專利名稱：壓縮信號的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將包含兩位或多位單元的信號壓縮成一種壓縮信號的設(shè)備，該設(shè)備包括用于無損信號壓縮的第一壓縮設(shè)備和用于信號壓縮的第二壓縮設(shè)備。
本發(fā)明還涉及一種用于將包含兩位或多位單元的信號壓縮成一種壓縮信號的方法。
數(shù)字信號的無損壓縮，如視頻信號的音樂，導(dǎo)致壓縮信號具有可變的，信號有關(guān)的位率。然而，實際上，常常需要固定的位率或固定的壓縮比。對于高質(zhì)量的應(yīng)用，希望盡可能多的是無損壓縮。
如果藉助于無損壓縮不可能獲得所希望的壓縮比，接近無損的壓縮是允許的。
無損地壓縮一個圖象，取決于圖象的內(nèi)容，產(chǎn)生可變的位數(shù)。然而，對于某些應(yīng)用需要固定的最大位數(shù)或一定的被保證的壓縮比。例如，萬一只有固定的有限的存儲空間可用于存儲壓縮的圖象，或者只有固定的帶寬可用于將它發(fā)送。典型情況下，這個存儲空間或帶寬是根據(jù)平均的無損壓縮比(帶有一定的安全裕量)定尺寸的。如果根據(jù)最壞的情況定尺寸(也就是，圖象包含隨機數(shù)據(jù)和不可能被無損地壓縮)，應(yīng)用壓縮根本是無意義的，對于這些應(yīng)用，最好使用無損壓縮，但當(dāng)無損壓縮不可能達到所希望的壓縮比時，需要接近-無損的壓縮。
近來，使位流能夠在所希望的位率(或壓縮比)上被簡單地截短的壓縮方案已經(jīng)可得到(見[1])。這樣的壓縮方案被稱為位率可按比例的壓縮方案。當(dāng)使用完全可逆的“整數(shù)-整數(shù)”變換時(見[2]，這些壓縮方案可以提供在所希望的壓縮比上從無損到接近-無損壓縮的精細顆粒性的可標(biāo)度性。
然而，已知的可標(biāo)度的方案也有缺點，特別是，如果無損或接近-無損壓縮是所希望的話。這些缺點之一是對于無損壓縮的性能來說，已知的可標(biāo)度的方案并不是最佳的。而且，已知的可標(biāo)度的壓縮方法與專用的無損/接近-無損的壓縮方法相比較具有高復(fù)雜性。例如，為了對一定組的無損壓縮圖象解壓，JPEG2000需要的CPU時間是JPEG-LS的4.3倍。因此，已知的可標(biāo)度的壓縮方法對于無損和接近-無損的壓縮并不是理想的。
另一方面，已知的專用的無損/接近-無損的壓縮方案，如JPEG-LS，不是可標(biāo)度的當(dāng)位率太高時，信號必須完全按低的位率重新編碼(或許許多倍)，直到所需的壓縮比已經(jīng)達到為止。這就大大地增加使用這些方案的復(fù)雜性。
在美國專利No.5,884,005中可找到表現(xiàn)出上述的缺點的一種設(shè)備和方法的例子。所述的專利技術(shù)說明公開了一種壓縮信號的設(shè)備，該設(shè)備包括用于對信號無損壓縮的第一壓縮設(shè)備和用于對信號接近-無損壓縮的第二壓縮設(shè)備。兩種壓縮信號被分開寫入媒體。
為此目的，依據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的特征在于該設(shè)備包括在兩位或多位的單元內(nèi)一個分離的位置上將兩位或多位的單元分離成MSB部分和LSB部分的裝置，MSB部分包含兩位或多位單元中最高有效位，LSB部分不包含兩位或多位單元中最高有效位，第一壓縮設(shè)備被連到分離裝置的第一輸出，用于MSB部分的無損壓縮，第二壓縮設(shè)備被連到分離裝置的第二輸出，用于LSB部分的壓縮，該設(shè)備包括連到第一和第二壓縮設(shè)備輸出的裝置，用于將壓縮的MSB和LSB部分組合成壓縮信號。
本發(fā)明基于這樣的觀測事實，即單元的最低有效部分實際上在所有的時間里將是不能分辨的，所以對它的無損壓縮是幾乎不可能的。因此，對于所述的最低有效部分，LSB部分的性能損失，與對未分離信號操作的無損壓縮設(shè)備相比將是很小的。另一方面，可以獲得所希望的可按比例調(diào)整的特性。然而，可按比例調(diào)整的特性是有限的，因為LSB部分可按比例調(diào)整的特性只有通過截去該部分才能獲得。結(jié)果，當(dāng)使用高質(zhì)量壓縮，也就是無損或接近-無損壓縮時，本發(fā)明才用到它的最佳性能。
本發(fā)明還基于這樣的觀測事實，即典型情況下一個圖象的最低有效位是接近隨機的，所以它們不可能被以無損方式大大地壓縮。因此，與對非分離信號操作的無損編碼器相比性能損失很小，而又獲得所希望的可按比例調(diào)整的特性。
依據(jù)本發(fā)明的一種設(shè)備的優(yōu)選實施方案的特征在于第二壓縮設(shè)備被安排成對LSB部分進行可按比例的壓縮。
結(jié)果，可在任何所希望的點上截斷對信號的描述，使得將壓縮連續(xù)定標(biāo)到所希望的壓縮比成為可能。
最好，依據(jù)本發(fā)明的壓縮方案以幀為基礎(chǔ)進行工作，這意味著幾個音樂或視頻樣本作為一個單元同時被處理。對于每一幀可以適當(dāng)?shù)卮_定一個幀被分離的方式。另外，為了對多重幀建立可按比例的描述可以實施最后的處理步聚。例如，一個圖象被劃分成幀，通過將已經(jīng)受無損壓縮的所有單獨幀的部分首先放入描述中，隨后是被適當(dāng)組合的各個幀的可標(biāo)度部分，可以建立對于整個圖象的可標(biāo)度的描述?？砂催@樣一種方式組合可標(biāo)度的部分，即對于整個圖象建立描述，依次由無損部分和可標(biāo)度部分組成。按這樣做，建立了在任何所希望的點上截斷可標(biāo)度部分的可能性；這是通過使最重要信息首先出現(xiàn)在可標(biāo)度部分實現(xiàn)的。
依據(jù)本發(fā)明一種設(shè)備的優(yōu)選實施方案的特征在于在第一和第二壓縮設(shè)備之間存在連接，與MSB部分有關(guān)的信息可以通過所述的連接傳送到第二壓縮設(shè)備以便影響對LSB部分的壓縮。
結(jié)果，壓縮設(shè)備可以使用最高有效部分和/或它的無損壓縮方面的信息供可標(biāo)度的壓縮操作，以便對最低有效部分實現(xiàn)比較有效的壓縮。這是可能的，因為所談到的信息未被截去。例如，第二壓縮設(shè)備可以使用，或需要用于確定LSB部分中樣本的感性關(guān)聯(lián)和相應(yīng)地適應(yīng)對它的可標(biāo)度壓縮的信息。
由分離模塊3，第一壓縮設(shè)備7，第二壓縮設(shè)備8和組合單元10組成設(shè)備2的核心。核心單元的操作如下。分離模塊3通過線1接收包含兩位或多位的單元的信號。該信號被分離模塊3以本來已知的方式分離成MSB部分和LSB部分，MSB部分包含信號的兩位或多位單元中最高有效位，LSB部分并不包含所述的最高有效位。MSB部分出現(xiàn)在線5上，LSB部分出現(xiàn)在線6上。壓縮設(shè)備7將LSB部分無損地壓縮到線9上的壓縮的MSB部分中。同樣，第二壓縮設(shè)備8將線6上的LSB部分壓縮到線11上的壓縮的LSB部分。在組合電路中壓縮的MSB部分和壓縮的LSB部分被組合成壓縮信號，例如，通過將壓縮的LSB部分直接鏈接到壓縮的MSB部分來實現(xiàn)。
可以在一個或多個位置上由分離模塊3將兩位或多位的單元分離?？梢杂酶鞣N方式確定所述的分離發(fā)生的位置。分離模塊3可被恒定地安排成在由組成分離模塊3的部件的控制信號單元14所指明的預(yù)先確定的位置上分離通過線1進入的兩位或多位的單元。按照另一種可能性，控制信號單元可以如由線15或線16指明的那樣安排在分離模塊3的外面。線16組成分離模塊3的控制輸入和控制信號單元17之間的連接?？刂菩盘枂卧?7產(chǎn)生與線1上的信號無關(guān)的控制信號。另一方面，控制信號產(chǎn)生器4在線15上產(chǎn)生與線1上要被壓縮的信號組成有關(guān)的控制信號?？梢赃x擇三種可能性中任何一種或它們的組合。在特定的控制信號單元14或控控制信號單元4中可以如此安排，使分離的位置在兩位或多位單元內(nèi)被適當(dāng)?shù)卮_定。
在線1上包含兩位或多位的單元和既送到分離模塊3又送到控制信號單元4的數(shù)字輸入信號被控制信號單元4分析并分離成兩部分，也就是，最高有效部分和最低有效部分，在此往后也被稱為MSB部分和LSB部分，是根據(jù)由控制信號單元14在線15上發(fā)送到分離模塊3的控制信號進行的。當(dāng)對于MSB部分xm＝x div k時，對于LSB部分x1＝xmod k時輸入信號x的分離可以實現(xiàn)。設(shè)置k＝2m(其中m＝1，2，...)是有很大的實際重要性，因為它對應(yīng)于從信號x分離m個最低有效位。
依據(jù)

圖1的設(shè)備操作如下，我們的壓縮方法的方框圖示于圖1中。(數(shù)字)輸入信號被分析和分離成兩部分最高有效部分和最低有效部分。輸入信號x的分離可用數(shù)學(xué)方法描述為，對于最高有效部分xm＝xdiv k，對于最低有效部分x1＝x mod k。k＝2m的設(shè)備(m是一個整數(shù)，適用于0；1；2；)是有特別實際的重要性的，因為它剛好對應(yīng)于從信號x分離出m位LSB。然后最高有效部分被一種專用的無損壓縮方法，如JPEG-LS無損地壓縮。最低有效部分被一種可定標(biāo)的編碼器壓縮，也就是用這樣一種方式，即可以在任何所希望的點上截斷它的描述。一種實現(xiàn)可定標(biāo)編碼器的實際方法只是重新安排位的方案，并沒有實際做什么壓縮。這意味著可定標(biāo)編碼器首先將所有的最高有效位(最低有效部分的)放入流中，然后由各自的最低有效位隨后。最后，無損和可定標(biāo)編碼的部分被連接/級聯(lián)。需要時，也可增加關(guān)于信號被分離的方法和關(guān)于無損和可定標(biāo)壓縮部分的大小方面的信息。為了獲得固定的壓縮比，可在連接操作期間，或在系統(tǒng)中后面的級上實施對壓縮的可定標(biāo)數(shù)據(jù)的截斷。
然而，應(yīng)該注意到，可定標(biāo)性是有限的，因為它只能從最低有效部分獲得(通過將它截斷)。在無損和可定標(biāo)編碼器之間的虛線指明可定標(biāo)編碼器可以使用關(guān)于最高有效部分和/或它的無損壓縮方面的信息，以便更有效地壓縮最低有效部分。這是可能的，因為可定標(biāo)解碼器也將能夠使用這種信息(因為它不再被截斷)。例如，可定標(biāo)編碼器可以使用該信息確定最低有效部分中數(shù)據(jù)的感性關(guān)聯(lián)，并相應(yīng)地調(diào)節(jié)可定標(biāo)的壓縮。
一種實現(xiàn)第二壓縮設(shè)備8的實際相關(guān)的方法是重新安排位的方案而沒有實際進行壓縮，在其中第二壓縮設(shè)備以可定標(biāo)的方式對它的輸入上的信號壓縮。因為涉及的是最低有效位，沒有太多好處可通過壓縮得到，因為在這些位中沒有太多的冗余度。位的方案的重新安排意味著第二，可定標(biāo)壓縮設(shè)備8使在線6上提供的位流中LSB部分的最高有效位首先出現(xiàn)在線11上，隨后是每次有效性低一級的位。一個例子將使這點清楚些。假定兩位或多位的三個相繼的單元y，u和v的LSB部分分別被標(biāo)記為y3，y2，y1，u2，u1，v2，v1。在第二壓縮設(shè)備實現(xiàn)重新安排的情況下，最終導(dǎo)致以下的安排在線11上為y3，y2，u2，v2，y1，u1，v1。為了能夠?qū)ξ凰俾识?biāo)，組合的描述y3，...，u1被簡單地在所希望的位數(shù)上截斷。應(yīng)該指出，在此所描述的重新安排只是一個例子，重新安排的其他例子是可能的。
圖1中，參考數(shù)字19a，19b和19c指明在LSB部分的信號鏈中可能發(fā)生截斷的三個位置。截斷裝置19a組成第二壓縮設(shè)備8的部件。結(jié)果，第二壓縮設(shè)備8實際上是一個非-無損壓縮設(shè)備。
在截斷裝置19b被接入第二壓縮設(shè)備8的輸出和組合裝置10之間的線11中的情況下，第二壓縮設(shè)備8可以是無損壓縮設(shè)備或非-無損壓縮設(shè)備。
也可以安排截斷裝置19c在組合裝置10之后線12中。與以前的情況類似，在這種情況下，第二壓縮設(shè)備8可以是無損壓縮設(shè)備或非-無損壓縮設(shè)備。而且，截斷裝置19c必須被調(diào)節(jié)成使截斷只發(fā)生在從第二壓縮設(shè)備8始發(fā)的組合信號部分而不是從第一壓縮設(shè)備7始發(fā)的部分上。
為了估計所提出的方法的性能，我們利用由British Columbia大學(xué)提供的器械完成使用JPEG-LS的壓縮實驗。我們利用JPEG-LS作為無損壓縮方法用于最高有效位和留下最低有效位未被壓縮，估計了JPEG-LS和新方法的無損和有損的性能。在我們的實驗中所用的圖象是分辨率為512×768象素的Kodak Photo CD PCD0992的所有24張圖片(只是亮度部分)。表1示出對于MSB/LSB分離點各種選擇的壓縮效率和可標(biāo)度性的范圍。當(dāng)無LSB被分離掉時，方案成為一種通常的無損壓縮方法，沒有可標(biāo)度性。當(dāng)較多LSB的方案成為可標(biāo)度時，可標(biāo)度的范圍增加，壓縮效率也減小，但當(dāng)2位方案被分離掉時，位率增加只是4％。

表1對于幾個MSB/LSB分離點的壓縮效率和精細顆?；蓸?biāo)度性的范圍。
可標(biāo)度JPEG-LS基的方案的接近-無損壓縮的性能也可與非-可標(biāo)度接近-無損的JPEG-LS壓縮的性能作比較，如圖2中所示。對于JPEG-LS，這些點對應(yīng)于利用在原先的和重建的圖象(圖2中范圍從1到7)之間不同的最大允許絕對誤差的壓縮。對于可標(biāo)度方法，曲線中的這些點是通過截去所有LSB，因而只保留無損的MSB部分獲得的(對于這些點的位率被列舉在表1中)。解碼器用它們的預(yù)期值替換丟失的LSB，假定LSB統(tǒng)一的隨機分布。例如，當(dāng)2LSB方案被除去時，LSB部分的預(yù)期值是(0+1+2+3)/4＝1.5，這通過對象素的一半隨機地設(shè)置LSB部分為1，對于另一半設(shè)置為2實現(xiàn)的。圖2示出，象對于許多可標(biāo)度壓縮方法的情況那樣，與由非-可標(biāo)度方法提供的離散點相比較有效率損失。然而，應(yīng)該記住，如果可用的位率或存儲容量不夠，非-可標(biāo)度情況中的質(zhì)量立即降到下一個較低點。例如，如圖2中所示，JPEG-LS在每象素2.866位上提供49.96dB的PSNR。只要較少的位可用，對于JPEG-LS的PSNR將降到45.23dB，對應(yīng)于在每象素2.267位率上下一個可用的壓縮設(shè)置。因此，對于每象素大約2.4和2.866之間的位率，可標(biāo)度方法具有較高的PSNR。
除了PSNR外，也估計了重建圖象的可視質(zhì)量。目測表明壓縮的人為產(chǎn)物當(dāng)只是2LSB方案被除去時，對于某些圖象(帶有“蘭天”的圖象)已經(jīng)可見到，或者，對于JPEG-LS，當(dāng)最大絕對誤差為2被允許時才見到。在這種情況下，雖然對于兩種情況的PSNR值是近似相同的，對于所提出的方法的人為產(chǎn)物是比較可接受的，因為它們比由JPEG-LS產(chǎn)生的“條紋狀”人工產(chǎn)物更象噪聲。然而，對于除去3LB的方案，與對于JPEG-LS最大允許絕對誤差為4相比，在其中PSNR值再次近似相同，所提出的方法產(chǎn)生“輪廊線形狀”的人為產(chǎn)物，比JPEG-LS的條紋狀人為產(chǎn)物看起來更加亂。
在上述的實驗中，MSB/LSB分離點被人工設(shè)置，并且對于每張圖片是相同的，在整個圖象上是恒定的，然而，有幾個優(yōu)點與自動和自適應(yīng)地確定分離點有關(guān)。一般，“較平的”圖象部分，如蘭天，對于壓縮的人為產(chǎn)物比其他圖象部分更加敏感。當(dāng)它們的LSB被分離掉時，這些相同的圖象部分承受最大的壓縮效率損失。因此，將公開一種用于自動選擇對于每個圖象中每條線要分離掉的LSB級的數(shù)目。這種方法是基于以前描述過的低復(fù)雜性無損圖象壓縮方法。
我們的無損壓縮方法遵循眾所周知的DPCM+VLC組合它由將數(shù)據(jù)去相關(guān)的一個可逆的預(yù)測步驟組成，然后是將預(yù)測誤差信號壓縮的熵編碼步驟。然而，為了獲得非常低的復(fù)雜性，無論對于DPCM還是VLC部分我們選擇一種非常低復(fù)雜性的解決方案。對于預(yù)測，采用眾所周知的“Paeth”預(yù)測器。這種預(yù)測器只使用要預(yù)測的象素的左面，左上面和上面的三個象素，選擇這些象素之一的值作為當(dāng)前象素的預(yù)測值。Paeth預(yù)測器是被眾所周知的PNG無損圖象壓縮方法采用的預(yù)測濾波器類型的一種。
然后在Paeth預(yù)測后的預(yù)測誤差信號被變換成帶符號的量值表示并利用一種修改的“Rice”碼進行無損編碼，這種碼是一種非常低復(fù)雜性的自適應(yīng)熵代碼，被公開在A.A.M.L.Bruekers，A.W.J.Oomen，R.J.Van der Vleuten，and L.M.Van de Kerkhof，“Lossless codingfor DVD audio，”in 101st AES convention，(Los Angeles，CA)，Nov.8-11，1996.Preprint4358.這種熵代碼首先除去一個樣本的量值中m個LSB，利用一種Unary代碼對其余的MSB編碼，也就是對于值為K的MSB的碼字由K個0位隨后是1位組成(例如對于K＝3的碼字為0001)。然后m個LSB被附到MSB碼字上，作為非零量值的符號位。例如，對于m＝3的預(yù)測誤差值15被轉(zhuǎn)換成碼字011110，由對于K＝15div8＝1的代碼01，mLSB111，和符號位0組成。參數(shù)m被最佳地選取(也就是，使得導(dǎo)致對預(yù)測誤差信號無損編碼所需的位數(shù)為最低)，m＝floor(log2(mean(abs(e))))，其中e是預(yù)測誤差信號。在我們的器械中，m值每條圖象線選一次，但也可更頻繁地更新。
在表2中，我們的非常低復(fù)雜性的方法的壓縮效率與JPEG-LS，PNG，和JPEG2000的相比較。除了非常低的復(fù)雜性外，為了壓縮24個圖象測試組(與節(jié)2.2中所用的相同)，我們的方法只比JPEG-LS多9％的位。與也使用非常低復(fù)雜性的預(yù)測濾波器，但使用一種復(fù)雜的熵編碼方法的PNG的差別是相當(dāng)小的。對于JPEG2000，我們使用由NewSouth Wales大學(xué)提供的器械。依據(jù)這次實驗，JPEG2000幾乎象JPEG-LS一樣有效。

表2對于非常低復(fù)雜性方法(新)與幾種其他無損壓縮方法相比較的無損壓縮位率(既有絕對的又有相對的)。
正如在以前已經(jīng)解釋過的那樣，對于可標(biāo)度的接近-無損壓縮方法我們愿意自動地確定MSB/LSB分離點。這實施在圖1的“分析”方框4中。在此提出的分析是基于以前描述過的非常低復(fù)雜性的無損圖象壓縮方法。
為了確定分離點，首先實施Paeth預(yù)測，獲得預(yù)測誤差信號e。接著，按＝floor(log2(mean(abs(e))))再次確定參數(shù)m?，F(xiàn)在參數(shù)m直接提供分離點mLSB被送到可標(biāo)度編碼器，其余的MSB被送到無損編碼器。這種分離點的選擇是基于觀測事實，即在所提出的以前描述過的非常低復(fù)雜性的無損圖象壓縮方法中應(yīng)用的熵代碼并不對這些位施加任何壓縮(因為它們被簡單地直接復(fù)制到碼字中)。因此這些LSB被假定或多或少是隨機的，因而當(dāng)在MSB的無損編碼中它們并不用于預(yù)測時并不損失壓縮效率。這種假定已得到實驗確認。例如，當(dāng)對于所有24個測試圖象所有圖象線必須固定選擇m時，將選取m＝2的值，如表1中所示，這個值導(dǎo)致壓縮效率損失僅為4％。
至今，我們只是處理亮度或灰度值的圖象。然而，大多數(shù)的圖象是彩色圖象。這些圖象常常被規(guī)定在RGB彩色空間中，但是眾所周知，由于分量之間的相關(guān)性，這種彩色空間對于無損壓縮并不是最佳的。通過在壓縮前將圖象變換到一個適當(dāng)?shù)牟煌牟噬臻g可以獲得較高的無損壓縮比。因為整個方法必須仍然是無損的，彩色變換必須是完全可逆的。具有這種性質(zhì)的彩色變換也被稱為無損彩色變換。雖然在壓縮文獻中已經(jīng)提出許多不同的無損彩色變換，現(xiàn)有的無損彩色變換中沒有一種是為接近-無損壓縮設(shè)計的。為了能夠使用對于接近-無損壓縮的感性關(guān)聯(lián)誤差準則。一種無損RGB到Y(jié)UV變換我們覺得是合適的，所有為YUV彩色空間開發(fā)的感性誤差準則(通常用于非-無損圖象壓縮)同樣可應(yīng)用到接近-無損壓縮中。
常規(guī)的RGB到Y(jié)UV變換由下式給出Y＝0.587·G+0.299·R+0.114·B (1)U＝B-Y (2)V＝R-Y (3)通過應(yīng)用可逆網(wǎng)絡(luò)的原理，如公開在“F.A.M.L.Bruekers andA.W.M.Van der Enden，”New networks for perfect inversion andperfect reconstruction，”IEEE J.Selec t.Areas Commun.，Vol.10PP.130-137，Jan.1992”中，這種變換可以做成完成可逆的。所得到的新的無損RGB到LYUV變換(在此我們使用LYUV，以將它與非-無損YUV區(qū)分開)由下式給出YL＝G+
(4)UL＝B-
(5)YL＝R-
(6)其中[·]指明圓整到最接近的整數(shù)。理想的反演按下式進行B＝UL+
(7)R＝VL+
(8)G＝Y(jié)L-
(9)這樣，UL和VL與用于常規(guī)的RGB到Y(jié)UV變換的U和V是相同的，而YL與Y相比較在量值上增加一個因數(shù)1/0.587，以便使變換完全可逆。
在表3中，列出對于各種無損彩色變換用于壓縮與以前所用的相同的24RGB彩色圖象的位率(給出每個樣本的絕對位率；為了獲得每個象素的位率它們應(yīng)該被乘以3)。我們將我們新的變換與眾所周知的“NFJ”變換，“CREW”變換，“SHIRCT”變換，“RDCT”變換，和“LDCO-I”變換作了比較。
從表3看，應(yīng)用彩色變換的好處是清楚的，因為直接壓縮RGB分量比首先將圖象變換到最佳替代的彩色空間需要多出35％的位，而且LYUV，LOCO-I，和CREW變換性能超過其他的變換，非常明顯，考慮各種可用的不同的彩色變換，“最簡單的”變換(LOCO-I)脫穎而出成為用于無損壓縮的最佳者。新的LYUV變換的性能非常接近用于無損壓縮的最佳變換的性能。對于接近-無損的壓縮，LYUV變換是優(yōu)選的，因為它提供YUV彩色空間，這對于有損壓縮是通常被使用的。

表3用于各種無損彩色變換的JPEG-LS無損壓縮位率(既有絕對值又有相對值)。
我們已經(jīng)提出一種方法，在保留專用無損壓縮方法的高壓縮效率和低復(fù)雜性的同時，擴展具有精細顆?；蓸?biāo)度接近-無損壓縮特性的無損壓縮。該方法通過將信號分離成MSB和LSB進行操作。MSB被無損地壓縮，而LSB提供可標(biāo)度的位串，我們也提出一種自動和自適應(yīng)地確定NSB/LSB分離點的方法，使得獲得可標(biāo)度的位串而沒有影響壓縮效率，而且對于接近-無損壓縮沒有產(chǎn)生壓縮人為產(chǎn)物。分離方法是從一種非常低復(fù)雜性的無損圖象壓縮方法導(dǎo)出的。除了簡單以外，這種壓縮方法是相當(dāng)有效。最后，我們提出LYUV變換，一種新的無損的彩色變換，具有與通常用于有損圖象壓縮的YUV變換等效的無損性能，具有用于無損壓縮的性能，非常接近于最佳無損彩色變換。
所有種類的實施方案和修改對于研究以上內(nèi)容后本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是明白的。所有這樣的修改和實施方案被考慮組成本發(fā)明的部分。
權(quán)利要求
1.一種用于將包含兩位或多位的單元的信號壓縮成壓縮信號的設(shè)備(2)，該設(shè)備(2)包括用于無損信號壓縮的第一壓縮設(shè)備(7)和用于信號壓縮的第二壓縮設(shè)備(8)，其特征在于設(shè)備(2)包括用于在兩位或多位的單元內(nèi)的分離位置上將兩位或多位單元分離成MSB部分和LSB部分的裝置(3)，MSB部分包括兩位或多位單元中最高有效位，LSB部分并不包括兩位或多位單元中最高有效位，其中第一壓縮設(shè)備(7)被連到分離裝置(3)的第一輸出(5)，用于對MSB部分無損壓縮，第二壓縮設(shè)備(8)被連到分離裝置的第二輸出(6)，用于對LSB部分壓縮，其中設(shè)備(2)包括連接第一(7)和第二(8)壓縮設(shè)備輸出的裝置，用于將壓縮的MSB和LSB部分組合成壓縮信號。
2.一種如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括用于截斷壓縮的LSB部分的裝置(19a，19b，19c)。
3.一種如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于截斷裝置(19a)組成第二壓縮設(shè)備(8)的部件。
4.一種如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于截斷裝置(19b)被安排在第二壓縮設(shè)備(8)和組合裝置(10)之間。
5.一種如權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于截斷裝置(19c)被安排在組合裝置(10)之后。
6.一種如權(quán)利要求2到5的任一項的設(shè)備，其特征在于第二壓縮設(shè)備(8)被安排成用于對LSB部分無損壓縮。
7.一種如權(quán)利要求2到5的任一項的設(shè)備，其特征在于第二壓縮設(shè)備(8)被安排成用于對LSB部分非-無損壓縮。
8.一種如權(quán)利要求1到7的任一項的設(shè)備，其特征在于第二壓縮設(shè)備(8)被安排成用于對LSB部分可標(biāo)度壓縮。
9.一種如權(quán)利要求1到8的任一項的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括控制裝置(4，17)，其輸出(15，16)被連到分離裝置(3)的控制輸入用以確定分離位置。
10.一種如權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于提供將兩位或多位的信號施加到控制裝置(4)的裝置(18)。
11.一種如權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于控制裝置(4，14)被安排成發(fā)送控制信號到它的輸出上，控制信號是基于兩位或多位單元的組成。
12.一種如權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征在于控制裝置(4，14)被安排成用于自適應(yīng)確定分離位置。
13.一種如權(quán)利要求1到12的任一項的設(shè)備，其特征在于在第一(7)和第二(8)壓縮設(shè)備之間存在一種連接(13)，關(guān)于MSB部分的信息可以通過所述的連接(13)傳遞到第二壓縮設(shè)備(8)以影響對LSB部分的壓縮。
14.一種用于將包含兩位或多位單元的信號壓縮成壓縮信號的方法，其特征在于兩位或多位單元被分離成MSB部分和LSB部分，MSB部分包括兩位或多位單元中最高有效位，LSB部分并不包括兩位或多位單元中最高有效位，MSB部分被以無損方式壓縮，LSB部分被壓縮，MSB和LSB部分被組合成壓縮信號。
15.一種如權(quán)利要求14的方法，其特征在于LSB部分被截斷。
16.一種如權(quán)利要求14或15的方法，其特征在于在兩位或多位單元中必須發(fā)生分離的分離位置取決于兩位或多位單元的組成。
全文摘要
一種包含兩位或多位單元的信號被通過將兩位或多位單元分離成MSB部分和LSB部分壓縮成壓縮信號，MSB部分包括兩位或多位單元中最高有效位，LSB部分并不包括兩位或多位單元中最高有效位。MSB部分被以無損方式壓縮(7)。LSB部分被壓縮(8)。壓縮的MSB和LSB部分被組合(10)成壓縮信號。
文檔編號H03M7/30GK1457551SQ02800514
公開日2003年11月19日 申請日期2002年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月5日
發(fā)明者R·J·范德弗羅伊藤 申請人:皇家菲利浦電子有限公司