專利名稱：用于添加比特－精確舒適噪聲的技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于添加舒適噪聲(comfort noise)以隱藏壓縮偽像(artifacts)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
對于以低的比特率壓縮的視頻流的解碼通常產(chǎn)生對于觀眾來說可以察覺的可視偽像。塊狀和結(jié)構(gòu)化的噪聲模式是在使用基于塊的壓縮技術(shù)時出現(xiàn)的常見的偽像。人類的視覺系統(tǒng)對于某種類型的偽像具有較大的敏感性，因此，這種偽像看起來更加容易察覺并且比其它偽像更令人討厭。向解碼的流添加隨機(jī)噪聲能夠降低這種壓縮偽像的可察覺性。但是通過添加隨機(jī)噪聲產(chǎn)生的較大的幀-對-幀的區(qū)別(frame-to-frame difference)本身能產(chǎn)生看起來可察覺和令人討厭的偽像。
添加抖動(dither)信號能夠降低人類對于圖像偽像的敏感度，例如隱藏輪廓(contouring)和阻擋(blocking)偽像。一種現(xiàn)有技術(shù)提出向圖像添加基于膠片顆粒的隨機(jī)噪聲抖動來掩蓋塊效應(yīng)。用于添加這種隨機(jī)噪聲的基本原理在于隨機(jī)錯誤和結(jié)構(gòu)化或相互關(guān)聯(lián)的錯誤相對具有較大的可寬容性。其它的現(xiàn)有技術(shù)提出了向視頻流添加抖動信號來隱藏壓縮偽像。一種現(xiàn)有技術(shù)提出了對于用于ITU/ISO H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，即，通常被稱作JVT編碼標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)路解塊濾波器(deblocking filter)中的視頻編碼和解碼處理中添加隨機(jī)噪聲抖動。要添加的抖動的量取決于像素相對于塊邊緣的位置。另一種現(xiàn)有技術(shù)提出了向視頻解碼添加隨后的隨機(jī)噪聲(即，添加噪聲作為“后處理”(postprocess))，以用作舒適噪聲。添加的噪聲的量取決于量化參數(shù)以及添加給空間上相鄰像素的噪聲的量。術(shù)語“舒適噪聲”來自音頻壓縮中對噪聲的使用，以表示在接收機(jī)端產(chǎn)生的噪聲模式來避免對于收聽者不舒適的完全的寂靜。
以前的舒適噪聲添加技術(shù)雖然有效，但是未能提供對于舒適噪聲的添加以及要添加的噪聲級的所期望的控制水平。

發(fā)明內(nèi)容
簡單地說，根據(jù)本原理的一個優(yōu)選實施例，提供了一種用于在視頻圖像中減少偽像的技術(shù)。該方法著手于對于伴隨視頻圖像的輔助信息的接收。輔助信息包括至少一個指定用于添加到視頻圖像的舒適噪聲的屬性。臨時相關(guān)的舒適噪聲被產(chǎn)生，并隨后根據(jù)在所述輔助信息中的至少一個參數(shù)被添加到圖像中。


圖1描繪了根據(jù)本原理的用于產(chǎn)生與圖像塊的處理相關(guān)的舒適噪聲的裝置；和圖2描繪了用于和圖1的裝置一起使用的用于在逐像素的基礎(chǔ)上添加舒適噪聲的裝置。
具體實施例方式
根據(jù)本原理，向圖像添加舒適噪聲起到了隱藏壓縮偽像的作用。為了便利根據(jù)本原理的舒適噪聲添加，伴隨視頻圖像的輔助信息包含指定與舒適噪聲屬性有關(guān)的至少一個參數(shù)。通常，輔助信息包括用于開啟和關(guān)閉舒適噪聲，以及基于所期望的壓縮偽像的水平表示所要添加的噪聲級的參數(shù)。
在所說明的實施例中，視頻圖像通常經(jīng)過根據(jù)H.264視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)的壓縮。因此，包含至少一個舒適噪聲參數(shù)的輔助信息由一個注冊的用戶數(shù)據(jù)輔助增強(qiáng)信息(SEI)消息來承載。
舒適噪聲SEI消息注冊用戶數(shù)據(jù)SEI消息的使用起到表示舒適噪聲的使用的作用。該消息應(yīng)用于所有跟隨其的畫面(picture)直到IDR畫面或新的舒適噪聲或膠片顆粒(film grain)SEI消息來臨。舒適噪聲SEI消息只能出現(xiàn)在I畫面前，并且在特定的I畫面前只能出現(xiàn)一個舒適噪聲SEI消息。I畫面由等于7的slice_type，或由等于5的nal_ref_idc來表示。下面的表1列出了和舒適噪聲相關(guān)的SEI消息元素表1

comfort_noise_flag等于1表示使用了舒適噪聲添加。
comfort_noise_flag等于0表示未使用舒適噪聲添加。
comfort_noise_qp_offset_idc表示在計算添加舒適噪聲級的計算中使用的量化參數(shù)偏移，并且該值的范圍可以為從-51到52。
comfort_noise_qp_weight_offset_idc表示在計算添加舒適噪聲級的計算中使用的量化參數(shù)加權(quán)偏移，并且該值的范圍可以為從-6到7。
舒適噪聲的比特-精確實現(xiàn)根據(jù)本原理的舒適噪聲的添加涉及在視頻圖像的塊級(block level)的某種操作，以及在視頻圖像的像素級(pixel level)執(zhí)行的操作。
塊級操作圖1描繪了根據(jù)本原理的一個說明性實施例的用于執(zhí)行對于控制舒適噪聲添加的三個噪聲值術(shù)語W0、W1和Wf的相關(guān)加權(quán)計算的8x8亮度(luma)像素塊的操作的裝置300。圖1的裝置300包括處理塊302，其從舒適噪聲SEI消息接收解碼的亮度像素、畫面QP＝(pic_init_qp_minus26+26)以及comfort_noise_qp_offset_idc和comfort_noise_qp_weight_offset_idc參數(shù)。術(shù)語t表示當(dāng)前的畫面號，其在舒適噪聲SEI消息后的I畫面被重置到0。
處理塊302計算當(dāng)前畫面的平均8x8亮度像素塊，t，作為block_avg(t)。第一閾值比較器305進(jìn)行該值和例如10的閾值的比較。如果block_avg(t)＞10，則比較器305設(shè)置block_sum_level＝1，否則block_sum_level的值變成0。延遲元件304將block_avg(t)的值延遲一個畫面間隔用于輸入到絕對差塊306，其計算來自延遲元件304的延遲的值和直接從處理塊302接收的block_avg(t)的值之間的絕對差。第二比較器310比較由絕對差塊306計算出的差和例如3的閾值。如果閾值比較器確定|block_avg(t)-block_sum(t-1)|＞3，則比較器310將設(shè)置術(shù)語的值block_absdiff_level＝0，否則block_absdiff_level＝1。如果t等于0，則block_absdiff_level＝1。
對于標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)或更低的電視分辨率，所有的像素和塊操作使用顯示分辨率來發(fā)生。對于高清晰度分辨率，塊操作使用2x2子-采樣像素(即，使用每個2x2塊的左上方像素)來發(fā)生，因此8x8亮度像素平均涉及添加8x8＝64像素值，但是這些值被分散在16x16像素的范圍。對于SD分辨率，對于整個畫面的block_avg(t)的存儲需要幀存儲大小的1/64的存儲。而對于HD(高清晰度)分辨率，存儲block_avg(t)的值需要幀存儲大小的1/256的存儲容量。
第一查找表(LUT)312從閾值比較器305和310接收block_sum_level和block_absdiff_level，使用這些值來找到三個子-噪聲值sw0、sw1和swf，其將在隨后詳述，經(jīng)過由通過第二查找表314所產(chǎn)生的縮放因子Wq的縮放，以產(chǎn)生噪聲值w0、w1和wf。表2描繪了在block_sum_level和block_absdiff_level之間的關(guān)系，以及由查找表312提供的子-噪音值sw0、sw1和swf。
表2

查找表314從SEI消息接收畫面QP的值、以及參數(shù)comfort_noise_qp_offset_idc和comfort_noise_qp_weight_offset_idc的值，并使用這些值來計算用于縮放子-噪聲值sw0、sw1和swf的縮放因子wq，以產(chǎn)生噪聲值w0、w1和wf，它們被用于隨后參考圖2描述的由裝置400執(zhí)行的像素級操作。
表3描繪了在Q的值和作為因子wq的在前體(precursor)的加權(quán)(Q)之間的關(guān)系。
表3

由下面的關(guān)系給出縮放因子wqwq＝clip((weight(clip(QP+comfort_noise_qp_offset_idc，0，51))+comfort_noise_qp_weight_offset_idc)，0，7)如所述的，通過縮放因子wq對子-噪聲值sw0、sw1和swf縮放產(chǎn)生如下的噪聲值w0、w1和wfw0＝sw0*wqw1＝sw1*wqwf＝swf*Wq注意當(dāng)前畫面的結(jié)構(gòu)的確定取決于顯示而不是編碼結(jié)構(gòu)。對于隔行顯示，來自當(dāng)前場和前一場的像素起到用于計算的基礎(chǔ)的作用。對于逐行顯示，來自當(dāng)前幀和前一幀的像素起到用于計算的基礎(chǔ)的作用。
像素級操作圖2說明了根據(jù)從圖1的裝置300獲得的噪聲值w0、w1和wf在逐個像素的基礎(chǔ)上添加舒適噪音的裝置400。如此后所描述的，裝置400使用相同的預(yù)先存儲的高斯隨機(jī)數(shù)列表和基本多項式(primitive polynomial)生成器。裝置400包括三個不同的(distinct)基本多項式統(tǒng)一隨機(jī)數(shù)模式生成器402、404和406。對于SD分辨率，對所有的亮度像素(luminance pixel)執(zhí)行像素級操作，并且所生成的亮度噪聲值被應(yīng)用到亮度像素和色度像素兩者。在這種情況下，關(guān)系pic_width＝PicWidthInSamplesL(如在H.264建議中所定義的)適用。對于HD分辨率，使用2x2子-采樣對1/4的像素應(yīng)用像素級操作，并且所生成的噪聲值使用2x2像素重復(fù)被應(yīng)用到所有的像素。在這種情況下，關(guān)系pic_width＝PicWidthInSamplesL＞＞1將應(yīng)用。
當(dāng)包含舒適噪聲信息的SEI消息到來時，第一統(tǒng)一隨機(jī)數(shù)模式生成器402使用種子值seed_x0(0)＝3來初始化其種子值x0(i，seed_x0(t))。在每個新幀t，統(tǒng)一隨機(jī)數(shù)模式變成被初始化為seed_x0(t)，其中seed_x0(t)＝seed_x0(t-1)+2。隨機(jī)噪聲發(fā)生器404使用種子值seed_x1(t)＝seed_x0(t-1)來初始化其種子值(i，seed_x1(t)。這意味著x1(i，seed_x1(t))＝x0(i，seed_x0(t-1))的關(guān)系。
統(tǒng)一隨機(jī)模式數(shù)(random pattern number)生成器402和404將分別生成兩個新的數(shù)UN0(t，i)和UN1(t，i)，其中，根據(jù)下面的關(guān)系，UN1(t，i)＝UN0(t-1，i)UN0(t，i)＝x0(i，seed_x0(t))％32-16UN1(t，i)＝UN0(t-1，i)＝x1(i，seed_x1(t))％32-16第三統(tǒng)一隨機(jī)數(shù)生成器406在每個被顯示的幀的開始變成被初始化為1，并且起到用于產(chǎn)生由隨機(jī)噪聲行生成器408接收的固定噪聲圖像的作用。隨機(jī)噪聲行生成器408在存儲在數(shù)據(jù)庫26中的Gaussian_list[]中生成偏移，以使用下列操作訪問一行8個隨機(jī)數(shù)，其中每8個值i遞增1UNf＝x(i，1)對于n＝0..7，G[n]＝(Gaussian_list[(UNf+n)％2048]+1)＞＞1統(tǒng)一噪聲生成器402和404的輸出經(jīng)過縮放塊410和412的單獨的一個的縮放，而隨機(jī)噪聲行生成器的輸出經(jīng)過移位寄存器414的移位。多路復(fù)用器416、418和420的每個起到將縮放塊410和412的單獨的一個的輸出以及移位寄存器414的輸出分別乘以噪聲值w0、w1和wf中單獨的一個的作用。第一求和塊422對多路復(fù)用器418和420的輸出求和，而第二求和塊424對第一求和塊422的輸出和多路復(fù)用器416的輸出求和。移位寄存器426對第二求和塊426的輸出信號進(jìn)行移位，以在噪聲圖像的位置[r][s]產(chǎn)生等于如下的噪聲值m＝pic_width*r+snoise[r][s]＝(wf*G[s％8]+w0*UN0[t，m]+w1*UN0[t-1，m]+512)＞＞10其中w0、w1和wf在塊邊緣改變。對于SD序列，最終的噪聲luma_noise等于所添加的噪聲，而對于HD序列，最終噪聲luma_noise是通過使用像素重復(fù)執(zhí)行對噪聲的2x2上采樣來生成的。
色度噪聲是最終亮度噪聲的值的一半chroma_noise[r][s]＝(luma_noise[r*2][s*2]+1)＞＞1第一求和放大器428將亮度噪聲與解碼的亮度像素求和，并且得到的和在
的范圍經(jīng)過第一削波器(clipper)430的削波以產(chǎn)生顯示亮度像素。移位寄存器431進(jìn)一步對移位寄存器426的輸出信號進(jìn)行移位以產(chǎn)生用于由求和放大器432與解碼的色度像素進(jìn)行求和的chroma_noise信號。得到的和在
的范圍經(jīng)過第二削波器436的削波以產(chǎn)生顯示亮度像素。
前面描述了用于向視頻圖像添加舒適噪聲的技術(shù)。
附錄2048個高斯分布隨機(jī)數(shù)的列表如下char Gaussian ＝{0xFB，0x05，0x33，0xFB，0x14，0xEF，0x06，0x1D，0x26，0x30，0xD5，0x01，0x20，0xD9，0x16，0x1B，0xE7，0x0A，0x06，0xFB，0xF6，0xF7，0x10，0xC1，0x08，0xFE，0xCC，0x09，0x09，0x23，0x17，0xFB，0xED，0x15，0xFF，0x25，0xDF，0x1A，0xD3，0x10，0xE9，0x0A，0xFF，0xE5，0x18，0x00，0xE4，0xEC，0x00，0x3C，0xC1，0xCB，0xE8，0x04，0x07，0x3F，0x3D，0x36，0x19，0x3F，0x00，0x03，0x38，0x09，0x0E，0x06，0x26，0x38，0x28，0xE2，0xC1，0x37，0xE7，0xF2，0x01，0xE8，0xF5，0x1D，0xF2，0xDC，0x05，0x38，0x21，0x27，0xFF，0xC7，0xD5，0xFE，0xFE，0x14，0x1D，0xD8，0x18，0xF3，0xF1，0xEF，0xCC，0x19，0x08，0xF4，0xEF，0xFA，0xF9，0xC1，0xE5，0xF5，0xE5，0xC1，0xC8，0x02，0xF4，0xDC，0x3F，0x3F，0xFF，0x14，0x2B，0xE0，0xF9，0x1B，0x09，0x2D，0xD8，0xE0，0xE0，0x11，0xFD，0xE5，0x31，0xFD，0x2C，0x3E，0xF3，0x2D，0x00，0x1F，0x1D，0xF9，0xF5，0x38，0xF0，0x3A，0x06，0x0C，0x19，0xF8，0x35，0xFD，0x1A，0x13，0xEF，0x08，0xFD，0x02，0xD3，0x03，0x1F，0x1F，0xF9，0x13，0xEE，0x09，0x1B，0x08，0xE7，0x13，0x10，0xEE，0x3E，0xED，0xC5，0x08，0xF1，0x00，0x09，0x31，0x1E，0x32，0xFA，0xDC，0xF8，0xE7，0x31，0x01，0x01，0x1D，0x10，0xFF，0xFF，0x04，0xEC，0xCC，0xEE，0x06，0x3F，0x07，0xC1，0xF1，0xD5，0xED，0xE5，0x16，0xEC，0x25，0x0B，0xF7，0xF5，0xDD，0x25，0xE6，0x00，0x10，0xEA，0x08，0xD2，0x1D，0xE0，0xDF，0x1B，0xCE，0xF2，0xD5，0xEF，0xD2，
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0x01，0x2B，0xD4，0xD2，0xF8，0xF6，0xF5，0x06，0x03，0xFE，0xDA，0xD3，0xFF，0x03，0xEF，0xFE，0x09，0x01，0xC9，0x02，0xDF，0xD8，0x3C，0xF7，0xF0，0xEE，0xD6，0x3F，0x21，0x16，0x08，0x17}；
權(quán)利要求
1.一種用于減少在視頻圖像中的主觀偽像的方法，包括下列步驟接收包括指定用于添加到圖像的舒適噪聲的屬性的至少一個參數(shù)的輔助信息；依此生成臨時相關(guān)噪聲；和將臨時相關(guān)噪聲添加到圖像來隱藏偽像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括通過下列步驟生成臨時相關(guān)噪聲獲取塊像素平均值；使用所述塊像素平均值和畫面量化參數(shù)來訪問查找表以獲取用于加權(quán)所添加的噪聲的臨時相關(guān)因子的加權(quán)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述訪問查找表的步驟還包括訪問包含高斯隨機(jī)數(shù)的查找表的步驟。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述添加臨時相關(guān)噪聲的步驟包括將臨時相關(guān)噪聲添加到亮度像素或色度像素之一的步驟。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包括添加臨時相關(guān)噪聲包括添加噪聲到亮度像素和色度像素兩者的步驟。
6.一種用于在視頻圖像中減少主觀偽像的裝置，包括用于接收包括指定用于添加到圖像的舒適噪聲的屬性的至少一個參數(shù)的輔助信息的裝置；用于依此生成臨時相關(guān)噪聲的裝置；和用于將臨時相關(guān)噪聲添加到圖像以隱藏偽像的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，還包括用于獲取塊像素平均值的裝置；用于使用所述塊像素平均值和畫面量化參數(shù)來訪問查找表以獲取用于加權(quán)所添加的噪聲的臨時相關(guān)因子的加權(quán)的裝置。
8.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述查找包括高斯隨機(jī)數(shù)。
9.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述用于添加臨時相關(guān)噪聲的裝置將臨時相關(guān)噪聲添加到亮度像素或色度像素之一。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述用于添加臨時相關(guān)噪聲的裝置將臨時相關(guān)噪聲添加到亮度像素或色度像素兩者。
全文摘要
將舒適噪聲添加到圖像起到隱藏壓縮偽像的作用。為了便利添加舒適噪聲，伴隨視頻圖像的輔助信息包含指定有關(guān)舒適噪聲的屬性的至少一個參數(shù)。通常，所述輔助信息包括操作用于基于所期望的壓縮偽像水平來自開啟和關(guān)閉舒適噪聲，以及表示要添加的噪聲級的參數(shù)。
文檔編號G06T5/00GK1868216SQ200480030348
公開日2006年11月22日 申請日期2004年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月14日
發(fā)明者吉爾·M·博伊斯, 克里斯蒂娜·戈米拉, 瓊·拉奇, 亞歷山德洛斯·圖拉皮斯, 杰弗里·A·庫珀, 尹澎 申請人:湯姆森特許公司