[發明專利]利用預估值的修正進行壓縮和解壓縮

無效

• 申請號: 200680018151.3
• 申請日: 2006-05-10
• 公開（公告）號: CN101180886A
• 公開（公告）日: 2008-05-14
• 發明（設計）人: R·J·范德夫盧滕
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: H04N7/32
• 分類號: H04N7/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李亞非;譚祐祥

本發明涉及信號的壓縮和解壓縮，具體涉及例如視頻信號的壓縮和解壓縮。

WO?91/15926描述了利用DPCM(差分脈沖編碼調制)的信號壓縮技術。DPCM利用對信號值的預測，根據預估信號值的修正對實際的信號值編碼。簡易的估計法可以是，在一幅圖像中某個象素的信號值將和相鄰象素的信號值相同。在此情形下，該特定象素的象素值就借助于和鄰近象素信號值的差值被編碼。

當采用好的預測法時，編碼信號值平均來說僅僅需要較小的信號帶寬，并且/或者在一個給定帶寬中壓縮時丟失的信息較少。這里所采用的術語″帶寬″是存儲壓縮信號所需的存儲器空間或者傳輸壓縮信號所需的時間的量度。在一個例子中，修正是非均勻量化的，對于較大尺寸的修正比小尺寸的修正使用更大的量化步長(因此會產生較大的量化誤差)。該量化節約了帶寬，并且當大的修正很少發生時，就很少丟失信息。而且，在圖像壓縮時，大修正中的誤差導致了對贗像更難察覺。在另一個例子中，修正以相似的效果被限制于最大修正和最小修正之間。再一個例子中，對修正采用變長編碼(比如霍夫曼編碼)，使得小修正采用較小帶寬，其代價是在很少發生的大修正采用了較大帶寬。

WO?91/15926描述了Bostelmann壓縮，其中通過省略壓縮信號中所有修正的符號位，帶寬可進一步減小。這一技術是從能夠代表可能修正的整個范圍的修正出發，即從加上最大和最小有效信號值之差值到在它們的補碼中減去該差。最大有效信號值和最小有效信號值之間的差值是2的冪：2ⁿ(n是整數，例如n＝8)，所以修正在2ⁿ⁺¹個值的范圍內。

符號位的省略使得修正是正值還是負值不明確。當省略符號位時，彼此相隔最大和最小有效信號值之差的兩個修正值導致相同的值。但這些修正值中僅有一個修正值能導致有效信號值范圍內的正確值。這就有可能消除解壓縮期間的不明確性。

然而，這一技術導致了符號分離后的修正的呈概率分布，峰值出現在非常小的修正和非常大的修正(對應于小的負修正)附近。這首先意味著變長解碼或者非均勻量化的復雜形式。其次，這意味著概率分布的熵增加：分布被模糊化。這樣做的后果是，當需要變長編碼時，需要更多字節來傳遞關于符號分離后修正的相同信息量，或者提供具有相同的平均量化誤差的不均勻量化。

其中，本發明的目的是減少采用至少預定精度表示信號值所需要的壓縮信息量和/或者增加給定壓縮率可獲得的精度。

其中，本發明的目的是減少傳輸所需的帶寬或采用至少預定精度表示信號值所需要的壓縮信息所需的存儲空間，并且/或者增加對于給定存儲空間或帶寬可獲得的精度。

本發明在第一方面提供了一個如權利要求1所述的壓縮設備。在解壓縮時，通過將修正與由壓縮數據得到的信號值預測相加而形成解壓縮數據值(這里的“加”不僅僅限定為算術意義上的加法，在一個優選的實施方案中涵蓋了算術加法，但是它也包括了其它將值組合在一起的方式，例如減法)。在壓縮時，對修正進行計算，并且修正信息的第一部分和第二部分被插入壓縮數據中。第一部分修正信息例如代表修正的絕對值(即，如果修正是正的或者負的，則分別加上或減去修正)。更一般而言，把修正信息分成幾部分的做法應當使得第一部分修正信息與一種以上的可能的修正值一致。

在選定條件下，從壓縮數據中省略第二部分修正信息(例如修正值的符號)。這是在測試之后完成的，所述測試是指測試在與信號值預測相加時，是否存在不多于一個以上的可能修正值會導致有效的解壓縮值，例如導致最小值和最大值之間的解壓縮值。如果只有一個這樣的可能修正值同修正信息的第一部分一致，那么壓縮數據中用于修正信息的第二部分的空間被用做其他用途。如果有更多的有效可能值，修正信息的第二部分就被包含在壓縮數據里。如此，如果壓縮數據被存儲和傳輸，存儲空間和傳輸帶寬就得以節約。此外，如果僅僅一個修正與修正信息的第一部分一致，例如如果第一部分代表零的絕對值，那么修正信息的第二部分就可以省略。

優選的是，計算修正信息的第一部分，使得與第一部分的相同值一致的不同可能修正值基本上具有相同的出現概率。通常，具有相同絕對值但不同符號的修正具有相同的出現概率。因此，在一個實施方案中，具有相同絕對值的不同修正由修正信息的第一部分的相同值表示。在進一步的實施方案中，修正信息的第一部分僅僅是絕對值。