被用來(lái)從下面列出的表1確定色差的參數(shù)QPc。
表1 如果量化前對(duì)應(yīng)AC系數(shù)值是f，量化后相應(yīng)AC系數(shù)值是f’，量化系數(shù)值由下面式(21)表示。
f′[i，j]＝(f[i，j]×Q(QPc％6，i，j)+r)＞＞(15+QPc/6) (i，j＝0..3)…(21) 其中 另一方面，若量化前對(duì)應(yīng)DC系數(shù)值是fdc，量化后相應(yīng)DC系數(shù)是fdc’，量化系數(shù)值由下面式(22)表示。在此情況下式(22)中的r是用于取整處理的常數(shù)。
fdc′[i，j]＝(fdc[i，j]×Q(QPc％6，0，0)+r)＞＞(16+QPc/6)(i，j＝0..1) …(22) 此外，若逆量化后的AC系數(shù)是f”，AC系數(shù)的逆量化由下面式(23)表示。
f″[i，j]＝(f′[i，j]×IQ(QPc％6，i，j)+r)＜＜(QPc/6) (i，j＝0..3) …(23) 其中 另一方面，若逆量化后的DC系數(shù)是fdc”，DC系數(shù)的逆量化在QPc為6或更大的情況下由下面式(24)表示，在QPc小于6的情況下由下面式(25)表示。
fdc″[i，j]＝(fdc′[i，j]×IQ(QPc％6，i，j))＜＜(QPc/6-1) (i，j＝0..3) …(24) fdc″[i，j]＝(fdc′[i，j]×IQ(QPc％6，i，j))＞＞1 (i，j＝0..3) …(25) 當(dāng)幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼處理以上述方式在JVT編解碼中進(jìn)行時(shí)，存在以下問(wèn)題即使應(yīng)用上面所述的方法，由于在色差的幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼中塊大小較小，編碼效率比亮度的低。
此外，還存在以下問(wèn)題上述方法僅適用于4:2:0格式和YCbCr彩色空間，因而不能在4:2:2格式，4:4:4格式，RGB彩色空間，XYZ彩色空間等情況下進(jìn)行編碼。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的問(wèn)題 本發(fā)明是針對(duì)上述傳統(tǒng)的實(shí)際情況提出的，本發(fā)明的目的在于提供一種圖像信息編碼裝置和方法以及一種圖像信息解碼裝置和方法，它們能更高效地實(shí)現(xiàn)甚至包括4:2:2格式，4:4:4格式，RGB彩色空間和/或XYZ彩色空間等在內(nèi)的圖像的編碼/解碼。
解決問(wèn)題的手段 本發(fā)明的圖像信息編碼裝置是指這樣的圖像信息編碼裝置它將輸入圖像信號(hào)分塊，基于塊進(jìn)行正交變換，并進(jìn)行量化，它包括圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置-它用于基于一個(gè)指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和一個(gè)指示彩色空間的彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變塊大小，產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)行彩色信號(hào)的圖像內(nèi)編碼的預(yù)測(cè)圖像；變換裝置-用于基于規(guī)定的塊大小對(duì)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置產(chǎn)生的預(yù)測(cè)圖像與原始圖像的差信號(hào)進(jìn)行整數(shù)變換；量化裝置-用于按照變換裝置進(jìn)行的變換處理相應(yīng)地改變量化方法，對(duì)變換裝置產(chǎn)生的變換系數(shù)進(jìn)行量化；以及編碼裝置-用于對(duì)量化裝置所量化的變換系數(shù)，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)進(jìn)行編碼。
此外，本發(fā)明的圖像信息編碼方法是指這樣的圖像信息編碼方法將輸入圖像信號(hào)分塊，基于塊進(jìn)行正交變換，并進(jìn)行量化，它包括一個(gè)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)步驟-它基于一個(gè)指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和一個(gè)指示彩色空間的彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變塊大小產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)行彩色信號(hào)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼的預(yù)測(cè)圖像；一個(gè)變換步驟-它基于規(guī)定的塊大小對(duì)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)步驟中產(chǎn)生的預(yù)測(cè)圖像與原始圖像的差信號(hào)進(jìn)行整數(shù)變換；一個(gè)量化步驟-它按照在變換步驟中進(jìn)行的變換處理相應(yīng)地改變量化方法，對(duì)變換步驟中產(chǎn)生的變換系數(shù)進(jìn)行量化；以及一個(gè)編碼步驟-對(duì)量化步驟中所量化的變換系數(shù)，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)進(jìn)行編碼。
在這種圖像信息編碼裝置和方法中進(jìn)行輸入圖像信號(hào)的圖像內(nèi)預(yù)測(cè)編碼中，產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像中的塊大小是基于色度格式信號(hào)-它指示彩色分量的分辨率是例如4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)-和彩色空間信號(hào)-它指示彩色空間是例如YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)-而適應(yīng)地變化。此外，在圖像信息編碼裝置和方法中，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)與已量化的變換系數(shù)一起被編碼。
此外，本發(fā)明的圖像信息解碼裝置是指這樣的圖像信息解碼裝置它解碼通過(guò)對(duì)圖像壓縮信息-其中輸入圖像信號(hào)被分塊，基于塊進(jìn)行正交變換和量化-進(jìn)行逆量化和逆正交變換而獲得的信息，它包括解碼裝置-它用于對(duì)已量化和編碼的變換系數(shù)，指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和指示彩色空間的彩色空間信號(hào)進(jìn)行解碼；逆量化裝置-它用于按照色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變逆量化方法，對(duì)解碼裝置解碼的變換系數(shù)進(jìn)行逆量化；逆變換裝置-它用于對(duì)已逆量化的塊進(jìn)行整數(shù)變換；以及圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置-它通過(guò)應(yīng)用逆變換裝置的輸出信號(hào)以對(duì)應(yīng)于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)的塊大小實(shí)現(xiàn)彩色信號(hào)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)解碼，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)圖像。
此外，本發(fā)明的圖像信息解碼方法是指這樣的圖像信息解碼方法；它解碼通過(guò)對(duì)圖像壓縮信息-其中輸入圖像信號(hào)被分塊，基于塊進(jìn)行正交變換和量化-進(jìn)行逆量化和逆正交變換而獲得的信息，它包括一個(gè)解碼步驟-它對(duì)已量化和編碼的變換系數(shù)，指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和指示彩色空間的彩色空間信號(hào)進(jìn)行解碼；一個(gè)逆量化步驟-它按照色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變逆量化方法，對(duì)解碼步驟中解碼的變換系數(shù)進(jìn)行逆量化；一個(gè)逆變換步驟-它對(duì)已逆量化的塊進(jìn)行整數(shù)變換；以及一個(gè)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)步驟-它通過(guò)應(yīng)用逆變換步驟中的輸出信號(hào)以對(duì)應(yīng)于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)的塊大小實(shí)現(xiàn)彩色信號(hào)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)解碼，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)圖像。
在這種圖像信息解碼裝置和方法中，色度格式信號(hào)-它指示彩色分量的分辨率是例如4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)-和彩色空間信號(hào)-它指示彩色空間是例如YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)-被解碼，以對(duì)應(yīng)于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)的塊大小實(shí)現(xiàn)彩色信號(hào)的幀內(nèi)預(yù)測(cè)解碼，產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像。
本發(fā)明的效果/優(yōu)點(diǎn) 按照本發(fā)明的圖像信息編碼裝置和方法以及本發(fā)明的圖像信息解碼裝置和方法，編碼/解碼可以通過(guò)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)而有效地實(shí)現(xiàn)，不僅對(duì)于4:2:0格式和YCbCr彩色空間的情況，而且對(duì)于4:2:2格式，4:4:4格式，RGB彩色空間和/或XYZ彩色空間等都可以高效實(shí)現(xiàn)編碼/解碼。
由以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明將更清楚地看出本發(fā)明進(jìn)一步的目的和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。



圖1是一個(gè)方框圖，它簡(jiǎn)要示出一個(gè)傳統(tǒng)的圖像信息編碼裝置，它通過(guò)諸如離散余弦變換或Karhnen-Loeve變換等正交變換和運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)圖像壓縮。
圖2是一個(gè)方框圖，它簡(jiǎn)要示出一個(gè)傳統(tǒng)的圖像信息解碼裝置，此裝置對(duì)應(yīng)于圖1所示圖像信息編碼裝置。
圖3用于說(shuō)明JVT編解碼中的四種幀內(nèi)預(yù)測(cè)方式。
圖4示出在8×8塊中的4個(gè)4×4塊的DC系數(shù)被集合構(gòu)成2×2塊的情況。
圖5示出本發(fā)明的一個(gè)圖像信息編碼裝置的結(jié)構(gòu)方框圖。
圖6是示出本發(fā)明的圖像信息編碼裝置中幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖7示出本發(fā)明的圖像信息編碼裝置中正交變換單元結(jié)構(gòu)例。
圖8示出兩個(gè)8×8塊中在縱向上連續(xù)的8個(gè)4×4塊的DC系數(shù)被集合，構(gòu)成2×4塊。
圖9是示出本發(fā)明的圖像信息編碼裝置中量化單元結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖10是示出本發(fā)明的圖像信息編碼裝置中逆量化單元結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖11是示出本發(fā)明的圖像信息編碼裝置中逆正交變換單元結(jié)構(gòu)例的方框圖。
圖12是示出本發(fā)明的圖像信息解碼裝置結(jié)構(gòu)的方框圖。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)在借助附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例，應(yīng)該指出，本發(fā)明不限制于這些實(shí)施例，當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明的要點(diǎn)的范圍內(nèi)可以做各種變化或改動(dòng)。
(1)圖像信息編碼裝置的結(jié)構(gòu)和工作 首先，圖5示出本發(fā)明的圖像信息編碼裝置的結(jié)構(gòu)概要。如圖5所示，圖像信息編碼裝置10包括一個(gè)A/D(模擬/數(shù)字)變換單元11，一個(gè)圖像分類緩沖器12，一個(gè)相加器13，一個(gè)正交變換單元14，一個(gè)量化單元15，一個(gè)可逆編碼單元16，一個(gè)存儲(chǔ)緩沖器17，一個(gè)逆量化單元18，一個(gè)逆正交變換單元19，一個(gè)相加器20，一個(gè)幀存儲(chǔ)器21，一個(gè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元32，一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元23，以及一個(gè)速率控制單元24。
圖5中，A/D變換單元11將輸入的圖像信號(hào)變換為一個(gè)數(shù)字信號(hào)。然后，圖像分類緩沖器12按照?qǐng)D像信息編碼裝置10輸出的圖像壓縮信息的GOP(圖像組)結(jié)構(gòu)進(jìn)行幀的分類。在這個(gè)例子中，對(duì)于進(jìn)行幀內(nèi)(圖像內(nèi))編碼的圖像，圖像分類緩沖器12提供全部幀的圖像信息給正交變換單元14，正交變換單元14對(duì)圖像信息進(jìn)行諸如離散余弦變換或Karhunen-Loeve變換等正交變換，提供變換系數(shù)給量化單元15，量化單元15對(duì)正交變換單元14提供的變換系數(shù)進(jìn)行量化處理。
可逆編碼單元16對(duì)量化的變換系數(shù)進(jìn)行諸如可變長(zhǎng)度編碼或算術(shù)編碼等可逆編碼，提供編碼的變換系數(shù)給存儲(chǔ)緩沖器17，將它們存儲(chǔ)在緩沖器中。編碼的變換系數(shù)作為圖像壓縮信息被輸出。
量化單元15的操作受速率控制單元24控制。而且，量化單元15提供量化的變換系數(shù)給逆量化單元18。逆量化單元18將提供給它的變換系數(shù)逆量化。逆正交變換單元19對(duì)經(jīng)過(guò)逆量化的變換系數(shù)進(jìn)行逆正交變換處理，產(chǎn)生解碼的圖像信息，提供所產(chǎn)生的信息給幀存儲(chǔ)器21，將它們存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中。
另一方面，對(duì)于進(jìn)行幀間(圖像間)編碼的圖像，圖像分類緩沖器12提供圖像信息給運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元22。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元22同時(shí)從幀存儲(chǔ)器21取出被參考的圖像信息，產(chǎn)生參考圖像信息。運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元22提供所產(chǎn)生的參考圖像信息給相加器13。相加器13變換參考圖像信息為參考圖像信息與相應(yīng)圖像信息之間的差信號(hào)。此外，運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元22同時(shí)提供運(yùn)動(dòng)矢量信息給可逆編碼單元16。
可逆編碼單元16對(duì)所輸入的運(yùn)動(dòng)矢量信息進(jìn)行諸如可變長(zhǎng)度編碼或算術(shù)編碼等可逆編碼處理，形成插入到圖像壓縮信息頭部的信息。應(yīng)指出，因?yàn)槠渌奶幚硐嗤谶M(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像壓縮信息的處理，對(duì)它們的說(shuō)明被省略。
在這個(gè)例子中，在上述JVT編解碼中實(shí)現(xiàn)幀內(nèi)編碼時(shí)采用幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng)，它由塊四周的像素產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像，以便對(duì)圖像之間的差值進(jìn)行編碼。也就是說(shuō)，對(duì)于進(jìn)行幀內(nèi)編碼的圖像(I圖像，I片，幀內(nèi)宏塊等)，由被編碼像素塊附近的已編碼像素值產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像，與預(yù)測(cè)圖像的差值被編碼。逆量化單元18和逆正交變換單元19分別對(duì)已進(jìn)行幀內(nèi)編碼的像素進(jìn)行逆量化和逆正交變換。相加器20將逆正交變換單元19的輸出和編碼相應(yīng)像素塊所用的預(yù)測(cè)圖像相加，獲得的相加值提供給幀存儲(chǔ)器21，存儲(chǔ)此相加值到幀存儲(chǔ)器中。在要幀內(nèi)編碼像素塊的情況下，幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元23讀出存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器21中的已編碼相鄰像素，以產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像。這時(shí)，可逆編碼單元16對(duì)產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像所用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)方式進(jìn)行可逆編碼處理，提供一個(gè)輸出到圖像壓縮信息中。
(2)圖像信息編碼裝置中應(yīng)用本發(fā)明的部分 (2-1)幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元 幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元23的一個(gè)結(jié)構(gòu)例示于圖6。幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元23基于色度格式信號(hào)-它指示彩色分量的分辨率是4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)-和彩色空間信號(hào)-它指示彩色空間是YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)-切換預(yù)測(cè)方法。在比例中，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)預(yù)先被外部使用者等設(shè)置并提供給圖像信息編碼裝置10。
在圖6所示幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元23中，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)被提供給開(kāi)關(guān)30，32。開(kāi)關(guān)30，32基于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)選擇一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31a，31b，31c，提供已從幀存儲(chǔ)器21讀出的幀信號(hào)到所選擇的幀內(nèi)預(yù)測(cè)器，并從所選擇的幀內(nèi)預(yù)測(cè)器輸出預(yù)測(cè)圖像。開(kāi)關(guān)30，32選擇同一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)器。應(yīng)指出上述對(duì)圖6的說(shuō)明基于三種幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31a，31b，31c中的任一個(gè)被選擇，然而幀內(nèi)預(yù)測(cè)器的數(shù)目，即預(yù)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)目可以任意設(shè)置。
(2-1-1) 首先，幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31a的工作將被解釋。幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31a對(duì)8×8塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)于色度格式信號(hào)指示4:2:0格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)，以8×8塊作為一個(gè)單元。應(yīng)指出，因?yàn)閹瑑?nèi)預(yù)測(cè)器31a的工作相同于前面所述預(yù)測(cè)器的工作，對(duì)它的詳細(xì)說(shuō)明被省略。
(2-1-2) 下面說(shuō)明幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31b的工作。在幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31b上存在四種幀內(nèi)色差預(yù)測(cè)方式垂直方式，水平方式，DC方式和面預(yù)測(cè)方式。幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31b對(duì)8×16塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，此8×16塊通過(guò)集合宏塊中在縱向上連續(xù)的兩個(gè)8×8塊而構(gòu)成，對(duì)于色度格式信號(hào)指示4:2:2格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)，8×16塊作為一個(gè)單元。在幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31b上根據(jù)四種預(yù)測(cè)方式產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像的方法將在下面被說(shuō)明。
(a)垂直方式(方式0) 在垂直方式中，色差塊上邊相鄰塊的像素被復(fù)制，被復(fù)制的像素作為相應(yīng)塊的預(yù)測(cè)圖像，如果上邊相鄰塊的像素用P[X，-1]表示，則色差的預(yù)測(cè)圖像predc由下面的式(26)表示。注意此方式僅用于上邊相鄰塊存在的情況下。
predc[x，y]＝p[x，-1] (x＝0..7，y＝0..15) …(26) (b)水平方式(方式1) 在水平方式中，色差塊的左邊相鄰塊的像素被復(fù)制，被復(fù)制的像素作為相應(yīng)塊的預(yù)測(cè)圖像。如果左邊相鄰塊的像素用P[-1，Y]表示，則色差的預(yù)測(cè)圖像predc由下面的式(27)表示。注意此方式僅用于左邊相鄰塊存在的情況下。
predc[x，y]＝p[-1，y] (x＝0..7，y＝0..15) …(27) (c)DC方式(方式2) 在DC方式中，色差塊的上邊和左邊相鄰塊的像素被使用，它們的平均值構(gòu)成預(yù)測(cè)圖像。注意，在相鄰像素不存在的情況下，值128被用作預(yù)測(cè)信號(hào)。
換言之，在X，Y＝0...3的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中X，Y＝0...3)。具體說(shuō)，在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(28)至(31)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x，y＝0..3)…(28) (x，y＝0..3)…(29) (x，y＝0..3)…(30) predc[x，y]＝128 (x，y＝0..3) …(31) 類似地，在X＝4...7，Y＝0...3的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中X＝4...7，Y＝0...3)。具體說(shuō)，在以下三種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(32)至(34)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]存在；情況(ii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iii)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝4..7，y＝0..3) …(32) (x＝4..7，y＝0..3) …(33) predc＝128 (x＝4..7，y＝0..3) …(34) 類似地，在X＝0...3，Y＝4...7的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝0...3，Y＝4...7)。具體說(shuō)，在以下三種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(35)至(37)產(chǎn)生情況(i)像素P[-1，Y]存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝0..3，y＝4..7) …(35) (x＝0..3，y＝4..7) …(36) predc＝128 (x＝0..3，y＝4..7) …(37) 類似地，在X，Y＝4...7的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X，Y＝4...7)。具體說(shuō)，在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(38)至(41)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[1-，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x，y＝4..7) …(38) (x，y＝4..7) …(39) (x，y＝4..7) …(40) predc[x，y]＝128 (x，y＝4..7)…(41) 類似地，在X＝0...3，Y＝8...11的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝0...3，Y＝8...11)。具體說(shuō)，在以下三種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(42)至(44)產(chǎn)生情況(i)像素P[-1，Y]存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝0..3，y＝8..11) …(42) (x＝0..3，y＝8..11) …(43) predc＝128 (x＝0..3，y＝8..11) …(44) 類似地，在X＝4...7，Y＝8...11的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝4...7，Y＝8...11)。具體說(shuō)，在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(45)至(48)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝4..7，y＝8..11) …(45) (x＝4..7，y＝8..11) …(46) (x＝4..7，y＝8..11)…(47) predc[x，y]＝128 (x＝4..7，y＝8..11) …(48) 類似地，在X＝0...3，Y＝12...15的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝0...3，Y＝12...15)。具體說(shuō)，在以下三種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(49)至(51)產(chǎn)生情況(i)像素P[-1，Y]存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝0..3，y＝12..15)…(49) (x＝0..3，y＝12..15)…(50) predc＝128 (x＝0..3，y＝12..15) …(51) 類似地，在X＝4...7，Y＝12...15的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝4...7，Y＝12...15)。具體說(shuō)，在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(52)至(55)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝4..7，y＝12..15) …(52) (x＝4..7，y＝12..15) …(53) (x＝4..7，y＝12..15) …(54) predc[x，y]＝128 (x＝4..7，y＝12..15) …(55) 這里，在上面所述的預(yù)測(cè)方法中，因?yàn)樯线厜K的8個(gè)像素和左邊塊的16個(gè)像素的平均值被簡(jiǎn)單地作為預(yù)測(cè)圖像，求此平均值必需實(shí)現(xiàn)被24除的除法。這樣就存在運(yùn)算量變大的問(wèn)題。為此預(yù)測(cè)方法改變?yōu)橄旅嫠龅姆椒?，使除法變?yōu)楸?6(＝24)除的除法，這樣做可減小運(yùn)算量。
也就是說(shuō)，在X，Y＝0...7的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用相鄰的上邊像素P[X，-1]和左邊像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在比例中，X，Y＝0...7)。具體說(shuō)，在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(56)至(59)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x，y＝0..7) …(56) (x，y＝0..7) …(57) (x，y＝0..7) …(58) predc[x，y]＝128 (x，y＝0..7) …(59) 類似地，在X＝0...7，Y＝8...15的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中，X＝0...7，Y＝8...15)。具體說(shuō)，在以下三種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(60)至(62)產(chǎn)生情況(i)像素P[-1，Y]存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x＝0..7，y＝8..15) …(60) (x＝0..7，y＝8..15) …(61) predc[x，y]＝128 (x＝0..7，y＝8..15)…(62) (d)面預(yù)測(cè)方式(方式3) 在面預(yù)測(cè)方式中，預(yù)測(cè)圖像是色差塊相鄰的左邊塊像素和上邊塊像素的面近似。若相鄰的左邊和上邊塊像素分別用P[-1，Y]和P[X，-1]表示，則色差的預(yù)測(cè)圖像predc由下面的式(63)表示。式(63)中的Clip1表示限制到0至255的范圍內(nèi)。
predc[x，y]＝Clip1((a+b×(x-3)+c×(y-7)+16)＞＞5) (x＝0..7，y＝0..15)…(63) 其中 (2-1-3) 下面說(shuō)明幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31c的工作。在幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31c上存在四種幀內(nèi)色差預(yù)測(cè)方式垂直方式，水平方式，DC方式和面預(yù)測(cè)方式。幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31c對(duì)16×16塊進(jìn)行預(yù)測(cè)，此16×16塊通過(guò)集合宏塊中縱向和橫向上連續(xù)的4個(gè)8×8塊而構(gòu)成，對(duì)于色度格式信號(hào)指示4:4:4格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr，RGB或XYZ的圖像信號(hào)，16×16塊作為一個(gè)單元。在幀內(nèi)預(yù)測(cè)器31c上根據(jù)四種預(yù)測(cè)方式產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像的方法將在下面被說(shuō)明。
(a)垂直方式(方式0) 在垂直方式中，色差塊上邊相鄰塊的像素被復(fù)制，被復(fù)制的像素作為相應(yīng)塊的預(yù)測(cè)圖像，如果上邊相鄰塊的像素用P[X，-1]表示，則色差的預(yù)測(cè)圖像predc由下面的式(64)表示。注意此方式僅用于上邊相鄰塊存在的情況下。
predc[x，y]＝p[x，-1] (x，y＝0..15) …(64) (b)水平方式(方式1) 在水平方式中，色差塊的左邊相鄰塊的像素被復(fù)制，被復(fù)制的像素作為相應(yīng)塊的預(yù)測(cè)圖像。如果左邊相鄰塊的像素用P[-1，Y]表示，則色差塊的預(yù)測(cè)圖像predc由下面的式(65)表示。注意此方式僅用于左邊相鄰塊存在的情況下。
predc[x，y]＝p[-1，y] (x，y＝0..15) …(65) (c)DC方式(方式2) 在DC方式中，色差塊的上邊和左邊相鄰塊的像素被使用，它們的平均值構(gòu)成預(yù)測(cè)圖像。注意，在相鄰像素不存在的情況下，值128被用作預(yù)測(cè)信號(hào)。
換言之，在X，Y＝0...15的情況下，預(yù)測(cè)圖像predc[X，Y]用上邊相鄰像素P[X，-1]和左邊相鄰像素P[-1，Y]產(chǎn)生(在此例中X，Y＝0...15)。具體說(shuō)，在以下四種情況下預(yù)測(cè)圖像分別用下面的式(66)至(69)產(chǎn)生情況(i)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都存在；情況(ii)像素P[X，-1]存在，像素P[-1，Y]不存在；情況(iii)像素P[X，-1]不存在，像素P[-1，Y]存在；情況(iv)像素P[X，-1]和像素P[-1，Y]都不存在。
(x，y＝0..15) …(66) (x，y＝0..15) …(67) (x，y＝0..15) …(68) predc[x，y]＝128 (x，y＝0..15) …(69) (d)面預(yù)測(cè)方式(方式3) 在面預(yù)測(cè)方式中，預(yù)測(cè)圖像是色差塊相鄰的左邊塊像素和上邊塊像素的面近似。若相鄰的左邊和上邊塊像素分別用P[-1，Y]和P[X，-1]表示，則色差的預(yù)測(cè)圖像predc由下面的式(70)表示。式(70)中的Clip1表示限制到0至255的范圍內(nèi)。
predc[x，y]＝Clip1((a+b×(x-7)+c×(y-7)+16)＞＞5) (x，y＝0..15)… (70) 其中 (2-2)正交變換單元 色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)也被提供給正交變換單元14。
圖7示出正交變換單元14的一個(gè)結(jié)構(gòu)例。正交變換單元14基于色度格式信號(hào)-它指示彩色分量的分辨率是4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)-和彩色空間信號(hào)-它指示彩色空間是YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)-切換正交變換系統(tǒng)。
在圖7所示正交變換單元14中，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)被提供給開(kāi)關(guān)40，42。開(kāi)關(guān)40，42根據(jù)色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)選擇正交變換元件41a，41b，41c中的一個(gè)，提供相加器13的輸出給所選擇的正交變換元件，并從所選擇的正交變換元件輸出信號(hào)。開(kāi)關(guān)40，42選擇同一個(gè)正交變換元件。應(yīng)指出上述對(duì)圖7的說(shuō)明基于三種正交變換元件41a，41b，41c中的任一個(gè)被選擇，然而正交變換元件的數(shù)目，即正交變換系統(tǒng)的數(shù)目可以任意設(shè)置。
(2-2-1) 首先說(shuō)明正交變換元件41a的工作。正交變換元件41a對(duì)于色度格式信號(hào)指示4:2:0格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行正交變換。應(yīng)指出，因?yàn)檎蛔儞Q元件41a的工作相同于以前說(shuō)明的現(xiàn)有技術(shù)的工作，詳細(xì)說(shuō)明被省略。
(2-2-2) 下面說(shuō)明正交變換元件41b的工作。正交變換元件41b對(duì)于色度格式信號(hào)指示4:2:2格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行正交變換。
具體說(shuō)，在色差幀內(nèi)預(yù)測(cè)完成后，基于8×8塊中的4×4像素塊進(jìn)行4×4整數(shù)變換。若通過(guò)相應(yīng)像素塊減去預(yù)測(cè)圖像而得到的差信號(hào)表示為f4×4，4×4正交變換處理由下面的式(71)表示。
其中 在4×4整數(shù)變換處理完成后，兩個(gè)8×8塊中在縱向上連續(xù)的8個(gè)4×4塊的(0，0)系數(shù)被集合，構(gòu)成2×4塊，對(duì)此2×4塊進(jìn)行2×4變換處理。這是因?yàn)榻^差中所用的幀內(nèi)預(yù)測(cè)效率不夠高，在相鄰4×4塊的(0，0)系數(shù)間仍存在相關(guān)。為了進(jìn)一步通過(guò)利用此相關(guān)性來(lái)改善(提高)編碼效率，只有4×4塊的(0，0)系數(shù)被集合構(gòu)成2×4塊，然后對(duì)它進(jìn)行2×4變換處理。若2×4色度DC塊表示為fdc2×4，對(duì)色度DC塊的變換處理由下面的式(72)表示。
其中 (2-2-3) 接著說(shuō)明正交變換元件41c的工作。正交變換元件41c對(duì)色度格式信號(hào)指示4:4:4格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr，RGB或XYZ的圖像信號(hào)進(jìn)行正交變換。
具體說(shuō)，進(jìn)行指示4:4:4格式，YCbCr，RGB或XYZ的色差的4×4整數(shù)變換后，以與亮度相同的方法集合宏塊中的16個(gè)(0，0)系數(shù)，構(gòu)成4×4DC塊，再對(duì)它進(jìn)行4×4變換處理。此變換處理由下面的式(73)表示。
其中 (2-3)量化單元 色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)也被提供給量化單元15。
一個(gè)量化單元15的結(jié)構(gòu)例示于圖9。量化單元15基于色度格式信號(hào)-它指示彩色分量的分辨率是4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)-和彩色空間信號(hào)-它指示彩色空間是YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)-切換量化系統(tǒng)。
在圖9所示量化單元15中，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)被提供給開(kāi)關(guān)50，52。開(kāi)關(guān)50，52基于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)選擇量化器51a，51b，51c中的一個(gè)，提供正交變換單元14的輸出給所選擇的量化器，并從所選擇的量化器輸出信號(hào)。開(kāi)關(guān)50，52選擇同一個(gè)量化器。應(yīng)指出，上述對(duì)圖9的說(shuō)明基于三種量化器51a，51b，51c中的任一個(gè)被選擇，然而量化器的數(shù)目，即量化系統(tǒng)的數(shù)目可以任意設(shè)置。
(2-3-1) 首先說(shuō)明量化器51a的工作。量化器51a對(duì)色度格式信號(hào)指示4:2:0格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行量化。應(yīng)指出，因?yàn)榱炕?1a的工作相同于前面所述的現(xiàn)有技術(shù)的工作，其詳細(xì)說(shuō)明被省略。
(2-3-2) 下面說(shuō)明量化器51b的工作。量化器51b對(duì)色度格式信號(hào)指示4:2:2格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行量化。
這里，用于4:2:0格式情況下色度DC變換處理中的Hadamard變換由下面的式(74)表示。
其中 另一方面，用于4:2:2格式情況下色度DC變換處理中的2×4變換由下面的式(75)表示 其中 相應(yīng)地，在4:2:0格式中變換處理的歸一化系數(shù)是1/2，而在4:2:2格式中變換處理的歸一化系數(shù)是1/2

然而，因?yàn)樵诖饲闆r下包含實(shí)數(shù)運(yùn)算，2×4變換像以下的式(76)所示那樣被簡(jiǎn)化。
因?yàn)闅w一化系數(shù)與量化標(biāo)度一起計(jì)算，如下面所述在4:2:2格式的變換處理情況下改變量化方法是必要的。
若量化的DC系數(shù)是Qfdc’[i，j]，則2×4色度DC塊的量化系數(shù)值由例如下面的式(77)給出。這里，式(77)中的r是用于改變?nèi)≌幚淼膮?shù)。應(yīng)指出，因?yàn)閷?duì)于AC系數(shù)的量化相同于4:2:0格式的情況，其說(shuō)明被省略。
Qfdc′[i，j]＝(fdc′[i，j]×Q(QPc％6，0，0)+r)＞＞(15+QPc/6) (i＝0..1，j＝0..3)…(77) (2-3-3) 接著說(shuō)明量化器51c的工作。量化器51c對(duì)色度格式信號(hào)指示4:4:4且彩色空間信號(hào)指示YCbCr，RGB或XYZ的圖像信號(hào)進(jìn)行量化。
這里，用在色度DC變換處理中的Hadamard變換由下面的式(78)表示。相應(yīng)地，在此情況下變換處理的歸一化系數(shù)等于1/4。
其中 若量化的直流系數(shù)是Qfdc’[i，j]，4×4色度DC塊的量化系數(shù)值由例如下面的式(79)給出。這里，式(79)中的r是用于改變?nèi)≌幚淼膮?shù)。
Qfdc′[i，j]＝(fdc′[i，j]×Q(QPc％6，0，0)+r)＞＞(15+QPc/6) (i，j＝0..3) …(79) (2-4)逆量化單元 色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)也被提供給逆量化單元18。
逆量化單元18的一個(gè)結(jié)構(gòu)例示于圖10。逆量化單元18基于色度格式信號(hào)-它指示彩色分量的分辨率是4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)-和彩色空間信號(hào)-它指示彩色空間是YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)-切換逆量化系統(tǒng)。
在圖10所示逆量化單元18中，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)被提供給開(kāi)關(guān)60，62。開(kāi)關(guān)60，62基于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)選擇逆量化器61a，61b，61c中的一個(gè)，提供量化單元15的輸出給所選擇的逆量化器，并從所選擇的逆量化器輸出信號(hào)。開(kāi)關(guān)60，62選擇同一個(gè)逆量化器。應(yīng)指出，上述對(duì)圖10的說(shuō)明基于三種逆量化器61a，61b，61c中的任一個(gè)被選擇，然而逆量化器的數(shù)目，即逆量化系統(tǒng)的數(shù)目可以任意設(shè)置。
(2-4-1) 首先說(shuō)明逆量化器61a的工作。逆量化器61a對(duì)色度格式信號(hào)指示4:2:0格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行逆量化。應(yīng)指出，因?yàn)槟媪炕?1a的工作相同于前面所述現(xiàn)有技術(shù)的工作，其詳細(xì)說(shuō)明被省略。
(2-4-2) 下面說(shuō)明逆量化器61b的工作。逆量化器61b對(duì)色度格式信號(hào)指示4:2:2格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行逆量化。
具體說(shuō)，若逆量化的DC系數(shù)是fdc”，則在QPc為6或更大的情況下，2×2色度DC塊的逆量化DC系數(shù)值由下面的式(80)表示，在QPc小于6的情況下由下面的式(81)表示。應(yīng)指出，因?yàn)閷?duì)于AC系數(shù)的逆量化相同于4:2:0格式的情況，其說(shuō)明被省略。
fdc″[i，j]＝(fdc′[i，j]×Q(QPc％6，0，0))＜＜(QPc/6-2) (i＝0..1，j＝0..3) …(80) fdc″[i，j]＝(fdc′[i，j]×Q(QPc％6，0，0))＞＞(2-QPc/6) (i＝0..1，j＝0..3) …(81) (2-4-3) 接著說(shuō)明逆量化器61c的工作。逆量化器61c對(duì)色度格式信號(hào)指示4:4:4且彩色空間信號(hào)指示YCbCr，RGB或XYZ的圖像信號(hào)進(jìn)行逆量化。
具體說(shuō)，若逆量化的DC系數(shù)是fdc”，則在QPc為6或更大的情況下，4×4色度DC塊的逆量化系數(shù)值由下面的式(82)表示，在QPc小于6的情況下由下面的式(83)表示。應(yīng)指出，對(duì)于AC系數(shù)的逆量化相同于4:2:0格式的情況，其說(shuō)明被省略。
fdc″[i，j]＝(fdc′[i，j]×Q(QPc％6，0，0))＜＜(QPc/6-2) (i，j＝0..3) …(82) fdc″[i，j]＝(fdc′[i，j]×Q(QPc％6，0，0))＞＞(2-QPc/6)(i，j＝0..3) …(83) (2-5)逆正交變換單元 色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)也被提供給逆正交變換單元19。
逆正交變換單元19的一個(gè)結(jié)構(gòu)例示于圖11。逆正交變換單元19基于色度格式信號(hào)-它指示彩色分量的分辨率是4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)-和彩色空間信號(hào)-它指示彩色空間是YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)-切換逆正交變換系統(tǒng)。
在圖11所示逆正交變換單元19中，色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)被提供給開(kāi)關(guān)70，72。開(kāi)關(guān)70，72基于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)選擇逆正交變換元件71a，71b，71c中的一個(gè)，提供逆量化單元18的輸出到所選擇的逆正交變換元件，從所選擇的逆正交變換元件輸出信號(hào)。開(kāi)關(guān)70，72選擇同一個(gè)逆正交變換元件。應(yīng)指出，上述對(duì)圖11的說(shuō)明基于三種逆正交變換元件71a，71b，71c中的任一個(gè)被選擇，然而逆正交變換元件的數(shù)目，即逆正交變換系統(tǒng)的數(shù)目可以任意設(shè)置。
(2-5-1) 首先說(shuō)明逆正交變換元件71a的工作。逆正交變換元件71a對(duì)色度格式信號(hào)指示4:2:0格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行逆正交變換。應(yīng)指出，因?yàn)槟嬲蛔儞Q元件71a的工作相同于前面所述現(xiàn)有裝置的工作，其詳細(xì)說(shuō)明被省略。
(2-5-2) 下面說(shuō)明逆正交變換元件71b的工作。逆正交變換元件71b對(duì)色度格式信號(hào)指示4:2:2格式且彩色空間信號(hào)指示YCbCr的圖像信號(hào)進(jìn)行逆正交變換。
具體說(shuō)，對(duì)2×4 DC塊進(jìn)行2×4逆變換處理。若逆變換后的2×4色度DC塊表示為fdc”’2×4，對(duì)于色度DC塊的逆變換由下面的式(84)表示。
其中 若色度DC系數(shù)是如圖8所示4×4塊的(0，0)系數(shù)，各4×4塊的逆變換被進(jìn)行。若4×4塊-其中逆變換后的色度DC fdc”’2×4為(0，0)系數(shù)-的相應(yīng)系數(shù)表示為F’4×4，而對(duì)應(yīng)逆變換后4×4塊的解碼差信號(hào)表示為F”4×4，則逆變換處理由下面的式(85)表示。
其中 (2-5-3) 接著說(shuō)明逆正交變換元件71c的工作。逆正交變換元件71c對(duì)色度格式信號(hào)指示4:4:4且彩色空間信號(hào)指示YCbCr，RGB或XYZ的圖像信號(hào)進(jìn)行逆正交變換。
具體說(shuō)，對(duì)4×4 DC塊進(jìn)行4×4逆變換處理。若逆變換后4×4色度DC塊表示為fdc”’4×4，則對(duì)色度DC塊的逆變換處理由以下式(86)表示。
其中 若色度DC系數(shù)是AC系數(shù)4×4塊的(0，0)系數(shù)，逆變換處理對(duì)相應(yīng)的4×4塊進(jìn)行。若4×4塊-其中逆變換后的色度DC fdc”’4×4為(0，0)系數(shù)-的相應(yīng)系數(shù)表示為F’4×4，而對(duì)應(yīng)逆變換后4×4塊的解碼差信號(hào)表示為F”4×4，則逆變換處理由下面的式(87)表示。
其中 (2-6)其它功能塊 色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)也被提供給可逆編碼單元16，在此單元這些信號(hào)被進(jìn)行可變長(zhǎng)度編碼或算術(shù)編碼。編碼所得到的信號(hào)輸出到圖像壓縮信息中。
色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)例如以下面所示的語(yǔ)法被編碼 seq_parameter_set_rbsp(){ chroma_format_idc u(2) color_space_idcu(2) } 這里作為u(2)被編碼的語(yǔ)法被可變長(zhǎng)度碼例如“001x1x0”編碼。其中x1和x0對(duì)應(yīng)于被編碼語(yǔ)法的兩個(gè)比特。
(3)圖像信息解碼裝置的結(jié)構(gòu)和工作 對(duì)應(yīng)于上面已說(shuō)明的圖像信息編碼裝置10的圖像信息解碼裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示于圖12中。如圖12所示，圖像信息解碼裝置80包括一個(gè)存儲(chǔ)緩沖器81，一個(gè)可逆解碼單元82，一個(gè)逆量化單元83，一個(gè)逆正交變換單元84，一個(gè)相加器85，一個(gè)圖像分類緩沖器86，一個(gè)D/A(數(shù)字/模擬)變換單元87，一個(gè)運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元88，一個(gè)幀存儲(chǔ)器89和一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元90。
圖12中，作為輸入的圖像壓縮信息首先存儲(chǔ)到存儲(chǔ)緩沖器81中，然后被傳遞給可逆解碼單元82?？赡娼獯a單元82基于預(yù)定的圖像壓縮信息格式進(jìn)行可變長(zhǎng)度解碼或算術(shù)解碼等。在對(duì)應(yīng)幀是幀間編碼幀的情況下，可逆解碼單元82也對(duì)存儲(chǔ)在圖像壓縮信息頭部的運(yùn)動(dòng)矢量信息進(jìn)行解碼，將獲得的已解碼信息傳遞到運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)/補(bǔ)償單元88。而且，可逆解碼單元82將色度格式信息和彩色空間信號(hào)解碼，提供所獲得的已解碼信號(hào)給逆量化單元83，逆正交變換單元84和幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元90。
可逆解碼單元82輸出的量化的變換系數(shù)被提供給逆量化單元83，在其上它們被作為變換系數(shù)輸出。逆正交變換單元84基于預(yù)定的圖像壓縮信息格式對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行諸如逆離散余弦變換或逆Karhunen-Loeve變換等逆變換。在相應(yīng)的幀是幀內(nèi)編碼幀的情況下，已經(jīng)進(jìn)行逆正交變換的圖像信息被存儲(chǔ)到圖像分類緩沖器86中，并在進(jìn)行D/A變換處理后輸出。
這里，在對(duì)應(yīng)幀或宏塊是幀內(nèi)編碼的幀或宏塊的情況下，解碼處理利用與上面說(shuō)明過(guò)的相同的逆量化方法、逆正交變換方法和幀內(nèi)預(yù)測(cè)方法基于已在可逆解碼單元82中解碼的色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)進(jìn)行。
另一方面，在對(duì)應(yīng)幀是幀間編碼幀的情況下，基于已進(jìn)行可逆解碼處理的運(yùn)動(dòng)矢量信息和存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器89中的圖像信息產(chǎn)生參考圖像。所產(chǎn)生的參考圖像和逆正交變換單元84的輸出在相加器85中合成。因?yàn)槠渌奶幚硐嗤趲瑑?nèi)編碼幀的處理，其說(shuō)明被省略。
應(yīng)指出，本發(fā)明已按照附圖所示并在上面詳細(xì)說(shuō)明的某些優(yōu)選的實(shí)施例而被說(shuō)明，然而本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，各種改動(dòng)、替代的結(jié)構(gòu)或等價(jià)物可以被實(shí)現(xiàn)，而不脫離如后附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍和精神。
工業(yè)應(yīng)用性 本發(fā)明可以不僅對(duì)相應(yīng)格式為4:2:0格式且彩色空間為YCbCr的輸入圖像信號(hào)，而且對(duì)于相應(yīng)格式為4:2:2格式或4:4:4格式，而彩色空間是RGB或XYZ等的輸入圖像信號(hào)，通過(guò)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)編碼而高效地實(shí)現(xiàn)編碼處理。
權(quán)利要求
1.一種圖像信息編碼裝置，用于對(duì)輸入圖像信號(hào)分塊，以基于塊對(duì)其進(jìn)行正交變換并進(jìn)行量化，該圖像信息編碼裝置包括
圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置，用于基于一個(gè)指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和一個(gè)指示彩色空間的彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變塊大小，以在執(zhí)行該彩色信號(hào)的圖像內(nèi)預(yù)測(cè)編碼時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的圖像信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)圖像；
變換裝置，用于基于預(yù)定的塊大小，對(duì)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置所產(chǎn)生的預(yù)測(cè)圖像與原始圖像之間的差信號(hào)進(jìn)行整數(shù)變換；
量化裝置，用于按照變換裝置所進(jìn)行的變換處理適應(yīng)地改變量化方法，以對(duì)變換裝置所產(chǎn)生的變換系數(shù)進(jìn)行量化；以及
編碼裝置，用于對(duì)量化裝置所量化的變換系數(shù)、所述色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)進(jìn)行編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，變換裝置還在基于預(yù)定的塊大小進(jìn)行整數(shù)變換之后對(duì)通過(guò)只集合DC分量而構(gòu)成的塊進(jìn)行整數(shù)變換。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，色度格式信號(hào)至少包括4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式，且彩色空間信號(hào)至少包括YCbCr，RGB和XYZ。
4.如權(quán)利要求3所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:2:0格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr的情況下，圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置基于8×8像素塊產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像。
5.如權(quán)利要求3所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:2:2格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr的情況下，圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置基于8×16像素塊產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像，在8×16像素塊中8×8像素塊排列在縱向上。
6.如權(quán)利要求3所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:4:4格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr，RGB或XYZ的情況下，圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置基于16×16像素塊產(chǎn)生預(yù)測(cè)圖像，在16×16像素塊中8×8像素塊排列在縱向和橫向上。
7.如權(quán)利要求4所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:2:0格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr的情況下，變換裝置基于4×4像素進(jìn)行差信號(hào)的整數(shù)變換，以進(jìn)一步對(duì)通過(guò)集合已變換DC分量所構(gòu)成的2×2像素單位塊進(jìn)行整數(shù)變換。
8.如權(quán)利要求7所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，若2×2像素單位塊的相應(yīng)系數(shù)被表示為fdc2×2，對(duì)應(yīng)塊進(jìn)行整數(shù)變換之后的相應(yīng)系數(shù)fdc’2×2由下面公式表示
其中
9.如權(quán)利要求5所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:2:2格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr的情況下，變換裝置基于4×4像素進(jìn)行差信號(hào)的整數(shù)變換，以進(jìn)一步對(duì)通過(guò)集合已變換DC分量所構(gòu)成的2×4像素單位塊進(jìn)行整數(shù)變換。
10.如權(quán)利要求9所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，若2×4像素單位塊的相應(yīng)系數(shù)被表示為fdc2×4，對(duì)應(yīng)塊進(jìn)行整數(shù)變換后的相應(yīng)系數(shù)fdc’2×4由下面公式表示
其中
11.如權(quán)利要求10所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，fdc2×4和fdc’2×4的關(guān)系近似由下面公式表示
12.如權(quán)利要求6所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:4:4格式且彩色空間信號(hào)是YCbCr，RGB或XYZ的情況下，變換裝置基于4×4像素進(jìn)行差信號(hào)的整數(shù)變換，以進(jìn)一步對(duì)通過(guò)集合已變換DC分量所構(gòu)成的4×4像素單位塊進(jìn)行整數(shù)變換。
13.如權(quán)利要求12所述的圖像信息編碼裝置，其特征在于，若4×4像素單位塊的相應(yīng)系數(shù)被表示為fdc4×4，對(duì)應(yīng)塊進(jìn)行整數(shù)變換后的相應(yīng)系數(shù)fdc’4×4由下面公式表示
其中
14.一種圖像信息編碼方法，對(duì)輸入圖像信號(hào)分塊，以基于塊對(duì)其進(jìn)行正交變換并進(jìn)行量化，該圖像信息編碼方法包括
圖像內(nèi)預(yù)測(cè)步驟，基于一個(gè)指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和一個(gè)指示彩色空間的彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變塊大小，以在執(zhí)行該彩色信號(hào)的圖像內(nèi)預(yù)測(cè)編碼時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的圖像信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)圖像；
變換步驟，基于預(yù)定的塊大小，對(duì)圖像內(nèi)預(yù)測(cè)步驟中所產(chǎn)生的預(yù)測(cè)圖像與原始圖像之間的差信號(hào)進(jìn)行整數(shù)變換；
量化步驟，按照變換步驟中所進(jìn)行的變換處理適應(yīng)地改變量化方法，以對(duì)變換步驟中所產(chǎn)生的變換系數(shù)進(jìn)行量化；以及
編碼步驟，對(duì)量化步驟中所量化的變換系數(shù)、所述色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)進(jìn)行編碼。
15.如權(quán)利要求14所述的圖像信息編碼方法，其特征在于，在變換步驟中，在基于預(yù)定的塊大小進(jìn)行整數(shù)變換之后還對(duì)通過(guò)只集合DC分量而構(gòu)成的塊進(jìn)行整數(shù)變換。
16.如權(quán)利要求14所述的圖像信息編碼方法，其特征在于，色度格式信號(hào)至少包括4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式，且彩色空間信號(hào)至少包括YCbCr，RGB和XYZ。
17.一種圖像信息解碼裝置，用于解碼通過(guò)對(duì)圖像壓縮信息-其中輸入圖像信號(hào)被分塊以基于塊對(duì)其進(jìn)行正交變換并進(jìn)行量化-進(jìn)行逆量化和逆正交變換而獲得的信息，該圖像信息解碼裝置包括
解碼裝置，用于對(duì)量化和編碼的變換系數(shù)、指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和指示彩色空間的彩色空間信號(hào)進(jìn)行解碼；
逆量化裝置，用于根據(jù)色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變逆量化方法，以對(duì)由解碼裝置解碼的變換系數(shù)進(jìn)行逆量化；
逆變換裝置，用于進(jìn)行已經(jīng)逆量化的塊的整數(shù)變換；以及
圖像內(nèi)預(yù)測(cè)裝置，用于通過(guò)利用逆變換裝置的輸出信號(hào)，以對(duì)應(yīng)于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)的塊大小，在進(jìn)行該彩色信號(hào)的圖像內(nèi)預(yù)測(cè)解碼時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的圖像信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)圖像。
18.如權(quán)利要求17所述的圖像信息解碼裝置，其特征在于，逆變換裝置進(jìn)行已經(jīng)逆量化的塊的整數(shù)變換，以進(jìn)一步將相應(yīng)系數(shù)作為預(yù)定塊大小的塊的相應(yīng)DC分量基于預(yù)定塊大小進(jìn)行整數(shù)變換。
19.如權(quán)利要求18所述的圖像信息解碼裝置，其特征在于，色度格式信號(hào)至少包括4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式，且彩色空間信號(hào)至少包括YCbCr，RGB和XYZ。
20.如權(quán)利要求19所述的圖像信息解碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:2:0格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr的情況下，逆變換裝置進(jìn)行已經(jīng)逆量化的2×2像素單位塊的整數(shù)變換，以進(jìn)一步將變換后的相應(yīng)系數(shù)作為構(gòu)成8×8像素塊的4個(gè)4×4像素單位塊的相應(yīng)DC系數(shù)進(jìn)行整數(shù)變換。
21.如權(quán)利要求19所述的圖像信息解碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:2:2格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr的情況下，逆變換裝置進(jìn)行已經(jīng)逆量化的2×4像素單位塊的整數(shù)變換，以進(jìn)一步將變換后的相應(yīng)系數(shù)作為構(gòu)成8×16像素塊的8個(gè)4×4像素單位塊的相應(yīng)DC系數(shù)進(jìn)行整數(shù)變換。
22.如權(quán)利要求19所述的圖像信息解碼裝置，其特征在于，在色度格式信號(hào)為4:4:4格式且彩色空間信號(hào)為YCbCr，RGB或XYZ的情況下，逆變換裝置進(jìn)行已經(jīng)逆量化的4×4像素單位塊的整數(shù)變換，以進(jìn)一步將變換后的相應(yīng)系數(shù)作為構(gòu)成16×16像素塊的16個(gè)4×4像素單位塊的相應(yīng)DC系數(shù)進(jìn)行整數(shù)變換。
23.一種圖像信息解碼方法，解碼通過(guò)對(duì)圖像壓縮信息-其中輸入圖像信號(hào)被分塊以基于塊對(duì)其進(jìn)行正交變換并進(jìn)行量化-進(jìn)行逆量化和逆正交變換而獲得的信息，該圖像信息解碼方法包括
解碼步驟，對(duì)量化和編碼的變換系數(shù)、指示彩色信號(hào)分辨率的色度格式信號(hào)和指示彩色空間的彩色空間信號(hào)進(jìn)行解碼；
逆量化步驟，根據(jù)色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)適應(yīng)地改變逆量化方法，以對(duì)解碼步驟中解碼的變換系數(shù)進(jìn)行逆量化；
逆變換步驟，對(duì)已經(jīng)逆量化的塊進(jìn)行整數(shù)變換，以進(jìn)一步將相應(yīng)系數(shù)作為預(yù)定塊大小的塊的相應(yīng)DC分量基于預(yù)定塊大小進(jìn)行整數(shù)變換；以及
圖像內(nèi)預(yù)測(cè)步驟，通過(guò)利用逆變換步驟的輸出信號(hào)，以對(duì)應(yīng)于色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)的塊大小，在進(jìn)行該彩色信號(hào)的圖像內(nèi)預(yù)測(cè)解碼時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器中的圖像信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)圖像。
24.如權(quán)利要求23所述的圖像信息解碼方法，其特征在于，在逆變換步驟中，對(duì)已經(jīng)逆量化的塊進(jìn)行整數(shù)變換，以進(jìn)一步將相應(yīng)系數(shù)作為預(yù)定塊大小的塊的相應(yīng)DC分量基于預(yù)定塊大小進(jìn)行整數(shù)變換。
25.如權(quán)利要求24所述的圖像信息解碼方法，其特征在于，色度格式信號(hào)至少包括4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式，且彩色空間信號(hào)至少包括YCbCr，RGB和XYZ。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像信息編碼裝置和方法、以及圖像信息解碼裝置和方法。提供一種基于輸入圖像信號(hào)的色度分量分辨率和彩色空間進(jìn)行圖像內(nèi)預(yù)測(cè)編碼的圖像信息編碼裝置。在此圖像信息編碼裝置(10)中，一個(gè)幀內(nèi)預(yù)測(cè)單元(23)基于色度格式信號(hào)—它指示彩色分量的分辨率是4:2:0格式，4:2:2格式和4:4:4格式等中的哪一個(gè)—和彩色空間信號(hào)—它指示彩色空間是YCbCr，RGB和XYZ等中的哪一個(gè)—適應(yīng)地改變塊大小，產(chǎn)生一個(gè)預(yù)測(cè)圖像。此外，正交變換單元(14)和量化單元(15)也按照色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)改變正交變換方法和量化方法?？赡婢幋a單元(16)對(duì)色度格式信號(hào)和彩色空間信號(hào)進(jìn)行編碼，將所獲得的已編碼信號(hào)包含在圖像壓縮信息中。
文檔編號(hào)H04N11/04GK101646085SQ20091016049
公開(kāi)日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2004年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月18日
發(fā)明者鈴木輝彥, 杉山晃, 小藪恭平 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社