FI97495C

FI97495C - Menetelmä kuvan terävöittämiseksi

Info

Publication number: FI97495C
Application number: FI950511A
Authority: FI
Inventors: Markku Vehvilaeinen
Original assignee: Nokia Technology Gmbh
Priority date: 1995-02-06
Filing date: 1995-02-06
Publication date: 1996-12-27
Also published as: DE69622895D1; EP0725546A3; US5822470A; EP0725546A2; DE69622895T2; FI97495B; FI950511A0; EP0725546B1

Description

97495

Menetelmä kuvan terävöittämiseksi

Keksintö kohdistuu menetelmään n-ulotteiseen matriisimuotoon muunne-5 tun ja n-ulotteisella kvantisointimatriisilla (W(i,j)) käsiteltävän datasignaa-lin muokkaamiseksi.

Viime vuosina digitaalitekniikka on kehittynyt voimakkaasti, joten on kehitetty erilaisia menetelmiä videosignaalin siirtämiseksi ja tallentamiseksi 10 digitaalisessa muodossa. Digitaalitekniikan etuja ovat mm. aiempaa parempi toistettavuus, häiriöttömyys ja kulumattomuus sekä laadun heikkenemisen välttäminen kopioitaessa. Digitaaliseen tallennusvälineeseen on mahdollista sisällyttää myös tietoja tallennetun ohjelman sisällöstä, jolloin halutun kohdan haku on helppoa. Digitaalitekniikan käyttöönottoa video-15 signaalin siirrossa sekä tallentamisessa on hidastanut digitaalisen esitysmuodon vaatima suuri tietomäärä.

Tavanomaisessa televisiolähetyksessä päivitetään uusi kuva 25 kertaa sekunnissa, joten perättäisten kuvien välinen ero tavallisesti on hyvin 20 pieni. Tätä ominaisuutta hyödyntäen on kehitetty kuvan kompressointi- eli tiivistysmenetelmiä, joilla lähetettävän informaation määrää pyritään pienentämään ja silti säilyttämään vastaanottopäässä riittävän hyvä kuvan laatu.

25 Eräs tunnettu kuvan kompressointimenetelmä on esitetty MPEG-standar-dissa (Moving Pictures Expert Group). MPEG-standardi on suunniteltu ihmisen näköjärjestelmä HVS (Human Visual System) huomioiden. Kaikki sellainen videosignaalissa oleva informaatio, jota silmä ei katselutilan-teessa kykene havaitsemaan, pyritään tiivistyksessä poistamaan.

30 MPEG-standardin mukaisessa kompressiomenetelmässä kuva jaetaan : lohkoihin. Lohkon koko on 8x8 pikseliä. Makrolohko koostuu neljästä lohkosta, eli makrolohkon koko on 16 x 16 pikseliä.

35 Videosignaalin käsittelyssä voidaan hyödyntää sitä seikkaa, että peräkkäiset kuvat eivät yleensä paljon poikkea toisistaan. Ennustetuissa kuvissa kuva pyritään muodostamaan toisten kuvien avulla. Tällöin ei ennustetusta kuvasta tarvitse lähettää alkuperäistä kuvaa, vaan ainoastaan lii- 2 97495 kevektorit ja niiden avulla muodostetun ennustetun kuvan virhe. Liikevek-torien avulla vastaanottopäässä kuvan muodostava dekooderi suorittaa ennustetun kuvan palautuksen. Pelkästään liikevektorien avulla muodostettu uusi kuva ei kuitenkaan välttämättä vastaa oikeaa, koska kuvassa on 5 saattanut tapahtua muitakin muutoksia. Tätä virhettä kutsutaan ennuste-virheeksi. MPEG-standardissa pienin liikevektorilla käsiteltävä yksikkö on edellä mainittu makrolohko.

MPEG-standardissa on määritelty kolme erilaista kuvatyyppiä, jotka ovat: 10 sisäisesti koodattu l-kuva (Intra), yhdestä kuvasta ennustettu P-kuva (Predicted) ja kaksisuuntaiseen ennustukseen perustuva B-kuva (Bidirectional), l-kuvien koodauksessa käytetään ainoastaan kuvassa itsessään olevaa dataa, l-kuvat toimivat dekoodauksessa kiintopisteinä, joihin mahdollinen virheiden kumuloituminen pysähtyy ja dekoodaus voi-15 daan aloittaa. Ainoastaan l-kuvista saadaan itsenäisesti dekoodatuksi täydellinen kuva.

P-kuvat muodostetaan ennustamalla edellisestä I- tai P-kuvasta. P-kuva ei ole itsenäinen kuva, vaan siinä esitetään ennustevirhe ja sen vuoksi P-20 kuvan lähettämisessä tarvitaan vähemmän dataa kuin l-kuvan lähettämisessä. P-kuvia käytetään edelleen seuraavien P- tai B-kuvien ennustamiseen. Peräkkäisissä ennustekuvissa voi tapahtua virheiden kumuloitumista. l-kuvia on siksi lähetettävä riittävän usein. Kaksisuuntaiseen ennustamiseen perustuvat B-kuvat käyttävät vertailukohteena sekä aikaisempaa 25 että tulevaa I- tai P-kuvaa.

MPEG-standardin mukaisen kompressointimenetelmän soveltamiseksi on videosignaalin tai mikä tahansa menetelmän mukaisesti käsiteltävän da-tasignaalin oltava digitaalisessa muodossa. Normaali värillinen videosig-30 naali muodostuu sekä valotiheys- (luminanssi) että värikkyystiedoista (krominanssi). Kun videosignaali muutetaan digitaaliseen muotoon, sekä valotiheys- että värikkyystieto muutetaan erikseen tavallisimmin 8 bitin tarkkuudella.

35 Useissa kuvantiivistystekniikoissa muodostetaan digitaaliseen muotoon muunnetulle videosignaalille diskreetti kosinimuunnos (DCT-muunnos, Discrete Cosine Transform) ennen videosignaalin lähettämistä siirtotielle. DCT-muunnos on eräs Fourier-muunnoksen laji, jolla voidaan laskea jak- 3 97495 sollisen signaalin taajuusspektri eli siirtyä aikatasosta taajuustasoon. Sana diskreetti tarkoittaa tässä yhteydessä sitä, että muunnoksessa käsitellään jatkuvien funktioiden sijasta erillisiä pisteitä. Kun diskreettiä kosinimuunnosta käytetään yksittäisen kuvan tiivistämiseen, tarvitaan 2-ulot-5 teista muunnosta. Ajan sijasta muuttujina ovat kuvan leveys- ja korkeus-koordinaatit X ja Y. Taajuus ei ole myöskään tavanomaiseen tapaan jaksojen määrä sekunnissa, vaan se kuvaa esim. luminanssin muutosnopeutta paikkakoordinaattien X, Y suunnassa. Tätä kutsutaan spatiaaliseksi taajuudeksi. Kaava (1a) esittää DCT-muunnosta ja kaava (1b) käänteistä 10 DCT-muunnosta.

(la) S" =YACUCV Σ Σ cos[(2x + l)unl 16]cos[(2j t- \)νπ! 16] (lb) j^C,,Cv Σβ Σ^ακ^χπ- \)uKl\6]cos\[ly + \)νπ! Ιό] 15 jossa Cu = 1Λ/2, kun u = 0

Cv = 1Λ/2, kun v = 0 muulloin Cu, Cv = 1 20 Syx luminanssi- tai krominanssiarvot

Svu DCT-muunnoksen taajuuskomponentit N kerrallaan muunnettavan kuvalohkon koko

Runsaasti hienojakoisia yksityiskohtia sisältävässä kuvapinnassa esiintyy 25 suuria spatiaalisia taajuuksia. Esimerkiksi kuvassa olevat samansuuntaiset viivat vastaavat sitä suurempaa taajuutta, mitä tiheämmässä ne ovat. Diagonaalisuuntaisia, tiettyä rajaa suurempia taajuuksia voidaan kuvan käsittelyssä kvantisoida enemmän ilman, että kuvan laatu havaittavasti kärsii.

30 MPEG-kompressoinnissa DCT-muunnos tehdään lohkoittain siten, että luminanssisignaalilla lohkokoko on 8 x 8 kuvapistettä ja krominanssisig-naalilla käytetään 16x16 kuvapisteen kokoista aluetta. Erot lohkojen koossa johtuvat lähinnä siitä, että silmä havaitsee huonommin värikkyy-35 den kuin kirkkauden muutokset, jolloin 2x2 kuvapisteen kokoinen alue koodataan samalla värikkyysarvolla.

4 97495

Esimerkiksi valotiheysarvoja muunnettaessa DCT-tasoon esitetään muunnettavasta kuvapistelohkosta valotiheysarvot ja niistä lasketut horisontaaliset ja vertikaaliset avaruustaajuudet. Jokainen taajuuskomponentti lasketaan kaikista muunnettavan lohkon arvoista. Diskreetillä kosinimuunnok-5 sella saatavan taajuusmatriisin alkiot eivät siis vastaa muunnettavan lohkon yksittäisiä pisteitä. Taajuusmatriisissa vaakasuuntaiset taajuuskom-ponentit kuvaavat muunnettavassa lohkossa olevia horisontaalisia muutoksia ja vastaavasti pystysuunnassa olevat taajuuskomponentit kuvaavat muunnettavassa lohkossa olevia pystysuuntaisia muutoksia. Matriisin 10 vasemmassa yläkulmassa oleva ensimmäisen rivin ensimmäinen alkio kuvaa muunnettavan kuvalohkon nollataajuusarvoa, koska se on verrannollinen muunnettavan lohkon kuvapisteiden keskiarvoon.

Taajuusmatriisin laskennan eli DCT-muunnoksen jälkeen suoritetaan taa-15 juusmatriisin alkioille ac(i,j) kvantisointi eli jaetaan alkiot ihmisen näköjärjestelmä huomioiden sopivan kokoisiin kvantisointitasoihin. Kuvassa 4a on esimerkki l-kuvan kvantisoinnissa käytettävästä kvantisointimatriisista ja kuvassa 4b on esimerkki P- ja B-kuvien kvantisoinr.issa käytettävästä kvantisointimatriisista W(i,j). Kvantisointi tapahtuu kaavan (2a) mukai-20 sesti. Vastaanottopäässä suoritettavassa käänteismuunnoksessa (iDCT) käytetään samanlaista kvantisointimatriisia W(i,j) kaavan (2b) mukaisesti. Kvantisointimatriisien (kuvat 4a ja 4b) sekä kaavojen (2a) ja (2b) perusteella voidaan havaita, että suuremmilla taajuuksilla ja diagonaalisuun-nassa käytetään vähemmän kvantisointitasoja kuin nollataajuuden lähellä 25 olevilla taajuuksilla. Tämä johtuu erityisesti siitä syystä, että suuremmat ** diagonaalitaajuudet eivät ole ihmisen näköjärjestelmälle niin tärkeitä kuin lähellä nollataajuutta olevat taajuudet ja oleellisesti vaaka- ja pystysuuntaiset taajuudet. Kaavoissa (2a) ja (2b) esiintyvä muuttuja mquant riippuu mm. makrolohkojen aktiivisuudesta sekä koodauksessa käytettävän data-30 puskurin täyttöasteesta. Muuttuja mquant voi siis vaihdella videosignaalin siirron aikana, mutta sillä ei ole vaikutusta kvantisointimatriisin sisältöön.

(2a) QAC(i,j) = ( 16xaff,£. J

2 x mquant x W{i,j) 35 (2b) Re c(i, j) = jUP9uant χ W(U) xQAC(IJ) 5 97495

Videosignaalin kompressoinnissa kuvan laatu huononee jonkin verran lähinnä DCT-tason matriisin kvantisoinnista johtuen. Kvantisointikohinan määrä saattaa vaihdella eri osissa kuvaa ja kvantisointikohina voi näkyä kuvassa yksityiskohtien väreilynä.

5 MPEG-kompressoidun kuvan terävöittämiseksi on kehitetty joitakin menetelmiä. Tavanomaiset, kuvatasossa toteutetut menetelmät on optimoitu pääasiassa analogisiin järjestelmiin, joissa kohinataso on huomattavasti pienempi ja kohinan jakauma noudattelee Gaussin käyrää. Analogisissa 10 järjestelmissä kohina ei myöskään riipu videosignaalin rakenteesta. Sen sijaan MPEG-kompressoinnissa suoritettava kvantisointi saa aikaan kuvan rakenteesta riippuvaa kohinaa. Kvantisointikohinan amplitudi kasvaa yksityiskohtien reuna-alueilla pienentäen voimakkaasti paikallista signaa-li/kohinasuhdetta. Pienestä paikallisesta signaali/kohinasuhteesta johtuen 15 tavanomaiset kuvatasossa tapahtuvat terävöittämismenetelmät eivät toimi kunnolla ja ne voimistavat erityisesti reuna-alueiden kvantisointikohinaa, jolloin se tulee näkyvämmäksi. Lisäksi kvantisoinnin vaikutus riippuu koodattavan lohkon sisällöstä, jolloin viereiset lohkot voidaan kvantisoida eri voimakkuudella, mikä saattaa tehdä lohkoreunat näkyviksi. Toisaalta yli 20 lohkorajojen ulottuva kuvatason suodatus voimistaa lohkojen välisiä eroja, jolloin lohkoreunat tulevat näkyviksi.

Eräs tunnettu kuvan terävöittämismenetelmä perustuu tavanomaiseen spatiaaliseen suodatukseen, jossa suodatus tapahtuu vastaanottimessa 25 dekoodauksen jälkeen. Yleisimmin käytetyt suodattimet ovat 1- ja 2-ulotteisia. Kuvissa 1a-1c on esitetty eräitä käytettyjä suodatinrakenteita.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada menetelmä, jolla kuvan terävyyttä voidaan parantaa korostamatta lohkoreunoja. Keksintö pe-30 rustuu siihen ajatukseen, että n-ulotteista kvantisointimatriisia muokataan n-ulotteisella siirtofunktiomatriisilla ennen datasignaalin muokkaamista. Muokkaamisessa käytettävä siirtofunktiomatriisi muodostetaan sopivammin siten, että: 35 - valitaan ainakin yksi siirtofunktio, - asetetaan siirtofunktiolle ainakin yksi kiinteä piste n-ulotteisessa siirtofunktiomatriisissa ja määritetään ainakin osa siirtofunktiomatriisin alkioista siirtofunktion avulla, ja 6 97495 - muodostetaan ainakin osa n-ulotteisen siirtofunktiomatriisin alkioista ainakin yhdellä siirtofunktiolla siten, että määräetäisyydellä kiinteästä pisteestä olevat siirtofunktiomatriisin alkiot muodostetaan siirtofunktiosta riippuvalla muokkaussuureella.

5

Siirtofunktiomatriisin alkioita muodostettaessa käytetään parametreinä kyseisen alkion etäisyyttä ja suuntaa asetettuun kiinteään pisteeseen nähden. Keksinnölle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimusten 1 ja 9 tunnusmerkkiosassa.

10

Keksinnön eräässä edullisessa sovelluksessa 1-ulotteinen siirtofunktio muodostetaan käyttäen diskreettiä Fourier-muunnosta (DFT-muunnos). DFT-muunnoksella muodostettavassa siirtofunktiossa on sopivimmin vähintään yhtä monta alkiota kuin muokattavassa siirtofunktiomatriisissa on 15 sarakkeita, mutta on edullista käyttää tarkempaa DFT-muunnosta, esimerkiksi 64-kertaista tarkkuutta. Kiintopisteeksi valitaan siirtofunktiomatriisin ensimmäisen rivin ensimmäinen alkio, jonka arvoksi asetetaan siirto-funktion ensimmäinen alkio. Kullekin siirtofunktiomatriisin alkiolle lasketaan etäisyys valitusta kiinteästä pisteestä. Siirtofunktiomatriisin alkioiden 20 arvot saadaan lasketun etäisyyden perusteella siten, että siirtofunktiomatriisin alkioksi valitaan laskettua etäisyyttä lähinnä vastaava siirtofunktion alkio. Etäisyyden ollessa suurempi kuin siirtofunktion alkioiden lukumäärä siirtofunktiomatriisin alkioksi valitaan esimerkiksi siirtofunktion viimeinen alkio tai jokin muu sopiva arvo.

25 Tämän keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan huomattavia etuja nykyisin tunnettuihin menetelmiin verrattuna. Tämän keksinnön mukaista menetelmää käyttäen kuvassa olevien yksityiskohtien terävöityminen ei oleellisesti riipu niiden spatiaalisesta suunnasta. Tällä lohkon sisäi-30 sellä menetelmällä kuvalohkojen reunat eivät korostu. Sovellettaessa keksinnön mukaista menetelmää vastaanottimen dekooderissa on katselijalle annettavissa mahdollisuus valita erilaisia siirtofunktiomatriisin alkioita.

35 Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvat 1a-1c esittävät tunnetun tekniikan mukaisia suodattimia,

II

7 97495 kuva 2 esittää erään MPEG-standardiin perustuvan kooderin yksinkertaistettua rakennetta lohkokaaviona, 5 kuva 3 esittää MPEG-standardiin perustuvan dekooderin yksinkertaistettua rakennetta lohkokaaviona, kuvassa 4a on esitetty eräs l-kuvien koodauksessa ja dekoodauksessa käytettävä kvantisointimatriisi, 10 kuvassa 4b on esitetty eräs P- ja B-kuvien koodauksessa ja dekoodauksessa käytettävä kvantisointimatriisi, kuvassa 5a on esitetty eräs 1-ulotteinen siirtofunktio, 15 kuvassa 5b on esitetty kuvan 5a siirtofunktion perusteella lasketut siirtofunktiomatriisin alkiot matriisimuodossa, ja kuvassa 5c on havainnollistettu kuvan 5b mukaisia siirtofunktiomatriisin 20 alkioita 3-ulotteisena kaaviona.

kuvassa 5d on esitetty kuvan 5b mukaisella siirtofunktiomatriisilla muokattu kuvan 4a mukainen l-kuvien kvantisoinnissa ja dekvan-tisoinnissa käytettävä kvantisointimatriisi.

25

Kuvassa 2 esitettyyn kooderiin 21 (ENCODER) tuodaan muunnettava videosignaali videojn. Kooderissa 21 P- ja B-kuvien mukaisesta videosignaalista videojn vähennetään liikekompensaattorilta 22 tuleva signaali MC0Ut. Erotussignaali johdetaan DCT-muuntimelle 23 (DCT). l-kuvat joh-30 detaan suoraan DCT-muuntimelle 23. DCT-muuntimen 23 lähdöstä saa-* daan muunnettu signaali ac(i,j), jossa i,j = 1...8, jolle suoritetaan kvanti- sointi kvantisointielimessä 24 kaavan 1 mukaisesti. Kvantisoitu signaali QAC(i,j), jossa i,j = 1...8, johdetaan edelleen vaihtele/^n pituuden koodeille 25 VLC (Variable Length Coding) siten, että matalat taajuuskom-35 ponentit lähetetään ensin, esimerkiksi seuraavassa järjestyksessä: QAC(1,2), QAC(2,1), QAC(3,1), QAC(2,2), QAC(1,3), QAC(1,4), QAC(2,3) jne. Nollataajuuskomponentti kompressoidaan erillisellä DPCM-koodauksella, jossa viereisten lohkojen nollataajuuskomponenteista muo- 8 97495 dostetaan erotus. Vaihtelevan pituuden kooderin 25 ulostulosta saadaan koodattu videsignaali VLCdata, joka vahvistetaan ja lähetetään siirtotielle.

Vastaanottimessa on dekooderi 31, joka muodostaa koodatusta videosig-5 naalista rekonstruoidun videosignaalin. Koodattu videosignaali VLCdata johdetaan dekooderissa 31 olevaan vaihtelevan pituuden dekooderiin 32, jossa muodostetaan kvantisoitu videosignaali QAC(i,j). Kvantisoitu videosignaali QAC(ij) johdetaan dekvantisointielimeen 33, jonka ulostulona saadaan DCT-muunnettu signaali Rec(i,j). DCT-muodossa olevalle sig-10 naalille Rec(ij) tehdään käänteinen DCT-muunnos käänteis-DCT-muun-timessa 34. Käänteis-DCT-muunnettua signaalia käytetään vielä liike-kompensointiin, minkä jälkeen dekooderin lähdöstä saadaan oleellisesti alkuperäistä videosignaalia vastaava signaali videoout.

15 Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää voidaan edullisesti soveltaa siten, että suunnitellaan sopiva 1-ulotteinen siirtofunktio H(k) DFT-ta-solla, jossa k= 1...N, N on sopivimmin kvantisointimatriisin sarakkeiden lukumäärän monikerta. Sen jälkeen kun sopiva siirtofunktio H(k) on suunniteltu, muodostetaan siirtofunktion H(k) perusteella siirtofunktiomat-20 riisi P(i,j), i,j = 1...M, jossa kukin alkio vastaa kvantisointimatriisin W(i,j), i J = 1...M, vastinalkiota. Siirtofunktiomatriisilla P(i,j) muokataan esimerkiksi vastaanottimessa olevan dekooderin kvantisointimatriisia W(i,j). MPEG-standardin mukaiseen videosignaaliin sovellettuna on M sopivimmin 8 ja N esimerkiksi 64*8=512.

25 Tämän keksinnön edullisimmassa sovelluksessa valitaan siirtofunktiomatriisin kooksi M=8, siirtofunktion H(k) alkioiden lukumääräksi 512 eli N=64*M ja siirtofunktiomatriisissa P(i,j) kiinteäksi pisteeksi siirtofunktiomatriisin ensimmäisen rivin ensimmäinen alkio P(1,1). Tällöin siirtofunkti-30 on ensimmäinen alkio H(1) sijoitetaan valitun kiinteän pisteen arvoksi, koska etäisyys on 0. Piste H(65) vastaa etäisyyttä 1, H(129) vastaa etäisyyttä 2 jne. Tämän jälkeen lasketaan jokaisen siirtofunktiomatriisin alkion P(x,y), jossa x,y = 1...8, etäisyys d(x,y) kiinteään pisteeseen kaavalla 35 (3) d(x,y) = J(x-\)2 + (y-1)2 (4) d'(x,y) = 2*M-d(x,y) li 9 97495

Siirtofunktiomatriisin alkio saadaan lasketun etäisyyden d(x,y) perusteella siirtofunktiosta H(k) siten, että valitaan laskettua etäisyyttä d(x,y) lähinnä vastaava siirtofunktion alkio. Esimerkiksi matriisin alkion W(2,3) etäisyys kvantisointimatriisin alkiosta W(1,1) on kaavan 3 perusteella V5 eli n.

5 143/64. Siirtofunktiomatriisin alkioksi saadaan siis siirtofunktion 144. alkio H(144). Etäisyyden ollessa suurempi kuin 8 siirtofunktiomatriisin alkion valinnassa voidaan edullisesti käyttää hyväksi DFT-muunnoksen symmetrisyyttä, jolloin siirtofunktiomatriisin arvoksi valitaan siirtofunktiosta kaavan 4 mukaan laskettua arvoa d'(x,y) lähinnä vastaava alkio. Kun 10 kaikki siirtofunktiomatriisin alkiot on laskettu, muokataan kvantisointimat-riisin alkiot W(i,j) kertomalla jokainen kvantisointimatriisin W(i,j) alkio vastaavalla siirtofunktiomatriisin P(i,j) alkiolla. Kuvassa 5b on laskettu edellä olevan esimerkin mukaiset siirtofunktiomatriisin alkiot ja kuvassa 5c on havainnollistettu kuvan 5b mukaisia siirtofunktiomatriisin alkioita 3-15 ulotteisena kaaviona. Lisäksi kuvassa 5d on esitetty kuvan 4a l-kuvien kvantisoinnissa ja dekvantisoinnissa käytettävä matriisi, joka on muokattu keksinnön mukaisella menetelmällä.

Kvantisointimatriisin muokkaus voi tapahtua joko kooderissa tai dekoode-20 rissa. Mikäli muokkaus tapahtuu kooderissa, on videosignaalin lähettäjällä mahdollisuus ohjata videosignaalin muokkausta. Kooderissa keksinnön mukainen siirtofunktiomatriisi P(i,j) on edullista sijoittaa kuvassa 2 esitetyn kvantisointielimen 24 yhteyteen, jossa myös datasignaalin muokkaus suoritetaan.

25

Muokkauksen tapahtuessa vastaanottimessa olevassa dekooderissa, voidaan dekooderiin järjestää useampia erilaisilla siirtofunktiomatriisin alkioilla muokattuja kvantisointimatriiseja, jolloin katsoja voi valita haluamansa kvantisointimatriisin. Katsojalla on myös mahdollisuus ottaa muok-30 kaus pois käytöstä. Vastaanottimessa keksinnön mukainen siirtofunktiomatriisi P(ij) on edullista sijoittaa kuvassa 3 esitetyssä dekooderissa olevan dekvantisointielimen 33 yhteyteen, jossa myös datasignaalin muokkaus suoritetaan.

35 Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa myös siten, että valitaan sopiva 1-ulotteinen siirtofunktio H(k), jossa i = 1...M. Muokataan siirtofunktiomatriisin P(i,j) ensimmäisen rivin alkiot siirtofunktion vastaavilla alkioilla eli siirtofunktiomatriisin alkio P(1,1) kerrotaan siirtofunktion en- 10 97495 simmäisellä alkiolla 1-1(1), siirtofunktiomatriisin ensimmäisen rivin toinen alkio P(1,2) kerrotaan siirtofunktion toisella alkiolla H(2) jne. Vastaavasti kerrotaan siirtofunktiomatriisin muiden rivien alkiot. Tämän jälkeen laskenta suoritetaan vastaavasti sarakkeittain, jolloin siirtofunktiomatriisin sarak-5 keet muokataan samalla siirtofunktiolla siten, että ensimmäisen sarakkeen ensimmäinen alkio P(1,1) kerrotaan siirtofunktion ensimmäisellä alkiolla H(1) jne.

Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä ei rajoitu pelkästään 10 MPEG-standardin mukaiseen videosignaaliin, vaan menetelmää voidaan soveltaa myös muuhun datasignaaliin, joka voidaan sopivalla muunnoksella saada matriisimuotoon. Muokattavan matriisin kokoa ei ole rajoitettu 8 x 8-kokoiseksi vaan se voi olla myös tätä pienempi tai suurempi.

15 Esillä olevan keksinnön mukaisessa menetelmässä siirtofunktio voi riippua myös useammasta muuttujasta, kuten muokattavan alkion suunnasta kiinteään pisteeseen nähden.

Keksintöä voidaan soveltaa myös n-ulotteisessa matriisimuodossa ole-20 vien signaalien käsittelyyn, jossa n > 2.

Lisäksi keksintöä voidaan soveltaa siten, että kukin muodostetun siirtofunktiomatriisin P(i,j) alkio muokataan samalla painokertoimella Z. Muokkaus suoritetaan edullisesti kertomalla jokainen siirtofunktiomatriisin P(i,j) 25 alkio ko. painokertoimella Z. Etenkin vastaanottimessa toteutettuna voidaan siirtofunktiomatriisin vaikutusvoimakkuutta säätää painokertoimen Z avulla katsojan kannalta sopivimman lopputuloksen saavuttamiseksi. Tällöin muokkaus voidaan sopivimmin toteuttaa siten, että vastaanottimen dekvantisointielimen 33 yhteyteen sijoitetaan yksi siirtofunktiomatriisi P(i,j) 30 sekä yksi tai useampia painokertoimia Z, jotka voivat olla myös säädettäviä.

« • · • ·« l!

Claims

97495

1. Menetelmä n-ulotteiseen matriisimuotoon muunnetun ja n-ulotteisella kvantisointimatriisilla (W(i,j)) käsiteltävän datasignaalin muokkaamiseksi, tunnettu siitä, että n-ulotteista kvantisointimatriisiä (W(i,j)) muokataan n- 5 ulotteisella siirtofunktiomatriisilla (P(i,j)) ennen datasignaalin muokkaamista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtofunktiomatriisin (P(i j)) muodostamiseksi 10. valitaan ainakin yksi siirtofunktio (M(k)), - asetetaan kullekin siirtofunktiolle (H(k)) ainakin yksi kiinteä piste n-ulotteisessa siirtofunktiomatriisissa (P(i,j)), ja - muodostetaan ainakin osa n-ulotteisen siirtofunktiomatriisin (P(i,j)) alkioista ainakin yhdellä siirtofunktiolla (H(k)) siten, että määräetäisyy- 15 dellä kiinteästä pisteestä olevat siirtofunktiomatriisin (P(i,j)) alkiot muodostetaan siirtofunktiosta (H(k)) riippuvalla muokkaussuureella.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että matriisit (P(i,j), (W(i,j)) ovat 2-ulotteisia matriiseja. 20

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiintopisteeksi valitaan siirtofunktiomatriisin (P(i,j)) ensimmäisen rivin ensimmäisen sarakkeen alkio (P(1,1)).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että siirtofunktion (H(k)) kiintopisteeksi valitaan siirtofunktion ensimmäinen alkio (H(1)).

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kvantisointimatriisin (W(i,j)) muokkaus suoritetaan datasignaalin lähetys- 30 vaiheessa.

7. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kvantisointimatriisin (W(i,j)) muokkaus suoritetaan datasignaalin vastaanottovaiheessa. 35

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastaanottovaiheessa käytetään ainakin yhtä siirtofunktiomatriisia (P(ij)) 97495 ja ainakin yhtä painokerrointa Z, jolloin muokkausvaiheessa valitaan kulloinkin käytettävä siirtofunktiomatriisi (P(ij)) ja painokerroin Z.

9. Laite n-ulotteiseen matriisimuotoon muunnetun ja n-ulotteisella kvan-5 tisointimatriisilla (W(i,j)) käsiteltävän datasignaalin muokkaamiseksi, joka laite käsittää - välineet (24, 33) kvantisointimatriisin (W(i,j)) tallentamiseksi, ja - välineet (24, 33) datasignaalin muokkaamiseksi kvantisointimatriisilla (W(i,j)), 10 tunnettu siitä, että laite lisäksi käsittää - välineet (24, 33) siirtofunktiomatriisin (P(i,j)) tallentamiseksi, ja - välineet (24, 33) kvantisointimatriisin (W(i,j)) muokkaamiseksi siirtofunktiomatriisilla (P(i,j)). 15

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteeseen on tallennettu ainakin yksi siirtofunktiomatriisi (P(i,j)) ja laite käsittää lisäksi välineet (24, 33) painokertoimen Z tallentamiseksi, jolloin laite käsittää lisäksi välineet (24, 33) muokkauksessa kulloinkin käytettävän siirto- 20 funktiomatriisin (P(i,j)) ja painokertoimen Z valitsemiseksi.

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että se on sijoitettu datasignaalin lähetyksessä käytettävään kooderiin (21).

12. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että se on sijoi tettu datasignaalin vastaanotossa käytettävään dekooderiin (31). . · · 97495