CN101057215A

CN101057215A - 用于在视频系统中使用的伪随机数发生器的比特精确的种子初始化

Info

Publication number: CN101057215A
Application number: CNA2005800389714A
Authority: CN
Inventors: 克里斯蒂娜·戈米拉; 琼·拉克; 杰弗里·A·库珀; 吉尔·M·博伊斯
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: InterDigital VC Holdings Inc
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: CN101057215B; EP1815324B1; KR101240445B1; MX2007005828A; MY140122A; US7852409B2; KR101295221B1; BRPI0518174B1; WO2006055430A3; AU2005306697B2; HK1105825A1; ZA200703917B; ATE466328T1; RU2416818C2; JP5087405B2; AU2010249256B2; CA2587131A1; KR20070094732A; WO2006055430A2; DE602005020967D1

Abstract

提供了用于在视频系统中使用的伪随机数发生器的比特精确的种子初始化的方法及装置。方法包括下列步骤：创建(205)PRNG种子的查找表；以及通过使用与画面的顺序相对应的值访问查找表，来初始化(210)用于该画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

Description

用于在视频系统中使用的伪随机数发生器的比特精确的种子初始化

相关申请的交叉引用

本申请要求2004年11月16日提交的、名称为“BIT ACCURATE SEEDINITIALIZATION FOR PSEUDO-RANDOM NUMBER GENERATORS USEDIN A VIDEO SYSTEM”的美国临时申请序列号60/628500的权益，其通过引用而被整体合并于此。

技术领域

本发明一般地涉及视频编码器和视频解码器，更具体地涉及用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确(bit-accurate)的种子初始化。

背景技术

在显影过程期间在运动画面图像中形成胶片颗粒。胶片颗粒在高清晰度(HD)图像中可被清楚地觉察到，并且成为应当在整个图像处理和传输链中保持的区别性的电影特征。然而，由于不能使用与时间预测相关的压缩增益(compression gain)，胶片颗粒的保持对于现今的编码器是个挑战。由于颗粒的随机性，只在非常高的比特率下才实现可视无损编码。当对通常与噪声和精细纹理相关联的高频进行滤波时，有损编码器往往抑制胶片颗粒。

已经提出了胶片颗粒管理(FGM)，作为允许通过将作为并行信息传送的参数化的模型而对运动画面胶片中的颗粒进行编码的新工具。为了支持FGM，对ITU-T Rec.H.264|ISO/IEC 14496-10|MPEG-4AVC|Joint VideoTeam(JVT，联合视频组)标准(下文中称为“H.264标准”)的保真度范围扩展(FRExt)修正定义了胶片颗粒特性补充增强信息(SEI)消息。该SEI消息描述关于诸如大小和强度(intensity)的属性的胶片颗粒特性，并允许视频解码器将胶片颗粒外观模拟到解码后的画面上。H.264标准规定在胶片颗粒SEI消息中存在哪些参数，如何解释这些参数、以及用来以二进制格式将SEI消息编码的语法。但是，H.264标准没有规定在接收胶片颗粒SEI消息时模拟胶片颗粒的确切程序。应当认识到：由于FGM利用从编码器传送的、不影响解码过程的并行信息，因此其可以与任何其它视频编码方法联合使用。

在FGM中，编码器为视频序列的胶片颗粒建模(model)，解码器根据所接收的信息模拟胶片颗粒。当难以保持胶片颗粒时，编码器可使用FGM来增强压缩视频的质量。另外，编码器可以选择在编码前去除或减弱(attenuate)颗粒，以减小比特率。

胶片颗粒模拟旨在合成模拟原始胶片内容的外观的胶片颗粒样本。与完全在编码器上执行的胶片颗粒建模不同，胶片颗粒模拟是在解码器上执行的。胶片颗粒模拟是在将视频流解码之后并且在显示之前进行的。在解码过程中不使用具有增加的胶片颗粒的图像。作为后处理方法，用于显示过程的在解码图像上合成模拟的胶片颗粒没有在H.264标准中规定。胶片颗粒模拟过程包括胶片颗粒补充信息的解码，所述胶片颗粒补充信息是在如H.264标准的保真度范围扩展修正规定的胶片颗粒SEI消息中传送的。

因此，应当认识到：胶片颗粒模拟是相对新的技术，其在后期制作(post-production)中以及在修复旧的库存胶片期间用来在计算机生成的素材上模拟胶片颗粒。对于这些类型的应用，在市场上存在商业软件，如纽约罗彻斯特的Eastman Kodak公司的Cineon^以及Visual Infinity的Grain Surgery^TM。这些工具通常基于用户交互而操作，并且实现起来较为复杂，这使得它们不适合于实时视频编码应用。而且，这些工具中没有一个能够解释如H.264标准规定的胶片颗粒SEI消息。

现在将给出对于根据现有技术的伪随机数发生器(PRNG)种子初始化的描述。

在用来在HD DVD系统上执行胶片颗粒模拟的先前的技术中，仅在正常播放模式期间，即，当胶片颗粒模拟过程在序列的开头处开始并且在整个解码过程期间没有被打断时，才能达到比特精度。在特技模式播放期间，用于胶片颗粒模拟的PRNG可能处于与正常播放期间不同的状态，导致非比特精确的胶片颗粒再现。这意味着：相同的画面根据其是在正常播放期间还是在特技模式播放(例如快进或跳跃)期间被解码而可能具有不同的颗粒。尽管从可视质量的观点来看这可能不一定是个问题(即使胶片颗粒不是比特精确的，在视觉上它也常常看起来是相同的)，但是对于测试软件或硬件实现，它变得相关，这是因为在没有比特精度的情况下，将所获得的结果与参考结果进行比较是不可能的。

因此，在先前的技术中，胶片颗粒再现的差别归因于根据如何到达给定帧(正常播放或特技模式播放)而在该给定帧处的PRNG的不同状态。这意味着，即使对给定画面使用相同的参数，如果PRNG的状态不同，那么也会插入不同的颗粒。

基于前述补充增强信息(SEI)消息，已经开发了与用于模拟胶片颗粒的规范有关的若干现有技术的方法。这些现有技术方法将高质量应用作为目标，并且在亮度(luma)和色度(chroma)颜色分量(color component)上模拟不同的胶片颗粒图案方面中提供了大灵活性，而计算成本增加较小。然而，这些现有技术的方法没有提供比特精确的和符合H.264标准的胶片颗粒模拟过程。

因此，理想的并且非常有利的是具有用于被用来在视频系统中模拟胶片颗粒的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法和装置。这种方法和装置应该允许比特精确的和符合H.264标准两者的胶片颗粒模拟。

发明内容

本发明解决现有技术的这些和其它缺陷和缺点，本发明针对用于被用来在视频系统中模拟胶片颗粒的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化。本发明有利地允许比特精确的和符合H.264标准两者的胶片颗粒模拟。

根据本发明的一个方面，提供了一种初始化用于在视频系统中使用的伪随机数发生器(PRNG)种子的方法。该方法包括下列步骤：创建PRNG种子的查找表，并通过使用与画面顺序相对应的值访问查找表来初始化用于该画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

根据本发明的另一方面，提供了一种初始化用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的方法。该方法包括下列步骤：创建PRNG种子的查找表，并通过使用至少一个补充信息值访问查找表来初始化用于画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

根据本发明的另一方面，提供了一种传送用来导出伪随机数发生器(PRNG)种子的至少一个值的方法。该方法包括将所述至少一个值作为补充信息传送的步骤。

根据本发明的另一方面，提供了一种传送用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的方法。该方法包括在用户数据字段中传送用于胶片颗粒模拟的PRNG种子的步骤，其中，用户数据字段对应于非H.264标准编码的用户数据字段。

根据本发明的另一方面，提供了一种初始化用于在视频系统中使用的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置。该装置包括胶片颗粒模拟器，用于创建PRNG种子的查找表，以及通过使用与画面顺序相对应的值访问查找表来初始化用于该画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

根据本发明的另一方面，提供了一种初始化用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置。该装置包括胶片颗粒模拟器，用于创建PRNG种子的查找表，以及通过使用至少一个补充信息值访问查找表来初始化用于画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

根据本发明的另一方面，提供了一种传送用来导出伪随机数发生器(PRNG)种子的至少一个值的装置。该装置包括胶片颗粒建模器，用于将所述至少一个值作为补充信息来传送。

根据本发明的另一方面，提供了一种传送用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置。该装置包括胶片颗粒建模器，用于在用户数据字段中传送用于胶片颗粒模拟的PRNG种子，其中用户数据字段对应于非H.264标准编码的用户数据字段。

本发明的这些和其它方面、特征和优点将从应结合附图阅读的对示例实施例的以下详细描述中变得明显。

附图说明

根据下面的示意性图，可以更好地理解本发明，其中：

图1是图示可应用本发明的胶片颗粒管理(FGM)处理链的方框图；

图2是图示根据本发明原理的、用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法的流程图；

图3是图示根据本发明原理的示例查找表(LUT)索引(index)计算的图；

图4是图示根据本发明原理的、另一种用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法的流程图；

图5是图示根据本发明原理的另一示例查找表(LUT)索引计算的图；

图6是图示根据本发明原理的另一示例查找表(LUT)索引计算的图；

图7是图示根据本发明原理的、另一种用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法的流程图；

图8是图示根据本发明原理的、另一种用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法的流程图；

图9是图示根据本发明原理的、另一种用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法的流程图；

图10是图示根据本发明原理的、另一种用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法的流程图；以及

图11是图示根据本发明原理的、另一种用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法的流程图。

具体实施方式

本发明针对用于被用来在视频系统中模拟胶片颗粒的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化。本发明可以被用于：例如在执行胶片颗粒模拟之前，在接收到新的胶片颗粒补充增强信息(SEI)消息时并且在每个画面的开头处，初始化PRNG种子。

有利地，本发明允许比特精确的和符合H.264标准两者的胶片颗粒模拟。此外，本发明可以有利地用于正常播放期间和特技模式播放期间的胶片颗粒模拟。即，与现有技术不同，PRNG的状态是相同的，而与再现模式(例如，正常播放、特技模式播放)无关。

在将视频比特流解码之后且在像素显示之前，执行胶片颗粒模拟。胶片颗粒模拟过程可包含对胶片颗粒补充信息的解码，所述胶片颗粒补充信息是例如在对H.264标准的FRExt修正所规定的胶片颗粒特性SEI消息中传送的。

本说明书阐明本发明的原理。因此，将认识到：本领域技术人员将能够设计各种安排，所述各种安排实施本发明的原理并且被包括在其精神和范围内，尽管它们没有在这里明确地描述或示出。

这里阐述的所有例子和有条件语言意在教导的目的，以帮助读者理解本发明的原理以及本发明人为了促进现有技术而贡献的构思，并且应当被解释为不限制这样的具体阐述的例子和条件。

此外，在这里阐述本发明的原理、方面和实施例及其特定例子的所有语句意在包含其结构和功能等效物。此外，意图是这样的等效物包括目前已知的等效物和以后开发的等效物、即所开发的执行相同功能的任何元件，而不考虑结构。

因此，例如，本领域技术人员将认识到：这里提供的框图表示实施本发明原理的说明性电路的概念性视图。类似地，将认识到：任何流程图、流程图表、状态转移图、伪代码等表示各种过程，所述各种过程可主要在计算机可读介质中表示，并且因此可由计算机或处理器执行，而不管这样的计算机或处理器是否被明确地示出。

图中所示的各种元件的功能可通过使用专用硬件以及与合适的软件相关联的能够执行软件的硬件来提供。当由处理器提供时，所述功能可通过单个专用处理器、单个共享处理器或者其中一些可被共享的多个单独的处理器来提供。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应被解释为排他地指代能够执行软件的硬件，而是可隐含地、不做限制地包括数字信号处理器(“DSP”)硬件、存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)以及非易失性存储器。

也可以包括其它传统的和/或定制的硬件。类似地，图中所示的任何开关只是概念性的。它们的功能可通过程序逻辑的操作、专用逻辑、程序控制与专用逻辑的交互、或者甚至手动执行，如可从上下文更具体地理解的那样，实现者可以选择特定技术。

在此权利要求中，被表述为执行指定功能的部件的任何元件意在包含任何执行该功能的方式，包括例如：a)执行该功能的电路元件的组合、或b)任何形式的软件，因此包括：固件、微代码等，其与执行该软件以执行所述功能的适当电路相组合。由这样的权利要求限定的本发明归于这样的事实：以权利要求要求的方式组合和集合由所阐述的各种部件提供的功能。因此认为任何能提供那些功能的部件等效于这里示出的部件。

转到图1，用附图标记100来总地表示可应用本发明的胶片颗粒管理(FGM)处理链。FGM处理链包括传送器110和接收器150。传送器包括胶片颗粒去除器112、视频编码器114以及胶片颗粒建模器116。接收器150包括视频解码器152、胶片颗粒模拟器154以及组合器156(被示出为求和设备，但是用于组合视频解码器152和胶片颗粒模拟器154的输出的其它部件也被认为是在本发明的范围之内)。

传送器110的输入在信号通信上与胶片颗粒去除器112的输入和胶片颗粒建模器116的第一输入连接。胶片颗粒去除器112的输出在信号通信上与视频编码器114的输入和胶片颗粒建模器116的第二输入连接。视频编码器114的输出可用作传送器110的第一输出。胶片颗粒建模器116的输出可用作传送器110的第二输出。传送器110的第一输出在信号通信上与接收器150的第一输入连接。传送器110的第二输出在信号通信上与接收器150的第二输入连接。接收器150的第一输入在信号通信上与视频解码器152的输入连接。接收器150的第二输入在信号通信上与胶片颗粒模拟器154的第一输入连接。视频解码器152的第一输出在信号通信上与胶片颗粒模拟器154的第二输入连接。视频解码器152的第二输出在信号通信上与组合器156的第一输入连接。胶片颗粒模拟器的输出在信号通信上与组合器156的第二输入连接。组合器156的输入可用作接收器150的输出。

应该懂得，在本发明的一些实施例中，在接收器150处(具体地，由胶片颗粒模拟器154)生成用于胶片颗粒模拟的PRNG种子，而在其它实施例中，用于胶片颗粒模拟的PRNG种子在传送器110处(具体地，由胶片颗粒建模器116)生成并被传送到接收器150从而以供使用。此外，在另外的实施例中，将在传送器110处生成的PRNG种子发送到接收器150，用于与在接收器150处生成的PRNG种子相组合，以便获得新的PRNG种子，以用于要对其执行胶片颗粒模拟的当前画面。因此，为了说明性的目的，在图1中示出的胶片颗粒建模器116和胶片颗粒模拟器154都包括根据本发明原理的伪随机数发生器199以供使用。当然，根据所述实施例，胶片颗粒建模器116和胶片颗粒模拟器154中只有一个需要包括PRNG。在给出在此提供的本发明的教导之后，本领域和相关领域的普通技术人员将设想到对传送器和接收器(并且，具体地说，对胶片颗粒建模器和胶片颗粒模拟器)的这些和其它变化，同时保持本发明的精神。

对于现有技术，为了克服在现有技术中关于伪随机数发生器的状态(具体地，当从正常重放转变为特技模式播放时)的上述差别、以及相关联的所产生的插入不同颗粒的现有技术问题，提出了比特精确的方法以便在每个画面的开头处初始化PRNG的种子，其不依赖于播放模式。在此描述的根据本发明原理的比特精确的方法有利地也符合H.264标准。

现在将给出对于根据本发明原理的第一说明性实施例的描述。首先描述第一说明性实施例，接着是针对图2示出和描述的对应方法以及针对图3示出和描述的其示例的进一步描述。

定义种子的查找表(LUT)如下：

LUT＝{seed₀，seed₁，seed₂，...，seed_L-1}

其中，seed_I是用于PRNG的可能的种子，L是可能的种子的数目。尽管不是强制性的，但是为了确保适当的随机性，L应当等于或大于连续的胶片颗粒SEI消息之间的最大(画面中的)距离。在使用32位寄存器来实现PRNG的特定实施例中，seed_I将是32位整数值。

然后，在画面的开头处(在时刻t)将PRNG种子设置为下面的值：

seed(t)＝LUT[(POC(t)+偏移量)％L]

其中，POC(t)是在H.264标准中定义的、在时刻t的画面的画面顺序计数，L是查找表的长度，偏移量(offset)是在接收到新的胶片颗粒SEI消息时设置的值。为了避免在访问LUT时重复相同的索引序列，L可以等于素数，如61或127。

在第一说明性实施例中，设置偏移量如下：

偏移量＝0

由于只需要解码器已经知道的当前画面的POC，所以这提供了确定PRNG种子的非常简单的方法。此外，由于给定画面的画面顺序计数(POC)将始终是相同的，而与如何到达该画面无关，所以将在任何播放模式下使用相同的种子。

转到图2，用附图标记200来总地表示用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法。

方法200包括开始块202，其将控制传到功能块205。功能块205指定种子的查找表如下：

LUT＝{seed₀，seed₁，seed₂，...，seed_L-1}

并将控制传到功能块210。

功能块210在画面的开头处(在时刻t)将PRNG种子设置为下面的值：

seed(t)＝LUT[(POC(t)+偏移量)％L]

进一步对于功能块210，设置偏移量如下：

偏移量＝0

并且将控制传到结束块215。

转到图3，用附图标记300来总地表示查找表(LUT)索引计算的示例。具体地，LUT索引计算针对L＝61且偏移量＝0的情况。

现在将给出对于根据本发明原理的第二说明性实施例的描述。首先描述该第二说明性实施例，接着是针对图4示出和描述的对应方法以及针对图5和图6示出和描述的其示例的进一步描述。

对于具有频繁POC重置的序列，由于将在连续的帧上重新使用相同的种子序列，所以针对图2描述的先前的方法不是非常有效。对于那些情况，公开了第二说明性实施例，其中偏移量等于在重置POC之前插入胶片颗粒SEI消息所在的画面的POC值，如下：

偏移量＝POC(t_FG SEI)

该方法仅仅略微复杂(利用两个POC)，但是如果不以稳定速度发生重置，则该方法即使在POC重置之后也产生不同的种子序列。

转到图4，用附图标记400来总地表示用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法。

方法400包括开始块402，其将控制传到功能块405。功能块405指定种子的查找表如下：

LUT＝{seed₀，seed₁，seed₂，...，seed_L-1}

并将控制传到功能块410。

功能块410在重置POC之前插入胶片颗粒SEI所在的画面的开头处(在时刻t)将PRNG种子设置为下面的值如下：

seed(t)＝LUT[(POC(t)+偏移量)％L]。

进一步对于功能块410，设置偏移量如下：

偏移量＝POC(t_FG SEI)

其中，如上所述，POC(t_FG SEI)等于在重置POC之前插入胶片颗粒SEI消息所在的画面的POC值。然后，功能块410将控制传到结束块415。

转到图5和图6，分别用附图标记500和600来总地表示查找表(LUT)索引计算的示例。具体地，图5表示对于L＝61、偏移量＝POC(t_FG SEI)的LUT索引计算，图6表示具有POC重置的对于L＝61、偏移量＝POC(t_FG SEI)的LUT索引计算。应该注意，用于访问LUT的索引应该是正的。如果它是负的(例如，由于负的POC值)，那么可以将绝对值用作索引。

为了处理具有由于即时解码刷新(Instantaneous Decoding Refresh)(IDR)画面导致的频繁和稳定的POC重置的序列，也可以使用在H.264|MPEG AVC比特流的片段(slice)首标中发送的idr_pic_id参数来确定偏移量。例如，可以使用下面的公式来计算偏移量：

偏移量＝idr_pic_id_FG SEI

其中，idr_pic_id_FG SEI是已经插入胶片颗粒SEI的最后的IDR画面的画面标识数字(number)。当然，在给出在此提供的本发明的教导之后，可以使用用于计算偏移量的前面的和后面的公式及其变型，同时保持本发明的精神和范围。

转到图7，用附图标记700来总地表示用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法。

方法700包括开始块702，其将控制传到功能块705。功能块705指定种子的查找表如下：

LUT＝{seed₀，seed₁，seed₂，...，seed_L-1}

并将控制传到功能块710。

功能块710在重置POC之前插入胶片颗粒SEI所在的画面的开头处(在时刻t)将PRNG种子设置为下面的值，如下：

seed(t)＝LUT[(POC(t)+偏移量)％L]

进一步对于功能块710，设置偏移量如下：

偏移量＝idr_pic_id_FG SEI

其中，如上所述，idr_pic_id_FG SEI是已经插入胶片颗粒SEI的最后的IDR画面的画面标识数字。然后，功能块710将控制传到结束块715。

现在将给出对根据本发明原理的第三说明性实施例的描述。首先描述该第三说明性实施例，接着是针对图8示出和描述的对应方法的进一步描述。

第三实施例针对具有频繁和稳定的POC重置的序列，并且提供在胶片颗粒SEI中传送的胶片颗粒重复周期参数的使用。定义偏移量如下：

偏移量＝胶片颗粒SEI消息(胶片_颗粒_特性_重复_周期)

其中，胶片颗粒特性重复周期参数大于或等于连续的胶片颗粒SEI消息之间的最大距离。应该注意，即使胶片颗粒特性重复周期不意欲用于该用途，该方法仍符合H.264标准。

转到图8，用附图标记800来总地表示用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法。

方法800包括开始块802，其将控制传到功能块805。功能块805指定种子的查找表如下：

LUT＝{seed₀，seed₁，seed₂，...，seed_L-1}

并将控制传到功能块810。

功能块810在画面的开头处(在时刻t)将PRNG种子设置为下面的值：

seed(t)＝LUT[(POC(t)+偏移量)％L]

进一步对于功能块810，设置偏移量如下：

偏移量＝胶片颗粒SEI消息(胶片_颗粒_特性_重复_周期)

并将控制传到结束块815。

现在将给出对于根据本发明原理的第四说明性实施例的描述。首先描述该第四说明性实施例，接着是针对图9示出和描述的对应方法的进一步描述。

在第四实施例中，在单独(separate)的SEI消息中传送偏移量，与胶片颗粒特性SEI消息相比，该单独的SEI消息在相同的画面之前被传送。该附加的SEI消息(为清楚起见将其称为随机种子偏移量SEI消息)除了其它可能信息之外，还将包括要在种子初始化过程中使用的偏移量值。根据第四实施例，计算偏移量如下：

偏移量＝随机种子偏移量SEI消息(偏移量_值)

随机种子偏移量SEI可以是未注册用户数据SEI消息、已注册用户数据SEI消息或者保留的SEI消息。应该注意，即使不发送胶片颗粒SEI消息，也有可能为每个画面传输随机种子偏移量SEI消息。在这种情况下，访问种子的LUT如下：

seed(t)＝LUT[偏移量％L]

该方法不依赖于POC数字，所以其在POC重置(存储器管理控制操作或MMCO命令)和即时解码刷新(IDR)画面面前是健壮的。此外，这一方法或基于在此提供的教导的类似方法可以与例如MPEG-2或VC-1的其它视频编码算法相结合。例如，可以使用MPEG-2时间戳来为已在其中传送了胶片颗粒参数的帧计算类似于POC的值，并且可以将画面输出索引用作偏移量。

转到图9，用附图标记900来总地表示用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法。

方法900包括开始块902，其将控制传到功能块905。功能块905指定种子的查找表如下：

LUT＝{seed₀，seed₁，seed₂，...，seed_L-1}

并将控制传到功能块910。

功能块910在画面的开头处(在时刻t)将PRNG种子设置为下面的值：

seed(t)＝LUT[偏移量％L]

进一步对于功能块910，设置偏移量如下：

偏移量＝随机种子偏移量SEI消息(偏移量_值)

并且，控制被传到结束块915。

现在将给出对于根据本发明原理的第五说明性实施例的描述。首先描述第五说明性实施例，接着是针对图10示出和描述的对应方法的进一步描述。

在第五说明性实施例中，利用要在那个帧上使用的随机种子来定义随机种子SEI消息。在时刻t的种子被如下初始化：

seed(t)＝随机种子SEI消息(种子_值)

同前面一样，用来传送种子值的用户数据SEI消息可以是未注册用户数据SEI消息、已注册用户数据SEI消息或者保留的SEI消息。当使用除了H.264标准之外的视频编码算法时，可以将种子值作为用户数据来传送。应该注意，该方法不使用LUT表并且不依赖于POC值，但是利用在每个画面上传送的随机种子SEI消息。应该懂得，也有可能将该方法与基于POC的LUT相结合。

转到图10，用附图标记1000来总地表示用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法。

方法1000包括开始块1002，其将控制传到功能块1010。功能块1010在时刻t初始化种子如下：

seed(t)＝随机种子SEI消息(种子_值)

进一步对于功能块1010，控制被传到结束块1015。

现在将给出对于根据本发明原理的第六说明性实施例的描述。首先描述第六说明性实施例，接着是针对图11示出和描述的对应方法的进一步描述。

当使用多个PRNG时(例如，每个颜色分量一个)，可以将同一LUT表用于它们的全部，从而为每个颜色分量定义固定的、附加的偏移量如下：

seed(t)＝LUT[(POC(t)+偏移量+偏移量_分量(c))％L]

其中，偏移量_分量(c)是颜色分量c的偏移量。偏移量是可使用先前描述的任何实施例传送的、依附于时刻t处的画面的值。在第五说明性实施例的一个说明性扩展中，这些偏移量可以是{0，1/3L，2/3L}。应该懂得，这些偏移量是恒定的，因此不需要传送或更新它们。此外，应该懂得，本发明不限于前面的偏移量，因此，根据本发明原理，也可以使用其它偏移量，同时保持本发明的精神。

转到图11，用附图标记1100来总地表示用于视频系统中的胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)的比特精确的种子初始化的方法。

方法1100包括开始块1102，其将控制传到功能块1105。功能块1105规定种子的查找表如下：

LUT＝{seed₀，seed₁，seed₂，...，seed_L-1}

并将控制传到功能块1110。

当使用多个PRNG(例如，每个颜色分量一个)时，功能块1110在画面的开头处(在时刻t)将PRNG种子设置为下面的值，从而当将同一LUT用于所述多个PRNG的全部时，为每个例如颜色分量定义以下固定的、附加的偏移量如下：

seed(t)＝LUT[(POC(t)+偏移量+偏移量_分量(c))％L]

其中，偏移量_分量(c)是颜色分量c的偏移量，并且偏移量是时刻t处的画面的偏移量。

进一步对于功能块1110，控制被传到结束块1115。

如上所述，在给出在此提供的本发明的教导之后，在保持本发明的精神的同时，本发明可应用于可受益于胶片颗粒保持的其它视频编码/解码技术。

基于这里的教导，相关领域的普通技术人员能够容易地确定本发明的这些和其它特征和优点。应理解，可以以硬件、软件、固件、专用处理器、或其组合的各种形式来实现本发明的教导。

最优选地，作为硬件和软件的组合而实现本发明的教导。此外，作为有形地包含在程序存储单元上的应用程序而优选地实现所述软件。所述应用程序可被上载到包含任何适当架构的机器并由其实行。优选地，在具有诸如一个或多个中央处理单元(“CPU”)、随机存取存储器(“RAM”)、以及输入/输出(“I/O”)接口的硬件的计算机平台上实现所述机器。所述计算机平台也可包括操作系统和微指令代码。这里所述的各种处理和功能可以是可由CPU执行的微指令代码的一部分或应用程序的一部分或其任何组合。另外，诸如附加的数据存储单元和打印单元的各种其它外围单元可被连接到该计算机平台。

还应理解，由于优选地以软件实现附图中示出的一些组成系统组件和方法，因此，在系统组件或处理功能块之间的实际连接可根据编排本发明的方式而不同。在给出这里的教导之后，相关领域的普通技术人员将能够想到本发明的这些和类似的实现或配置。

虽然在这里参考附图描述了说明性实施例，但是应理解本发明不限于那些精确的实施例，相关领域的普通技术人员可在不偏离本发明的范围和精神的情况下在其中进行各种改变和修改。所有这样的改变和修改意欲被包含在所附权利要求中阐明的本发明的范围内。

Claims

1.一种初始化用于在视频系统中使用的伪随机数发生器(PRNG)种子的方法，包括下列步骤：

创建(205)PRNG种子的查找表；以及

通过使用与画面的顺序相对应的值访问查找表，来初始化(210)用于该画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

2.如权利要求1所述的方法，其中，所述与画面的顺序相对应的值是画面顺序计数(POC)值(210)。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述画面的顺序是预期的显示顺序。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述画面的顺序是预期的解码顺序。

5.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法用于胶片颗粒模拟。

6.如权利要求1所述的方法，其中，所述方法是比特精确的。

7.如权利要求1所述的方法，其中，所述初始化步骤还使用画面的画面顺序计数(POC)值来访问查找表(210)。

8.如权利要求7所述的方法，其中，在补充增强信息(SEI)消息中提供胶片颗粒补充信息消息。

9.如权利要求7所述的方法，其中，当对应视频序列中的POC重置的数目大于阈值时，使用所述画面的POC值来访问查找表。

10.如权利要求1所述的方法，其中，所述初始化步骤还使用即时解码刷新(IDR)画面的idr_pic_id参数来访问查找表(710)。

11.如权利要求10所述的方法，其中，当对应视频序列中的POC重置的数目大于阈值时，使用所述画面的画面顺序计数(POC)值来访问查找表。

12.如权利要求1所述的方法，其中，所述初始化步骤还使用在胶片颗粒补充增强信息(SEI)消息中传送的胶片颗粒特性重复周期参数来访问查找表(810)。

13.如权利要求1所述的方法，其中，初始化后的PRNG种子之一的状态与当前画面的再现模式无关。

14.一种初始化用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的方法，包括下列步骤：

创建(905)PRNG种子的查找表；以及

通过使用至少一个补充信息值访问查找表，来初始化(910)用于画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述补充信息值被包括在补充增强信息(SEI)消息中。

16.一种传送用来导出伪随机数发生器(PRNG)种子的至少一个值的方法，包括将所述至少一个值作为补充信息来传送(810)的步骤。

17.如权利要求16所述的方法，其中，所述至少一个值是用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子。

18.如权利要求16所述的方法，其中，所述补充信息被包括在补充增强信息(SEI)消息中。

19.如权利要求18所述的方法，其中，将所述至少一个值与当前画面的画面顺序计数(POC)值组合，以产生用于当前画面的胶片颗粒模拟的新的PRNG种子(810)。

20.一种传送用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的方法，包括以下步骤：在用户数据字段中传送用于胶片颗粒模拟的PRNG种子(910)，其中用户数据字段对应于非H.264标准编码的用户数据字段。

21.一种初始化用于在视频系统中使用的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置，包括胶片颗粒模拟器(154)，用于创建PRNG种子的查找表，以及通过使用与画面的顺序相对应的值访问查找表来初始化用于该画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

22.如权利要求21所述的装置，其中，所述与画面的顺序相对应的值是画面顺序计数(POC)值。

23.如权利要求21所述的装置，其中，所述画面的顺序是预期的显示顺序。

24.如权利要求21所述的装置，其中，所述画面的顺序是预期的解码顺序。

25.如权利要求21所述的装置，其中，所述PRNG种子之一被用于胶片颗粒模拟。

26.如权利要求21所述的装置，其中，胶片颗粒模拟是比特精确的。

27.如权利要求21所述的装置，其中，所述胶片颗粒模拟器(154)还使用画面的画面顺序计数(POC)值来访问查找表。

28.如权利要求27所述的装置，其中，在补充增强信息(SEI)消息中提供胶片颗粒补充信息消息。

29.如权利要求27所述的装置，其中，当对应视频序列中的POC重置的数目大于阈值时，使用所述画面的POC值来访问查找表。

30.如权利要求21所述的装置，其中，所述胶片颗粒模拟器(154)还使用即时解码刷新(IDR)画面的idr_pic_id参数来访问查找表。

31.如权利要求30所述的装置，其中，当对应视频序列中的POC重置的数目大于阈值时，使用所述画面的画面顺序计数(POC)值来访问查找表。

32.如权利要求21所述的装置，其中，所述胶片颗粒模拟器(154)还使用在胶片颗粒补充增强信息(SEI)消息中传送的胶片颗粒特性重复周期参数来访问查找表。

33.如权利要求21所述的装置，其中，所述初始化后的PRNG种子之一的状态与当前画面的再现模式无关。

34.一种初始化用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置，包括胶片颗粒模拟器(154)，用于创建PRNG种子的查找表，以及通过使用至少一个补充信息值访问查找表来初始化用于画面的、来自查找表的PRNG种子之一。

35.如权利要求34所述的装置，其中，所述补充信息值被包括在补充增强信息(SEI)消息中。

36.一种传送用来导出伪随机数发生器(PRNG)种子的至少一个值的装置，包括胶片颗粒建模器(116)，用于将所述至少一个值作为补充信息来传送。

37.如权利要求36所述的装置，其中所述至少一个值是用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子。

38.如权利要求36所述的装置，其中，所述补充信息被包括在补充增强信息(SEI)消息中。

39.如权利要求38所述的装置，其中，将所述至少一个值与当前画面的画面顺序计数(POC)值组合，以产生用于当前画面的胶片颗粒模拟的新的PRNG种子。

40.一种传送用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置，包括胶片颗粒建模器(116)，用来在用户数据字段中传送用于胶片颗粒模拟的PRNG种子，其中用户数据字段对应于非H.264标准编码的用户数据字段。

41.一种初始化用于在视频系统中使用的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置，包括：

用于创建PRNG种子的查找表的部件(154)；以及

用于通过使用与画面的顺序相对应的值访问查找表，来初始化用于该画面的、来自查找表的PRNG种子之一的部件(154)。

42.如权利要求41所述的装置，其中，与所述画面的顺序对应的值是画面顺序计数(POC)值。

43.如权利要求41所述的装置，其中，所述画面的顺序是预期的显示顺序。

44.如权利要求41所述的装置，其中，所述画面的顺序是预期的解码顺序。

45.如权利要求41所述的装置，其中，所述PRNG种子之一被用于胶片颗粒模拟。

46.如权利要求41所述的装置，其中，胶片颗粒模拟是比特精确的。

47.如权利要求41所述的装置，其中，所述初始化部件(154)还使用画面的画面顺序计数(POC)值来访问查找表。

48.如权利要求47所述的装置，其中，在补充增强信息(SEI)消息中提供胶片颗粒补充信息消息。

49.如权利要求47所述的装置，其中，当对应视频序列中的POC重置的数目大于阈值时，使用所述画面的POC值来访问查找表。

50.如权利要求41所述的装置，其中，所述初始化部件(154)还使用即时解码刷新(IDR)画面的idr_pic_id参数来访问查找表。

51.如权利要求50所述的装置，其中，当对应视频序列中的POC重置的数目大于阈值时，使用所述画面的画面顺序计数(POC)值来访问查找表。

52.如权利要求41所述的装置，其中，所述初始化部件(154)还使用在胶片颗粒补充增强信息(SEI)消息中传送的胶片颗粒特性重复周期参数来访问查找表。

53.如权利要求41所述的装置，其中，所述初始化后的PRNG种子之一的状态与当前画面的再现模式无关。

54.一种初始化用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置，包括：

用于创建PRNG种子的查找表的部件(154)；以及

用于通过使用至少一个补充信息值访问查找表，来初始化用于画面的、来自查找表的PRNG种子之一的部件(154)。

55.如权利要求54所述的方法，其中，所述补充信息值被包括在补充增强信息(SEI)消息中。

56.一种传送用来导出伪随机数发生器(PRNG)种子的至少一个值的装置，包括用于将所述至少一个值作为补充信息来传送的部件(116)。

57.如权利要求56所述的装置，其中，所述至少一个值是用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子。

58.如权利要求56所述的装置，其中，所述补充信息被包括在补充增强信息(SEI)消息中。

59.如权利要求58所述的装置，其中，将所述至少一个值与当前画面的画面顺序计数(POC)值组合，以产生用于当前画面的胶片颗粒模拟的新的PRNG种子。

60.一种传送用于胶片颗粒模拟的伪随机数发生器(PRNG)种子的装置，包括用来在用户数据字段中传送用于胶片颗粒模拟的PRNG种子的部件(116)，其中用户数据字段对应于非H.264标准编码的用户数据字段。