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BEREICH DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten
eines Eingangssignals, wobei das genannte Eingangssignal Blöcke aufweist
und wobei die genannten Blöcke
n-Bits binäre
Eingangsabtastwerte aufweisen, wobei n eine ganze Zahl ist.
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Die
vorliegende Erfindung ist insbesondere relevant für die Nachbearbeitung
von Videosignalen, die unter Anwendung eines blockbasierten Kompressionsverfahrens
codiert worden sind, wie beispielsweise entsprechend MPEG-2, MPEG-4,
H.261 oder H.263 Normen, und kann verwendet werden zum Reduzieren
von Sperrartefakten, die durch die Kompression verursacht wurden.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das
US Patent
US4.941.043 beschreibt
ein Verfahren zum reduzieren von Sperrartefakten in einem Videosignal.
Ein Codierer an der Sendeseite überträgt Frequenzbegrenzungsparameter,
die den einzelnen Blöcken
des Videosignals zugeordnet sind. Die Frequenzbegrenzungsparameter
werden in dem empfangsseitigen Decoder verwendet, und zwar zur Steuerung
einer Blockfilterfunktion an dem Ausgang des Decoders, der ein decodiertes
Videosignal liefert, wobei dies alles gesteuert wird zur Nachbearbeitung
des decodierten Videosignals zum Reduzieren der Sperrartefakte.
Das vorgeschlagene Verfahren basiert auf der Tatsache, dass Störeffekte von
dem Grad der Frequenzbegrenzungen abhängig sind, die auf dem Pegel
des Codierers angewandt werden. Weiterhin ist dieses vorgeschlagene
Verfahren ziemlich komplex und erfordert Parameter von dem Codierer,
wobei es sein kann, dass diese nicht immer verfügbar sind.
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US
Patent Nr. 5 229 864 beschreibt ein Verfahren zum Verarbeiten eines
Eingangssignals, wobei das genannte Eingangssignal Blöcke aufweist und
die genannten Blöcke
n-Bit binäre
Eingangsabtastwerte aufweisen, wobei n eine ganze Zahl ist, wobei
das genannte Verarbeitungsverfahren einen Tiefpassfilterschritt
umfasst, angewandt auf das Eingangssignal, was zu einem gefilterten
Signal mit gefilterten Abtastwerten führt; einen Ermittlungsschritt zum
Ermitteln eines Korrekturgebietes um die Blockbegrenzungen; einen
Korrekturschritt zum Hinzufügen
einer beliebigen binären
Zahl mit wenigstens einem Bit zu den gefilterten Abtastwerten, die
zu dem Korrekturgebiet gehören,
was zu einem Ausgangssignal führt.
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Ein ähnliches
Verfahren ist in "Removal
of blocking artefact using random pattern filtering" von BARZYKINA u.
a. in "PROCEEDINGS
1999 INTERNATIONAL CONFERENCE ON IMAGE PROCESSING (CAT. 99CH36348),
PROCEEDINGS OF 6TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON IMAGE PROCESSING
(1CIP99), Heft 2, 24. Oktober 1999 (1999-10-24) bis 28. Oktober
1999 (1999-10-28) Seiten 904-908, XP002170651 Kobe, Japan, beschrieben
worden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist nun u. a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches
und effizientes Verfahren zum Verarbeiten eines digitalen Signals
zu schaffen zum Reduzieren von Sperrartefakten, ohne dass die Codierungsparameter
des Eingangssignals a priori bekannt sind.
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Dazu
umfasst ein Verarbeitungsverfahren, wie dies in dem Stand der Technik
beschrieben worden ist, weiterhin einen Schritt zum Multiplizieren
der Eingangsabtastwerten mit einer Potenz von 2, was zu einem modifizierten
Signal führt,
das modifizierte Abtastwerte von m-bit binären Zahlen aufweist, wobei
der genannte Filterschritt auf das modifizierte Signal um Blockbegrenzungen
angewandt wird, wobei der genannte Ermittlungsschritt einen Rechensubschritt
von Maskenwerten aufweist entsprechend den m – n am wenigstens signifikanten
Bits der gefilterten Abtastwerte, und wobei der genannte Korrekturschritt,
der die beliebige binäre
Zahl zu den gefilterten Abtastwerten geteilt durch die Potenz von
2 addiert, wenn die Maskenwerte von Null abweichen, was zu dem Ausgangsignal
führt.
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Das
genannte Verarbeitungsverfahren ist besonders effizient in einheitlichen
Gebieten mittleren Kontrastes und geringer zeitlicher Aktivität, wobei eine
Blockranddifferenz der Leuchtdichte oder der Farbart gleich 1 für einen
Leuchtdichtewert L0, für das
menschliche Auge sichtbar ist. Diese Tatsache ist in 1 dargestellt,
welche die Entwicklung der Sichtbarkeitsschwelle VT als eine Funktion
des Leuchtdichtesignals L unter bestimmten Kontastverhältnissen,
räumlicher
Aktivität
und zeitlicher Aktivität zeigt.
Die Sichtbarkeitsschwelle und die Leuchtdichtesignalwerte befinden
sich zwischen 0 und 255 in diesem Beispiel und L0 liegt um 50 herum.
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Dadurch
ermöglicht
das Verarbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung es, dass
die Sichtbarkeit von Sperrartefakten in allen Fällen durch Filterung an Blockgrenzen
reduziert wird. Weiterhin ermöglicht
dieses Verarbeitungsverfahren es, dass die Sichtbarkeit von Sperrartefakten
in einheitlichen gebieten reduziert wird, wenn die Blockgrenzendifferenz
minimal ist, durch Hinzufügung
von beliebigen Rauschwerten um die Blockbegrenzung herum, wobei
in diesem speziellen Fall die üblichen
Verarbeitungsverfahren auf Basis von Tiefpassfilterung ineffizient
sind.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt
für einen
Empfänger,
wie einen Fernseher oder eine Settopbox, wobei dieses Produkt einen
Satz mit Instruktionen aufweist, die, wenn in den Empfänger geladen,
dafür sorgen,
dass der Empfänger
das genau vorgeschriebene Verarbeitungsverfahren durchführt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNG
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 eine
Abwandlung der Sichtbarkeitsschwelle als eine Funktion des Leuchtdichtesignals unter
bestimmten Kontrast-, räumlichen
Aktivitäts- und
zeitlichen Aktivitätsumständen,
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2 ein
Blockschaltbild eines Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung,
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3a eine
Darstellung einer Blockbegrenzung in einem einheitlichen Gebiet
mit einer Blockgrenzdifferenz von 1,
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3b eine
Darstellung des Ergebnisses eines Schrittes zum Multiplizieren der
Eingangsabtastwerten mit 4 nach der vorliegenden Erfindung,
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3c eine
Darstellung des Ergebnisses eines Filterschrittes nach der vorliegenden
Erfindung,
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3d eine
Darstellung des Ergebnisses eines Schrittes zum Ermitteln eines
Korrekturgebietes nach der vorliegenden Erfindung, und
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3e eine
Darstellung des Ergebnisses eines Korrekturschrittes nach der vorliegenden
Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Ein
Verarbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung ist in 2 dargestellt.
Ein derartiges Verarbeitungsverfahren umfasst wenigstens:
- – einen
Tiefpassfilterschritt (FIL), angewandt auf das Eingangssignal (IS),
was zu einem gefilterten Signal (FS) führt, das gefilterte Abtastwerte
aufweist,
- – einen
Ermittlungsschritt (DET) um ein Korrekturgebiet (CA) um Blockgrenzen
herum zu ermitteln,
- – einen
Korrekturschritt (COR) zum Hinzufügen einer beliebigen binären Zahl
(RN) mit wenigstens einem Bit zu den gefilterten Abtastwerten, die
zu dem Korrekturgebiet gehören,
was zu einem Ausgangssignal (OS) führt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
ist das Eingangssignal ein MPEG-2 Videosignal, das unter Verwendung
von 8 × 8
Blöcken
codiert und decodiert worden ist, wobei die genannten Blöcke n-bit
binäre Eingangsabtastwerte
aufweisen, wobei n eine ganze Zahl ist. Die Eingangsabtastwerte
sind beispielsweise die Leuchtdichte- oder die Farbartabtastwerte oder
beides. Es dürfte
dem Fachmann einleuchten, dass das Verarbeitungsverfahren dazu gemeint
ist, für
jedes beliebige Signal angewandt zu werden, das unter Anwendung
einer blockbasierten Verarbeitung codiert und decodiert worden ist.
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Das
Verarbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung umfasst fünf Hauptschritte,
die durch die 3a bis 3e dargestellt
sind.
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3a zeigt
eine Reihe und eine Spalte zweier benachbarter Blöcke p und
p + 1 in einem einheitlichen Gebiet mit einer Blockgrenzdifferenz
von 1. Die Eingangsabtastwerte werden durch schwarze Punkte dargestellt,
wobei die WEerte der Eingangsabtastwerte, die zu dem Block p gehören, gleich
L sind, und die Werte der Eingangsabtastwerte, die zu dem Block
p + 1 gehören,
gleich L + 1 sind, wobei p und L ganze Zahlen sind.
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3b zeigt
eine Multiplikation der Eingangsabtastwerte mit einer Zweierpotenz,
was zu einem modifizierten Signal mit modifizierten Abtastwerten
von m-Bit binären
Zahlen führt.
In der bevorzugten Ausführungsform
ist die Zweierpotenz gleich 4 und dadurch ist m gleich n + 2.
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3c zeigt
die Filterung des modifizierten Signals um die Blockbegrenzungen
herum. Das verwendete Filter ist ein Tiefpassfilter. Wenn ein derartiges
Filter unmittelbar auf das Eingangssignal angewandt wurde, würde die
Filterung im Falle einer Blockgrenzdifferenz von 1 nutzlos sein.
Je nach den Filtercharakteristiken werden die Wer te einiger modifizierter
Abtastwerte geändert.
Die gefilterten Abtastwerte werden hier als Kreise dargestellt.
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3d zeigt
die Ermittlung eines Korrekturgebietes, das aus der Berechnung von
Maskenwerten besteht, die mit den Eingangsabtastwerten assoziiert
sind und gleich den 2 am wenigstens signifikanten Bits der gefilterten
Abtastwerten sind. In dem vorliegenden Beispiel sind die Maskenwerte
MV wie folgt:
- – wenn FS[i][j] = 4L ist, dann
ist MV = 4L%4 = 0,
- – wenn
FS[i][j] = 4L + 1 ist, dann ist MV = (4L + 1)%4 = 1,
- – wenn
FS[i][j] = 4L + 2 ist, dann ist MV = (4L + 2)%4 = 2,
- – wenn
FS[i][j] = 4L + 3 ist, dann ist MV = (4L + 3)%4 = 3,
- – wenn
FS[i][j] = 4L + 4 ist, dann ist MV = (4L + 4)%4 = 0,
wobei
: – i,j
ganze Zahlen sind wie i = 0 bis 7 und j = 0 bis 7,
– % der
Vorgang ist, wie a%b den Rest der Teilung von a durch b gibt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
entspricht das Korrekturgebiet (CA) dem Gebiet, in dem die Maskenwerte
von Null abweichen.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann das Korrekturgebiet beliebig ermittelt werden als gleich beispielsweise
4 Pixeln: 2 Pixel auf je einer Seite der Blockbegrenzung. Mit einer
derartigen Ausführungsform
sind die Multiplikation der Eingangsabtastwerte mit einer Zweierpotenz
und die Teilung der gefilterten Abtastwerte durch die genannte Zweierpotenz
nicht länger
erforderlich, aber das Verarbeitungsverfahren ist weniger flexibel.
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3 zeigt das Ausgangssignal, das wenn die
Maskenwerte von Null abweichen, aus einer Addierung einer beliebigen
binären
Zahl zu den gefilterten Abtastwerten geteilt durch 4. In der bevorzugten Ausführungsform
ist die beliebige binäre
Zahl 0 oder 1 und wird von einem Zufallszahlgenerator erzeugt.
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Das
Verarbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung wird in der
horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung zugeführt, wobei
die horizontale und vertikale Verarbeitung einander entsprechen
und in jeder beliebigen Reihenfolge angewandt wird. Ein derartiges
Verarbeitungsverfahren wird in einer integrierten Schaltung implementiert,
die beispielsweise in einer Settopbox oder in einem Fernsehempfänger integriert
werden soll.
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Das
Verarbeitungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung kann in einer
integrierten Schaltung implementiert werden, die in eine Settopbox oder
in einen Fernsehempfänger
integriert werden soll. Ein Satz mit Instruktionen, die in einen
Programmspeicher geladen werden, sorgt dafür, dass die integrierte Schaltung
das genannte Verarbeitungsverfahren durchführt. Der Satz mit Instruktionen kann
auf einem Datenträger,
wie beispielsweise Einer Disk, gespeichert sein. Der Satz mit Instruktionen kann
aus dem Datenträger
ausgelesen werden um die Instruktionen in den Programmspeicher der
integrierten Schaltung zu laden, die dann ihre Solle spielen wird.
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Es
dürfte
einleuchten, dass die Verwendung des Wortes "aufweisen" und der Konjugationen das Vorhandensein
anderer Schritte oder Elemente nebst den in einem der Ansprüche definierten
nicht ausschließt.