專利名稱：影音壓縮方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種影音壓縮方法，尤指一種將原先畫面中固定的I、B、P畫面的排序法改為一動態(tài)預測，以倍增一儲存媒體中所儲存的影音壓縮方法。
背景技術：
在傳統(tǒng)影音后期制作產(chǎn)業(yè)中，將影像母帶制作成市面流通的DVD(Digital Versatile Disc)激光視盤，多半是透過歐、美、日等先進國家所生產(chǎn)的編碼器(Encoder)壓縮設備來對影音進行壓制、這種生產(chǎn)方式生產(chǎn)效能佳、影音品質(zhì)好，但是設備昂貴，且受制于設備內(nèi)定規(guī)格的影響，無法將影片做更有效率的壓縮、置放更長時間的影片；但以一般市售的DVD-5規(guī)格的DVD光盤片，在畫質(zhì)衰減的臨界點時間長度大約是90-120分鐘的影像長度。若超過此長度，播放的影像便很容易受到動態(tài)畫面的變化而出現(xiàn)許多毛邊及馬賽克的現(xiàn)象。
以臺灣及歐美規(guī)格的電視播放DVD系統(tǒng)的播放制訂來說，需滿足29.97或30個畫面Per Second(FPS)的幀(frame，畫面)播放率，而現(xiàn)有的MPEG-2的壓縮原理為將每0.5秒(約15幀-18幀)的影像為一基本壓縮單位，此15幀的影像畫格稱為一個圖片群組(Group Of Pictures，GOP)10，在典型的MPEG應用中，GOP 10包含了三種不同的壓縮畫面，且不斷地重復，其構成如圖1所示，請參照圖1，其繪示一般GOP 10內(nèi)容的示意圖。如圖所示，在GOP 10里，除了頭尾的判別信息之外，其包含了三種不同的壓縮畫面Intra畫面(I-畫面)11、Bi-directional畫面(B-畫面)12及Predicted畫面(P-畫面)13。
請參照圖2，其繪示I-畫面11、B-畫面12及P-畫面13的示意圖。如圖所示，一般的Intra畫面(I-畫面)11人們稱I-畫面為「真實未壓縮、全采樣的畫面，壓縮時不參考B-畫面12及P-畫面13的完整畫格；而Bi-directional畫面(B-畫面)12為雙向預測畫面，其通過由I-畫面11及P-畫面13來做畫面的預測，壓縮時參考前后的I-畫面11或P-畫面13來預測前后畫面的變化差異；以及Predicted畫面(P-畫面)13為單向預測畫面，其提供預測圖片所需的相關數(shù)據(jù)給I-畫面11及B-畫面12使用，亦作為的后的P-畫面13參考。
總而言之，MPEG-2(DVD影像規(guī)格)純粹為數(shù)學運算與畫面預測的公式而已。人們以圖3a~c中的例子說明基本的壓縮原理，圖3a中有一匹馬21、一棵樹22和白色飄動中的云23，三個畫面依序代表的由圖3a時變化到圖3b時，再變化到圖3c時，畫面產(chǎn)生的變化。天上有云22被風吹著往右邊移動，同時馬21也奔跑至樹23前將樹木23擋住，此時熱氣球24也出現(xiàn)了。人們假設在圖3a時的畫面為I-畫面11，由圖3a時變換到圖3b時，圖3b時的畫面出現(xiàn)熱氣球24，可是圖3a時的畫面并沒有熱氣球24啊，如同的前說的，圖3a時為I-畫面11，畫面中并沒有熱氣球24，而這一個熱氣球24是怎么產(chǎn)生在之后的畫面上的？人們可以在圖3a時看到「馬21、云22、樹23」，這些是原來畫面就有的元素，而圖3b時B-畫面12產(chǎn)生的熱氣球24是通過由圖3c時B-畫面12的畫面所預測和計算出來的，整個的壓縮過程便是將圖3a時的畫面完整的先暫存到系統(tǒng)之中，再透過單向、雙向的交叉預測產(chǎn)生出圖3c時畫面和圖3b時畫面，這便是MPEG影像壓縮的原理概述。
由上述的信息得知，畫面中影響畫質(zhì)及容量最大的關鍵是I-畫面11和P-畫面13在同一GOP 10內(nèi)所占用的比例，若能在同一GOP 10內(nèi)減少使用P-畫面13以B-畫面12來計算和取代(I-畫面11為首張參考畫面，不能取代)，將能大幅減少影像所占用的空間，但是大量的增加B-畫面12以取代P-畫面13將會導致畫面的劣化，衰減影像品質(zhì)，誠屬美中不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種影音壓縮方法，以期在相同的儲存媒體內(nèi)能夠容納畫質(zhì)銳利清晰且播放時間倍增的影片。
本發(fā)明的另一目的是提供一種影音壓縮方法，其壓縮的方式遠較傳統(tǒng)制作方式更為有效率，且壓制出來的DVD成品仍能兼容于市面標準規(guī)格的DVD播放機。
為達上述的目的，本發(fā)明的影音壓縮方法，可倍增一儲存媒體中所儲存的影像數(shù)據(jù)，其包括下列步驟于壓縮時，將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值；將原先固定的I、B、P畫面的排序法改為一動態(tài)預測；若在一圖片群組內(nèi)的畫面皆屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，則以B-畫面取代P-畫面，以降低影像占用的容量；以及使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面。


圖1為一示意圖，其繪示一般GOP內(nèi)容的示意圖；圖2為一示意圖，其繪示I-畫面11、B-畫面12及P-畫面13的示意圖；圖3a-c為示意圖，其繪示基本的壓縮原理的示意圖；圖4為一示意圖，其繪示本發(fā)明一較佳實施例的影音壓縮方法的流程示意圖；圖5為一示意圖，其繪示本發(fā)明另一較佳實施例的影音壓縮方法的流程示意圖；圖6為一示意圖，其繪示本發(fā)明的預處理步驟的流程示意圖。
具體實施例方式
請參照圖4，其繪示本發(fā)明一較佳實施例的影音壓縮方法的流程示意圖。如圖所示，本發(fā)明的影音壓縮方法，其可倍增一儲存媒體中所儲存的影像數(shù)據(jù)，且其壓縮的方式遠較傳統(tǒng)制作方式更為有效率，且壓制出來的DVD成品仍能兼容于市面標準規(guī)格的DVD播放機，其包括下列步驟于壓縮時，將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值(步驟41)；將原先固定的I、B、P畫面11、12、13的排序法改為一動態(tài)預測(步驟42)；若在一圖片群組內(nèi)的畫面皆屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，則以B-畫面12取代P-畫面13，以降低影像占用的容量(步驟43)；以及使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面(步驟44)。
其中，于該步驟41中，其將一圖片群組(GOP)10中的影像畫面增加至容許的最大值，例如但不限于為18個畫面(取15~18個畫面中的最大值)。
于該步驟42中，將原先固定的I、B、P畫面11、12、13的排序法改為一動態(tài)預測，其中，該I-畫面11是為一內(nèi)(intra)畫面，用以表示真實未壓縮、全采樣的畫面，且于壓縮時不參考該B-畫面12及P-畫面13的完整畫格；該B-畫面12是為一雙向(Bi-directional)預測畫面，其可通過由I-畫面11及P-畫面13來做畫面的預測，且于壓縮時可參考前后的I-畫面11或P-畫面13來預測前后畫面的變化差異；而該P-畫面13是為一單向預測畫面，其可提供預測圖片所需的相關數(shù)據(jù)給I-畫面11及B-畫面12使用，亦可作為之后的P-畫面13參考。
于該步驟43中，若在一圖片群組(GOP)10內(nèi)的畫面皆屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，則以B-畫面12取代P-畫面13，以降低影像占用的容量。
于該步驟43中，其于該GOP內(nèi)以大量B-畫面12取代P-畫面13，雖可大幅減少影像所占用的空間，但是大量的以B-畫面12取代P-畫面13的結果，便是會造成預測畫面的參考數(shù)據(jù)不足，產(chǎn)生畫質(zhì)劣化的現(xiàn)象，因此，于該步驟44中，其進一步使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該含有大量B-畫面12的GOP畫面10執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)(DCT)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面，其中該高頻過濾特性的量化矩陣是為一EQM矩陣，其所壓縮產(chǎn)生的畫面變具備有畫面較為模糊、柔和的特性以彌補GOP10衰退的影像品質(zhì)，并可增加其柔化程度，由于人的肉眼中，對于顏色和亮度中的高頻比較不敏感，因此使用具高頻過濾特性的EQM量化矩陣表來替換原先一般慣用的MPEG Stand量化矩陣表使畫面較為模糊、柔和，以便讓使用者的肉眼對于壓縮后的畫面不至于察覺出其畫質(zhì)劣化的現(xiàn)象。本發(fā)明的影音壓縮方法通過由將原先畫面中固定的I、B、P畫面11、12、13的排序法改為一動態(tài)預測，以倍增一儲存媒體中所儲存，并使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行正離散余弦函數(shù)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面，因此，確可改進現(xiàn)有影音壓縮方法的缺點。
請參照圖5，其繪示本發(fā)明另一較佳實施例的影音壓縮方法的流程示意圖。如圖所示，本發(fā)明另一較佳實施例的影音壓縮方法，其包括下列步驟將畫面進行預處理，以降低其復雜度及柔化該畫面(步驟51)；于壓縮時，將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值(步驟52)；將原先固定的I、B、P畫面11、12、13的排序法改為一動態(tài)預測(步驟53)；若在一圖片群組10內(nèi)的畫面皆屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，則以B-畫面12取代P-畫面13，以降低影像占用的容量(步驟54)；以及使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面(步驟55)。
其中，于該步驟51中，其將畫面進行預處理，以降低其復雜度及柔化該畫面，如此將能有效的減少影像編碼的困難及美化編碼后的影像數(shù)據(jù)。
其中，于該步驟52中，其將一圖片群組(GOP)10中的影像畫面增加至容許的最大值，例如但不限于為十八個畫面(取15~18個畫面中的最大值)。
于該步驟53中，將原先固定的I、B、P畫面11、12、13的排序法改為一動態(tài)預測，其中，該I-畫面11是為一內(nèi)(intra)畫面，用以表示真實未壓縮、全采樣的畫面，且于壓縮時不參考該B-畫面12及P-畫面13的完整畫格；該B-畫面12是為一雙向(Bi-directional)預測畫面，其可通過由I-畫面11及P-畫面13來做畫面的預測，且于壓縮時可參考前后的I-畫面11或P-畫面13來預測前后畫面的變化差異；而該P-畫面13是為一單向預測畫面，其可提供預測圖片所需的相關數(shù)據(jù)給I-畫面11及B-畫面12使用，亦作為之后的P-畫面13參考。
于該步驟54中，若在一圖片群組(GOP)10內(nèi)的畫面皆屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，則以B-畫面12取代P-畫面13，以降低影像占用的容量。
于該步驟55中，其于該GOP 10內(nèi)以大量B-畫面12取代P-畫面13，雖可大幅減少影像所占用的空間，但是大量的以B-畫面12取代P-畫面13的結果，便是會造成預測畫面的參考數(shù)據(jù)不足，產(chǎn)生畫質(zhì)劣化的現(xiàn)象，因此，于該步驟54中，其進一步使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該含有大量B-畫面12的GOP畫面10執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)(DCT)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面，其中該高頻過濾特性的量化矩陣是為一EQM矩陣，其所壓縮產(chǎn)生的畫面變具備有畫面較為模糊、柔和的特性以彌補GOP 10衰退的影像品質(zhì)，并可增加其柔化程度，由于人的肉眼中，對于顏色和亮度中的高頻比較不敏感，因此使用具高頻過濾特性的EQM量化矩陣表來替換原先一般慣用的MPEG Stand量化矩陣表使畫面較為模糊、柔和，以便讓使用者的肉眼對于壓縮后的畫面不至于察覺出其畫質(zhì)劣化的現(xiàn)象。
請參照圖6，其繪示本發(fā)明的預處理步驟的流程示意圖。如圖所示，本發(fā)明另一較佳實施例的預處理步驟，其包括下列步驟降低影像所使用的色階，以消減最亮部和最暗部的影像細節(jié)(步驟511)；降低影像的對比(步驟512)；以及壓縮前對影像實施少量的模糊效果，以降低線條的銳利度(步驟513)。通過由上述步驟，可先將畫面降低復雜度和柔化，以便能夠有效的減少影像編碼的困難及美化編碼后的影像數(shù)據(jù)。
所以，經(jīng)由本發(fā)明的實施，其通過由將原先畫面中固定的I、B、P畫面的排序法改為一動態(tài)預測，以倍增一儲存媒體中所儲存，并使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行正離散余弦函數(shù)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面，因此，確可改進現(xiàn)有影音壓縮方法的缺點。
本發(fā)明所揭示的，乃較佳實施例，舉凡局部的變更或修飾而于本發(fā)明的技術思想而為熟習該項技藝的人所易于推知者，俱不脫本發(fā)明的專利權范疇。
權利要求
1.一種影音壓縮方法，可倍增一儲存媒體中所儲存的影像數(shù)據(jù)，其特征在于，包括下列步驟于壓縮時，將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值；將原先固定的I、B、P畫面的排序法改為一動態(tài)預測；若在一圖片群組內(nèi)的畫面皆屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，則以B-畫面取代P-畫面，以降低影像占用的容量；以及使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面。
2.如權利要求1所述的影音壓縮方法，其特征在于，于該將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值的步驟中，其圖片群組中的影像畫面的最大值是為十八個畫面。
3.如權利要求1所述的影音壓縮方法，其特征在于，將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值的步驟中，該I-畫面是為一內(nèi)畫面，用以表示真實未壓縮、全采樣的畫面，且于壓縮時不參考該B-畫面及P-畫面的完整畫格。
4.如權利要求1所述的影音壓縮方法，其特征在于，所述該將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值的步驟中，該B-畫面是為一雙向預測畫面，其可通過由I-畫面及P-畫面來做畫面的預測，且于壓縮時可參考前后的I-畫面或P-畫面來預測前后畫面的變化差異。
5.如權利要求1所述的影音壓縮方法，其特征在于，所述該將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值的步驟中，該P-畫面是為一單向預測畫面，其可提供預測圖片所需的相關數(shù)據(jù)給I-畫面及B-畫面使用，亦作為的后的P-畫面參考。
6.如權利要求1所述的影音壓縮方法，其特征在于，所述該使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)計算的步驟中，該高頻過濾特性的量化矩陣是為一EQM矩陣，其所壓縮產(chǎn)生的畫面變具備有畫面較為模糊、柔和的特性。
7.如權利要求1所述的影音壓縮方法，其特征在于，進一步包括一預處理步驟，于該步驟中可先將畫面降低其復雜度及柔化該畫面，如此將能有效的減少影像編碼的困難及美化編碼后的影像數(shù)據(jù)。
8.如權利要求7所述的影音壓縮方法，其特征在于，所述該預處理步驟進一步包括下列步驟降低影像所使用的色階，以消減最亮部和最暗部的影像細節(jié)；降低影像的對比；以及壓縮前對影像實施少量的模糊效果，以降低線條的銳利度。
全文摘要
本發(fā)明是關于一種影音壓縮方法，可倍增一儲存媒體中所儲存的影像數(shù)據(jù)，其包括下列步驟于壓縮時，將一圖片群組中的影像畫面增加至容許的最大值；將原先固定的I、B、P畫面的排序法改為一動態(tài)預測；若在一圖片群組內(nèi)的畫面皆屬于靜態(tài)數(shù)據(jù)，則以B－畫面取代P－畫面，以降低影像占用的容量；以及使用具高頻過濾特性的量化矩陣對該圖片群組內(nèi)的畫面執(zhí)行一正離散余弦函數(shù)計算，以取得一較模糊、柔和的畫面。
文檔編號H04N5/917GK1885939SQ20051007899
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權日2005年6月21日
發(fā)明者黃翊證 申請人:影騰媒體科技股份有限公司